一种汽车制动系统的制动液需液量测试装置及其应用

摘要

本发明公开了一种汽车制动系统的制动液需液量测试装置及其应用，包括：空腔圆管、直线位移传感器、工字型活塞和金属杆；空腔圆管的两端分别与制动硬管和制动软管的接口螺纹连接；在空腔圆管内设置有一工字型活塞；工字型活塞与空腔圆管过渡配合；在工字型活塞的连接杆上垂直设置有一金属杆；在金属杆的顶端设置有直线位移传感器，且直线位移传感器的滑块与金属杆顶端固定在一起；直线位移传感器与空腔圆管内壁固定连接。本发明原理简单，可操作性强，精确度高，适用于小流量大压力制动需液量的准确测试。

说明书

技术领域

本发明涉及汽车测试技术领域，具体涉及一种汽车制动系统的制动液需液量测试装置及 其应用。

背景技术

汽车的良好的制动系统是行车安全的一个重要保障，当汽车在行驶过程中发生突发事件 时，稳定而迅速的制动能很大程度的减小驾驶员以及车外其他人员所受安全威胁。

制动系统结构型式主要有机械式、气动式、液压式、气液混合式。它们的工作原理基本 都一样，都是利用制动装置，用工作时产生的摩擦热来逐渐消耗车辆所具有的动能，以达到 车辆制动减速，直至停车的目的。

汽车液压制动系统是运用最广泛的，其构造很简单，由制动主缸和制动轮缸组成，制动 主缸的压力通过管道分向四个制动轮缸上(制动轮缸在四个车轮制动器上)，用脚踩压制动踏 板，制动踏板力通过杠杆传递到制动主缸的活塞上，就是给制动主缸加压，制动液通过管道 传到四个制动轮缸。制动轮缸实际上是液压执行机构，一般由油缸、活塞等组成。制动主缸 压力传过来后迫使两个活塞向外推动，使制动蹄片抵紧制动鼓或夹紧制动盘，通过摩擦使车 轮减速，从而起到制动停车的作用。

对制动管路制动液需液量测试对优化汽车制动系统设计具有重要作用，如压力-液体体积 特性。汽车液压制动系统在不制动时，管路中制动液不流动，但在制动过程中，制动液流量 小,且管路压力大,特别是装备的电子控制系统主动增压制动时管路压力可达25MPa。现在用以 液体流量测量主要基于流量传感器，主要适用于连续、低压流量的测量。流量传感器很难实 现汽车制动系统需液量小量程(通常在10ml以内)、高压力(25MPa以上)环境下的测量。

汽车液压制动系统工作时，由制动主缸流出的制动液与进入制动轮缸的制动液体积不同， 而只有进入制动轮缸的制动液才能直接产生制动力。人力踩踏制动踏板，可以作用于制动主 缸内的制动液，使其流出。由此可见，试验能直接控制的是制动主缸内的制动液的流出量， 只能间接控制制动轮缸的制动液流入量，从而为了控制制动力的大小，研究两者的关系不可 或缺。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足之处，提供了一种原理简单、可操作性强、精确度高的汽 车制动系统的制动液需液量测试装置及其应用，以期能精确测量汽车液压制动时的需液量， 从而能够研究从制动主缸流出的制动液与进入制动轮缸的制动液的拟合关系，以及通过试验 确定制动踏板的最佳行程。

本发明为解决技术问题所采用如下技术方案：

本发明一种汽车制动系统的制动液需液量测试装置，所述汽车制动系统包括：制动油液 槽、制动主缸、制动踏板、制动硬管、制动软管、制动轮缸和制动器；所述制动踏板与制动 主缸相连；所述制动油液槽通过管道与制动主缸相连，所述制动主缸通过所述制动硬管和制 动软管与四个制动轮缸相连；所述制动轮缸与制动器相连；其特点是，

在所述制动软管与制动轮缸的接口处设置有第一需液量测试装置；

所述第一需液量测试装置包括：空腔圆管、直线位移传感器、金属杆和工字型活塞；

所述空腔圆管分别与所述制动软管与制动轮缸的接口螺纹连接；

在所述空腔圆管内设置有所述工字型活塞；所述工字型活塞与所述空腔圆管过渡配合； 在所述工字型活塞的连接杆上垂直设置有所述金属杆；在所述金属杆的顶端设置有所述直线 位移传感器；所述直线位移传感器与所述空腔圆管内壁固定连接；

所述第一需液量测试装置是利用所述制动踏板推动所述制动主缸的制动液经过所述制动 硬管流入所述空腔圆管内，从而推动所述工字型活塞运动，将所述制动软管内的制动液压入 所述制动轮缸中，并使得所述金属杆能带动所述直线位移传感器上的滑块在所述直线位移传 感器上产生位移量；从而获得所述制动轮缸的第一需液量。

本发明所述的制动液需液量测试装置的特点也在于，

所述第一需液量V是利用式(1)计算获得：

V＝S×L(1)

式(1)中，S表示所述工字型活塞的横截面积；L表示所述直线位移传感器的位移量。

本发明一种汽车制动系统的制动液需液量测试装置的应用的特点是，在所述制动硬管与 所述制动软管之间再设置第二需液量测试装置；

对所述第一需液量测试装置所获得的第一需液量与第二需液量测试装置所获得的第二需 液量进行比较，从而获得拟合关系。

本发明一种汽车制动系统的制动液需液量测试装置的特点也在于，

根据所述制动踏板的行程不同来测试所述第一需液量测试装置所产生的第一需液量；从 而确定所述制动踏板的最佳行程；以所述最佳行程产生最优制动力。

在需液量测试装置所在的制动硬管上设置一压力传感器，由需液量测试装置和压力传感 器构成制动轮缸的P-V特性测试装置；

由所述第一需液量测试装置所获得的第一需液量与压力传感器所获得的制动硬管的压 强，从而获得所述制动轮缸的P-V特性。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明适用于汽车液压制动系统性能测试试验；通过使用体积公式V＝S×L，能方便 快捷地计算出体积大小，避免了直接测量制动液流量的不便；而汽车液压制动系统工作时， 制动管路压力大且制动液流量流速小，直接测量很难实现，且精度低。

2、本发明采用直线位移传感器输出位移信息表征制动液流量，提高了测量结果的精确度。 直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。直线位移传感器实践上是一个 滑动变阻器，它里面集成了一个信息处理芯片，将滑动变阻器两端电压的变化量转化为位移 量。电信号灵敏度高，测量出的位移量精确度高。

3、本发明结构简单，易于制作安装。直线位移传感器内部集成了电路，使用方便；直线 位移传感器体积小，容易安装。

4、本发明可以用以研究从制动主缸流出的制动液体积与最终进入制动轮缸的制动液体积 之间的关系。在制动硬管与制动软管的连接处安装一个需液量测试装置，再在制动软管与制 动轮缸之间设置一个需液量测试装置，分别测量两个需液量测试装置的需液量，进行多次实 验，找出两者之间的拟合关系。

5、本发明可以通过试验获取制动踏板的最佳行程；通过制动踏板的不同行程，获取其需 液量，随着制动踏板的行程不断增加，其需液量也随之变大，到达一个临界点后，即使增加 制动踏板的行程，其需液量保持不变，通过制动踏板行程和制动需液量关系确定制制动踏板 的最佳行程。

6、本发明可以用以制动轮缸的P-V特性测试试验，找出制动轮缸的制动液体积与制动轮 缸压力的拟合关系，可以为压力调节装置的设计与改进提供指导。在制动硬管上设置一压力 传感器，因为制动硬管内液压与所连接的制动轮缸内液压相同，可以获得制动轮缸压强。需 液量测试装置安装在制动软管与制动轮缸之间，测量进入制动轮缸的制动液流量。由此，可 以进行制动轮缸的P-V特性测试试验，经由多次试验，找出制动轮缸的制动液体积与制动轮 缸压力的拟合关系。以此为理论基础，可通过控制进入制动轮缸的制动液体积来精确调节制 动轮缸压力，以达到最佳制动效果，用以设计与改进压力调节装置。

附图说明

图1为一种装有本发明的汽车制动系统的结构示意图；

图2为本发明一种汽车制动系统的制动液需液量测试装置结构示意图；

图3为本发明一种汽车制动系统的制动液需液量测试装置的应用示意图；

图4为本发明一种汽车制动系统的制动液需液量测试装置的第二种应用示意图；

图中标号：1制动油液槽；2制动主缸；3制动踏板；4a制动硬管；4b制动软管；5第 一需液量测试装置；5a空腔圆管；5b直线位移传感器；5c金属杆；5d工字型活塞；6制动轮 缸；7制动器；8第二需液量测试装置；9压力传感器。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，一种汽车制动系统的制动液需液量测试装置中的汽车液压制动 系统包括：制动油液槽1、制动主缸2、制动踏板1、制动硬管4a、制动软管4b、制动轮缸6 和制动器7；所述制动踏板3与制动主缸2相连；所述制动油液槽1通过管道与制动主缸2 相连，制动主缸2通过所述制动硬管4a和制动软管4b与四个制动轮缸6相连；所述制动轮 缸6与制动器7相连。

在制动软管4b与制动轮缸6的接口处设置有第一需液量测试装置5；

如图2所示，第一需液量测试装置5包括：空腔圆管5a、直线位移传感器5b、金属杆 5c和工字型活塞5d。

空腔圆管5a分别与制动软管4b与制动轮缸6的接口螺纹连接，空腔圆管5a的两个底 面分别设置有进液口与出液口，制动液从进液口进入，出液口流出。

在空腔圆管5a内设置有工字型活塞5d，工字型活塞5d与空腔圆管5a过渡配合。工字型 活塞5d为一两个活塞面通过一金属连接杆固定在一起的液压活塞，工字型活塞5d上有两个 密封胶圈，分别套在两个活塞面上。密封胶圈有一定的弹性，既可以起到密封作用，防止液 体流入工字型活塞5d两个活塞面之间的空间，也可以在液压作用上，促进工字型活塞5d移 动。

在工字型活塞5d的连接杆上垂直设置有金属杆5c，在金属杆5c的顶端设置有直线位移 传感器5c；具体的说，直线位移传感器5b的滑块与金属杆5c的顶端固定，通过滑块在直线 位移传感器5b移动改变电路中电信号，从而获取位移量。

直线位移传感器5b，具体采用KTF直线位移传感器。其测量长度为75-3000mm，两端 均有4mm缓冲行程，线性精度0.05％～0.04％FS，最大移动速度10m/s，正常工作温度60℃ -150℃之间。

直线位移传感器5b与空腔圆管5a内壁固定连接。

在试验开始前，使空腔圆管5a内除工字型活塞5d两活塞面之间的空间外的空间充满制 动液。当需液量测试装置工作时，人力脚踏制动踏板3，提供动力，推动制动主缸2的制动 液流淌；先经过制动硬管4a，随后流过制动软管4b，紧接着通过空腔圆管5a的进液口流入 空腔圆管5a内，从而在工字型活塞5d的活塞面上产生液压，推动工字型活塞5d运动，进而 带动焊接在工字型活塞5d连接杆上的金属杆5c移动。由于直线位移传感器5b的滑块与金属 杆5c的顶端固定在一起，带动直线位移传感器5b的滑块在直线位移传感器5b上产生位移量， 从而获得制动轮缸6的第一需液量。

其中需液量V是利用式(1)计算获得：

V＝S×L(1)

式(1)中，S表示工字型活塞5d的横截面积；L表示直线位移传感器5b的位移量。

同时将空腔圆管5a内的制动液通过空腔圆管5a的出液口流入制动轮缸6中。通过液压 组成动力，促使制动器7工作，利用物体间的摩擦作用，达到制动停车的目的。

实施例2：如图3所示，一种汽车制动系统制动液需液量测试装置的应用，在制动硬管 4a与制动软管4b之间再设置第二需液量测试装置8；

通过实施例1的工作流程进行试验，获得第一需液量测试装置的第一需液量与第二需液 量测试装置的第二需液量。

对第一需液量测试装置所获得的第一需液量与第二需液量测试装置所获得的第二需液量 进行比较，探究它们之间的拟合关系。

由于制动软管4b是橡胶材料的，有一定的伸缩性。当制动液流经制动软管4b时，高温 的制动液使得制动软管4b扩张，制动软管4b半径增大，从而制动软管4b管内容积增加，能 够容纳更多的制动液，导致流入制动轮缸6的制动液减少，进行多次试验，进行数据分析， 找出两者间的拟合关系。

实施例3：如图4所示，第二种汽车制动系统制动液需液量测试装置的应用，是在需液 量测试装置所在的制动硬管4a上设置一压力传感器9，由需液量测试装置5和压力传感器9 构成制动轮缸6的P-V特性测试装置。

在试验开始前，使空腔圆管5a内除工字型活塞5d两活塞面之间的空间外的空间充满制 动液。当需液量测试装置工作时，人力脚踏制动踏板3，提供动力，推动制动主缸2的制动 液流淌。制动液先经过制动硬管4a，随后流经压力传感器9，此时压力传感器9获得制动硬 管4a内的压强值P，由于管道是互通的，故制动轮缸6内的压强也是P。然后流经制动软管 4b进入需要量测试装置5。制动液通过空腔圆管5a的进液口流入空腔圆管5a内，从而在工 字型活塞5d的活塞面上产生液压，推动工字型活塞5d运动，进而带动焊接在工字型活塞5d 连接杆上的金属杆5c移动。由于直线位移传感器5b的滑块与金属杆5c的顶端固定在一起， 带动直线位移传感器5b的滑块在直线位移传感器5b上产生位移量，从而获得制动轮缸6的 需液量；

同时将空腔圆管5a内的制动液通过空腔圆管5a的出液口流入制动轮缸6中，通过液压 作为动力，促使制动器7工作，利用物体间的摩擦作用，达到制动的目的。通过多次试验， 获取大量数据，经过解析分析，从而获得制动轮缸的P-V特性。

实施例4：第三种汽车制动系统制动液需液量测试装置的应用，根据制动踏板3的行程 不同来测试第一需液量测试装置所产生的第一需液量；通过实施例的工作流程进行多次试验， 制动踏板3的行程由小到大不断增加，记录下第一需液量测试装置所产生的第一需液量，等 到一个临界点时，即使增加制动踏板3的行程，第一需液量测试装置所产生的第一需液量也 不会变化。此时作用在制动踏板3上的力的效率最大，从而确定制动踏板3的最佳行程；以 最佳行程产生最优制动力。

以上公开的仅仅是发明的实施例，但并非用来限制其本身，任何熟悉本领域的技术人员， 能根据其本质思想进行相关的设计、改进等，在不违背本发明精神的情况下，都应该落在本 发明的保护范围内。