本发明涉及刹车系统的技术领域，具体地，涉及一种用于气刹车的电控紧急刹车系统。
背景技术：
现有的商用重型车辆使用的技术均是参照欧美国家与国际通用的刹车系统，刹车总阀的输出比例均是恒定的，与刹车总阀连接的继动阀的工作也是恒定。其中，刹车总阀在使用过程中通过其内部的两个刹车气路对汽车的轮毂进行刹车制动，在刹车制动过程中，驾驶人员通过脚踏板踩动顶杆，顶杆驱动顶杆座下行，顶杆座在下行过程中，接通前刹车气路，前刹车气路通过分泵进行刹车制动，前刹车气路接通过后气压随之推动下活塞，下活塞在气压作用下下行，接通后刹车气路，后刹车气路也通过分泵进行刹车制动；继动阀属于汽车气刹制动系统的一部分，在载重汽车的制动系统里，继动阀起缩短反应时间和压力建立时间的作用。继动阀进气口接通储气筒，出气口接制动气室。当踩下制动踏板时，制动阀的输出气压作为继动阀的控制压力输入，在控制压力作用下，将进气阀推开，于是压缩空气便由储气筒直接通过进气口进入制动气室，而不用流经制动阀，这大大缩短了制动气室的充气管路，加速了气室的充气过程。
现有的刹车制动系统存在的技术缺陷如下：
(1)现有的刹车系统中刹车的使用脚感沉重，反应响应慢、脚阀行程大以及刹车距离大；
(2)现有的刹车只能针对一定的路况使用，对应复杂路况的适应能力差，不能根据不同的路况进行适应性的转换；
(3)现有的刹车系统由于在刹车制动的过程中，受到车身长度的影响，导致管路也越长，在紧急刹车的情况下响应慢、延迟严重；
(4)现有的刹车系统无自检气压系统，容易使其产生维修误诊；
(5)现有的刹车系统在紧急刹车的情况下，不能够直接通过电控电磁阀使继动阀输出气压达到直接制动的目的。
技术实现要素：
为改善上述技术问题，本发明提供了一种用于气刹车的电控紧急刹车系统以达到能够自由转换多种驾驶模式以适应不同路况，提高刹车制动的响应时间以及通过电控直接控制紧急制动的目的，改善了现有的刹车制动系统在制动过程中脚踏板的脚感较重，刹车响应慢导致刹车距离大以及缺乏通过电控直接进行紧急制动的问题。
为了实现上述技术效果，本发明所提供的技术方案是：一种用于气刹车的电控紧急刹车系统，包括制动总阀、前轴制动气路、后桥制动气路和挂车制动气路，所述制动总阀包括上阀体和下阀体，所述上阀体设有后进气孔和后出气孔，下阀体设有前进气孔和前进气孔，还包括电控组合开关，所述制动总阀的端部装配有脚踏板，脚踏板的下方对应设置有行程开关；所述上阀体的内部设有第一转换气腔室且第一转换气腔室与后出气孔之间连接有主转换气阀开关；所述前轴制动气路、后桥制动气路和挂车制动气路中均设有比例继动阀，比例继动阀的进气孔与其控制孔之间连接有紧急电磁气阀；所述比例继动阀的内部设有第二转换气腔室且第二转换气腔室与比例继动阀的出气孔之间连接有副转换气阀开关；所述行程开关和紧急电磁气阀分别与所述电控组合开关电连接。
进一步地，所述上阀体的内部开设有活塞腔，活塞腔设为阶梯腔且阶梯腔的内部装配有主活塞，阶梯腔包括位于上部的第一阶梯孔和位于下部的第二阶梯孔，所述主活塞设为阶梯圆柱状结构，主活塞的大直径段与第一阶梯孔相匹配，小直径段的端部与所述上活门的端部相对应且小直径段上设有与第二阶梯孔相匹配的活塞筒体；所述活塞筒体的一侧与主活塞的大直径端之间形成所述第一转换气腔室，另一侧与活塞腔的底部之间形成上气腔室；所述第一转换气腔室与后出气孔之间通过管道连通，且管道上设有所述主转换气阀开关。
进一步地，所述主活塞的大直径端与所述第一阶梯孔的底部之间设有第一回位弹簧，且第一回位弹簧的内径大于所述活塞筒体的外径。
进一步地，所述比例继动阀包括继动上阀体和继动下阀体，所述继动上阀体的内部设有控制活塞腔，控制活塞腔与继动上阀体的控制孔连通，控制活塞腔的内部装配有工字型活塞；所述工字型活塞包括活塞连杆、分别连接于活塞连杆两端的大活塞和小活塞，所述大活塞与控制活塞腔相匹配，小活塞的外部套设有活塞套筒，活塞套筒装配于控制活塞腔的内部；所述活塞套筒与大活塞之间形成所述第二转换气腔室，第二转换气腔室通过管道与继动下阀体的出气孔连通且该管道上设有所述副转换气阀开关；所述继动下阀体的进气孔与继动上阀体的控制孔之间通过管道连通，且该管道上设有所述紧急电磁气阀；所述继动下阀体的出气孔连接有气压监测表。
进一步地，所述大活塞与所述活塞套筒之间设有第二回位弹簧，第二回位弹簧的内径大于所述小活塞的外径。
进一步地，还包括接近开关和车载防撞雷达，所述接近开关装配于上阀体的外壁上，接近开关的一端连接有刹车指示灯，另一端与所述电控组合开关电连接；所述车载防撞雷达连接有处理器，处理器与所述电控组合开关电连接。
进一步地，所述比例继动阀包括前比例继动阀、后比例继动阀和挂车比例继动阀，所述前比例继动阀、后比例继动阀和挂车比例继动阀分别与前轴制动气路、后桥制动气路和挂车制动气路连通，所述副转换气阀开关包括分别与前比例继动阀、后比例继动阀和挂车比例继动阀装配连接的前副转换气阀开关、后副转换气阀开关以及挂车副转换气阀开关；所述紧急电磁气阀包括分别与前比例继动阀、后比例继动阀和挂车比例继动阀装配连接的前紧急电磁气阀、后紧急电磁气阀以及挂车紧急电磁气阀。
进一步地，所述前轴制动气路包括前刹车储气罐，所述前刹车储气罐的出气孔分别与制动总阀的前进气孔和前比例继动阀的进气孔连通；所述制动总阀的前出气孔与前比例继动阀的控制孔连通。
进一步地，所述后桥制动气路包括后刹车储气罐，所述后刹车储气罐的出气孔分别与制动总阀的后进气孔和后比例继动阀的进气孔连通；所述制动总阀的后出气孔与后比例继动阀的控制孔连通。
进一步地，所述挂车制动气路包括挂车刹车储气罐、挂车控制节流阀，所述挂车控制节流阀的第一进气孔、第二进气孔、第三进气孔分别与制动总阀的前出气孔、后出气孔以及挂车刹车储气罐的出气孔连通；所述挂车控制节流阀的出气孔和挂车刹车储气罐的出气孔分别与挂车比例继动阀的控制孔和挂车比例继动阀的进气孔连通。
相比于现有技术，本发明的有益效果是：
1.采用本发明所提供的紧急刹车系统中，制动总阀可通过电控主转换气阀开关使其内部在气路接通时受力反冲截面的面积进行切换，同样的比例继动阀内部也可通过电控副转换气阀开关使其内部气路接通时活塞的受力反冲截面的面积进行切换，通过上述对主转换气阀开关和副转换气阀开关的接通或者断开，使汽车在驾驶过程中针对雨雪、空车或者重载等不同路况的情况下进行适应性的切换，能够更好的使用驾驶人员对脚踏板的脚感进行调整，脚踏板的行程缩小，刹车距离也进一步缩短，而且对不同的受力反冲截面的面积进行切换，以提升整个刹车系统的适应能力，增强刹车的安全性能；
2.可通过电控紧急电磁气阀对比例继动阀中的进气孔和控制孔直接接通，以达到比例继动阀对汽车的各个分泵提供气压以刹车制动，减少了在紧急刹车的情况下，各个比例继动阀对制动总阀的管路气压的依赖性，提升了整个刹车系统在制动过程中的响应速度；
3.在制动总阀的脚踏板下方设置行程开关，当出现紧急情况时，驾驶人员将脚踏板踩到极限位置以触碰到行程开关，行程开关便会直接接通各个紧急电磁气阀，从而各个比例继动阀接通气路以对汽车进行紧急刹车制动，并且由于各个比例继动阀的出气孔上设置有气压监测表，可通过观测各个气压监测表以对紧急刹车的性能进行评估和监测，方便驾驶员和维修人员进行观测和检修。
附图说明
图1是本发明提供的用于气刹车的电控紧急刹车系统的整体制动气路连接关系图；
图2是本发明提供的用于气刹车的电控紧急刹车系统中上阀体的结构示意图；
图3是本发明提供的用于气刹车的电控紧急刹车系统中上阀体的剖视示意图；
图4是本发明提供的用于气刹车的电控紧急刹车系统中比例继动阀的剖视示意图；
图5是图3的局部放大示意图；
图6是图1的局部放大示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细介绍，以下文字的目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围。
如图1-图6所示，本发明可按照如下方式实施，一种用于气刹车的电控紧急刹车系统，包括制动总阀17、前轴制动气路、后桥制动气路和挂车制动气路，所述制动总阀17包括上阀体1和下阀体，所述主活塞3的内部活动装配有顶杆座15，顶杆座15的端部与主活塞3之间通过橡胶弹簧16连接，刹车脚踏板18通过顶杆驱动顶杆座15产生下行运动，所述上阀体1设有后进气孔4和后出气孔5，下阀体设有前进气孔和前进气孔，还包括电控组合开关43，所述制动总阀17的端部装配有脚踏板，脚踏板的下方对应设置有行程开关28，当驾驶员将脚踏板踩到极限位置的时候，脚踏板能够触碰到行程开关28的触头；所述上阀体1的内部设有第一转换气腔室9且第一转换气腔室9与后出气孔5之间连接有主转换气阀开关11；所述前轴制动气路、后桥制动气路和挂车制动气路中均设有比例继动阀，比例继动阀的进气孔与其控制孔之间连接有紧急电磁气阀，紧急电磁气阀能够将比例继动阀的进气孔和比例继动阀的控制孔接通，比例继动阀的进气孔中的气体直接推动比例继动阀内部的工字型活塞，从而将比例继动阀的进气孔和比例继动阀的出气孔接通达到直接制动目的，不需要依赖从制动总阀17来的气压；所述比例继动阀的内部设有第二转换气腔室且第二转换气腔室与比例继动阀的出气孔之间连接有副转换气阀开关；本实施例中，采用优选的方式，将主转换气阀开关11和副转换气阀开关设为电磁气阀，所述行程开关28、主转换气阀开关11、紧急电磁气阀和副转换气阀开关分别与所述电控组合开关43电连接，电控组合开关43能够分别对主转换气阀开关11、紧急电磁气阀和副转换气阀开关进行控制，实际安装过程中，也可将主转换气阀开关11和副转换气阀开关设为手动气阀以代替电磁气阀，驾驶员可直接通过手动的方式进行控制主转换气阀开关11和副转换气阀开关。
还包括装配于上阀体1内部的上活门2，所述上活门2的端部设有包圈，包圈用于分别与主活塞3的端部和上阀体1的安装孔之间形成排气阀口和进气阀口，所述上阀体1的内部开设有活塞腔，活塞腔设为阶梯腔且阶梯腔的内部装配有主活塞3，主活塞3能够在活塞腔的内部沿其轴向方向进行自由滑动，阶梯腔包括位于上部的第一阶梯孔6和位于下部的第二阶梯孔7，所述主活塞3设为阶梯圆柱状结构，主活塞3的大直径段与第一阶梯孔6相匹配且主活塞3的大直径段外部套设有密封圈，小直径段的端部与所述上活门2的端部相对应，即该端部能够与上活门2的包圈相抵紧配合，且小直径段上设有与第二阶梯孔7相匹配的活塞筒体8，活塞筒体8通过一体成型于主活塞3的小直径段上；所述活塞筒体8的一侧与主活塞3的大直径端之间形成所述第一转换气腔室9，另一侧与活塞腔的底部之间形成上气腔室10；所述第一转换气腔室9与后出气孔5之间通过管道连通，且管道上设有所述主转换气阀开关11，主转换气阀开关11能够实现对管道的接通或者断开。所述主活塞3的大直径端与所述第一阶梯孔6的底部之间设有第一回位弹簧12，且第一回位弹簧12的内径大于所述活塞筒体8的外径，第一回位弹簧12用于主活塞3的复位；所述主活塞3的大直径端沿其周边设有环形缺口，环形缺口内配设有挡圈13，挡圈13的上方设有与所述活塞腔的内壁相装配的开口卡簧14，开口卡簧14用于对挡圈13进行限位，挡圈13用于对主活塞3进行限位，保证主活塞3能够稳定安装于活塞腔的内部。
其工作原理如下：
当汽车处于重载高速的运行状态下，驾驶人员在进行刹车制动时，需要刹车脚踏板18的脚感轻、制动反应快的特点，将主转换气阀开关11处于断开状态，此时，g口与h口之间相互断开，h口与i口连通，驾驶员踩动脚踏板进行制动，脚踏板通过顶杆座迫使主活塞3克服回位弹簧的弹力产生下行运动，该过程中，第一转换气腔室9内部的气体受到主活塞3的大直径端压迫后，第一转换气腔室9内部气体通过第二管道经i口排放至大气中，而主活塞3的小直径端推动上活门2，此时上活门2的进气阀口d打开，排气阀口e关闭，储气罐的压缩气体经上阀体1的后进气孔4到达至上气腔室10的内部，上气腔室10的气体经气孔f至后出气孔5，后出气孔5到达后刹车的各个分泵，各个分泵进行刹车制动，随着上气腔室10内部的气压逐渐升高，气压对活塞筒体8的受力截面产生反冲作用力，因活塞筒体8的受力截面面积小，在相同的内部气压状态下，主活塞3受到的反冲作用力小，从而达到驾驶员踩动脚踏板的脚感较轻的目的；再者，经后进气孔4向上气腔室10内部进行充气，当气压向上顶主活塞3的作用力与橡胶弹簧的预压力相等时，主活塞3开始向上回升到进气阀口d关闭的平衡状态，由于上气腔室10内部的活塞筒体8受力截面面积小，需要上气腔室10内部的气压更高才能达到平衡状态，即用于后刹车的刹车气路的气压更高，从而实现了刹车制动的反应速度更加灵敏，制动距离更短的效果，减少驾驶人员的体力输出。
当汽车处于空载或者轻载的低速运行状态下，驾驶人员在进行刹车制动时，需要刹车脚踏板18的脚感重，并对制动反应要求不高，将主转换气阀开关11处于接通状态，受力反冲截面的面积增大，在同等的气压条件下，主活塞3受到气压的反冲作用力更大，此时驾驶人员踩动脚踏板具有更重的脚感，以适应于当前的行车状态。
所述比例继动阀包括继动上阀体29和继动下阀体30，所述继动上阀体29的内部设有控制活塞腔，控制活塞腔与继动上阀体29的控制孔36连通，控制活塞腔的内部装配有工字型活塞；所述工字型活塞包括活塞连杆31、分别连接于活塞连杆31两端的大活塞32和小活塞33，所述大活塞32靠近控制孔36所在一侧，大活塞32与控制活塞腔相匹配，小活塞33的外部套设有活塞套筒34，活塞套筒34装配于控制活塞腔的内部，所述控制活塞腔的内部开设有与活塞套筒34相匹配的螺纹槽孔，螺纹槽孔的内径大于所述控制活塞腔的内径，活塞套筒34的端部抵紧在所述螺纹槽孔的底部上；所述活塞套筒34与大活塞32之间形成所述第二转换气腔室35，第二转换气腔室35通过管道与继动下阀体30的出气孔40连通且该管道上设有所述副转换气阀开关；所述继动下阀体30的进气孔39与继动上阀体29的控制孔36之间通过管道连通，且该管道上设有所述紧急电磁气阀；所述比例继动阀的出气孔连通有气压监测表27，气压监测表27能够检查到在进行紧急制动时，各个比例继动阀的出气孔能够达到规定的安全气压，以方便驾驶员和维修人员进行观测和检修；所述大活塞32与所述活塞套筒34之间设有第二回位弹簧38，第二回位弹簧38的内径大于所述小活塞33的外径，第二回位弹簧38用于工字型活塞的复位。
其工作原理如下：
(1)对于紧急电磁气阀：当紧急电磁气阀接通时(用于紧急制动的情况下)，压缩气体经继动下阀体30的进气孔39直接进入至继动上阀体29的控制孔36，继动上阀体29的控制孔36将压缩气体排放至活塞腔的内部，工字型活塞受到气压作用产生下行运动，工字型活塞的端部推动阀芯37，阀芯37产生下行运动，从而使继动下阀体30的进气孔39和继动下阀体30的出气孔40连通，以对各个分泵进行直接制动；当紧急电磁气阀断开时，比例继动阀恢复正常的工作状态并通过制动总阀17的输出气体产生动作。
(2)对于副转换气阀开关：当副转换气阀开关接通时，继动下阀体30的出气孔40与继动上阀体29的第二转换气腔室35连通，制动总阀17的输出气压经继动上阀体29的控制孔36进入至阀体上气腔室41(由大活塞32的端部与控制活塞腔的底部构成)，大活塞32在气压的作用下产生下行运动，从而大活塞32驱动小活塞33产生下行运动，小活塞33推动阀芯37产生下行运动，将继动下阀体30的进气孔39和继动下阀体30的出气孔40连通，此时压缩气体经继动下阀体30的进气孔39进入至比例继动阀的阀体下气腔室42，此时对于比例继动阀内部的工字型活塞的受力平衡为：阀体上气腔室41对大活塞32的截面产生的压力＝第二转换气腔室35对大活塞32的环形截面产生的压力+阀体下气腔室42对小活塞33的截面产生的压力，此时由于受力反冲截面的面积较大，导致工字型活塞的运动反作用力较大，在比例继动阀进行接通的过程中响应速度相对较慢，不能够达到高强度的制动效果；
当副转换气阀开关断开时，继动下阀体30的出气孔40与继动上阀体29的第二转换气腔室35断开，制动总阀17的输出气压经继动上阀体29的控制孔36进入至阀体上气腔室41(由大活塞32的端部与控制活塞腔的底部构成)，大活塞32在气压的作用下产生下行运动，从而大活塞32驱动小活塞33产生下行运动，小活塞33推动阀芯37产生下行运动，将继动下阀体30的进气孔39和继动下阀体30的出气孔40连通，此时压缩气体经继动下阀体30的进气孔39进入至比例继动阀的阀体下气腔室42，此时对于比例继动阀内部的工字型活塞的受力平衡为：阀体上气腔室41对大活塞32的截面产生的压力＝阀体下气腔室42对小活塞33的截面产生的压力，此时由于受力反冲截面的面积较小，导致工字型活塞的运动反作用力较小，在比例继动阀受制动总阀17的输出气体进行接通的过程中响应速度相对较快，能够达到高强度的制动。
还包括接近开关和车载防撞雷达，所述上阀体1的外壁上装配有接近开关，在所述制动总阀17的上阀体1侧壁开设有槽口，槽口装配有所述接近开关且槽口的端部与上阀体1内部的主活塞3相对应，当踩脚踏板进行制动时，主活塞3下行运动，从而接近开关的端部远离主活塞3，此时接近开关打开将电路接通，接近开关的一端连接有刹车指示灯19，另一端与所述电控组合开关43电连接；所述车载防撞雷达连接有处理器，处理器与所述电控组合开关电连接，当汽车行驶过程中达到危险碰撞距离时，便会触发车载防撞雷达，车载防撞雷达将信号反馈至处理器，处理器转换为电信号输出至电控组合开关，电控组合开关控制前紧急电磁气阀a1、后紧急电磁气阀b1以及挂车紧急电磁气阀c1进行紧急刹车制动。
所述比例继动阀包括前比例继动阀20、后比例继动阀22和挂车比例继动阀23，所述前比例继动阀20、后比例继动阀22和挂车比例继动阀23分别与前轴制动气路、后桥制动气路和挂车制动气路连通，所述副转换气阀开关包括分别与前比例继动阀20、后比例继动阀22和挂车比例继动阀23装配连接的前副转换气阀开关a、后副转换气阀开关b以及挂车副转换气阀开关c；所述紧急电磁气阀包括分别与前比例继动阀20、后比例继动阀22和挂车比例继动阀23装配连接的前紧急电磁气阀a1、后紧急电磁气阀b1以及挂车紧急电磁气阀c1。
所述前轴制动气路包括前刹车储气罐25，所述前刹车储气罐25的出气孔分别与制动总阀17的前进气孔和前比例继动阀20的进气孔之间通过管道连通，前比例继动阀20的出气孔分别与各个前轴分泵连通，前刹车储气罐25的出气孔经前比例继动阀20直接到达前轴的各个前轴分泵；所述制动总阀17的前出气孔与前比例继动阀20的控制孔36之间通过管道连通，前出气孔的气体用于对前比例继动阀20进行控制。
所述后桥制动气路包括后刹车储气罐24，所述后刹车储气罐24的出气孔分别与制动总阀17的后进气孔4和后比例继动阀22的进气孔之间通过管道连通，后比例继动阀22的出气孔分别与各个后桥分泵连通，后刹车储气罐24的出气孔经后比例继动阀22直接到达后桥的各个后桥分泵；所述制动总阀17的后出气孔5与后比例继动阀22的控制孔36之间通过管道连通，后出气孔5的气体用于对后比例继动阀22进行控制。
所述挂车制动气路包括挂车刹车储气罐23、挂车控制节流阀26，所述挂车控制节流阀26的第一进气孔、第二进气孔、第三进气孔分别与制动总阀17的前出气孔、后出气孔5以及挂车刹车储气罐23的出气孔之间通过管道连通；所述挂车控制节流阀26的出气孔和挂车刹车储气罐23的出气孔分别与挂车比例继动阀23的控制孔36和挂车比例继动阀23的进气孔之间通过管道连通，挂车控制节流阀26的出气孔对挂车比例继动阀23进行控制。
由于本实施例中将主转换气阀开关11、前副转换气阀开关a、后副转换气阀开关b和挂车副转换气阀开关c均设为电磁气阀，本发明中电控组合开关43中的电路连接如下：
电控组合开关43包括1号开关、2号开关、3号开关、4号开关和紧急继电器，其中，1号开关、2号开关和3号开关分别对应控制前副转换气阀开关a、后副转换气阀开关b和挂车副转换气阀开关c；所述4号开关用于控制主转换气阀开关11。
当1号开关、2号开关、3号开关以及4号开关均处于接通时，进入雨雪模式的路况制动刹车系统；
当1号开关、2号开关以及3号开关分别接通，4号开关断开时，进入空车模式的制动刹车系统；
当1号开关、2号开关、3号开关以及4号开关均处于断开时，进入重载模式的制动刹车系统；
将所述前紧急电磁气阀a1、后紧急电磁气阀b1以及挂车紧急电磁气阀c1并接连接，且并联的两端与行程开关28的两端连接，同时，并联的两端也与所述紧急继电器连接，当行程开关28和紧急继电器中任意一个被触发，均能够进行紧急刹车制动，行程开关28或者紧急继电器能够同时控制前紧急电磁气阀a1、后紧急电磁气阀b1以及挂车紧急电磁气阀c1，以进行刹车制动，当行程开关28处于接通时，用于检查紧急刹车是否处于正常状态下。
任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。