[发明专利]盘式双重制动机构与制动系统

说明书

一种盘式双重制动机构与制动系统，适用汽车、列车和飞机；该制动器有一制动盘、一盘法兰、轴承、弹性体和两制动钳及摩擦片，制动盘通过轴承以同轴小角度相对转动方式设在盘法兰上，盘法兰安装车轴上，弹性体均设在盘齿轮和盘法兰齿轮的两两齿间以形成啮合弹力，两制动钳以车轴线中心对称方式设在制动盘两侧，制动盘与摩擦片同步摩擦时，车轴产生制动力偶矩，同比现制动器，全力制动性能提高四倍；该制动器组成制动系统，汽车安全大幅提升。

技术领域

本发明涉及汽车、高铁列车等轮式机动交通运输工具制动技术与电子主动安全技术领域，也涉及飞机机轮起降制动技术与电子主动安全技术领域。

背景技术

车轮的发明，曾给人类带来了文明。但是，当我们人类步入车轮文明之时，汽车却带来了重大的交通安全问题。究其根本原因，主要是因为现有车轮制动力学理论百年停滞不前，无法突破车轮与路面最大静摩擦力这一技术瓶颈限制，使得现有汽车制动力过小、刹车距离和时间太长，极易发生交通碰撞事故而导致车祸，满足不了汽车在各种复杂路况上高速行驶时的紧急制动要求。据世界卫生组织(WHO)报道，目前全球每年车祸大约造成127万人死亡、1千多万人受伤和2万多亿元人民币的经济损失，且有逐年递增趋势；预计2030年，全球车祸死亡人数将达240万，将居人类非正常死亡原因之首，是全球15-29岁人群死亡的主因。与汽车相比，虽然目前全球高铁列车和飞机的交通安全事故率相对较低，但由于它们所采用的车轮制动技术，在制动力学原理上完全相同，所以，高铁列车和飞机等各种机动交通运输工具也都存在与汽车相类似的制动安全隐患。

为了解决现有车轮制动技术问题，在此以现有汽车制动技术为例，进行简要概述。目前，与汽车制动安全密切相关的技术产品，主要有如下三大类：

第一类是现有车轮机械摩擦式制动器。按其结构划分，主要分为盘式、鼓式制动器两种。其中，盘式制动器为开放式结构，是利用静止摩擦片与制动盘两圆柱端面之间的旋转摩擦作用工作；而鼓式制动器为封闭式结构，是利用静止摩擦蹄片与制动鼓圆柱面之间的旋转摩擦作用工作。无论盘式制动器，还是鼓式制动器，摩擦工作部件之间的工作压力、摩擦系数、摩擦接触面积、摩擦运动速度、磨损率和摩擦工作温度等，都是决定它们制动性能、工作稳定性和使用寿命的关键性因素。因为盘式制动器在稳定性、可靠性、散热性等方面均优于鼓式制动器，所以，目前应用中，尤其是在众多的轻型汽车上，盘式制动器逐渐取代鼓式制动器，已成为一种发展趋势。

第二类是车轮轮胎技术。车轮轮胎技术性能指标，主要体现在轮胎的附着性能、承载能力、耐磨性能和滚动摩擦噪声等方面。其中，优选轮胎合成橡胶、轮胎纹路规划设计等，都是为了提高车轮轮胎的路面附着力(即车轮与路面之间的最大静摩擦力作用)，都是以提高汽车行驶与制动安全稳定性为主要目的。虽然宽胎能提高轮胎的路面附着力，但也增加了车轮的转动惯量和滚动摩擦力，因而会增加汽车的动力消耗。

第三类是现有汽车电子主动安全技术。目前典型的应用技术主要有ABS(防车轮制动抱死系统)、EBD(电子制动力分配)和ESP(电子稳定程序)三大规范化应用的电子主动安全技术。它们均是利用现有车轮机械摩擦式制动器制动车轮或发动机驱动车轮与路面产生静摩擦力实现的电子主动安全控制方法，都是以提高汽车在各种复杂路况上高速行驶与制动安全稳定性为核心控制目的。上述也是目前全球汽车主动安全技术应用研究的热点，但针对车轮制动技术的应用基础研究却成了冷门。

本发明，将重点基于牛顿三定律展开车轮基础制动力学理论研究，在突破现有车轮制动技术理论制约、提出全新的车轮制动方法的基础上，再提出一种高性价比的经济技术解决方案。

制动盘两圆柱端面、制动鼓圆柱面的旋转摩擦运动方式，分别是现有盘式、鼓式制动器的充分必要性特征，而制动盘两圆柱端面、制动鼓圆柱面上的旋转摩擦运动方式，分别决定了现有盘式、鼓式制动器的结构和力学原理，分别是现有盘式、鼓式制动器的原理性特征。

按盘式、鼓式制动器的摩擦运动类型划分，本发明可将其分为制动盘、制动鼓运动工作部件分别与制动钳摩擦片、制动蹄片静止工作部件之间的刚体旋转摩擦和弹性体旋转摩擦两种。