一种拖挂式房车制动力差动分配装置的制作方法

本发明涉及拖挂式房车制动技术领域，具体涉及一种拖挂式房车制动力差动分配装置。

背景技术：

在研究拖挂式房车的运动时，一般把牵引的车辆称为主车，把被牵引的房车称为挂车。当拖挂式房车在转弯时，主车与挂车的连接处会产生一个转角。这个转角对房车运动的稳定性具有很大影响。为了保证房车的平稳转弯，房车的左右轮需要施加不同的制动力，并随着转角的变化，施加的制动力也要相应地发生改变。现有的实现拖挂式房车差动制动的方案中，如申请号为201810128501.6的专利，利用检测机构、电子控制单元ecu和执行机构，其中检测机构检测制动踏板的制动信号和角度测量装置的电阻变化信号，并发送到ecu，ecu经过计算控制执行机构，执行机构通过pwm控制器调节房车制动器左、右制动力大小，产生横摆力矩使得拖挂式房车能够平稳制动。但本方案大量地采用了电子控制装置，降低了运行的可靠性，不便于维修。又如申请号为201711153611.x的专利，设计了一种考虑电磁制动系统延迟特性的拖挂式房车同步跟随制动控制方法，使得房车能够实时与主车保持减速度一致，从而实现更平稳地制动。但是它需要检测主车刹车灯信号，改造主车电路，方法较为复杂，执行比较困难。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种基于主挂车转角的拖挂式房车制动力差动分配装置，以解决现有装置复杂、可靠性低、不便于维修等问题。

一种拖挂式房车制动力差动分配装置，包括托臂及与托臂连接的角度捕捉部分、液压分配部分和滑动变阻器部分，所述角度捕捉部分包括球头，球头的赤道面设有夹层，所述夹层内侧设有圆柱形凸台，圆柱形凸台与球头两侧的凹槽嵌合，所述夹层外侧设有方形凸台，方形凸台侧面与滑块接触；所述滑块的一侧分别连接弹簧、拉绳的一端，拉绳另一端伸向滑动变阻器部分，弹簧另一端与托臂的内侧相连；拉绳绕过滑轮后末端连接钩子，钩子勾住滑片，滑片与电阻棒接触，钩子可以在滑槽中滑动，以改变变阻器的阻值，滑片还与回位弹簧连接；液压分配部分机架的一侧固定推拉式电磁铁，电磁铁的末端与杠杆上端相连，杠杆下端与活塞的推杆相连，活塞可以在阀体的液压腔里做往复运动，液压腔末端连接有油嘴，用来连接液压管；滑动变阻器与电磁铁的通过导线连接。

上述方案中，所述夹层被上压盖和下压盖夹紧，夹层与上压盖、下压盖之间均设有滚珠，以减小夹层转动时的摩擦阻力，下压盖通过固定螺钉与托臂内侧相连，同时螺钉也将夹层与上压盖固定。

上述方案中，所述托臂内侧的上部分是球面，与球头紧密嵌合，托臂内侧的下部分为两级台阶面，第一级台阶面与上压盖表面贴合，第二级台阶面与夹层和滑块表面贴合；托臂内侧下端设有圆弧形导轨；滑块可沿导轨滑动。

上述方案中，所述回位弹簧套设在滑轴上，且与变阻器外壳连接，所述电阻棒、滑轮、滑槽、滑轴均固定在滑动变阻器外壳上。

上述方案中，所述角度捕捉部分还包括与球头一体的球头柱，球头柱通过下端的螺纹固定在主车上。

上述方案中，所述钩子由平直状的钩子后端和弯曲状的钩子前端两段通过旋转轴铰接而成。

上述方案中，所述杠杆铰接在支杆上，支杆固定在机架上。

本发明的有益效果为：

1.本装置在起到连接主车与挂车的作用同时，还能利用转角差动分配挂车左右轮的制动力，使拖挂式房车在转弯时运行更加平稳。

2.本装置中的球头能实现水平转动和俯仰运动，工作灵活。

3.本装置中的制动力最终来源于电力，这样能够精准地控制制动力的大小、调节制动力的分配。

4.本装置采用机械传动、液压制动的方法，工作稳定，可靠性高。

5.本装置体型小巧，结构相对简单，具有工程可行性，便于安装、拆卸和维修。

附图说明

图1为装置整体结构示意图；

图2为球头位置局部剖视图；

图3为滑动变阻器部分结构示意图；

图4为钩子的具体结构示意图；

图5为液压分配部分结构示意图；

图6为装置中的电路原理图；

图7为球头转角为零时装置内部各构件的运动状态图；

图8为球头逆时针旋转θ角后装置内部各构件的运动状态图；

图9为球头顺时针旋转θ角后装置内部各构件的运动状态图；

图10为装置工作时的具体执行流程图；

图中的标号具体说明如下：

1.球头柱；2.滑块；3.下压盖；4.夹层；5.固定螺钉；6.上压盖；7.球头；8.凹槽；9.托臂；10.液压分配部分；11.滑动变阻器部分；12.拉绳；13.弹簧；14.角度捕捉部分；15.滚珠；16.圆柱形凸台；17.方形凸台；18.导轨；19.滑轮；20.滑槽；21.钩子；22.回位弹簧；23.电阻棒；24.滑片；25.钩子后端；26.旋转轴；27.钩子前端；28.挂钩弹簧；29.推拉式电磁铁；30.支杆；31.杠杆；32.安装孔；33.活塞；34.阀体；35.油嘴；36.滑动变阻器外壳；37.滑轴；38.机架。

具体实施方式

下面结合图对本装置具体实施进一步说明。

如图1所示，为本装置的整体结构示意图(为了展示装置内部结构，对托臂7沿对称面进行了剖切)，整个装置完全对称，因此图中只标注一侧构件的名称。装置的基本组成部分包括角度捕捉部分14、托臂9、液压分配部分10和滑动变阻器部分11，其中角度捕捉部分14由球头柱1、滑块2、下压盖3、夹层4、固定螺钉5、上压盖6、球头7和凹槽8组成。球头柱1与球头7加工成一体，球头7与托臂9相互嵌合，球头柱1通过下端的螺纹固定在主车上，托臂9与挂车相连，当主车运动时，主车的牵引力依次通过球头柱1、球头7和托臂9施加到挂车上。球头7两侧各加工出一个凹槽8，位于球头7赤道面的夹层4内侧焊接有圆柱形凸台16(图2)可以与凹槽8嵌合。夹层4上方是上压盖6，下方是下压盖3，夹层4被上压盖6和下压盖3夹紧，上压盖6与夹层4、夹层4与下压盖3之间均设有滚珠15(图2)，以减小夹层4转动时的摩擦阻力，下压盖3依靠四个固定螺钉5与托臂9内侧相连，同时螺钉也将夹层4与上压盖6进行固定，夹层4外侧焊接有两个方形凸台17(图2)，方形凸台17侧面与滑块2接触，滑块2可以沿托臂9内侧下端的圆弧形导轨18滑动，滑块2的一侧分别连接弹簧13、拉绳12的一端，拉绳12另一端伸向滑动变阻器部分11，弹簧13另一端与托臂9的内侧相连，滑动变阻器部分11和液压分配部分10通过螺栓固定在托臂9的内侧。

如图2所示，为球头位置垂直于对称面方向的局部剖视图，托臂9内侧的上部分是球面，可以与球头7紧密嵌合，托臂9内侧的下部分为两级台阶面，第一级台阶面与上压盖6表面贴合，第二级台阶面与夹层4和滑块2表面贴合。

如图3所示，为滑动变阻器部分11的结构示意图，图中设有两根相同规格的电阻棒23，均与滑片24接触，电阻棒23两端固定在滑动变阻器外壳36上，滑动变阻器外壳36通过螺栓固定在托臂9的内侧。拉绳12绕过固定在滑动变阻器外壳36上的滑轮19后末端连接钩子21，滑轮19能改变拉绳12的方向，钩子21可以在滑槽20中滑动，滑槽20设在滑动变阻器外壳36上，钩子21勾住了变阻器上的滑片24，当拉绳12拉动一侧的钩子21时，滑片24随之滑动，两个变阻器阻值改变。

如图4所示，为钩子的结构示意图，此处的钩子进行了特殊的设计，分成了平直状的钩子后端25和弯曲状的钩子前端27两段，两者通过旋转轴26铰接，两者外侧受挂钩弹簧28的拉力作用，这种设计的目的是为了保证滑片24在滑动时永远只受一侧钩子21的拉力，另一侧的钩子21会在挂钩弹簧28的作用下发生旋转，脱离滑片24，两个回位弹簧22(图3)能让滑片24在钩子21的拉力消失后回到变阻器中心，回位弹簧22套设在两端与变阻器外壳相固定的滑轴37上，且一端与变阻器外壳36连接，一端与滑片24连接。

如图5所示，为液压分配部分结构示意图(图中包括固定在液压分配部分机架38上的内、外侧液压腔，并对外侧液压腔进行了剖切)，图中32为穿螺栓的安装孔，使得液压分配部分一侧与托臂9内侧相固定；两个推拉式电磁铁29固定在机架38的一侧，推拉式电磁铁29的末端能够随着电流的改变而发生不同位移的收缩，电流越大，收缩的位移越大；两个杠杆31铰接在支杆30上，支杆30固定在机架38上，杠杆31上端与推拉式电磁铁29末端相连，下端与活塞33的推杆相连，活塞33可以在阀体34的液压腔里做往复运动，液压腔末端连接有油嘴35，用来连接液压管，液压管与挂车左右轮的制动器相连。

该连接装置的具体工作过程如下：

如图6所示，为装置中的电路原理图，其中e0为电源电动势，r0为电源内阻，s为开关，r为保护电阻，rx1和rx2分别表示图3中滑片24与两根电阻棒23组成的滑动变阻器，ya1和ya2分别表示图4中的两个推拉式电磁铁，滑动变阻器与电磁铁通过导线连接。rx1与rx2的滑片一起联动，并且当滑片位于变阻器中央时，可以触动开关s使s断开，i1和i2分别为两个支路的电流值。

图7、8、9为装置工作时的三个运动状态图，为了能更清楚地表示装置内部各个构件的运动状态，图中将托臂摘除并选取装置的俯视图。图7中对几个重要构件进行了进一步的命名，图7为球头7转角为零时的运动状态图，此时滑块2a、滑块2b皆位于起点，钩子21a、钩子21b在弹簧17的作用下处于张开状态，滑片24位于变阻器中央，电路断开，电磁铁ya1和ya2没有吸力，活塞a和活塞b的受压面处于同一竖直面。

图8中，当球头沿逆时针方向旋转θ角时，夹层4外侧的方形凸台17推动滑块2a，使滑块2a沿圆弧形导轨18滑动旋转θ角，滑块2a拉动一侧拉绳12使钩子2a勾住滑片24并带动滑片24滑移，开关s闭合，rx1与rx2的有效阻值改变。设夹层4外侧(忽略方形凸台)的圆柱面半径为r，每根电阻棒23的最大阻值为rm，有效长度为l0，则此时两个变阻器的有效阻值为：

设电磁铁29线圈电阻为rya，由于电路为直流电路，因此可以忽略线圈内的感应电动势；则根据电路串并联的规律和闭合电路欧姆定律可得：

所以：

将rx1和rx2的值代入，得：

所以，当球头逆时针旋转时，随着θ角的增大，的值逐渐减小，且i1减小，i2增大。在其他条件相同时，推拉式电磁铁29的运动行程与电流大小成正相关，电流越大，推拉式电磁铁的行程越大。由于ya1和ya2末端的初始位置相同，所以随着θ角的增大，ya1末端做推运动(即向右运动)，ya2末端做拉运动(即向左运动)，经过杠杆31力的传递后，活塞33a和活塞33b的运动方向正好与之相反：活塞33a做拉运动(即向左运动)，活塞33b做推运动(即向右运动)。液压腔通过液压管与挂车左右轮制动器相通，液压油将压强从活塞传递到制动器，并且活塞33a的拉运动使制动力减小，活塞33b的推运动使制动力增大，这样便实现了挂车制动力的差动分配。

同理，如图9所示，当球头沿顺时针旋转时，随着θ角的增大，i1增大，i2减小，ya1末端做拉运动，ya2末端做推运动，所以活塞33a做推运动，使一侧制动力增大，活塞33b做拉运动，使另一侧制动力减小，实现制动力的差动分配。

装置工作时的控制流程如图10：当主车运动时，若转角为0，装置的电路便断开，左右轮制动力为0，不发生分配；若转角不为0，电路开关闭合，滑动变阻器阻值改变，电磁铁行程改变，活塞运动，液压制动力得到分配。左右轮制动力分配的比例随着转角的变化而变化；当主车运动停止时，装置停止工作。

以上对本发明所提供的一种基于主挂车转角的拖挂式房车制动力差动分配装置进行了详细介绍，本实施例应用了具体个例对本发明的原理和实施方式进行了阐述，所要说明的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。