CN106828445A - 一种汽车应急辅助制动装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车应急辅助制动装置及方法，汽车应急辅助制动装置包括电子控制单元、车轮转速传感器、制动踏板位移传感器和辅助减速模块。工作时，电子控制单元实时监测汽车的轮速信号和制动踏板位移信号，当检测到驾驶员踩下制动踏板且轮速不变时，表明汽车行车制动系统失效，则电子控制单元对电磁吸盘发出通电指令，通过摩擦盘与反转齿轮上的摩擦块摩擦实现制动减速，当汽车正常行驶及制动行车制动系统正常工作时，电磁吸盘断电，不干涉汽车正常行驶。本发明结构简单，易于安装，散热性能好，工作可靠，可保障高速行驶汽车的行车制动失效时制动过程平稳。

Description

一种汽车应急辅助制动装置及方法

技术领域

本发明涉及汽车行驶的主动安全性领域，特别涉及在汽车行车制动系统失效时的一种汽车应急辅助制动装置及方法。

背景技术

汽车在行驶过程中，如果车辆严重超载或刹车盘长时间处于制动状态加上平时对刹车系统没有进行必要的保养，会导致汽车在制动时出现刹车功能完全失效的情况。尤其是重型客车等车型，在我国西部，西南部等山地多的路段行驶，需要经常进行制动，很容易出现刹车失灵现象,对人身安全财产造成严重损失。

为了解决上述辅助制动装置问题的影响，针对国内现有研究基础，陈立铭发明的“一种发电能耗制动式汽车缓速器”（申请公布号CN104283400A），该缓速器，利用汽车传动轴、变速器进行发电机能耗制动，可实现能量回收制动，但是该装置辅助制动力不可控且体积较大成本较高。张亚晨发明的“汽车缓速器”（授权公告号CN203032660U），该装置利用摩擦块直接对传动轴进行摩擦制动，这种制动方式简单易实现，但是对传动轴的损害较大，且容易产生抱死情况。崔晓光发明的“一种新型的制动缓速器”（申请号CN200610131910.9）,采用摩擦盘式制动结构，摩擦盘两侧各布置一组制动气室、制动钳、摩擦片，利用气体压力进行制动。该装置制动力可调，但是结构复杂，气体易漏。

昆明理工大学姜福川发明“一种刹车失灵摩擦减速应急装置”（授权号CN202783158U），利用摩擦板进行摩擦减速，此装置结构简单，特别适用于大客车在长下坡路段刹车失灵的情况，但是该装置不适用于轿车，特别是针对轿车在高速行驶过程中的刹车失灵情况。覃南山发明的“一种应急刹车装置”（授权号CN203793310U），利用车轮压住链条进行制动，此装置在车轮行驶速度不高时是很实用的，但是当汽车在高速行驶的情况下，链条很容易崩断，没有制动的效果。田青锋发明的“汽车制动防失灵制动系统”（授权公告号CN202847685U），利用气动阀制动系统，改善了制动失灵和制动不良等缺陷，能做到前轮失灵补救前轮、后轮失灵补救后轮、全车失灵补救全车，但是该系统属于气动制动系统，结构复杂，不利于推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有的汽车在行驶过程辅助制动的装置中成本高，结构复杂的问题，提出了一种汽车应急辅助制动装置及方法，结构简单，成本低，工作可靠。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种汽车应急辅助制动装置，包括电子控制单元、车轮转速传感器、制动踏板位移传感器和辅助减速模块；

所述车轮转速传感器设置在汽车的一个制动车轮上，用于感应该制动车轮的车轮转速，并将其传递给所述电子控制单元；

所述制动踏板位移传感器设置在汽车的制动踏板上，用于感应汽车制动踏板的行程，并将其传递给所述电子控制单元；

所述辅助减速模块包括主动齿轮、主轴、主从动齿轮、副轴、副从动齿轮、随动齿轮、反转齿轮、摩擦块、摩擦盘、电磁吸盘、挡板、以及至少两根回位弹簧；

所述主动齿轮固定在汽车的传动轴上，用于输出汽车传动轴的转速和力矩；

所述主轴和副轴均与汽车的传动轴平行；

所述主从动齿轮固定在主轴上，与主动齿轮啮合；

所述副从动齿轮固定在副轴上，与主动齿轮啮合；

所述随动齿轮固定在副轴上，与反转齿轮啮合；

所述反转齿轮空套在主轴上，且轴向固定；

所述摩擦块和电磁吸盘固定在反转齿轮上，随反转齿轮转动；

所述挡板固定在主轴上，随主轴转动；

所述摩擦盘通过花键安装在所述挡板和所述摩擦块之间的主轴上，随主轴转动，能够沿主轴轴向移动；

所述回位弹簧均一端与摩擦盘连接、另一端与挡板连接；

所述摩擦盘采用磁性材料制成；所述电磁吸盘用于在通电时产生吸力使得所述摩擦盘和所述摩擦块接触；所述回位弹簧用于在电磁吸盘断电时使得所述摩擦盘和所述摩擦块不接触；

所述电子控制单元分别和车轮转速传感器、制动踏板位移传感器、电磁吸盘电气相连，用于根据车轮转速传感器、制动踏板位移传感器的感应信号控制所述电磁吸盘工作。

本发明还公开了一种基于该汽车应急辅助制动装置的控制方法，包含以下过程：

车轮转速传感器感应该制动车轮的车轮转速并将其传递给所述电子控制单元；

制动踏板位移传感器感应汽车制动踏板的行程，并将其传递给所述电子控制单元；

当汽车制动踏板的行程大于预设的距离阈值且制动车轮的车轮转速保持不变时，电子控制单元控制电磁吸盘通电，使其产生电磁吸力吸引摩擦盘沿着主轴的花键轴向移动、与摩擦块接触；否则，电子控制单元控制电磁吸盘断电，回位弹簧使得所述摩擦盘和所述摩擦块之间不接触。

本发明紧急制动的效果可以通过调节电磁吸盘的电流来实现，电磁吸盘的电流和其吸力成正比，电流越大，吸力越大，摩擦盘与摩擦块之间的压力越大，紧急制动的效果也越好。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1. 结构简单：本发明在传动轴上的附加机构，可安装在汽车底盘空间，不占据使用空间；

2. 制动平稳：本发明可控制电流大小调节摩擦力大小，保障制动过程平稳可靠；

3. 成本低：本发明采用汽车传动轴作为动力源，利用反向原理实现制动，降低了原有辅助制动装置成本；

4. 散热性好：本发明采用盘式摩擦，相对于其他制动方式，利于散热，可提高使用寿命；

5. 适用性强：本发明是结构可以调节齿轮强度及尺寸，适用于轿车、客车、货车等。

附图说明

图1是本发明的汽车应急辅助制动装置原理示意图；

图中，1-电子控制单元，2-辅助减速模块，3-主动齿轮，4-主轴，5-主从动齿轮，6-副轴，7-副从动齿轮，8-随动齿轮，9-反转齿轮，10-摩擦块，11-摩擦盘，12-回位弹簧，13-电磁吸盘，14-挡板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，本发明公开了一种汽车应急辅助制动装置，包括电子控制单元1、车轮转速传感器、制动踏板位移传感器和辅助减速模块2；

所述车轮转速传感器设置在汽车的一个制动车轮上，用于感应该制动车轮的车轮转速，并将其传递给所述电子控制单元1；

所述制动踏板位移传感器设置在汽车的制动踏板上，用于感应汽车制动踏板的行程，并将其传递给所述电子控制单元1；

所述辅助减速模块2包括主动齿轮3、主轴4、主从动齿轮5、副轴6、副从动齿轮7、随动齿轮8、反转齿轮9、摩擦块10、摩擦盘11、电磁吸盘13、挡板14、以及至少两根回位弹簧12；

所述主动齿轮3固定在汽车的传动轴上，用于输出汽车传动轴的转速和力矩；

所述主轴4和副轴6均与汽车的传动轴平行；

所述主从动齿轮5固定在主轴4上，与主动齿轮3啮合；

所述副从动齿轮7固定在副轴6上，与主动齿轮3啮合；

所述随动齿轮8固定在副轴6上，与反转齿轮9啮合；

所述反转齿轮9空套在主轴4上，且轴向固定；

所述摩擦块10和电磁吸盘13固定在反转齿轮9上，随反转齿轮9转动；

所述挡板14固定在主轴4上，随主轴4转动；

所述摩擦盘11通过花键安装在所述挡板14和所述摩擦块10之间的主轴4上，随主轴4转动，能够沿主轴轴向移动；

所述回位弹簧12均一端与摩擦盘11连接、另一端与挡板14连接；

所述摩擦盘11采用磁性材料制成；所述电磁吸盘13用于在通电时产生吸力使得所述摩擦盘11和所述摩擦块10接触；所述回位弹簧12用于在电磁吸盘13断电时使得所述摩擦盘11和所述摩擦块10不接触；

所述电子控制单元1分别和车轮转速传感器、制动踏板位移传感器、电磁吸盘13电气相连，用于根据车轮转速传感器、制动踏板位移传感器的感应信号控制所述电磁吸盘13工作。

本发明还公开了一种基于该汽车应急辅助制动装置的控制方法，包含以下过程：

车轮转速传感器感应该制动车轮的车轮转速并将其传递给所述电子控制单元1；

制动踏板位移传感器感应汽车制动踏板的行程，并将其传递给所述电子控制单元1；

当汽车制动踏板的行程大于预设的距离阈值且制动车轮的车轮转速保持不变时，电子控制单元1控制电磁吸盘13通电，使其产生电磁吸力吸引摩擦盘11沿着主轴4的花键轴向移动、与摩擦块10接触；否则，电子控制单元1控制电磁吸盘13断电，回位弹簧12使得所述摩擦盘11和所述摩擦块10之间不接触。

本发明紧急制动的效果可以通过调节电磁吸盘13的电流来实现，电磁吸盘13的电流和其吸力成正比，电流越大，吸力越大，摩擦盘11与摩擦块10之间的压力越大，紧急制动的效果也越好。

下面举例说明该汽车应急辅助制动装置的具体制动过程。

电子控制单元1采集车轮转速传感器以及制动踏板位移传感器信号，进行信号处理，当检测到驾驶员没有踩下制动踏板，或者驾驶员踩下制动踏板且轮速减小时，电子控制单元1发出断电指令，电磁吸盘13断电，电磁吸力消失，摩擦盘11与摩擦块10不接触。主动齿轮3带动主从动齿轮5和副从动齿轮7空转，主从动齿轮5带动与其同轴的摩擦盘11和挡板14空转。副从动齿轮7带动与其同轴的随动齿轮8空转，由于反转齿轮9与随动齿轮8啮合，且与主轴4空套，随动齿轮8带动反转齿轮9空转。整个装置处于空转状态，不进行制动，齿轮空转消耗的能量可以忽略不计，不增加汽车正常行驶的阻力。

当检测到驾驶员踩下制动踏板且四个车轮转速不变时，电子控制单元1发出通电指令，电磁吸盘13产生电磁吸力，摩擦盘11与摩擦块10接触。主动齿轮3带动主从动齿轮5和副从动齿轮7转动，且转动方向与主动齿轮3的方向相反。主从动齿轮5带动与其同轴的摩擦盘11和挡板14同向转动。副从动齿轮7带动与其同轴的随动齿轮8同向转动，由于反转齿轮9与随动齿轮8啮合，且与主轴4空套，因此反转齿轮9的转动方向与摩擦盘11的转动方向相反。摩擦盘11只进行了周向固定，因此摩擦盘11被电磁吸盘13电磁力吸引沿着主轴4的花键轴向移动，摩擦盘11与摩擦块10接触，两者之间相对转动方向相反，利用反向转速差进行辅助摩擦制动，汽车行驶过程中的动能转化为摩擦盘11与摩擦块10之间摩擦产生的热量，汽车速度减慢。该摩擦制动产生的热量直接被风吹散，散热性能好。摩擦盘11与摩擦块10之间的接触正压力由电磁吸盘13的电磁吸力大小决定。摩擦盘11与摩擦块10刚接触时，速度差大，避免突然施加负载，此时通电电流较小，电磁吸盘13的吸力小，即摩擦盘11与摩擦块10的正压力小，制动摩擦力小，起到缓慢施加负载的作用，保障高速制动过程平稳。一定时间后，增大电磁吸盘13通电电流，电磁吸盘13的吸力增大，即摩擦盘11与摩擦块10的正压力增大，制动摩擦力增大，起到快速制动的效果。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种汽车应急辅助制动装置，其特征在于，包括电子控制单元（1）、车轮转速传感器、制动踏板位移传感器和辅助减速模块（2）；

所述车轮转速传感器设置在汽车的一个制动车轮上，用于感应该制动车轮的车轮转速，并将其传递给所述电子控制单元（1）；

所述制动踏板位移传感器设置在汽车的制动踏板上，用于感应汽车制动踏板的行程，并将其传递给所述电子控制单元（1）；

所述辅助减速模块（2）包括主动齿轮（3）、主轴（4）、主从动齿轮（5）、副轴（6）、副从动齿轮（7）、随动齿轮（8）、反转齿轮（9）、摩擦块（10）、摩擦盘（11）、电磁吸盘（13）、挡板（14）、以及至少两根回位弹簧（12）；

所述主动齿轮（3）固定在汽车的传动轴上，用于输出汽车传动轴的转速和力矩；

所述主轴（4）和副轴（6）均与汽车的传动轴平行；

所述主从动齿轮（5）固定在主轴（4）上，与主动齿轮（3）啮合；

所述副从动齿轮（7）固定在副轴（6）上，与主动齿轮（3）啮合；

所述随动齿轮（8）固定在副轴（6）上，与反转齿轮（9）啮合；

所述反转齿轮（9）空套在主轴（4）上，且轴向固定；

所述摩擦块（10）和电磁吸盘（13）固定在反转齿轮（9）上，随反转齿轮（9）转动；

所述挡板（14）固定在主轴（4）上，随主轴（4）转动；

所述摩擦盘（11）通过花键安装在所述挡板（14）和所述摩擦块（10）之间的主轴（4）上，随主轴（4）转动，能够沿主轴轴向移动；

所述回位弹簧（12）均一端与摩擦盘（11）连接、另一端与挡板（14）连接；

所述摩擦盘（11）采用磁性材料制成；所述电磁吸盘（13）用于在通电时产生吸力使得所述摩擦盘（11）和所述摩擦块（10）接触；所述回位弹簧（12）用于在电磁吸盘（13）断电时使得所述摩擦盘（11）和所述摩擦块（10）不接触；

所述电子控制单元（1）分别和车轮转速传感器、制动踏板位移传感器、电磁吸盘（13）电气相连，用于根据车轮转速传感器、制动踏板位移传感器的感应信号控制所述电磁吸盘（13）工作。

2.根据权利要求1所述的汽车应急辅助制动装置的控制方法，其特征在于，包含以下过程：

车轮转速传感器感应该制动车轮的车轮转速并将其传递给所述电子控制单元（1）；

制动踏板位移传感器感应汽车制动踏板的行程，并将其传递给所述电子控制单元（1）；

当汽车制动踏板的行程大于预设的距离阈值且制动车轮的车轮转速保持不变时，电子控制单元（1）控制电磁吸盘（13）通电，使其产生电磁吸力吸引摩擦盘（11）沿着主轴（4）的花键轴向移动、与摩擦块（10）接触；否则，电子控制单元（1）控制电磁吸盘（13）断电，回位弹簧（12）使得所述摩擦盘（11）和所述摩擦块（10）之间不接触。