CN107878434A - 用于挂车的电控制动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于挂车的电控制动系统,包括电控单元(1)、制动信号检测单元(2)、制动执行机构(3)和电源(4),所述电控单元(1)的信号输入端与制动信号检测单元(2)的信号输出端相连,电控单元(1)的信号输出端与制动执行机构(3)的信号输入端相连,所述电源(4)分别与电控单元(1)和制动执行机构(3)的电源输入端相连。本发明的电控制动系统,制动灵敏、制动方向稳定、不易产生制动侧滑、倒车时无制动且制动特性可调。
Description
技术领域
本发明属于汽车制动系统技术领域,特别是一种制动灵敏、制动方向稳定、不易产生制动侧滑、倒车时无制动且制动特性可调的用于挂车的电控制动系统。
背景技术
为配合不同形式制动系统的牵引车,国内外挂车制动系统一般采用惯性制动系统。
惯性制动系统又分为机械式惯性制动系统和液压式惯性制动系统。
机械式惯性制动系统结构简单,制动可随牵引车制动减速度变化而产生相应的制动力。中国发明专利申请“挂车”(申请号:200810054115.3,公开日:2010.09.08)公开了一种机械式惯性制动系统,利用牵引车制动时产生对挂车牵引环的推力,推动牵引机构向后运动,同时带动转臂使之转动;转臂另一端拉动制动拉索使制动器的制动蹄张开并与制动鼓摩擦,产生制动力。但是该机械式惯性制动系统制动效能低,有一定的滞后性,容易出现侧滑,制动协调性差,易产生制动冲击。
液压式惯性制动系统制动较灵敏、制动可靠而稳定,如中国实用新型专利申请“具有撞击制动功能的挂车液力冲击制动系统”(申请号:201120269388.7,公开日:2012.05.09),美国发明专利申请“Surge brake actuator”(申请号:14/196304,公开日:2015.08.13)。两者均采用了一种液压式惯性制动系统,当牵引车刹车时,速度降低,而挂车由于惯性,瞬时速度保持不变,造成牵引车牵引钩与挂车牵引环发生撞击,导致牵引车挂钩推动挂车牵引环向后运动,进而撞击液压主缸的推杆,推杆将撞击力转换成液压力并通过制动管路推动制动轮缸的制动蹄,使制动器制动。但是该两种液压式惯性制动系统在高速或雨雪天气制动时,容易侧滑;在转弯时制动,易造成挂车顶开牵引车的现象;而且液压式惯性制动是纯机械结构,制动特性无法调节。
且对于上述惯性制动系统,当牵引车倒车时,会对挂车造成惯性冲击,从而使挂车产生制动而无法倒车。为解决此问题,目前通用的做法是:1.在倒车前,用倒车销将惯性制动装置锁止,然后再进行倒车,该方法过于繁琐;2.使用倒车制动自动解除的制动器,中国实用新型专利申请“带制动蹄倒车松脱机构的制动器”(申请号:200820075951.5,公开日:2009.07.01)公开了一种小挂车用鼓式制动器,在倒车时自动解除制动,而在前进时又能自动恢复惯性制动,解决了惯性制动系统挂车不能自动倒车的问题。但该方法需重新开发制动器,且制动器只能在较小的倒车制动力矩作用下进行倒车,在大坡道或重载工况下无法倒车。
总之,现有技术存在的问题是:挂车制动不灵敏,有一定的滞后性;倒车时存在制动力矩,无法满足大坡道或重载工况下倒车使用要求;制动特性无法调节;容易发生制动侧滑、制动冲击。
发明内容
本发明的目的在于提出一种用于挂车的电控制动系统,制动灵敏、制动方向稳定、不易产生制动侧滑、倒车时无制动且制动特性可调。
实现本发明目的的技术解决方案为:
一种用于挂车的电控制动系统,包括电控单元1、制动信号检测单元2、制动执行机构3和电源4,所述电控单元1的信号输入端与制动信号检测单元2的信号输出端相连,电控单元1的信号输出端与制动执行机构3的信号输入端相连,所述电源4分别与电控单元1和制动执行机构3的电源输入端相连。
本发明与现有技术相比,其显著优点为:
1、制动灵敏:采用电控制动系统,当接收到牵引车制动信号后立即制动,避免了惯性制动的滞后性,同时大幅降低了制动冲击,提高了牵引车的乘坐舒适性。
2、防止制动侧滑:根据传感器采集的制动信号控制制动器的制动状态,保证挂车的制动方向稳定性,防止产生制动侧滑。
3、倒车时无制动:挂车在牵引车的制动时才会触发制动,倒车时挂车不会制动,避免了惯性制动系统倒车时触发制动的问题,且不需要额外操作。
4、制动特性可调:采用电子控制,制动可靠性高,制动特性可调。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明用于挂车的电控制动系统的结构框图。
图2为图1中制动信号检测单元的工作原理图。
图3为图1中制动执行机构的工作原理图。
图4为图1中电源的工作原理图。
图中,电控单元1,制动信号检测单元2,制动执行机构3和电源4,
挂车牵引环21,牵引连接杆22,力传感器23,缓冲器24,制动信号检测线25,坡道角度检测芯片26;
制动泵31,电动机32,储液器33,电磁阀34,轮速传感器35,制动器36;
蓄电池41,汽车发电机42,传动带43,带轮44。
具体实施方式
如图1所示,本发明用于挂车的电控制动系统,包括电控单元1、制动信号检测单元2、制动执行机构3和电源4,所述电控单元1的信号输入端与制动信号检测单元2的信号输出端相连,电控单元1的信号输出端与制动执行机构3的信号输入端相连,所述电源4分别与电控单元1和制动执行机构3的电源输入端相连。
如图2所示,所述制动信号检测单元2包括依次串连的挂车牵引环21、牵引连接杆22、力传感器23和缓冲器24,还包括制动信号检测线25、坡道角度检测芯片26;
所述力传感器23、制动信号检测线25和坡道角度检测芯片26均与电控单元1的信号输入端相连。
优选地,所述制动信号检测线25与挂车尾灯电缆线6中的制动信号线7相连,所述坡道角度检测芯片26置于电控单元1内。
所述坡道角度检测芯片26可以为加速度传感器。
通常情况下,牵引车拖挂挂车时,需要将挂车尾灯系统的电缆线6通过插头5与牵引车尾灯插座连接,为挂车尾灯系统提供信号源;当牵引车制动时,牵引车的制动灯亮,则对应的挂车尾灯系统电缆线6中的制动信号线7变为高电平,与之相连接的制动信号检测线25也变为高电平;同时,由于挂车的惯性作用,牵引车牵引钩产生对挂车牵引环21向后的推力,推力通过牵引连接杆22传递到力传感器23上,力传感器23能够检测制动推力的大小,缓冲器24用于阻尼制动推力,避免挂车制动信号检测机构出现结构上的损坏;电控单元1中的坡道角度检测芯片26能够检测坡道角度。电控单元1检测到制动信号检测线25的高电平,向制动执行机构发出制动命令,并根据力传感器23所检测的制动推力大小和坡道角度检测芯片26传回的坡道角度,根据内部算法确定相应的制动强度。
所述电磁阀34可以为三位三通电磁阀。
如图3所示,所述制动执行机构3包括制动泵31、电动机32、储液器33、电磁阀34、轮速传感器35和制动器36;
所述电动机32、电磁阀34和轮速传感器35分别与电控单元1的信号输出端相连;所述制动泵31的油路一端与储液器33相连,另一端通过电磁阀34与制动器36相连,制动泵31的控制端与电动机32相连。
电控单元1根据力传感器23、制动信号检测线25、坡道角度检测芯片26所测的制动信息和轮速传感器35所测的轮速信息,控制电动机32动作,带动制动泵31将储液器33内的制动液通过电磁阀34泵入制动器36的制动轮缸,推动制动轮缸的活塞,撑开制动蹄使之与制动鼓发生摩擦,产生制动力。其中,电磁阀34有三种工作状态:升压、保压和减压,分别对应图中电磁阀的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三种工作状态。电控单元根据制动信息和轮速信息,通过控制电磁阀34的工作状态来获得不同的制动强度。
如图4所示,所述电源4包括蓄电池41、汽车发电机42、传动带43和固接在车轴上的带轮44,所述带轮44固接在车轴上,通过传动带43与汽车发电机42传动连接,所述蓄电池41、电动机32的输入端与汽车发电机42的输出端相连,蓄电池41的输出端分别与电控单元1和电动机32相连。
因为挂车无动力源,且根据G5053.1《GB/T 5053.1-2006道路车辆牵引车与挂车之间电连接器7芯24V标准型(24N)》、G5053.2《GB/T 5053.2-2006道路车辆牵引车与挂车之间电连接器7芯12V标准型12N》、G5053.3《GB/T 5053.3-2006道路车辆牵引车与挂车之间电连接器定义、试验方法和要求》、G5054.1《GB/T 5054.1-2008道路车辆多芯连接电缆:普通护套电缆的性能要求和试验方法》等一系列相关国标规定:牵引车尾灯插座和挂车尾灯插头5为标准件,无法为挂车提供电源,故需加装电源为制动检测机构和制动执行机构供电。当车轴20转动时,带动车轴上的带轮44转动,带轮44通过传动带43带动汽车发电机42转动,使汽车发电机42发电,为蓄电池41和电动机32供电。若上述标准改变升级,插头5中增加电源接插端子,则本发明可通过插头5取电,向电控单元1、电动机32提供所需电能;若存在其他类似从牵引车向挂车引入供电源的情况,则本发明可通过牵引车向挂车提供电源。
本发明采用挂车尾灯制动信号线+力传感器的结构,在牵引车制动之时,就能立即检测到制动信号,并且能够确定牵引车制动强度的大小。相比惯性制动系统在牵引车制动,其牵引钩与挂车牵引环发生撞击之后,挂车才能触发制动,本发明制动灵敏,且能够大大减小由于制动滞后所造成的挂车对牵引车的制动冲击。且挂车在牵引车制动时才会制动,这样就避免了惯性制动带来的倒车时触发制动的问题,无需重新开发结构复杂的制动器用以自动解除倒车制动。本发明利用轮速传感器+电磁阀的系统作为制动执行机构,相比惯性制动系统,能够根据传感器采集的制动信号控制制动器的制动强度,保证挂车的制动方向稳定性,防止产生制动侧滑。本发明采用电子控制,相比惯性制动系统全机械的结构,制动可靠,制动特性可调。
Claims (5)
1.一种用于挂车的电控制动系统,其特征在于:
包括电控单元(1)、制动信号检测单元(2)、制动执行机构(3)和电源(4),
所述电控单元(1)的信号输入端与制动信号检测单元(2)的信号输出端相连,电控单元(1)的信号输出端与制动执行机构(3)的信号输入端相连,所述电源(4)分别与电控单元(1)和制动执行机构(3)的电源输入端相连。
2.根据权利要求1所述的电控制动系统,其特征在于:
所述制动信号检测单元(2)包括依次串连的挂车牵引环(21)、牵引连接杆(22)、力传感器(23)和缓冲器(24),还包括制动信号检测线(25)、坡道角度检测芯片(26);
所述力传感器(23)、制动信号检测线(25)和坡道角度检测芯片(26)均与电控单元(1)的信号输入端相连。
3.根据权利要求2所述的电控制动系统,其特征在于:
所述制动信号检测线(25)与挂车尾灯电缆线6中的制动信号线7相连,所述坡道角度检测芯片(26)置于电控单元(1)内。
4.根据权利要求1所述的电控制动系统,其特征在于:
所述制动执行机构(3)包括制动泵(31)、电动机(32)、储液器(33)、电磁阀(34)、轮速传感器(35)和制动器(36);
所述电动机(32)、电磁阀(34)和轮速传感器(35)分别与电控单元(1)的信号输出端相连;所述制动泵(31)的油路一端与储液器(33)相连,另一端通过电磁阀(34)与制动器(36)相连,制动泵(31)的控制端与电动机(32)相连。
5.根据权利要求1所述的电控制动系统,其特征在于:
所述电源(4)包括蓄电池(41)、汽车发电机(42)、传动带(43)和固接在车轴上的带轮(44),所述带轮(44)固接在车轴上,通过传动带(43)与汽车发电机(42)传动连接,所述蓄电池(41)、电动机(32)的输入端与汽车发电机(42)的输出端相连,蓄电池(41)的输出端分别与电控单元(1)和电动机(32)相连。
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