载货汽车鼓式制动器自动水冷系统

1.本实用新型涉及一种自动水冷系统,特别涉及一种载货汽车鼓式制动器自动水冷系统。


背景技术：

2.国内市面上所使用的鼓式制动器水冷装置均需要用户手动控制，通常采用重力淋水或气压淋水的方式以实现降温。重力淋水降温方式需要依靠储水箱内冷却水自身的重力使其分流到各个制动鼓的喷嘴上。气压淋水降温方式是利用制动系统储气罐内的压缩空气作为动力源，使储水箱内部压力增大，从而使高压冷却水通过喷嘴喷射在制动鼓表面。目前这两种降温方式存在以下的缺点：1.安装传统淋水装置属于非法改造车辆原有结构，改变了机动车外形和已登记的有关技术参数，属于违反《道路交通安全法》的行为；2.在气候严寒的地区，传统淋水装置工作时滴落的冷却水会导致路面结冰，对于后方行驶的车辆造成极大的行车安全隐患；3.在鼓式制动器工作过程中，制动蹄片、制动鼓和轮胎的温度会迅速上升，若直接淋水会让其急剧收缩，极易引发爆胎或制动鼓开裂变形，一旦出现上述情况，会造成灾难性后果；4.难以判断制动器是否出现过热等情况，且降温过程需要用户手动控制，增加用户操作疲劳强度；5.由于传统淋水装置的喷嘴孔径较大，通常以水柱的形式喷溅至制动鼓表面，冷却水与制动鼓的接触面积较小，导致蒸发冷却效果不佳并且需水量较大；6.淋水装置都是在高出设定温度值后开始工作，出水量一定，低于设定温度值才停止工作，无法控制在温度不同区间控制不同的出水量来更好的达到所需降温效果。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种可靠性高和冷却效果好的载货汽车鼓式制动器自动水冷系统。
4.本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括控制器、温度采集模块和水冷装置，所述温度采集模块和水冷装置均与所述控制器电性连接，所述水冷装置包括调速模块、电机驱动模块和依次连接的储水箱、直流水泵、雾化喷嘴模块，所述调速模块和直流水泵均与所述电机驱动模块电性连接，所述调速模块用于所述控制器通过分析温度采集模块采集的当前温度与设定阈值的差值比较后控制电机驱动模块调节直流水泵输出不同的冷却水流量。
5.进一步的，所述自动水冷系统还包括与所述控制器电性连接的按键输入模块，所述按键输入模块用于输入设定温度阈值和强制开启水冷装置。
6.进一步的，所述自动水冷系统还包括与所述控制器电性连接的显示模块，所述显示模块包括四位并行共阳极数码管，用于显示温度采集模块采集到的鼓式制动器工作温度和温度阈值。
7.进一步的，所述自动水冷系统还包括与所述控制器电性连接的故障报警模块，所述故障报警模块采用直流闪光蜂鸣器。
8.进一步的，所述水冷装置还包括执行器状态指示模块，所述执行器状态指示模块包括有数显电压表，所述数显电压表连接在电机驱动模块的驱动端口上，且与所述直流水泵供电线路并联。
9.进一步的，温度采集模块包括热电偶及温度采集传感器，所述热电偶用于检测鼓式制动器摩擦接触区的温度，所述热电偶和所述控制器均与所述温度采集传感器电性连接。
10.进一步的，所述自动水冷系统还包括电源模块，所述电源模块采用车载24v蓄电池。
11.进一步的，所述控制器采用stm32f103c8t6型号单片机；所述热电偶为k型热电偶，所述温度采集传感器的为max6675温度采集传感器。
12.进一步的，所述直流水泵采用pld-2201溢压回流型直流隔膜水泵。
13.进一步的，所述调速模块采用pwm脉宽调制信号控制电机驱动模块来控制冷却水流量。
14.本实用新型的有益效果是：由于本实用新型具有以下优点：1.对传统鼓式制动器水冷降温装置改进优化，使载货汽车鼓式制动器水冷装置规范化、合法化；2.由雾化喷嘴模块改变传统制动器喷淋降温方式，避免因制动器水冷装置在冷却过程中产生积水导致路面结冰而引发的交通事故，保障后方车辆的行车安全；3.减少由于冷热不均而引起制动器的热应力变形问题；4.提高制动器水冷系统自动化程度及工作恒定性，同时降低使用者对制动器水冷装置的操作难度；5.提高冷却水与制动鼓外壳的接触面积以提高冷却能效比，从而减少冷却水的消耗；6.可以根据控制器通过分析比较当前温度与设定阈值的差值，综合历史偏差、当前偏差以及最近偏差然后通过调速模块对电机驱动模块输出pwm信号，从而实现冷却水流量调节功能。
附图说明
15.图1是本实用新型的框架图；
16.图2是本实用新型的工作原理图。
具体实施方式
17.如图1和图2所示，在本实施例中，本实用新型包括控制器1、温度采集模块2和水冷装置，所述控制器1为stm32f103c8t6型号单片机作，所述温度采集模块2使用k型热电偶及max6675温度采集传感器22以监测鼓式制动器工作温度，所述温度采集模块2和水冷装置均与所述控制器1电性连接，所述水冷装置包括调速模块3、电机驱动模块4和依次连接的储水箱5、直流水泵6、雾化喷嘴模块7，所述雾化喷嘴模块7包括至少一个位于鼓式制动器1a上方或侧方的雾化喷嘴，所述调速模块3和直流水泵6均与所述电机驱动模块4电性连接，所述调速模块采用pwm脉宽调制信号控制电机驱动模块4来控制冷却水流量，从而可以利用pwm脉宽调制信号电机驱动模块4控制冷却水流量，具体为控制器1通过分析温度采集模块2采集的当前温度与设定阈值的差值比较、综合历史偏差、当前偏差以及最近偏差然后通过调速模块3对电机驱动模块4输出pwm信号，从而实现冷却水流量调节功能；其中pwm信号一般指脉冲宽度调制。脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，可实现开关稳压电源输出的改变。这种
方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是一种利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的技术。
18.在本实施例中，所述自动水冷系统还包括与所述控制器1电性连接的按键输入模块8，所述按键输入模块8包括有至少四个按键，各按键功能如下：1.阈值设定：当按下按键1后，数码管显示当前设定的温度阈值并点亮小数点以区别实时温度，延时显示一段时间后返回显示实时温度；2.阈值增加：每按下一次按键2温度阈值增加特定数值；3.阈值减小：每按下一次按键3温度阈值减少特定数值；4.强制启动：当按下按键4后，直流水泵6延时开启一段时间后自动关闭。
19.在本实施例中，所述自动水冷系统还包括与所述控制器1电性连接的显示模块9，所述显示模块9包括四位并行共阳极数码管，用于显示温度采集模块2采集到的鼓式制动器1a工作温度和温度阈值。
20.在本实施例中，所述自动水冷系统还包括与所述控制器1电性连接的故障报警模块10，所述故障报警模块10采用ad16-22sm型直流闪光蜂鸣器；当所测温度超过鼓式制动器1a温度的安全限值或者没有温度信号返回时，stm32单片机传输逻辑控制信号至l298n电机驱动模块，由驱动端口间接驱动闪光蜂鸣器以实现故障报警功能。
21.在本实施例中，所述水冷装置还包括执行器状态指示模块11，所述执行器状态指示模块11包括有数显电压表，所述数显电压表连接在电机驱动模块4的驱动端口上，且与所述直流水泵6供电线路并联，当l298n型号的电机驱动模块4的驱动端口有电压信号输出时，数显电压表显示直流水泵6工作时的电压值。
22.在本实施例中，所述自动水冷系统还包括电源模块12，所述电源模块12采用车载24v蓄电池，由于l298n型号的电机驱动模块4最大供电电流为4a，因此需要使用点烟器接口24v直流稳压电源为l298n型号的电机驱动模块4供电。另外，使用直流5v的microusb接口电源线对单片机进行供电，需将l298n型号的电机驱动模块4的板载5v使能跳帽拔出，并外接5v直流电源作为电机驱动模块4内部逻辑电路供电，电源将由单片机的5v供电引脚提供。
23.在本实施例中，所述直流水泵6采用pld-2201溢压回流型直流隔膜水泵，当单片机通过判断当前鼓式制动器1a工作温度是否大于用户设定阈值，执行水冷降温程序。反之，系统不执行水冷降温程序。
24.本实用新型还包括与单片机电性连接的时钟电路13和复位电路14。
25.所述电机驱动模块4和直流水泵6之间还设置有工作状态指示灯15。
26.综上所述，本实用新型根据用户自定义阈值自动执行水冷降温程序，冷却过程无须用户手动操控。基于低成本设计理念，设计及选用性价比与可靠性较高的元器件，确保系统具备较高的可靠耐用性且便于后期检修维护。具备故障报警功能，若系统工作异常，可及时告知用户以进行故障排查工作，避免因水冷系统故障而造成制动性能下降或制动失效等严重后果。采用雾化降温技术，大幅提高冷却水的利用率并减少了冷却水残留在道路上的机率并且提升了冷却能效比。同时，该系统还具备水泵电机调速功能，通过分析实时温度和设定阈值的数据，可以自动调节水泵转速以控制冷却水流量。
27.所以本实用新型具有以下几个有益效果：1.本产品基于低成本理念进行开发设计，设计及选用性价比及可靠性较高的电控模块、温度传感器、水泵等元器件，确保系统具备较高的可靠耐用性且便于后期检修维护；2.本设计采用雾化降温技术在冷却过程中不会
在道路上残留大量冷却水，有利于道路交通安全；3.提高冷却水与制动鼓外壳的接触面积以提高冷却能效比，从而提升制动性能并节约冷却水的消耗；4.利用单片机输出的pwm信号及l298n电机驱动模块共同实现直流电机调速功能，以节省水资源并达到最佳冷却效果；5.在系统工作异常时发出警报告知用户及时排除故障，确保系统正常运行，避免车辆制动器在行驶途中因水冷装置故障而过热。
28.本实用新型应用于鼓式制动器冷却系统的技术领域。
29.虽然本实用新型的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本实用新型含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。

技术特征：
1.一种载货汽车鼓式制动器自动水冷系统，其特征在于：它包括控制器(1)、温度采集模块(2)和水冷装置，所述温度采集模块(2)和水冷装置均与所述控制器(1)电性连接，所述水冷装置包括调速模块(3)、电机驱动模块(4)和依次连接的储水箱(5)、直流水泵(6)、雾化喷嘴模块(7)，所述调速模块(3)和直流水泵(6)均与所述电机驱动模块(4)电性连接，所述调速模块(3)用于所述控制器(1)通过分析温度采集模块(2)采集的当前温度与设定阈值的差值比较后控制电机驱动模块(4)调节直流水泵(6)输出不同的冷却水流量。2.根据权利要求1所述的载货汽车鼓式制动器自动水冷系统，其特征在于：所述自动水冷系统还包括与所述控制器(1)电性连接的按键输入模块(8)，所述按键输入模块(8)用于输入设定温度阈值和强制开启水冷装置。3.根据权利要求1所述的载货汽车鼓式制动器自动水冷系统，其特征在于：所述自动水冷系统还包括与所述控制器(1)电性连接的显示模块(9)，所述显示模块(9)包括四位并行共阳极数码管，用于显示温度采集模块(2)采集到的鼓式制动器(1a)工作温度和温度阈值。4.根据权利要求1所述的载货汽车鼓式制动器自动水冷系统，其特征在于：所述调速模块(3)采用pwm脉宽调制信号控制电机驱动模块(4)来控制冷却水流量。5.根据权利要求1所述的载货汽车鼓式制动器自动水冷系统，其特征在于：所述自动水冷系统还包括与所述控制器(1)电性连接的故障报警模块(10)，所述故障报警模块(10)采用直流闪光蜂鸣器。6.根据权利要求1所述的载货汽车鼓式制动器自动水冷系统，其特征在于：所述水冷装置还包括执行器状态指示模块(11)，所述执行器状态指示模块(11)包括有数显电压表，所述数显电压表连接在电机驱动模块(4)的驱动端口上，且与所述直流水泵(6)供电线路并联。7.根据权利要求1所述的载货汽车鼓式制动器自动水冷系统，其特征在于：温度采集模块(2)包括热电偶(21)及温度采集传感器(22)，所述热电偶(21)用于检测鼓式制动器(1a)摩擦接触区的温度，所述热电偶(21)和所述控制器(1)均与所述温度采集传感器(22)电性连接。8.根据权利要求1所述的载货汽车鼓式制动器自动水冷系统，其特征在于：所述自动水冷系统还包括电源模块(12)，所述电源模块(12)采用车载24v蓄电池。9.根据权利要求7所述的载货汽车鼓式制动器自动水冷系统，其特征在于：所述控制器(1)采用stm32f103c8t6型号单片机；所述热电偶(21)为k型热电偶(21)，所述温度采集传感器(22)的为max6675温度采集传感器(22)。10.根据权利要求1所述的载货汽车鼓式制动器自动水冷系统，其特征在于：所述直流水泵(6)采用pld-2201溢压回流型直流隔膜水泵。

技术总结
本实用新型公开了一种可靠性高和冷却效果好的载货汽车鼓式制动器自动水冷系统。本实用新型包括控制器、温度采集模块和水冷装置，所述温度采集模块和水冷装置均与所述控制器电性连接，所述水冷装置包括调速模块、电机驱动模块和依次连接的储水箱、直流水泵、雾化喷嘴模块，所述调速模块和直流水泵均与所述电机驱动模块电性连接，所述调速模块用于所述控制器通过分析温度采集模块采集的当前温度与设定阈值的差值比较后控制电机驱动模块调节直流水泵输出不同的冷却水流量。本实用新型应用于鼓式制动器冷却系统的技术领域。于鼓式制动器冷却系统的技术领域。于鼓式制动器冷却系统的技术领域。


技术研发人员：董焌贤
受保护的技术使用者：北京理工大学珠海学院
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/7/5