CN105398435A - 一种应用于重型半挂车的紧急制动辅助系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及重型半挂车制动安全方面，公开了一种应用于重型半挂车的紧急制动辅助系统。该系统与半挂车气压制动系统相连，当驾驶员踩制动踏板的速率大于门限值时系统开启，通过气压升降装置控制真空吸盘的升降，利用真空泵抽取真空吸盘内空气以达到系统所需真空度产生制动力，辅助半挂车进行紧急制动，同时在转弯制动时控制左右两个装置的不同真空度以实现半挂车稳定性控制。

Description

一种应用于重型半挂车的紧急制动辅助系统

技术领域：

本发明涉及汽车制动安全方面，更具体的说，涉及一种应用于重型半挂车的紧急制动辅助系统。

背景技术：

重型半挂车具有运输量大、成本低、高效和经济的优势，在货物运输中得到广泛应用。但由于载重量重，尺寸大，质心高等特点，造成其行驶稳定性和安全性堪忧，极易发生交通事故，造成生命财产损失。随着社会对于汽车安全要求的提高，重型半挂车制动性能研究成为热点。

随着汽车工业的不断进步与高速公路的飞速拓展，车辆运行速度越来越快。当遇到紧急情况制动时，重型半挂车的制动系统不能保证在限定距离内停车，易造成追尾碰撞事故。同时由于半挂车的车轴主要集中在后部，与牵引车控制的供气管路距离较远，导致制动作用明显滞后于牵引车的制动不协调状态，因此产生惯性冲击力，易产生折叠现象。同时弯道转向制动时半挂车极易出现较大的路径偏移和侧翻，带来极大的行车安全隐患。

目前国内外对于重型半挂车制动性能的研究多集中在制动力分配、制动系统和控制阀优化方面，但是无法避免紧急制动情况下的追尾碰撞和侧翻、折叠等现象，也无法在制动系统回路故障的情况下实现减速停车。虽然国内已有负压制动装置的专利公开，但是该专利提供的装置仅适用于乘用车，使用附加的机械或液压动力源，且没有相应的操纵稳定性控制措施。因此有必要进行本发明的应用于重型半挂车的紧急制动辅助系统研究。

发明内容：

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种应用于重型半挂车的紧急制动辅助系统，利用负压在紧急情况下实现半挂车辅助制动。

为实现上述目的，本发明是采用如下技术方案实现的：

一种应用于重型半挂车的紧急制动辅助系统，其特征在于在半挂车车架后端下方左右分别安装一个紧急制动辅助装置，与半挂车气压制动系统串联联通。它包括控制开关、辅助制动气室、升降器、真空吸盘、真空泵。控制开关与安装在制动踏板处的速度传感器线性连接，开关开启后半挂车储气筒内的压缩气体经继动快放阀进入辅助制动气室，推动升降器控制真空吸盘的升降，同时接通真空泵的电源，使真空吸盘解除地面时内部趋于真空状态而与大气压形成负压产生制动力以辅助半挂车进行紧急制动。

技术方案所述的当制动踏板处的速度传感器检测到驾驶员踩制动踏板的速率大于门限值时，控制开关打开，紧急制动辅助系统启动，当速率小于门限值时控制开关处于关闭状态，紧急制动辅助系统关闭。

技术方案所述升降器为气压升降装置，动力源为车辆气压制动系统内空气压缩机产生的压缩气体。

技术方案所述的车辆停车后，驾驶员踩下油门踏板或按下设置在驾驶室的收回按钮使辅助制动气室断开与制动阀的连接，使升降器回到初始位置，收回真空吸盘。

技术方案所述的系统可以根据制动踏板处的速度传感器判断当前制动工况下的紧急状况，据此状况调节真空泵吸取真空吸盘内腔的空气体积，以在内腔内形成大小不同的内压提供对应不同的辅助制动力。

技术方案所述的半挂车转弯制动时，系统触发，通过控制左右两个紧急制动辅助装置中真空泵吸取不同体积的腔内空气达到不同真空度以实现半挂车转向稳定性控制；具体的来说，半挂车向左不足转向时，控制左侧装置产生比右侧装置大的真空度；向左过度转向时，切断左侧装置连接，仅触发右侧装置；向右不足转向时，控制右侧装置产生比左侧装置大的真空度；向右过度转向时，切断右侧装置连接，仅触发左侧装置。

与现有技术相比本发明的有益效果：

1、本发明提供的一种应用于重型半挂车的紧急制动辅助系统，在半挂车车架后端安装两个紧急制动辅助装置，在驾驶员紧急制动时能够在原有制动系统之上提供第二套制动力源，能够突破路面附着极限对于制动力的限制，有效增大了系统总制动力大小，在很大程度上缩短了制动距离，提高了半挂车行驶和制动安全性。

2、基于重型半挂车气压制动系统管路较长，半挂车制动动力均来自于牵引车，且由于半挂车所运载货物的重量集中在后部，路面可以提供的制动力难以提供较大的制动减速度，在紧急制动时半挂车制动作用常常大大滞后于牵引车制动作用，易造成折叠的危险现象。本发明采用的紧急制动辅助系统则有效的提高了半挂车的制动反应速率，削弱了半挂车对于牵引车的制动滞后，有效避免了制动时的半挂车折叠现象。

3、直接将紧急制动辅助系统与半挂车气压制动系统相连接，利用传统制动系统的气压源输入升降装置，避免附加动力源的安装，使结构简单合理，紧急制动辅助系统响应迅速可靠。

4、根据路面功率谱密度函数将路面的不平程度分为8级，从A级到H级路面不平度逐级增大，我国高等公路路面谱基本在A、B、C三级范围内。路面不平度为E级时路面功率谱密度的几何平均值为4.096×10^-3m³，表示路面状况较差，此时重型半挂车车速基本不会很快，因此紧急制动情况下可以不借助紧急制动辅助装置即可安全停车。因此结合雷达实时获取路面状况，设定检测到路面等级为E级及以上时，紧急制动辅助系统处于锁止状态，避免了气压制动系统的动力源介入，降低了半挂车的燃油消耗量，实现了系统的可适应性和可调节性。

5.针对半挂车转弯制动工况，当产生左转不足、左转过度、右转不足和右转过度时，分别控制左右紧急制动辅助装置产生不同的辅助制动力以实现半挂车稳定性控制，相比于仅在车架下方安装一个紧急制动辅助装置而言，可以有效保证车辆的操纵稳定性，避免半挂车在紧急制动时发生甩尾、失稳甚至侧翻的危险状况。

附图说明：

附图1是本发明提供的紧急制动辅助系统的半挂车制动系统示意图。

附图2是本发明提供的紧急制动辅助系统的装置原理示意图。

图2中：

1是辅助制动气室的橡胶膜片，2是支承盘，3是弹簧，4是推杆，5是连接叉，6是升降杆(与连接叉5用螺栓连接)，7是真空吸盘抽气口(与真空泵进气口相连)，8是真空吸盘内腔，9是真空吸盘，包括10柔性部分和11刚性部分，10柔性部分为多唇边橡胶，11刚性部分为金属。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的描述。

参照附图1，为半挂车制动系统示意图，该制动系统为双管路回路。行车制动时，驾驶员踩下制动踏板，压缩空气经牵引车的挂车制动阀进入挂车制动系统管路，通过紧急制动阀，顶开阀门，气体分别进入前桥和后桥制动气室，使制动气室的膜片向右拱，将推杆推出带动制动调整臂和制动凸轮转动而实现行车制动。当驾驶员踩制动踏板的速率大于门限值时，控制开关闭合，压缩气体进入辅助制动气室，使辅助制动气室的膜片向右拱将推杆推出，带动连接叉上连接的升降推杆使真空吸盘触地开始作用。

参照附图2，为紧急制动辅助系统的装置原理示意图。紧急制动时，驾驶员踩下制动踏板的速率大于门限值时，附图1中制动系统中控制开关闭合，辅助制动气室介入半挂车制动系统中，则压缩空气进入辅助制动气室盖与橡胶膜片1中的工作腔，使橡胶膜片1向右拱，带动弹簧3推动推杆4，连接叉5与推杆4通过螺纹孔连接，推动升降杆使真空吸盘接触地面。同时系统启动时，电机开始工作，接通真空泵电源，使真空泵通过真空吸盘抽气口开始抽取真空吸盘内腔8的空气，真空吸盘的柔性部分10为多唇边橡胶结构，在真空泵抽取空气时能隔离一部分杂质，造成真空吸盘内腔的压力P₁比大气压P₀小的多，且P₁是可以根据制动紧急状况调节的。根据真空吸盘内腔的负压值，乘以真空吸盘的面积即可得到相应压力以形成附加紧急制动力，以辅助半挂车紧急停车。当车辆完全停车后，驾驶员按下设置在驾驶室内的回位按钮或踩下油门踏板，使控制开关断开，则工作腔则由紧急制动阀的排气口通大气，弹簧3通过焊接在推杆4上的支承盘2将橡胶膜片1推到左极限位置，而使升降推杆收回，解除紧急制动辅助装置。

以上的论述仅仅是本发明的优选实施例，是为了解释和说明，并不是对本发明本身的限制。本发明并不局限于这里公开的特定实施例，而由下面的权利要求确定。所有不背离本发明基本构思的这些实施例、改变和变形均在所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种应用于重型半挂车的紧急制动辅助系统，其特征在于在半挂车车架后端下方左右分别安装一个紧急制动辅助装置，与半挂车气压制动系统串联联通，它包括控制开关、辅助制动气室、升降器、真空吸盘、真空泵；控制开关与安装在制动踏板处的速度传感器线性连接，开关开启后半挂车储气筒内的压缩气体经继动快放阀进入辅助制动气室，推动升降器控制真空吸盘的升降，同时接通真空泵的电源，使真空吸盘解除地面时内部趋于真空状态而与大气压形成负压产生制动力以辅助半挂车进行紧急制动。

2.根据权利要求1所述的一种应用于重型半挂车的紧急制动辅助系统，其特征在于当制动踏板处的速度传感器检测到驾驶员踩制动踏板的速率大于门限值时，控制开关打开，紧急制动辅助系统启动，当速率小于门限值时控制开关处于关闭状态，紧急制动辅助系统关闭。

3.根据权利要求1所述的一种应用于重型半挂车的紧急制动辅助系统，其特征在于所述升降器为气压升降装置，动力源为车辆气压制动系统内空气压缩机产生的压缩气体。

4.根据权利要求1所述的一种应用于重型半挂车的紧急制动辅助系统，其特征在于所述真空泵由安装在半挂车车架内的电机驱动，当紧急制动辅助系统启动时，电机电源接通，真空泵开始抽取真空吸盘内空气。

5.根据权利要求1所述的一种应用于重型半挂车的紧急制动辅助系统，其特征在于当车辆停车后，驾驶员踩下油门踏板或按下设置在驾驶室的收回按钮使辅助制动气室断开与制动阀的连接，使升降器回到初始位置，收回真空吸盘。

6.根据权利要求1所述的一种应用于重型半挂车的紧急制动辅助系统，其特征在于重型半挂车前方保险杠中部安装有扫描式激光雷达，用于识别路面状态，当路面等级为E、F、G、H中的任一类型时，辅助制动系统处于锁止状态，在任何状态下不启动。

7.根据权利要求1所述的一种应用于重型半挂车的紧急制动辅助系统，其特征在于半挂车转弯制动工况下，侧向加速度大于门限值时系统触发，通过控制左右两个紧急制动辅助装置中真空泵吸取不同体积的腔内空气达到不同真空度以实现半挂车转向稳定性控制；具体的来说，半挂车向左不足转向时，控制左侧装置产生比右侧装置大的真空度；向左过度转向时，切断左侧装置连接，仅触发右侧装置；向右不足转向时，控制右侧装置产生比左侧装置大的真空度；向右过度转向时，切断右侧装置连接，仅触发左侧装置。