一种基于重型载重汽车的高效制动系统及其工作方法

摘要

本发明涉及一种基于重型载重汽车的高效制动系统及其工作方法，包括壳体、位于壳体内部的工作膜片、由工作膜片驱动并从壳体的开口伸出的推杆，所述工作膜片远离推杆的一侧设有用于驱动推杆从壳体的开口伸出的紧急制动膜片，所述紧急制动膜片与工作膜片之间设有用于驱动工作膜片的工作腔，紧急制动膜片与壳体之间设有用于驱动紧急制动膜片的紧急制动腔；所述壳体的内部设有锁止机构，所述锁止机构的驱动端与工作膜片之间设有弹簧，当弹簧推动锁止机构的驱动端沿推杆的伸出方向移动时，所述锁止机构固定住推杆。本发明设计合理，通过设计锁止结构对推杆进行锁止，便于使推杆维持在某一位置，大大提高制动稳定的效果。

说明书

技术领域：

本发明属于汽车制动技术领域，尤其涉及一种基于重型载重汽车的高效制动系统及其工作方法。

背景技术：

在重型载重车辆行驶时，由于制动问题常导致重大事故的发生，通常事故的发生常因为制动突然失灵所致。气压制动系统是重型燃油汽车最普遍采用的制动系统，随着对制动性能的要求提高，制动系统还应尽可能减小驾驶员的工作强度，目前气压制动的控制装置大多数是由制动踏板机构和制动阀等气压控制原件组成，重型汽车或经常在山区行驶的汽车由于未知危险较多，需要及时制动，便需要一种高效的应急制动系统，当前对这方面的研究大多车采用普通的手力驻车制动器，对于突发情况反应慢，事故多发。

发明内容：

本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明所要解决的技术问题是提供一种基于重型载重汽车的高效制动系统及其工作方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于重型载重汽车的高效制动系统，包括壳体、位于壳体内部的工作膜片、由工作膜片驱动并从壳体的开口伸出的推杆，所述工作膜片远离推杆的一侧设有用于驱动推杆从壳体的开口伸出的紧急制动膜片，所述紧急制动膜片与工作膜片之间设有用于驱动工作膜片的工作腔，紧急制动膜片与壳体之间设有用于驱动紧急制动膜片的紧急制动腔；所述壳体的内部设有锁止机构，所述锁止机构的驱动端与工作膜片之间设有弹簧，当弹簧推动锁止机构的驱动端沿推杆的伸出方向移动时，所述锁止机构固定住推杆。

进一步的，所述锁止机构包括沿推杆的伸出方向依次设置的弹性活塞和夹紧组件，所述弹性活塞为锁止机构的驱动端，弹性活塞的一端与弹簧相连接、另一端与壳体固定连接，所述弹簧推动弹性活塞沿推杆的轴向伸缩，所述夹紧组件由弹簧活塞推动沿着推杆的径向方向伸缩，以夹紧推杆。

进一步的，所述夹紧组件包括套设在推杆外侧的锥形环，所述锥形环的内孔大径端朝向弹性活塞，锥形环的内壁与推杆的外壁之间环设有多个锁止球；所述弹性活塞呈环形状且罩设在锥形环的外侧，弹性活塞的内部固设有弹性挤压环，当弹簧推动弹性活塞朝向夹紧组件压缩时，所述弹性挤压环抵接在锥形环内孔的锥面上并推动锁止球紧压推杆，实现锁止。

进一步的，所述弹性活塞与壳体之间设有锁止腔，所述锥形环、锁止球以及弹性挤压环均位于锁止腔内；所述壳体上设有以利于朝锁止腔输入压缩气体的锁止注气孔，锁止腔内的压缩气体推动弹性活塞朝远离壳体开口的方向变形，以松开锁止球。

进一步的，所述弹性挤压环的内侧设有用于与锁止球相接触的环形垫片，所述环形垫片的截面呈弧形状，且弧口朝向锁止球。

进一步的，还包括用于为工作腔和紧急制动腔提供压缩气体的供气装置，所述供气装置包括工作贮气筒和紧急贮气筒，所述工作贮气筒与工作腔相连通；所述紧急贮气筒分别与紧急制动腔和锁止腔相连通。

进一步的，所述工作贮气筒与工作腔之间经由工作制动阀控制通断，所述工作制动阀由制动踏板驱动动作；所述紧急贮气筒与紧急制动腔之间经由紧急制动控制阀控制通断；所述紧急贮气筒与锁止腔之间以及经由停车制动控制阀和紧急制动控制阀控制通断。

进一步的，所述紧急制动控制阀由紧急制动按键驱动动作；所述停车制动阀由停车制动按键驱动动作。

进一步的，所述供气装置还包括主贮气筒，所述主贮气筒分别与工作贮气筒和紧急贮气筒相连接，主贮气筒与工作贮气筒之间、主贮气筒与紧急贮气筒之间均设置有单向阀。

本发明采用的另外一种技术方案是：一种基于重型载重汽车的高效制动系统的工作方法，包含如下步骤：

（1）正常制动：踏下制动踏板，打开工作制动阀，压缩气体由工作贮气筒进入工作腔，工作腔内的压缩气体驱动工作膜片弯曲，工作膜片推动推杆从壳体的开口伸出，使重型载重汽车进行工作制动，而紧急制动膜片保持不动，此时弹簧被压缩，弹簧推动弹性活塞沿着推杆的伸出方向变形，弹性活塞带动弹性挤压环抵接在锥形环内孔的锥面上，并推动锁止球沿径向移动紧压推杆，实现推杆的锁止；放松制动踏板，关闭工作制动阀，工作腔内的压缩气体排出，在弹簧作用下，推杆返回原位，而紧急贮气筒的压缩气体进入锁止腔，锁止腔内的压缩气体推动弹性活塞朝远离壳体开口的方向变形，弹性挤压环在弹性活塞的带动下与锁止球分离，以松开锁止球，解除对推杆的锁止；

（2）停车制动：在正常制动后，拉出停车制动按键，停车制动控制阀关闭，此时紧急贮气筒内的压缩气体无法进入锁止腔，在弹簧的作用下，锁止球保持压紧推杆，以防止推杆返回，实现重型重载汽车的安全停放；

（3）紧急制动：按下紧急制动按键，紧急制动控制阀打开，紧急贮气筒内的压缩气体进入紧急制动腔，紧急制动腔内的压缩气体驱动紧急制动膜片弯曲，紧急制动膜片通过工作膜片推动推杆从壳体的开口伸出，使重型载重汽车进行工作制动；此时弹簧被压缩，弹簧推动弹性活塞沿着推杆的伸出方向变形，弹性活塞带动弹性挤压环抵接在锥形环内孔的锥面上，并推动锁止球沿径向移动紧压推杆，实现推杆的锁止；

（4）行车：按压停车制动按键，紧急贮气筒的压缩气体重新进入锁止腔，此时锁止腔内压缩气体的压缩力抵消弹簧施加在弹性活塞上的部分弹力，锁止球受到的挤压力降低；之后再拉出紧急制动按键，关闭紧急制动控制阀，使得紧急贮气筒不再往紧急制动腔内输送压缩气体；最后锁止腔内的压缩气体推动弹性活塞朝远离壳体开口的方向变形，弹性挤压环在弹性活塞的带动下与锁止球分离，以松开锁止球，解除对推杆的锁止。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：本发明设计合理，通过设计锁止结构对推杆进行锁止，大大提高制动稳定的效果。

附图说明：

图1是本发明实施例的构造示意图；

图2是本发明实施例中膜片式制动气室的俯视图；

图3是图2中的A-A阶梯剖视图；

图4是本发明实施例中锁止机构的主视示意图；

图5是图4中的B-B剖面示意图；

图6是本发明实施例中锁止球与推杆相配合的构造示意图；

图7是本发明实施例中锥形环的立体构造示意图；

图8是本发明实施例中锥形环与锁止球相配合的构造示意图；

图9是本发明实施例中紧急制动时压缩气体的流动示意图；

图10是本发明实施例中紧急制动按键的内部构造示意图；

图11是本发明实施例中供气装置的构造示意图。

图中：

1-壳体；2-工作膜片；3-推杆；4-弹簧；5-膜片式制动气室；6-紧急制动膜片；7-工作腔；8-紧急制动腔；9-锁止机构；10-弹性活塞；11-锥形环；12-锁止球；13-弹性挤压环；14-环形垫片；15-锁止腔；16-锁止注气孔；17-工作贮气筒；18-紧急贮气筒；19-工作制动阀；20-紧急制动控制阀；21-停车制动控制阀；22-主贮气筒；23-单向阀；24-紧急制动按键；25-停车制动按键；26-第一阀座；27-第一气体通道；28-阻断阀片；29-第一控制轴；30-第二气体通道；31-第三气体通道；32-第一管路；33-第二管路；34-第三管路；35-第四管路；36-进气段；37-出气段；38-连通段；39-密封垫片；40-连通管；41-进气口；42-复位弹簧；43-第二控制轴；44-出气口。

具体实施方式:

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“ 纵向”、“ 横向”、“ 上”、“ 下”、“ 前”、“ 后”、“ 左”、“ 右”、“ 竖直”、“ 水平”、“ 顶”、“ 底”、“ 内”、“ 外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一：如图1～11所示，本发明一种基于重型载重汽车的高效制动系统，包括壳体1、位于壳体1内部的工作膜片2、由工作膜片2驱动并从壳体1的开口伸出的推杆3，壳体1的内部设有套设在推杆3外侧的弹簧4，壳体、工作膜片、推杆以及弹簧构成膜片式制动气室5；所述工作膜片2远离推杆3的一侧设有用于驱动推杆3从壳体1的开口伸出的紧急制动膜片6，所述紧急制动膜片6与工作膜片2之间设有用于驱动工作膜片2弯曲的工作腔7，紧急制动膜片6与壳体1之间设有用于驱动紧急制动膜片6弯曲的紧急制动腔8，紧急制动腔8与工作腔7相独立，且分设在推杆3的两侧；所述壳体1的内部设有锁止机构9，所述锁止机构9的驱动端与工作膜片2之间设有弹簧4，当弹簧推动锁止机构的驱动端沿推杆的伸出方向移动时，所述锁止机构固定住推杆。通过设计锁止结构对推杆进行锁止，以保持住制动效果，大大提高制动稳定的效果。

本实施例中，所述锁止机构9包括沿推杆3的伸出方向依次设置的且套设在推杆3外侧的弹性活塞10和夹紧组件，所述弹性活塞10的一端与弹簧4相抵接、另一端与壳体1固定连接，弹簧4受压后推动推动弹性活塞10沿推杆3的轴向伸缩，弹性活塞10利用自身的伸缩作为锁止机构9的驱动端；所述夹紧组件由弹簧活塞10推动沿着推杆3的径向方向伸缩，以推杆3的径向夹紧推杆，实现对推杆的锁止。

本实施例中，所述夹紧组件包括套设在推杆3外侧的锥形环11，所述锥形环11的内孔大径端朝向弹性活塞10，锥形环13的内壁与推杆3的外壁之间环设有多个锁止球12；所述弹性活塞10呈环形状且罩设在锥形环11的外侧，弹性活塞10的内部设有环形卡槽，所述环形卡槽内卡设有弹性挤压环13，当弹簧4推动弹性活塞10朝向夹紧组件压缩时，所述弹性挤压环13抵接在锥形环11内孔的锥面上并挤压锁止球12，弹性挤压环13利用挤压推动锁止球12沿推杆3的径向移动，进而紧压推杆的外壁，通过产生摩擦力实现锁止。

本实施例中，所述弹性挤压环13的内侧设有用于与锁止球12相接触的环形垫片14，所述环形垫片14的截面呈弧形状，且弧口朝向锁止球，环形垫片14包住锁止球12。

本实施例中，所述锁止球为15颗，锁止球呈中间大、两端小的鼓形状。

本实施例中，所述弹性活塞10与壳体1之间设有锁止腔15，所述锥形环11、锁止球12、环形垫片14以及弹性挤压环13均位于锁止腔15内；所述壳体1上设有以利于朝锁止腔15输入压缩气体的锁止注气孔16，锁止腔15内的压缩气体推动弹性活塞10朝远离壳体1开口的方向变形。工作时，锁止腔15内的压缩气体推动弹性活塞10朝远离壳体开口的方向变形，弹性挤压环13在弹性活塞10的带动下与锁止球12分离，以松开锁止球，，锁止球受到的挤压力降低，解除对推杆的锁止。

本实施例中，为了提高对锁止腔的密封效果，所述弹性挤压环上带有密封圈。

该锁止机构工作时：推杆3在工作膜片2或紧急制动膜片6的驱动下并从壳体1的开口伸出，此时通过推杆3移动时利用其端部的托盘对弹簧4进行压缩，弹簧4推动弹性活塞10沿着推杆3的伸出方向变形，弹性活塞10带动弹性挤压环13抵接在锥形环11内孔的锥面上，并推动锁止球12沿径向移动紧压推杆3，实现推杆的锁止。当需要解除锁止时，停止往工作腔7或紧急制动腔内输送压缩气体，压缩气体排出，在弹簧4弹力的作用下，弹簧4推动推杆3返回原位，而锁止腔15内输入压缩气体，锁止腔15内的压缩气体推动弹性活塞10朝远离壳体1开口的方向变形，弹性挤压环13在弹性活塞10的带动下与锁止球12分离，以松开锁止球，解除对推杆的锁止。

本实施例中，该制动系统还包括用于为工作腔7和紧急制动腔8提供压缩气体的供气装置，所述供气装置包括相独立的工作贮气筒17和紧急贮气筒18，所述工作贮气筒17与工作腔7通过工作管路相连通，工作管路经由工作制动阀19控制通断，以朝工作腔内输送压缩气体，工作腔7内的压缩气体驱动工作膜片2弯曲；所述紧急贮气筒18分别与紧急制动腔8和锁止腔15相连通，紧急贮气筒18与紧急制动腔8之间经由紧急制动控制阀20控制通断，紧急贮气筒18与锁止腔15之间以及经由停车制动控制阀21和紧急制动控制阀20控制通断，以分别朝紧急制动腔和锁止腔输送压缩气体。即：紧急贮气筒的压缩气体有两个流通通道，一是用于弯曲紧急制动膜片进而推动推杆实现制动，另一通道用于松释锁止机构。

本实施例中，为了控制方便，所述工作制动阀19由制动踏板驱动打开或关闭。

本实施例中，所述供气装置还包括主贮气筒22，所述主贮气筒22分别与工作贮气筒17和紧急贮气筒18相连接，以同时分别朝工作贮气筒17和紧急贮气筒18输送压缩气体，主贮气筒22与工作贮气筒17之间、主贮气筒22与紧急贮气筒18之间均设置有单向阀23；工作贮气筒17和紧急贮气筒18由两个单向阀23互相隔离，统一由主贮气筒提供气压，安全可靠，能够在普通工作制动时发现问题及时补压。应说明的是，工作贮气筒与紧急贮气筒之间装有单向阀保证工作贮气筒与紧急贮气筒在不同场景工作不会互相干扰，由于该设计只有一个主贮气筒提供压缩气体，然后分压至工作贮气筒与紧急贮气筒，便于加压缩气体与设备维护。当气压不足时可同时补压两种贮气筒，避免应急时紧急贮气筒气压不足情况。

本实施例中，所述工作膜片2和紧急制动膜片6均用卡箍固定在壳体1上。应说明的是，这种采用卡箍固定的结构与现有的膜片式制动气室的结构相同，此次不在做过多重复赘述。

应说明的是，推杆伸出壳体的一端通过连接叉与制动器的制动调整臂相连接，这部分结构是现有技术，此处不做过多重复赘述。

应说明的是，工作膜片是设于紧急制动膜片与推杆之间的，因而紧急膜片弯曲时会带动工作膜片同时弯曲，进而借助工作膜片作用于推杆上，实现驱动推杆朝壳体的开口伸出。

实施例二：本实施例与实施例一的区别点在于：所述紧急制动控制阀20由紧急制动按键24驱动动作，所述停车制动阀21由停车制动按键25驱动动作，以提高操作的便利性，如图9所示。

本实施例中，所述停车制动控制阀21包括第一阀座26，所述第一阀座26的内部设有第一气体通道27，第一气体通道27的一端通过第一管路32与紧急贮气筒18相连通，所述第一气体通道27的中部设有用于控制通断的阻断阀片28，阻断阀片28为橡胶材质，所述阻断阀片28由第一控制轴29驱动沿移动，阻断阀片28的移动方向与第一气体通道27的流通方向相垂直，所述第一控制轴29的一端与停车制动按键25相连接，当按压停车制动按键25时，阻断阀片28打开第一气体通道27；当拉出停车制动按键25时，阻断阀片28关闭第一气体通道27。

本实施例中，所述紧急制动控制阀20的内部设有相独立的第二气体通道30和第三气体通道31，所述第二气体通道30为常开式，第二气体通道30的一端与第一气体通道27的另一端相连通，第二气体通道30的另一端通过第二管路33与锁止注气孔16相连通；所述第三气体通道31的一端通过第三管路34与紧急贮气筒18相连通、另一端通过第四管路35与紧急制动腔8相连通。

优选的，如图10所示，所述第三气体通道31包括进气段36和出气段37，所述进气段36与出气段37之间设有连通段38，所述连通段38呈阶梯孔状，连通段38的小径端朝向出气段37，连通段38的小径端内壁设有密封垫片39，出气段37与连通段38的小径端之间通过连通管40相连接，连通管40靠近连通段38的一端端口为封闭结构，连通管40与密封垫片39滑动配合，连通管40靠近连通段38的一端侧壁设有进气口41、另一端伸入出气段且侧壁设有出气口44，该进气口41由密封垫片39密封。连通段38的大径端端与连通管40的端面之间抵接有复位弹簧42，复位弹簧通过弹簧支撑件安装在连通段的大径端内；所述出气段37内水平穿设有第二控制轴43，第二控制轴43与复位弹簧42分别设于连通管40的两侧，第二控制轴43的一端与紧急制动按键24相连接，第二控制轴43的另一端用于与连通管40的端面相抵接。工作时：当按下紧急制动按键24，紧急制动按键24通过第二控制轴43推动连通管40沿着密封垫片39滑动，使连通管40上的进气口41位于连通段38的大径端内，此时进气段36与连通段38相连通，连通段38通过出气口41、连通管40与出气段37相连通，实现打开第三气体通道31；此时复位弹簧42被连通管40压缩，当拉出紧急制动按键24时，第二控制轴43与连通管40分离，复位弹簧42依靠弹力推动连通管40复位，此时进气口41再次被密封垫片39封堵住，实现关闭第三气体通道31。

该制动系统的工作方法，包含如下步骤：

（1）正常制动：踏下制动踏板，打开工作制动阀19，压缩气体由工作贮气筒17进入工作腔7，工作腔7内的压缩气体驱动工作膜片2弯曲，工作膜片2依靠弯曲推动推杆3从壳体1的开口伸出，使重型载重汽车进行工作制动，而紧急制动膜片6保持不动，此时弹簧4被压缩，弹簧4推动弹性活塞10沿着推杆3的伸出方向变形，弹性活塞10带动弹性挤压环13抵接在锥形环11内孔的锥面上，并推动锁止球12沿径向移动紧压推杆3，实现推杆的锁止；当放松制动踏板，关闭工作制动阀19，工作腔7内的压缩气体排出，在弹簧4作用下，推杆3返回原位，而紧急贮气筒18的压缩气体进入锁止腔15，锁止腔15内的压缩气体推动弹性活塞10朝远离壳体1开口的方向变形，弹性挤压环13在弹性活塞10的带动下与锁止球12分离，以松开锁止球，解除对推杆的锁止；

（2）停车制动：在正常制动后，拉出停车制动按键25，停车制动控制阀21关闭，此时紧急贮气筒18内的压缩气体无法进入锁止腔15，在弹簧4的作用下，锁止球12保持压紧推杆3，以防止推杆返回，实现重型重载汽车的安全停放；

（3）紧急制动：按下紧急制动按键24，紧急制动控制阀20打开，紧急贮气筒18内的压缩气体进入紧急制动腔8，紧急制动腔8内的压缩气体驱动紧急制动膜片6弯曲，紧急制动膜片6通过工作膜片2推动推杆3从壳体1的开口伸出，使重型载重汽车进行工作制动；此时弹簧4被压缩，弹簧4推动弹性活塞10沿着推杆3的伸出方向变形，弹性活塞10带动弹性挤压环13抵接在锥形环11内孔的锥面上，并推动锁止球12沿径向移动紧压推杆3，实现推杆的锁止；

（4）行车：按压停车制动按键25，紧急贮气筒18的压缩气体重新进入锁止腔15，此时锁止腔15内压缩气体的压缩力抵消弹簧4施加在弹性活塞10上的部分弹力，锁止球12受到的挤压力降低；之后再拉出紧急制动按键24，关闭紧急制动控制阀20，使得紧急贮气筒18不再往紧急制动腔15内输送压缩气体；最后锁止腔15内的压缩气体推动弹性活塞10朝远离壳体1开口的方向变形，弹性挤压环13在弹性活塞10的带动下与锁止球12分离，以松开锁止球，解除对推杆3的锁止。

本发明的优点在于：

（1）设计弹性活塞、弹性挤压环、锥形环以及锁止球组成的锁止结构，使得推杆伸出后可维持在某一位置，大大提高制动稳定的效果；

（2）由于紧急制动腔与工作腔独立设置，故紧急制动装置与普通踏板制动分设在推杆两侧，结构简单，装置无相互干扰；

（3）工作贮气筒和紧急贮气筒由两个单向阀互相隔离，统一由主贮气筒提供气压，安全可靠，能够在普通工作制动时发现问题及时补压。

本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。