CN107499291A - 一种汽车安全制动辅助*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车安全制动辅助***，包括由触发单元和执行单元组成的制动辅助***,以及位于汽车底盘上并与车轮连接的半轴，其特征在于：所述触发单元包括依次导线连接的交流电源、变压器、稳流器和启动开关；所述执行单元包括：制动力源，所述制动力源与所述启动开关导线连接；制动力施加机构，所述制动力施加机构位于所述制动力源的出力端；承载机构，所述承载机构位于所述半轴上，并且所述承载机构还与所述制动力施加机构靠近且留有间隙。本发明通过在原有制动***基础上增加一套创新设计的辅助制动***，从而能够提高汽车制动的安全性。
Description
【技术领域】
本发明涉及汽车制动的技术领域，特别是涉及一种汽车安全制动辅助***。
【背景技术】
汽车安全制动是汽车安全***中极为重要的一部分，涉及到材料、振动、结构和电子等多个领域的交叉，具有复杂的耦合因素。在汽车驾驶事故中，刹车失灵的概率虽然不高，但是所有该类案例的结局都是极为严重的，因此各类汽车制造厂商均对汽车制动这一最基本且重要的***具有极高的重视。
然而目前为止，市场上推出的小型汽车中，制动***的实现原理并没有得到变革，无论是盘式制动或者鼓式制动，均是依照成熟的杠杆原理和液压助力原理进行驱动刹车片，这种制动技术成熟，但是统计中出现的刹车失灵案例，也均出自该类制动***，对刹车失灵的问题研究结果中，得到广泛认可的几个因素如下：
1)保养不当，导致刹车总泵密封不严、存有杂质；
2)真空助力泵失效；
3)刹车油混合使用，受热后出现气阻。
上述所有因素，理论上在传统制动***中均具有可现概率，所以为了提高汽车制动的安全性和可靠性，在汽车制动原理上需要进行创新设计。
【发明内容】
本发明的目的就是为了解决传统汽车制动具有刹车失灵的问题，通过在原有制动***基础上增加一套创新设计的辅助制动***，从而能够提高汽车制动的安全性。
为实现上述目的，本发明提出了一种汽车安全制动辅助***，包括由触发单元和执行单元组成的制动辅助***,以及位于汽车底盘上并与车轮连接的半轴，其特征在于：
所述触发单元包括依次导线连接的交流电源、变压器、稳流器和启动开关；所述执行单元包括：制动力源，所述制动力源固定在汽车底盘支架上并与所述启动开关导线连接；制动力施加机构，所述制动力施加机构位于所述制动力源的出力端；承载机构，所述承载机构位于所述半轴上，并且所述承载机构还与所述制动力施加机构靠近且留有间隙。
作为优选，所述制动力源包括一个带有通孔的超磁致伸缩管棒，所述超磁致伸缩管棒外套装有一个线圈骨架，所述线圈骨架上缠绕有多匝线圈，线圈的两个引线端分别连接着所述启动开关和交流电源，线圈骨架外套装有一个两端设有通孔的骨架外壳，所述骨架外壳上套装有一个保护壳，所述保护壳内壁上设置有供冷却水流通的螺旋水路，保护壳外壁上设置有进水接头和出水接头，保护壳外固定在汽车底盘支架上，骨架外壳外侧两端通过密封圈与所述保护壳密封连接；位于线圈骨架内的超磁致伸缩管棒前端设置有垫环，垫环前端还设置有同样位于骨架外壳内的顶套，顶套与骨架外壳前端的端盖内侧之间设置有卡簧。
作为优选，所述顶套上通过螺纹固定连接着制动力施加机构，所述制动力施加机构包括位移放大器和摩擦锥套，所述位移放大器为杠杆位移放大器，位移放大器具有多组且沿圆周均布，位移放大器的位移初始端固定在一个与顶套螺纹连接的顶套接头上，位移放大器的位移末端与摩擦锥套固定连接，位移放大器的中间各固定杆固定在汽车底盘的支架上。
作为优选，所述承载机构为呈伞形，由一个套管和位于套管端部且与套管一体成型的摩擦锥芯组成，所述摩擦锥芯具有利于散热的内腔，内腔与套管之间设置有加强筋；所述套管穿过所述半轴，套管上设置有轴对称布置的键槽和轴对称布置的止动销孔，所述套管和半轴通过键连接进行径向约束，以及通过销钉固定连接进行轴向约束。
作为优选，所述摩擦锥芯与所述摩擦锥套同轴分布，摩擦锥芯的外侧锥面与摩擦锥套的内侧锥面之间的垂直间隙距离，在非工作期间为0.2-2mm。
作为优选，所述启动开关包括启动检测***和启动触发***；所述启动检测***包括用于检测刹车踏板动作幅度的位移传感器和用于通过检测半轴转速从而检测车速的速度传感器；所述启动触发***包括PLC控制器、继电器和按钮开关；所述位移传感器设置在刹车踏板后侧的车体上，所述速度传感器包括固定在半轴上的测速细分齿轮和位于测速细分齿轮一侧的探头，所述探头与测速细分齿轮的间隙值为0.5-1.5mm；所述速度传感器和位移传感器分别通过导线连接在PLC控制器上；所述PLC控制器上集成设置有定时器，所述继电器的控制线路连接在PLC控制器上，继电器的强电线路接入启动开关所在的强电回路；所述按钮开关与继电器的强电线路并联接入到启动开关所在的强电回路中。
本发明的有益效果：
1)本发明采用超磁致伸缩管棒作为汽车制动辅助***的动力源，利用超磁致伸缩材料的输出力大、无疲劳损耗和响应速度快等特点，能够有效保障制动辅助***的制动力输出可靠性；
2)辅助制动***中的承载机构采用锥形摩擦面，有利于稳定旋转体的动平衡，单侧面作为摩擦接触面有利于热量从另一面快速散发，提高摩擦制动的稳定性；
3)由于制动力源、制动力施加机构和承载机构均套装在半轴上，所以制动时的摩擦振动均衡，而且占用底盘上方的平面空间小，节约空间。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的分解结构示意图；
图3是本发明中制动力施加机构的结构示意图；
图4是本发明中承载机构的结构示意图；
图5是本发明中制动力源的剖切结构示意图。
图中：1-制动力源、2-制动力施加机构、3-承载机构、4-半轴、101-超磁致伸缩管棒、102-线圈骨架、103-线圈、104-骨架外壳、105-保护壳、106-垫环、107-顶套、108-卡簧、109-螺旋水路、110-进水接头、111-出水接头、201-顶套接头、202-位移放大器、203-位移初始端、204-位移末端、205-摩擦锥套、301-套管、302-摩擦锥芯、303-键槽、304-止动销孔。
【具体实施方式】
实施例一、
参阅图1、图2、图3、图4和图5，本发明一种汽车安全制动辅助***，包括由触发单元和执行单元组成的制动辅助***,以及位于汽车底盘上并与车轮连接的半轴4，其特征在于：
所述触发单元包括依次导线连接的交流电源、变压器、稳流器和启动开关；交流电源的额定电压为220V，变压器的输入、输出级分别为220和380V；启动开关位于驾驶室的中控台上；所述执行单元包括：制动力源1，所述制动力源1固定在汽车底盘支架上并与所述启动开关导线连接；制动力施加机构2，所述制动力施加机构2位于所述制动力源1的出力端；承载机构3，所述承载机构3位于所述半轴4上，并且所述承载机构3还与所述制动力施加机构2靠近且留有间隙。
所述制动力源1包括一个带有通孔的超磁致伸缩管棒101，所述超磁致伸缩管棒101外套装有一个线圈骨架102，所述线圈骨架102上缠绕有多匝线圈103，线圈103的两个引线端分别连接着所述启动开关和交流电源，线圈骨架102外套装有一个两端设有通孔的骨架外壳104，所述骨架外壳104上套装有一个保护壳105，所述保护壳105内壁上设置有供冷却水流通的螺旋水路109，保护壳105外壁上设置有进水接头110和出水接头111，保护壳105固定在汽车底盘支架上，可以通过在保护壳105上设置支撑座，通过支撑座与底盘固定，也可以直接通过在保护壳105上设置螺丝与汽车底盘支架固定，骨架外壳104外侧两端通过密封圈与所述保护壳105密封连接；位于线圈骨架102内的超磁致伸缩管棒101前端设置有垫环106，垫环106前端还设置有同样位于骨架外壳内的顶套107，顶套107与骨架外壳104前端的端盖内侧之间设置有卡簧108。
超磁致伸缩管棒101是一种超磁致伸缩材料，通过市购获得；超磁致伸缩材料具有超磁致伸缩效应，当超磁致伸缩材料轴向获得变化的磁场时，超磁致伸缩材料本身将会发生极向的伸长，伸长的推力与截面积有关，它的伸长原理来自于内部围观状态下的磁畴旋转，所以没有疲劳损耗，可以反复使用。
设置的进水接头110和出水接头111可以连接到汽车自带的冷却***上，从而在线圈103中通入交变电流时能有效散热。
所述顶套107上通过螺纹固定连接着制动力施加机构2，所述制动力施加机构2包括位移放大器202和摩擦锥套205，所述位移放大器202为杠杆位移放大器，位移放大器202具有多组且沿圆周均布，位移放大器202的位移初始端固定在一个与顶套107螺纹连接的顶套接头201上，位移末端与摩擦锥套205固定连接，位移放大器202的中间各固定杆固定在汽车底盘的支架上。
所述承载机构3为呈伞形，由一个套管301和位于套管301端部且与套管301一体成型的摩擦锥芯302组成，所述摩擦锥芯302具有利于散热的内腔，内腔与套管301之间设置有加强筋；所述套管301穿过所述半轴4，套管301上设置有轴对称布置的键槽303和轴对称布置的止动销孔304，所述套管301和半轴4通过键连接进行径向约束，以及通过销钉固定连接进行轴向约束。
所述摩擦锥芯302与所述摩擦锥套205同轴分布，摩擦锥芯302的外侧锥面与摩擦锥套205的内侧锥面之间的垂直间隙距离，在非工作期间为0.2-2mm；在工作期间，由于制动力源1的输出制动力作用，摩擦锥套205沿着轴向移动，与摩擦锥芯302接触并施加压力，摩擦力使摩擦锥芯302和半轴4进行减速。
本发明工作过程：
本发明一种汽车安全制动辅助***在工作过程中，线圈103获得电流后，产生一个轴向的瞬变磁场，超磁致伸缩管棒101受到交变磁场的作用开始进行高频伸缩，当伸长时，伸长位移通过位移放大器传递，使摩擦锥套205贴紧摩擦锥芯302，产生制动效果；不断地伸缩，还可以避免摩擦锥套205与摩擦锥芯302抱死导致的车辆侧滑事故。
实施例二、
在上述技术方案的基础上，进一步地，所述启动开关包括启动检测***和启动触发***；所述启动检测***包括用于检测刹车踏板动作幅度的位移传感器和用于通过检测半轴转速从而检测车速的速度传感器；所述启动触发***包括PLC控制器、继电器和按钮开关；所述位移传感器设置在刹车踏板后侧的车体上，所述速度传感器包括固定在半轴上的测速细分齿轮和位于测速细分齿轮一侧的探头，所述探头与测速细分齿轮的间隙值为0.5-1.5mm；所述速度传感器和位移传感器分别通过导线连接在PLC控制器上；所述PLC控制器上集成设置有定时器，所述继电器的控制线路连接在PLC控制器上，继电器的强电线路接入启动开关所在的强电回路；所述按钮开关与继电器的强电线路并联接入到启动开关所在的强电回路中。
当刹车踏板踩下之后，位移传感器检测到刹车踏板动作信号，将信号传递到PLC控制器，PLC控制器同时启动定时器和速度传感器，速度传感器采集当前半轴4的转速，PLC控制器保存当前半轴转速并设定时间阀值，到达阀值时间后，PLC控制器将速度传感器采集的半轴4实时转动速度与保存的半轴转速进行比较，若差值低于阀值，则PLC控制器启动继电器，实现汽车安全制动辅助***的启动激发；还可以直接按下按钮开关，实现汽车安全制动辅助***的启动激发。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种汽车安全制动辅助***，包括由触发单元和执行单元组成的制动辅助***,以及位于汽车底盘上并与车轮连接的半轴，其特征在于：所述触发单元包括依次导线连接的交流电源、变压器、稳流器和启动开关；所述执行单元包括：制动力源，所述制动力源与所述启动开关导线连接；制动力施加机构，所述制动力施加机构位于所述制动力源的出力端；承载机构，所述承载机构位于所述半轴上，并且所述承载机构还与所述制动力施加机构靠近且留有间隙。
2.如权利要求1所述的汽车安全制动辅助***，其特征在于：所述制动力源包括一个带有通孔的超磁致伸缩管棒，所述超磁致伸缩管棒外套装有一个线圈骨架，所述线圈骨架上缠绕有多匝线圈，线圈的两个引线端分别连接着所述启动开关和交流电源，线圈骨架外套装有一个两端设有通孔的骨架外壳，所述骨架外壳上套装有一个保护壳，所述保护壳内壁上设置有供冷却水流通的螺旋水路，保护壳外壁上设置有进水接头和出水接头，骨架外壳外侧两端通过密封圈与所述保护壳密封连接；位于线圈骨架内的超磁致伸缩管棒前端设置有垫环，垫环前端还设置有同样位于骨架外壳内的顶套，顶套与骨架外壳前端的端盖内侧之间设置有卡簧。
3.如权利要求2所述的汽车安全制动辅助***，其特征在于：所述顶套上通过螺纹固定连接着制动力施加机构，所述制动力施加机构包括位移放大器和摩擦锥套，所述位移放大器为杠杆位移放大器，位移放大器具有多组且沿圆周均布，位移放大器的初始端固定在所述顶套上，末端与摩擦锥套固定连接，位移放大器的中间各固定杆固定在汽车底盘的支架上。
4.如权利要求1所述的汽车安全制动辅助***，其特征在于：所述承载机构为呈伞形，由一个套管和位于套管端部且与套管一体成型的摩擦锥芯组成，所述摩擦锥芯具有利于散热的内腔，内腔与套管之间设置有加强筋；所述套管穿过所述半轴，套管上设置有轴对称布置的键槽和轴对称布置的止动销孔，所述套管和半轴通过键连接进行径向约束，以及通过销钉固定连接进行轴向约束。
5.如权利要求3或4所述的汽车安全制动辅助***，其特征在于：所述摩擦锥芯与所述摩擦锥套同轴分布，摩擦锥芯的外侧锥面与摩擦锥套的内侧锥面之间的垂直间隙距离，在非工作期间为0.2-2mm。
6.如权利要求1所述的汽车安全制动辅助***，其特征在于：所述启动开关包括启动检测***和启动触发***；所述启动检测***包括用于检测刹车踏板动作幅度的位移传感器和用于通过检测半轴转速从而检测车速的速度传感器；所述启动触发***包括PLC控制器、继电器和按钮开关；所述位移传感器设置在刹车踏板后侧的车体上，所述速度传感器包括固定在半轴上的测速细分齿轮和位于测速细分齿轮一侧的探头，所述探头与测速细分齿轮的间隙值为0.5-1.5mm；所述速度传感器和位移传感器分别通过导线连接在PLC控制器上；所述PLC控制器上集成设置有定时器，所述继电器的控制线路连接在PLC控制器上，继电器的强电线路接入启动开关所在的强电回路；所述按钮开关与继电器的强电线路并联接入到启动开关所在的强电回路中。
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