一種重型汽車電機驅(qū)動氣壓制動系統(tǒng)及制動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及重型裝備運輸車制動技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種重型汽車電機驅(qū)動氣壓制動系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]重型裝備運輸車因其可實現(xiàn)“區(qū)段運輸”和“甩掛運輸”的功能，成為提高公路運輸效率的重要手段，越來越受到重視。但制動安全一直是汽車列車的重大隱患。掛車和牽引車大多采用氣壓制動，氣壓制動系統(tǒng)中管路中氣壓的產(chǎn)生和撤除均較慢，作用滯后時間較長(0.3-0.9s)；管路工作壓力較低，因此掛車制動系統(tǒng)普遍存在制動效能低、制動響應(yīng)慢，制動消退時間長等一系列問題，而且由于掛車的制動響應(yīng)時間遲于牽引車的制動響應(yīng)時間和掛車制動效能低導致掛車的制動強度低于牽引車的制動強度，使重型裝備運輸車在制動過程中經(jīng)常出現(xiàn)折疊和甩尾現(xiàn)象，以及因為牽引車和掛車之間相互碰撞導致汽車列車行駛方向的突然改變。這些現(xiàn)象經(jīng)常導致交通事故的發(fā)生，造成人員和財產(chǎn)的損失。
[0003]由于重型裝備運輸車使用氣壓制動，現(xiàn)有的制動系統(tǒng)在制動時，牽引車和掛車同時制動，但由于掛車的制動管路較長，使得掛車的制動較牽引車會有一定的延遲，牽引車較掛車先制動，則牽引車與掛車之間的牽引連接裝置受壓力，有可能會發(fā)生“折疊”的危險工況，重型裝備運輸車的制動穩(wěn)定性和安全性得不到保障，如何減少掛車的制動響應(yīng)時間成為研究的重點。
[0004]電子機械制動系統(tǒng)能夠很好的減少制動系統(tǒng)的響應(yīng)時間，但是對于重型汽車，給每個車輪增加電子機械制動系統(tǒng)，將會造成成本較高，硬件復雜等不必要的浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出一種重型汽車電機驅(qū)動氣壓制動系統(tǒng)，使掛車的制動響應(yīng)時間短，制動效果好，制動力矩可以通過調(diào)節(jié)一個電機轉(zhuǎn)速實現(xiàn)，大大降低成本。解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種重型汽車電機驅(qū)動氣壓制動系統(tǒng)，包括動力機構(gòu)、傳動機構(gòu)和電控機構(gòu)；
[0007]所述動力機構(gòu)包括電機、扭矩放大機構(gòu)，所示扭矩放大機構(gòu)連接所述電機的輸出軸，所述扭矩放大機構(gòu)在所述電機的帶動下轉(zhuǎn)動；
[0008]所述傳動機構(gòu)包括絲杠、絲杠螺母以及活塞桿;所述絲杠的一端與所述扭矩放大機構(gòu)的輸出連接，所述絲杠在所述扭矩放大機構(gòu)的帶動下轉(zhuǎn)動;所述絲杠螺母套裝在所述絲杠上，所述絲杠螺母在所述絲杠的帶動下作直線運動;所述活塞桿的一端設(shè)有圓柱筒，所述圓柱筒與所述絲杠螺母的一端固定連接，并且所述絲杠的另一端能夠在所述圓柱筒內(nèi)部作相對伸縮運動，所述活塞桿在所述絲杠螺母的帶動下運動，所述活塞桿的另一端固定連接設(shè)置在儲氣筒內(nèi)部的活塞，所述活塞在所述活塞桿的帶動下作進給運動;所述儲氣筒的進氣口連接氣壓管路，所述儲氣筒的出氣口連接制動輪缸；
[0009]所述電控機構(gòu)包括信息采集模塊和控制模塊;所述信息采集模塊包括速度傳感器、制動踏板開度傳感器、壓力傳感器，所述速度傳感器、制動踏板開度傳感器、壓力傳感器均與所述控制模塊相連，所述速度傳感器用于檢測車速，所述制動踏板開度傳感器用于檢測制動踏板的開度，所述壓力傳感器用于檢測所述制動輪缸的制動壓力;所述控制模塊為車載ECU，所述ECU根據(jù)制動踏板開度以及汽車列車速度計算出所需制動壓力，輸出信號控制電機電壓實現(xiàn)控制活塞行程，使得制動輪缸獲得所需制動壓力，并且在制動過程中實時監(jiān)測壓力并進行調(diào)節(jié)。
[0010]作為優(yōu)選方案，所述動力機構(gòu)和傳動機構(gòu)的外部設(shè)有殼體;所述殼體的一面設(shè)有孔，所述活塞桿上的圓柱筒從所述孔穿出；所述殼體內(nèi)壁上與所述絲杠的一端對應(yīng)的位置設(shè)有一圈軸肩，所述軸肩與所述絲杠的一端之間設(shè)有角接觸球軸承。
[0011 ]作為優(yōu)選方案，所述傳動機構(gòu)還包括彈性機構(gòu)，所述彈性機構(gòu)套裝在所述絲杠螺母上;所述絲杠螺母的一端設(shè)有臺階，所述臺階一側(cè)設(shè)有軸塊，所述彈性機構(gòu)的一端套裝在所述軸塊上、所述彈性機構(gòu)的另一端固定焊接在所述軸肩上。
[0012]作為優(yōu)選方案，所述彈性機構(gòu)為一組或若干組蝶形彈簧，所述蝶形彈簧在所述絲杠螺母向前作直線運動之前處于壓縮狀態(tài)。
[0013]作為優(yōu)選方案，所述殼體安裝在掛車地盤上。
[0014]作為優(yōu)選方案，所述轉(zhuǎn)矩放大機構(gòu)采用斜盤減速機或者三級減速機。
[0015]所述儲氣筒內(nèi)設(shè)有活塞，通過活塞的運動實現(xiàn)儲氣筒內(nèi)壓力的控制;所述儲氣筒的進氣口設(shè)有開關(guān)閥，連接氣壓管路，所述儲氣筒的出氣口設(shè)有開關(guān)閥，連接制動輪缸。
[0016]基于上述制動系統(tǒng)，本發(fā)明還提出了一種制動方法，包括如下步驟:
[0017]I)駕駛員踩下制動踏板；
[0018]2)E⑶單元采集速度傳感器信號以及制動踏板開度傳感器信號；
[0019]3)ECU單元根據(jù)采集到的速度信號以及制動踏板開度信號，計算得到合理的牽引車、掛車制動力分配，建立牽引車、掛車儲氣筒內(nèi)氣壓值對應(yīng)的電機轉(zhuǎn)速，控制輸出相應(yīng)的電壓，使得儲氣筒內(nèi)壓力為掛車制動所需壓力；
[0020]4)ECU控制儲氣筒進氣口關(guān)閉，出氣口開啟，并按步驟3)輸出的電壓信息控制電機進行正轉(zhuǎn)；
[0021]5)電機正轉(zhuǎn)時，蝶形彈簧中的預緊力釋放，推動絲杠螺母并帶動活塞桿向前推動氣壓；同時，電機本身的輸出力矩經(jīng)扭矩放大機構(gòu)減速增距后，將力矩傳遞給絲杠，并帶動絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠帶動絲杠螺母向前運動，進而推動活塞桿運動實現(xiàn)儲氣筒活塞壓縮；
[0022]6)活塞壓縮推動儲氣筒中氣壓到掛車制動輪缸，掛車開始制動，ECU采集壓力傳感器信號，對掛車儲氣筒內(nèi)壓力進行監(jiān)測和反饋控制；
[0023]7)制動結(jié)束后，ECU單元控制電機反轉(zhuǎn)，絲杠螺母回到初始位置，控制儲氣筒進氣口開啟，出氣口關(guān)閉，掛車解除制動。
[0024]本發(fā)明的有益效果:
[0025]1、通過電機傳動和彈性機構(gòu)的耦合，能夠?qū)崿F(xiàn)掛車制動力的實時調(diào)節(jié)，縮短掛車制動系統(tǒng)的響應(yīng)時間，解決掛車制動較牽引車制動延遲的缺點。有效防止重型裝備運輸車“折疊”等危險工況，提高制動安全性，提高了重型裝備運輸車的制動穩(wěn)定性。
[0026]2、該系統(tǒng)設(shè)有壓力傳感器，對實際輸出壓力實時監(jiān)控，實現(xiàn)精確控制所需制動力。
[0027]3、該系統(tǒng)利用儲氣筒取代了原有的氣壓管路，縮短了制動響應(yīng)時間。
[0028]4、該電機驅(qū)動掛車制動系統(tǒng)還具有結(jié)構(gòu)緊湊、使用壽命長等優(yōu)點。
[0029]5、該電機驅(qū)動系統(tǒng)不改變半掛汽車列車原有的應(yīng)急制動管路，當電機發(fā)生故障時，仍能通過應(yīng)急制動管路進行制動，保證半掛汽車列車的制動安全。
【附圖說明】
[0030]圖1為電機驅(qū)動制動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031 ]圖2為掛車鼓式制動器示意圖。
[0032]圖中標記，1.儲氣筒，2.活塞桿，3.螺栓，4.碟形彈簧，5.絲杠螺母，6.絲杠，7.角接觸球軸承，8.殼體，9.扭矩放大機構(gòu)，1.電機。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0034]本發(fā)明的實現(xiàn)原理:包括儲氣筒、推動儲氣筒內(nèi)活塞桿的驅(qū)動機構(gòu)、ECU控制單元以及監(jiān)測汽車列車行駛狀態(tài)的速度傳感器、制動踏板開度傳感器。所述儲氣筒設(shè)置有活塞，出氣口、進氣口以及壓力傳感器。其中活塞受驅(qū)動機構(gòu)的推桿力作進給運動，出氣口連接制動輪缸，進氣口連接氣壓管路。當接到制動指令時，進氣口關(guān)閉，出氣口打開，活塞向前將氣壓推進制動輪缸，制動輪缸制動壓力通過壓力傳感器監(jiān)測和反饋給ECU控制單元，ECU控制單元根據(jù)制動踏板開度以及汽車列車速度運算出獲得所需制動壓力，控制電機電壓，從而控制活塞行程，使得制動輪缸獲得所需制動壓力。
[0035]如圖1所示，本發(fā)明的電機驅(qū)動機構(gòu)包括推動活塞桿向前運動的動力機構(gòu)和傳動機構(gòu)，所述動力機構(gòu)包括電機10、扭矩放大機構(gòu)9，扭矩放大機構(gòu)9與電機10的輸出端相連，安裝在殼體8內(nèi)部。傳動機構(gòu)與扭矩放大機構(gòu)輸出端相連，因而電機10的轉(zhuǎn)動經(jīng)扭矩放大機構(gòu)9增矩后輸出到傳動機構(gòu)。所述傳動機構(gòu)包括絲杠6、絲杠螺母5以及活塞桿2，所述絲杠螺母5套裝在絲杠上，所述絲杠螺母的前端頭設(shè)有臺階，所述臺階的一側(cè)設(shè)有軸塊，所述絲杠6一端與扭矩放大機構(gòu)的輸出連接。所述活塞桿2的一端設(shè)有圓柱筒，所述圓柱筒與所述絲杠螺母的一端通過螺栓7連接，所述絲杠的另一端能夠在所述圓柱筒內(nèi)作相對伸縮運動。所述傳動機構(gòu)可將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，傳動機構(gòu)設(shè)于殼體8內(nèi)，所述殼體的一面設(shè)有孔，以供活塞桿2—端設(shè)置的圓柱筒穿出，所述殼體內(nèi)壁與絲杠一端對應(yīng)的位置設(shè)有一圈軸肩，所述軸肩與所述絲杠之間設(shè)有角接觸球軸承，將絲杠固定，殼體8安裝在掛車底盤上。所述活塞桿2設(shè)置在所述傳動機構(gòu)的前方，所述傳動機構(gòu)中還包括有彈性機構(gòu)，所述彈性機構(gòu)套裝在絲杠螺母5上，并限制在所述傳動機構(gòu)與殼體8之間，在傳動機構(gòu)向前運動之前，彈性機