本发明涉及一种用于拖拉机的电子手刹及其驻车制动控制方法，可以扩展应用到汽车制动技术领域。
背景技术
电子手刹在乘用车上用的很多，但是在拖拉机上运用的非常少，其工作原理与机械手刹基本相同，只不过控制方式不同，从之前的机械式手刹拉杆变成了电子按钮控制，操纵更加简单，节省了驾驶室的空间。
例如，中国专利cn105531166a公开了一种在驻车制动动作结束的状态下存在制动踏板的操作时能够防止驻车制动意外脱离的危险的带驻车功能的电动制动装置。具有：行车制动控制单元，其在存在制动踏板的操作时，使电动马达动作；驻车制动控制单元，其在存在驻车制动的动作要求时，使电动马达动作，并在该状态下使锁定销从解锁位置向驻车锁定位置移动；以及马达动作禁止控制单元，其在判定为车辆停止且判定为驻车制动动作处于结束的状态时，即便存在制动踏板的操作，也禁止行车制动控制单元中的电动马达的动作。
上述发明通过利用锁定促动器使该锁定销前进与中间齿轮的侧面的卡止孔卡合，能够阻止中间齿轮的旋转。但可能会出现锁止机构回转造成制动力不足而溜车。单个制动盘运用到拖拉机上，单个制动钳的制动力需要比较大；在过大坡度上驻车时，直到电机的输出最大值，按压力仍然小于目标值时，没有给出合理的控制策略；解除驻车制动时电动马达反转，并没有给出反转多少角度。反转过头了对制动装置也是一种损坏。该手刹结构也相对复杂。
技术实现要素：
为了克服或缓解现有技术中存在的上述一种或更多种技术问题，至少提供一种有益的选择，本发明提供了一种用于拖拉机的电子手刹及其驻车制动控制方法。
本发明的技术方案如下：
一种用于拖拉机的电子手刹，其特征在于：所述的电子手刹包括电动马达、轴、减速机构和旋转轴；所述的电动马达通过轴连接至减速机构；所述的减速结构连接旋转轴；所述的旋转轴上设置有两个螺孔，第一拉杆和第二拉杆分别穿过一个螺孔垂直所述的旋转轴的轴向固定安装在旋转轴上，所述的第一拉杆和第二拉杆均连接至盘式制动器。
在一个优选的技术方案中，所述的电子手刹还包括设置在减速机构后面的锁止机构；所述的锁止机构包括摇臂、滑块、导轨、第一锁定促动器和第二锁定促动器、蓄能器、第一进油电磁阀和第二进油电磁阀、泄油阀、第一进油管和第二进油管、第一出油管和第二出油管；所述的摇臂的前端连接至减速机构，摇臂的末端连接滑块，滑块能够在导轨中前后滑动，所述的导轨的表面设置所述的第一锁定促动器和第二锁定促动器，所述的第一锁定促动器和第二锁定促动器分别具有第一锁止销和第二锁止销，所述的滑块运动到电子手刹的对应挡位位置后，第一锁定促动器或者第二锁定促动器动作，第一锁止销或者第二锁止销向下运动，深入导轨的上表面以下阻止滑块回移；所述的第一进油电磁阀和第二进油电磁阀的一端连接至蓄能器，另一端分别通过第一进油管和第二进油管连接至第一锁定促动器和第二锁定促动器的第一液压油进口和第二液压油进口；所述的第一锁定促动器和第二锁定促动器的第一回油孔和第二回油孔分别通过第一出油管和第二出油管连接至泄油阀。
在一个优选的技术方案中，所述的第一锁定促动器和第二锁定促动器的结构完全相同；第一锁定促动器包括第一外壳，第一液压油进口，第一回油孔，第一活塞，第一密封圈、第一压缩弹簧和第一锁止销；所述的第一外壳的上端部左右侧面分别设置有第一液压油进口和第一回油孔；所述的第一活塞，第一密封圈、第一压缩弹簧和第一锁止销设置在所述的第一外壳内；所述的第一外壳的下部沿轴向开有通孔，圆柱状的第一锁止销下端安装在所述的通孔内，上端与第一活塞以能够相对转动的方式铰接在一起；所述的第一活塞的端部通过第一密封圈与第一外壳内的内壁密封；第一液压油进口与蓄能器相通和第一回油孔与油箱相通；所述的第一锁止销的上端部与l形固定头铰接，所述的第一压缩弹簧套装在所述的第一锁止销上，安装在l形固定头和第一外壳下部通孔之间；所述的第一压缩弹簧的直径大于第一锁止销以及第一外壳下部通孔的直径，l形固定头的短边长度大于第一压缩弹簧的直径。
在一个优选的技术方案中，所述的减速机构包括第一齿轮、第二齿轮、齿圈、三个行星轮、太阳轮和行星架；所述的第一齿轮与轴固定连接，第一齿轮和第二齿轮啮合；所述的齿圈与电子手刹的外壳焊接在一起；所述的第二齿轮与太阳轮固定连接，太阳轮与三个行星轮啮合；所述的三个行星轮均固定连接至行星架上，所述的行星架与旋转轴固定连接。
在一个优选的技术方案中，所述的减速机构采用花键联接旋转轴。
在一个优选的技术方案中，所述的第一拉杆和第二拉杆分别用第一螺母和第二螺母固定在旋转轴上。
在一个优选的技术方案中，所述的电子手刹的电动马达以及锁止机构由制动控制器控制；所述的制动控制器的输入侧连接有：发动机转速传感器、油门踏板位置传感器、车速传感器、倾斜传感器、驻车开关和直线位移传感器；所述的制动控制器的输出侧连接有：电动马达、第一进油电磁阀、第二进油电磁阀、泄油阀以及异常报告。
一种上述的用于拖拉机的电子手刹的驻车制动控制方法，其特征在于，所述的驻车制动控制方法如下：
当驻车按钮按下时，首先判断该坡度是否能驻车，倾斜传感器检测坡度大于预设的可执行驻车的坡度值时，制动警报红灯亮提示不能驻车；
当坡度小于等于预设值时，根据坡度的不同，选择合适的驻车挡位，再对电动马达通电，使电动马达动作；
在维持对电动马达的通电状态下，直线位移传感器检测到滑块运动到相应的挡位时，使锁止机构动作，第一锁止销或第一锁止销被压下，阻止滑块回移；
然后，在蓄能器相对应的进油电磁阀通电的状态下停止对电动马达的通电，之后停止蓄能器相对应的进油电磁阀的通电；对驻车制动是否成功进行判定，在判定为驻车制动成功时驻车绿灯亮，提示驻车成功，结束驻车制动控制；
在判定为驻车制动未成功时，判断驻车挡是否在二挡，如果处于二挡，使异常报告动作以向驾驶员报告驻车制动异常，制动警报红灯亮提示不能驻车；如果处于驻车一挡那么再次对电动马达通电，选择二挡驻车，使电动马达动作以使相应的进油电磁阀开启，驻车挡为二挡，车辆驻车成功。
在一个优选的技术方案中，判定驻车成功时，根据车速传感器检测的车速是否在t时间内保持为零进行判定；当车速传感器在规定的t时间内保持为零时，认为车辆驻车制动为成功，否则为不成功。
在一个优选的技术方案中，在选择驻车挡位时，前期标定好控制器，坡度测量值α<标定值α1时选择驻车挡一挡，标定值α1≤坡度测量值α≤标定值α2选择驻车挡二挡；在标定控制器时使得标定值α2小于且与真实最大坡度角相差δα，这样可以防止人为或者别的外力对停在斜坡上的拖拉机作用使得拖拉机滑动。
根据本发明的一些实施方式，可以有效防止锁止机构回转，有效避免溜车。
根据本发明的一些实施方式，采用直线位移传感器精确测量滑块的移动位置，大大减小滑块回移的冲量。在选择驻车挡位时，前期标定好控制器，坡度测量值α<标定值α1时选择驻车挡一挡，标定值α1≤坡度测量值α<标定值α2选择驻车挡二挡。在标定控制器时使得标定值α2小于且与真实最大坡度相差δα，这样可以防止人为或者别的外力对停在斜坡上的拖拉机作用使得拖拉机滑动，提高安全性；当驻车按钮按下时，首先判断该坡度是否能驻车，倾斜传感器检测坡度大于预设的可执行驻车的坡度值时，制动警报灯亮提示不能驻车。当小于预设值α2时，对电动马达通电，使电动马达动作；驻车解锁时电动马达反转，反转时电动马达输出的力矩比驻车时要小很多，标定时标定好这个值，电动马达标定好回转的角度，不同的挡位对应的回转角度不一样，使滑块返回到合适的位置，解除加载于车轮的制动力。
附图说明
图1为用于拖拉机的电子手刹的整体结构示意图；
图2用于拖拉机的电子手刹的减速机构的结构示意图；
图3用于拖拉机的电子手刹的锁止结构的示意图；
图4用于拖拉机的电子手刹的锁止结构的促动器的剖视图；
图5为用于拖拉机的电子手刹的控制系统框图；
图6为用于拖拉机的电子手刹的驻车制动控制方法的控制流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例和说明书附图进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
如图1、2所示，本发明的电子手刹装置具有：电动马达1，提供动力源；轴2，连接电动马达1与减速机构3；减速机构3，将从轴2输入的旋转进行减速增扭后传递给旋转轴10；旋转轴10与两个拉杆31a、31b采用螺母32a、32b连接，其将被减速机构3减速的旋转力通过拉杆31a、31b传递给两个盘式制动器(未图示)。根据一种实施方式，拉杆31a和31b分别位于旋转轴10的两端。
如图2所示，减速机构3采用如下机构：1、直齿轮系传动，齿轮4与齿轮5啮合，对电动马达1的输出旋转进行传递；2、行星齿轮系传动，齿圈6与电子手刹外壳焊接在一起，直齿轮5旋转传递给太阳轮8，三个行星轮7，行星架9，其对前面直齿轮传递的旋转进一步减速增扭，最后行星架9输出，通过上述多个齿轮系将从电动马达1输入的旋转依次减速传递至行星架9，行星架9与旋转轴10固定连接。
具体地，轴2与齿轮4(小轮)连接，齿轮4与齿轮5(大轮)啮合连接，直齿轮5与太阳轮8相啮合连接，从而将旋转传递给太阳轮8。太阳轮8与三个行星轮7相连接，从而把旋转传递给行星轮7.三个行星轮与行星架9相连接，行星架9与旋转轴10花键连接，从而轴2的旋转可以传递给轴10。应该注意，行星轮的数量不限于3个，可以有更多个或更少个。
如图1、图3和图4所示，电动马达1的动力经过减速机构传至旋转轴10，经旋转轴10动力输出分两路，一路传入第一拉杆和第二拉杆，一路传入锁止机构11。行星架9后端与旋转轴10采用花键连接，旋转轴10与锁止机构11的摇臂12铰接。
根据一种实施方式，锁止机构11包括锁定部分和驱动部分。锁定部分包括锁定促动器15a和15b、摇臂12、滑块13和导轨14以及设置在导轨14中的直线位移传感器(未图示)。滑块13运动到不同的位置，直线位移传感器会给制动控制器40发送不同的电信号，前期对制动控制器40进行标定，标定好不同档位的电信号，当滑块运动到相对应的档位时，制动控制器40会给蓄能器电磁阀24或27发送开启指令。
驱动部分包括蓄能器30、两个进油电磁阀24和27、泄油阀29、进油管23和26、出油管25和28。下面将会对这些部件的连接关系进行详细描述。
摇臂12的前端连接至减速机构3(如上所述，行星架(9)后端与旋转轴(10)采用花键连接，旋转轴(10)与锁止机构11的摇臂(12)铰接)，摇臂12的末端连接滑块13，滑块13运动到对应挡位位置后，促动器15a和15b动作，锁止销22a和22b向下运动，阻止滑块回移。
制动控制器判断选择合适驻车挡位，一挡时促动器15b动作锁止销22b向下运动，二挡时促动器15a动作锁止销22a向下运动。如果具有更多的档位，则可以相应设置促动器。
根据一种实施方式，第一锁定促动器15a和第二锁定促动器15b的结构完全相同。如图4所示，第一锁定促动器15a包括第一外壳16a、第一液压油进口17a、第一回油孔18a、第一活塞19a、第一密封圈20a、第一压缩弹簧21a和第一锁止销22a。第一液压油进口17a和第一回油孔18a分别设置在所述第一外壳16a的上端部左右侧面。第一活塞19a、第一密封圈20a、第一压缩弹簧21a和第一锁止销22a设置在第一外壳16a内。第一外壳16a的下部沿轴向开有通孔，圆柱状的第一锁止销22a下端安装在所述的通孔内，上端与第一活塞19a以能够相对转动的方式铰接在一起；第一活塞19a的端部通过第一密封圈20a与第一外壳16a内的内壁密封；第一液压油进口17a与蓄能器相连，第一回油孔18a与油箱相通；所述的第一锁止销22a的上端部与l形固定头连接，所述的第一压缩弹簧21a套装在所述的第一锁止销22a上，安装在l形固定头和第一外壳16a下部通孔之间；所述的第一压缩弹簧21a的直径大于第一锁止销22a以及第一外壳16a下部通孔的直径，l形固定头的短边长度大于第一压缩弹簧21a的直径。
通过液压油进口17a从蓄能器30传递过来具有一定压力的液压油，推动活塞19a，活塞19a推动锁止销22a向下运动并压缩弹簧21a。在解除锁止时，泄油阀29打开，液压油从回油孔18a回到油箱，液压油压力卸除后，回位弹簧21a弹簧势能释放，推动活塞19a向解除锁止方向运动。
如图4所示，锁止销22a上端与第一活塞19a以能够相对转动的方式铰接在一起，锁止销22a能够相对活塞19a转动，这样减小活塞19a受到的冲击力。应该注意，根据本发明的其他实施方式，锁止销22a也可以与活塞19a固定连接。
回到图1，减速机构3与旋转轴10采用花键联接，力矩传到旋转轴10，杆31a、31b用螺母32a、32b固定在轴10上。杆31a、31b采用连杆机构与两个盘式制动联接(未图示)。
该电子手刹的电动马达1以及锁止机构11，被图5所示的制动控制器40控制。在该制动控制器40的输入侧连接有：发动机转速传感器41，用于检测发动机转速信号；油门踏板位置传感器42，其用于对油门踏板位置进行检测；车速传感器43，其对当前的车轮的转速进行检测；倾斜传感器44，其对路面的倾斜进行检测；以及驻车开关45，其由驾驶员来操作；直线位移传感器46，用来测量滑块的位置。在制动控制器40输出侧连接有：电动马达1、蓄能器电磁阀24、27、29，以及异常报告模块47。异常报告模块47用于向驾驶员报告驻车制动有异常，例如可以在显示屏上显示或者制动警告灯等。
为了保证行驶的安全性，人为误按了驻车开关45，制动控制器40是不动作的。其控制策略为：当发动机转速信号为零，油门位置为零，车速为零，同时满足时按下驻车开关45，驻车控制才执行。
基于图6对驻车制动控制进行说明。当驻车按钮按下时，首先在步骤s1判断该坡度是否能驻车，倾斜传感器检测坡度大于预设的可执行驻车的坡度值时，在步骤s8，制动警报红灯亮提示不能驻车。当小于等于预设值时，在步骤s2，根据坡度的不同，选择合适的驻车挡位，然后在s3，对电动马达通电，使电动马达动作，从而使滑块移动到相应的挡位位置。然后，在步骤s4，直线位移传感器检测滑块位置，直线位移传感器检测到滑块运动到相应的挡位时，使锁止机构动作，锁止销被压下，阻止滑块回移。然后，在步骤s5，在相对应的进油电磁阀24或27通电的状态下停止对电动马达的通电，之后在步骤s6停止蓄能器相对应的电磁阀的通电(电磁阀开启，相对应的促动器锁止销已经动作，断电是为了节省能量)。在步骤s7，对驻车制动是否成功进行判定，在判定为驻车制动成功时，在步骤s13，驻车绿灯亮，提示驻车成功，结束驻车制动控制。该判定例如可以根据车速传感器检测的车速是否在t时间内保持为零。当车速传感器在规定的t时间内保持为零时，认为车辆驻车制动为成功，否则为不成功。在判定为驻车制动未成功时，在步骤s9，判断驻车挡是否在二挡，如果处于二挡，进入步骤s13，使异常报告模块动作以向驾驶员报告驻车制动异常，如果处于驻车一挡(步骤s9，否)，那么在步骤s10再次对电动马达通电，选择二挡驻车，在步骤s11使电动马达动作，以在步骤s12使电磁阀开启，驻车挡为二挡。由此，能够可靠的使车辆驻车成功。
这里，在选择驻车挡位时，前期标定好控制器，坡度测量值α<标定值α1时选择驻车挡一挡，标定值α1≤坡度测量值α≤标定值α2选择驻车挡二挡。在标定控制器时使得标定值α2小于且与真实最大坡度角相差δα，这样可以防止人为或者别的外力对停在斜坡上的拖拉机作用使得拖拉机滑动，提高安全性。
在解除驻车制动时，对蓄能器泄油阀29进行通电，促动器15内的液压油回流油箱，电动马达1通电以使滑块向制动方向稍微运动，锁止销22被回位弹簧21朝向解锁的方向施加力，由此从驻车锁止位置向解锁位置上移。然后，使电动马达1反转，反转时候电动马达输出的力矩比驻车时要小很多，标定时标定好这个值，电动马达1标定好回转的角度，不同的挡位对应的回转角度不一样，直线位置传感器可以精确测量到滑块13的位置，使滑块13返回到合适的位置，解除加载于车轮的制动力。
根据本发明的一些实施方式的电子手刹可以增大驾驶室空间，避免了目前国内拖拉机基本都采用机械手刹，机械操作柄在驾驶室内占据很大的位置的问题。
根据本发明的一些实施方式的电子手刹使得拖拉机在驻车更方便，更省力。
根据本发明的一些实施方式的电子手刹。可避免促动器锁止销与中间齿轮的碰撞：采用直线位移传感器精确测量滑块的移动位置，大大减小滑块回移的冲量。驻车成功时，驻车绿灯亮，以免驾驶员在未知的情况下提前断开总电。
根据本发明的一些实施方式的电子手刹，可防止锁止机构回转造成制动力不足而溜车：采用两驻车挡，在选择驻车挡位时，前期标定好控制器，坡度测量值α<标定值α1时选择驻车挡一挡，标定值α1≤坡度测量值α<标定值α2选择驻车挡二挡。在标定控制器时使得标定值α2小于且与真实最大坡度相差δα，这样可以防止人为或者别的外力对停在斜坡上的拖拉机作用使得拖拉机滑动，提高安全性。
根据本发明的一些实施方式的电子手刹，对坡度进行主动判定：当按下电子手刹开关时，采用在大于最大标定值α2时不予执行驻车控制，警报灯等提示禁止驻车。
根据本发明的一些实施方式的电子手刹，解除驻车制动时电动马达反转，反转角度：不同的驻车挡对应滑块不同的位移量。
根据本发明的一些实施方式，对有效利用蓄能器能量，提高能量利用率。
尽管本发明已经做了详细的说明，但对本领域熟练技术人员说，只要不离开本发明的精神和范围可做各种变化或修正是显然的。