CN204383708U - 防抱死装置及其执行单元以及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种防抱死装置及其执行单元以及车辆，所述车辆包含这种防抱死装置，其中执行单元包括：电动机；用于将所述电动机的输出转动减速的减速机构；由所述减速机构驱动的执行元件；以及设在车辆刹车线中途并且与所述执行元件接合的从动件。电动机能够经所述减速机构驱动执行元件运动，使得执行元件作用于从动件，从而取决于执行元件的运动方向而在刹车线中产生与刹车线的制动力相反的防抱死作用力或是在刹车线中产生辅助制动力。

Description

防抱死装置及其执行单元以及车辆

技术领域

本申请涉及一种适用于线刹车辆的防抱死装置及其执行单元，以及包含这种防抱死装置的车辆。

背景技术

线刹车辆通常为低速、低载荷车辆，包括主要包括摩托车、三轮摩托车、电动自行车、电动摩托车、电动三轮车、电动踏板车等。车辆在制动时，如果制动车轮与地面之间的摩擦力小，车轮容易发生抱死现象，使车辆失去转向能力、发生侧滑甩尾，导致车辆驾驶者不能继续控制车辆，引发交通事故。在潮湿路面或冰雪路面上刹车时，因车轮制动抱死导致的失控、失稳的现象更常发生。

防抱死装置能够在制动时提高车辆的安全性和操控能力，保持转向能力从而降低车辆的事故。如果车辆上安装了防抱死装置，轮速传感器检测到有可能发生车轮抱死情况时，该防抱死装置可在很短的时间内降低抱死车轮上的制动力，防止车轮抱死。

目前，没有专门针对线刹制动系统设计的防抱死制动装置。

实用新型内容

本申请的目的在于克服现有的技术的不足，提供一种防抱死装置及其执行单元，以及包含这种防抱死装置的车辆，其能够更为可靠地实现车辆制动时的车轮防抱死，并且还能实现其它功能。

为实现此目的，一种防抱死装置的执行单元包括：电动机；用于将所述电动机的输出转动减速的减速机构；由所述减速机构驱动的执行元件，所述执行元件为致动叉和移动接头，所述致动叉与所述减速机构输出端的干涉结合；以及设在车辆刹车线中途并且与所述执行元件接合的从动件，所述从动件为连接件，所述移动接头连接致动叉和连接件并带动连接件移动；车辆的刹车线分为前段和后段，所述连接件连接在所述前段和所述后段之间；其中，所述电动机能够经所述减速机构驱动所述执行元件运动，使得所述执行元件作用于所述从动件，从而取决于执行元件的运动方向而在刹车线中产生与刹车线的制动力相反的防抱死作用力，或是在刹车线中产生辅助制动力。

本申请在其另一方面提供了一种防抱死装置，包括：微控制器；制动状态检测元件，配置成用于检测车辆的制动状态并将检测信息发送到所述微控制器；以及所述的防抱死装置的执行单元。

本申请在其另一方面提供了一种车辆，包括：机械制动装置，其包括刹车线和刹车鼓；以及所述的防抱死装置，其与所述机械制动装置相关联，并且在车辆制动过程中能够在刹车线中产生与刹车线的制动力相反的防抱死作用力或是在刹车线中产生辅助制动力。

本申请的防抱死装置及其执行单元，以及包含这种防抱死装置的车辆，能够检测车轮抱死状况，并且通过直接作用于刹车线的防抱死装置产生与人工制动力相反的作用力，可及时降低存在抱死状况的车轮上的制动力，可靠地解除车轮抱死状况，以提高车辆驾驶的安全性。

另外，微控制器还可检测制动力不足的状况，通过执行单元直接作用于刹车线以产生与人工制动力方向一致的辅助制动力，可及时增大车轮上的制动力，能够可靠地减小制动距离。

附图说明

本申请的前述和其它方面将通过下面参照附图所做的详细介绍而被更完整地理解和了解，在附图中：

图1是包含根据本申请的一种可行实施方式的防抱死装置的车辆的基本组成的示意图。

具体实施方式

下面将对本申请的适用于线刹车辆的防抱死装置及制动系统进行描述。

总体上讲，根据本申请的车辆包括机械制动装置和与机械制动装置协作的防抱死装置。

机械制动装置大体上包括制动触发元件，例如刹把、刹车按钮、刹车踏板等，其可被车辆驾驶者操作而产生制动力。该制动力可以由车辆驾驶者产生，也可以是驱动装置例如电动机产生。制动力通过刹车线传递到车轮处的制动元件。因此，尽管图1中展示了机械制动装置的一个具体实施例，但可以理解，其它形式的线刹型机械制动装置也可以应用于此。

在图1所示的例子中，机械制动装置主要包括：刹把2，其通过枢轴4安装在车辆的手把6上；刹车线10，其在第一端连接着刹把2，并且朝向车轮8延伸；设在车轮10上的刹车鼓12；刹车杠杆14，其由车辆的车架(未示出)承载，且在外端连接着刹车线10的第二端，在内端与面对着刹车鼓12的刹车片(未示出)关联；复位弹簧16，其安装在车架与刹车杠杆14之间，用以在制动解除时使得刹车杠杆14回归原位。在图示的例子中，复位弹簧16是围绕刹车线10的第二端处从刹车线的线管中露出的部分安装的压缩弹簧；当然，也可以采用其它形式的复位装置，只要其可以在制动解除时使得刹车杠杆14回归原位即可。

在车辆驾驶者实施制动时，可扳动刹把2使之绕枢轴4朝向刹把2转动。刹把2拉动刹车线10的第一端，使得刹车线10沿制动方向移动，而刹车线10的第二端拉动刹车杠杆14，刹车杠杆14摆动而带动刹车片接触到刹车鼓12。通过刹车片与刹车鼓12之间的摩擦力，对相关联的车轮8进行制动。

与上述机械制动装置协作的防抱死装置主要包括微控制器20、制动状态检测元件以及执行单元30等。

微控制器20可以是单独的控制单元，其与车辆的中央控制单元相连。或者，可以组合在车辆的中央控制单元中。

制动状态检测元件用于检测车辆的制动状态，包括用于检测刹车灯开关通断状态的刹车灯开关传感器22、用于检测车轮速度的轮速传感器24等等，它们连接着微控制器20，并向其发送检测信号。

车辆的制动系统通常设有刹车灯，其由与制动系统中的动作元件(例如刹把)关联的刹车灯开关控制。在执行制动操作时，刹车灯开关接通，以将刹车灯点亮，从而向车辆后面的人员提示刹车操作。刹车灯开关传感器22可以检测刹车灯开关的通断状态。

轮速传感器24用以检测车轮8的速度。轮速传感器24可以是任何速度传感器，例如磁电式传感器、光电式传感器等。在一种可行实施方式中，轮速传感器24是霍尔传感器，车辆的齿圈上的齿经过轮速传感器24时，轮速传感器24发出轮速传感器信号，例如矩形脉冲波。

微控制器20与制动状态检测元件和执行单元30相连，用于接收来自制动状态检测元件的检测信号，由此判断车辆制动过程中是否发生抱死现象，即车轮被机械制动装置锁死，并且在发生抱死时启动执行单元30的操作。

执行单元30包括壳体32，其固定在车架上，位于刹车线10的中途，其中刹车线10被分为两段，即前段10a和后段10b。前段10a的前端即为刹车线的第一端，后段10b的后端即为刹车线10的第二端。前段10a的后端和后段10b的前端接入壳体32中。

执行单元30还包括：电动机34、减速机构36、执行元件以及从动件。电动机34能够经减速机构驱动36执行元件运动，使得执行元件作用于从动件，从而取决于执行元件的运动方向而在刹车线10中产生与刹车线10的制动力相反的防抱死作用力，或是在刹车线10中产生辅助制动力。

电动机34可以安装在壳体32内、固定在壳体32外表面上、或是独立设置在壳体32外面，其用于为执行单元30提供动力。

减速机构36用于将电动机34的输出转动减速，其布置在壳体32中，与电动机34的输出轴相连，例如图中所示的齿轮减速机构，优选为多级齿轮减速机构。该减速机构36具有输出端，在本实施例中，输出端是末级齿轮36a的输出轴上的小齿轮36b。在其他实施例中，输出端是末级齿轮36a的输出轴，输出轴上不带有小齿轮。

从动件设在车辆刹车线10中途并且与执行元件接合。在本实施例中，从动件是可移动地布置在壳体32中的连接件38，连接件38开设有收容孔39，刹车线10的前段10a的后端和后段10b的前端分别连接在连接件38上。

执行元件由减速机构36驱动。执行元件是与减速机构36的输出端干涉结合的致动叉40。在本实施例中，致动叉40与执行元件是与减速机构36的输出端的小齿轮36b啮合，致动叉40在减速机构36的驱动下，可绕小齿轮36b的中心轴做转动。执行元件还包括由致动叉40带动的移动接头42，移动接头42用以连接致动叉40与从动件。移动接头42的第一端夹持在致动叉40上，其第二端布置在连接件38的收容孔39中、且可在连接件38的收容孔39中移动。当与小齿轮36b啮合的致动叉40转动时，致动叉40带动移动接头42在连接件38的收容孔39内移动。本实施例中，移动接头42与致动叉40是相互独立的两个元件，根据实际需求，移动接头42可固定地、或可活动地夹持在致动叉40上。在其他实施例中，移动接头42还可以与致动叉40一体成型。

移动接头42与连接件38之间的相对移动的极限通过移动接头42与连接件38的收容孔39的前端壁接触、以及移动接头42与连接件38的收容孔39的后端接触而限定。

关于连接件38的原位，在制动系统的非制动状态下，复位弹簧16将刹车杠杆14保持在原位，而刹车杠杆14又将刹车线10以及连接件38保持在原位。

关于移动接头42的原位，在执行单元30处于非启动状态时，电动机34可以处在原位，例如采用可精确控制旋转方向和角度的步进电动机，从而受电动机34驱动的移动接头42保持在原位。电动机34也可以采用普通电动机，此时可以为移动接头42配备专门的复位元件，例如弹簧型复位元件等。或者，作为最简单的实施方式，可以利用刹车时连接件38向前移动的推动作用将移动接头42带回原位。

微控制器20基于刹车灯开关传感器22、轮速传感器24等的检测信号控制电动机34的运转。当电动机34正向或反向转动时，其输出转动通过减速机构36减速，并且经小齿轮36b驱动致动叉40和移动接头42，从而带着连接件38向前或向后移动。当移动接头42相对于连接件38向前或向后移动时，移动接头42将接触到连接件38的收容孔39的前端面，从而迫使连接件38向前移动，或者，移动接头42的将接触到连接件38的收容孔39的后端，从而迫使连接件38向后移动。

图1中所示的车辆能够实现如下三种功能：常规制动操作、防抱死操作以及辅助制动操作。

在常规制动操作时，车辆驾驶者扳动制动系统的刹把2，刹把2将绕枢轴4沿朝向手把6闭合的方向转动，以向刹车线10施加拉力，从而刹车杠杆14被刹车线10拉动，最终制动力将被加载于刹车鼓12。这样，在常规制动操作中，通过机械制动装置对相关车轮8实施制动。

此时，执行单元30处于非启动状态，移动接头42保持处在原位，连接件38随着刹车线10向前移动。移动接头42与连接件38的后端之间存在一段距离，因而不会阻碍常规制动操作。

轮速传感器24采集车轮8的轮速信号，刹车灯开关传感器22检测车辆驾驶者的制动指令。微控制器20确定制动状态，车轮8的速度、减速度和制动滑移率，以及车辆的参考车速，由此判断出制动过程中车辆的运动状态，并且在必要的情况下控制防抱死装置的电动机34反向转动，以便执行防抱死操作。

具体而言，当车辆驾驶者在紧急状况下对车轮8施加全力制动时，尤其是在湿或低摩擦系数表面上时，典型地将产生车轮抱死现象。微控制器20与轮速传感器24和刹车灯开关传感器22相连，以全时监视车轮8的状态。微控制器20可基于前后车轮速传感器信号和前后刹车灯开关信号完成前后车轮轮速计算、参考车速计算、车轮滑移率计算，并实时监测车轮状态，以及在车轮出现抱死倾向时向防抱死装置发送指令以触发防抱死动作。一旦出现车轮抱死的趋势并且进入车轮防抱死条件的阈值被达到或满足，微控制器20将向防抱死装置发送指令，以控制电动机34反向旋转，电动机34经减速机构36驱动致动叉40，从而带动移动接头42向后移动。当移动接头42向后移动经过一段距离(等于所述第一段距离减去制动过程中移动接头42向前移动的距离)而使得移动接头42接触到连接件38的收容孔39的后端，移动接头42向连接件38施加一个向后的作用力，该作用力至少部分地抵消通过刹车线10施加于车轮8的制动力，以便解除抱死现象。

在电动机34执行了上述抱死解除动作之后，如果微控制器20判断出解除车轮防抱死条件的阈值被满足，则微控制器20将切断供应给电动机34的电流，或者使电动机34调转方向而正向旋转回归原位。此时，如果仍然有车辆驾驶者的制动力施加于刹把2，则机械制动装置继续向车轮实施常规制动。然后，当再次出现车轮抱死的趋势时，防抱死装置再一次重复上述动作。因此，在防抱死制动的整个过程中，防抱死装置可以重复相同的操作。

在制动过程中，如果微控制器20判断出存在制动力不足的情况，微控制器20将向防抱死装置发送指令，以控制电动机34正向旋转，电动机34经减速机构36驱动致动叉40，从而带动移动接头42向前移动。当移动接头42向前移动经过一段距离，而使得移动接头42接触到连接件38的收容孔39的前端，移动接头42向连接件38施加一个向前的作用力，该作用力增加了刹车线10施加于车轮8的制动力，实现了辅助制动功能。

根据本申请，可以为前车轮和后车轮分别设置根据本申请实施例中的防抱死装置，用以防止前车轮和后车轮抱死。在此情况下，前、后车轮的防抱死装置可以分别具有微控制器，分别在前、后车轮实现防抱死功能，或者，使用同一微控制器，共用于为前车轮配备的防抱死装置和为后车轮配备的防抱死装置中。

可以理解，根据本申请的防抱死装置对于安装于其它位置的车轮也可以执行防抱死功能。例如，可根据实际需要，可仅在前后车轮之一上采用本申请的制动系统。根据另一种可行实施方式，在前后车轮之间具有中间轮的情况下，可在前后车轮和中间轮中的至少一个上采用本申请的制动系统。

本申请的防抱死装置采用微控制器检测车轮抱死状况，通过执行单元直接作用于刹车线以产生与人工制动力相反的作用力，可及时降低存在抱死状况的车轮上的制动力，能够可靠地解除车轮抱死状况。另外，微控制器还可检测制动力不足的状况，通过执行单元直接作用于刹车线以产生与人工制动力方向一致的作用力，可及时增大车轮上的制动力，能够可靠地减小制动距离。

虽然基于特定的实施方式显示和描述了本申请，但本申请并不限制于所示出的细节。相反地，在权利要求及其等同替换的范围内，本申请的各种细节可以被改造。

Claims (12)

1.一种防抱死装置的执行单元，其特征在于，包括：

电动机；用于将所述电动机的输出转动减速的减速机构；由所述减速机构驱动的执行元件，所述执行元件为致动叉和移动接头，所述致动叉与所述减速机构输出端的干涉结合；以及

设在车辆刹车线中途并且与所述执行元件接合的从动件，所述从动件为连接件，所述移动接头连接致动叉和连接件并带动连接件移动；车辆的刹车线分为前段和后段，所述连接件连接在所述前段和所述后段之间；

其中，所述电动机能够经所述减速机构驱动所述执行元件运动，使得所述执行元件作用于所述从动件，从而取决于执行元件的运动方向而在刹车线中产生与刹车线的制动力相反的防抱死作用力，或是在刹车线中产生辅助制动力。

2.如权利要求1所述的防抱死装置的执行单元，其特征在于，所述连接件设置有的收容孔，移动接头的至少一部分可移动地布置在连接件的收容孔中。

3.如权利要求1所述的防抱死装置的执行单元，其特征在于，移动接头可以与致动叉一体成型，或者移动接头与致动叉是相互独立的两个元件，移动接头可固定地、或可活动地夹持在致动叉上。

4.如权利要求2所述的防抱死装置的执行单元，其特征在于，所述减速机构输出端具有齿轮，所述致动叉与所述减速机构输出端的齿轮啮合。

5.如权利要求1所述的防抱死装置的执行单元，其特征在于，所述执行单元还包括壳体，所述电动机、减速机构以及执行元件均设置在壳体内，或者，所述电动机单独设置在壳体外。

6.如权利要求1所述的防抱死装置的执行单元，其特征在于，所述执 行元件被构造成适于被所述减速机构驱动而绕一中心轴作双向运动，所述从动件被构造成由所述执行元件驱动而双向运动。

7.一种防抱死装置，其特征在于，包括：

微控制器；

制动状态检测元件，配置成用于检测车辆的制动状态并将检测信息发送到所述微控制器；以及

如权利要求1-6中任一项所述的防抱死装置的执行单元。

8.如权利要求7所述的防抱死装置，其特征在于，所述微控制器基于所述制动状态检测元件的检测信号判断车辆制动状态，并且根据车辆制动状态控制所述电动机的运转；以及

所述微控制器与车辆的中央处理单元相连或组合在所述中央处理单元中。

9.如权利要求7所述的防抱死装置，其特征在于，所述制动状态检测元件包括轮速传感器，其安装于车辆上，用以检测车轮速度；以及

刹车灯开关传感器，用于检测刹车灯开关的通断状态。

10.一种车辆，其特征在于，包括：

机械制动装置，其包括刹车线和刹车鼓；以及

如权利要求7-9中任一项所述的防抱死装置，其与所述机械制动装置相关联，并且在车辆制动过程中能够在刹车线中产生与刹车线的制动力相反的防抱死作用力或是在刹车线中产生辅助制动力。

11.如权利要求10所述的车辆，其特征在于，仅包括为车辆的前后车轮之一配备的所述机械制动装置和防抱死装置。

12.如权利要求10所述的车辆，其特征在于，包括为车辆的前后车轮分别配备的所述制动装置和防抱死装置，并且，前后车轮的防抱死装置可以分别具有微控制器分别控制各自的防抱死装置，或者，使用同一微控制 器，共用于为前车轮配备的防抱死装置和为后车轮配备的防抱死装置中。