基于磁控形状记忆合金驱动的电动车鼓刹制动器装置

本发明属于制动器技术领域，具体涉及一种基于磁控形状记忆合金驱动的电动车鼓刹制动器装置。

背景技术：

鼓式制动装置就是利用刹车鼓内静止的刹车片与随车轮的转动而转动的摩擦鼓的内面发生摩擦，以产生相应的摩擦力来使车轮的转动速度降低，进而达到刹车目的的制动装置，由于其具有良好的自刹作用及较大的制动力，而被广泛的运用在小型汽车的后轮制动及大型汽车的制动上。

本发明的目的在于解决目前没有简单易控制的鼓刹式制动器，针对现今鼓刹制动器驱动力来源复杂，控制精度低的情况，设计了一种可以通过控制电流大小的方式，来完成制动刹车目的的鼓刹制动器；将复杂的油路系统，气路系统简化为可集成的电路系统，即使得驱动力的控制精度得到了保障，又简化了整套刹车系统；并且由于鼓式制动器采用的都是密封性结构，使得鼓刹在长时间的高负载或者在连续刹车的工作状态下，刹车片与摩擦鼓产生的大量热能无法迅速的散发出去，导致刹车片与摩擦鼓的温度上升，其摩擦系数因高温而减小，最终导致鼓式制动器的刹车性能减弱，出现热衰退的情况，甚至是发生刹车失效的重大安全事故。

技术实现要素：

本发明的目的是：旨在提供一种基于磁控形状记忆合金驱动的电动车鼓刹制动器装置，利用两组制动蹄上的摩擦片，在制动时进行交替工作，可以防止单组制动蹄的摩擦片在工作时，由于长时间工作温度过高而导致其摩擦系数减小，进而导致鼓式制动器的刹车性能减弱，出现热衰退的问题，并且在急刹时两组制动蹄的摩擦片可以同时对制动鼓进行制动，增大了摩擦片与制动鼓的接触面积，使其制动效果将会达到最佳。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

基于磁控形状记忆合金驱动的电动车鼓刹制动器装置，包括制动鼓和控制器，所述控制器与汽车电源电性连接，所述控制器与制动踏板信号连接，所述制动鼓底部设有铰接座，所述铰接座左右两侧均铰接有制动机构，所述制动机构包括第一制动蹄和第二制动蹄，所述第一制动蹄位于第二制动蹄上方，所述第一制动蹄和第二制动蹄均固定连接有摩擦片，所述制动鼓固定连接有第一安装座，所述第一安装座左右两侧均装配有第一磁控形状记忆合金块，两个所述第一磁控形状记忆合金块分别与相对应的第一制动蹄上侧连接，所述制动鼓固定连接有位于两个所述第一磁控形状记忆合金块上方的两个第一线圈座，两个所述第一线圈座均安装有第一线圈，所述制动鼓中部设有安装圆环，所述安装圆环两侧均固定连接有第二安装座，两个所述第二安装座均装配有第二磁控形状记忆合金块，两个所述第二磁控形状记忆合金块分别与相对应的第二制动蹄上侧连接，所述制动鼓固定连接有位于两个所述第二磁控形状记忆合金块下侧的两个第二线圈座，两个所述第二线圈座均安装有第二线圈，所述第二线圈的电阻等于所述第一线圈的电阻，两个所述第一制动蹄之间上侧、两个所述第二制动蹄之间上侧均设有复位弹簧，两个所述第一线圈和两个所述第二线圈均与控制器电性连接。

采用本发明技术方案，当使用人员踩下制动踏板时，控制器会将汽车电源的与两个第一线圈连通，两个第一线圈通电产生磁场，磁场作用于两个第一磁控形状记忆合金，两个第一磁控形状记忆合金在磁场的作用下发生形变，这样两个第一磁控形状记忆合金会克服复位弹簧的弹力推动两侧的第一制动蹄向制动鼓内侧靠近，从而第一制动蹄上的摩擦片与制动鼓内侧接触，对汽车进行制动；使用人员继续向下踩动制动踏板时，制动踏板的高度逐渐变低，控制器接收到制动踏板的高度位置信号，会控制汽车电源流入两个第一线圈的电流大小，使两个第一线圈电流逐渐增大，这样两个第一线圈获得的电流越大的，产生的磁场将会越大，从而两个第一磁控形状记忆合金在磁场变大的情况下，作用力越强，两个第一磁控形状记忆合金的伸长量将会变大，使第一制动蹄上的摩擦片逐渐靠近制动鼓内侧，从而增大第一制动蹄对制动鼓制动力，对汽车制动的效果更加明显；使用人员松开制动踏板时，制动踏板会进行自动回位，制动踏板在复位过程中，制动踏板将会逐渐升高，控制器获得制动踏板的位置高度，将控制汽车电源对两个第一线圈的电流大小，使其逐渐变小，在复位弹簧的复位弹力作用下，两个第一磁控形状记忆合金的伸长量将逐渐变小，则第一制动蹄上的摩擦片逐渐远离制动鼓内侧，当制动踏板完全复位后，控制器将完全关闭汽车电源对两个第一线圈的电流流入，复位弹簧的复位弹力，使两个第一磁控形状记忆合金恢复至初始状态，从而两个第一制动蹄上的摩擦片将不在于制动鼓内侧不在接触，则不在对汽车进行制动，并且在制动踏板完全复位后，控制器将收到制动踏板传来的位置高度，此时控制器将会控制汽车电源与两个第二线圈连通，使汽车电源与两个第一线圈断开连接；当制动人员再次踩下制动踏板时，控制器收到制动踏板的位置高度信号，将汽车电源的电流流入到两个第二线圈，两个第二线圈产生磁场，磁场作用于对应的第二磁控形状记忆合金块，两个第二磁控形状记忆合金块在磁场的作用下伸长，会推动第二制动蹄靠近制动鼓内侧，第二制动蹄上的摩擦片将会与制动鼓接触，对汽车进行制动；从而每当操作人员松开一次制动踏板后，再一次踩动制动踏板对汽车进行制动时，会使用另外一组制动蹄对汽车进行制动，这样两组制动蹄上的摩擦片在制动时的交替工作，可以防止单组制动蹄的摩擦片在工作时，由于长时间工作温度过高而导致其摩擦系数减小，进而导致鼓式制动器的刹车性能减弱，出现热衰退的问题，有效的提高了汽车在行驶过程中的安全性；

参照图4，当使用人员进行急刹时，即将制动踏板踩动到较低位置，来获得较大的制动力，这样当制动踏板的高度位于x点时，若汽车电源与两个第一线圈连通，此时流入两个第一线圈的电流大小为k安培；继续踩动制动踏板，控制器接收到制动踏板的高度信号，控制器会将两个第二线圈与汽车电源连通，并且汽车电源输出的电流大小将变为原来的两倍，即2k安培，由于第二线圈的电阻等于第一线圈的电阻，所以当两个第二线圈也与汽车电源连通时，两个第二线圈和两个第一线圈将进行分流，此时流入两个第一线圈的电流依然为k安培，流入两个第二线圈的电流也为k安培，这样两个第二线圈获得与两个第一线圈相同大小的电流，两个第二线圈产生磁场作用于第二磁控形状记忆合金块，使第二磁控形状记忆合金块伸长，第二磁控形状记忆合金块伸长的长度与第一磁控形状记忆合金伸长的长度一样，从而第二磁控形状记忆合金块将第二制动蹄移动到与第一制动蹄相同的位置，第二制动蹄在靠近制动鼓时，第二制动鼓上的摩擦片会对制动鼓进行减速，并且当第一制动鼓与第二制动鼓处于同一位移量的位置时，则可以利用第一制动鼓与第二制动鼓上的摩擦片同时对制动鼓进行制动；继续向下踩动制动踏板，汽车电源输出给第一线圈和第二线圈的电流会继续增大，从而会带动第一磁控形状记忆合金块和第二磁控形状记忆合金块继续伸长，使第一制动鼓与第二制动鼓上的摩擦片同时向制动鼓内侧靠近，让制动鼓获得最大摩擦力，对汽车进行完全制动；当松开制动踏板到x点时，控制器将控制汽车电源输出的电流为原来的一半，即电流的大小为k安倍，并且控制器断开两个第二线圈与汽车电源，两个第二线圈没有电流将不在产生磁场，两个第二磁控形状记忆合金块将恢复至初始状态，第一磁控形状记忆合金保持不变；这样可以在对汽车进行急刹时，制动踏板会经过x点，从而控制器控制汽车电源输出电流为原来的两倍，并且控制汽车电源与另一组线圈通电，使另一组线圈获得与原先线圈同样大的电流，则两组制动蹄的摩擦片可以同时对制动鼓进行制动，增大了摩擦片与制动鼓的接触面积，在急刹时，其制动效果将会达到最佳，避免因为设置两组制动蹄交替工作，减少了摩擦片与制动鼓的接触面积，而影响在急刹过程中的制动效果，进一步的提高了汽车在行驶过程中的安全性。

进一步限定，两个所述第一线圈和两个所述第二线圈之间并联，两个所述第一线圈之间串联，两个所述第二线圈之间串联。这样的结构，可以方便通过控制器控制两个第一线圈、两个所述第二线圈与汽车电源之间的电流。

进一步限定，所述第一磁控形状记忆合金块与所述第一制动蹄之间设有第一弹性垫片，所述第二磁控形状记忆合金块与第二制动蹄之间设有第二弹性垫片。这样的结构，减少第一磁控形状记忆合金块和第二磁控形状记忆合金块受到来自制动蹄的振动力。

进一步限定，两个所述第一制动蹄之间下侧、两个所述第二制动蹄之间下侧均设有辅助弹簧。这样的结构，可以辅助第一制动蹄和第二制动蹄进行复位。

进一步限定，所述第一安装座、第二安装座与制动鼓之间焊接固定。这样的结构，使第一安装座和第二安装座更加稳固。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、将复杂的油路系统，气路系统简化为可集成的电路系统，即使得驱动力的控制精度得到了保障，又简化了整套刹车系统。

2、每当操作人员松开一次制动踏板后，再一次踩动制动踏板对汽车进行制动时，会使用另外一组制动蹄对汽车进行制动，这样两组制动蹄上的摩擦片在制动时的交替工作，可以防止单组制动蹄的摩擦片在工作时，由于长时间工作温度过高而导致其摩擦系数减小，进而导致鼓式制动器的刹车性能减弱，出现热衰退的问题，有效的提高了汽车在行驶过程中的安全性。

3、可以在对汽车进行急刹时，制动踏板会经过x点，从而控制器控制汽车电源输出电流为原来的两倍，并且控制汽车电源与另一组线圈通电，使另一组线圈获得与原先线圈同样大的电流，则两组制动蹄的摩擦片可以同时对制动鼓进行制动，增大了摩擦片与制动鼓的接触面积，在急刹时，其制动效果将会达到最佳，避免因为设置两组制动蹄交替工作，减少了摩擦片与制动鼓的接触面积，而影响在急刹过程中的制动效果，进一步的提高了汽车在行驶过程中的安全性。

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本发明实施例基于磁控形状记忆合金驱动的电动车鼓刹制动器装置的结构示意图；

图2为本发明实施例基于磁控形状记忆合金驱动的电动车鼓刹制动器装置的剖面结构示意图；

图3为本发明实施例基于磁控形状记忆合金驱动的电动车鼓刹制动器装置控制系统图；

图4为本发明实施例基于磁控形状记忆合金驱动的电动车鼓刹制动器装置电流变化图；

主要元件符号说明如下：

制动鼓1、铰接座11、第一制动蹄12、第二制动蹄13、摩擦片14、第一安装座2、第一磁控形状记忆合金块21、第一线圈座22、第一线圈23、安装圆环3、第二安装座31、第二磁控形状记忆合金块32、第二线圈座33、第二线圈34、复位弹簧4、辅助弹簧5。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

如图1-4所示，本发明的基于磁控形状记忆合金驱动的电动车鼓刹制动器装置，包括制动鼓1和控制器，控制器与汽车电源电性连接，控制器与制动踏板信号连接，其特征在于：制动鼓1底部设有铰接座11，铰接座11左右两侧均铰接有制动机构，制动机构包括第一制动蹄12和第二制动蹄13，第一制动蹄12位于第二制动蹄13上方，第一制动蹄12和第二制动蹄13均固定连接有摩擦片14，制动鼓1固定连接有第一安装座2，第一安装座2左右两侧均装配有第一磁控形状记忆合金块21，两个第一磁控形状记忆合金块21分别与相对应的第一制动蹄12上侧连接，制动鼓1固定连接有位于两个第一磁控形状记忆合金块21上方的两个第一线圈座22，两个第一线圈座22均安装有第一线圈23，制动鼓1中部设有安装圆环3，安装圆环3两侧均固定连接有第二安装座31，两个第二安装座31均装配有第二磁控形状记忆合金块32，两个第二磁控形状记忆合金块32分别与相对应的第二制动蹄13上侧连接，制动鼓1固定连接有位于两个第二磁控形状记忆合金块32下侧的两个第二线圈座33，两个第二线圈座33均安装有第二线圈34，第二线圈34的电阻等于第一线圈23的电阻，两个第一制动蹄12之间上侧、两个第二制动蹄13之间上侧均设有复位弹簧4，两个第一线圈23和两个第二线圈34均与控制器电性连接。

采用本发明技术方案，当使用人员踩下制动踏板时，控制器会将汽车电源的与两个第一线圈23连通，两个第一线圈23通电产生磁场，磁场作用于两个第一磁控形状记忆合金21，两个第一磁控形状记忆合金21在磁场的作用下发生形变，这样两个第一磁控形状记忆合金21会克服复位弹簧4的弹力推动两侧的第一制动蹄12向制动鼓1内侧靠近，从而第一制动蹄12上的摩擦片14与制动鼓1内侧接触，对汽车进行制动；使用人员继续向下踩动制动踏板时，制动踏板的高度逐渐变低，控制器接收到制动踏板的高度位置信号，会控制汽车电源流入两个第一线圈23的电流大小，使两个第一线圈23电流逐渐增大，这样两个第一线圈23获得的电流越大的，产生的磁场将会越大，从而两个第一磁控形状记忆合金21在磁场变大的情况下，作用力越强，两个第一磁控形状记忆合金21的伸长量将会变大，使第一制动蹄12上的摩擦片14逐渐靠近制动鼓1内侧，从而增大第一制动蹄12对制动鼓1制动力，对汽车制动的效果更加明显；使用人员松开制动踏板时，制动踏板会进行自动回位，制动踏板在复位过程中，制动踏板将会逐渐升高，控制器获得制动踏板的位置高度，将控制汽车电源对两个第一线圈23的电流大小，使其逐渐变小，在复位弹簧4的复位弹力作用下，两个第一磁控形状记忆合金21的伸长量将逐渐变小，则第一制动蹄12上的摩擦片14逐渐远离制动鼓1内侧，当制动踏板完全复位后，控制器将完全关闭汽车电源对两个第一线圈23的电流流入，复位弹簧4的复位弹力，使两个第一磁控形状记忆合金21恢复至初始状态，从而两个第一制动蹄12上的摩擦片14将不在于制动鼓1内侧不在接触，则不在对汽车进行制动，并且在制动踏板完全复位后，控制器将收到制动踏板传来的位置高度，此时控制器将会控制汽车电源与两个第二线圈34连通，使汽车电源与两个第一线圈23断开连接；当制动人员再次踩下制动踏板时，控制器收到制动踏板的位置高度信号，将汽车电源的电流流入到两个第二线圈34，两个第二线圈34产生磁场，磁场作用于对应的第二磁控形状记忆合金块32，两个第二磁控形状记忆合金块32在磁场的作用下伸长，会推动第二制动蹄13靠近制动鼓1内侧，第二制动蹄13上的摩擦片14将会与制动鼓1接触，对汽车进行制动；从而每当操作人员松开一次制动踏板后，再一次踩动制动踏板对汽车进行制动时，会使用另外一组制动蹄对汽车进行制动，这样两组制动蹄上的摩擦片在制动时的交替工作，可以防止单组制动蹄的摩擦片在工作时，由于长时间工作温度过高而导致其摩擦系数减小，进而导致鼓式制动器的刹车性能减弱，出现热衰退的问题，有效的提高了汽车在行驶过程中的安全性；

参照图4，当使用人员进行急刹时，即将制动踏板踩动到较低位置，来获得较大的制动力，这样当制动踏板的高度位于x点时，若汽车电源与两个第一线圈23连通，此时流入两个第一线圈23的电流大小为k安培，继续踩动制动踏板，控制器接收到制动踏板的高度信号，控制器会将两个第二线圈34与汽车电源连通，并且汽车电源输出的电流大小将变为原来的两倍，即2k安培，由于第二线圈34的电阻等于第一线圈23的电阻，所以当两个第二线圈34也与汽车电源连通时，两个第二线圈34和两个第一线圈23将进行分流，此时流入两个第一线圈23的电流依然为k安培，流入两个第二线圈34的电流也为k安培，这样两个第二线圈34获得与两个第一线圈23相同大小的电流，两个第二线圈34产生磁场作用于第二磁控形状记忆合金块32，使第二磁控形状记忆合金块32伸长，第二磁控形状记忆合金块32伸长的1长度与第一磁控形状记忆合金21伸长的长度一样，从而第二磁控形状记忆合金块32将第二制动蹄13移动到与第一制动蹄12相同的位置，第二制动蹄13在靠近制动鼓1时，第二制动鼓13上的摩擦片14会对制动鼓1进行减速，并且当第一制动鼓12与第二制动鼓13处于同一位移量的位置时，则可以利用第一制动鼓12与第二制动鼓13上的摩擦片14同时对制动鼓1进行制动；继续向下踩动制动踏板，汽车电源输出给第一线圈23和第二线圈34的电流会继续增大，从而会带动第一磁控形状记忆合金块21和第二磁控形状记忆合金块32继续伸长，使第一制动鼓12与第二制动鼓13上的摩擦片14同时向制动鼓1内侧靠近，让制动鼓1获得最大摩擦力，对汽车进行完全制动；当松开制动踏板到x点时，控制器将控制汽车电源输出的电流为原来的一半，即电流的大小为k安倍，并且控制器断开两个第二线圈34与汽车电源，两个第二线圈34没有电流将不在产生磁场，两个第二磁控形状记忆合金块32将恢复至初始状态，第一磁控形状记忆合金21保持不变；这样可以在对汽车进行急刹时，制动踏板13会经过x点，从而控制器控制汽车电源输出电流为原来的两倍，并且控制汽车电源与另一组线圈通电，使另一组线圈获得与原先线圈同样大的电流，则两组制动蹄的摩擦片可以同时对制动鼓1进行制动，增大了摩擦片14与制动鼓1的接触面积，在急刹时，其制动效果将会达到最佳，避免因为设置两组制动蹄交替工作，减少了摩擦片14与制动鼓1的接触面积，而影响在急刹过程中的制动效果，进一步的提高了汽车在行驶过程中的安全性；

本发明利用两组制动蹄上的摩擦片，在制动时进行交替工作，可以防止单组制动蹄的摩擦片在工作时，由于长时间工作温度过高而导致其摩擦系数减小，进而导致鼓式制动器的刹车性能减弱，出现热衰退的问题，并且在急刹时两组制动蹄的摩擦片可以同时对制动鼓1进行制动，增大了摩擦片14与制动鼓1的接触面积，使其制动效果将会达到最佳。

优选两个第一线圈23和两个第二线圈34之间并联，两个第一线圈23之间串联，两个第二线圈34之间串联。这样的结构，可以方便通过控制器控制两个第一线圈23、两个第二线圈34与汽车电源之间的电流。

优选第一磁控形状记忆合金块21与第一制动蹄12之间设有第一弹性垫片，第二磁控形状记忆合金块32与第二制动蹄13之间设有第二弹性垫片。这样的结构，减少第一磁控形状记忆合金块21和第二磁控形状记忆合金块32受到来自制动蹄1的振动力。实际上，也可以根据具体情况考虑使用其他结构，能够减少第一磁控形状记忆合金块21和第二磁控形状记忆合金块32受到来自制动蹄1的振动力。

优选两个第一制动蹄12之间下侧、两个第二制动蹄13之间下侧均设有辅助弹簧5。这样的结构，可以辅助第一制动蹄12和第二制动蹄13进行复位。实际上，也可以根据具体情况考虑使用其他结构，可以辅助第一制动蹄12和第二制动蹄13进行复位。

优选第一安装座2、第二安装座31与制动鼓1之间焊接固定。这样的结构，使第一安装座2和第二安装座31更加稳固。实际上，也可以根据具体情况考虑使用其他结构，使第一安装座2和第二安装座31更加稳固。

上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。