CN103350695B - 车桥制动装置、方法和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车桥制动装置、方法和车辆。车桥制动装置包括：第一桥制动储气筒的控制气输出口通过制动控制阀与第一桥继动阀的控制口连接，第一桥制动储气筒的工作气输出口通过第一桥继动阀与第一桥制动气室连接；第二桥制动储气筒的工作气输出口通过第二桥继动阀与第二桥制动气室连接；还包括：比例阀，第二桥制动储气筒的控制气输出口通过比例阀与第二桥继动阀的控制口连接；控制器，与比例阀电连接，用于根据第一桥继动阀的控制口的第一压力控制比例阀的开度，以使第二桥继动阀的控制口的第二压力与第一桥继动阀的控制口的第一压力相匹配。本发明避免了由于控制气管的加长，以致造成第一桥的制动力大于第二桥的制动力很多的问题。

Description

车桥制动装置、方法和车辆

技术领域

本发明涉及制动领域，更具体地，涉及一种车桥制动装置、方法和车辆。

背景技术

采用气压制动的多轴车辆，对制动的可靠性提出了更高的要求。首先，制动力应满足设计标准要求，具体到气压制动系统而言，需保证前后桥的控制气压和工作气压均在设计范围内；其次制动时后桥相对于前桥的滞后时间应满足标准要求，否则车辆会发生制动甩尾、点头等问题，影响行车安全。

图1示出了现有技术中的轮式多轴车辆的气压制动系统的原理图，实际上，其车轴数可能会多于两轴，但多于两轴的气压制动系统原理与图1一致，为叙述简化计，下面仅以两轴为例进行说明。

当车辆需要制动时，操作者踩下制动控制阀1，第一桥制动储气筒6和第二桥制动储气筒7的控制气通过制动控制阀1后，分别推动第一桥继动阀2和第二桥继动阀3，使第一桥继动阀2和第二桥继动阀3打开，第一桥制动储气筒6和第二桥制动储气筒7的工作气分别通过打开的第一桥继动阀2和第二桥继动阀3进入第一桥制动气室4和第二桥制动气室5，完成对第一桥(前桥)和第二桥(后桥)的制动。

其中，制动力的大小与继动阀的阀口开度成正比，而继动阀的阀口开度由作用在其上的控制气的压力决定。进一步地，控制气的压力的大小由制动控制阀1的开度决定。即整车制动力大小由操作者踩下制动控制阀1的阀开口决定。

现有技术中的气压制动系统，在车轴较少的情况下能够满足制动要求，但是随着现在车辆的车轴增多，车身的变长，该制动系统会存在如下缺点：

1.车辆后桥的第二桥制动气室5的控制气是通过驾驶室内的制动控制阀1控制的，随着车身的变长，势必会造成控制气管的加长，会造成后桥控制气控制第二桥继动阀3的滞后，造成前桥先于后桥制动，不满足标准要求。

2.控制气管的加长，也会造成控制气的沿程损失和局部损失变大，使到后桥的控制气的压力偏小，造成前桥的制动力大于后桥的制动力很多，也不满足标准要求。

以上两种缺点，均会使车辆制动减速度和制动距离不够，且易发生车辆制动点头，甩尾现象。

发明内容

本发明旨在提供一种车桥制动装置、方法和车辆，以解决现有技术中多桥之间的控制气压力不匹配、以致车辆制动减速度和制动距离不够，且易发生车辆制动点头、甩尾的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种车桥制动装置，包括：制动控制阀、第一桥继动阀、第二桥继动阀、第一桥制动气室、第二桥制动气室、第一桥制动储气筒和第二桥制动储气筒；第一桥制动储气筒的控制气输出口通过制动控制阀与第一桥继动阀的控制口连接，第一桥制动储气筒的工作气输出口通过第一桥继动阀与第一桥制动气室连接；第二桥制动储气筒的工作气输出口通过第二桥继动阀与第二桥制动气室连接；其特征在于，车桥制动装置还包括：比例阀，第二桥制动储气筒的控制气输出口通过比例阀与第二桥继动阀的控制口连接；控制器，与比例阀电连接，用于根据第一桥继动阀的控制口的第一压力控制比例阀的开度，以使第二桥继动阀的控制口的第二压力与第一桥继动阀的控制口的第一压力相匹配。

进一步地，车桥制动装置还包括：梭阀，第二桥制动储气筒的控制气输出口通过制动控制阀与梭阀的第一进口连接，比例阀的出口与梭阀的第二进口连接，梭阀的出口与第二桥继动阀的控制口连接。

进一步地，车桥制动装置还包括：手动截止阀，第二桥制动储气筒的控制气输出口通过手动截止阀与比例阀的入口连接。

进一步地，车桥制动装置还包括：第一压力检测单元，用于检测第一桥继动阀的控制口的第一压力；第二压力检测单元，用于检测第二桥继动阀的控制口的第二压力。

进一步地，车桥制动装置还包括：减法器，与第一压力检测单元的输出端和第二压力检测单元的输出端连接，用于得到第一压力检测单元输出的第一压力信号与第二压力检测单元输出的第二压力信号之间的差值；控制器是PID控制器，减法器将差值输出至PID控制器，PID控制器根据差值控制比例阀的开度。

根据本发明的第二个方面，提供了一种车辆，包括第一桥、第二桥和用于控制第一桥和第二桥制动的车桥制动装置，其特征在于，车桥制动装置是权利要求1至5中任一项的车桥制动装置。

根据本发明的第三个方面，提供了一种车桥制动方法，其特征在于，包括：获取第一桥的控制气的第一压力；根据第一压力控制提供给第二桥的第一控制气的第二压力，以使第一压力和第二压力相匹配。

进一步地，提供经由制动控制阀输出的用于控制第二桥的第二控制气，第二控制气具有第三压力；比较第二压力与第三压力的大小，并将其中压力较大的一个作为控制第二桥制动的控制气。

进一步地，获取第一压力与第二压力之间的差值；根据差值构建闭环控制，以控制第二压力。

进一步地，闭环控制是PID控制。

本发明第二桥继动阀的控制气不是由驾驶室内的制动控制阀控制的，因此，不会由于控制气管的加长，造成第二桥继动阀的滞后，避免出现第一桥先于第二桥制动的现象；进一步地，由于可通过比例阀的控制，使第二压力与第一压力保持匹配，因此，避免了由于控制气管的加长，导致控制气的沿程损失和局部损失变大，使到第二桥的控制气的压力偏小，以致造成第一桥的制动力大于第二桥的制动力很多的问题。最后，避免了使车辆制动减速度和制动距离不够，且易发生车辆制动点头，甩尾的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了现有技术中的多轴车辆的气压制动系统的原理图；

图2示意性示出了本发明中的多轴车辆的气压制动系统的液压原理图；以及

图3示意性示出了本发明中的多轴车辆的气压制动系统的控制原理图。

图中附图标记：1、制动控制阀；2、第一桥继动阀；3、第二桥继动阀；4、第一桥制动气室；5、第二桥制动气室；6、第一桥制动储气筒；7、第二桥制动储气筒；8、比例阀；9、梭阀；10、手动截止阀；11、第一压力检测单元；12、第二压力检测单元；13、减法器。

具体实施方式

以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

作为本发明的第一方面，请参考图2，提供了一种车桥制动装置，特别地，可适用于多轴(两轴或两轴以上)轮式车辆的气压制动系统。

该车桥制动装置包括：制动控制阀1、第一桥继动阀2、第二桥继动阀3、第一桥制动气室4、第二桥制动气室5、第一桥制动储气筒6和第二桥制动储气筒7；第一桥制动储气筒6的控制气输出口通过制动控制阀1与第一桥继动阀2的控制口连接，第一桥制动储气筒6的工作气输出口通过第一桥继动阀2与第一桥制动气室4连接；第二桥制动储气筒7的工作气输出口通过第二桥继动阀3与第二桥制动气室5连接。

进一步地，车桥制动装置还包括：比例阀8，第二桥制动储气筒7的控制气输出口通过比例阀8与第二桥继动阀3的控制口连接；控制器，与比例阀8电连接，用于根据第一桥继动阀2的控制口的第一压力控制比例阀8的开度，以使第二桥继动阀3的控制口的第二压力与第一桥继动阀2的控制口的第一压力相匹配。

例如，第一桥继动阀2、第一桥制动气室4和第一桥制动储气筒6用于对第一桥的制动，第二桥继动阀3、第二桥制动气室5和第二桥制动储气筒7用于对第二桥的制动。对于两桥的车辆来说，第一桥可以指前桥，第二桥可以指后桥。显然，对于多于两桥的车辆来说，第一桥和第二桥也可以指其它的桥。

请参考图1，下面对本发明中的车桥制动装置的制动过程进行详细说明。

当操作者踩下制动控制阀1时，第一桥(例如前桥)的控制气接通，并输出至第一桥继动阀2的控制口，从而打开第一桥继动阀2，以使第一桥制动储气筒6的工作气输出口输出的工作气通过第一桥继动阀2后到达第一桥制动气室4，从而对第一桥进行制动。

同时，控制器可以随时获取第一桥继动阀2处的控制气的第一压力。当检测到第一桥继动阀2的控制口处有压力时，则打开比例阀8，从而使第二桥制动储气筒7的控制气输出口输出的控制气不通过制动控制阀1而直接到达第二桥继动阀3的控制口，并可根据第一压力控制比例阀8的开度，以控制第二桥继动阀3的控制口的第二压力，使第二压力与第一压力的大小相匹配。

可见，本发明第二桥继动阀3的控制气不是由驾驶室内的制动控制阀1控制的，因此，不会由于控制气管的加长，造成第二桥继动阀3的滞后，避免出现第一桥先于第二桥制动的现象；进一步地，由于可通过比例阀8的控制，使第二压力与第一压力保持匹配，因此，避免了由于控制气管的加长，导致控制气的沿程损失和局部损失变大，使到第二桥的控制气的压力偏小，以致造成第一桥的制动力大于第二桥的制动力很多的问题。最后，避免了使车辆制动减速度和制动距离不够，且易发生车辆制动点头，甩尾的问题。

优选地，车桥制动装置还包括：梭阀9，第二桥制动储气筒7的控制气输出口通过制动控制阀1与梭阀9的第一进口连接，比例阀8的出口与梭阀9的第二进口连接，梭阀9的出口与第二桥继动阀3的控制口连接。梭阀9起到压力比较的作用，将其第一进口处的压力与第二进口处的压力进行比较，并将二者中压力较大的一个作为输出。正常工作时，与制动控制阀1连接的第一进口的压力由于沿程损失等因素，会小于与比例阀8连接的第二进口的压力，也就是说，正常工作时，第二进口的控制气作为第二桥继动阀3的控制气。

优选地，车桥制动装置还包括：手动截止阀10，第二桥制动储气筒7的控制气输出口通过手动截止阀10与比例阀8的入口连接。当第二桥制动储气筒7至第二进口之间的气管或元件发生故障时，可通过手动截止阀10切断第二桥制动储气筒7与第二桥继动阀3之间的连接。此时，来自制动控制阀1的控制气的第一压力较大，因而，被输出至第二桥继动阀3的控制口，以控制第二桥的制动，从而提高了系统的可靠性。

优选地，请参考图3，车桥制动装置还包括：第一压力检测单元11，用于检测第一桥继动阀2的控制口的第一压力；第二压力检测单元12，用于检测第二桥继动阀3的控制口的第二压力；控制器与第一压力检测单元11及第二压力检测单元电连接。请参考图2，第一压力检测单元11可安装于制动控制阀1与第一桥继动阀2之间的管路上，第二压力检测单元12可安装于比例阀8与梭阀9之间的管路上。第一压力检测单元11与模数转换器连接，以得到第一压力的数字值，第二压力检测单元12与模数转换器连接，以得到第二压力的数字值。

优选地，车桥制动装置还包括：减法器13，与第一压力检测单元11的输出端和第二压力检测单元12的输出端连接，用于得到第一压力检测单元11输出的第一压力信号与第二压力检测单元12输出的第二压力信号之间的差值；控制器是PID控制器，减法器13将差值输出至PID控制器，PID控制器根据差值控制比例阀8的开度。减法器13计算第一压力与第二压力的差值，并将该差值提供给PID控制器，以便使PID控制器可以根据该差值的大小，控制比例阀8的开度，以形成一个如图3所示的闭环反馈控制，达到调节第二压力的目的，使第二压力可以自动跟随第一压力的变化而变化。显然，本发明可以采用其它的控制算法，达到使第二压力自动跟随第一压力的变化而变化，从而使二者相匹配的目的。

下面，结合图2和图3，对本发明中的车桥制动装置进行说明。

请参考图2，当操作者踩下制动控制阀1时，第一桥(例如前桥)的控制气接通，第一压力检测单元11检测第一气压，于是，控制器给比例阀8一个电信号，从而接通比例阀8，第一桥的控制气通过制动控制阀1进入第一桥继动阀2，使第一桥继动阀2接通，从而使第一桥制动储气筒6中的工作气经过第一桥继动阀2进入第一桥制动气室4中，进行第一桥制动。

第二桥的制动气由第二桥制动储气筒7产生，经过手动截止阀10、比例阀8和梭阀9，其中比例阀8控制第二桥的控制气的第二压力，其可作用至第二桥继动阀3，使第二桥继动阀3接通。第二桥的工作气经过第二桥继动阀3进入第二桥制动气室5中，进行第二桥制动。

当第二桥的比例阀8损坏或漏气时，可通过手动截止阀10关闭该路气，第二桥制动储气筒7的另一路控制气通过制动控制阀1和梭阀9后作用到第二桥继动阀3，以使第二桥继动阀3接通，于是，第二桥的制动工作气经过第二桥继动阀3进入第二桥制动气室5中，进行第二桥的应急制动。

请参考图3，第一压力检测单元11和第二压力检测单元12采集的信号通过模数转换器后在减法器中进行减法运算，所得的差值通过PID控制器进行处理，得到例如比例增益等参数。功率放大器对PID控制器的输出值进行放大并输入至比例阀的电磁铁，比例阀的电磁铁受控发生动作，从而使比例阀的阀芯开度发生变化，从而控制由后桥制动储气筒经过比例阀的过气量，以控制比例阀出口的压力，从而控制后桥继动阀的开度和后桥制动力的大小。

由图3可以看出，第二压力检测单元12所检测的后桥制动控制气压，始终跟随第一压力检测单元11所检测的前桥制动控制气压，使前后桥的制动控制气压相等。由于前桥制动控制气压的大小由制动控制阀1的开度决定，可知制动控制阀1的开度控制前后桥的制动控制气压。

本发明可通过压力传感器(第一压力检测单元11和第二压力检测单元12)采集后桥制动控制压力和前桥制动控制压力，采用闭环控制。在制动时，使后桥控制压力始终跟踪前桥控制压力的变化，使前后桥制动控制压力始终匹配；且后桥控制气从后桥的制动储气筒取气，避免了后桥的控制管路过长而引起的压力损失。本发明采用梭阀网络比较控制压力的大小，当后桥控制气路故障时，还可以从制动控制阀处取控制气来完成制动。本发明中的车桥制动装置具有压力反馈跟踪功能，其制动可靠性高、安全性好，特别适用于多轴车桥制动的工程车辆。

作为本发明的第二方面，提供了一种车辆，包括第一桥、第二桥和用于控制第一桥和第二桥制动的车桥制动装置，该车桥制动装置是上述的车桥制动装置。

作为本发明的第三方面，提供了一种车桥制动方法，包括：获取第一桥的控制气的第一压力；根据第一压力控制提供给第二桥的第一控制气的第二压力，以使第一压力和第二压力相匹配。

优选地，提供经由制动控制阀1输出的用于控制第二桥的第二控制气，第二控制气具有第三压力；比较第二压力与第三压力的大小，并将其中压力较大的一个作为控制第二桥制动的控制气。

优选地，获取第一压力与第二压力之间的差值；根据差值构建闭环控制，以控制第二压力。优选地，闭环控制是PID控制，显然，也可以采用其它控制算法。

本发明通过闭环控制，使后桥控制气压始终跟随前桥控制气压的变化，消除了前后桥制动力的不平衡，极大提高了制动的安全性。另外，后桥的制动控制气直接从后桥储气筒取气，从而缩短了制动控制管的长度，极大减小了后桥制动的滞后性。进一步地，利用梭阀可选择从制动控制阀过来的控制气压，消除了由于比例阀失效后造成的制动困难，提高了制动安全性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种车桥制动装置，包括：制动控制阀(1)、第一桥继动阀(2)、第二桥继动阀(3)、第一桥制动气室(4)、第二桥制动气室(5)、第一桥制动储气筒(6)和第二桥制动储气筒(7)；

所述第一桥制动储气筒(6)的控制气输出口通过所述制动控制阀(1)与所述第一桥继动阀(2)的控制口连接，所述第一桥制动储气筒(6)的工作气输出口通过所述第一桥继动阀(2)与所述第一桥制动气室(4)连接；

所述第二桥制动储气筒(7)的工作气输出口通过所述第二桥继动阀(3)与所述第二桥制动气室(5)连接；

其特征在于，所述车桥制动装置还包括：

比例阀(8)，所述第二桥制动储气筒(7)的控制气输出口通过所述比例阀(8)与所述第二桥继动阀(3)的控制口连接；

控制器，与所述比例阀(8)电连接，用于根据所述第一桥继动阀(2)的控制口的第一压力控制所述比例阀(8)的开度，以使所述第二桥继动阀(3)的控制口的第二压力与所述第一桥继动阀(2)的控制口的第一压力相匹配；

梭阀(9)，所述第二桥制动储气筒(7)的控制气输出口通过所述制动控制阀(1)与所述梭阀(9)的第一进口连接，所述比例阀(8)的出口与所述梭阀(9)的第二进口连接，所述梭阀(9)的出口与所述第二桥继动阀(3)的控制口连接。

2.根据权利要求1所述的车桥制动装置，其特征在于，所述车桥制动装置还包括：

手动截止阀(10)，所述第二桥制动储气筒(7)的控制气输出口通过所述手动截止阀(10)与所述比例阀(8)的入口连接。

3.根据权利要求1所述的车桥制动装置，其特征在于，所述车桥制动装置还包括：

第一压力检测单元(11)，用于检测所述第一桥继动阀(2)的控制口的第一压力；

第二压力检测单元(12)，用于检测所述第二桥继动阀(3)的控制口的第二压力。

4.根据权利要求3所述的车桥制动装置，其特征在于，所述车桥制动装置还包括：

减法器(13)，与所述第一压力检测单元(11)的输出端和所述第二压力检测单元(12)的输出端连接，用于得到所述第一压力检测单元(11)输出的第一压力信号与所述第二压力检测单元(12)输出的第二压力信号之间的差值；

所述控制器是PID控制器，所述减法器(13)将所述差值输出至所述PID控制器，所述PID控制器根据所述差值控制所述比例阀(8)的开度。

5.一种车辆，包括第一桥、第二桥和用于控制所述第一桥和所述第二桥制动的车桥制动装置，其特征在于，所述车桥制动装置是权利要求1至4中任一项所述的车桥制动装置。

6.一种车桥制动方法，其特征在于，包括：

获取第一桥的控制气的第一压力；

根据所述第一压力控制提供给第二桥的第一控制气的第二压力，以使所述第一压力和所述第二压力相匹配；

其中，提供经由制动控制阀(1)输出的用于控制所述第二桥的第二控制气，所述第二控制气具有第三压力；

比较所述第二压力与所述第三压力的大小，并将其中压力较大的一个作为控制所述第二桥制动的控制气。

7.根据权利要求6所述的车桥制动方法，其特征在于，

获取所述第一压力与所述第二压力之间的差值；

根据所述差值构建闭环控制，以控制所述第二压力。

8.根据权利要求7所述的车桥制动方法，其特征在于，所述闭环控制是PID控制。