CN103863278A - 车辆防滑转与防抱死系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆防滑转与防抱死系统，连接车轮和差速器的半轴，半轴上设置力矩缓冲与传感盘和制动装置，力矩缓冲与传感盘和制动装置均连接控制装置，力矩缓冲与传感盘用于缓和作用在车轮上的驱动力和制动力激烈变化，测量并记录车轮与地面之间的作用力，并在车辆发生滑转或抱死时记录地面提供的最大附着力并传送给控制装置，由控制装置控制驱动装置和/或制动装置的输出驱动力和/或制动力，使车轮受到的驱动力和/或制动力既不会让车轮滑转，也不会抱死。本发明在汽车加速或者制动时，调节作用在力矩缓冲与传感盘间的力矩，使车轮产生的驱动力与制动力接近地面最大附着力而不发生车轮滑转或抱死，增加车辆的动力性与行车安全性。
Description
技术领域
本发明涉及车辆的牵引力控制与安全控制系统，特别是涉及一种车辆防滑转与防抱死系统。
背景技术
现在汽车在加速与制动时，为了防止车轮出现滑转或抱死，都安装了ASR（驱动防滑系统，全称：Acceleration Slip Regulation）、ABS（防抱死制动系统，全称是：Anti-lock Braking System）等车辆防滑转和车辆防抱死装置，这些装置控制车辆的滑移率在一定值（实验测得的最安全的值）附近，由于防止车轮滑转或抱死的制动装置的制动力不断变化，所以汽车车轮会出现抱死-松开-抱死-松开这一重复的过程，也就必须有一定的滑移率来保证上述过程，所以ABS、ASR在工作时都会有频繁的抱死过程和驱动力与制动力太弱的过程，抱死时将严重影响汽车行驶轨迹，严重威胁行车安全，驱动力与制动力太弱时车辆又没有理想的加速效果与制动效果，也会严重威胁行车安全。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种比现有技术更加安全有效的轮防滑转和车轮防抱死车系统，能将车轮滑转或抱死次数减少到最少，同时又能够提供最有效的驱动力与制动力。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种车辆防滑转与防抱死系统，其包括：连接车轮和差速器的半轴，所述半轴上设置有力矩缓冲与传感盘和制动装置，所述力矩缓冲与传感盘和制动装置均连接控制装置，力矩缓冲与传感盘用于缓和作用在车轮上的驱动力和制动力激 烈变化，测量并记录车轮与地面之间的作用力，并在车辆发生滑转或抱死时记录地面提供的最大附着力并传送给控制装置，由控制装置控制驱动装置和/或制动装置的输出驱动力和/或制动力，使车轮受到的驱动力和/或制动力既不会让车轮滑转，也不会出现抱死。
其中，所述力矩缓冲与传感盘包括第一盘和第二盘，第一盘和第二盘开口相对且同轴设置，第一盘和第二盘上均匀布置有与盘表面垂直的弹簧座，弹簧座距离盘中心的距离相等，第一盘上的弹簧座和第二盘上的弹簧座沿盘周向交替布置，相邻的两个弹簧座之间连接弹簧。
其中，所述力矩缓冲与传感盘上设置有力矩传感器，分别设置在第一盘和第二盘上，记录第一盘和第二盘之间的力矩大小。
其中，所述第一盘和第二盘的外围分别设置有柱筒，两个柱筒嵌套设置且可相对转动。
其中，所述第一盘和第二盘的中心分别设置有柱筒，两个柱筒嵌套设置且可相对转动。
其中，所述车轮上设置有轮速传感器，与所述控制装置相连。
其中，所述制动装置设置在车辆差速器与所述力矩缓冲与传感盘之间，用于调节作用在力矩缓冲与传感盘间的力矩，也就是车轮与地面间的作用力。
其中，所述制动装置包括主制动器和微调制动器，主制动器设置在所述力矩缓冲与传感盘和车轮之间，用于路面附着系数大的情况下进行紧急制动；所述微调制动器安装在车辆差速器和所述力矩缓冲与传感盘之间，用于调节力矩缓冲传感盘间力矩，并在路面附着系数小时做精细调节。
（三）有益效果
上述技术方案具有如下优点：在汽车加速发生滑转或者汽车制动出现抱死时，安装在半轴上具有测量扭转力矩的缓冲与传感盘将测量 记录地面所能提供的最大附着力，并通过制动装置调节作用在力矩缓冲盘间的力矩，也就是最后作用在车轮上的力矩，缓和作用在车轮上的驱动力和制动力激烈变化，使车轮产生的驱动力与制动力接近地面最大附着力而不发生车轮滑转或抱死，增加车辆的动力性与行车安全性。
附图说明
图1是本发明一种车辆防滑转与防抱死系统的结构示意图；
图2是图1中力矩缓冲与传感盘的端面剖视图；
图3是图1中力矩缓冲与传感盘的径向剖视图；
图4是本发明另一种车辆防滑转与防抱死系统的结构示意图。
其中，1：车轮；2：差速器；3：制动装置；31：微调制动器；32：主制动器；4：力矩缓冲与传感盘；5：第一盘；6：第二盘；7：弹簧座；8：弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
为了将车辆行驶过程中车轮滑转或抱死次数减少到最少，同时又能够提供最有效的驱动力与制动力，本发明提供一种车辆防滑转与防抱死系统，包括：连接车轮和差速器的半轴，所述半轴上设置有力矩缓冲与传感盘和制动装置，所述力矩缓冲与传感盘和制动装置均连接控制装置，力矩缓冲与传感盘用于缓和作用在车轮上的驱动力和制动力激烈变化，测量并记录车轮与地面之间的作用力，并在车辆发生滑转或抱死时记录地面提供的最大附着力并传送给控制装置，由控制装置控制驱动装置和/或制动装置的输出驱动力和/或制动力，使车轮受到的驱动力和/或制动力既不会让车轮滑转，也不会出现抱死。其中，驱动力对应车辆滑转，制动力对应车辆抱死，轮速是指车轮的转速，车速是指车辆的真实车速。
具体地，本实施例车辆防滑转与防抱死系统的作用就是防止轮胎与地面的相对滑动同时又能够有大的地面附着力，上述技术方案的一种实施例如图1所示，在连接车轮1和差速器2的半轴上设置力矩缓冲与传感盘4，在半轴上设置制动装置3，制动装置3位于力矩缓冲与传感盘4与差速器之间，用于调节力矩缓冲与传感盘间的力矩。由力矩缓冲与传感盘4测得车辆滑转时地面提供的最大附着力，制动装置3和/或驱动装置根据地面能够提供的最大附着力为车轮提供制动力或驱动力，既不让车轮滑转，也不让车轮出现抱死。
力矩缓冲与传感盘4的具体结构参见图2和图3所示，包括靠近车轮1位置设置的第一盘5和远离车轮1位置设置的第二盘6，第一盘5和第二盘6开口相对且同轴设置，第一盘5和第二盘6上均匀布置有与盘表面垂直的弹簧座7，弹簧座7距离盘中心的距离相等，第一盘5上的弹簧座7和第二盘6上的弹簧座7沿盘周向交替布置，相邻的两个弹簧座7之间连接弹簧8；所述力矩缓冲与传感盘4上设置有力矩传感器，分别设置在第一盘5和第二盘6上，记录第一盘5和第二盘6之间的力矩大小；所述第一盘5和第二盘6的外围分别设置 有柱筒，两个柱筒嵌套设置且可相对转动。上述结构设置的力矩缓冲与传感盘4，第一盘5和第二盘6由弹簧8连接在一起并可绕其共同轴线转动一定角度，第一盘5和第二盘6间由弹簧8传递力矩，第一盘5和第二盘6间力矩越大，第一盘5和第二盘6的相对转角就越大，弹簧8变形就越厉害，力矩传感器测量第一盘5和第二盘6相对转角，用来间接测量作用在车轮上驱动力矩和制动力矩的大小，并将所测得数据传送至控制装置。
本实施例所述车轮1上设置有轮速传感器，与所述控制装置相连；所述制动装置为盘式制动装置或是电磁式制动装置，实际应用中电磁式制动装置会有更加显著地制动效果。
本实施例通过设置一个制动装置来实现在车轮滑转时实时为车轮提供制动力，以防止车轮滑转。
为了更加精确地为车轮提供驱动力，既能够有效防止车轮滑转，又尽可能地节省功耗，在上述实施例的基础上，本发明还可以设置两个制动器，如图4所示，在半轴上设置了主制动器32，主制动器32位于所述力矩缓冲与传感盘4和车轮之间，用于路面附着系数大的情况下进行紧急制动；在半轴上还设置了微调制动器31，微调制动器31位于差速器和所述力矩缓冲与传感盘之间，用于调节力矩缓冲传感盘间力矩，并在路面附着系数小时做精细调节。其中，所述主制动器32所能输出的制动力范围大于所述微调制动器31所能输出的制动力范围，例如主制动器的最大制动力是微调制动器的最大制动力的5倍，以适应雨雪天气时车辆防滑转的需要。
在车辆加速时，如果驱动装置，如变速器，产生的驱动力大于地面最大附着力时，车轮就会发生滑转，而力矩缓冲与传感盘会时刻检查记录作用在第一盘和第二盘间的力矩；车辆加速时，轮速传感器和车辆上必带的车速传感器会测得数据，传送至控制装置，以分析是否发生车轮滑转，当第一次车轮滑转出现时，由不滑转到滑转的过程中 力矩缓冲与传感盘中的力矩传感器将记录下第一盘和第二盘间的最大力矩，也就是地面所能提供的最大附着力，接着控制装置做出减小发动机功率或是增加制动装置制动力（也可同时作用）的决定，使作用在第一盘和第二盘间的力矩，也就是作用在车轮上的力矩减小，当第一盘和第二盘间的力矩减小到最大值的一定百分比时，控制装置做出减小制动装置制动力或是增加发动机功率的决定，这样反复的过程既保证了车轮不发生滑转又使汽车有最大的加速效果。
当车辆需要制动时，微调制动器首先制动，当微调制动器的制动力达到微调制动器最大制动力的1/2（1/2～1/3）时，主制动器开始制动，微调制动器制动力保持不变。如果在只有微调制动器制动时车轮发生抱死，力矩缓冲与传感盘会在第一次抱死时，记录抱死过程中最大的力矩，同时减小微调制动器的制动力，当力矩缓冲与传感盘检测到第一盘和第二盘间的力矩，也就是地面附着力减小到记录的最大力矩的一定百分比时，微调制动器增加制动力，使作用在车轮上的制动力矩增加，但会保持在最大力矩以下的某一定值，这样车轮即不会抱死又有最大的制动效果。当车轮在主制动器作用是发生抱死时，传感器第一次检查到车轮抱死，力矩缓冲与传感盘会记录下抱死过程中第一盘和第二盘间最大的力矩，同时保持主制动器制动力不变，做出减小微调制动器制动力的决定，这样第一盘和第二盘间的力矩就会减小，也就是作用在车轮上的制动力会减小，当第一盘和第二盘间的力矩减小到测得的最大值得一定百分比之后，控制装置做出增加微调制动器制动力的决定，使第一盘和第二盘间的力矩增加，但不超最大值，这样车辆制动时即有最大的制动力又保证车轮不会发生抱死甚至是完全不抱死。
微调制动器的作用是驱动力或制动力在小范围变化，因而有更好的效果，在路面附着系数小时可只用到微调制动器,这样动作更加灵敏有效，主制动器在路面附着系数大时承担大部分驱动力或制动力留 部分给微调制动器，这样也是为了动作灵敏有效。
在实际行驶中会遇到以下问题，（1）刹车时地面附着系数因素：刹车过程中地面附着系数变小，这时控制单元分析车速和轮速传感器的信号判断车轮出现抱死，如果发现抱死系统会立即释放并重新作用已计算所需的新制动力；（2）紧急刹车时地面附着系数小刹车过程地面附着系数变大，显然先前的制动力太小需要增加制动力,这时应在车前安装路面变化传感器，当发现路面发生变化时而车轮又没有抱死，系统会重新计算所需的制动力。
上述实施例所述的车辆防滑转与防抱死系统，可用于各种有轮车辆的加速和制动的性能改进，通过将力矩缓冲与传感盘与制动装置的结合，使汽车在紧急制动时接近于理想制动，从而增加汽车的地面制动力和防侧滑能力，在加速时通过控制驱动力的大小使汽车有最大的附着力又不使车轮滑转，增加汽车的动力性，安全性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种车辆防滑转与防抱死系统，其特征在于，包括：连接车轮和差速器的半轴，所述半轴上设置有力矩缓冲与传感盘和制动装置，所述力矩缓冲与传感盘和制动装置均连接控制装置，力矩缓冲与传感盘用于缓和作用在车轮上的驱动力和制动力激烈变化，测量并记录车轮与地面之间的作用力，并在车辆发生滑转或抱死时记录地面提供的最大附着力并传送给控制装置，由控制装置控制驱动装置和/或制动装置的输出驱动力和/或制动力，使车轮受到的驱动力和/或制动力既不会让车轮滑转，也不会出现抱死。
2.如权利要求1所述的车辆防滑转与防抱死系统，其特征在于，所述力矩缓冲与传感盘包括第一盘和第二盘，第一盘和第二盘开口相对且同轴设置，第一盘和第二盘上均匀布置有与盘表面垂直的弹簧座，弹簧座距离盘中心的距离相等，第一盘上的弹簧座和第二盘上的弹簧座沿盘周向交替布置，相邻的两个弹簧座之间连接弹簧。
3.如权利要求2所述的车辆防滑转与防抱死系统，其特征在于，所述力矩缓冲与传感盘上设置有力矩传感器，分别设置在第一盘和第二盘上，记录第一盘和第二盘之间的力矩大小。
4.如权利要求2所述的车辆防滑转与防抱死系统，其特征在于，所述第一盘和第二盘的外围分别设置有柱筒，两个柱筒嵌套设置且可相对转动。
5.如权利要求2所述的车辆防滑转与防抱死系统，其特征在于，所述第一盘和第二盘的中心分别设置有柱筒，两个柱筒嵌套设置且可相对转动。
6.如权利要求1所述的车辆防滑转与防抱死系统，其特征在于，所述车轮上设置有轮速传感器，与所述控制装置相连。
7.如权利要求1所述的车辆防滑转与防抱死系统，其特征在于，所述制动装置设置在车辆差速器与所述力矩缓冲与传感盘之间，用于调节作用在力矩缓冲与传感盘间的力矩，也就是车轮与地面间的作用力。
8.如权利要求1所述的车辆防滑转与防抱死系统，其特征在于，所述制动装置包括主制动器和微调制动器，主制动器设置在所述力矩缓冲与传感盘和车轮之间，用于路面附着系数大的情况下进行紧急制动；所述微调制动器安装在车辆差速器和所述力矩缓冲与传感盘之间，用于调节力矩缓冲传感盘间力矩，并在路面附着系数小时做精细调节。
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