本發(fā)明涉及汽車行駛的主動(dòng)安全性領(lǐng)域，特別涉及在汽車行車制動(dòng)系統(tǒng)失效時(shí)的一種汽車應(yīng)急輔助制動(dòng)裝置及方法。
背景技術(shù)：
汽車在行駛過程中，如果車輛嚴(yán)重超載或剎車盤長(zhǎng)時(shí)間處于制動(dòng)狀態(tài)加上平時(shí)對(duì)剎車系統(tǒng)沒有進(jìn)行必要的保養(yǎng)，會(huì)導(dǎo)致汽車在制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)剎車功能完全失效的情況。尤其是重型客車等車型，在我國(guó)西部，西南部等山地多的路段行駛，需要經(jīng)常進(jìn)行制動(dòng)，很容易出現(xiàn)剎車失靈現(xiàn)象,對(duì)人身安全財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失。
為了解決上述輔助制動(dòng)裝置問題的影響，針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有研究基礎(chǔ)，陳立銘發(fā)明的“一種發(fā)電能耗制動(dòng)式汽車緩速器”（申請(qǐng)公布號(hào)CN104283400A），該緩速器，利用汽車傳動(dòng)軸、變速器進(jìn)行發(fā)電機(jī)能耗制動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)能量回收制動(dòng)，但是該裝置輔助制動(dòng)力不可控且體積較大成本較高。張亞晨發(fā)明的“汽車緩速器”（授權(quán)公告號(hào)CN203032660U），該裝置利用摩擦塊直接對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行摩擦制動(dòng)，這種制動(dòng)方式簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)，但是對(duì)傳動(dòng)軸的損害較大，且容易產(chǎn)生抱死情況。崔曉光發(fā)明的“一種新型的制動(dòng)緩速器”（申請(qǐng)?zhí)朇N200610131910.9）,采用摩擦盤式制動(dòng)結(jié)構(gòu)，摩擦盤兩側(cè)各布置一組制動(dòng)氣室、制動(dòng)鉗、摩擦片，利用氣體壓力進(jìn)行制動(dòng)。該裝置制動(dòng)力可調(diào)，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣體易漏。
昆明理工大學(xué)姜福川發(fā)明“一種剎車失靈摩擦減速應(yīng)急裝置”（授權(quán)號(hào)CN202783158U），利用摩擦板進(jìn)行摩擦減速，此裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，特別適用于大客車在長(zhǎng)下坡路段剎車失靈的情況，但是該裝置不適用于轎車，特別是針對(duì)轎車在高速行駛過程中的剎車失靈情況。覃南山發(fā)明的“一種應(yīng)急剎車裝置”（授權(quán)號(hào)CN203793310U），利用車輪壓住鏈條進(jìn)行制動(dòng)，此裝置在車輪行駛速度不高時(shí)是很實(shí)用的，但是當(dāng)汽車在高速行駛的情況下，鏈條很容易崩斷，沒有制動(dòng)的效果。田青鋒發(fā)明的“汽車制動(dòng)防失靈制動(dòng)系統(tǒng)”（授權(quán)公告號(hào)CN202847685U），利用氣動(dòng)閥制動(dòng)系統(tǒng)，改善了制動(dòng)失靈和制動(dòng)不良等缺陷，能做到前輪失靈補(bǔ)救前輪、后輪失靈補(bǔ)救后輪、全車失靈補(bǔ)救全車，但是該系統(tǒng)屬于氣動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于推廣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有的汽車在行駛過程輔助制動(dòng)的裝置中成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，提出了一種汽車應(yīng)急輔助制動(dòng)裝置及方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，工作可靠。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：
一種汽車應(yīng)急輔助制動(dòng)裝置，包括電子控制單元、車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動(dòng)踏板位移傳感器和輔助減速模塊；
所述車輪轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)置在汽車的一個(gè)制動(dòng)車輪上，用于感應(yīng)該制動(dòng)車輪的車輪轉(zhuǎn)速，并將其傳遞給所述電子控制單元；
所述制動(dòng)踏板位移傳感器設(shè)置在汽車的制動(dòng)踏板上，用于感應(yīng)汽車制動(dòng)踏板的行程，并將其傳遞給所述電子控制單元；
所述輔助減速模塊包括主動(dòng)齒輪、主軸、主從動(dòng)齒輪、副軸、副從動(dòng)齒輪、隨動(dòng)齒輪、反轉(zhuǎn)齒輪、摩擦塊、摩擦盤、電磁吸盤、擋板、以及至少兩根回位彈簧；
所述主動(dòng)齒輪固定在汽車的傳動(dòng)軸上，用于輸出汽車傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速和力矩；
所述主軸和副軸均與汽車的傳動(dòng)軸平行；
所述主從動(dòng)齒輪固定在主軸上，與主動(dòng)齒輪嚙合；
所述副從動(dòng)齒輪固定在副軸上，與主動(dòng)齒輪嚙合；
所述隨動(dòng)齒輪固定在副軸上，與反轉(zhuǎn)齒輪嚙合；
所述反轉(zhuǎn)齒輪空套在主軸上，且軸向固定；
所述摩擦塊和電磁吸盤固定在反轉(zhuǎn)齒輪上，隨反轉(zhuǎn)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；
所述擋板固定在主軸上，隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)；
所述摩擦盤通過花鍵安裝在所述擋板和所述摩擦塊之間的主軸上，隨主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠沿主軸軸向移動(dòng)；
所述回位彈簧均一端與摩擦盤連接、另一端與擋板連接；
所述摩擦盤采用磁性材料制成；所述電磁吸盤用于在通電時(shí)產(chǎn)生吸力使得所述摩擦盤和所述摩擦塊接觸；所述回位彈簧用于在電磁吸盤斷電時(shí)使得所述摩擦盤和所述摩擦塊不接觸；
所述電子控制單元分別和車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動(dòng)踏板位移傳感器、電磁吸盤電氣相連，用于根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動(dòng)踏板位移傳感器的感應(yīng)信號(hào)控制所述電磁吸盤工作。
本發(fā)明還公開了一種基于該汽車應(yīng)急輔助制動(dòng)裝置的控制方法，包含以下過程：
車輪轉(zhuǎn)速傳感器感應(yīng)該制動(dòng)車輪的車輪轉(zhuǎn)速并將其傳遞給所述電子控制單元；
制動(dòng)踏板位移傳感器感應(yīng)汽車制動(dòng)踏板的行程，并將其傳遞給所述電子控制單元；
當(dāng)汽車制動(dòng)踏板的行程大于預(yù)設(shè)的距離閾值且制動(dòng)車輪的車輪轉(zhuǎn)速保持不變時(shí)，電子控制單元控制電磁吸盤通電，使其產(chǎn)生電磁吸力吸引摩擦盤沿著主軸的花鍵軸向移動(dòng)、與摩擦塊接觸；否則，電子控制單元控制電磁吸盤斷電，回位彈簧使得所述摩擦盤和所述摩擦塊之間不接觸。
本發(fā)明緊急制動(dòng)的效果可以通過調(diào)節(jié)電磁吸盤的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)，電磁吸盤的電流和其吸力成正比，電流越大，吸力越大，摩擦盤與摩擦塊之間的壓力越大，緊急制動(dòng)的效果也越好。
本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：
1. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：本發(fā)明在傳動(dòng)軸上的附加機(jī)構(gòu)，可安裝在汽車底盤空間，不占據(jù)使用空間；
2. 制動(dòng)平穩(wěn)：本發(fā)明可控制電流大小調(diào)節(jié)摩擦力大小，保障制動(dòng)過程平穩(wěn)可靠；
3. 成本低：本發(fā)明采用汽車傳動(dòng)軸作為動(dòng)力源，利用反向原理實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，降低了原有輔助制動(dòng)裝置成本；
4. 散熱性好：本發(fā)明采用盤式摩擦，相對(duì)于其他制動(dòng)方式，利于散熱，可提高使用壽命；
5. 適用性強(qiáng)：本發(fā)明是結(jié)構(gòu)可以調(diào)節(jié)齒輪強(qiáng)度及尺寸，適用于轎車、客車、貨車等。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的汽車應(yīng)急輔助制動(dòng)裝置原理示意圖；
圖中，1-電子控制單元，2-輔助減速模塊，3-主動(dòng)齒輪，4-主軸，5-主從動(dòng)齒輪，6-副軸，7-副從動(dòng)齒輪，8-隨動(dòng)齒輪，9-反轉(zhuǎn)齒輪，10-摩擦塊，11-摩擦盤，12-回位彈簧，13-電磁吸盤，14-擋板。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明：
如圖1所示，本發(fā)明公開了一種汽車應(yīng)急輔助制動(dòng)裝置，包括電子控制單元1、車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動(dòng)踏板位移傳感器和輔助減速模塊2；
所述車輪轉(zhuǎn)速傳感器設(shè)置在汽車的一個(gè)制動(dòng)車輪上，用于感應(yīng)該制動(dòng)車輪的車輪轉(zhuǎn)速，并將其傳遞給所述電子控制單元1；
所述制動(dòng)踏板位移傳感器設(shè)置在汽車的制動(dòng)踏板上，用于感應(yīng)汽車制動(dòng)踏板的行程，并將其傳遞給所述電子控制單元1；
所述輔助減速模塊2包括主動(dòng)齒輪3、主軸4、主從動(dòng)齒輪5、副軸6、副從動(dòng)齒輪7、隨動(dòng)齒輪8、反轉(zhuǎn)齒輪9、摩擦塊10、摩擦盤11、電磁吸盤13、擋板14、以及至少兩根回位彈簧12；
所述主動(dòng)齒輪3固定在汽車的傳動(dòng)軸上，用于輸出汽車傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速和力矩；
所述主軸4和副軸6均與汽車的傳動(dòng)軸平行；
所述主從動(dòng)齒輪5固定在主軸4上，與主動(dòng)齒輪3嚙合；
所述副從動(dòng)齒輪7固定在副軸6上，與主動(dòng)齒輪3嚙合；
所述隨動(dòng)齒輪8固定在副軸6上，與反轉(zhuǎn)齒輪9嚙合；
所述反轉(zhuǎn)齒輪9空套在主軸4上，且軸向固定；
所述摩擦塊10和電磁吸盤13固定在反轉(zhuǎn)齒輪9上，隨反轉(zhuǎn)齒輪9轉(zhuǎn)動(dòng)；
所述擋板14固定在主軸4上，隨主軸4轉(zhuǎn)動(dòng)；
所述摩擦盤11通過花鍵安裝在所述擋板14和所述摩擦塊10之間的主軸4上，隨主軸4轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠沿主軸軸向移動(dòng)；
所述回位彈簧12均一端與摩擦盤11連接、另一端與擋板14連接；
所述摩擦盤11采用磁性材料制成；所述電磁吸盤13用于在通電時(shí)產(chǎn)生吸力使得所述摩擦盤11和所述摩擦塊10接觸；所述回位彈簧12用于在電磁吸盤13斷電時(shí)使得所述摩擦盤11和所述摩擦塊10不接觸；
所述電子控制單元1分別和車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動(dòng)踏板位移傳感器、電磁吸盤13電氣相連，用于根據(jù)車輪轉(zhuǎn)速傳感器、制動(dòng)踏板位移傳感器的感應(yīng)信號(hào)控制所述電磁吸盤13工作。
本發(fā)明還公開了一種基于該汽車應(yīng)急輔助制動(dòng)裝置的控制方法，包含以下過程：
車輪轉(zhuǎn)速傳感器感應(yīng)該制動(dòng)車輪的車輪轉(zhuǎn)速并將其傳遞給所述電子控制單元1；
制動(dòng)踏板位移傳感器感應(yīng)汽車制動(dòng)踏板的行程，并將其傳遞給所述電子控制單元1；
當(dāng)汽車制動(dòng)踏板的行程大于預(yù)設(shè)的距離閾值且制動(dòng)車輪的車輪轉(zhuǎn)速保持不變時(shí)，電子控制單元1控制電磁吸盤13通電，使其產(chǎn)生電磁吸力吸引摩擦盤11沿著主軸4的花鍵軸向移動(dòng)、與摩擦塊10接觸；否則，電子控制單元1控制電磁吸盤13斷電，回位彈簧12使得所述摩擦盤11和所述摩擦塊10之間不接觸。
本發(fā)明緊急制動(dòng)的效果可以通過調(diào)節(jié)電磁吸盤13的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)，電磁吸盤13的電流和其吸力成正比，電流越大，吸力越大，摩擦盤11與摩擦塊10之間的壓力越大，緊急制動(dòng)的效果也越好。
下面舉例說(shuō)明該汽車應(yīng)急輔助制動(dòng)裝置的具體制動(dòng)過程。
電子控制單元1采集車輪轉(zhuǎn)速傳感器以及制動(dòng)踏板位移傳感器信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)處理，當(dāng)檢測(cè)到駕駛員沒有踩下制動(dòng)踏板，或者駕駛員踩下制動(dòng)踏板且輪速減小時(shí)，電子控制單元1發(fā)出斷電指令，電磁吸盤13斷電，電磁吸力消失，摩擦盤11與摩擦塊10不接觸。主動(dòng)齒輪3帶動(dòng)主從動(dòng)齒輪5和副從動(dòng)齒輪7空轉(zhuǎn)，主從動(dòng)齒輪5帶動(dòng)與其同軸的摩擦盤11和擋板14空轉(zhuǎn)。副從動(dòng)齒輪7帶動(dòng)與其同軸的隨動(dòng)齒輪8空轉(zhuǎn)，由于反轉(zhuǎn)齒輪9與隨動(dòng)齒輪8嚙合，且與主軸4空套，隨動(dòng)齒輪8帶動(dòng)反轉(zhuǎn)齒輪9空轉(zhuǎn)。整個(gè)裝置處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，不進(jìn)行制動(dòng)，齒輪空轉(zhuǎn)消耗的能量可以忽略不計(jì)，不增加汽車正常行駛的阻力。
當(dāng)檢測(cè)到駕駛員踩下制動(dòng)踏板且四個(gè)車輪轉(zhuǎn)速不變時(shí)，電子控制單元1發(fā)出通電指令，電磁吸盤13產(chǎn)生電磁吸力，摩擦盤11與摩擦塊10接觸。主動(dòng)齒輪3帶動(dòng)主從動(dòng)齒輪5和副從動(dòng)齒輪7轉(zhuǎn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)動(dòng)方向與主動(dòng)齒輪3的方向相反。主從動(dòng)齒輪5帶動(dòng)與其同軸的摩擦盤11和擋板14同向轉(zhuǎn)動(dòng)。副從動(dòng)齒輪7帶動(dòng)與其同軸的隨動(dòng)齒輪8同向轉(zhuǎn)動(dòng)，由于反轉(zhuǎn)齒輪9與隨動(dòng)齒輪8嚙合，且與主軸4空套，因此反轉(zhuǎn)齒輪9的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與摩擦盤11的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。摩擦盤11只進(jìn)行了周向固定，因此摩擦盤11被電磁吸盤13電磁力吸引沿著主軸4的花鍵軸向移動(dòng)，摩擦盤11與摩擦塊10接觸，兩者之間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，利用反向轉(zhuǎn)速差進(jìn)行輔助摩擦制動(dòng)，汽車行駛過程中的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為摩擦盤11與摩擦塊10之間摩擦產(chǎn)生的熱量，汽車速度減慢。該摩擦制動(dòng)產(chǎn)生的熱量直接被風(fēng)吹散，散熱性能好。摩擦盤11與摩擦塊10之間的接觸正壓力由電磁吸盤13的電磁吸力大小決定。摩擦盤11與摩擦塊10剛接觸時(shí)，速度差大，避免突然施加負(fù)載，此時(shí)通電電流較小，電磁吸盤13的吸力小，即摩擦盤11與摩擦塊10的正壓力小，制動(dòng)摩擦力小，起到緩慢施加負(fù)載的作用，保障高速制動(dòng)過程平穩(wěn)。一定時(shí)間后，增大電磁吸盤13通電電流，電磁吸盤13的吸力增大，即摩擦盤11與摩擦塊10的正壓力增大，制動(dòng)摩擦力增大，起到快速制動(dòng)的效果。
本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(yǔ)（包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)）具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語(yǔ)應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來(lái)解釋。
以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。