CN101480942A

CN101480942A - 一种机动车制动棒及新型制动系统

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Publication number: CN101480942A
Application number: CNA2009100584810A
Authority: CN
Inventors: 李开超
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-03
Filing date: 2009-03-03
Publication date: 2009-07-15

Abstract

本发明涉及一种机动车用制动棒及新型制动系统，属于机械制造技术领域，现有制动技术都是利用车轮上的制动部件的摩擦止动，制动距离长，不及时，常发生车祸。本发明提供了一种制动棒及新型制动系统，所述制动棒是一根上下两端有变化的圆柱形合金棒，其上端为一活塞，其下端制作成尖锐的牛角形，活塞直接装入活塞缸，控制部分采用机械或电子线路，当控制部分发出指令，动力缸工作，将制动棒急剧推出并刺入路面实现制动；本系统由于制动距离短，制动及时，可广泛用于长途客车、货车、越野车、摩托车、特种车、电动车、混合动力车、皮卡、跑车、各型轿车等各种车辆，以减少交通事故，提高车辆安全性能。

Description

一种机动车制动棒及新型制动系统

技术领域

本发明涉及一种机动车用制动棒及新型制动系统，属于机械制造技术领域。

背景技术

机动车的制动系统是机动车的非常重要的系统，它直接关系到机动车自身及乘员货物的安全。传统的制动方式是利用对装在车轮上的制动部件的摩擦，使车轮停转而达到对车辆止动的目的，此种制动方式可称为“轮式制动”或“摩擦制动”。这在很多文献中有很翔实的记载。为叙述方便，仅以汽车为例对本发明予以说明。

第一汽车制造厂编的《解放牌载重汽车零件目录》(机械工业出版社1977年12月北京第四版1977年12月北京第五次印刷)第3页记载了：“刹车、脚刹车、蹄片式，由压缩空气驱动，作用于全部车轮上，手刹车、圆盘式，装于传动系统中，机械式操纵”，从第83页至101页运用文字和多幅详尽的图样记载了通过对车轮制动部件的摩擦实现制动；运用“机械式操纵”控制制动，由压缩空气驱动的刹车(制动)系统，“前轮刹车器”、“后轮刹车器”，“踏板”。

二十一世纪的新型时尚的汽车的制动系统没有根本的变化。金盾出版社2006年12月出版的《新编汽车底盘维修图解》第157页至第174页“七、制动系的维修”，图7-2就示出了“行车制动装置”、“车轮驻车制动系”，图7-4示出了上海桑塔纳轿车液压制动系统。5、“前轮盘式制动器”。6、“后轮鼓式制动器”，“图7-1东风EQ1090E型汽车气压鼓式前轮制动器”，“图7-18示出桑塔纳2000型轿车前轮制动器分解图”，还有文字记载的“桑塔纳盘式车轮制动器”，“图7-55桑塔纳2000型轿车后轮制动器分解图”，“图7-58拆卸后轮制动器制动蹄”，“图7-86示出了EQ1092型汽车前轮制动器”，“图7-87示出EQ1092型汽车后轮制动器”。

2008年第3期《汽车导购》第40页登载的周身可以找到很多相当前卫的设计理念的新生代代表的自动时尚型马自达2的制动装置型式(前/后)通风盘式/鼓式；全新威驰(V/DS)的制动装置型式(前/后)为通风盘式/鼓式。克莱斯勒铂锐CHRYSLER制动装置型式(前/后)通风盘式/实心盘式。08年3.28—4.03，N0：392《车友报》A22顶级改装阿斯顿·马丁V8就有一幅图是“硕大的刹车盘一览无余，很是抢眼”，“刹车盘”仍然在车轮上。《车荐通》08年4期75页记载奥迪A8L的前后都是通风盘式刹车。《汽车导购》08年3期23页登载的道奇锋哲的制动装置是前后皆盘式。

上述文献记载都直接间接证明了传统的制动方式都是通过车轮上的制动部件，如前轮盘式制动器，后轮鼓式制动器的摩擦使车轮止动，无论是大车或小车，客车或货车行车或驻车，前轮或后轮，盘式或鼓式，通风盘式或实心盘式，各种改变都没有跳出车轮制动的范围；从公知的事实到公开使用，从城市到乡村的公路上行驶的汽车，甚至更广泛的农用车，摩托车，自行车，从机动车到非机动车都没有车轮摩擦制动之外的方式；总之，从二十世纪中叶到二十一世纪初，以至2008年所记载传递的信息全部都是车轮摩擦制动方式。

轮式制动的最大技术问题是这种制动方式仅仅是停止，并且是逐渐地停止加于车轮的继续前进的动力和加速度，对汽车在行驶中已获得的惯性力没有影响，或影响很小；就是说这种惯性力不是消耗在制动过程中，而是主要消耗在“轮胎拖印”中。正是这种惯性力推动汽车继续前进较长的一段距离，这段距离的长度，即所谓“轮胎拖印”的长度取决于汽车的总重量和速度，也取决于路面状况。人民交通出版社出版，湖南省交通学校编的《汽车维修》记载的全轮制动理论计算距离为1.3—7.1m(压印及拖印距离)。

中国汽车报社主办，汽车族杂志社出版的2008年3月《汽车族》刊载的2008雪佛兰Silverado 96—0km/h制动距离(m)2500HD为48.8，3500HD为47.6；2008福特SuPERDUTY F-250为47.5m，F-450为44.2m，2008丰田Tunda4×2DoubleCab4.7L；4×4Crewma×5.7L，Limited在96-0km/h制动距离(m)，分别为44.2和41.8；2008GMC SIERRA HEAVYDUTY 96～0Km/h制动距离(m)2500HD SLT为52.13500HD SLT为46.3。

由于传统方式的摩擦车轮上的制动部件，使车轮停转，再利用车轮与地面的摩擦，产生轮胎拖印消耗汽车的惯性力，逐渐停止汽车相对于路面的运动。这种方式对惯性力影响很小，很慢，作用路程长，轮胎拖印长，制动时间长，难免酿成交通事故，甚至严重的群死群伤事故。据公安部交通管理局统计，最近几年全国每年发生的交通事故都在30万起以上，其中三成是刹车失灵造成。2007年中国发生道路交通事故30多万起，造成8万多人死亡，38万多人受伤，直接财产损失12亿元，平均每天发生交通事故近900起，每天有200多人死于车祸。

杨锡奇的“汽车紧急制动安全装置”ZL200720050935.6简介称本专利结构简单，易于制做安装，在汽车紧急制动时利用胶板抵压于路面，可增加汽车与路面的摩擦，缩短了汽车的制动距离。从制动方式看，这项专利与本“新型制动系”都跳出了传统制动系统的“车轮”的局限和束缚，此二项各有特点，属于二种不同类别的制动方式；本发明不但跳出了“车轮”的局限，也跳出了“摩擦制动”的局限，轮胎拖印缩短1/2以上，其“突出的实质性特点和显著的进步”都很明显，都不难判断；而“安全装置”虽然跳出了车轮的局限，有“突出的实质性特点”，却未能跳出“摩擦制动”的局限，从制动效果看，“轮胎拖印”仍较长，难说有“显著的进步”，或说有没有“显著的进步”是个问题。

由于汽车制造技术二百多年的不断发展进步，汽车各系统的制造技术日臻完善，这在不少文献中有所记载，这是新型制动系统可以借鉴，甚至可以完全移植的技术。在第一汽车制造厂编的《解放牌载重汽车零件目录》(修订第四版)，记载了运用“机械式操纵”，控制制动的由“压缩空气驱动”的刹车系统。

徐寅生、龚延成主编，金盾出版社出版(2006年12月第1版第1次印刷)的《新编汽车底盘维修图解》157页至197页用文字和原理图记载了制动系统的各部分的结构原理，“行车制动装置”，“车轮驻车制动系”，“凸轮张开式中央驻车制动系”，“行车制动系又分为液压制动和气压制动两种类型”，“上海桑塔纳轿车液压制动系统”，“解放CA1092型汽车气压制动系统”，“单回路制动系”，“前后分立式液压制动系”，“对角分立式液压制动系”，“东风EQ1090E型汽车气压鼓式前轮制动器，”在书中其它部分也记载着控制(信息传递)，动力和直接制动部分的技术状况。

人民交通出版社1979年4月第1版第1次印刷，湖南省交通学校编的《汽车维修》一书也在330页至346页集中记载了制动系统的控制、动力、制动各部分的结构，并指出了“所有汽车上都装有两套独立工作的制动装置，即脚制动器和手制动器”，“脚制动器又分为：气压制动和液压制动。有的还有辅助机件如真空增压器或气压增压器”，在书的其它部分也记载了有关控制，动力和制动的机构。

在《新编国产汽车电路图册》，《新编汽车电路燃油喷射系统结构与检修》《轿车选购与用户手册》，《汽车电子控制技术自学读本》，》汽车电控系统故障诊断检修实例》，《汽车维修工艺》，《东风柴油汽车结构与使用维修》，《新编桑塔纳系列轿车结构与使用维修》这些书中都记载了很多可供新型制动系统实现其制造的可供借鉴的结构，有的甚至可以直接用于新型的路面制动系统的各部分。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是在汽车制动时制动系统不能及时消除，消耗其在行驶中已获得的惯性力；制动部件摩擦制动时间过长，过程较长；以及部分解决控制部分机械较复杂，容易出现故障，并不易被发现，造成制动失灵的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种与传统汽车制动系统根本不同的，可称为“机动车路面制动系统”，也可称为新一代的完全新型的“车用制动系统”。制动系统包括三个部分，即控制(包含信息传递)、动力、直接制动三个部分。作为制动系统的直接制动部件，所述制动棒的形状是一根上下两端有变化的圆柱形合金棒，应选择坚韧性好的金属材料，也可使用新材料，如纳米材料；棒尖端需有好的冷硬性、热硬性和坚韧性，可对尖头作提高综合性能的热处理加工，其直径及长度因车型不同而异，一般而论，小车直径较小，大车直径应较大；轻载车直径应较小，重载车直径应较大，其长度L＝L₁+L₂+L₃；L₁＝动力缸口至制动棒座的距离；L₂＝车轮半径R₂÷CoS(90-θ)m；L₃＝n×0.1(m)，n为1～8之间的自然数，所述制动棒的下端为能剌入路面的尖头，其上端为一活塞，将活塞直接安装在名为动力缸的气缸内，将动力缸和制动棒通过基座分别安装在汽车底盘尾端和后桥上；在汽车需要紧急制动时，由制动系统的控制部分根据司机的操控发出指令，使动力部分的动力缸工作，推动活塞及制动棒冲出，并使制动棒刺入路面，使汽车在行驶中获得的惯性力通过制动棒迅速传递并消耗在路面和制动过程中，实现制动。路面的反作用力通过制动棒传递到汽车，在一定条件汽车后部及后车轮可能抬起，使后轮空转，产生更好的制动效果。此制动棒可称为A—1型制动棒。

所述制动系统的动力缸的动力可以采用压缩空气，液压动力等普通动力，还可以采用炸药或火药作动力，如可以使用价格低廉的火棉或液氧炸药。

所述制动系统的控制部分，即信息的传递部分可以采用现代汽车相同的机械操控系统，也可以采用电子线路实现信息的传递和对动力缸的控制，对于所述制动系统运转中的十分简单的信息传递，经过长时间改进完善的汽车制造技术没有难度，本领域普通技术人员不需要付出创造性劳动就能实现制造。

本制动系统的各个部分都可以有改进，直接制动部分的A—1型制动棒就需要作出一些改进，即增加一些附加的技术特征，对其作进一步的限定。可在所述制动棒的下端的正面采用三角形，并在正面设计切削槽(此处所谓切削槽及制动棒的各种角基本借鉴，或说源自机械制造领域中车刀的各种角)，其侧面后边的平面改为抛物线的一段的曲面，这样的改进可以增强制动棒的强度，减少路面对制动棒的阻力，对制动棒尖端作增强硬度的热处理，或在切削槽上焊接或用胶粘接硬质合金刀片，胶粘剂可用黄玉媛等编《粘合剂配方》(中国纺织出版社2008年1月第1版)“九、金属粘合用粘合剂”中的胶种。这种改进的制动棒可称为A—2型制动棒。

新型的制动系统没有传统制动那样长的制动距离，当然也不能太短，太短会给车内人员造成太大伤害，新型制动系统虽然会对路面造成一定的损坏，但损坏很有限，从制动距离的相对较短可知损坏是不大的，并且是可以控制的，制动棒刺入路面的深度，制动距离的长短，对路面损坏的大小，各种类型的车辆虽然各有不同，但都取决于汽车总重、速度、车动力、制动系统动力的大小，制动棒的直径，制动棒的∠α，∠β，∠γ等多种因素的总和，可以经过反复实验选取一个平衡点，用对路面的最小损坏，换取最好的制动效果，提高汽车的安全性能。新型制动系统的效果可参见以下效果对照表。

从上述技术背景和发明内容的阐述及书刊文献的摘录，可清楚的看到本制动系除制动棒及其制动方式是开拓性的发明，本制动系统的技术方案是采用已有的，长时间被公知和普遍广泛运用的成熟的汽车制造技术去解决长时间存在的技术问题。

本发明虽然是全新的独立的制动系统，但它对传统的制动方式并不是要取代，而是一种补充和辅助，或者是分工和合作，但它又并非是始终的配角，在面临车毁人亡重大事故的严重关头，它又承担着关键的作用。本制动系的应用是广泛的，各种车辆都可以安装使用，尤其是需要在山路上行驶的车辆，如长途大客车、大货车、越野车、工具车、摩托车、电动车、混合动力车、皮卡、跑车、特种车辆，各型轿车，农用三轮，农用四轮等，只要采用安装了本系统就能提高车辆安全性能减少事故。从本系统的适用范围可见，本系统的名称以“一种机动车制动棒及新型制动系统”更准确，更名副其实；名称不包含非机动车，并非是非机动车不能用，仅仅是因为非机动车车速低而不必要安装，或说无充分理由使用。虽然本申请不能讨论新系统的安装及管理的问题，也不能解决损毁路面的快速修复问题，但可以在本系统的技术方案中采取措施，降低系统的机动性，方便管理，防止本系统的滥用。

本发明申请对本人已获授权的“一种汽车用制动棒及新型制动系统”(申请日2008年5月8日，申请号：200820063358.9)进行了全面的考量，在内容和文字方面都作了必要的修改、补充和完善。

附图说明

图1是车用A—1型制动棒主视图。

图2是车用A—1型制动棒A—A剖视图。

图3是车用A—2型制动棒主视图。

图4是车用A—2型制动棒B—B剖视图。

图5是普通动力动力缸结构主视图。

图6是普通动力动力缸结构C—C剖视图。

图7是压缩空气和液压动力缸结构主视图。

图8是压缩空气和液压动力缸结构D—D剖视图。

图9是炸药动力动力缸结构主视图。

图10是炸药动力动力缸结构E—E剖视图。

图11是车用制动系安装位置主视图。

图12是车用制动系安装位置后视图。

图13是车用制动系工作状态图。

图14是S—1型制动系统结构组成框图。

图15是S—2型制动系统结构组成框图。

图16是S—3型制动系统结构组成框图。

图17是S—4型制动系统结构组成框图。

具体实施方式

如图1和图2所示为A—1型制动棒1，这是制动系统直接用于制动的部件，所述制动棒是一根上下两端有变化的圆柱1—2，其上端直接连接一个活塞1—3，1—4为活塞环槽，其下端正面为椭圆的一段圆弧1—1，椭圆的半径之一为R₁，其下端侧面为尖锐的牛角形1—5，其角为楔角β；所述制动棒使用坚韧的材料如合金钢之类，尖端应热处理以提高硬度和综合性能。

如图3和图4所示是A—2型制动棒2，它是A—1型制动棒的改进型，为使制动棒更坚固和在工作时减少阻力，更可靠的工作，将制动棒1下端正面制作成一个锐角∠α，成为制动棒2的2—1，即刀尖角∠α成锐角，下端正面制作切削槽2—8，将侧面三角形的后边改制成抛物线的一段2—7，下端侧视图为牛角形尖角2—5即楔角∠β₂；在切削槽2—8上焊接或用胶粘剂粘接一块硬质合金刀片2—9。

图1、图2、图5、图6、图11、图12、图13和图14示出了S—1型车用新型制动系统(以下简称S—1系)，S—1系包括控制(含信息传递)，动力(分为左右两部分)，直接制动(分为左右两部分)三个组成部分。S—1系的特征在于安装了A—1型制动棒1，将其上端直接装入动力缸3，将动力缸座3—2和制动棒座1—6分别安装在车底盘后部11和后桥10上，每辆车安装二个动力缸(分为左右)和二根制动棒(分为左右)，动力缸3可以使用各种普通动力，控制部分9采用机械装置，在需要紧急制动时，控制部分9发出指令，启动动力部分工作，推动活塞1—3使制动棒1获得动力冲出动力缸3，刺入路面6，实现制动。8为车轮，7为后桥总承；动力缸应由高强度的合金钢或碳纤维材料制作，并加固处理，以承受强大冲击力。

图3、图4、图7、图8、图11、图12、图13和图15示出了S—2型车用新型制动系统(以下简称S—2系)，S—2系统是S—1系统的改进型，直接制动部分不用A—1型制动棒1，改用A—2型制动棒2，动力部分采用压缩空气；控制部分9采用电子线路。2—6为制动棒座，4—3为单向阀。

图3、图4、图7、图8、图11、图12、图13和图16示出了S—3型车用新型制动系统(以下简称S—3系)，S—3系统是S—1系统的改进型，直接制动部分不用A—1型制动棒1，改用A—2型制动棒2，动力部分采用液压动力，控制部分9采用电子线路。

图3、图4、图9、图10、图11、图12、图13和图17示出了S—4型车用新型制动系统(以下简称S—4系)，S—4系统是S—1系统的改进型，直接制动部分不用A—1制动棒1，改用A—2制动棒2，动力部分采用炸药5—4作动力，控制部分9采用电子线路。

各个实施例的各型制动系统的各个部分不是绝对不变的，如S—1系统的控制——信息传递部分也可以采用电子线路，动力部分也可以采用其它动力，在一定条件下也可以不用动力缸，如轻载小车且动力足够，可以只使用机械设备，将信息的传递和动力的传递合二为一。各种动力有比较大的差别，需要很多的实验和长期的实践，取得丰富的数据，选取最适合的几种模式，作重点的推广。

Claims

1、一种新型的机动车用制动棒，其特征在于：所述制动棒(1)是一根上下两端有改变的圆柱形合金棒(1-2)，其上端为一活塞(1-3)，其下端正面为椭圆的一段圆弧(1-1)，下端侧面为尖锐的牛角形(1-5)。

2、如权利要求1所述制动棒，其特征是：其下端正面为一锐角(2-1)，并在下端正面制作切削槽(2-8)，其侧面后边制作成抛物线的一段(2-7)；在切削槽(2-8)上焊接或粘接一块硬质合金刀片(2-9)。

3、一种机动车用新型制动系统，包括控制部分：其特征在于：所述制动系统装有如权利要求1所述的制动棒(1)，所述制动棒上端的活塞(1-3)直接安装在动力缸(3)内，将动力缸(3)的缸座(3-3)和制动棒的棒座(1-6)分别安装在车底盘(11)后部和后桥(10)上；动力部分使用普通动力，当控制部分(9)发出制动的指令，动力缸(3)开始工作，推动制动棒(1)冲出，刺入路面(6)，实现制动。

4、如权利要求2或3所述的制动系统；其特征在于：采用于权利要求2所述制动棒(2)；动力缸(3)使用压缩空气作动力；在控制部分(9)使用电子线路传递指令，进行操控。

5、如权利要求2或3所述的制动系统，其特征在于：采用于权利要求2所述制动棒(2)；动力缸(3)使用液压动力；在控制部分(9)使用电子线路进行操控。

6、如权利要求2或3所述的制动系统，其特征在于：采用了权利要求2所述制动棒(2)；动力缸(3)使用炸药(5-4)作动力；在控制部分(9)使用电子线路进行操控。