一种汽车电子差速锁止系统及其工作方法与流程

本发明属于汽车底盘制动应用技术领域，具体涉及一种汽车电子差速锁止系统及其工作方法。

背景技术：

汽车左右驱动轮的差速锁止，目前主要有两种形式。一种是在差速器上，将左右半轴实现刚性连接，达到一种机械锁止。另一种是有esc(esp)系统的车辆，利用给车轮加制动力的方式提供左右车轮的力矩平衡达到一种耦合锁止的效果。前一种方式锁止较可靠，传力力矩也较大，但成本高昂。且差速器体积过大，通常只用在大型suv\皮卡\货车之上。第二种方式纯软件功能，实现较为容易，但也有前提条件，就是必须要车辆配备esc系统，其他系统都无法实现。

技术实现要素：

为了解决上述存在的技术问题，本发明设计了一种汽车电子差速锁止系统及其工作方法，可应用在无机械差速锁和esc系统的车辆上。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种汽车电子差速锁止系统，包括汽车制动系统，其特征在于：还包括控制器和四个电磁阀，四个电磁阀分别接在四个制动轮缸的油路上，每个电磁阀只有开、关两个状态且由控制器控制。

进一步，控制器上设置有按钮开关、指示灯和三根信号线；三根信号线分别接受abs模块所检测的两个驱动轮轮速信号和一个制动踏板的开关信号。

进一步，汽车制动系统包括差速器、制动主油缸、储液罐、助力器、所述制动踏板、所述abs模块以及四个轮胎和与各个轮胎相对应的卡钳。

进一步，差速器包括行星齿轮、行星齿轮轴、右半轴齿轮、左半轴齿轮和差速器壳。

一种汽车电子差速锁止系统的工作方法，其特征在于：正常工况时，驾驶员不启动控制器，所有电磁阀均处于开的状态，制动时，驾驶员踩下制动踏板，踏板力经过助力器的放大推动制动主油缸产生液压，液压经过abs模块独立的传递到了四个制动轮缸，直接驱动卡钳进行制动；

当对开路面一侧是冰面等低附路面、一侧是沥青等高附路面时，尤其是坡道上，在冰面一侧的驱动轮将会空转而打滑，在沥青等高附路面上的驱动轮也无法产生足够的驱动力矩，在这种情况下，驾驶员先按下控制器上的按钮开关，控制器接受abs模块中的驱动轮速信号，通过对比两个驱动轮的转速差异，一侧驱动轮有转速而另一侧驱动轮转速为零，判断出一侧驱动轮打滑，控制器关闭所有非驱动轮制动油路上的电磁阀，关闭不打滑的驱动轮制动油路上的电磁阀，保持打滑驱动轮制动油路上的电磁阀开启，并点亮控制器上的指示灯；同时，驾驶员右脚踩油门，左脚慢慢踩制动踏板，此时制动主油缸所产生的液压经过abs模块只能驱动打滑驱动轮卡钳产生制动力，由于差速器的力矩平衡原理，当打滑驱动轮上卡钳提供的摩擦力矩越大，传递到另一驱动轮上的力矩也越大，通过不断的加大施加在打滑驱动轮卡钳上的制动力来获得另一驱动轮上驱动力矩，当另一驱动轮上的驱动力矩足够克服车辆本身的启动阻力，车辆启动；驾驶员松开制动踏板，制动踏板开关断开，此时控制器接受到断开信号，就判断不再需要锁止，控制器将所有关闭的电磁阀全部打开，车辆恢复到正常运行状态，控制器上的指示灯关闭。

该汽车电子差速锁止系统及其工作方法具有以下有益效果：

（1）本发明实现方式简单，成本低廉；应用范围比较广，凡是车辆均适用；匹配灵活，即可作为oe开发项目，也可以作为后市场的改装适用；适应性好，加装后，除过在需要锁止的时候按开关，和踩踏板之外无其他操作，基本不改变驾驶习惯。

（2）本发明是一种低成本，液压耦合锁止方式，可应用在无机械差速锁、无esc系统的车辆上，在四个制动轮缸管路上加装电磁阀，电磁阀控制四个制动轮缸的开启、关闭。制动踏板正常加压，在需要锁止左右驱动轮的时候，通过电磁阀锁止高附驱动轮缸，低附轮缸保持开放。在踩油门的同时，踩制动踏板给低附驱动轮施加制动力，通过力矩平衡让高附路面上的驱动轮有足够的驱动力矩来拖动车辆前进。

附图说明

图1：本发明汽车电子差速锁止系统的结构示意图；

图2：本发明汽车电子差速锁止系统正常制动的工作简图；

图3：本发明汽车电子差速锁止系统在对开路面上未开启时车辆的驱动状态；

图4：本发明汽车电子差速锁止系统在对开路面上开启时车辆的驱动状态；

图5：本发明中差速器的原理简图。

附图标记说明：

1—差速器；11—行星齿轮；12—行星齿轮轴；13—右半轴齿轮；14—左半轴齿轮；15—差速器壳；2—制动主油缸；3—储液罐；4—助力器；5—制动踏板；61—左前卡钳及左前轮胎；62—右前卡钳及右前轮胎；63—右后卡钳及右后轮胎；64—左后卡钳及左后轮胎；7—控制器；71—按钮开关；72—指示灯；81—第一电磁阀；82—第二电磁阀；83—第三电磁阀；84—第四电磁阀；9—abs模块；101—高附路面；102—低附路面。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明：

图1至图5示出了一种汽车电子差速锁止系统，包括汽车制动系统、控制器7和四个电磁阀。汽车制动系统包括差速器1、制动主油缸2、储液罐3、助力器4、制动踏板5、abs模块（防抱死制动系统）9以及四个轮胎和与各个轮胎相对应的卡钳，如图1所示，包括左前卡钳及左前轮胎61、右前卡钳及右前轮胎62、右后卡钳及右后轮胎63和左后卡钳及左后轮胎64。制动时，驾驶员踩下制动踏板5，踏板力经过助力器4的放大推动制动主油缸2产生液压，液压经过abs模块9独立的传递到了四个制动轮缸（卡钳）。四个电磁阀分别是第一电磁阀81、第二电磁阀82、第三电磁阀83和第四电磁阀84，分别接在四个制动轮缸（卡钳）的油路上，只有开、关两个状态。四个电磁阀的开合均由控制器7来决定，处于常开状态。控制器7上有按钮开关71、指示灯72和三根信号线。三根信号线分别接受abs模块9所检测的两个驱动轮轮速信号、一个制动踏板5的开关信号。

图2所示为汽车电子差速锁止系统正常制动工况，因为是正常工况，驾驶员并没有按下控制器7的开关。第一电磁阀81、第二电磁阀82、第三电磁阀83和第四电磁阀84均处于开的状态，此时车辆制动回路制动液流动与常规无异，制动主油缸2直接驱动轮缸（卡钳）进行制动。

如图3所示是汽车电子差速锁止系统在对开路面上未开启时车辆的驱动状态。在对开路面如一侧冰面等低附路面102、一侧沥青等高附路面101，尤其是坡道上，在冰面一侧的驱动轮将会空转而打滑，由于差速器1的固有属性。在沥青等高附路面101上的驱动轮也无法产生足够的驱动力矩。如图4所示，左侧驱动轮即左前轮在冰面飞快旋转，而右侧高附上的驱动轮即右前轮则没有驱动力，在这种情况下，驾驶员先按下控制器7上的按钮开关71。控制器7会接受abs模块9中的驱动轮速信号，通过对比左前轮和右前轮两个驱动轮的转速差异，如图4中，左侧有转速而右侧为零，此时控制器7判断出左侧驱动打滑，接下来即执行预设定好的程序：

关闭所有非驱动轮的电磁阀，如图4中的第三电磁阀83和第四电磁阀84关闭；关闭不打滑的驱动轮电磁阀，如图4中第二电磁阀82关闭；保持打滑驱动轮的电磁阀开启，如图4中第一电磁阀81开启；点亮控制器7上的指示灯72。

因为从按下按钮开关71到所有电磁阀动作，整个过程都是毫秒级时间单位，所以在按下按钮开关71之后，驾驶员接下来的操作就是，如图4，踩油门的同时，慢慢踩制动踏板5（左脚），此时制动主油缸2所产生的液压经过abs模块9，因为只有左前卡钳的回路是通畅的，所以制动液只能驱动左前卡钳(打滑驱动轮一侧)产生制动力。由于差速器1的力矩平衡原理，当左侧驱动轮上的摩擦力矩（制动钳提供）越大，传递到右侧高附驱动轮上的力矩也越大。通过不断的加大施加在左前卡钳上的制动力来获得右侧高附驱动轮上驱动力矩，当高附驱动轮上的驱动力矩足够克服车辆本身的启动阻力，车辆启动。其他工况操作相同，如车辆一侧陷入泥泞另一侧车轮空转，需要脱困的时候，可以用这种方法锁止左右驱动轮。

为了确保安全性，在驾驶员松开制动踏板5，踏板开关断开，此时控制器7得到断开信号，就判断不再需要锁止，此时将所有关闭的电磁阀如图4中的电磁阀全部打开，车辆恢复到正常运行状态，控制器7上的指示灯72关闭。

如图5所示，差速器1包括行星齿轮11、行星齿轮轴12、右半轴齿轮13、左半轴齿轮14和差速器壳15。汽车转弯时内、外侧车轮不同线速度的情况，在车辆左右驱动轮之间安装有差速器1。差速器1的最基本特点就是差速不差扭。就是说左右两侧驱动轮可以有不同的转速，但左右所传递的扭矩是相同的。所以差速器所面临的最大的一个问题就是，假如当一侧驱动轮附着小甚至没有附着（悬空）时，这一侧车轮所能传递的扭矩为零。由于差速特性，另一侧的轮胎所传递的扭矩也顺势降低为零，此时车辆所表现出来的现象就是悬空一侧的车轮空转，而有附着的车轮却纹丝不动，车子自然也不会前进。

本发明实现方式简单，成本低廉；应用范围比较广，凡是车辆均适用；匹配灵活，即可作为oe开发项目，也可以作为后市场的改装适用；适应性好，加装后，除过在需要锁止的时候按开关，和踩踏板之外无其他操作，基本不改变驾驶习惯。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。