專利名稱：數(shù)字制動(dòng)與防抱死裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)物體停止運(yùn)動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)的控制裝置，尤其是用于汽車、摩托車車輪的制動(dòng)和防抱死的裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在使用的制動(dòng)系統(tǒng)都是采用模擬方式工作的，即制動(dòng)力和控制力都是連續(xù)變化的，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。其自動(dòng)控制系統(tǒng)有兩大類——防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)和電子控制制動(dòng)系統(tǒng)(EBS)，其共同特點(diǎn)是壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)工作于模擬狀態(tài)，力是連續(xù)變化，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求加工精度較高。
中國(guó)專利02122371.8提出了調(diào)制式防抱死制動(dòng)系統(tǒng)，中國(guó)專利02141761.x提出了調(diào)制式制動(dòng)系統(tǒng)，這兩項(xiàng)發(fā)明的基本原理都是脈沖寬度調(diào)制，即使制動(dòng)器只產(chǎn)生一個(gè)或幾個(gè)固定大小的制動(dòng)力，在控制器的控制下，制動(dòng)器不斷在有制動(dòng)力F和無制動(dòng)力(或大制動(dòng)力F1、小制動(dòng)力F2)狀態(tài)變換，有制動(dòng)力(大制動(dòng)力)的時(shí)間為T1，無制動(dòng)力(小制動(dòng)力)的時(shí)間為T2，T1、T2都很小，制動(dòng)器的平均制動(dòng)力就是F*T1/(T1+T2)，(大、小制動(dòng)力時(shí)平均制動(dòng)力為F2+(F1-F2)*T1/(T1+T2))，通常將T1/(T1+T2)稱為占空比，F(xiàn)、F1、F2稱為脈沖幅度，控制器通過改變占空比和脈沖幅度調(diào)節(jié)制動(dòng)力的大小，因而控制器能計(jì)算出制動(dòng)器制動(dòng)力的大小。該系統(tǒng)實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)器的數(shù)字化，具有一定的先進(jìn)性。但其中的制動(dòng)力調(diào)制器比較簡(jiǎn)單。
本發(fā)明即是用于該系統(tǒng)的制動(dòng)力調(diào)制器的改進(jìn)。
制動(dòng)力調(diào)制的一種實(shí)現(xiàn)方法，是通過改變液壓回路的容積，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)油壓改變，進(jìn)而改變制動(dòng)力，即變?nèi)莘?。前述發(fā)明是通過電磁鐵的向油缸的活塞施加拉力(或壓力)，改變電磁力以達(dá)到變?nèi)莸哪康?。變?nèi)萘康拇笮?shí)際上由電磁力、油對(duì)活塞的壓力、彈簧力等的合力為零條件決定的。另一種實(shí)現(xiàn)方法，是通過推桿、拉桿、杠桿等機(jī)構(gòu)，將電磁鐵的電磁力傳遞到制動(dòng)器上，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力的改變。具體結(jié)構(gòu)上，調(diào)制式制動(dòng)系統(tǒng)采用加力方式，即電磁力增大，制動(dòng)力也增大；調(diào)制式防抱死制動(dòng)系統(tǒng)采用減力方式，即電磁力增大，制動(dòng)力減小。運(yùn)動(dòng)方式上，有直線型的，也有轉(zhuǎn)動(dòng)型的。但都有一個(gè)共同的特點(diǎn)制動(dòng)器的控制力(或油壓)的大小，與電磁力呈線性關(guān)系。
這里有幾個(gè)問題一是大電流條件下，電流的快速切換困難，特別是希望實(shí)現(xiàn)大、小制動(dòng)力時(shí)，在兩個(gè)大電流間快速切換尤為困難。二是電磁鐵的吸力與鐵心位置是非線性關(guān)系，吸力對(duì)鐵心位置很敏感，不太穩(wěn)定，難于準(zhǔn)確控制。三是數(shù)字制動(dòng)與數(shù)字防抱死分別實(shí)現(xiàn)，未能在一個(gè)系統(tǒng)中完成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的制動(dòng)系統(tǒng)，其控制制動(dòng)力的油壓或壓力及制動(dòng)力能在多組大、小值上的快速改變，具有快速切換的電流小的特點(diǎn)，也能解決制動(dòng)控制力的非線性、不太穩(wěn)定問題，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)數(shù)字制動(dòng)與數(shù)字防抱死共存于一個(gè)系統(tǒng)中，其結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。
本發(fā)明提供的、減小快速切換電流的方法是將制動(dòng)器控制力(促動(dòng)力)調(diào)制裝置的控制力，分解為調(diào)制力Fm和偏置力Foff兩部分，分別實(shí)現(xiàn)。調(diào)制力是快速變化的脈沖型力，偏置力是不變或慢速變化的，兩力通過某種機(jī)構(gòu)疊加，形成控制力，以控制調(diào)制裝置的活塞或傳力機(jī)構(gòu)，產(chǎn)生脈沖型制動(dòng)器控制力(促動(dòng)力)，進(jìn)而控制制動(dòng)器的制動(dòng)力。偏置力因是不變的或慢速變化的，可以用其他“慢速”的方法實(shí)現(xiàn)。這樣，快速變化的調(diào)制力可以有效的減小，相應(yīng)的快速變化的驅(qū)動(dòng)電流也減小，發(fā)明的目的之一得以實(shí)現(xiàn)。
與已知技術(shù)相比，本發(fā)明增加了偏置力機(jī)構(gòu)以產(chǎn)生偏置力，偏置力與原有的調(diào)制力都作用于一個(gè)機(jī)構(gòu)，形成合力作為控制力。這個(gè)機(jī)構(gòu)可能就是原有的活塞、活塞壓塊或拉桿、壓桿等，也可能是新增的杠桿、活塞壓塊或拉桿、壓桿等，甚至是電磁鐵鐵心，具體形式依不同的實(shí)現(xiàn)方法而異，統(tǒng)稱控制力合成部件。偏置力Foff和調(diào)制力Fm的布置可以是同軸的、平行的、垂直的或其他能與機(jī)構(gòu)配合形成合力的位置。圖3提供了一種利用L形杠桿[5]進(jìn)行垂直布置的方案，實(shí)施例1、2、3、4、5提供了同軸布置的方案，實(shí)施例6、10、11則提供了利用杠桿進(jìn)行平行布置的方案。
下面為偏置力機(jī)構(gòu)可以提供F1、F2、F3(F1＜F2＜F3)三個(gè)不同大小的偏置力為例，作進(jìn)一步說明。設(shè)調(diào)制機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的調(diào)制力為Fm，可以形成以下四種情況1、偏置機(jī)構(gòu)不產(chǎn)生偏置力，這時(shí)，大制動(dòng)控制力為Fm，小制動(dòng)控制力為0，通過調(diào)節(jié)調(diào)制力占空比，平均制動(dòng)控制力可以在0～Fm間變化；2、偏置機(jī)構(gòu)產(chǎn)生偏置力Foff為F1，這時(shí)，大制動(dòng)控制力為(F1+Fm)，小制動(dòng)控制力為F1，平均制動(dòng)控制力可以在F1～(F1+Fm)間變化；3、偏置力Foff為F2，平均控制力可以在F2～(F2+Fm)間變化；4、偏置力Foff為F3，平均控制力可以在F3～(F3+Fm)間變化。通過合理選擇Fm、F1、F2、F3和占空比，可以實(shí)現(xiàn)0～(F3+Fm)間的連續(xù)調(diào)節(jié)。很顯然，F(xiàn)m＜(F3+Fm)，這樣，就以較小的調(diào)制力，得到較大的調(diào)節(jié)范圍，快變電流減小的目的得以實(shí)現(xiàn)。
具體形式分為減力(壓)式結(jié)構(gòu)和加力(壓)式結(jié)構(gòu)，減力式結(jié)構(gòu)用于數(shù)字防抱死系統(tǒng)，加力式結(jié)構(gòu)用于數(shù)字制動(dòng)系統(tǒng)。減力式的基本結(jié)構(gòu)如圖1，偏置力Foff和調(diào)制力Fm都作用于壓桿機(jī)構(gòu)[1]，壓桿機(jī)構(gòu)[1]還受到預(yù)緊彈簧[2]的彈力Fs和活塞[3]的油壓力Fo。工作時(shí)，這四力平衡，有關(guān)系式Fo＝Fs-Fm-Foff，通過改變偏置力Foff，就可以改變油壓力Fo的變化范圍。油壓通過管道[4]傳遞到制動(dòng)缸，從而改變制動(dòng)力的大小。加力式的基本結(jié)構(gòu)如圖2，偏置力Foff和調(diào)制力Fm直接作用于活塞[3]。工作時(shí)，三力平衡，有關(guān)系式Fo＝Fm+Foff，通過改變偏置力Foff，也可以改變油壓力Fo的變化范圍。對(duì)于直接調(diào)制制動(dòng)器控制力的結(jié)構(gòu)，將油壓力Fo換成制動(dòng)器促動(dòng)力即可。
為了產(chǎn)生可變化的偏置力，本發(fā)明提供的具體措施之一是電磁鐵的線圈由兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組構(gòu)成，其中一個(gè)(或幾個(gè))用于產(chǎn)生調(diào)制力，其余用于產(chǎn)生偏置力，各線圈獨(dú)立控制。調(diào)制時(shí)，調(diào)制線圈總工作，偏置線圈則根據(jù)需要工作，通過組合產(chǎn)生不同的控制力范圍。以三個(gè)繞組為例，其中兩個(gè)為偏置線圈，一個(gè)為調(diào)制線圈，第一偏置線圈單獨(dú)通電提供F1，第二偏置線圈單獨(dú)通電提供F2，兩偏置線圈同時(shí)通電提供F3，前述方案得以實(shí)現(xiàn)。
用改變線圈中電流的方法，實(shí)現(xiàn)偏置力的改變也是可行的，但可能使線圈驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化或增加能耗，不如多線圈繞組方案經(jīng)濟(jì)。多線圈繞組方案中，調(diào)制線圈與偏置線圈共磁路，相互間有互感，調(diào)制線圈中電流改變時(shí)會(huì)受偏置線圈電流的影響。但互感系數(shù)肯定小于1，因此，它比不用偏置線圈效果好，不失為一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的方案。
本發(fā)明提供的具體措施之二是由兩個(gè)(或多個(gè))電磁鐵分別產(chǎn)生調(diào)制力和偏置力。偏置力電磁鐵可以用單個(gè)線圈繞組，也可以采用多個(gè)線圈繞組。顯然，這能有效克服上述互感的影響，但結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜。
本發(fā)明提供的具體措施之三是偏置力由電動(dòng)螺旋、彈簧(稱偏置力彈簧)等構(gòu)成的機(jī)構(gòu)提供。其結(jié)構(gòu)為電機(jī)與螺旋的旋轉(zhuǎn)部分(螺母或絲桿)機(jī)械連接，可驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)；螺旋的平動(dòng)部分(絲桿或螺母)與偏置力彈簧機(jī)械連接；偏置力彈簧另一端與控制力合成部件連接。如果螺旋是自鎖的，還應(yīng)增加一個(gè)由扭轉(zhuǎn)彈簧或蝸卷彈簧構(gòu)成的復(fù)位裝置，以保證不工作時(shí)或故障時(shí)偏置力彈簧不提供偏置力。其工作過程為電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋的旋轉(zhuǎn)部分旋轉(zhuǎn)，使螺旋的平動(dòng)部分產(chǎn)生直線方向的移動(dòng)，壓縮(或拉伸)偏置力彈簧，使偏置力彈簧產(chǎn)生形變，改變其彈力，該彈力即為偏置力，作用到控制力合成部件上，與調(diào)制力合成為控制力，并傳遞到制動(dòng)器或活塞。不工作時(shí)，復(fù)位裝置能使螺旋回到彈簧放松的位置。
電機(jī)可采用步進(jìn)電機(jī)或力矩電機(jī)等，以步進(jìn)電機(jī)為好，因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)是數(shù)字化的，距離、偏置力也就數(shù)字化了，更易于控制。電機(jī)轉(zhuǎn)子和螺旋的螺母(或絲桿)還可以合為一體，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。電機(jī)轉(zhuǎn)子和螺旋的螺母結(jié)合可見圖15A。
采用螺旋機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是偏置力的調(diào)節(jié)更加細(xì)致，調(diào)制力可以更小。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
另外，偏置力還可以由液壓、氣壓等其他裝置提供。
本發(fā)明提供的、解決調(diào)制力或偏置力的非線性、不穩(wěn)定問題的方法是將調(diào)制力或偏置力變化轉(zhuǎn)化為固定的位置變化，再用一個(gè)彈簧將位置變化轉(zhuǎn)化為彈力變化，即進(jìn)行力-位置-力變換。因?yàn)槲恢米兓枪潭ǖ?，彈簧的伸縮量也就固定，彈力也就固定了。變換前的調(diào)制力或偏置力稱原始調(diào)制力或原始偏置力。原始調(diào)制力或原始偏置力可以用電磁鐵吸力，也可以用油缸、氣缸的活塞或螺旋等其他部件產(chǎn)生，都有降低原始調(diào)制力或原始偏置力控制難度的功效。以下為敘述方便，以電磁鐵吸力為例，其含義就是原始調(diào)制力或原始偏置力。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述方案的具體結(jié)構(gòu)之一是設(shè)置一個(gè)限位裝置，限制電磁鐵鐵心的運(yùn)動(dòng)范圍，同時(shí)鐵心的尾部連接彈簧，彈簧上有一定的預(yù)緊力，彈簧另一端輸出調(diào)制力或偏置力。限位裝置、彈簧等就構(gòu)成了單級(jí)力-位置-力變換裝置。具體結(jié)構(gòu)如圖4，鐵心[6]受限位裝置[7]的約束，其左端連接彈簧[8]，彈簧[8]另一端連接壓桿機(jī)構(gòu)[1]。未通電時(shí)，由于預(yù)緊力的作用，鐵心處于完全伸出的狀態(tài)；通電時(shí)，電磁吸力足夠強(qiáng)，使鐵心處于完全縮進(jìn)的位置。這樣，鐵心只能處于完全伸出的或完全縮進(jìn)的位置，彈簧上也就只有兩個(gè)大小固定的彈力，從而消除電磁鐵的不穩(wěn)定性。該結(jié)構(gòu)可用于調(diào)制力的產(chǎn)生，也可用于偏置力的產(chǎn)生。圖4所示為減壓式調(diào)制力產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)，依此原理，可以構(gòu)造加壓式或偏置力的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述方案的具體結(jié)構(gòu)之二是鐵心的尾部連接一個(gè)多級(jí)力-位置變換裝置，該裝置上再連接輸出彈簧，構(gòu)成多級(jí)力-位置力變換裝置。多級(jí)力-位置變換裝置是一個(gè)具有階梯狀力-形變特性的裝置，所謂階梯狀是指在某些區(qū)間，力變化時(shí)形變量不變，在其他區(qū)間，力變化時(shí)形變量相應(yīng)變化，其典型的力-形變關(guān)系如圖6。如圖6所示，在x1、x2、x3處，力在一定范圍內(nèi)變化是，位置不變。多級(jí)力-位置變換裝置的典型實(shí)施方案是彈簧組，如圖5，彈簧組由數(shù)個(gè)套筒[12]、[14]、[16]和數(shù)個(gè)彈簧[13]、[15]、[17]構(gòu)成，每個(gè)彈簧都加了大小不同的預(yù)緊力，使彈簧組有圖6中折線[A]的壓力-形變關(guān)系。彈簧組與輸出彈簧合成的彈力-形變關(guān)系如圖6中折線[B]。電磁鐵產(chǎn)生的拉力雖不太穩(wěn)定，只要使電磁鐵的幾個(gè)拉力處于階梯上(圖6中陰影區(qū)域，階梯是指豎線部分)，對(duì)每個(gè)力就能得到固定的形變，這樣輸出彈簧[9]在壓桿機(jī)構(gòu)[1]上就能得到固定的彈力，從而消除電磁鐵的非線性、不穩(wěn)定性影響。本結(jié)構(gòu)主要用于偏置力的產(chǎn)生，也可用于調(diào)制力與偏置力共用一個(gè)電磁鐵的結(jié)構(gòu)中。
下面結(jié)合圖5、圖6作進(jìn)一步說明彈簧[13]、[15]、[17]有依次增大的預(yù)緊力。電磁鐵未通電時(shí)，拉杠[11]靠壓在套筒[12]的左內(nèi)側(cè)，套筒[12]、[14]分別靠壓在套筒[14]、[16]的左內(nèi)側(cè)，處于圖5中的位置。第一線圈通電時(shí)，鐵心[6]產(chǎn)生拉力F1，拉杠[11]向右運(yùn)動(dòng)，由于無法克服彈簧[15]的預(yù)緊力，壓到套筒[12]的右內(nèi)側(cè)時(shí)停止，運(yùn)動(dòng)距離為x1，彈簧[9]的形變量為x1；第二線圈通電時(shí)，鐵心[6]產(chǎn)生拉力F2，可以克服彈簧[15]的預(yù)緊力，拉杠[11]帶動(dòng)套筒[12]一起繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，由于無法克服彈簧[17]的預(yù)緊力，套筒[12]壓到套筒[14]的右內(nèi)側(cè)時(shí)停止，運(yùn)動(dòng)距離為x2，彈簧[9]的形變量為x2；兩線圈都通電時(shí)，鐵心[6]產(chǎn)生拉力F3，可以克服彈簧[17]的預(yù)緊力，拉杠[11]帶動(dòng)套筒[12]、[14]一起繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)，套筒[14]壓到套筒[16]的右內(nèi)側(cè)時(shí)停止，運(yùn)動(dòng)距離為x3，彈簧[9]的形變量為x3。只需合理選擇彈簧[13]、[15]、[17]的預(yù)緊力，使整個(gè)彈簧組具有圖6中折線[A]的關(guān)系，彈簧組與輸出彈簧[9]合成的彈力-形變關(guān)系如圖6中折線[B]，使拉力F1、F2、F3處于圖6中陰影區(qū)域內(nèi)，對(duì)應(yīng)的形變量就分別為x1、x2、x3，彈簧[9]的彈力也就固定了，從而降低拉力F1、F2、F3的控制精度。另外也可看出，如果彈簧[9]加上合適的預(yù)緊力，彈簧[13]可以省掉，不過這將減少一個(gè)設(shè)計(jì)的自由度，可能增加設(shè)計(jì)難度。
顯而易見，單級(jí)力-位置-力變換裝置是多級(jí)力-位置-力變換裝置的特例。
數(shù)字制動(dòng)與數(shù)字防抱死形式上有區(qū)別，本質(zhì)上是相同的。形式上實(shí)現(xiàn)數(shù)字制動(dòng)為加力方式，數(shù)字防抱死為減力方式，本質(zhì)上都是利用脈沖寬度調(diào)制原理改變制動(dòng)控制力大小。從另一個(gè)角度看，數(shù)字防抱死是被動(dòng)方式，它是在人力制動(dòng)產(chǎn)生抱死時(shí)才動(dòng)作；數(shù)字制動(dòng)是主動(dòng)方式，它由控制器完全控制，無需人力。從這個(gè)角度出發(fā)，只需讓數(shù)字防抱死裝置也能以主動(dòng)方式工作，就能實(shí)現(xiàn)數(shù)字制動(dòng)與數(shù)字防抱死共存于一個(gè)系統(tǒng)中，本發(fā)明的第三個(gè)目的就得以實(shí)現(xiàn)。而調(diào)制力、偏置力則不必一定需要是加力方式。
為此，本發(fā)明提供的方法之一是在數(shù)字防抱死裝置中，使偏置力裝置可以提供雙向的偏置力，使控制力合成部件[1]可以雙向運(yùn)動(dòng)；防抱死時(shí)，偏置力產(chǎn)生減力效果；數(shù)字制動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生加力效果。
具體方案為在數(shù)字防抱死裝置基礎(chǔ)上，設(shè)置一個(gè)可沿偏置力方向運(yùn)動(dòng)的支撐臺(tái)[24]，該支撐臺(tái)受一個(gè)限位裝置[27]限制，有一個(gè)帶預(yù)緊力的支撐彈簧[26]，將支撐臺(tái)[24]緊壓在限位裝置[27]上，壓緊方向?yàn)闇p力方向；原有預(yù)緊彈簧[2]將控制力合成部件[1]緊壓在支撐臺(tái)[24]上，預(yù)緊彈簧[2]與支撐彈簧[26]呈對(duì)抗?fàn)?，支撐彈簧[26]的預(yù)緊力大于預(yù)緊彈簧[2]；偏置力裝置[22]可以分別產(chǎn)生減力效果和加力效果兩個(gè)方向的的偏置力，減力偏置力通過輸出彈簧[9]施加到控制力合成部件[1]上，加力偏置力通過彈簧[25]施加到支撐臺(tái)[24]或控制力合成部件[1]上，如圖7。圖中所示是加力偏置力通過彈簧[25]施加到支撐臺(tái)[24]上的結(jié)構(gòu)，由于產(chǎn)生加力偏置力時(shí)，支撐臺(tái)[24]與控制力合成部件[1]可視為一體，加力偏置力作用到控制力合成部件[1]的效果是相同。因此，彈簧[25]與彈簧[9]甚至可以合而為一，只需要將彈簧[9]設(shè)計(jì)成雙向傳力的。
下面結(jié)合圖7，進(jìn)一步說明上述方案。如圖7預(yù)緊彈簧[2]產(chǎn)生預(yù)緊力，鐵心[6]、限位裝置[7]、彈簧[8]構(gòu)成調(diào)制力產(chǎn)生裝置。步進(jìn)電機(jī)[21]、螺旋[22]、絲桿[23]、彈簧[9]構(gòu)成減力偏置力產(chǎn)生裝置。以上部件構(gòu)成數(shù)字防抱死裝置。支撐套筒[24](即支撐臺(tái))、彈簧[25]、支撐彈簧[26]、限位裝置[27]與電機(jī)、螺旋一起構(gòu)成加力偏置力產(chǎn)生裝置。工作原理如下初始時(shí)，支撐彈簧[26]的預(yù)緊力大于預(yù)緊彈簧[2]，彈簧[25]、彈簧[9]的預(yù)緊力很小(或沒有)，支撐套筒[24]壓在限位裝置[27]上，控制力合成部件[1]則壓在支撐套筒[24]上。制動(dòng)時(shí)，活塞[3]的油壓力由預(yù)緊彈簧[2]的預(yù)緊力抵抗，由于預(yù)緊彈簧[2]的預(yù)緊力大于最大油壓力，活塞[3]不動(dòng)，制動(dòng)情況與未安裝本裝置是相同。出現(xiàn)抱死時(shí)，控制器發(fā)出指令，開關(guān)閥關(guān)閉，電機(jī)、絲桿帶動(dòng)螺旋[22]右移，壓縮彈簧[9]，在控制力合成部件[1]上產(chǎn)生減壓作用的偏置力，同時(shí)電磁鐵產(chǎn)生減壓作用的調(diào)制力，兩力抵消預(yù)緊彈簧[2]的部分預(yù)緊力，降低油壓，實(shí)現(xiàn)防抱死。該過程的力平衡關(guān)系前文已詳細(xì)敘述，不再重復(fù)。進(jìn)行數(shù)字制動(dòng)時(shí)，控制器發(fā)出指令，開關(guān)閥關(guān)閉，電機(jī)、絲桿帶動(dòng)螺旋[22]左移，壓縮彈簧[25]和支撐彈簧[26]，使支撐套筒[24]左移離開限位裝置[27]；在預(yù)緊彈簧[2]的預(yù)緊力作用下，在控制力合成部件[1]也向左移動(dòng)，壓縮活塞，產(chǎn)生加壓作用的偏置力，同時(shí)電磁鐵產(chǎn)生減壓作用的調(diào)制力，諸力合成，實(shí)現(xiàn)數(shù)字制動(dòng)。
將電動(dòng)螺旋偏置力裝置換為雙向出力的油缸、氣缸或其他能提供雙向出力的裝置，也同樣是可行的技術(shù)方案，只是偏置力難于數(shù)字化。
下面詳細(xì)分析數(shù)字制動(dòng)過程中的力平衡關(guān)系。以套筒[24]剛剛離開限位裝置[27]為基點(diǎn)，設(shè)此時(shí)油壓力也為零，彈簧[9]彈力為零，可以將套筒[24]與控制力合成部件[1]視為一體，先不考慮調(diào)制力，設(shè)螺旋[22]再向左移動(dòng)Δx，套筒向左移動(dòng)Δy，預(yù)緊彈簧[2]的彈力變化為ΔF2＝k2Δy，彈簧[25]的彈力變化ΔF25＝k25(Δx-Δy)，支撐彈簧[26]的彈力變化ΔF26＝k26Δy，根據(jù)套筒的力平衡關(guān)系，油壓力Fo就為Fo＝ΔF25-ΔF26-ΔF2。再者，油壓力Fo本身與活塞移動(dòng)量Δy也有函數(shù)關(guān)系，從兩方程中消去Δy，即可得到油壓力Fo與螺旋位移量Δx的關(guān)系。例如，設(shè)油壓力Fo與活塞移動(dòng)量Δy的關(guān)系是正比關(guān)系Fo＝koΔy，消去Δy后有Fo＝kok25Δx/(ko+k2+k25+k26)。因此，通過調(diào)節(jié)螺旋位移量Δx，就可以改變偏置力的大小。如果以壓力為自變量(油缸、氣缸等裝置)，有Fo＝ΔF25ko/(ko+k2+k26)的關(guān)系。考慮調(diào)制力時(shí)，從偏置力中減去調(diào)制力即是油壓力。
本發(fā)明提供的另一個(gè)技術(shù)方案是增加輔助制動(dòng)力裝置，模擬制動(dòng)主缸產(chǎn)生制動(dòng)油壓，再以減壓方式對(duì)油壓進(jìn)行調(diào)制，獲得所需制動(dòng)力。輔助制動(dòng)力裝置由控制器操縱時(shí)，即可進(jìn)行主動(dòng)方式制動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字制動(dòng)。輔助制動(dòng)力裝置與原有制動(dòng)主缸裝置從力傳遞關(guān)系看是并聯(lián)關(guān)系，既能分別工作，也能同時(shí)工作。
具體方案為設(shè)置一個(gè)輔助制動(dòng)油缸[31]，輔助制動(dòng)缸[31]經(jīng)開關(guān)閥與調(diào)制油缸連接，調(diào)制油缸經(jīng)油管[4]與輪缸連接；主制動(dòng)力Fz與輔助制動(dòng)力Fa可分別或同時(shí)作用到輔助制動(dòng)缸[31]的活塞[33]上，如圖8。主制動(dòng)力Fz可以由油缸、氣缸或拉索等產(chǎn)生，它壓縮輔助制動(dòng)缸[31]的油腔[32]產(chǎn)生制動(dòng)油壓。輔助制動(dòng)力裝置可由電磁鐵、其他油缸、氣缸、電動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)或拉索等構(gòu)成，它可以產(chǎn)生輔助制動(dòng)力Fa，壓縮輔助制動(dòng)缸[31]的油腔[32]產(chǎn)生制動(dòng)油壓。
該裝置有兩種工作模式主制動(dòng)模式和輔助制動(dòng)模式。主制動(dòng)模式時(shí)，輔助制動(dòng)力裝置不工作(Fa＝0)，主制動(dòng)力Fz壓縮輔助制動(dòng)缸[31]的油腔[32]產(chǎn)生制動(dòng)油壓，經(jīng)開關(guān)閥、調(diào)制油缸、油管[4]傳遞到輪缸產(chǎn)生制動(dòng)。車輪產(chǎn)生抱死時(shí)，在控制器控制下，開關(guān)閥關(guān)閉，調(diào)制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，產(chǎn)生調(diào)制力Fm和偏置力Foff，使調(diào)制油缸活塞移動(dòng)，對(duì)制動(dòng)力進(jìn)行調(diào)制，消除抱死。輔助制動(dòng)模式時(shí)，輔助制動(dòng)力裝置工作產(chǎn)生Fa，通過活塞[33]在油腔[32]中產(chǎn)生油壓，通過開關(guān)閥、調(diào)制油缸、油管[4]傳遞到輪缸，進(jìn)行制動(dòng)。同樣，在控制器控制下，開關(guān)閥關(guān)閉，調(diào)制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，產(chǎn)生調(diào)制力Fm和偏置力Foff，使調(diào)制油缸活塞移動(dòng)，可對(duì)制動(dòng)力進(jìn)行調(diào)制。由此可知，輔助制動(dòng)力Fa的大小不必是可調(diào)的，可以是固定的，制動(dòng)力的大小可以由調(diào)制油缸控制，這可簡(jiǎn)化輔助制動(dòng)力裝置的結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，輔助制動(dòng)力Fa必須大于所需制動(dòng)力的最大值，只是由減壓調(diào)制原理決定的。
如果主制動(dòng)力Fz與輔助制動(dòng)力Fa之一由液壓產(chǎn)生，可以將兩油缸合而為一，形成雙作用液壓缸的結(jié)構(gòu)，但其用法與雙作用液壓缸有所不同。圖9顯示了主制動(dòng)力Fz為液壓時(shí)的結(jié)構(gòu)。如圖9，輔助制動(dòng)缸[31]由活塞[33]分為兩個(gè)油腔，右邊的第一油腔[32]通過開關(guān)閥與調(diào)制缸連接，作用同前。左邊的第二油腔[34]通過油管[35]與制動(dòng)主缸連接，提供主制動(dòng)力Fz。主制動(dòng)模式時(shí)，制動(dòng)主缸的油壓在第二油腔[34]中通過活塞[33]壓縮第一油腔[32]產(chǎn)生油壓，活塞[33]起到傳力的作用。輔助制動(dòng)模式與前面相同。輔助制動(dòng)力Fa為液壓的情況與主制動(dòng)力Fz為液壓的情況類似。
如果主制動(dòng)力Fz與輔助制動(dòng)力Fa都由液壓產(chǎn)生，可以將三油缸合而為一，形成雙活塞液壓缸的結(jié)構(gòu)。如圖10，輔助制動(dòng)缸[31]由活塞[33]、活塞[37]分為三個(gè)油腔中間的第一油腔[32]通過開關(guān)閥與調(diào)制缸連接，作用同前；左邊的第二油腔[34]通過油管[35]與制動(dòng)主缸連接，提供主制動(dòng)力Fz；右邊的第三油腔[36]通過油管[38]與輔助制動(dòng)油壓源連接，提供輔助制動(dòng)力Fa。主制動(dòng)模式時(shí)，制動(dòng)主缸的油壓在第二油腔[34]中通過活塞[33]壓縮第一油腔[32]產(chǎn)生油壓，活塞[33]起到傳力的作用。輔助制動(dòng)模式，輔助制動(dòng)油壓源的油壓在第三油腔[36]中通過活塞[37]壓縮第一油腔[32]產(chǎn)生油壓，活塞[37]起到傳力的作用。
另外，兩油腔和三油腔的結(jié)構(gòu)中，第一油腔[32]內(nèi)設(shè)有一個(gè)帶較小預(yù)緊力的彈簧，使第一油腔[32]容積趨于最大，同時(shí)，活塞[33]、活塞[37]不必嚴(yán)格密封，保持微量滲漏，就可以使第一油腔[32]的制動(dòng)液損失得到補(bǔ)充。由于滲漏量很小，制動(dòng)時(shí)間一般較短，對(duì)制動(dòng)影響不大。
對(duì)于氣壓制動(dòng)系統(tǒng)，只需將制動(dòng)氣缸的輸出力作為主制動(dòng)力Fz，作用到輔助制動(dòng)油缸[31]的活塞[33]上即可。當(dāng)然這已在末端進(jìn)行了氣-液轉(zhuǎn)換，可能需要另設(shè)液壓輪缸。由于氣壓制動(dòng)系統(tǒng)通常是動(dòng)力制動(dòng)，用于提供主動(dòng)方式的輔助制動(dòng)力不一定直接施加到活塞[33]上，在氣路中增設(shè)由控制器控制的氣閥提供主動(dòng)制動(dòng)力可能是更好的選擇。當(dāng)然，在此處提供輔助制動(dòng)力同樣也是可行的。
輔助制動(dòng)力裝置還可以有另一種用法，用于實(shí)現(xiàn)摩托車前后輪的聯(lián)合制動(dòng)。將前輪的輔助制動(dòng)力裝置通過拉索、油管等連接到后輪制動(dòng)裝置上，后輪制動(dòng)時(shí)，通過前輪的輔助制動(dòng)力裝置，前輪也制動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)合制動(dòng)。反之亦然。
另外，用換向閥將高壓油直接送入防抱死裝置，讓數(shù)字防抱死裝置能以主動(dòng)方式工作，實(shí)現(xiàn)數(shù)字制動(dòng)，也是可行的技術(shù)方案。此方案中，換向閥[81]平時(shí)將防抱死裝置、輪缸與制動(dòng)主缸連通，與輔助高壓油源斷開；進(jìn)行主動(dòng)方式的數(shù)字制動(dòng)時(shí)，換向閥斷開制動(dòng)主缸，將輔助高壓油源直接與防抱死裝置、輪缸連通，防抱死裝置以減壓方式進(jìn)行油壓調(diào)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字制動(dòng)。
本發(fā)明的有益效果是，采用偏置力裝置，以較小的調(diào)制力，實(shí)現(xiàn)較大范圍的調(diào)制，使調(diào)制易于實(shí)現(xiàn)；采用力-位置-力變換的方法，降低了控制力大小的控制難度；以偏置力反向、輔助制動(dòng)油缸、油路切換等技術(shù)，將數(shù)字制動(dòng)與數(shù)字防抱死合而為一，從而，使制動(dòng)力的控制與調(diào)節(jié)變得隨心所欲。與其他技術(shù)相結(jié)合，還可方便地實(shí)現(xiàn)防滑轉(zhuǎn)(ASR)、前后制動(dòng)力動(dòng)態(tài)分配、左右制動(dòng)力平衡控制等高級(jí)功能，使制動(dòng)的安全性提高到新的水平。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1是具有偏置力和調(diào)制力的數(shù)字防抱死裝置基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是具有偏置力和調(diào)制力的數(shù)字制動(dòng)裝置基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是偏置力和調(diào)制力垂直布置的數(shù)字防抱死裝置基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是單級(jí)力-位置-力變換裝置基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是多級(jí)力-位置-力變換裝置基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是多級(jí)力-位置-力變換裝置的力-位置關(guān)系示意圖。
圖7是具有雙向偏置力的數(shù)字制動(dòng)和防抱死裝置基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是具有輔助制動(dòng)部件的數(shù)字制動(dòng)和防抱死裝置基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是雙油腔型輔助制動(dòng)部件的數(shù)字制動(dòng)和防抱死裝置基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10是三油腔型輔助制動(dòng)部件的數(shù)字制動(dòng)和防抱死裝置基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例1示意圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例2示意圖。
圖12A是圖12局部放大圖。
圖13是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例3示意圖。
圖14是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例4示意圖。
圖15是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例5示意圖。
圖15A是螺旋螺母制作于步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的示意圖。
圖16是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例6示意圖。
圖17是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例7示意圖。
圖18是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例8示意圖。
圖19是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例9示意圖。
圖20是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例10示意圖。
圖21是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例11示意圖。
圖22是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例12示意圖。
圖23是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例13示意圖。
圖中1.控制力合成部件，2.預(yù)緊彈簧，3.調(diào)制油缸活塞，4.輪缸油管，5.L形杠桿，6.鐵心，7.限位裝置，8.輸出彈簧，9.力-位置變換裝置輸出彈簧，11.拉桿，12.14.16.力-位置變換裝置套筒，13.15.17.力-位置變換裝置彈簧21.步進(jìn)電機(jī)，22.螺旋，23.絲桿，24.支撐臺(tái)，25.彈簧，26.支撐彈簧，27.限位裝置，28.蝸卷彈簧，29.齒輪，30.電磁閥31.輔助制動(dòng)缸，32.第一油腔，33.第一活塞，34.第二油腔，35.制動(dòng)主缸連接油路，36.第三油腔，37.第二活塞，38.第二制動(dòng)油壓源連接油路，39.開關(guān)閥，40.擋圈，41.調(diào)制力電磁鐵鐵心，42.偏置力電磁鐵鐵心，43.拉桿，44.開關(guān)閥開閥彈簧，45.開關(guān)閥頂針，46.開關(guān)閥小球，47.開關(guān)閥關(guān)閥彈簧，48.彈簧，49.儲(chǔ)油室，51.杠桿，52.轉(zhuǎn)軸，53.踏板拉桿，54.制動(dòng)器拉桿，55.手柄拉索，56.踏板拉索，57.手剎油管，61.偏置力油缸，62.偏置力油缸進(jìn)油閥，63.偏置力油缸出油閥，64.輔助制動(dòng)力油缸進(jìn)油閥，65.輔助制動(dòng)力油缸出油閥，66.注油孔71.氣缸，72.儲(chǔ)氣筒，73.人工控制的氣制動(dòng)閥，74.控制器控制的氣制動(dòng)閥，75.放氣閥，81.換向閥，82.油泵，83.儲(chǔ)油筒，84.溢流閥具體實(shí)施方式
下面結(jié)合

本發(fā)明提出的數(shù)字制動(dòng)和防抱死裝置的實(shí)施例。
圖11是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例1，是用多個(gè)線圈繞組實(shí)現(xiàn)調(diào)制力與偏置力的事例，也是圖1的直接實(shí)體化，是用于摩托車的數(shù)字防抱死裝置。如圖11，電磁鐵線圈包含三個(gè)繞組，一個(gè)用于產(chǎn)生調(diào)制力，其余兩個(gè)產(chǎn)生偏置力。通過偏置力繞組通電組合的控制，可以實(shí)現(xiàn)四種大小的偏置力，從而減小調(diào)制力。此例中，鐵心[6]為控制力合成部件，調(diào)制力線圈繞組與偏置力線圈繞組產(chǎn)生的磁力，直接在鐵心中合成為控制力，作用于壓桿機(jī)構(gòu)[1]，壓桿機(jī)構(gòu)[1]還受預(yù)緊彈簧[2]的彈力、活塞[3]的油壓力作用，諸力平衡實(shí)現(xiàn)油壓調(diào)制。
如圖11，油管[35]連接制動(dòng)主缸，油管[4]連接輪缸，開關(guān)閥[39]控制油路的通斷。防抱死裝置不工作時(shí)，開關(guān)閥[39]打開，主缸的油壓可以直接通到輪缸，與不安裝防抱死裝置時(shí)相同。防抱死裝置工作時(shí)，控制器給調(diào)制力線圈繞組與偏置力線圈繞組通電產(chǎn)生的磁力，活塞[3]右移，開關(guān)閥[39]關(guān)閉，輪缸的油壓就由活塞控制，最終由壓桿機(jī)構(gòu)[1]的平衡條件決定。調(diào)制力線圈繞組中的電流快速變化，輪缸的油壓也就快速變化，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力調(diào)制；通過控制偏置力線圈繞組通斷組合，制動(dòng)力的調(diào)制范圍得以控制。
圖中擋圈[40]是外圈為螺紋、中間為內(nèi)六角通孔的擋圈，通孔的一側(cè)還加工為圓錐形，以配合開關(guān)閥[39]工作。普通的液壓ABS此處擋圈與外殼為一體，本實(shí)施例單獨(dú)設(shè)置擋圈[40]，是為了使油缸變?yōu)橥?，便于油缸?nèi)壁的加工。
圖12是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例2，是用兩個(gè)電磁鐵分別實(shí)現(xiàn)調(diào)制力與偏置力的事例，也是電磁鐵中力-位置-力變換的事例，是圖1、圖4、圖5綜合的事例。如圖12，第一電磁鐵產(chǎn)生調(diào)制力，其鐵心[41]通過彈簧[8]將調(diào)制力作用到控制力合成部件[1]上，銷釘[7]用于限制鐵心[41]的運(yùn)動(dòng)范圍，形成圖4的結(jié)構(gòu)。第二電磁鐵產(chǎn)生偏置力，其鐵心[42]產(chǎn)生的拉力作用于拉桿套筒[11]，經(jīng)由套筒[11]、[12]、[14]、[16]、彈簧[13]、[15]、[17]構(gòu)成的多級(jí)力-位置變換裝置變換為位置變化，輸出彈簧[9]再將位置變化變換為不同的拉力，通過拉桿[43]將偏置力作用到控制力合成部件[1]上，這些部件形成圖5的結(jié)構(gòu)。套筒[12]、[14]、[16]的限位由套筒、外殼上的鍵槽和銷釘實(shí)現(xiàn)。另外，第二電磁鐵還采用了雙線圈繞組技術(shù)。
圖12A是圖12的局部放大圖，展示了開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)。開關(guān)閥由彈簧[47]、小球[46]、頂針[45]、彈簧[44]、拉桿[43]等構(gòu)成。防抱死裝置不工作時(shí)，彈簧[44]的彈力通過拉桿[43]、頂針[45]將小球[46]頂開，開關(guān)閥打開，制動(dòng)主缸的油壓通過油管[35]、開關(guān)閥、油管[4]進(jìn)入輪缸，與不安裝防抱死裝置時(shí)工作情況相同。防抱死裝置工作時(shí)，第二電磁鐵產(chǎn)生拉力(即使是偏置力為零時(shí)也產(chǎn)生較小的拉力)，拉桿[43]右移壓緊彈簧[44]，小球[46]在彈簧[47]的推動(dòng)下關(guān)閥，制動(dòng)主缸與輪缸間的油路斷開，輪缸的油壓就由活塞控制。調(diào)制過程及偏置力、調(diào)制力、油壓的關(guān)系前面已多次描述，此處不再?gòu)?fù)述。
圖13是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例3，是數(shù)字制動(dòng)裝置(加壓式)的事例。其電磁鐵部分實(shí)施例2極為相似，不同之處在于油缸的構(gòu)造。如圖13，不制動(dòng)時(shí)，調(diào)制油缸活塞[3]被彈簧[48]頂至左端，油缸容積最大；制動(dòng)時(shí)，電磁鐵通電，產(chǎn)生調(diào)制力和偏置力，通過活塞[3]壓縮油缸容積，產(chǎn)生調(diào)制油壓，經(jīng)油管[4]送到輪缸，進(jìn)行制動(dòng)。調(diào)制過程及偏置力、調(diào)制力、油壓的關(guān)系前面已多次描述，此處不再?gòu)?fù)述。另外，調(diào)制油缸活塞[3]左端設(shè)有一推桿，可用于手動(dòng)制動(dòng)；儲(chǔ)油室[49]的油可通過小孔流入調(diào)制油缸，以補(bǔ)充損失。其余部分同前例，不再?gòu)?fù)述。
圖14是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例4，是用電磁鐵實(shí)現(xiàn)調(diào)制力，電動(dòng)螺旋實(shí)現(xiàn)偏置力的事例。本實(shí)施例結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2基本相同，不同之處在于用電動(dòng)螺旋取代了實(shí)施例2中的偏置力電磁鐵和力-位置變換裝置。如圖14，步進(jìn)電機(jī)[21]帶動(dòng)絲桿[23]旋轉(zhuǎn)，絲桿[23]拉動(dòng)螺母套筒[22]向右移動(dòng)，壓縮彈簧[9]產(chǎn)生偏置力。蝸卷彈簧[28]用于電機(jī)故障時(shí)螺母套筒[22]回到左端，滑桿[20]防止螺母套筒[22]轉(zhuǎn)動(dòng)。由于步進(jìn)電機(jī)能提供較小的步進(jìn)角，螺母套筒每步的步進(jìn)量較小，偏置力的調(diào)節(jié)較細(xì)致。如果螺旋是不自鎖的，利用彈簧[9]的彈力可以自行回到左端(可適當(dāng)加預(yù)緊力)，蝸卷彈簧[28]可以省略。其余部分同前，不再?gòu)?fù)述。
圖15是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例5，是用電磁鐵實(shí)現(xiàn)調(diào)制力，電動(dòng)螺旋實(shí)現(xiàn)雙向偏置力的事例，是圖7的直接實(shí)體化，各部件的要求與圖7相同，不再重復(fù)。與實(shí)施例4相比本例中，電動(dòng)螺旋布置的位置不同。如圖15，電動(dòng)螺旋布置在控制力合成部件[1]的左端，步進(jìn)電機(jī)[21]布置在外部。步進(jìn)電機(jī)[21]通過齒輪[29]驅(qū)動(dòng)螺母[22]轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母[22]拉動(dòng)絲桿[23]左右移動(dòng)。絲桿[23]向右移動(dòng)時(shí)，壓縮彈簧[9]產(chǎn)生減壓偏置力。絲桿[23]向左移動(dòng)時(shí)，壓縮彈簧[25]、彈簧[26]，套筒[24]向左移動(dòng)，在彈簧[2]的作用下，控制力合成部件[1]也向左移動(dòng)，產(chǎn)生加壓偏置力。其余部分同前例，不再?gòu)?fù)述。本實(shí)施例中單獨(dú)設(shè)置電磁開關(guān)閥[30]，以控制油路通斷。
本實(shí)施例中，將螺母直接制作在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子中心，形成圖15A的裝置，放置在圖15中螺母[22]的位置，取代螺母[22]、電機(jī)等，將具有更加緊湊的結(jié)構(gòu)。
圖16是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例6，是用電磁鐵實(shí)現(xiàn)調(diào)制力，電動(dòng)螺旋實(shí)現(xiàn)偏置力，直接進(jìn)行拉力調(diào)制的事例，可用于摩托后輪的鼓式制動(dòng)器。如圖16，外殼和杠桿[51]可繞轉(zhuǎn)軸[52]轉(zhuǎn)動(dòng)，兩者由預(yù)緊彈簧[2]撐開，拉桿[53]與踏板連接，拉桿[54]與鼓式制動(dòng)器連接。制動(dòng)時(shí)，拉桿[53]拉動(dòng)外殼繞轉(zhuǎn)軸[52]轉(zhuǎn)動(dòng)，由彈簧[2]傳力給杠桿[51]，帶動(dòng)拉桿[54]，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。發(fā)生抱死時(shí)，由步進(jìn)電機(jī)[21]、絲桿[23]、螺旋[22]、彈簧[9]產(chǎn)生偏置力，電磁鐵、彈簧[8]產(chǎn)生調(diào)制力，諸力在杠桿[51]上合成，使杠桿[51]逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，放松拉桿[54]，消除抱死。
圖17是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例7，是輔助制動(dòng)油缸應(yīng)用于摩托前輪碟剎進(jìn)行聯(lián)動(dòng)制動(dòng)的事例。如圖17，手剎通過拉索[55]連接輔助制動(dòng)油缸[31]，腳剎通過拉索[56]也連接輔助制動(dòng)油缸[31]。這樣，腳踩踏板時(shí)，前后輪同時(shí)剎車，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)動(dòng)制動(dòng)。制動(dòng)時(shí)，數(shù)字防抱死裝置同時(shí)起作用。
圖18是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例8，是輔助制動(dòng)油缸應(yīng)用于摩托前輪碟剎進(jìn)行聯(lián)動(dòng)制動(dòng)的事例。與前例不同，本例中，手剎為制動(dòng)主缸，輔助制動(dòng)油缸為圖9的雙腔型。如圖18，手剎通過油管[55]連接輔助制動(dòng)油缸[31]的第二油腔，腳剎通過拉索[56]連接輔助制動(dòng)油缸[31]。這樣，腳踩踏板時(shí)，前后輪同時(shí)剎車，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)動(dòng)制動(dòng)。制動(dòng)時(shí)，數(shù)字防抱死裝置同時(shí)起作用。
圖19是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例9，是三腔型輔助制動(dòng)油缸應(yīng)用于摩托前、后輪碟剎進(jìn)行聯(lián)動(dòng)制動(dòng)的事例。本例中，手剎為制動(dòng)主缸，前輪輔助制動(dòng)油缸為圖10的三腔型；后輪輔助制動(dòng)油缸為圖10的三腔型的變形使用，因?yàn)楹筝唲x車踏板離車輪較近，這樣更簡(jiǎn)單。當(dāng)然，后輪也可以象前輪一樣，采用制動(dòng)主缸加三腔型輔助制動(dòng)油缸的結(jié)構(gòu)，只是較圖19復(fù)雜。如圖19，前、后輪輔助制動(dòng)油缸的第三油腔直接連通，互為輔助制動(dòng)油壓源，一個(gè)車輪剎車時(shí)，通過第三油腔的傳力，另一車輪也剎車，從而實(shí)現(xiàn)了前、后輪聯(lián)動(dòng)制動(dòng)。制動(dòng)時(shí)，各輪的數(shù)字防抱死裝置分別起作用。
圖20是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例10，是用電磁鐵實(shí)現(xiàn)調(diào)制力，電動(dòng)螺旋實(shí)現(xiàn)雙向偏置力的事例。本例與實(shí)施例5基本相同，只是電磁鐵、電動(dòng)螺旋、調(diào)制活塞之間平行布置。如圖20，杠桿[51]是控制力合成部件，可繞軸[52]轉(zhuǎn)動(dòng)；電磁鐵及彈簧[8]產(chǎn)生調(diào)制力；步進(jìn)電機(jī)[21]、螺母[22]、絲桿[23]、套筒[24]、彈簧[25]、彈簧[26]、限位裝置[27]、彈簧[9]等產(chǎn)生雙向偏置力；活塞[3]調(diào)制油壓，彈簧[2]產(chǎn)生預(yù)緊力；油孔[4]連接輪缸，油孔[35]連接主缸。初始時(shí)，彈簧[26]的預(yù)緊力大于彈簧[2]，彈簧[25]、彈簧[9]的預(yù)緊力很小(或沒有)，套筒[24]壓在限位裝置[27]上，杠桿[51]則壓在套筒[24]上。制動(dòng)時(shí)，活塞[3]的油壓力由彈簧[2]的預(yù)緊力對(duì)抗，由于彈簧[2]的預(yù)緊力大于最大油壓力，活塞[3]不動(dòng)，制動(dòng)情況與未安裝本裝置是相同。出現(xiàn)抱死時(shí)，控制器發(fā)出指令，開關(guān)閥[30]關(guān)閉，電機(jī)、絲桿帶動(dòng)螺旋[22]左移，壓縮彈簧[9]，在杠桿[51]上產(chǎn)生減壓作用的偏置力，同時(shí)電磁鐵產(chǎn)生減壓作用的調(diào)制力，兩力抵消彈簧[2]的部分預(yù)緊力，降低油壓，實(shí)現(xiàn)防抱死。進(jìn)行數(shù)字制動(dòng)時(shí)，控制器發(fā)出指令，開關(guān)閥[30]關(guān)閉，電機(jī)、絲桿帶動(dòng)螺旋[22]右移，壓縮彈簧[25]和彈簧[26]，使套筒[24]右移離開限位裝置[27]；在彈簧[2]的預(yù)緊力作用下，在杠桿[51]也順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，壓縮活塞[3]，產(chǎn)生加壓作用的偏置力，同時(shí)電磁鐵產(chǎn)生減壓作用的調(diào)制力，諸力合成，實(shí)現(xiàn)數(shù)字制動(dòng)。
本例中為清楚表示油孔[4]、油孔[35]，將活塞[3]等放在邊上，電機(jī)螺旋等放在中間。其實(shí)可以將兩者(兩軸線上的全部元件)位置交換，將油孔[4]、油孔[35]開在側(cè)面(類似圖21中的油孔[4])，這樣，活塞[3]離轉(zhuǎn)軸[52]近，偏置力離轉(zhuǎn)軸[52]遠(yuǎn)，更符合杠桿原理省力原則，減小步進(jìn)電機(jī)力矩。
圖21是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例11，是用電磁鐵實(shí)現(xiàn)調(diào)制力，用油缸實(shí)現(xiàn)偏置力，用三腔輔助油缸提供輔助制動(dòng)力的事例。如圖21，油缸[61]、進(jìn)油閥[62]、出油閥[63]、彈簧[9]等構(gòu)成偏置力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)；油缸[36]、活塞[37]、進(jìn)油閥[64]、出油閥[65]等構(gòu)成輔助制動(dòng)力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)。進(jìn)油閥[62]打開、出油閥[63]關(guān)閉時(shí)，高壓油進(jìn)入油缸[61]，推動(dòng)活塞壓縮彈簧[9]產(chǎn)生偏置力；進(jìn)油閥[62]關(guān)閉、出油閥[63]打開時(shí)，油缸[61]中的油流回油箱，偏置力減小。通過控制兩油閥，可以控制活塞位置，進(jìn)而控制偏置力的大小。同樣，進(jìn)油閥[64]打開、出油閥[65]關(guān)閉時(shí)，高壓油進(jìn)入油缸[36]，推動(dòng)活塞[37]壓縮油缸[32]產(chǎn)生輔助制動(dòng)力；進(jìn)油閥[64]關(guān)閉，出油閥[65]打開時(shí)，油缸[36]中的油流回油箱，輔助制動(dòng)力減小。通過控制兩油閥，可以控制輔助制動(dòng)力的大小。
圖中油孔[66]為注油孔，用于維修時(shí)注油，工作時(shí)關(guān)閉。油孔[35]連接主缸，油孔[4]連接輪缸。其余部件工作原理參見前文，不再?gòu)?fù)述。類似上例，調(diào)制油缸與偏置力機(jī)構(gòu)的位置也可以互換。
圖22是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例12，是氣壓制動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用本發(fā)明的事例。如圖22所示，氣缸[71]的輸出直接驅(qū)動(dòng)輔助制動(dòng)油缸[31]，實(shí)現(xiàn)氣-液轉(zhuǎn)換。液壓部分的結(jié)構(gòu)可采用前述的各種結(jié)構(gòu)，工作原理與前文相同。氣壓部分，人工控制的氣制動(dòng)閥[73]與控制器控制的氣制動(dòng)閥[74]呈并聯(lián)關(guān)系，都可將儲(chǔ)氣筒[72]的高壓空氣送到氣缸[71]，提供制動(dòng)力。放氣閥[75]用于快速放氣。其他氣動(dòng)裝置，如壓氣機(jī)等，與本發(fā)明關(guān)系不大，未畫出。人工時(shí)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字防抱死，控制器控制氣制動(dòng)閥[74]打開時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)字制動(dòng)。
圖23是根據(jù)本發(fā)明提出的實(shí)施例13，是用換向閥[81]將高壓油直接送入防抱死裝置，實(shí)現(xiàn)數(shù)字制動(dòng)的事例。如圖23，高壓油源由油泵[82]、儲(chǔ)油筒[83]、溢流閥[84]、油箱等構(gòu)成，壓力油儲(chǔ)藏于儲(chǔ)油筒[83]中。換向閥[81]平時(shí)將防抱死裝置、輪缸與制動(dòng)主缸連通，與高壓油源斷開，為數(shù)字防抱死系統(tǒng)。進(jìn)行主動(dòng)方式的數(shù)字制動(dòng)時(shí)，換向閥[81]切換到中間檔位，將防抱死裝置、輪缸與制動(dòng)主缸斷開，而與儲(chǔ)油筒[83]中的高壓油直接連通，防抱死裝置以減壓方式進(jìn)行油壓調(diào)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字制動(dòng)。數(shù)字制動(dòng)完成后，換向閥[81]切換到右邊檔位，讓多余的壓力油流回油箱。
權(quán)利要求
1.一種車輛制動(dòng)裝置，由制動(dòng)器、操作裝置、調(diào)制裝置等構(gòu)成，其特征在于調(diào)制裝置中還包括調(diào)制力裝置、偏置力裝置、控制力合成部件等偏置力裝置產(chǎn)生偏置力，調(diào)制力裝置產(chǎn)生調(diào)制力，偏置力是不變或慢速變化的，調(diào)制力是快速變化的，兩力通過控制力合成部件疊加，形成控制力，以控制調(diào)制裝置的活塞或其他傳力機(jī)構(gòu)，對(duì)制動(dòng)器控制力進(jìn)行調(diào)制，進(jìn)而控制制動(dòng)器的制動(dòng)力大小
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于產(chǎn)生控制力的電磁鐵的線圈，由兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組構(gòu)成，其中一個(gè)(或幾個(gè))用于產(chǎn)生調(diào)制力，其余用于產(chǎn)生偏置力；工作時(shí)，調(diào)制線圈產(chǎn)生調(diào)制力，偏置線圈根據(jù)需要全部、部分工作或不工作，通過組合產(chǎn)生不同的偏置力，以改變控制力范圍
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于由兩個(gè)(或多個(gè))電磁鐵分別產(chǎn)生調(diào)制力和偏置力，偏置力電磁鐵可以用單個(gè)線圈繞組，也可以采用多個(gè)線圈繞組；工作時(shí)，調(diào)制電磁鐵產(chǎn)生調(diào)制力，偏置電磁鐵根據(jù)需要全部、部分工作或不工作，通過組合產(chǎn)生不同的偏置力，以改變控制力范圍
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于偏置力由螺旋、電機(jī)、彈簧[9]等構(gòu)成的機(jī)構(gòu)提供，其結(jié)構(gòu)為電機(jī)與螺旋的旋轉(zhuǎn)部分(螺母或絲桿)機(jī)械連接，可驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)；螺旋的平動(dòng)部分(絲桿或螺母)與彈簧[9]機(jī)械連接；彈簧另一端與控制力合成部件連接；通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋旋轉(zhuǎn)、伸縮，改變彈簧[9]的形變量，從而改變偏置力的大小
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4所述裝置，其特征在于還包括力-位置-力變換裝置，力-位置-力變換裝置由力-位置變換裝置與輸出彈簧構(gòu)成，力-位置變換裝置是具有階梯狀的力-形變關(guān)系的裝置原始偏置力或原始調(diào)制力，作用在力-位置變換裝置上；輸出彈簧一端與力-位置變換裝置連接，另一端與控制力合成部件連接使原始偏置力或原始調(diào)制力，處于階梯狀的力-形變關(guān)系的階梯范圍內(nèi)原始偏置力或原始調(diào)制力，經(jīng)力-位置變換裝置變換為幾個(gè)固定的位置變化，這幾個(gè)固定的位置變化成為輸出彈簧幾個(gè)固定的形變量，產(chǎn)生幾個(gè)固定的彈力，該彈力作用于控制力合成部件，成為幾個(gè)固定的偏置力或調(diào)制力
6.根據(jù)權(quán)利要求1、4所述裝置，其特征在于還包括支撐臺(tái)[24]、支撐彈簧[26]、彈簧[25]、限位裝置[27]、彈簧[9]及預(yù)緊彈簧[2]支撐臺(tái)[24]可沿偏置力方向運(yùn)動(dòng)，限位裝置[27]限制支撐臺(tái)[24]的運(yùn)動(dòng)范圍，支撐彈簧[26]有預(yù)緊力，將支撐臺(tái)[24]緊壓在限位裝置[27]上，壓緊方向?yàn)闇p力方向預(yù)緊彈簧[2]將控制力合成部件[1]緊壓在支撐臺(tái)[24]上，預(yù)緊彈簧[2]與支撐彈簧[26]呈對(duì)抗?fàn)?，預(yù)緊彈簧[2]的預(yù)緊力小于支撐彈簧[26]偏置力裝置[22]可以分別產(chǎn)生減力效果和加力效果兩個(gè)方向的偏置力，減力偏置力通過彈簧[9]施加到控制力合成部件[1]上，加力偏置力通過彈簧[25]施加到支撐臺(tái)[24]或控制力合成部件[1]上
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4所述裝置，其特征在于還包括輔助制動(dòng)油缸[31]，輔助制動(dòng)力Fa輔助制動(dòng)缸[31]經(jīng)開關(guān)閥與調(diào)制油缸油路連接；主制動(dòng)力Fz與輔助制動(dòng)力Fa可分別或同時(shí)作用到輔助制動(dòng)缸[31]的活塞[33]上，壓縮輔助制動(dòng)缸[31]的油腔[32]，產(chǎn)生制動(dòng)油壓
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述裝置，其特征在于主制動(dòng)力與輔助制動(dòng)力其中之一采用液壓方式輔助制動(dòng)油缸[31]由活塞[33]分為兩個(gè)油腔——第一油腔[32]與第二油腔[34]，第一油腔[32]經(jīng)開關(guān)閥與調(diào)制油缸油路連接，第二油腔[34]通過油管[35]與制動(dòng)主缸或輔助油壓源連接；第二油腔[34]有油壓時(shí)，直接通過活塞[33]壓縮第一油腔[32]，產(chǎn)生制動(dòng)油壓
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述裝置，其特征在于主制動(dòng)力與輔助制動(dòng)力都采用液壓方式輔助制動(dòng)油缸[31]由活塞[33]、活塞[37]分為三個(gè)油腔中間的第一油腔[32]通過開關(guān)閥與調(diào)制缸連接，一邊的第二油腔[34]通過油管[35]與制動(dòng)主缸連接，另一邊的第三油腔[36]通過油管[38]與輔助制動(dòng)油壓源連接第二油腔[34]有油壓時(shí)，通過活塞[33]壓縮第一油腔[32]，產(chǎn)生制動(dòng)油壓第三油腔[36]有油壓時(shí)，通過活塞[37]壓縮第一油腔[32]，產(chǎn)生制動(dòng)油壓
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4所述裝置，其特征在于還包括換向閥[81]，輔助制動(dòng)高壓油源換向閥[81]平時(shí)將防抱死裝置、輪缸與制動(dòng)主缸連通，與輔助高壓油源斷開；進(jìn)行主動(dòng)方式的數(shù)字制動(dòng)時(shí)，換向閥斷開制動(dòng)主缸，將輔助高壓油源直接與防抱死裝置、輪缸連通，防抱死裝置以減壓方式進(jìn)行油壓調(diào)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)字制動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于汽車、摩托車的制動(dòng)系統(tǒng)，它以脈沖寬度調(diào)制方式調(diào)節(jié)制動(dòng)力大小。通過采用偏置力裝置，以較小的調(diào)制力，實(shí)現(xiàn)較大范圍的調(diào)制，使調(diào)制易于實(shí)現(xiàn)；采用力－位置－力變換的方法，降低了控制力的控制難度；以偏置力反向、輔助制動(dòng)油缸、油路切換等技術(shù)，將主動(dòng)的數(shù)字制動(dòng)與被動(dòng)的數(shù)字防抱死合而為一，從而，使制動(dòng)力的控制與調(diào)節(jié)變得隨心所欲。與模擬ABS系統(tǒng)相比，本發(fā)明可以簡(jiǎn)化制動(dòng)器結(jié)構(gòu)，降低機(jī)械加工精度，節(jié)約成本。同時(shí)，還可以采用更先進(jìn)的智能控制方法，完善制動(dòng)性能。在此基礎(chǔ)上，還可方便地實(shí)現(xiàn)防滑轉(zhuǎn)(ASR)、前后制動(dòng)力動(dòng)態(tài)分配、左右制動(dòng)力平衡控制等高級(jí)功能，使制動(dòng)的安全性提高到新的水平。
文檔編號(hào)B60T8/00GK1603181SQ0312725
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2003年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者朱筱杰 申請(qǐng)人:朱筱杰