专利名称：机械式汽车制动防抱死装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车安全装置，特别是涉及一种机械式汽车制动防抱死装置。
背景技术：
汽车制动防抱死简称防抱死系统，英文简写为ABS，ABS是Anti-Lock Braking System的英文缩写。迄今为止，ABS构造中的三大部件之一的控制器全是电子控制单元即计算机驱动调节器的，在制作电子控制单元时由于没有车速参数，所以制动时车轮滑移率全部是估算得来的，存在一定误差，再者使用以电子控制单元为控制器的ABS一旦出现故障，除少数专业维修人员外，广大驾驶员束手无策，给普及带来阻力。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种结构简单、制造成本低、便于维修的机械式汽车气压制动防抱死装置。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是一种机械式汽车制动防抱死装置，包括控制器、轮速传感器、车速传感器和调节器，轮速传感器包括前桥轮速传感器8和后桥轮速传感器9，车速传感器为测速雷达，调节器包括进气阀6和排气阀7，所述进气阀6和排气阀7分别安装在制动总泵3与前、后制动气室4、5的制动管路上，其特征在于所述控制器包括一个主要由555集成块组成的整形电路IC1，整形电路IC1输出的电压信号经电阻R1分压后接比较器LM324的同相端，测速雷达输出的电压信号经滑动电阻W2分压后接比较器LM324的反相端，比较器LM324输出端经电阻R2与三极管BG2基极连接，三极管BG2集电极接继电器J2，二极管D6并联在继电器J2的两端。
一种机械式汽车制动防抱死装置，包括控制器、轮速传感器、车速传感器和调节器，轮速传感器包括前桥轮速传感器8和后桥轮速传感器9，车速传感器为起落五轮仪，调节器包括进气阀6和排气阀7，所述进气阀6和排气阀7分别安装在制动总泵3与前、后制动气室4、5的制动管路上，其特征在于所述控制器包括两个主要由555集成块组成的整形电路IC1和IC2，整形电路IC1输出的电压信号经电阻R1分压后接比较器LM324的同相端，整形电路IC1输出的电压信号经滑动电阻W2分压后接比较器LM324的反相端，比较器LM324输出端经电阻R2与三极管BG2基极连接，三极管BG2集电极接继电器J2，二极管D6并联在继电器J2的两端，所述控制器还包括控制起落五轮仪起落的控制电路，该控制电路包括三极管BGI，其基极接电位器W1，其发射极和基极之间连接电阻R3，其集电极接继电器J1，二极管D3并联在继电器J1的两端，整流二极管D3、D4的负极接电位器W1，其正极分别接整形电路ICI、IC2的输出端。
本实用新型与现有技术相比具有以下特点本实用新型结构简单，操作使用方便，便于维修，无论采用测速雷达还是起落五轮仪车速传感器产生的车速信号，精确度都很高，由此计算出来的产生峰值附着系数的滑移率范围准确，又由于使用惯性式减速度计对制动时路面附着系数进行识别，能准确的选择最优滑移率的发生点，所以本实用新型控制性能高。
图1为本实用新型的机械结构示意图。
图2为本实用新型控制器的电原理图。
图3为本实用新型用起落五轮仪测定车速的结构示意图。
图4为本实用新型用ABS控制的制动过程图。
具体实施方式
如图1、图2所示的机械式汽车气压制动防抱死装置，包括控制器、轮速传感器、车速传感器和调节器，轮速传感器包括前桥轮速传感器8和后桥轮速传感器9，车速传感器为测速雷达或起落五轮仪，调节器包括进气阀6和排气阀7，所述进气阀6和排气阀7分别安装在制动总泵3与前、后制动气室4、5的制动管路上，所述控制器包括两个主要由555集成块组成的整形电路IC1和IC2，整形电路IC1输出的电压信号经电阻R1分压后接比较器LM324的同相端，整形电路IC2输出的电压信号经滑动电阻W2分压后接比较器LM324的反相端，比较器LM324输出端经电阻R2与三极管BG2基极连接，三极管BG2集电极接继电器J2，二极管D6并联在继电器J2的两端。此外，所述滑动电阻W2的滑动端接惯性式减速度计19，由惯性式减速度计19控制滑动电阻W2的阻值，惯性式减速度计19对制动时路面附着系数可以进行识别，能准确的选择最优滑移率的发生点；所述继电器J2的输出电压经触点B后，一路直接控制进气阀6，另一路经可调定时器K控制排气阀7，制动时，防抱死装置不工作，进气阀6打开，排气阀7关闭，前、后制动气室4、5压力上升，当前、后制动气室4、5压力上升到一定程度，滑移率达到最优，防抱死装置工作，进气阀6关闭，排气阀7打开，前、后制动气室4、5压力下降，汽车处于防抱死状态，可调定时器K控制前、后制动气室4、5压力下降时间。
如图2所示，当本实用新型的车速传感器采用起落五轮仪车速传感器时，所述控制器还包括控制起落五轮仪起落的控制电路，该控制电路包括三极管BG1，三极管BG1基极接电位器W1，其发射极和基极之间连接电阻R3，其集电极接继电器J1，二极管D3并联在继电器J1的两端，整流二极管D3、D4的负极接电位器W1，其正极分别接整形电路IC1、IC2的输出端。继电器J1工作时，提供电压给图3中的电磁阀，从而控制起落五轮仪的起落轮16的起落，给控制器提供车速信号。
如图3所示，所述起落五轮仪包括直角摇臂13、设在直角摇臂13轴上的扭力回位弹簧14和与直角摇臂13长臂一端连接的起落轮16，传感器线圈15和起落轮16轴上的传感器齿圈17组成车速传感器，直角摇臂13的短臂一端与气压动力缸12相连，气压动力缸12与储气筒1之间连接有电磁阀11，电磁阀11的动作由图2中的继电器1控制，直角摇臂13长臂下方设有限制起落轮16对地面压力的限位块18。
纵向附着系数最大时的滑移率称为最优滑移率，纵向附着系数的最大值称为峰值附着系数。在高附着系数路面制动时，峰值附着系数出现时的滑移率小；在低附着系数路面制动时，峰值附着系数出现时的滑移率大；在附着系数高低不同的路面制动，当制动器制动力一定大时，由于高附着系数路面轮胎与道路之间的附着力比低附着系数路面的附着力大，所以在高附着系数路面制动时的轮速比在低附着系数路面制动时的轮速高；另一方面，在在高附着系数路面制动时的减速度比在低附着系数路面制动时的减速度大，所以在高附着系数路面制动时的车速比在低附着系数路面制动时的车速低，根据滑移率公式S＝(V车-V轮)/V车，高附着系数路面制动时的最优滑移率比在低附着系数路面制动时的最优滑移率低，峰值附着系数一般出现在15％～25％之间，在最高附着系数路面(如干混凝土路面)制动时的最优滑移率是15％，在最低附着系数路面(如结冰路面)制动时的最优滑移率是25％，在不高不低的附着系数路面(如沥青路面)制动时的最优滑移率是20％。根据(V车-V轮)/V车＝15％～25％可以得出，V轮＝(0.75～0.85)V车，在最高附着系数路面制动时出现峰值附着系数时的V轮＝0.85V车，在最低附着系数路面制动时出现峰值附着系数时的V轮＝0.75V车。
如图4所示为本实用新型机械式ABS控制的车轮制动过程图，图中，V车表示车速电压，V轮表示轮速电压，t2、t5、t7为进气阀和排气阀阀孔叠开时间，t1、t6为制动气室压力上升时间，t3、t8为制动气室压力下降时间，t4、t9为制动气室压力保持时间，图中上方平滑斜线V车是制动时车速下降曲线；图中在V车下面与V车相平行的粗实线是(0.75～0.85)V车曲线，该曲线是V车电压信号经滑动电阻W2分压后得到的；图中与(0.75～0.85)V车曲线相交叉的上下波动很大的曲线是V轮电压变化曲线，该曲线上的各点能表明在制动时各个瞬时间的车轮滑移率；图中最下方是制动气室压力变化曲线。t1时间是紧急制动初期ABS未工作，车轮滑移率未达到最优以前(即V轮电压变化曲线上A点以前)制动气室压力上升时间；t2时间是车轮滑移率已达到最优，控制器令进气阀6通电关闭的同时令排气阀通电开启二者叠开，制动气室压力短时间的压力保持阶段(即V轮电压变化曲线上A与B点之间)；t3时间是控制器令进气阀6继续通电完全关闭，排气阀7继续通电完全开启，制动气室压力下降时间，该时间的长短对排气阀7来说用可调定时器K调整(即V轮电压变化曲线B、G之间)；t4时间进气阀6继续通电关闭，排气阀7在定时器K作用下断电关闭，是制动气室压力保持阶段(即V轮电压变化曲线G、C之间)；t5时间是压力保持阶段结束后，进气阀6断电开始开启但还在微开车阶段，由于这时制动气室压力很低，加上进气阀6断电微开，制动气室压力上升很不明显，接近短时间的压力保持状态(V轮曲线上C、D之间)；t6时间是进气阀6断电后已经完全开启，制动气室压力又重新上升时间(V轮曲线上D、E之间)；t7、t8、t9又重复上一次的压力循环。
在(0.75～0.85)V车曲线与V轮曲线分别相交于A、C、E后，凡处在(0.75～0.85)V车曲线上面的V轮曲线，其线段上的各点可以理解成为制动车轮运状态的稳定区，A点以前的V轮曲线线段上各所表示的滑移率均小于最优滑移率；凡处在(0.75～0.85)V车曲线下面的V轮曲线也可以理解成是制动车轮的运动状态的非稳定区，该曲线上除A、C点之外上的各点所表示的车轮滑移率均大于最优滑移率。
图4中各曲线的关系表明在ABS工作时，每一个制动气室压力循环，(0.75～40.85)V车曲线和V轮曲线相交了两个点即A点和C点，它们所代表的滑移率都是最优滑移率。但A点是制动车轮由稳定区进入非稳定区的分界点，C点是制动车轮由非稳定区进入稳定区的分界点。如果说A点是制动车轮最大的减速度的发生点和实施制动室压力下降的起点，那么和它对称的制动车轮运动状态由非稳定区进入稳定区进行分界的C点既是制动气室压力实施上升时间的起点，也是车轮加速度最理想的发生点。所以只要选对最优滑移率的发生时机，那么在制作ABS时，车轮制动时的最大加速度、减速度这一参数对本发明未说就不是至关重要了。
在紧急制动时ABS的工作过程，以使用起落五轮仪和气制动为例。
首先对紧急制动踏板行程开关(图2中的K1)进行说明当踏板行程大于全程的90％时，它所控制的本控制器的电源才能接通，因为控制器全部工作在紧急制动时，而制动踏板行程的该值正是处在紧急制动状态。在低附着系数路面(如结冰路面)制动时，由于附着力小，制动车轮很容易抱死，如果轻踩制动踏板，行程小于全程的90％，控制器不能投入工作，所以这时必须将制动踏板一脚踩死。
当驾驶员需要紧急制动一脚将制动踏板踩死后，制动气室压力上升，制动车轮工作在图4的t1时间。图2中的紧急制动开关K1闭合，电源电压VD分别到达开关三极管BG1和三极管BG2的集电极，又到电压比较器LM324的4脚。经过整形电路IC1整形后的V轮电压信号的两支分别通过自己的“阻力”分别到达开关三极管BG1的基极和电压比较器LM324的同相输入端3脚。当车速大于或等于15公里/小时，V轮信号的大小能够也必须导通开关三极管BG1，继电器J1的触点闭合后，其电源电压VD1通图3中的二位三通电磁阀11，打通气压动力缸12与储气筒1的通道，其活塞克服一切阻力使起落五轮仪轮子落地，起落五轮仪车速传感器投入工作，产生了车速信号V车。它经过图2中的紧急制动开关K1、整形电路IC2的整形后，一支通过滑动电阻W2到达电压比较器LM324的反相输入端2脚，使其具备工作的条件；V车的另一路通过二极管D4到达开关三极管BG1的基极。此时有V车和V轮两种信号加于开关三极管BG1的基极。由于制动气室压力上升，使车辆产生制动减速度，当制动减速度达到一定大的数值时，就可以判断出制动时路面附着系数的高低。这一功能是惯性式减速度计19来完成的。
以在最高附着系数路面制动时为例图2中的惯性式减速度计19的惯性重块克服弹簧的拉力向汽车前进的方向沿一定的轨道移动，惯性重块指针拉动滑动电阻W2的滑动柄将V车电压信号分压成0.85V车的位置，所以到达电压比较器LM324的2脚的电压是0.85V车。再看图4，在制动气室压力上升的t1时间V轮始终大于0.85V车。由于V轮下降速度快，0.85V车下降速度慢，在一定的时间内就一定出现V轮＝0.85V车的现象，这就是V轮曲线和0.85V车曲线相交于A点时。该点就是在最高附着系数路面制动时最优滑移率(15％)出现时。V轮继续下降制动车轮进入运动状态非稳定区，V轮＜0.85V车。转图1中的电压比较器LM324的3脚电压低于2脚，于是电压比较器LM324开始翻转，它的1脚输出电源电压到三极管BG2的基极，三极管BG2导通，转换触点继电器J2的触点A不再通电源电压VD2，信号灯L熄灭，其B点通电源电压VD2到图1中的同一个车轮排气7阀和进气阀6。由于进、排气阀6、7同时通电，使它们产生了暂短的叠开时间，这就使制动气室压力产生了暂短的压力保持阶段，这是图4中ABS控制的制动车轮工作在t2时间(A、B之间)。当进气阀6完全关闭排气阀7完全开启后，也就是在t3时间，制动气室压力迅速下降，V轮也下降，当V轮下降到G点时，制动气室压力下降结束，在图2中定时器K的作用下排气阀7关闭(B、G之间)。在t4时间，由于进气阀6仍旧通电关闭，排气阀7也关闭，制动气室压力出现了压力保持阶段。在此阶段中由于制动气室压力很低，使V轮由原来的下降趋势到一定程度后变为上升趋势。由于0.85V车仍平缓下降，V轮快速上升到一定程度又出现了V轮＝0.85V车的现象，即V轮曲线与0.85V车曲线相交于C点，这时制动车轮出现了一定的加速度，制动车轮在非稳定区的运动结束(G、C之间)。V轮继续上升过C点之后，V轮＞0.85V车，这时图2中的电压比较器LM324停止翻转，图1中的进气阀6开始开启，到V轮运动到图4中的D点，进气阀6由微开变为全开，制动气室压力在C、D之间时由于压力很低加上进气阀6没有全开的原因，制动气室压力上升很小，所以这段时间即t5时间应认为是制动气室压力保持时间，到此为止，制动气室压力保持阶段结束。当V轮和0.85V车相交于C点，图2中的电压比较器LM324停止翻转时，定时器K的定时电路“清零”，下一次的定时时间从头开始计算，同时，信号灯L点亮。接着又是制动气室压力上升的t6时间，在以后的t7、t8、t9的时间又重复前一个压力循环。照这样制动气室压力循环数次，V车一次比一次平缓下降，当车速低于15公里/小时的时候，它的V车信号通过分压后的大小不能导通图2中的开关三极管BG1，继电器J1触点分离，使图3中的二位三通电磁阀11的电源电压中断，打开气压动力缸12与大气的通道，切断气压动力缸12与储气筒1的通道，使气压动力缸12中的气体排入大气。气压动力缸12活塞在自身弹簧和扭力弹簧14的作用下恢复原位，直角摇臂13逆时针转动，将起落轮16升起，V车信号中断，ABS工作停止，车轮出现抱死现象。
以上所说是在高附着系数路面制动时，惯性式减速度计执行的是滑移率为15％时。当在最低附着系数路面制动时惯性式减速度计数指针带动滑动电阻柄指向将V车分压成0.75V车的电阻位置，控制器执行数是25％的滑移率，因为在该路面上制动时25％的车轮制动滑移率最优。这就是本发明-机械式ABS控制的制动车轮工作的全过程。
本实用新型对液制动汽车来说，完全适用这个模式。
权利要求1.一种机械式汽车制动防抱死装置，包括控制器、轮速传感器、车速传感器和调节器，轮速传感器包括前桥轮速传感器(8)和后桥轮速传感器(9)，车速传感器为测速雷达，调节器包括进气阀(6)和排气阀(7)，所述进气阀(6)和排气阀(7)分别安装在制动总泵(3)与前、后制动气室(4、5)的制动管路上，其特征在于所述控制器包括一个主要由555集成块组成的整形电路IC1，整形电路IC1输出的电压信号经电阻R1分压后接比较器LM324的同相端，测速雷达输出的电压信号经滑动电阻W2分压后接比较器LM324的反相端，比较器LM324输出端经电阻R2与三极管BG2基极连接，三极管BG2集电极接继电器J2，二极管D6并联在继电器J2的两端。
2.一种机械式汽车制动防抱死装置，包括控制器、轮速传感器、车速传感器和调节器，轮速传感器包括前桥轮速传感器(8)和后桥轮速传感器(9)，车速传感器为起落五轮仪，调节器包括进气阀(6)和排气阀(7)，所述进气阀(6)和排气阀(7)分别安装在制动总泵(3)与前、后制动气室(4、5)的制动管路上，其特征在于所述控制器包括两个主要由555集成块组成的整形电路IC1和IC2，整形电路IC1输出的电压信号经电阻R1分压后接比较器LM324的同相端，整形电路IC1输出的电压信号经滑动电阻W2分压后接比较器LM324的反相端，比较器LM324输出端经电阻R2与三极管BG2基极连接，三极管BG2集电极接继电器J2，二极管D6并联在继电器J2的两端，所述控制器还包括控制起落五轮仪起落的控制电路，该控制电路包括三极管BG1，其基极接电位器W1，其发射极和基极之间连接电阻R3，其集电极接继电器J1，二极管D3并联在继电器J1的两端，整流二极管D3、D4的负极接电位器W1，其正极分别接整形电路IC1、IC2的输出端。
3.根据权利要求1或2所述的机械式汽车制动防抱死装置，其特征在于所述滑动电阻W2的滑动端接惯性式减速度计(19)，由惯性式减速度计(19)控制滑动电阻W2的阻值，从而确定最优滑移率的发生点。
4.根据权利要求2所述的机械式汽车制动防抱死装置，其特征在于所述起落五轮仪包括直角摇臂(13)、设在直角摇臂(13)轴上的扭力回位弹簧(14)和与直角摇臂(13)长臂一端连接的起落轮(16)，传感器线圈(15)和起落轮(16)轴上的传感器齿圈(17)组成车速传感器，直角摇臂(13)的短臂一端与气压动力缸(12)相连，气压动力缸(12)与储气筒(1)之间连接有电磁阀(11)。
5.根据权利要求1或2所述的机械式汽车制动防抱死装置，其特征在于所述继电器J2的输出电压经触点B后，一路直接控制进气阀6，另一路经可调定时器K控制排气阀7。
专利摘要本实用新型公开了一种机械式汽车制动防抱死装置，包括控制器、轮速传感器、车速传感器和调节器，车速传感器为测速雷达或起落五轮仪，调节器包括进气阀和排气阀，其分别安装在制动总泵与前、后制动气室的制动管路上，当车速传感器为测速雷达时，所述控制器包括一个主要由集成块组成的轮速整形电路，轮速整形电路和测速雷达输出的电压信号经分压后分别接电压比较器的同相端和反相端，电压比较器翻转时输出电压控制继电器动作；当车速传感器为起落五轮仪时，控制器包括两个主要由集成块组成的轮速和车速整形电路及一个控制起落五轮仪起落的控制电路。本实用新型具有控制性能高、维修方便的特点，结构简单，制造成本低。
文档编号B60T8/60GK2792887SQ20052007864
公开日2006年7月5日 申请日期2005年4月21日 优先权日2005年4月21日
发明者庞宗元 申请人:庞宗元