CN101508288A - 一种气压电控辅助制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气压电控辅助制动装置，它包括一原车前制动回路、一原车后制动回路、一电控前制动回路和一电控后制动回路；电控前制动回路由前储气筒依次串接梭阀的一进气口、第一高速开关阀、第一单向阀、快放阀和前制动气室构成；电控前制动回路与原车前制动回路并联；电控后制动回路由后储气筒依次串接梭阀的另一进气口、第一高速开关阀、第二单向阀、继动阀和后制动气室构成；电控后制动回路与原车后制动回路并联；原车前制动回路中双腔制动阀的上腔与快放阀之间设置第一压力传感器；快放阀与前制动室之间设置第二压力传感器；继动阀与所述后制动气室之间设置第三压力传感器；原车前制动回路中双腔制动阀的上腔与快放阀之间设置第二高速开关阀；原车后制动回路中双腔制动阀的下腔与继动阀之间设置第三高速开关阀。本发明结构简单、成本低、安装方便，应用范围广。

Description

一种气压电控辅助制动装置

技术领域

本发明涉及交通安全领域，特别是关于一种气压电控辅助制动装置。

背景技术

交通事故是现代社会面临的严峻问题，其中有90％左右的交通事故与驾驶员因素(比如过度疲劳、醉酒、驾驶经验不足等)有关，提高车辆的安全性能，日益成为人们关注的焦点，更是智能交通系统(ITS)致力解决的重要课题。而车辆的安全性能在很大程度上取决于车辆制动系统的性能，因此改进车辆制动系统的性能，对提高车辆安全驾驶，减少交通事故，具有重大的意义。

电控辅助制动装置是汽车驾驶安全辅助系统(如自适应巡航控制系统，主动避撞系统等)的安全执行部件，它可以根据车辆控制器发出的控制指令，产生安全执行动作。根据电控辅助制动装置所应用的对象不同，即根据车辆制动系统类型(如气压式制动系统、液压式制动系统等)的不同，可以将电控辅助制动装置分为气压电控辅助制动装置、液压电控辅助制动装置等。

针对气压电控辅助制动装置，国内外已经开展了多年的研究，并且取得了多项技术成果，归纳起来大概包括：鼓式全电制动器、伺服电机驱动制动阀装置和气顶液式电控制动装置。其中，鼓式全电制动器利用对加装在鼓式制动器上的电磁体的磁力控制，通过一系列机械传动带动制动蹄的运动，实现制动。鼓式全电制动器的控制虽然简单，但是制动器的结构较复杂，并且采用全电制动还会导致车辆的安全性能无法得到保障，因此这种制动装置实际应用的还不多。Texas A&M大学提出的伺服电机驱动制动阀装置将伺服电机作为驱动机构，并利用螺旋传动机构将角位移和力矩转化为线位移和力，拉动制动阀以控制气路的开断。该装置虽响应迅速，但是由于其需要采用结构复杂的离合机构，以避免该装置在实施制动操作时，与驾驶员的操作发生干涉，采用上述离合机构还需要对车辆做出大的改造。五十铃气顶液式电控制动装置是通过电磁压力比例阀与制动阀并联，达到对制动的自动控制，同时还采用梭阀实现驾驶员与电控之间的切换。该装置对车辆改造虽小，并且能够解决电控与驾驶员操作之间的切换问题，但是控制过程比较困难。除了上述电控辅助制动装置外，也有一些其它类型的电控调整制动压力的装置，例如汽车制动防抱死系统和驱动力控制系统，都可以实现对制动压力的电控调节。其中，汽车制动防抱死系统用于防止制动过程中的车轮抱死，驱动力控制系统用于防止加速过程中的车轮打滑。但是这两者都不能对车辆进行主动制动，无法满足安全驾驶辅助系统的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单，无需对车辆进行改造，并且能够在驾驶员制动与电控制动之间进行可靠切换的气压电控辅助制动装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种气压电控辅助制动装置，它包括一原车前制动回路和一原车后制动回路，其特征在于：它还包括一个电控前制动回路和电控后制动回路；所述电控前制动回路由前储气筒依次串接梭阀的一进气口、第一高速开关阀、第一单向阀、快放阀和前制动气室构成；所述电控前制动回路与所述原车前制动回路并联；所述电控后制动回路由后储气筒依次串接梭阀的另一进气口、第一高速开关阀、第二单向阀、继动阀和后制动气室构成；所述电控后制动回路与所述原车后制动回路并联；所述原车前制动回路中双腔制动阀的上腔与所述快放阀之间设置第一压力传感器；所述快放阀与所述前制动室之间设置第二压力传感器；所述继动阀与所述后制动室之间设置第三压力传感器；所述原车前制动回路中双腔制动阀的上腔与所述快放阀之间设置第二高速开关阀；所述原车后制动回路中双腔制动阀的下腔与所述继动阀之间设置第三高速开关阀。

所述第一高速开关阀为常开，所述第二高速开关阀和第三高速开关阀为常闭。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、由于本发明通过在原车制动系统中，合理增设了灵敏度高的高速开关阀和压力传感器，使本发明具有一由压力传感器检测和高速开关阀控制的电控制动回路，且电控制动回路与原车上的制动回路并联，电控制动回路与原车上的制动回路还可以通过高速开关阀进行切换，因此本发明增设的器件简单，无需对车辆进行改造，就可以方便地实现了驾驶员制动与电控制动之间的可靠切换，而且响应速度快。2、由于本发明增设了单向阀分别连接前制动气室和后制动气室的进气口，因此原车前、后两个制动回路不相通，对原车制动系统的可靠性没有影响，保证了行车制动安全。本发明结构简单、成本低、安装方便，适合推广应用。

附图说明

图1是现有原车制动系统的连接示意图

图2是本发明的连接示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

本发明装置是在原车制动系统的基础上增设多个高灵敏度的高速开关阀、多个压力传感器、多个单向阀、一个梭阀和多个三通阀，车辆上的控制器(图中未示出)计算判断出车辆当前具有追尾危险时，其采集压力传感器检测的压力信号，并根据压力信号对高速开关阀进行控制，使本发明装置的制动回路具有人工制动和电控制动两种可切换工作模式。

其中，人工制动模式的制动回路为原车制动系统制动回路(简称原车制动回路)，其包括原车制动系统前轮制动回路(简称原车前制动回路)和原车制动系统后轮制动回路(简称原车后制动回路)。人工制动模式的制动回路受驾驶员的控制，当驾驶员脚踩下原车上的制动踏板时，人工制动模式的制动回路开启，驾驶员可以通过原车制动回路，对车辆进行制动。电控制动模式的制动回路为控制器控制的制动回路，其包括控制器控制的前轮制动回路(简称电控前制动回路)和控制器控制的后轮制动回路(简称电控后制动回路)。也就是说，当车辆遇到危险情况而驾驶员没有对车辆及时制动时，电控制动模式的制动回路开启，本发明装置就通过电控制动回路，对车辆进行制动。而且，上述的原车前制动回路和原车后制动回路分别与电控前制动回路和电控后制动回路并联，互不影响。

如图1所示，原车制动系统的工作原理是：压缩空气从原车上的空气压缩机1输出，通过第一三通阀21分别经过原车前制动回路和原车后制动回路，对车辆进行制动。其中，原车前制动回路中，气体依次经过前储气筒3、双腔制动阀4的上腔和快放阀5，进入前制动气室6内。原车后制动回路中，气体经过后储气筒7后分为两路，一路经过双腔制动阀4的下腔，进入继动阀8的控制端，以控制继动阀8的开闭；另一路气体直接经过继动阀8的进气端口和继动阀8的出气口，进入后制动气室9内。此处，通过继动阀8可以使后制动气室9的排气和充气的滞后时间缩短。

如图2所示，本发明装置中，在前储气筒3与双腔制动阀4的上腔之间的管路上增设第二三通阀22，在后储气筒7与制动阀4的下腔之间的管路上增设第三三通阀23，第二三通阀22和第三三通阀23分别连接一梭阀10的两个进气口，梭阀10的出气口连接一常闭的高速开关阀11。高速开关阀11通过第四三通阀24分别连接两单向阀12，其中一单向阀12通过第五三通阀25分别连接快放阀5的进气端和一常开的高速开关阀13。高速开关阀13依次连接一压力传感器14和双腔制动阀4的上腔。快放阀5的出气端与前制动室6之间设置有一压力传感器16。另一单向阀12通过第六三通阀26连接继动阀8的控制端和一常开的高速开关阀15，高速开关阀15连接双腔制动阀4的下腔。

电控前制动回路由依次串接的前储气筒3、梭阀10、高速开关阀11、单向阀12、快放阀5和前制动气室6构成。且电控前制动回路与由前储气筒3、双腔制动阀4的上腔、快放阀5和前制动气室6组成的原车前制动回路并联。电控后制动回路由依次串接的后储气筒7、梭阀10、高速开关阀11、单向阀12、继动阀8和后制动气室9构成。且电控后制动回路与由后储气筒7、双腔制动阀4的下腔、继动阀8和后制动气室9组成的原车后制动回路并联。其中，两单向阀12使得原车前制动回路和原车后制动回路不相通，从而在不影响原车双制动回路的安全制动系统的前提下，保证了行车制动安全。

上述实施例中，在原车前制动回路中，双腔制动阀4的上腔与快放阀5之间设置有一常开的高速开关阀13和一压力传感器14。其中，高速开关阀13用于前制动回路在人工制动和电控制动两种工作模式间的合理切换，压力传感器14用以检测驾驶员是否采取了制动措施；在原车后制动回路中，双腔制动阀4的下腔与继动阀8控制端之间设置有一常开的高速开关阀15，用于后制动回路在人工制动和电控制动两种工作模式间的合理切换，快放阀5的出气端与前制动室6之间设置有一压力传感器16，以检测前制动室6的实际压缩气体压力。继动阀8的出气端与后制动室9之间设置有一压力传感器17，以检测后制动室9的实际压缩气体压力。上述压力传感器14和压力传感器17将实际测得的压力反馈给车辆上的控制器。控制器根据测得的压力大小，来控制高速开关阀11、13、15的开闭。

由于电控制动回路中的高速开关阀11为常闭的，原车制动回路中的高速开关阀13、15为常开的。因此当控制器计算出车辆当前的状态为危险时，其通过控制高速开关阀11和高速开关阀13、15，可以实现人工制动和电控制动两种制动方式的切换。以下分别对人工制动和电控制动的制动过程进行详细描述。

人工制动：若驾驶员踩下车上的制动踏板，双腔制动阀4的上腔和下腔的进气口分别与其本腔的出气口相通，使空气压缩机1输出的压缩空气得以通过制动阀4的上腔和下腔，分别进入前制动气室6和后制动气室9，从而促使本发明装置工作。制动结束后，驾驶员放松制动踏板，双腔制动阀4使前制动气室6和后制动气室9通入大气，以解除制动。

电控制动：当控制器判断出车辆具有追尾危险时，若驾驶员没有及时踩下原车上的制动踏板，双腔制动阀4的上腔和下腔的进气口无法与其本腔的出气口相连通，空气压缩机1输出的压缩空气无法经过双腔制动阀4进入前制动气室6和后制动气室9，因此原车制动回路无法导通。此时，本发明装置根据控制器发出的控制指令，进入工作状态，对车辆实行电控制动，保证车辆的行车安全性。本发明装置的电控制动过程包括以下步骤：

1)增压：若需要增加制动压力时，高速开关阀11通电打开，压缩空气从空气压缩机1输出后，分别经过电控前制动回路和电控后制动回路进行制动。而此时的高速开关阀13和高速开关阀15通电关闭，防止了压缩空气经由制动阀4的排气口排出。

2)保压：若需要保持制动压力时，高速开关阀11断电关闭，高速开关阀13和高速开关阀15仍然保持通电关闭，此时前制动气室6和后制动气室9内的压缩气体压力呈稳定状态。

3)卸压：若制动行为结束，需要解除制动压力时，高速开关阀11断电关闭，高速开关阀13和高速开关阀15断电打开，电控制动回路中的压缩气体经由制动阀4上的排气口排出，从而使得快放阀5和继动阀8的排气口也打开，进而前制动气室6和后制动气室9内的压缩气体经由快放阀5和继动阀8的排气口快速排出，以解除制动。

在上述电控制动过程中，分别位于前制动气室6和后制动气室9前端的压力传感器14和压力传感器17，可以实时测得前制动气室6和后制动气室9内的压缩气体的压力值，并将实际测得的压力反馈给车辆上的控制器，以实现对高速开关阀11、高速开关阀13和高速开关阀15的精确控制。

上述电控制动过程中，当驾驶员踩下了制动踏板，则双腔制动阀4上的出气口打开，但由于此时的高速开关阀13和高速开关阀15处于关闭状态，因此制动阀4内的压缩气体无法通过高速开关阀13和高速开关阀15，但制动阀4后端的压力传感器16仍可以将双腔制动阀4内排出的压缩气体压力检测出来。当压力传感器16测得的压力值小于压力传感器14和压力传感器17测得的压力值时，高速开关阀13和高速开关阀15仍然关闭，此时车辆的制动方式仍为电控制动。当压力传感器16测得的压力值大于压力传感器14和压力传感器17测得的压力值时，高速开关阀13和高速开关阀15断电打开，同时高速开关阀11断电关闭，此时原车制动回路导通，车辆的制动方式切换为人工制动。

上述电控制动过程中，增压、保压和卸压对应的高速开关阀11和高速开关阀13、15的状态如下(如表1所示)：其中，1表示通电，0表示断电。

表1

 

	高速开关阀11	高速开关阀13、15
			增压	1	1
保压	0	1
			卸压	0	0

上述各实施例中，在电控制动过程中，当驾驶员踩下了制动踏板，则高速开关阀13、15断电打开，同时高速开关阀11断电关闭，此时原车制动回路导通，车辆的制动方式切换为人工制动。本发明完全基于现成的原车制动装置，添加一个梭阀、多个高速开关阀、多个压力传感器、多个单向阀和多个三通阀实现，因此只需在原车上进行改装即可，使得升级成本大大降低，适合大范围推广使用。

上述各实施例中，各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，对个别部件进行的改进和等同变换，不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (2)

1、一种气压电控辅助制动装置，它包括一原车前制动回路和一原车后制动回路，其特征在于：它还包括一个电控前制动回路和电控后制动回路；所述电控前制动回路由前储气筒依次串接梭阀的一进气口、第一高速开关阀、第一单向阀、快放阀和前制动气室构成；所述电控前制动回路与所述原车前制动回路并联；所述电控后制动回路由后储气筒依次串接梭阀的另一进气口、第一高速开关阀、第二单向阀、继动阀和后制动气室构成；所述电控后制动回路与所述原车后制动回路并联；

所述原车前制动回路中双腔制动阀的上腔与所述快放阀之间设置第一压力传感器；所述快放阀与所述前制动室之间设置第二压力传感器；所述继动阀与所述后制动气室之间设置第三压力传感器；

所述原车前制动回路中双腔制动阀的上腔与所述快放阀之间设置第二高速开关阀；

所述原车后制动回路中双腔制动阀的下腔与所述继动阀之间设置第三高速开关阀。

2、如权利要求1所述的一种气压电控辅助制动装置，其特征在于：所述第一高速开关阀为常开，所述第二高速开关阀和第三高速开关阀为常闭。

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