机车液压式防滑制动系统 【技术领域】
本发明涉及防滑制动系统，尤其涉及一种利用液压回路并配合电子控制单元以分别调节机车前后轮的制动力，而达到防滑及防抱死的机车液压式防滑制动系统。背景技术
车辆在制动(刹车)时，由于制动系统的设计不佳，使制动力无法控制而常会产生轮胎抱死及打滑的现象而发生危险，为了解决上述问题，采用防抱死制动系统(Antilock Brake system，ABS)是一最佳的处理机制。
防抱死制动系统已广泛应用在车辆上，一般多采用单一制动控制讯号、一加压马达、单一油路系统、一控制单元及四轮八电磁阀的液压式结构，通过比较由各轮得知的速度条件，结合起来作为车速，通过车速与轮速的比较而提供系统增压及释压的时机；当使用者踩踏制动踏板时，则会输出一制动控制讯号，则防抱死制动系统启动，当轮速低于车速则表示车辆有打滑现象，此时则打开电磁阀的出油阀，降低制动压力；若当轮速高于车速则表示车辆有制动力不足的现象，此时则电磁阀进油阀打开，使制动压力增加，持续重复上述步骤，直到制动踏板放松或车辆停止为止；由于上述系统仅具有单一制动控制讯号及单一油路系统，因此每一车轮的制动力都相同，但由于每个车轮的状态并非相同，因此，对每一车轮施加相同的制动力并不会达到最佳的制动条件。此外，由于每一车辆的性能不同，通过比较车速与轮速而决定出增压或释压的时机，都需要针对不同车辆而作适当的参数调整。
而在目前机车(摩托车)产业的防抱死制动系统，多采用机械式防抱死制动系统，但与液压式相比较，机械式不易控制制动力，因此，液压式防滑制动系统应用在机车上，仍待研究发展。发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种利用二制动控制讯号、一加压马达及两轮四电磁阀结构，而可分开或同时控制前轮及后轮制动力地机车液压式防滑制动系统，使系统达到最佳制动力的效果。
为达到上述的目的，本发明的机车液压式防滑制动系统，其包括二组液压回路，分别安装在前轮制动把手与前轮制动器之间，及后轮制动把手与后轮制动器之间，该液压回路包括一具有至少一活塞杆的液压缸，该活塞杆与制动把手相接触，连接在液压缸的出油口的增压回路，及该增压回路的入口端前与出口端后连接一释压回路，且该释压回路间设一马达；及一电子控制单元，包含一前轮轮速传感器、一后轮轮速传感器、一滑差率计算元件、一滑差率比较元件、一前轮控制器及一后轮控制器，该滑差率计算元件是依据前轮轮速传感器及后轮轮速传感器的检测值以算出车速、前轮滑差率及后轮滑差率，该滑差率比较元件，是利用滑差率设定多段控制区域，并判定该前轮滑差率与后轮滑差率所在的控制区域，以输出讯号至该前轮控制器及该后轮控制器，该前轮控制器及后轮控制器是用以控制马达、增压回路及释压回路的动作；通过制动把手的运动致使活塞杆运动，以提供液压油压力，然后依据滑差率的变化而输出的不同讯号以控制增压回路及释压回路，而调节液压油压力，以使系统达到最佳制动力的效果。附图说明
有关本实用新型的详细说明及技术内容，现结合附图说明如下：
图1，是本发明液压回路的示意图。
图2，是本发明电子控制单元的示意图。
图3，是本发明滑差率与电磁阀开度的关系图。
图4，是本发明在不同摩擦系数路面的制动率图。具体实施方式
请参阅图1及图2所示，是本发明的机车液压式防滑制动系统，其包括二组液压回路及一电子控制单元；其中该二组液压回路分别安装在前轮制动把手1a与前轮制动器2a之间，及后轮制动把手1b与后轮制动器2b之间，采用二组液压回路分别作为前轮及后轮的制动油路，该液压回路包括一具有至少一活塞杆11的液压缸10，该活塞杆11与制动把手(即前轮制动把手1a或后轮制动把手1b)相接触，连接在液压缸10出油口12的增压回路20，及该增压回路20的入口端21前与出口端22后连接一释压回路30，且该释压回路30之间设一马达40。
再参阅图1所示，该增压回路20与液压缸10之间连接而成一主油路以提供制动器所需的刹车油，该增压回路20包含一增压阀23及一止回阀24，该增压阀23为一常开型电磁阀，当该电磁阀未通电时，其接口间为开路，使液压油可由液压缸10送至制动器(即前轮制动器2a或后轮制动器2b)，反之，则接口间为闭路，另该电磁阀在电力消失后可通过弹簧回复至初始位置，而该止回阀24是用以控制该制动器与出口端22之间的液压油仅可单方向往液压缸10流动。
再参阅图1所示，该释压回路30是用以将制动器释压时所泄出的液压油，经该回路打回主回路，该释压回路30包括一泵体31及一释压阀32，该释压阀32为一常闭型电磁阀，当该电磁阀未通电时，其接口间为闭路，反之，则接口间为开路，另该电磁阀在电力消失后可通过弹簧回复至初始位置，该泵体31通过该马达40的驱动而启动进行吸油，且其两端设有止回阀33以控制液压油的流向，而在泵体31的进油口311可设一储油器34，以提供该泵体31启动时所需的液压油，并可避免泵体31刚启动时会抽真空的情况；该泵体31的出油口312可设一由一气囊式蓄压器351及一节流阀352所组成的减震器35，以降低泵体31排油的脉冲压力波动对制动把手所产生的回踢(Kick-Back)效应。
再参阅图2所示，而该电子控制单元包含一前轮轮速传感器51、一后轮轮速传感器52、一滑差率计算元件53、一滑差率比较元件54、一前轮控制器55及一后轮控制器56；其中该前轮轮速传感器51及后轮轮速传感器52分别安装在机车的前轮及后轮上以检测出每一时间的前轮轮速与后轮轮速；而该滑差率计算元件53依据前轮轮速传感器51及后轮轮速传感器52的检测值以算出车速、前轮滑差率及后轮滑差率；由于车速不易测量，故本发明提出一估算车速的计算方法，选择前轮或后轮的最高速度为第一次参考车速，在制动车讯号确定后，再以该第一次参考车速为初始速度及设定一制动时间，然后对该初始速度作微分，以算出一以初始速度除以制动时间为加速度(速度减小)的车速，后将第一次参考车速及经减速的车速选出较高者作为实际的车速；举例来说，当制动讯号确定后，该测得的前轮或后轮的最高速为40公里/小时的速度(40000米/3600秒＝11.1米/秒)，则以该11.1m/s的第一参考车速为起始速度，假设制动且车轮不打滑的状况下，以2秒内把机车制动停止的加速度，即制动时间为2秒，故可得5.5m/s2(11.1m/s÷2＝5.5m/s2)加速度的车速，再不断量测制动时间内每一时间点的前后轮轮速，以求每一时间点的第一参考车速，后与上述经减速后的速度作比较选出较高者，以作为实际车速。而该滑差率的计算，如下式所示：
由上式得知，该滑差率为车速与轮速的差值除以车速的百分比，而该前轮的滑差率与后轮的滑差率如下所示：
该滑差率比较元件54是利用实验而得滑差率以设定多段控制区域，并判定该前轮滑差率与后轮滑差率所在的控制区域，以输出讯号至该前轮控制器55及该后轮控制器56；该前轮控制器55及后轮控制器56是用以控制马达40、增压回路20的增压阀23及释压回路30的释压阀32动作。
上述的构造组成本发明的机车液压式防滑制动系统，通过制动把手(即前轮制动把手1a或后轮制动把手1b)的运动使活塞杆11运动，以提供液压油压力，然后依据滑差率的变化而输出不同讯号以控制增压回路20及释压回路30，而调节液压油压力，使该液压油路提供前轮制动器2a及后轮制动器2b所需的制动力。
以下详细说明本系统的动作原理：该液压回路的液压缸10的进油口13连接一油箱3，且该液压缸10与油箱3之间连接一切换阀4，该切换阀4用以改变油路，当制动把手(即前轮制动把手1a或后轮制动把手1b)未按压前，油箱3的液压油可经过切换阀4进入液压缸10的油室14a内，以提供机车行驶所需的油量；而当按压制动把手(即前轮制动把手1a或后轮制动把手1b)后提供油压压力，同时推动活塞杆11运动，使该切换阀4的接口呈闭路，该油箱3的油则由另一油路5进入液压缸10的另一油室14b，此时通过活塞杆11的推动，使得该油室14a内的液压油经过增压阀23送至制动器(即前轮制动器2a或后轮制动器2b)，以达到制动，但当制动把手的按压力愈大会使得油压压力过大，致使提供给制动器的制动压力过大，而使车轮抱死，因此该液压回路搭配一电子控制单元利用滑差率以适度调整液压油压力，使系统具有最佳的制动力；该电子控制单元是在机车行驶过程中，不断的测量及计算前轮及后轮的轮速及滑差率，通过滑差率的数据来判定制动压力大小，使该电子控制单元可适时驱动增压回路20或释压回路30动作，而得到最佳的制动力；而该电子控制单元接受到制动把手的制动讯号后，则启动该液压回路的马达40；当压力过大车轮将抱死时，则将增压阀23通电使其接口呈闭路，再将释压阀32打开，使油路中的制动油流向储油器34，而使压力减小，以减小制动力矩，同时马达40运转以将制动油打回主回路；而当释压过度，则启动增压阀23而关闭释压阀32，以增加制动压力，重复上述的步骤操控增压阀23及释压阀32的动作，使系统持续维持适当的制动力，直到机车完全停止。
本发明的机车液压式防滑制动系统，是采用二液压系统分别控制前轮及后轮的制动力，并可由二制动把手输出二个制动控制讯号；而其中一液压回路的增压阀与释压阀的启动取决于前轮制动把手及前轮控制器，另一液压回路的增压阀与释压阀的启动取决于后轮制动把手及后轮控制器，因此，使前轮及后轮均可依据其相对应的滑差率而调整液压压力以得到较佳的制动力。
以下是利用本发明的系统经过实验所得的一组滑差率参数，请参阅图3，如图所示，实线表示增压阀的阀开度与滑差率关系曲线，虚线表示释压阀的阀开度与滑差率关系曲线，该组滑差率参数是将该多段控制区域分成第一控制区域(A)、第二控制区域(B)、第三控制区域(C)、第四控制区域(D)及第五控制区域(E)，其中该第一控制区域(A)的滑差率小于0.1％，该第二控制区域(B)的滑差率范围在0.1％至0.15％间，该第三控制区域(C)的滑差率范围在0.15％至0.25％间，该第四控制区域(D)的滑差率范围在0.25％至0.5％间，该第五控制区域(E)的滑差率大于0.5％为最佳。且当滑差率计算元件计算的滑差率与滑差率参数相比较，当该滑差率位于第一控制区域(A)时，是控制增压回路的增压阀全开及释压回路的释压阀关闭；该滑差率位于第二控制区域(B)时，是控制增压回路的增压阀的开度为50％及释压回路的释压阀关闭；该滑差率位于第三控制区域(C)时，是控制增压回路的增压阀关闭及释压回路的释压阀关闭；该滑差率位于第四控制区域(D)时，是控制增压回路的增压阀关闭及释压回路的释压阀的开度为50％；该滑差率位于第五控制区域(E)时，是控制增压回路的增压阀关闭及释压回路的释压阀全开。
以下提出一利用本发明系统及上述的滑差率参数设定进行实际车辆路测结果，得到的制动率(Z)数据，该制动率的定义为0.56/t，其中t为车速由40km/h至20km/h所需的时间；本试验系采用一150CC的机车，并在不同摩擦系数的路面，如沥青路面及大理石路面，请参阅图4所示，该沥青路面的摩擦系数为0.81，而该大理石路面的摩擦系数为0.41；其数据如下：
(1)当在沥青路面测试，可得到前轮与后轮的制动率数据：
前轮：Zm＝0.76；Zmax＝0.63；Zmax/Zm＝0.83。
后轮：Zm＝0.47；Zmax＝0.44；Zmax/Zm＝0.94。
其中，该Zm表示无ABS的最大制动率，Zmax表示设有ABS的最大制动率，Zmax/Zm表示单一控制轮ABS的利用率。
(2)当在大理石路面测试，可得到前轮与后轮的制动率数据：
前轮：Zm＝0.35；Zmax＝0.28；Zmax/Zm＝0.8。
后轮：Zm＝0.27；Zmax＝0.25；Zmax/Zm＝0.93。
其中，该Zm表示无ABS的最大制动率，Zmax表示设有ABS的最大制动率，Zmax/Zm表示单一控制轮ABS的利用率。
而根据对二轮车制动系统的规范(例如：欧洲经济共同体(European Economic Community)的93/14/EEC规范)，其说明符合规范的具有ABS的制动系统为Zmax/Zm≥0.7，以使二轮车具有足够的制动力；而由图4可知其Zmax/Zm均大于0.7，因此，可知本发明的机车液压式防滑制动系统，可提供前轮与后轮均具有足够的制动力。
另外，本发明的机车液压式防滑制动系统，是利用滑差率作为增压回路及释压回路的启动判定机制，故制动力可随轮速及车速的改变而调整，因此，仅需设定适当的滑差率参数，除了可应用在150CC的机车外，也可用在其它需防滑及制动的机车或运输装置上。
尽管本发明已经参照附图和优选实施例进行了说明，但是，对在本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。本发明的各种更改，变化，和等同物替换由所附的权利要求书的内容涵盖。