一种能够实现左右制动力自动分配的拖挂式房车惯性制动系统

摘要

本发明公开了一种能够实现左右制动力自动分配的拖挂式房车惯性制动系统，该系统包括牵引杆套筒、两个操纵杠杆、三个液压缸、三个圆柱轴、两个软导管、齿轮、齿条、两个传动系统以及两个车轮制动器。其中两个操纵杠杆并排设置于套筒内，分别与第一液压缸和第二液压缸连接，第一液压缸与第二液压缸间用软导管连接，第一液压缸与第二液压缸通过圆柱轴与传动系统连接，传动系统连接车轮制动器；第一液压缸与第三液压缸用软导管连接，第三液压缸通过圆柱轴与齿条连接，齿条与焊接在套筒上的齿轮啮合。拖挂式房车在制动时，如果出现横摆运动，此系统可使房车的左、右轮产生不同的制动力，利用左、右两侧制动力之差产生的横摆力偶矩防止侧滑现象。

说明书

技术领域

本发明涉及拖挂式房车的房车制动技术领域，尤其涉及一种能够实现左右制动力自动分配的拖挂式房车惯性制动系统。

背景技术

如今，人们生活水平随着经济建设的发展不断得到提高，对生活质量的要求也在不断提高，不少人在出门游玩时，会选择自己驾车拖上房车享受自然乐趣。未来我国拖挂式房车将会得到很大的发展，而拖挂式房车的制动系统和一般的乘用车不相同。

一些连体式房车或拖车仍存在采用传统一体化式制动系统，当牵引车制动踏板踩下，房车或拖车也会随之制动，但是对于稍微大的房车，车轴离制动踏板距离较远，其液压管道不便于布置，并且对于分离拖挂式房车，主车需要经常更换，因此一般不采用传统一体式制动系统。

目前拖挂式房车大都采用同步电磁式制动系统和惯性式制动系统。同步电磁式制动系统可以采集牵引车和房车制动时的一些相关运动信号，并根据信号改变电磁制动器中电磁体的通电电流，来实现对房车制动力大小的调节。同步电磁式制动系统可以解决牵引车和房车之间的制动协调，且制动响应较快。但同步电磁式制动系统需要较多传感器以及电子控制器，其成本较高。

惯性式制动系统的原理是牵引车制动时，牵引车与房车的连接点处产生一个牵引杆推力，克服灵敏度界限后，牵引杆被推入，拖动操纵杠杆随支点转动，同时操纵杠杆通过传动装置拉紧车轮制动器，实现房车自动制动。惯性式制动系统在拖挂式房车制动时，房车左、右车轮的制动力一样大，所以当拖挂式房车出现横摆运动时，惯性式制动系统并不能像电磁式制动系统能够调节左、右两边车轮的制动力。

因此有必要设计一种惯性式制动系统，使拖挂式房车在制动时，如果出现横摆运动，惯性式制动系统能够调节房车左、右车轮的制动力，克服房车横摆力矩，使得房车能够平稳制动。

发明内容

本发明针对惯性式制动系统能够分别调节左、右两个车轮的制动力，设计两个不同的操纵杠杆，两个操纵杠杆并排设置在连接处套筒内，两个操纵杠杆的支点位置高度一样，支点用螺栓固定于房车上。本发明针对惯性式制动系统能够分别调节左、右两个车轮制动力大小不一样，设计了三个不同的液压缸装置。其中第一液压缸与第二液压缸分别焊接于两个第一操纵杠杆和第二操纵杠杆上。本发明还设计了齿轮齿条机构，齿轮安装在牵引车与房车连接的套筒上，齿条与第三圆柱轴相连接。齿轮与齿条相啮合，当齿轮转动时，齿条做直线运动，带动第三圆柱轴及第三活塞做直线运动。本发明针对惯性式制动系统使用的液压缸，对其进行了密封性设计，使其在工作中有良好的密封性。

本发明是通过以下技术方案实现上述技术目的的。

一种能够实现左右制动力自动分配的拖挂式房车惯性制动系统，包括设置在房车底盘上的牵引杆套筒，中空的牵引杆套筒一端封闭，另一端套有L型牵引杆的一端，所述牵引杆的另一端末端焊接有齿轮；所述牵引杆套筒下端开有孔，第一操纵杠杆和第二操纵杠杆弯曲状的上端依次穿过房车底盘中空部、牵引杆套筒下端的孔，并排置于牵引杆套筒内，所述第一操纵杠杆和第二操纵杠杆下端分别连接有第一液压缸与第二液压缸，所述第一液压缸与第二液压缸底端通过第一软导管相连，所述第一液压缸内设有第一活塞，且被第一活塞分成上下两部分，上下部分均有油液，所述第二液压缸内设有第二活塞，且被第二活塞分成上下两部分，上半部分无油液，下半部分有油液；所述活塞连接有圆柱轴，所述圆柱轴依次与传动装置、车轮制动器相连，所述第一液压缸的上端通过第二软导管与第三液压缸一端相连，所述第三液压缸内设有第三活塞，且被第三活塞分成左右两部分，右半部分有油液，左半部分无油液，所述第三活塞连接第三圆柱轴一端，第三圆柱轴另一端与齿条相连，所述齿条与齿轮啮合。

上述方案中，所述第一活塞连接第一圆柱轴，所述第一圆柱轴依次与第一传动装置、第一车轮制动器相连。

上述方案中，所述第二活塞连接第二圆柱轴，所述第二圆柱轴依次与第二传动装置、第二车轮制动器相连。

上述方案中，所述牵引车挂钩处通过铁板固定有凹槽，所述齿条被凹槽固定，且可以在凹槽内做直线运动。

上述方案中，所述牵引杆弯折处套有球头销，使得房车和牵引车相连接，还可使牵引车产生的力通过球头销传递给房车。

上述方案中，所述第一液压缸上端设有第一支点，使得第一操纵杠杆可绕第一支点转动。

上述方案中，所述第二液压缸上端设有第二支点，使得第二操纵杠杆可绕第二支点转动。

上述方案中，所述第一支点和第二支点的位置高度相同。

上述方案中，所述齿轮被固定在牵引杆套筒的垂直方向。

上述方案中，所述第一圆柱轴、第二圆柱轴、第三圆柱轴的出口处由密封圈、支承环、导向环以及防尘圈包围着，起到密封性的作用。

本发明的有益效果为：

当拖挂式房车在制动时，如果出现横摆运动，牵引杆套筒上的齿轮也会发生转动，齿条随着齿轮的转动进行直线运动，从而改变第三液压缸中活塞的位置，由于第三液压缸中活塞位置的改变，使得第一液压缸中的活塞与第二液压缸中的活塞产生相反的位置改变，从而使得两个操纵杠杆支点的下力臂发生改变，再通过传动装置将力传递给车轮制动器，由于力臂的改变，使得房车的左、右轮可以产生不同的制动力，利用左、右两侧制动力之差产生的横摆力偶矩可以防止出现难以控制的侧滑现象，使得拖挂式房车能够平稳制动。且惯性式制动系统无需传感器和电子控制系统，其成本相对于电磁式制动系统较低，且同样能达到较好的制动效果。

附图说明

图1为惯性制动系统的左侧示意图；

图2为惯性制动系统的右侧示意图；

图3为操纵杠杆部分的正面示意图；

图4为齿轮齿条俯视示意图；

图5为齿轮齿条侧视示意图；

图6为液压缸密封处示意图；

图7为房车未出现横摆时惯性式制动系统运行示意图；

图8为房车出现逆时针横摆时惯性式制动系统运行示意图；

图9为房车出现顺时针横摆时惯性式制动系统运行示意图。

图中：1-球头销；2-牵引杆；3-房车底盘；4-第一操纵杠杆；5-牵引杆套筒；6-第一支点；7-第一车轮制动器；8-第一传动装置；9-第一液压缸；10-第一圆柱轴；11-第一活塞；12-第二软导管；13-第三液压缸；14-第三活塞；15-第三圆柱轴；16-齿条；17-凹槽；18-齿轮；19-第一软导管；20-第二圆柱轴；21-第二液压缸；22-第二活塞；23-第二操纵杠杆；24-密封圈；25-支承环；26-导向环；27-防尘圈；28-第二传动装置；29-第二车轮制动器；30-第二支点。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的技术方案。

本发明的目的在于设计一种拖挂式房车惯性制动系统。以期望房车在在制动时，如果出现横摆运动，惯性式制动系统能够调节左、右两个车轮的制动力，利用两侧制动力之差产生的横摆力矩来防止出现难以控制的侧滑现象，使得拖挂式房车能够平稳制动。

如图1、2、3所示，一种能够实现左右制动力自动分配的拖挂式房车惯性制动系统，包括设置在房车底盘3上的牵引杆套筒5，中空的牵引杆套筒5一端封闭，另一端套有L型牵引杆2的一端，且牵引杆2与牵引杆套筒5属于间隙配合，牵引杆2能在牵引杆套筒5内自由滑动。牵引杆2的另一端末端焊接有齿轮18，齿轮18被固定在牵引杆套筒5的垂直方向，牵引杆2弯折处套有球头销1，使得房车和牵引车相连接，还可使牵引车产生的力通过球头销1传递给房车；牵引杆套筒5下端开有孔，第一操纵杠杆4和第二操纵杠杆23弯曲状的上端依次穿过房车底盘3中空部、牵引杆套筒5下端的孔，并排置于牵引杆套筒5内，第一操纵杠杆4和第二操纵杠杆23下端分别连接有第一液压缸9与第二液压缸21，第一液压缸9与第二液压缸21底端通过第一软导管19相连，第一液压缸9内设有第一活塞11，且被第一活塞11分成上下两部分，上下部分均有油液，第一活塞11能够上下移动，第二液压缸21内设有第二活塞22，且被第二活塞22分成上下两部分，上半部分无油液，下半部分有油液，第二活塞22能够上下移动，且第二液压缸21上半部分开有小孔，与空气相连接，第一活塞11连接第一圆柱轴10，第一圆柱轴10依次与第一传动装置8、第一车轮制动器7相连，第二活塞22连接第二圆柱轴20，第二圆柱轴20依次与第二传动装置28、第二车轮制动器29相连，第一液压缸9的上端通过第二软导管12与第三液压缸13一端相连，第三液压缸13内设有第三活塞14，且被第三活塞14分成左右两部分，右半部分有油液，左半部分无油液，且左半部分开有小孔，第三活塞14连接第三圆柱轴15一端，如图4、5，第三圆柱轴15另一端与齿条16相连，齿条16与齿轮18啮合，牵引车2挂钩处通过铁板固定有凹槽17，齿条16被凹槽17固定，且可以在凹槽17内做直线运动，凹槽17被铁板固定在牵引车挂钩处，使得房车在做横摆运动时，齿条16不会随着房车横摆，只会随着齿轮18的转动做直线运动。房车刚开始运动时，第一圆柱轴10与第二圆柱轴20长度一样，第一活塞11与第二活塞22的位置高度一样。

第一液压缸9上端设有第一支点6，使得第一操纵杠杆4可绕第一支点6转动；第二液压缸21上端设有第二支点30，使得第二操纵杠杆23可绕第二支点30转动；由于牵引杆2的推力，第一支点6和第二支点30的位置高度相同。

如图6所示，第一圆柱轴10出口处由密封圈24、支承环25、导向环26以及防尘圈27包围着，有着良好的密封性以及伸缩性。第二圆柱轴20、第三圆柱轴15出口处有着一样的密封设置，保证液压系统不会产生油液泄漏的情况。

一种能够实现左右制动力自动分配的拖挂式房车惯性制动系统的工作过程为：

如图7，当牵引车直线制动且不产生横摆时，球头销1对牵引杆2产生推力F，推力F克服灵敏度界限后，牵引杆2继续被推入牵引杆套筒5，第一操纵杠杆9与第二操纵杠杆23分别绕着支点6、支点30转动，然后通过第一传动装置8拉紧第一车轮制动器7、第二传动装置28拉紧第二车轮制动器29；此时，三个液压缸里的油液不会发生变动，因此第一操纵杠杆4和第二操纵杠杆23的下力臂L₁₂、L₂₂大小相同。由于支点6、支点30位置高度相同，因此第一操纵杠杆4和第二操纵杠杆23的上力臂L₁₁、L₂₁大小也相同。由于牵引杆2将推力F平均分配给两个操纵杠杆，因此两个操纵杠杆受到的推力大小都是1/2F。

根据杠杆平衡原理，可得第一传动装置8受到的力F₁为：

第二轮传动装置28受到的力F₂为：

由于L₁₁＝L₂₁,L₁₂＝L₂₂，则F₁＝F₂；因此牵引车直线制动时，第一传动装置8和第二轮传动装置28受到的力F₁和F₂是相同的，传动装置将力传递到车轮制动器，车轮制动器产生相同的力。

如图8，以地面为基点，牵引车运动方向为正方向；当房车制动时，如果出现逆时针横摆，固定在牵引杆套筒5上的齿轮18也会发生逆时针转动，由于齿轮18和齿条16是啮合的，齿条16随着齿轮18的转动进行直线运动。齿条16以如图中所示方向做直线运动，连接在齿条16上的第三圆柱轴15推动第三活塞14，对第三液压缸13右半部分里的油液进行压缩。由于第三液压缸13右半部分油液是与第一液压缸9上半部分油液通过第二软导管12相连接，因此油液会随着第二软导管12进入第一液压缸9上半部分，第一活塞11由于油液压力向下运动，连接在第一活塞11上的第一圆柱轴10也会向下运动，此时第一操纵杠杆4的下力臂L₁₂变大，假设活第一活塞11向下运动ΔL，则下力臂变为L₁₂+ΔL。由于油液压力的传递，第一活塞11向下运动，第一液压缸9下半部分油液会被压缩。由于第一液压缸9下半部分油液与第二液压缸21下半部分油液通过第一软导管19相连接，因此油液随着第一软导管19进入第二液压缸21下半部分，第二活塞22由于油液压力向上运动，连接在第二活塞22上的第二圆柱轴20也向上运动，此时第二操纵杠杆23的下力臂L₂₂变小，第一活塞11向下运动ΔL，则第二活塞22向上运动ΔL，则下力臂变为L₂₂-ΔL。第三液压缸13左半部分和第二液压缸21上半部分均开有小孔与空气相通，因此整个液压系统不是密封的，力是可以进行传递的。支点6、支点30位置高度是相同的，因此第一操纵杠杆4和第二操纵杠杆23的上力臂L₁₁、L₂₁大小相同。由于牵引杆2将推力F平均分配给两个操纵杠杆，因此两个操纵杠杆受到的推力大小都是1/2F。

第一传动装置8受到的力F₁如下：

第二轮传动装置28受到的力F₂如下：

由于L₁₁＝L₂₁,L₁₂+ΔL＞L₂₂-ΔL,则F₁＜F₂。因此在制动时，第一传动装置8受到的力小于第二轮传动装置28受到的力，第一车轮制动器7产生的力小于第二车轮制动器29产生的力。由于左右两边制动力不等，产生了顺时针横摆力矩平衡了车身产生的逆时针横摆力矩，使得房车不会产生侧滑，当车身稳定时，第一活塞11和第二活塞22都回到开始的平衡位置。

如图9，如果制动时出现顺时针横摆，齿轮18、齿条16的方向发生改变，整个液压系统的流向变为图6的相反方向，第一活塞11向上运动，第二活塞22向下运动，即第一操纵杠杆4下力臂L₁₂变小，第二操纵杠杆23下力臂L₂₂变大。由于两个操纵杠杆的支点位置高度是相同的，因此第一操纵杠杆4和第二操纵杠杆23的上力臂L₁₁、L₂₁大小相同。由于牵引杆2将推力F平均分配给两个操纵杠杆，因此两个操纵杠杆受到的推力大小都是1/2F。

第一传动装置8受到的力F₁如下：

第二轮传动装置28受到的力F₂如下：

由于L₁₁＝L₂₁,L₁₂-ΔL＜L₂₂+ΔL,则F₁＞F₂。因此在制动时，第一传动装置8受到的力大于第二轮传动装置28的力，第一车轮制动器7产生的力大于第二车轮制动器29产生的力。由于左右两边制动力不等，产生了逆时针横摆力矩平衡了车身产生的顺时针横摆力矩，使得房车不会产生侧滑，当车身稳定时，第一活塞11和第二活塞22都回到开始的平衡位置。

以上所述对本发明进行了简单说明，并不受上述工作范围限值，只要采取本发明思路和工作方法进行简单修改运用到其他设备，或在不改变本发明主要构思原理下做出改进和润饰的等行为，均在本发明的保护范围之内。