CN103386958B - 后桥制动装置、车桥制动系统、方法和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了后桥制动装置、车桥制动系统、方法和车辆。后桥制动装置包括：后桥继动阀；后桥制动气室；后桥制动储气筒，后桥制动储气筒的工作气输出口通过后桥继动阀与后桥制动气室连接；管路控制阀，后桥制动储气筒的控制气输出口通过管路控制阀与后桥继动阀的第一控制口连接；脚制动阀，用于控制管路控制阀的通断。本发明后桥继动阀的控制气不需要绕经驾驶室内的脚制动阀，因此，不会由于控制气管的加长，造成后桥继动阀的滞后，避免出现前桥先于后桥制动的现象，以提升前后桥制动的同步性，增强整车制动效果。

Description

后桥制动装置、车桥制动系统、方法和车辆

技术领域

本发明涉及车辆领域，更具体地，涉及一种后桥制动装置、车桥制动系统、方法和车辆。

背景技术

动力制动系以发动机动力形成的气压或液压势能作为汽车制动的全部力源进行制动，而司机作用于制动踏板或手柄上的力仅用于对车桥制动系统中的脚制动阀进行操纵。

气压制动系是动力制动系最常见的型式，由于可获得较大的制动驱动力，且主车与被拖的挂车及汽车列车之间制动驱动系统的联接装置结构简单、联接和断开都很方便，因此广泛用于总质量8t以上尤其是15t以上的载货汽车、越野汽车和客车上。气压制动系统的主要缺点是，管路中气压的产生和撤除均较慢，作用滞后时间较长（0.3～0.9S）。然而，GB7258标准对制动响应时间的规定是：汽车列车行车制动系的设计和制造应保证挂车最后轴制动动作滞后于牵引车前轴制动动作时间不大于0.2S；汽车的制动协调时间对气压制动的汽车不应大于0.6S。

目前，在载重汽车和长途客车上主要应用双回路气制动系统，对应后轴制动的回路，其控制管路长度超过10m以上，后轴制动气压延时不容忽视。汽车的制动力极限受道路附着系数限制，相对于增加制动压力来说，通过缩短制动响应时间，能更显著的增加制动效能，缩短制动距离。

在双回路气制动系统中为达到制动同步和缩短的制动响应时间通常采用以下几种方式：（1）应用带压差的串列双腔制动总阀，使后桥回路与前桥制动同步；（2）在主制动阀与气室间采用二级控制元件继动阀；（3）增加控制管路管径等。虽然以上方法可在一定程度上改善制动同步和制动响应，但随着车体加长，制动延时仍是改善制动性能的主要障碍。

另外，现有技术中的线控制动系统（Brake-by-wire）、电子机械制动系统（EMB）也能较完美解决制动延时，但其技术尚未成熟，成本高，距实际普及应用还需要时日。

图1示出了现有技术中的一种车桥制动系统的控制原理图。如图1所示，在现有技术中的双回路行车制动系统中，将前桥作为第一回路、后桥作为第二回路。其中，该车桥制动系统包括脚制动阀1、前桥继动阀2、后桥继动阀3、前桥制动气室4、后桥制动气室5、前桥制动储气筒6和后桥制动储气筒7；前桥制动储气筒6的控制气输出口通过脚制动阀1与前桥继动阀2的控制口连接，前桥制动储气筒6的工作气输出口通过前桥继动阀2与前桥制动气室4连接；后桥制动储气筒7的工作气输出口通过后桥继动阀3与后桥制动气室5连接。

脚制动阀1具有上腔回路和下腔回路，其中，上腔回路比下腔回路的压力高0.3bar左右，以使第二回路比第一回路响应快，从而弥补第二回路管路过长导致的制动延时，达到制动同步的目的。在脚制动阀1与前桥制动气室4、后桥制动气室5之间分别设置有前桥继动阀2、后桥继动阀3（用途加速元件），以缩短制动响应时间。尽管在图1所示的制动系统中采用了改进的脚制动阀、继动阀以加快后桥制动响应，但其制动滞后仍不可忽视，前后桥制动的同步性仍然较差，影响整车制动效果。

发明内容

本发明旨在提供一种后桥制动装置、车桥制动系统、方法和车辆，以解决现有技术的后桥制动延时过大而与前桥制动不同步的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的第一个方面，提供了一种后桥制动装置，包括：后桥继动阀；后桥制动气室；后桥制动储气筒，后桥制动储气筒的工作气输出口通过后桥继动阀与后桥制动气室连接；管路控制阀，后桥制动储气筒的控制气输出口通过管路控制阀与后桥继动阀的第一控制口连接；脚制动阀，用于控制管路控制阀的通断。

进一步地，管路控制阀是压力调节阀；后桥制动装置还包括：控制器，与压力调节阀和脚制动阀电连接，用于根据脚制动阀的开度控制压力调节阀提供给第一控制口的控制压力。

进一步地，后桥制动装置还包括：后桥继动阀还包括第二控制口，后桥制动储气筒的控制气输出口通过脚制动阀与第二控制口连接；后桥继动阀是差动式继动阀以利用第一控制口和第二控制口中最先建立起压力的一个控制后桥继动阀的开启。

进一步地，后桥制动装置还包括：截止阀，后桥制动储气筒的控制气输出口通过截止阀与管路控制阀的入口连接。

进一步地，后桥制动装置还包括：压力检测单元，与控制器连接，用于检测压力调节阀输出的控制压力；制动检测开关，与控制器连接，用于在脚制动阀向第二控制口输出控制气时发出制动信号；控制器在制动检测开关发出制动信号、但压力检测单元检测到控制压力未在预定范围的情况下，控制截止阀处于截止状态，以利用第二控制口控制后桥继动阀的开启。

进一步地，后桥制动装置还包括：传感器，与控制器连接，用于检测脚制动阀的开度。

根据本发明的第二个方面，提供了一种车桥制动系统，包括：前桥继动阀、前桥制动气室、前桥制动储气筒以及上述的后桥制动装置；前桥制动储气筒的控制气输出口通过脚制动阀与前桥继动阀的控制口连接，前桥制动储气筒的工作气输出口通过前桥继动阀与前桥制动气室连接；后桥制动储气筒的工作气输出口通过后桥继动阀与后桥制动气室连接。

根据本发明的第三个方面，提供了一种车辆，包括前桥、后桥、和用于控制前桥及后桥制动的车桥制动系统，该车桥制动系统包括上述的后桥制动装置。

根据本发明的第四个方面，提供了一种车桥制动方法，包括：获取脚制动阀的踏板的开度信号；根据开度信号控制提供给后桥继动阀的第一控制口的控制压力。

进一步地，后桥继动阀还包括第二控制口，经由脚制动阀输出的后桥控制气连接至第二控制口；后桥继动阀利用第一控制口和第二控制口中最先建立起压力的一个控制后桥继动阀的开启。

进一步地，在脚制动阀被踏下、但控制压力未在预定范围的情况下，切断后桥继动阀的第一控制口的供气回路，以利用第二控制口控制后桥继动阀的开启。

进一步地，根据开度信号控制提供给后桥继动阀的第一控制口的控制压力包括：提供压力调节阀以控制第一控制口的控制压力；获取开度信号与脚制动阀输出的控制压力之间的第一关系曲线；获取压力调节阀的控制电流与其输出的控制压力之间的第二关系曲线；根据开度信号、第一关系曲线与第二关系曲线，得到压力调节阀的控制电流。

本发明后桥继动阀的控制气不需要绕经驾驶室内的脚制动阀，因此，不会由于控制气管的加长，造成后桥继动阀的滞后，避免出现前桥先于后桥制动的现象，以提升前后桥制动的同步性，增强整车制动效果。

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车桥制动系统的控制原理图；以及

图2示意性示出了本发明中的车桥制动系统的控制原理图。

图中附图标记：1、脚制动阀；2、前桥继动阀；3、后桥继动阀；4、前桥制动气室；5、后桥制动气室；6、前桥制动储气筒；7、后桥制动储气筒；8、压力调节阀；9、截止阀；10、压力检测单元；11、制动检测开关；12、传感器；13、低压报警开关。

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。

有部分采用气压制动系统的大型车辆在做制动试验时，往往其最大制动减速度满足法规要求，但制动距离不符合，分析主要原因就是由于后桥制动延时造成的，而通过改善后桥制动响应可获得较满意测试结果。

作为本发明的第一方面，请参考图2，提供了一种后桥制动装置，包括：后桥继动阀3；后桥制动气室5；后桥制动储气筒7，后桥制动储气筒7的工作气输出口通过后桥继动阀3与后桥制动气室5连接；管路控制阀，后桥制动储气筒7的控制气输出口通过管路控制阀与后桥继动阀3的第一控制口连接；脚制动阀1，用于控制管路控制阀的通断。

请参考图2，当操作者踩下脚制动阀1时，向管路控制阀发出控制信号，以使后桥制动储气筒7输出的控制气到达后桥继动阀3的第一控制口，从而控制后桥继动阀3导通，使来自后桥制动储气筒7的工作气通过后桥继动阀3流向后桥制动气室5，实现后桥制动。可见，在此过程中，后桥继动阀3的控制气不需要绕经驾驶室内的脚制动阀1，因此，不会由于控制气管的加长，造成后桥继动阀3的滞后，避免出现前桥先于后桥制动的现象，提升了前后桥制动的同步性，增强了整车制动效果。

优选地，管路控制阀是压力调节阀8；后桥制动装置还包括：控制器，与压力调节阀8和脚制动阀1电连接，用于根据脚制动阀1的开度控制压力调节阀8提供给第一控制口的控制压力。请参考图2，控制器根据脚制动阀1的开度可检测到根据脚制动阀1是否被踏下。当检测到脚制动阀1被踏下时，控制器则控制压力调节阀8打开，从而使后桥制动储气筒7的控制气输出口输出的控制气不通过脚制动阀1而直接到达后桥继动阀3的第一控制口，并可根据脚制动阀1的开度控制压力调节阀8的开度，以控制后桥继动阀3的控制口的压力，并使其与前桥处的压力的大小相匹配。

由于第一控制口的压力是可控制的，因而，可使前后桥的控制气压力保持匹配，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，使到后桥的控制气的压力偏小，以致造成前桥的制动力大于后桥的制动力等很多的问题。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，后桥制动装置还包括：后桥继动阀3还包括第二控制口，后桥制动储气筒7的控制气输出口通过脚制动阀1与第二控制口连接；后桥继动阀3是差动式继动阀以利用第一控制口和第二控制口中最先建立起压力的一个控制后桥继动阀3的开启。优选地，第一桥为串列双腔脚制动阀，其具有上腔体和下腔体，可分别用于控制两个回路。例如，在图2中，前桥使用下腔体，从而构成前桥控制回路；后桥使用上腔体，从而构成备用的后桥控制回路。

正常工作时，后桥制动储气筒7与第一控制口之间的第一管路较短，与脚制动阀1连接的第二控制口的压力由于脚制动阀1与第二控制口之间的第二管路较长。因此，第一管路内的控制气先于第二管路到达后桥继动阀3的相应控制口。此时，后桥继动阀3在第一控制口的控制下打开。

优选地，后桥制动装置还包括：截止阀9，后桥制动储气筒7的控制气输出口通过截止阀9与管路控制阀的入口连接。当后桥制动储气筒7至第一控制口之间的气管或元件发生故障时，如果第一管路内还存在一定压力的控制气，那么第一管路仍先于第二管路建立压力，因此，由第一管路的控制气先打开后桥继动阀3，接着，由于后到达的第二管路的控制气压力较大，因而，最终作为后桥继动阀3的控制气，以控制后桥的制动，从而提高了系统的可靠性。特别地，截止阀9为二位二通电磁阀。进一步地，当后桥制动储气筒7至第一控制口之间的气管或元件发生故障时，可通过截止阀9切断后桥制动储气筒7与后桥继动阀3的第一控制口之间的连接。

优选地，后桥制动装置还包括：压力检测单元10，与控制器连接，用于检测压力调节阀8输出的控制压力；制动检测开关11（特别地，可以是压力检测开关等，安装在第二管路靠近脚制动阀1的一端），与控制器连接，用于在脚制动阀1向第二控制口输出控制气时发出制动信号；控制器在制动检测开关11发出制动信号、但压力检测单元10检测到控制压力未在预定范围的情况下（例如，驾驶员已经踏下了刹车踏板，但却没有检测到第一控制口具有足够的控制压力，或者说检测到的控制压力的值不在预定的范围内），控制截止阀9处于截止状态，以利用第二控制口控制后桥继动阀3的开启。当后桥的压力调节阀8损坏或气路发生漏气时，压力检测单元10检测到的压力较低，而此时如果制动检测开关11已经检测到驾驶员踏下了脚制动阀1，那么就可表明发生了压力异常。此时，即可通过控制器，将截止阀9关闭，从而自动实现了故障的检测与处理，提高了系统的可靠性。

优选地，后桥制动装置还包括：传感器12，与控制器连接，用于检测脚制动阀1的开度。利用传感器12，可以检测脚制动阀1的踏板的开度，从而反映出脚制动阀1是否被踏下，以及其踏下的程度。

优选地，后桥制动装置还包括：低压报警开关13，安装在脚制动阀1的进气管路上，用于检测进气管路的压力。如果进气管路的压力低于某一预定值（例如5.5Mpa），低压报警开关13发出低压报警信号，此时，禁止进行任何制动操作。当进气管路的压力高于某一预定值（例如5.5Mpa）时，低压报警开关13停止发出报警信号，此时，方可进行制动的操作，从而保证了制动的安全性和可靠性。

作为本发明的第二方面，请参考图2，提供了一种车桥制动系统，包括：前桥继动阀2、前桥制动气室4、前桥制动储气筒6以及上述的后桥制动装置。其中，前桥制动储气筒6的控制气输出口通过脚制动阀1与前桥继动阀2的控制口连接，前桥制动储气筒6的工作气输出口通过前桥继动阀2与前桥制动气室4连接；后桥制动储气筒7的工作气输出口通过后桥继动阀3与后桥制动气室5连接。优选地，后桥制动储气筒7和/或后桥继动阀3安装在后桥附近，以加快制动响应。

作为本发明的第三方面，提供了一种车辆，包括前桥、后桥、和用于控制前桥及后桥制动的车桥制动系统，该车桥制动系统包括上述的后桥制动装置。

作为本发明的第四方面，提供了一种车桥制动方法，包括：获取脚制动阀1的踏板的开度信号；根据开度信号控制提供给后桥继动阀3的第一控制口的控制压力。特别地，可将后桥制动储气筒7和/或后桥继动阀3安装在后桥附近，以加快制动响应。

根据脚制动阀1的开度（即踏板的开度信号）可检测到根据脚制动阀1是否被踏下。当检测到脚制动阀1的开度被踏下时，则使后桥制动储气筒7的控制气输出口输出的控制气不通过脚制动阀1而直接到达后桥继动阀3的第一控制口，并可根据脚制动阀1的开度控制第一控制口的压力，并使其与前桥处的压力的大小相匹配。

可见，本发明后桥继动阀3的控制气不需要绕经驾驶室内的脚制动阀1，因此，不会由于控制气管的加长，造成后桥继动阀3的滞后，避免出现前桥先于后桥制动的现象；进一步地，由于可通过压力调节阀8的控制，使前后桥的控制气压力保持匹配，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，使到后桥的控制气的压力偏小，以致造成前桥的制动力大于后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，后桥继动阀3还包括第二控制口，经由脚制动阀1输出的后桥控制气连接至第二控制口；后桥继动阀3利用第一控制口和第二控制口中最先建立起压力的一个控制后桥继动阀3的开启。正常工作时，后桥制动储气筒7与第一控制口之间的第一管路较短，与脚制动阀1连接的第二控制口的压力由于脚制动阀1与第二控制口之间的第二管路较长。因此，第一管路内的控制气先于第二管路到达后桥继动阀3的相应控制口。此时，后桥继动阀3在第一控制口的控制下打开。

优选地，在脚制动阀1被踏下、但控制压力未在预定范围的情况下（例如，驾驶员已经踏下了刹车踏板，但却没有检测到第一控制口具有足够的控制压力，或者说检测到的控制压力的值不在预定的范围内），切断后桥继动阀3的第一控制口的供气回路，以利用第二控制口控制后桥继动阀3的开启。

优选地，可以获得传感器12的开度与脚制动阀1的开度或输出的控制压力之间的第一关系曲线，以及压力调节阀8的控制电流与其开度或输出的控制压力之间的第二关系曲线。这样，当检测到传感器12的开度时，即可根据第一关系曲线与第二关系曲线，得到压力调节阀8的控制电流，从而使压力调节阀8跟随着脚制动阀1的打开而打开到相应的开度，并输出相应的控制压力，大大缩短了制动响应时间。

本发明能较显著加快制动响应、缩短制动距离、同时实现容易、成本较低。其采用根据踏板开度信号输出控制压力的电控回路代替了现有技术中的气控压力管路，同时保留原气控压力回路作为安全备用回路。

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 (12)

1.一种后桥制动装置，包括：

后桥继动阀(3)；

后桥制动气室(5)；

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

管路控制阀，所述后桥制动储气筒(7)的控制气输出口通过所述管路控制阀与所述后桥继动阀(3)的第一控制口连接；

脚制动阀(1)，用于控制所述管路控制阀的通断；

其中，当所述脚制动阀(1)被踩下时，所述后桥制动储气筒(7)的控制气输出口输出的控制气到达所述后桥继动阀(3)的第一控制口以使所述后桥继动阀(3)导通。

2.根据权利要求1所述的后桥制动装置，其特征在于，所述管路控制阀是压力调节阀(8)；

所述后桥制动装置还包括：控制器，与所述压力调节阀(8)和所述脚制动阀(1)电连接，用于根据所述脚制动阀(1)的开度控制所述压力调节阀(8)提供给所述第一控制口的控制压力。

3.根据权利要求1所述的后桥制动装置，其特征在于，所述后桥制动装置还包括：

所述后桥继动阀(3)还包括第二控制口，所述后桥制动储气筒(7)的控制气输出口通过所述脚制动阀(1)与所述第二控制口连接；

所述后桥继动阀(3)是差动式继动阀以利用所述第一控制口和所述第二控制口中最先建立起压力的一个控制所述后桥继动阀(3)的开启。

4.根据权利要求3所述的后桥制动装置，其特征在于，所述后桥制动装置还包括：

截止阀(9)，所述后桥制动储气筒(7)的控制气输出口通过所述截止阀(9)与所述管路控制阀的入口连接。

5.根据权利要求4所述的后桥制动装置，其特征在于，所述后桥制动装置还包括：

压力检测单元(10)，与所述控制器连接，用于检测所述压力调节阀(8)输出的所述控制压力；

制动检测开关(11)，与所述控制器连接，用于在所述脚制动阀(1)向所述第二控制口输出控制气时发出制动信号；

所述控制器在所述制动检测开关(11)发出所述制动信号、但所述压力检测单元(10)检测到所述控制压力未在预定范围的情况下，控制所述截止阀(9)处于截止状态，以利用所述第二控制口控制所述后桥继动阀(3)的开启。

6.根据权利要求2所述的后桥制动装置，其特征在于，所述后桥制动装置还包括：

传感器(12)，与所述控制器连接，用于检测所述脚制动阀(1)的开度。

7.一种车桥制动系统，其特征在于，包括：前桥继动阀(2)、前桥制动气室(4)、前桥制动储气筒(6)以及权利要求1至6中任一项所述的后桥制动装置；

所述前桥制动储气筒(6)的控制气输出口通过所述脚制动阀(1)与所述前桥继动阀(2)的控制口连接，所述前桥制动储气筒(6)的工作气输出口通过所述前桥继动阀(2)与所述前桥制动气室(4)连接；

所述后桥制动储气筒(7)的工作气输出口通过所述后桥继动阀(3)与所述后桥制动气室(5)连接。

8.一种车辆，包括前桥、后桥、和用于控制所述前桥及所述后桥制动的车桥制动系统，其特征在于，所述车桥制动系统包括权利要求1至6中任一项所述的后桥制动装置。

9.一种车桥制动方法，其特征在于，包括：

获取脚制动阀(1)的踏板的开度信号；

根据所述开度信号控制提供给后桥继动阀(3)的第一控制口的控制压力；

其中，当检测到所述脚制动阀(1)的被踩下时，使所述后桥制动筒(7)的控制气输出口输出的控制气到达所述后桥继动阀(3)的第一控制口以使所述后桥继动阀(3)导通。

10.根据权利要求9所述的车桥制动方法，其特征在于，

所述后桥继动阀(3)还包括第二控制口，经由所述脚制动阀(1)输出的后桥控制气连接至所述第二控制口；

所述后桥继动阀(3)利用所述第一控制口和所述第二控制口中最先建立起压力的一个控制所述后桥继动阀(3)的开启。

11.根据权利要求10所述的车桥制动方法，其特征在于，

在所述脚制动阀(1)被踏下、但所述控制压力未在预定范围的情况下，切断所述后桥继动阀(3)的第一控制口的供气回路，以利用所述第二控制口控制所述后桥继动阀(3)的开启。

12.根据权利要求10所述的车桥制动方法，其特征在于，根据所述开度信号控制提供给后桥继动阀(3)的第一控制口的控制压力包括：

提供压力调节阀(8)以控制所述第一控制口的控制压力；

获取所述开度信号与所述脚制动阀(1)输出的控制压力之间的第一关系曲线；

获取所述压力调节阀(8)的控制电流与其输出的控制压力之间的第二关系曲线；

根据所述开度信号、第一关系曲线与第二关系曲线，得到所述压力调节阀(8)的控制电流。