CN1196311A - 机动车电子式惯性防抱系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车的制动防抱死系统,它由车辆减速度传感器、轮速传感器、电子继电器和电磁控制阀及其继电器组成,车辆减速度传感器安置在车体上,它和刹车灯开关一起通过主继电器来控制电子继电器和电磁控制阀继电器,轮速传感器安装在车轮旁的车体上,它的导线与电磁控制阀继电器线圈相连,该继电器的输出和电子继电器的输出一同控制电磁控制阀,电磁控制阀的动铁输出通过制动调节器与机动车的制动器相连,控制制动器的制动力。

Description

机动车电子式惯性防抱系统

本发明涉及一种诸如汽车、摩托车等机动车的制动防抱死系统。

机动车辆的制动防抱死装置，英语简称为ABS。它的作用是，车辆在制动中，当车轮即将被制动器抱死时，能将车轮与地面的动摩擦，转变为相对的静摩擦，提高车轮与地面的摩擦系数，充分利用地面的制动力，减少车辆在制动中的制动距离和横向滑移率，提高制动安全系数。

目前世界上已发明了多种形式的ABS，而被公认的只有以德国波许公司电子式ABS为代表的性能最好。但是，由于它的结构复杂，制造和维修极端困难，造价相当昂贵，因而很难普遍推广应用。

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种结构简单、生产维修容易、成本低的机动车电子式惯性防抱系统。

本发明的技术解决方案：

一种机动车电子式惯性防抱系统，其特征在于它由车辆减速度传感器、轮速传感器、电子继电器和电磁控制阀及其继电器组成，车辆减速度传感器安置在车体上，它能反映出车辆制动时的减速度状况，它和刹车灯开关一起通过主继电器来控制电子继电器和电磁控制阀继电器，轮速传感器安装在车轮旁的车体上，它能反映出车辆制动时车轮转速的变化，它的导线与电磁控制阀继电器线圈相连，该继电器的输出和电子继电器的输出一同控制电磁控制阀，电磁控制阀的动铁输出通过制动调节器与机动车的制动器相连，控制制动器的制动力。

本发明主要由车辆减速度传感器、轮速传感器、电子继电器和电磁控制阀等组成，它利用两种不同的惯性原理，即直线运动的惯性原理或旋转运动的惯性原理设计而成，它能充分利用地面的制动力，减少车辆在制动中的制动距离和横向滑移率，大大提高的制动安全性。本发明结构简单，生产容易，成本低，工作性能可靠，维修方便，适用面广，各类机动车上均可安装使用，可广泛普及推广，具有很大的社会效益和经济效益。

图1是本发明系统的原理框框图；

图2是本发明的车辆减速度传感器结构示意图；

图3是本发明的电子继电器电原理图；

图4是本发明轮速传感器结构示意图；

图5是本发明轮速传感器安装示意图；

图6是本发明液压结构的制动力调节器结构示意图；

图7是本发明机械结构的制动力调节器结构示意图。

如图1，本发明系统由车辆减速度传感器1、轮速传感器2、电子继电器3和电磁控制阀4及其继电器5组成。车辆减速度传感器1安置在车体上，它能反映出车辆制动时的减速度状况，它和刹车灯开关6一起通过主继电器7来控制电子继电器3和电磁控制阀继电器5。轮速传感器2安装在车轮旁的车体上，它能反映出车辆制动时车轮转速的变化，它的导线与电磁控制阀继电器5线圈相连，该继电器5的输出和电子继电器3的输出一同控制电磁控制阀4，电磁控制阀4的动铁输出通过制动调节器8与机动车的制动器9相连，控制制动器9的制动力。

本发明系统中，车辆减速度传感器1可由壳体10、接线柱11和金属球12组成，如图2，壳体10倾斜安置在车体上，使得壳体10内的金属球12始终处于壳体10内下端，壳体10上端固连有穿出壳体并与壳体绝缘的接线柱11，该接线柱11通过导线接主继电器7线圈的一端，壳体10搭铁接地，主继电器7线圈的另一端接刹车灯开关6的一端，刹车灯开关6的另一端接蓄电池E的正极，主继电器7的输出从其常开触点引出，它与电子继电器3的输入相连，同时与电磁控制阀继电器5线圈的一端相连，该线圈另一端与轮速传感器2相连。

本发明的车辆减速度传感器1主要是根据惯性原理设计而成。它的主要作用是检测车辆制动中减速度的变化情况，可以区别出是一般制动还是紧急制动。车辆减速度传感器1呈斜形固定在车体上，前高后低，使壳体10中的金属球12永远处于下端，壳体10上端的接线柱11与金属球12保持一定的距离。根据车型不同，车辆减速度传感器1的安装倾斜角度也不同，一般汽车倾斜角度在30度左右，摩托车为15度左右。车辆在正常制动中，由于减速度变化不大，金属球12的惯性力也不大，它不可能向上滚动与接线柱11接触。只有在紧急制动中，金属球12才能产生较大的惯性力向上滚动与接线柱11接触，使接线柱11与车体电流相接(搭铁)，主继电器7获得电流而开始工作，向外输出正极电流。

本发明系统中的电子继电器3如图3，它为常规典型电路，其中晶体管T₁、T₂，电阻R₁、R₂、R₃、R₅、R₆和电容C₁、C₂、C₃组成振荡部分，晶体管T₃、T₄和电阻R₇、R₄、R₈组成放大部分，该电子继电器3的电路正极端接主继电器7的常开触点输出端，电子继电器3的输出从其放大部分中晶体管T₄的集电极引出接电磁控制阀4的线圈一端，该线圈另一端接电磁控制阀继电器5的输出。电子继电器3实际上是一种固定频率的继电器，它的主要作用是作为控制电磁控制阀4的无触点电流开关，制动器9对车轮产生制动——松开——制动的作用，主要是由电子继电器3的振荡部分决定的。电磁控制阀继电器5的线圈上所接的轮速传感器2如图4、5所示，它可由转动体13、轴14和电磁阀15组成，转动体13为双圆柱体，它套装在轴14上，其一端大圆柱体中间为凹形空腔16，大圆柱体沿径向开有多个通向轴心的通孔17，各通孔17内均设有金属块18，轴14上对应转动体13的大圆柱体凹形空腔16的部位固定套装有绝缘衬套19，在该绝缘衬套19上又固定套装有金属圈20，该金属圈20在车辆静止时与转动体13各通孔17内的金属块18内端接触，且金属圈20通过导线21穿出绝缘衬套19作为轮速传感器2的输出接至电磁控制阀继电器5的线圈，各金属块18的外端均设有压簧22，轮速传感器2的轴14通过支架23连接在机动车车轮24旁的车体上，其转动体13与车轮24或车轮其它转动部位靠近，在轮速传感器2的轴14上设有电磁阀15，该电磁阀15的线圈25亦与主继电器7的输出相连，其阀体26通过弹簧27与轮速传感器2的轴14相连，电磁阀15的动铁28固连在轴14的对应位置上。这样当电磁阀15通电时，其动铁28带动轮速传感器2的轴14克服弹簧27弹力与电磁阀阀体26吸合，即轴14向动铁28的吸合方向移动，故带动转动体13与车轮24或车轮其它转动部位接触，使得转动体13随车轮24一起转动。轮速传感器2也可通过压簧齿轮式结构连接在车轮24的转动部件上，此时可省去电磁阀15。轮速传感器2是根据离心力的原理设计而成的。它的主要作用是检测车轮在制动中的转速变化情况，可以分析出车轮24是否会被制动器9即将抱死。当轮速传感器2的转动体13在静止中，转动体13内的金属块18在各自压簧22的作用力下压紧金属圈20，使金属圈20的导线21搭铁，即通过轴14与车体相连。转动体13快速旋转时，金属块18产生离心力挤压压簧22离开金属圈20，金属圈导线21与车体电流不通。所以，车辆在制动中，由于制动器9制动力小于地面制动力时，车轮24仍处于减速滚动，此时轮速传感器2中金属圈20与车体电流不通，防抱器系统不工作。只有在紧急制动中，制动器9制动力大于地面制动力时，车轮24才能逐渐停止滚动，轮速传感器2才接通电流，通过电磁控制阀继电器5及电磁控制阀4使防抱器系统的制动力调节器8工作。

本发明中，电磁控制阀4及其继电器5可以是一组，也可是多组，它们根据车型需要来确定，或者只控制一对车轮24的制动器9，也可控制全部车轮24的各自制动器9。

本发明中，制动力调节器8的主要作用是调节制动器9的制动力，它是防抱系统中的执行部件，在防抱系统中，有液压结构和机械结构的调节器，分别使用于液压制动系和摩托车的机械制动系，另还有气动结构的调节器，其原理相同。液压结构的制动力调节器如图6，它由调压阀壳体29、柱塞30和链板31组成，调压阀壳体29的上端设有进油球阀32，该球阀32与车辆的制动总泵连通连接，对应该球阀32下端在调压阀壳体29的侧面设有出油口33，该出油口33与车辆所需控制的对应制动分泵(即制动器9)连通连接，调压阀壳体29内设有柱塞30，柱塞30上端与进油球阀32接触，其下端引出调压阀壳体29位于箱体34内，箱体34与车体连为一体，且柱塞30引出部分套装有压簧35，链板31位于箱体34内，其下端与箱体34内对应位置固连作为链板31的支点，链板31的上端铰接有滑轮36，该滑轮36的外缘与调压阀壳体29内的柱塞30下端和电磁控制阀4的动铁呈直角位置的接触，这里，电磁控制阀4可由磁座37、线圈38和动铁39组成，磁座37位于线圈38的线架内一端，动铁39一端位于线架内，并与磁座37保留一定间距，动铁39另一端穿出线架位于箱体34内，且穿出部分外壁套装有强力弹簧40，该动铁39的端面就与链板31上的滑轮36接触。在正常情况中，电磁控制阀4的动铁39在强力弹簧40的作用力下，永远挤压柱塞30打开进油球阀32，保证制动总泵与制动分泵间的油路畅通。只有在本发明防抱器系统工作时，电磁控制阀4的线圈获得电流后吸合动铁39，柱塞30才能下移关闭球阀32中断油路，柱塞30在继续下移中，由于调压阀壳体29内空腔增大，制动分泵中制动液流入调压阀壳体29中，降低制动分泵的制动力。当电子继电器3的频率转到关闭电流时，动铁39在强力弹簧40的弹力作用下又挤压柱塞30上移，增加制动分泵制动力，直到重新顶开球阀32再次制动。电子继电器3输出电流的快速间断通电，制动力调节器8就使制动器9产生制动——松开——制动的点刹效果。

本发明机械结构的制动力调节器8如图7，它可由箱体41，上、下链板42、43，拉杆44，滑轮45和轨道46组成，上链板42为一对，它们的上端夹住和箱体41内壁连为一体的支座47两边并通过销轴48铰接为一体，上链板42的下端和一对下链板43的上端及拉杆44中部通过销轴49活动连接在一起，拉杆44为一水平杆，其两端穿出箱体41外分别与车辆的制动踏板和制动器调整臂相连，拉杆44中部的铰接孔50应为长形孔，一对下链板43的下端夹在电磁控制阀4的动铁两边并和两边的滑轮45通过销轴51活动连接在一起，对应两滑轮45的两侧在箱体41两侧内壁上均设有与滑轮直径相吻合的轨道46，使得滑轮45在各自轨道46中可以上下滑动。这里，电磁控制阀4由磁座52、线圈53和动铁54组成，其磁座52位于线圈53的线架内一端，动铁54一端亦位于线架内另一端，动铁54另一端穿出线架与一对下链板43的下端铰接。当制动时拉杆44随同制动踏板前移，同时牵引制动器9制动，电磁控制阀4的动铁54也一起跟随拉杆44在轨道46中向上移动。电磁控制阀4线圈通电时吸合动铁54下移，拉杆44又回原位，制动器9解除制动。这样反复运动便产生了点刹效果。在拉杆44的设计中，主要解决踏板全行程的震动现象，以便使驾驶员能够适应使用。由于拉杆44与两对上、下链板42、43联接的铰接孔50为长形孔，孔长比销轴49直径约多4mm。因为制动蹄片与制动鼓的间隙，会使制动踏板产生一般无效的空行程，在拉杆44行程中约为4mm，所以这段空行程不必要控制，只控制加大踏板力后，机械结构产生弹性变化的踏板行程，使驾驶员能够适应。

本发明系统的工作原理如下(以液压结构为例)：

车辆在紧急制动时，由于踏板力的急聚加大，使车轮24制动器9的制动力也急聚升高，因而车辆的减速度也很大，此时车辆减速度传感器1中的金属球12便当产生相对较大的惯性力，沿壳体10内壁向前上方滚动，与壳体10上的接线柱11接触，使接线柱11与车体搭铁获得电源负极电流提供给主继电器7的线圈。由于车辆紧急制动时，刹车灯开关6已经接通，故蓄电池E的正极同时向主继电器7的线圈供电，则主继电器7中线圈两端的电流都已接通，线圈产生吸合力使其常开触点闭合，主继电器7的输出端便向外输出电源的正极电流。此时电子继电器3、电磁控制阀继电器5和轮速传感器2的电磁阀15都获得了电源正极电流。轮速传感器2的电磁阀15获得正极电流后，便吸合其动铁28使轴14上的转动体13接触车轮24或其它转动物体而旋转，开始进入检测车轮24的滚动变化状况。电子继电器3获得正极电流后，输出端便将电源负极电流间断性的提供给电磁控制阀4，电子继电器3的振荡频率，便是电磁控制阀4电源负极开关的次数，电磁控制阀继电器5中的线圈，获得正极电流后，线圈的负极电流由轮速传感器2中的转动体13控制，只有当车轮24减慢到即将制动器9抱死车轮24时，转动体13中金属块18的离心力才能逐渐减小到被压簧22克服，挤压金属块18与金属圈20接触，使电磁控制阀继电器5的线圈获得负极电流。线圈获得电流后便将其常开触点吸合，继电器5的输出端便向电磁控制阀4线圈提供正极电流，电磁控制阀4的线圈两端获得电流后便吸合其动铁39。动铁39使柱塞30下移时关闭球阀32，则就关断制动总泵与制动分泵的油路，住塞30继续下移时，调压阀壳体29的内腔增大，使制动分泵(即制动器9)的制动液回流至壳体29的内腔中，这样就降低了制动器9的制动力，故车辆制动蹄55或制动钳松开制动鼓56或制动盘(见图5)，使车轮24重新滚动。由于电子继电器3的振荡频率较快，因而电磁控制阀线圈5的负极电流开通和关闭的周期也很短，每秒约10-12次(可根据车型制定合适频率)。所以，当车轮24在被解除抱死即将滚动时，电子继电器3便又关闭电磁控制阀线圈5的负极电流，电磁控制阀4的动铁39在强力弹簧40的作用力下，又使柱塞30顶开球阀32，制动器9再次制动。

从整个设计目的中分析，所有零部件都是为控制制动器9而设计的。而在该防抱系统中，所有电子、电器和电路设计，都是为控制制动力调节器8而设计的。在该防抱系统中，如果仅有刹车灯开关6接通，而无车辆减速度传感器1的电路导通，整个电路仍然不通。车辆减速度传感器1只有在较大减速度时才会接通电源，而在一般制动或倒车制动中都不接通电源，防抱器系统不投入工作，轮速传感器2的电磁阀15也不吸合使转动体13与车轮24摩擦接触。当主继电器7的线圈获得正、负电流后，电子继电器3便向各车轮24的电磁控制阀线圈5提供负极电流。而各车轮24电磁控制阀线圈5的正极电流则由各车轮24的轮速传感器2控制。当某一车轮24即将被制动抱死时，它的轮速传感器2的转动体13中的金属块18便立即接通电磁控制阀继电器5线圈的负极电流，使继电器5向电磁控制阀4的线圈输出正极电流。其它车轮24的电磁控制阀4、制动力调节器8和轮速传感器2也同样独立控制各自的车轮制动器9。

从整个设计方案分析，制动力调节器8和电磁控制阀4是一个整体，而它们的线圈电流由刹车灯开关6、车辆减速度传感器1、电子继电器无触点开关3和轮速传感器2的离心力惯性开关所控制。而电子继电器3的振荡频率同时又实现了点刹效果。

Claims (7)

1、一种机动车电子式惯性防抱系统，其特征在于它由车辆减速度传感器、轮速传感器、电子继电器和电磁控制阀及其继电器组成，车辆减速度传感器安置在车体上，它能反映出车辆制动时的减速度状况，它和刹车灯开关一起通过主继电器来控制电子继电器和电磁控制阀继电器，轮速传感器安装在车轮旁的车体上，它能反映出车辆制动时车轮转速的变化，它的导线与电磁控制阀继电器线圈相连，该继电器的输出和电子继电器的输出一同控制电磁控制阀，电磁控制阀的动铁输出通过制动调节器与机动车的制动器相连，控制制动器的制动力。

2、根据权利要求1所述的机动车电子式惯性防抱系统，其特征在于所述车辆减速度传感器可由壳体、接线柱和金属球组成，壳体倾斜安置在车体上，使得壳体内的金属球始终处于壳体内下端，壳体上端固连有穿出壳体并与壳体绝缘的接线柱，该接线柱通过导线接主继电器线圈的一端，壳体搭铁接地，主继电器线圈的另一端接刹车灯开关的一端，刹车灯开关的另一端接蓄电池的正极，主继电器的输出从其常开触点引出，它与电子继电器的输入相连，同时与电磁控制阀继电器线圈的一端相连，该线圈另一端与轮速传感器相连。

3、根据权利要求1所述的机动车电子式惯性防抱系统，其特征在于所述电子继电器由晶体管T₁、T₂，电阻R₁、R₂、R₃、R₅、R₆和电容C₁、C₂、C₃组成的振荡部分和由晶体管T₃、T₄和电阻R₇、R₄、R₈组成的放大部分构成，该电子继电器的电路正极端接主继电器的常开触点输出端，电子继电器的输出从其放大部分中晶体管T₄的集电极引出接电磁控制阀的线圈一端，该线圈另一端接电磁控制阀继电器的输出。

4、根据权利要求1所述的机动车电子式惯性防抱系统，其特征在于所述轮速传感器可由转动体、轴和电磁阀组成，转动体为双圆柱体，它套装在轴上，其一端大圆柱体中间为凹形空腔，大圆柱体沿径向开有多个通向轴心的通孔，各通孔内均设有金属块，轴上对应转动体的大圆柱体凹形空腔的部位固定套装有绝缘衬套，在该绝缘衬套上又固定套装有金属圈，该金属圈在车辆静止时与转动体各通孔内的金属块内端接触，且金属圈通过导线穿出绝缘衬套作为轮速传感器的输出接至电磁控制阀继电器的线圈，各金属块的外端均设有压簧，轮速传感器的轴通过支架连接在机动车车轮旁的车体上，其转动体与车轮或车轮其它转动部位靠近，在轮速传感器的轴上设有电磁阀，该电磁阀的线圈亦与主继电器的输出相连，其阀体通过弹簧与轮速传感器的轴相连，电磁阀的动铁固连在轴的对应位置上。

5、根据权利要求1所述的机动车电子式惯性防抱系统，其特征在于所述电磁控制阀及其继电器可以是一组，也可是多组，它们根据车型需要来确定，或者只控制一对车轮的制动器，也可控制全部车轮的各自制动器。

6、根据权利要求1所述的机动车电子式惯性防抱系统，其特征在于所述制动力调节器可以是液压结构的，它由调压阀壳体、柱塞和链板组成，调压阀壳体的上端设有进油球阀，该球阀与车辆的制动总泵连通连接，对应该球阀下端在调压阀壳体的侧面设有出油口，该出油口与车辆所需控制的对应制动分泵连通连接，调压阀壳体内设有柱塞，柱塞上端与进油球阀接触，其下端引出调压阀壳体位于箱体内，箱体与车体连为一体，且柱塞引出部分套装有压簧，链板位于箱体内，其下端与箱体内对应位置固连作为链板的支点，链板的上端铰接有滑轮，该滑轮的外缘与调压阀壳体内的柱塞下端和电磁控制阀的动铁呈直角位置的接触，此时电磁控制阀由磁座、线圈和动铁组成，磁座位于线圈的线架内一端，动铁一端位于线架内，并与磁座保留一定间距，动铁另一端穿出线架位于箱体内，且穿出部分外壁套装有强力弹簧，该动铁的端面就与链板上的滑轮接触。

7、根据权利要求1所述的机动车电子式惯性防抱系统，其特征在于所述制动力调节器也可是机械结构的，它可由箱体，上、下链板，拉杆，滑轮和轨道组成，上链板为一对，它们的上端夹住和箱体内壁连为一体的支座两边并通过销轴铰接为一体，上链板的下端和一对下链板的上端及拉杆中部通过销轴活动连接在一起，拉杆为一水平杆，其两端穿出箱体外分别与车辆的制动踏板和制动器调整臂相连，拉杆中部的铰接孔应为长形孔，一对下链板的下端夹在电磁控制阀的动铁两边并和两边的滑轮通过销轴活动连接在一起，对应两滑轮的两侧在箱体两侧内壁上均设有与滑轮直径相吻合的轨道，使得滑轮在各自轨道中可以上下滑动，此时电磁控制阀可由磁座、线圈和动铁组成，其磁座位于线圈的线架内一端，动铁一端亦位于线架内另一端，动铁另一端穿出线架与一对下链板的下端铰接。

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