专利名称：双控制汽车轮胎突爆方向防偏装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是双控制汽车轮胎突爆方向防偏装置，属汽车行驶自动安全技术。
汽车在道路上行驶时，因轮胎质量、使用与维护等方面的原因，当有一侧轮胎，特别是前轮突然爆破、胎内气体急骤外泄、胎压在瞬间降至零，使车轮滚动阻力疾增而转速疾减。在这种情况下，由于同车轴左右两侧车轮滚动阻力及转速相差很大，导致汽车急剧向爆胎一侧的方向转弯——即严重跑偏。由于爆胎是突发不可预测的事件，驾驶员来不及作出反应，即抓紧方向盘保持原行驶方向之前(在高速爆胎时，不能采取紧急制动措施，否则会失去方向操纵性或出现严重的侧滑)，汽车已失去控制偏离了原来行驶方向，将产生急转弯撞到车道上的隔离物、相邻的汽车或从高处翻坠等恶性事故，造成人员伤亡与车辆等财产的重大损失。据了解目前爆胎事故已成为高速公路上的第一杀手，占高速公路交通事故的70％左右，在普通公路上也占交通事故的10％左右。但目前除了有本发明人设计的与车轴轮胎气压相通的《高速汽车轮胎突爆方向防偏装置》(专利号ZL98217663.5)外，尚未见到其它的防偏方法或防偏装置的技术资料。
本实用新型的目的就是为了克服和解决现有汽车由于没有完善的汽车轮胎突爆防偏装置而在汽车轮胎突爆时易失控跑偏造成人员伤亡、财产损失事故的缺点和问题，研究、设计一种在汽车以低、中、高速行驶而突然出现爆胎时，能可靠、有效地防止汽车跑偏、自动地维持汽车原来的行驶方向，保证汽车行驶安全，防止人员伤亡和财产损失事故发生的双控制汽车轮胎突爆方向防偏装置。
本实用新型是通过下述技术方案来实现的本双控制汽车轮胎突爆方向防偏装置由轮速传感器、控制器、以及减速反应开关(又称安全传感器)、方向防偏锁定器共同连接构成，其相互位置及连接关系为轮速传感器分别固定安装于四个车轮上并分别通过A、B、C、D四条信号电缆线分别与控制器电路板上A/D转换器相应点相电气连接；方向防偏锁定器通过其电磁绕组的电源插座11、电源插头4及I信号电缆线与控制器电路板上的固态继电器SSR的输出端相电气连接；四个减速反应开关分别固装于四个车轮毂上，其电源输入触点分别通过E导线与单刀双掷开关输出触点相电气连接，减速反应开关的电源输出触点通过F导线及I导线与控制器外壳内电路板上相应点相电气连接，并且四个减速反应开关与控制器电路板上的固态继电器SSR成并联连接；其中控制器的外形结构示意图如
图1所示；其电路方框图如图2所示，其电路原理图如图3所示，方向防偏监控程序流程框图如图4所示，方向防偏锁定器的结构示意图如图5～6所示，控制器由外壳1、蜂鸣器2、单刀双掷电源开关3、电路板共同电气连接构成，其相互位置及连接关系为电路固定安装于外壳1内，蜂鸣器2及单刀双掷电源开关3分别固定安装于外壳面板的上、中部，并通过导线与电路板上相应点连接；A、B、C、D信号电缆线的一端分别与固定安装在四个车轮上的轮速传感器相电气连接，另一端分别与电路板上的A/D转换器相应接点相电气连接；G电缆线的一端与汽车点火开关的“ON”档位相电气连接，另一端与外壳内直流变压器DC-DC的输入端相电气连接；H电源缆线一端与汽车蓄电池正极相电气连接，另一端与单刀双掷电源开关输入端相电气连接；I信号电缆线一端分别通过I1、I2分线与方向防偏锁定器的电磁绕组电源插头4、汽车上的制动信号灯相电气连接，另一端与外壳内电路板上的固态继电器SSR的输出端相电气连接；控制器电路由轮速传感器、多路多通道A/D转换电路、单片机、直流变压器DC-DC、固态继电器SSR、单刀双掷电源开关、蜂鸣器共同相电气连接构成，其相互连接关系为四个轮速传感器分别固定安装在前、后、左、右四个车轮上，并通过A、B、C、D信号电缆线与A/D模数转换电路相电气连接；单片机通过其接口及A/D转换信号电缆线分别与A/D转换电路输出接口、固态继电器SSR信号输入接口“IN”、直流变压器DC-DC输出接口“OUT”相电气连接；其中图3所示的A/D转换电路由IC1与IC2、IC3、IC4、IC5串并联连接构成；单片机由集成件IC6与晶振XTAL、电容C1、C2并联连接构成；方向防偏锁定器由盘形锁定器盖6、圆柱形锁定器壳体7、螺栓8、16、复位弹簧9、圆柱形电磁绕组10、电磁绕组电源插座11、锁定杆12、橡胶防尘罩13、锁定块14、汽车转向横拉杆15、防尘罩卡环17、圆柱形衔铁18、螺钉19及螺母20相连接装配而成，其相互位置及连接装配关系为电磁绕组电源插座11和电磁绕组10分别用粘结剂固定在锁定器壳体7的外表面和内表面的下平面上；复位弹簧9安装在电磁绕组10与锁定杆12之间；衔铁18套装在锁定杆12上方的外表面上，其上面通过螺母20拧紧后，使其下平面压紧在复位弹簧9上；螺母20是下为六角形而上为圆柱形并内有内螺纹结构，通过与锁定杆12尾部外螺纹相连接，使复位弹簧11、锁定杆12、衔铁18、螺母20这四个零件装配成一体；锁定杆12下方与锁定器壳体7下端的中心孔、螺母20上方外表面与锁定器壳体7中心孔的配合间隙在0.005～0.07mm之间；通过螺钉19把锁定器壳体7与锁定器盖6装配在一起，最后用螺栓8把锁定器安装在汽车车架5上；把汽车转向横拉杆15钻孔后，通过螺栓16将锁定块14固装或焊接在转向横拉杆15上。
本双控制汽车轮胎突爆方向防偏装置的工作作用原理是当驾驶员将点火钥匙插入汽车点火开关并转到“ON”位时，本方向防偏装置亦被汽车蓄电池接通电源并开始工作，在汽车行驶过程中，四个轮速传感器将四个车轮转速模拟信号传送给A/D转换电路，A/D转换电路将该模拟信号转换为数字信号后输出给单片机IC6，单片机IC6收到信号后与已存贮于单片机集成件的数据进行比较判断；当汽车在某一速度行驶时，若有一轮胎突爆，则该车轮转速迅速下降，同车轴两轮转速误差达到下述规定值时车速(KM/H)≤40时，同轴车轮转速误差范围≤1.2％；车速(KM/H)为41～50时，同轴车轮转速误差范围≤0.95％；车速(KM/H)为51～60时，同轴车轮转速误差范围≤0.75％；车速(KM/H)为61～70时，同轴车轮转速误差范围≤0.6％；车速(KM/H)为71～80时，同轴车轮转速误差范围≤0.5％；车速(KM/H)为81～90时，同轴车轮转速误差范围≤0.4％；车速(KM/H)为91～100时，同轴车轮转速误差范围≤0.3％；车速(KM/H)为101～110时，同轴车轮转速误差范围≤0.2％；车速(KM/H)为111～120时，同轴车轮转速误差范围≤0.15％；车速(KM/H)＞120时，同轴车轮转速误差范围≤0.1％；单片机IC6向固态继电器SSR输出脉冲电流，固态继电器SSR导通，汽车蓄电池电流通过方向防偏锁定器的电磁绕组，使电磁绕组产生磁场，在磁场作用下，圆柱形衔铁18迅速地克服了复位弹簧9的弹力，带动锁定杆12向下运动，锁定杆12下端方形部份插入锁定块14的方形缺口中，使锁定块14和汽车转向横拉杆15无法向爆胎的一侧移动，即转向轮(前轮)被锁定，使汽车保持原来的行驶方向；同时，当某车轴一侧轮胎突爆时，其转速疾减，该车轮线速度也随着急剧下降，在惯性力作用下，减速反应开关内部的金属滚柱向前滚动，使两个触点导通，电流通过方向防偏锁定器电磁绕组而锁定汽车行驶方向，防止跑偏。此时与爆胎相对应的另一侧车轮产生边滚边滑，以滑为主的运动状态，其轮速与爆胎的车轮相同(如果在车速较高的情况下会出现完全拖滑的现象)；在电磁绕组被通电的同时，汽车制动信号灯导线I2电路也被固态继电器SSR接通，使信号灯发亮，告示后随车辆的驾驶员要采取紧急的安全措施(如制动或转向变换车道)，防止发生追尾相撞的事故；当单片机IC6通过轮速传感器检测到车速等于零时，单片机IC6才停止向固态继电器SSR输出脉冲电流，于是固态继电器SSR切断汽车蓄电池与方向防偏锁定器及制动信号灯的电路，电磁绕组磁场消失，锁定杆12在复位弹簧9的作用下回到原位，制动信号灯熄灭(如果需要把汽车出现故障的情况告示给其他车辆驾驶员时，可用人工的方法打开紧急闪光灯)，防偏装置不起作用；为了防止汽车在安装轮胎突爆方向防偏装置以后，汽车在遇到有一侧车轮因陷入泥坑或在急转弯时发生作用，驾驶员可按下控制器面板上的单刀双掷开关按钮，切断汽车蓄电池与固态继电器SSR的电源输入端之间的电路；在此同时开关接通蜂鸣器与汽车蓄电池的电路，蜂鸣器发出声音，提醒驾驶员在汽车进入正常行驶前，把单刀双掷开关3按回到汽车蓄电池与固态继电器SSR的电源输入端接通的位置。
本实用新型与现有技术相比有如下的优点和有益的效果(1)本装置自动化程度高、反应时间极短，从轮胎突爆后出现减速到汽车方向被锁定只需800μs左右；(2)本装置实质上同时采用两种技术方案，在其中一种方案出现故障时，本防偏装置仍会起防偏、跑偏作用，因此可靠性特高；(3)本装置体积小，结构简单，安装使用方便，造价低；(4)经测算，若全国的汽车都采用安装本防偏装置，可减少高速公路交通事故的70％，一般道路交通事故的10％，减少人员伤亡几万人，可减少直接经济损失5亿元以上。
下面对说明书附图进一步说明如下
图1是本双控制汽车轮胎突爆方向防偏装置的控制器的外形结构及连接示意图，图2是其电路方框图，图3是电路原理图，图4是防偏监控程序流程方框图，图5是本双控制汽车轮胎突爆方向防偏装置的方向防偏锁定器的结构示意图，图6是图5中的通过螺栓16将锁定块14固装于转向拉杆15的A～A向剖视图；图中1为控制器外壳，2为蜂鸣器，3为单刀双掷电源开关，4为方向防偏锁定器的电磁绕组电源插头，5为汽车车架，6为盘形方向防偏锁定器盖，7为圆柱形锁定器壳体，8、16为螺栓，9为复位弹簧，10为圆柱形电磁绕组，11为电磁绕组电源插座，12为锁定杆，13为橡胶防尘罩，14为锁定块，15为汽车转向横拉杆，17为防尘罩卡环，18为圆柱形衔铁，19为螺钉，20为螺母，DC-DC为直流变压器，SSR为固态继电器。
本实用新型的实施方式可为如下(1)按
图1所示设计加工制造本防偏装置的控制器壳体7，例如可选用工程塑料并用注塑方法制造加工壳体7，然后选购零部件进行安装；例如蜂鸣器可选购SFM20-1型；轮速传感器可选购丰田佳美轿车用的零件号码为80543-50030、83515-50010的轮速传感器；如果汽车有ABS系统的，可直接采用ABS系统本身的轮速传感器；减速度反应开关可用丰田皇冠3.0轿车安全气囊系统中的零件号码为89170～30210的安全传感器；(2)按图2～3所示绘制印刷电路板，然后筛选元器件进行控制器电路板的安装连接，例如A/D转换电路中的IC1可选用ADC0809型模数转换器，IC2、IC3可选用74LS02型的逻辑电路集成件，IC4可选用74LS373型的锁定器，IC5可选用74LS74型触发器；单片机IC6可选用8751，晶振XTAL可选用6MHZ；固态继电器SSR可选用JGX-20F型；直流变压器DC-DC可选用ADP1073型，筛选好元器件后，可进行安装连接电路板并进行加电简单调试；(3)按图4和表1所示编制监控程序并存贮或固化于单片机存贮器中，经加电调试的电路板固装于控制器外表内，然后按
图1～3所示，并按上面说明书所述的连接关系进行安装连接，便能较好地实施本防偏装置的控制器；(4)按图5所示设计、加工制造方向防偏锁定器的各部件，可采用汽车零部件通用加工制造方法来生产本方向防偏锁定器各部件；例如盘形锁定器盖6、锁定杆8、12、锁定块14可选用牌号为Q255的碳素结构钢的板材进行热锻造后再机加工而成；圆柱形衔铁18可直接购买、螺母20可选用与上述同牌号圆钢材用机加工方法加工而成，电磁绕组为中空的圆柱形，可用0.2～0.25mm的QA-IE聚氨酯漆包线绕制而成；复位弹簧9可选用优质冷扎弹簧钢丝绕制而成；螺栓8、16、电磁绕组电源插座11、橡胶防尘罩13、防尘罩卡环17、螺钉19可直接市场购买，然后按图5～6所示和上面说明书所述的相互位置和连接关系进行安装连接，圆柱形锁定器壳体7下端与锁定杆12、盘形锁定盖6与螺母20的配合间隙均为0.05～0.07mm，这样便可较好地制成本防偏装置的方向防偏锁定器。当锁定块14、控制器、方向防偏锁定器等装配好后，可按
图1～6所示及上面说明书所述的相互连接关系进行电路电源连接，便能较好地实施本装置。发明人经过长时间的研制，已制出样机，并在丰田牌汽车上进行试验，效果很理想，完全达到了预计的设计目的。
权利要求1.一种双控制汽车轮胎突爆方向防偏装置，其特征在于它由轮速传感器、控制器、以及减速反应开关、方向防偏锁定器共同连接构成，其相互位置及连接关系为轮速传感器分别固定安装于四个车轮上并分别通过A、B、C、D四条信号电缆线分别与控制器电路板上A/D转换器相应点相电气连接；方向防偏锁定器通过其电磁绕组的电源插座(11)、电源插头(4)及I信号电缆线与控制器电路板上的固态继电器SSR的输出端相电气连接；四个减速反应开关分别固装于四个车轮毂上，其电源输入触点分别通过E导线与单刀双掷开关输出触点相电气连接，减速反应开关的电源输出触点通过F导线及I导线与控制器外壳内电路板上相应点相电气连接，并且四个减速反应开关与控制器电路板上的固态继电器SSR成并联连接。
2.按权利要求1所述的一种双控制汽车轮胎突爆方向防偏装置，其特征在于所述的控制器由外壳(1)、蜂鸣器(2)、单刀双掷电源开关(3)、电路板共同电气连接构成，其相互位置及连接关系为电路固定安装于外壳(1)内，蜂鸣器(2)及单刀双掷电源开关(3)分别固定安装于外壳面板的上、中部，并通过导线与电路板上相应点连接；A、B、C、D信号电缆线的一端分别与固定安装在四个车轮上的轮速传感器相电气连接，另一端分别与电路板上的A/D转换器相应接点相电气连接；G电缆线的一端与汽车点火开关的“ON”档位相电气连接，另一端与外壳内直流变压器DC-DC的输入端相电气连接；H电源缆线一端与汽车蓄电池正极相电气连接，另一端与单刀双掷电源开关输入端相电气连接；I信号电缆线一端分别通过I1、I2分线与方向防偏锁定器的电磁绕组电源插头(4)、汽车上的制动信号灯相电气连接，另一端与外壳内电路板上的固态继电器SSR的输出端相电气连接；控制器电路由轮速传感器、多路多通道A/D转换电路、单片机、直流变压器DC-DC、固态继电器SSR、单刀双掷电源开关、蜂鸣器共同相电气连接构成，其相互连接关系为四个轮速传感器分别固定安装在前、后、左、右四个车轮上，并通过A、B、C、D信号电缆线与A/D模数转换电路相电气连接；单片机通过其接口及A/D转换信号电缆线分别与A/D转换电路输出接口、固态继电器SSR信号输入接口“IN”、直流变压器DC-DC输出接口“OUT”相电气连接。
3.按权利要求1所述的一种双控制汽车轮胎突爆方向防偏装置，其特征在于所述的方向防偏锁定器由盘形锁定器盖(6)、圆柱形锁定器壳体(7)、螺栓(8)、(16)、复位弹簧(9)、圆柱形电磁绕组(10)、电磁绕组电源插座(11)、锁定杆(12)、橡胶防尘罩(13)、锁定块(14)、汽车转向横拉杆(15)、防尘罩卡环(17)、圆柱形衔铁(18)、螺钉(19)及螺母(20)相连接装配而成，其相互位置及连接装配关系为电磁绕组电源插座(11)和电磁绕组(10)分别用粘结剂固定在锁定器壳体(7)的外表面和内表面的下平面上；复位弹簧(9)安装在电磁绕组(10)与锁定杆(12)之间；衔铁(18)套装在锁定杆(12)上方的外表面上，其上面通过螺母(20)拧紧后，使其下平面压紧在复位弹簧(9)上；螺母(20)是下为六角形而上为圆柱形并内有内螺纹结构，通过与锁定杆(12)尾部外螺纹连接，使复位弹簧(11)、锁定杆(12)、衔铁(18)、螺母(20)这四个零件装配成一体；锁定杆(12)下方与锁定器壳体(7)下端的中心孔、螺母(20)上方外表面与锁定器壳体(7)中心孔的配合间隙在0.005～0.07mm之间；通过螺钉(19)把锁定器壳体(7)与锁定器盖(6)装配在一起，最后用螺栓(8)把锁定器安装在汽车车架(5)上；把汽车转向横拉杆(15)钻孔后，通过螺栓(16)将锁定块(14)固装或焊接在转向横拉杆(15)上。
专利摘要本实用新型是双控制汽车轮胎突爆方向防偏装置,它由轮速传感器、控制器、减速反应开关、方向防偏锁定器连接构成,其关系为:轮速传感器固装于四车轮上,并通过信号电缆分别与控制器电路板连接;方向防偏锁定器通过插座、插头及电缆线与控制器电路板上固态继电器连接;减速反应开关固装于四车轮毂上并分别通过信号电缆与单刀双掷开关及控制器电路板连接。本实用新型自动化程度高、反应极快、可靠性高、体积小、结构简单、安装使用方便、造价低。
文档编号B60R21/13GK2435290SQ00228869
公开日2001年6月20日 申请日期2000年7月18日 优先权日2000年7月18日
发明者王正键 申请人:王正键