本发明涉及车辆工程技术领域,尤其是一种油门防误踩联动刹车安全装置。
背景技术:
2018年,中国汽车保有量已达2.4亿辆,平均每六人一辆,安全驾驶,生命攸关。由于现有的汽车结构中,默认由右脚同时负责加速踏板(油门)和制动踏板(刹车)的控制,需要长期适应性训练才能达到条件反射式的熟练程度。在突发紧急情况时,驾驶员,特别是经验不足的新手,由于经验不足,手忙脚乱,非常容易出现操作失误的情况。近几年见诸报端的恶性事故,有相当一部分是因为严重的操作失误所致,尤其是误把油门当刹车操作的危险操作,会引发严重的恶性事故。现有技术中,为解决“错把油门当刹车”的问题,一般性思路是通过智能控制系统(ai)来实现,但受限于当前ai的技术发展速度,还未出现能切实解决这一问题的新型技术。此外,当前汽车结构中的加速踏板、制动踏板的结构已延续多年,当前在路行驶的车辆也不可能通过增设智能控制系统来解决这一问题。因此,结合现有加速踏板、制动踏板的结构,通过简单、有效的创新设计,使现有车辆能够有效解决“误将油门当刹车”的问题,是一个具有高度需求和广阔市场前景的课题。
本申请所述的技术方案,通过在现有加速踏板和制动踏板上安装附设装置,当油门常规踩踏甚至途中正常加速操作时,该装置不启动,车辆正常行驶;当发生“误将油门当刹车”的紧急情况时,自动启动车辆的制动系统,使车辆刹停并锁止,并同时锁止车辆的供能装置(供油喷头或电动机的供电),实现动力的切断。当加速踏板松开、弹起回位后,锁止装置释放制动装置、恢复车辆动力供给,车况复原,避免了恶性事故,保障了人身及财产安全。
申请人声明,本申请所述的“刹车”是“制动”的俗称,本申请所述的“刹车电路”、“刹车联动”等,均应理解为本技术领域中的“制动”概念,“制动踏板、制动连杆”等专用词均采用术语“制动”;同理,“加速踏板、加速连杆”中的“加速”与“油门”意思相同。
技术实现要素:
本发明的目的是为了克服上述技术缺点提供一种油门防误踩联动刹车安全装置,加速踏板在常规操作时,本装置不启动,车辆正常操作和行驶;当发生“错将油门当踏板”的错误操作时,本装置自动启动车辆制动系统并保持锁止,同时切断动力供给;加速踏板松开、回弹复位后,制动装置释放、恢复动力,车况复原。
本发明解决技术问题采用的技术方案为:一种油门防误踩联动刹车安全装置,包括加速踏板、加速连杆、制动踏板、制动连杆、条形磁铁、检测线圈l、电磁铁和中控电路,所述加速踏板下端固定安装加速连杆,制动踏板下端固定安装制动连杆,加速连杆、制动连杆穿过车厢地板分别连接车辆的加速控制系统和制动系统。
现有车辆工程技术中,加速踏板、加速连杆的一部分、制动踏板、制动连杆的一部分穿过车厢地板外露,大多数的加速连杆、制动连杆都设置有一定的弧度,对本领域技术人员来说,采用力变向结构将加速连杆、制动连杆的设置为直杆模式,是简易可行的,因此本申请对此不作赘述,以直杆式结构予以阐述技术方案。
本技术方案中,加速连杆一侧固定安装有一横杆,横杆的外端部安装一个平行于加速连杆方向的压片,横杆下端面固定有一根与加速连杆平行的条形磁铁,条形磁铁下方对应设置一空心的检测线圈l,条形磁铁与检测线圈l相适匹配,检测线圈l的外侧壁上绝缘安装一常开行程开关sq1;
本技术方案中,条形磁铁向下插入检测线圈l,用于产生感生电压,以与其它结构发生联动作用。常开行程开关sq1用于控制中控电路中刹车联动部分的通断,后文详述。
安装在横杆上的压片、条形磁铁、检测线圈l与加速连杆平行,且处于同一平面内,使得加速连杆在下压过程中,带动条形磁铁插入检测线圈l的内腔,检测线圈l切割条形磁铁的磁力线,产生感生电压,作为误踩油门检测时的初始动力源。横杆上的压片与其下设置的常开行程开关sq1组合为联动式开关,用于控制相应电路的通断状态。
所述制动连杆两侧对称安装有两根水平向的拉杆,两根拉杆的下端面均固定安装一个平行于制动连杆方向的压片,拉杆外端部均固定有一块衔铁,两端衔铁的下方各对应安装一电磁铁,所述电磁铁的铁芯上端与衔铁下端固定连接,电磁铁另一端的尾杆向下且其上活动套设有塑料套筒,电磁铁固定安装在车架上,两个电磁铁的外侧壁上分别绝缘安装有常开行程开关sq2、sq3,制动连杆、压片与常开行程开关sq1、sq2、sq3位于同一平面内,常开行程开关sq1、sq2、sq3分别与其上方的压片对应设置,压片下端部弯折为与常开行程开关sq1、sq2、sq3相适匹配的坡面,所述检测线圈l、电磁铁和常开行程开关sq1、sq2、sq3均与中控电路通过导线电性连接。
本技术方案中,通过压片完成对常开行程开关sq1、sq2、sq3的开合控制:压片下移时,压片下端的坡面部分离开常开行程开关的外部滚轮,随着压片的继续下移,其直条部分继续按压外部滚轮,使常开行程开关由“断开状态”转换为“闭合状态”,从而使所在电路由“开路”转换为“通路”,这一过程的具体实施与功能,后文详述。
本技术方案中,拉杆固定安装在制动连杆上,两侧拉杆对称设置,拉杆上的衔铁也对称设置。拉杆上的压片、衔铁、电磁铁均与制动连杆走向相同,使得电磁铁通电吸附衔铁向下位移时,压片随之向下移动。两侧的压片分别与其下端的sq2、sq3组合为联动式开关,用于控制相应电路的通断状态。
对本领域技术人员来说,应当可以理解,拉杆固定安装于制动连杆,可以通过螺栓、套管等常规技术手段予以实现,无论采用何种技术手段,均不影响本技术方案的实现,因此发明人对制动连杆与拉杆的固定连接方式不限定具体的实施方式。
本技术方案中,电磁铁为12v供电的推拉式行程大吸力电磁铁,对本领域技术人员来说,其结构是清楚、确定无疑的。电磁铁的铁芯向上并与衔铁固定连接,可采用本领域现有任意可行的固定连接手段,电磁铁通电时铁芯下移完成步进行程,带动与之相连的衔铁下移,从而使得拉杆随之下移,由于拉杆与制动连杆固定连接,制动连杆向下完成制动动作。
本技术方案中,中控电路由误踩油门检测电路、联动刹车电路、刹车锁止电路、锁止释放电路组成,中控电路由车载12v电池组供电并接入车辆动力源供给控制电路;
中控电路由多个开关、电子元器件组成,相互协调实现对本技术方案所述各部件的联动控制,其依赖于各组成部分(子电路及相关电子元件)的关联动作。
本技术方案中,所述的车辆动力源供给控制电路,是指车载电路中专门用于控制动力源输出的电路,对燃油车而言,一般是指喷油控制系统,对电动车而言,一般是指电动机供电控制系统,这一概念对本领域技术人员是本领域的公知普通技术知识,发明人不作赘述。
对本领域技术人员来说,根据本领域的公知常识,依照本申请所述的电路原理图和说明,可以轻易地予以实现(例如集成电路板)。在必要的情况下,可以将中控电路的所有元器件装入绝缘盒体,以方便与其它功能部件一起固定到车架上。
参考附图1、2的结构示意图、附图3的流程图和附图4的流程图:
所述误踩油门检测电路由检测线圈l、整流器d1、电容c、三极管g1和电位器w组成,误踩油门检测电路用于检测误踩油门时产生的感生电压值,以判断是否启动联动刹车电路,未达到设定的阈值不动作,达到设定的阈值则接通联动刹车电路;
误踩油门检测电路的工作流程如下:
车辆正常行驶过程中,驾驶人踩踏加速踏板的动作较为平缓,这属于车辆的正常行驶操作和正常行驶过程;即使在行驶途中由于客观需要而深踩加速踏板,其踩踏烈度、加速踏板(加速连杆)的下移行程也具有相应的特征。而在本申请所述的“误将油门当刹车”情况出现时,通常是由于紧急情况的出现,驾驶人采取的踩踏动作极其剧烈而坚决,踩踏烈度、加速踏板(加速连杆)的下移行程自然也具有与前述正常操作的不同技术特征。本申请所述的技术方案,正是基于正常操作与错踩操作的技术特征的不同而设计完成的,即:
正常操作时,本申请所述的中控电路不工作,车辆以正常逻辑行驶;
当发生“油门误当作刹车”的错误操作出现时,误踩油门检测电路检测到这一操作,立即启动联动刹车电路并保持刹车锁止状态,同时通过车辆动力源供给控制电路切断车辆驱动力供给,实现稳定的刹车操作。
具体实现原理:本技术方案中,条形磁铁n极朝下,条形磁铁下方安装有空心的检测线圈l,踩加速踏板时,条形磁铁随之下移插入检测线圈l,根据电磁感生原理,检测线圈l两端将产生感生电动势,经整流器d1整流、电容c滤波后,经电位器w加在三极管g1基极,作为联动刹车电路的启动电压;
电位器w为可调设阈值(灵敏度)的电位器,负责设定启控电压阈值。
正常行驶时,加速踏板平缓踩踏,条形磁铁插入检测线圈l的速度很慢,磁通量的变化率很小,由此产生的感生电压很低,达不到预设的电压阈值,三极管g1不能导通,继电器j1不加电,开关k1不能接通,电磁铁无供电不能完成吸合衔铁动作,车辆正常操作行驶;
行驶过程中需要加速时,由于行驶过程中需要保持必要的动力供给,加速踏板时刻需要下压一定的距离(较短),条形磁铁已经有相当一部分插入检测线圈l,在此基础上即使再急踩油门,条形磁铁的行程也不大(并非完成极限行程),因此检测线圈l的磁通量的变化不大,磁通量的变化率也不大,由此产生的感生电压不高,达不到预设的电压阈值,也不足以让三极管g1导通,这种情况视为正常操控,联动刹车电路不启动;
仅当特殊情况“油门误当刹车”的错误操作发生时,加速踏板由其上止点被猛烈下踩到底,条形磁铁的行程最大、用时最短,所产生的磁通量的变化率最大,检测线圈l产生的感生电压最高,达到预设的电压阈值,使得三极管g1导通,启动联动刹车电路。
对本领域技术人员来说,依据本领域的公知技术手段,通过有限次的常规实验,足以完成合理有效的电位器阈值(灵敏度)的设定,这一方法是清楚、确定无疑的,因此发明人不对具体如何测定、设定具体的电位器阈值做详细说明。
本技术方案中,联动刹车电路由三极管g1、继电器j1、电位器w组成,继电器j1由车载电池组提供12伏电压,联动刹车电路用于控制电磁铁的通断电状态,实现电磁铁的上下行程,带动衔铁下拉制动连杆,完成制动动作;
联动刹车电路的工作流程如下:
本技术方案中,压片的下端部弯折形成一坡面,与压片下端部的坡面相对应的电磁铁的外侧壁上安装有常开行程开关sq2和sq3,开关k3接入车辆动力源供给控制电路,默认状态下保持闭合状态。
车辆正常行驶过程中,制动连杆未踩下时,常开行程开关sq2、sq3的滚轮与压片下端的坡面接触,但不受压片挤压,处于常开状态,此时继电器j3未供电、不吸合,k3闭合,不影响车辆动力源供给控制电路,车辆正常操作。
特殊情况“油门误当刹车”的错误操作发生,检测线圈l产生的感生电压达到预设的阈值,三极管g1导通,继电器j1通电吸合,开关k1接通,车载电池组为电磁铁所在电路供电,电磁铁的铁芯下移,带动衔铁下拉制动连杆,实现刹车动作。制动连杆下移的过程中,压片同步下移,常开行程开关sq2、sq3的滚轮脱离压片下端部的坡面,与压片的平直面接触,压片挤压滚轮使常开行程开关sq3闭合,继电器j3吸合,开关k3断开,从而使车载动力源电路断开,切断车辆动力供应。如前所述,电动车切断电动机供电、燃油车切断电喷。
本技术方案中,刹车锁止电路由常开行程开关sq2、继电器j2、常开行程开关sq1组成,刹车锁止电路用于在误踩油门联动刹车电路启动时,使电磁铁保持吸合,刹车处于锁止状态;
刹车锁止电路的工作流程如下:
如前所述的联动刹车电路启动后,条形磁铁已到达行程顶点并止位,检测线圈l的磁通量的变化为零,不再产生感生电压。三极管g1基极失电,继电器j1释放,k1断开,电磁铁断电,刹车解除,为了让刹车状态一直保持,引入刹车锁止电路:
刹车锁止电路由常开行程开关sq2、继电器j2、常开行程开关sq1组成;
正常行驶时,联动刹车电路不启控,压片不下移,常开行程开关sq2的滚轮与压片坡面接触保持常开,继电器j2不吸合,开关k2处于断开状态;
误踩油门的错误操作发生时,联动刹车电路启动,电磁铁吸合,下拉拉杆,使压片下移,推动常开行程开关sq2闭合,继电器j2吸合,k2闭合,车载电池组的12伏电压经处于导通状态的常开行程开关sq1给电磁铁供电。即使之后由于加速连杆上的条形磁铁的止位,导致联动刹车电路关闭,电磁铁照常通电,仍保持吸合,刹车处于锁止状态。
本技术方案中,锁止释放电路由常开行程开关sq1和sq2、继电器j2、继电器j3组成,锁止释放电路用于在加速踏板回弹复位后,解除刹车、恢复动力,使全部电路处于待命状态;
锁止释放电路的工作流程如下:
油门误踩后,只要不复位,刹车锁止电路一直工作,处于刹车状态;
常开行程开关sq1默认设置于“断开”状态,加速踏板急速踩下时,横杆及其上的压片下移,压片的平直部分挤压常开行程开关sq1,其状态由“断开”转换为“闭合”,在加速踏板及压片下移的整个过程中,常开行程开关sq1一直保持闭合。当“刹车误踩了油门”的操作完成、驾驶员意识到当前错误操作情况后,放开加速踏板,加速踏板上弹至上止点,横杆带动其上的压片同步上移,使得常开行程开关sq1的滚轮处于压片下端部的坡面位置但不受挤压,常开行程开关sq1的状态由“闭合”复原为“断开”,导致电磁铁供电断开,电磁铁释放,横杆、压片、衔铁、铁芯上移复位,继电器j2断电,开关k2断开;继电器j3断电,开关k3静态闭合,恢复动力源,全部电路处于待命状态。
本技术方案中,所述的车辆动力源供给控制电路为车辆电路的一部分,继电器j3接入该电路并作为其通断状态的控制开关,用于控制车辆动力源供给控制电路(比如燃油车的电喷控制线路)的通断状态,以在联动刹车电路接通时切断车辆动力供给、在锁止释放电路接通后,制动连杆回位到其上止点时,恢复车辆动力供给;
继电器j3由常开行程开关sq3控制通、断电状态,工作流程如下:
联动刹车电路接通后,电磁铁吸合衔铁带动压片下移,使得常开行程开关sq3的状态由“断开”转换为“闭合”,继电器j3通电,开关k3的状态由默认的“闭合”状态转换为“断开”,使得车辆动力源供给控制电路断路,切换车辆动力供应。
加速踏板回弹复位后,电磁铁断电,刹车释放回位后,常开行程开关sq2断开,锁止释放电路关闭,常开行程开关sq3断开,继电器j3断电,开关k3的状态由“断开”复原为“闭合”并保持此状态,车辆恢复正常状态。
本技术方案中的继电器j1、j2,与继电器j3的设置相异,继电器j1中的开关k1、继电器j2中的开关j2默认状态为“断开”,继电器j1、j2通电后转换为“闭合”,而开关k3的默认状态为“闭合”,继电器j3通电后转换为“断开”。对本领域技术人员来说,继电器元件的上述设置属于本领域的普通技术知识,因此发明人对此不再作赘述。
本技术方案中,横杆、拉杆、衔铁、压片、检测线圈l、条形磁铁、电磁铁及常开行程开关sq1、sq2、sq3均设置于车厢地板之下,检测线圈l、中控电路、电磁铁及常开行程开关sq1、sq2、sq3均固定安装在车架上。
由于本技术方案中各部件,如检测线圈l、两个电磁铁、三个压片,以及三个常开行程开关sq1、sq2、sq3均需要保持固定的位置、方向,本领域技术人员可以采用本领域任意可行的现有技术手段将其固定在相对稳定的车架上,以保持其相对位置不产生变化。
本技术方案中,电磁铁为12v推拉式长行程大吸力电磁铁,横杆外端部压片的长度与电磁铁最大行程相同。
现有技术中,采用12v供电的推拉式电磁铁,采用铁芯往复式结构,其铁芯的行程足以满足常规制动踏板的位移距离需要。铁芯的位移与压片同步,因此设置压片的长度与电磁铁的最大行程相同,使得电磁铁的铁芯位于上止点时,压片下端部的坡面恰好与常开行程开关sq2、sql3的滚轮位置相对应并不会挤压滚轮。
对本领域技术人员来说,依据本领域的普通技术知识,通过有限次的试验,足以确定适合不同型号的制动连杆的具体电磁铁型号,不再赘述。
优选的,所述中控电路、条形磁铁、检测线圈l、电磁铁,以及常开行程开关sq1、sq2、sq3安装在同一支架上,支架固定安装于车架。
由于本技术方案中的条形磁铁、检测线圈l、电磁铁,以及常开行程开关sq1、sq2、sq3的位置相对固定,优先选择采用固定支架将上述各部件及中控电路进行固定,再将固定支架与车架固定,避免各部件相对位置测量不准、安装费力的问题。
优选的,压片下端弯折部分的坡面上设置有与常开行程开关sq1、sq2、sq3的滚轮相适匹配的凹槽,凹槽两端部与坡面平滑相接。
由于常开行程开关sq1、sq2、sq3均选用滚轮结构,其滚轮与压片下端弯折部分的坡面相适匹配,优先选择在坡面部分上设置一个凹槽结构,使常开行程开关sq1、sq2、sq3的滚轮嵌于凹槽内,凹槽的宽度略大于滚轮宽度以使其滚动无碍,凹槽两端部与坡面平滑相接,滚轮可以顺利地从凹槽中滑出并沿坡面滚动。对本领域技术人员来说,该设置属于本领域普通技术知识,因此发明人对此不做具体结构的赘述。
本技术方案中,常开行程开关sq2、sq3还可以采用光耦开关实现:
首先,前述常开行程开关sq2、sq3采用光耦开关p1、p2替代;
前述的压片改为平直的遮光片,遮光片与制动连杆的走向一致,遮光片的初始位置设于光耦开关p1、p2的光线通路上端毗邻位置,以使两个光耦开关p1、p2默认为“闭合”状态,制动踏板下移时,带动遮光片下移,两个光耦开关p1、p2“关断”。
其次,如附图6所示,中控电路中增设三极管g5、限流电阻r1、偏流电阻r2和r3,以与光耦开关p1和p2配合,实现继电器j3对开关k3的控制,与前述采用常开行程开关sq2、sq3的作用相同,控制车辆动力源供给控制电路的通断状态。
本发明所具有的有益效果是:本发明结构精巧、成本低,使得加速踏板在常规操作时,本装置不启动,车辆正常操作和行驶;当发生“错将油门当刹车”的错误操作时,本装置自动启动车辆制动系统并保持锁止,同时切断车辆的动力供给;加速踏板松开、回弹复位后,制动装置释放复位后,恢复动力,车况复原,避免了恶性事故发生,保障了人身及财产安全。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图。
附图2为滚轮式行程开关的结构示意图。
附图3为本发明各部分联动流程图。
附图4为本发明所述中控电路的原理图。
附图5为本发明采用光耦开关的结构示意图。
附图6为本发明采用光耦开关的中控电路原理图。
附图7为本发明实际功能测试完成演示装置实物图。
具体实施方式
下面结合附图1~附图7对本发明做以下详细说明。
实施例一
如图1~4所示,本发明包括加速踏板1、加速连杆3、制动踏板2、制动连杆4、条形磁铁6、检测线圈l7、电磁铁9和中控电路,所述加速踏板1下端固定安装加速连杆3,制动踏板2下端固定安装制动连杆4,加速连杆3、制动连杆4穿过车厢地板分别连接车辆的加速控制系统和制动系统。
本实施例中,以直杆式结构为例以阐明技术方案的实质。
本实施例中,加速连杆3一侧固定安装有一横杆5,横杆5的外端部安装一个平行于加速连杆3方向的压片10,横杆5下端面固定有一根与加速连杆3平行的条形磁铁6,条形磁铁6下方对应设置一空心的检测线圈l7,条形磁铁6与检测线圈l7相适匹配,检测线圈l7的外侧壁上绝缘安装一常开行程开关sq1;
本实施例中,条形磁铁6向下插入检测线圈l7,用于产生感生电压,以与其它结构发生联动作用。常开行程开关sq1用于控制中控电路中相应电路的通断,后文详述。
安装在横杆5上的压片10、条形磁铁6,以及检测线圈l7与加速连杆3平行,且处于同一平面内,使得加速连杆3在下压过程中,带动条形磁铁6插入检测线圈l7的内腔,检测线圈l7切割条形磁铁6的磁力线,产生感生电压,作为误踩油门检测时的初始动力源。横杆5上的压片10与其下设置的常开行程开关sq1组合为联动式开关,用于控制相应电路的通断状态。
所述制动连杆4两侧对称安装有两根水平向的拉杆8,两根拉杆8的下端面均固定安装一个平行于制动连杆4方向的压片10,拉杆8外端部均固定有一块衔铁11,两端衔铁11的下方各对应安装一电磁铁9,所述电磁铁9的铁芯上端与衔铁11下端固定连接,电磁铁9另一端的尾杆向下且其上活动套设有塑料套筒12,电磁铁9固定安装在车架上,两个电磁铁9的外侧壁上分别绝缘安装有常开行程开关sq2、sq3,制动连杆4、压片10与常开行程开关sq1、sq2、sq3位于同一平面内,常开行程开关sq1、sq2、sq3分别与其上方的压片10对应设置,压片10下端部弯折为与常开行程开关sq1、sq2、sq3相适匹配的坡面,所述检测线圈l7、电磁铁9和常开行程开关sq1、sq2、sq3均与中控电路通过导线13电性连接。
本实施例中,通过压片10完成对常开行程开关sq1、sq2、sq3的开合控制:压片10下移时,压片10下端的坡面部分接触常开行程开关的外部滚轮,随着压片的继续下移,其直条部分持续按压外部滚轮,使常开行程开关由“断开状态”转换为“闭合状态”,从而使所在电路由“开路”转换为“通路”,这一过程的具体实现原理,参见附图2的开关结构图。
本实施例中,拉杆8固定安装在制动连杆4上,两侧拉杆8对称设置,拉杆8上的衔铁11也对称设置。拉杆8上的压片10、衔铁11、电磁铁9均与制动连杆4走向相同,使得电磁铁9通电吸附铁芯拉动衔铁11向下位移时,压片10随之向下移动。两侧的压片10分别与其下端的sq2、sq3组合为联动式开关,用于控制相应电路的通断状态。
本领域技术人员可以理解,本实施例中,拉杆8固定安装于制动连杆4,可以通过螺栓、套管等常规技术手段予以实现,无论采用何种技术手段,均不影响本技术方案的实现,因此发明人对制动连杆与拉杆的固定连接方式不限定具体的实施方式。
本实施例中,电磁铁9为12v供电的推拉式长行程大吸力电磁铁,对本领域技术人员来说,其结构是清楚、确定无疑的。电磁铁的铁芯向上并与衔铁固定连接,可采用本领域现有任意可行的固定连接手段,电磁铁9通电时铁芯下移完成步进行程,带动与之相连的衔铁11下移,从而使得拉杆8随之下移,由于拉杆8与制动连杆4固定连接,制动连杆4向下完成制动动作。
本实施例中,中控电路由误踩油门检测电路、联动刹车电路、刹车锁止电路、锁止释放电路组成,中控电路由车载12v电池组供电并接入车辆动力源供给控制电路;
中控电路由多个开关、电子元器件组成,相互协调实现对本技术方案所述各部件的联动控制,其依赖于各组成部分(子电路及相关电子元件)的关联动作。
本申请所述技术方案中,车辆动力源供给控制电路,是指车载电路中专门用于控制动力源输出的电路,对燃油车而言,一般是指喷油控制系统,对电动车而言,一般是指电动机供电控制系统,这一概念对本领域技术人员是本领域的公知普通技术知识,发明人不作赘述。
对本领域技术人员来说,根据本领域的公知常识,依照本申请所述的电路原理图和说明,可以轻易地予以实现(例如集成电路板)。在必要的情况下,可以将中控电路的所有元器件装入绝缘盒体,以方便与其它功能部件一起固定到车架上。
参考附图1、2的结构示意图、附图3的流程图、附图4的电路原理图:
所述误踩油门检测电路由检测线圈l、整流器d1、电容c、三极管g1和电位器w组成,误踩油门检测电路用于检测误踩油门时产生的感生电压值,以判断是否启动联动刹车电路,未达到设定的阈值不动作,达到设定的阈值则接通联动刹车电路;
误踩油门检测电路的工作流程如下:
车辆正常行驶过程中,驾驶人踩踏加速踏板1的动作较为平缓,这属于车辆的正常行驶操作和正常行驶过程;即使在行驶途中由于客观需要而深踩加速踏板1,其踩踏烈度、加速踏板(加速连杆)的下移行程也具有相应的技术特征和参数。而在“误将油门当刹车”情况出现时,通常是由于紧急情况的出现,驾驶人采取的踩踏动作极其剧烈而坚决,踩踏烈度、加速踏板(加速连杆)的下移行程自然也具有与前述正常操作的不同技术特征和参数。本申请所述的技术方案,正是基于正常操作与错踩操作的技术特征的不同而设计完成的,即:
正常操作时,本申请所述的中控电路不工作,车辆以正常逻辑行驶;
当发生“油门误当作刹车”的错误操作出现时,误踩油门检测电路检测到这一操作,立即启动联动刹车电路并保持刹车锁止状态,同时通过车辆动力源供给控制电路切断车辆驱动力供给,实现稳定的刹车操作。
具体实现过程:
本实施例中,条形磁铁6的n极朝下,条形磁铁6下方安装有空心的检测线圈l7,踩加速踏板1时,条形磁铁6随之下移插入检测线圈l7,根据电磁感生原理,检测线圈l两端将产生感生电动势,经整流器d1整流、电容c滤波后,经电位器w加在三极管g1基极,作为联动刹车电路的启动电压;
电位器w为可调设阈值(灵敏度)的电位器,负责设定启控电压阈值。
正常行驶时,加速踏板1平缓踩踏,条形磁铁6插入检测线圈l速度很慢,磁通量的变化率很小,由此产生的感生电压很低,达不到预设的电压阈值,三极管g1不能导通,继电器j1不加电,开关k1不能接通,电磁铁无供电不能完成吸合衔铁动作,车辆正常操作行驶;
行驶过程中需要加速时,由于行驶过程中需要保持必要的动力供给,加速踏板1时刻需要下压一定较短的距离,条形磁铁6已经有相当一部分插入检测线圈l,在此基础上即使再急踩油门,条形磁铁6的行程不大(非完成极限行程),因此检测线圈l7的磁通量的变化不大,磁通量的变化率也不大,由此产生的感生电压不高,达不到预设的电压阈值,也不足以让三极管g1导通,这种情况视为正常操控,联动刹车电路不启动;
仅当特殊情况“油门误当刹车”的错误操作发生时,加速踏板1由其上止点被猛烈下踩到底,条形磁铁6的行程最大、用时最短,所产生的磁通量的变化率最大,检测线圈l7产生的感生电压最高,达到预设的电压阈值,使得三极管g1导通,启动联动刹车电路。
对本领域技术人员来说,依据本领域的公知技术手段,通过有限次的常规实验,足以完成合理有效的电位器阈值(灵敏度)的设定,这一方法是清楚、确定无疑的,因此发明人不对具体如何测定、设定具体的电位器阈值做详细说明。
本实施例中,联动刹车电路由三极管g1、继电器j1、电位器w组成,继电器j1由车载电池组提供12伏电压,联动刹车电路用于控制电磁铁的通断电状态,实现电磁铁的上下行程,带动衔铁下拉制动连杆,完成制动动作;
联动刹车电路的工作流程如下:
本实施例中,压片10的下端部弯折形成一坡面,与压片10下端部的坡面相对应的电磁铁9的外侧壁上绝缘安装有常开行程开关sq2和sq3,开关k3接入车辆动力源供给控制电路,默认状态下保持闭合状态。
车辆正常行驶过程中,制动连杆2未踩下时,常开行程开关sq2、sq3的滚轮与压片10下端的坡面接触,但不受压片10挤压,处于常开状态,此时继电器j3未供电、不吸合,k3闭合,不影响车辆动力源供给控制电路,车辆正常操作。
特殊情况“油门误当刹车”的错误操作发生,检测线圈l7产生的感生电压达到预设的阈值,三极管g1导通,继电器j1通电吸合,开关k1接通,车载电池组为电磁铁9所在电路供电,电磁铁9的铁芯下移,带动衔铁11下拉制动连杆4,实现刹车动作。制动连杆4下移的过程中,压片10同步下移,常开行程开关sq2、sq3的滚轮脱离压片10下端部的坡面,与压片10的平直面接触,压片10挤压滚轮使常开行程开关sq3闭合,继电器j3吸合,开关k3断开,从而使车载动力源电路断开,切断车辆动力供应。
如前所述,所述车辆动力供应,电动车切断电动机供电、燃油车切断电喷。
本实施例中,刹车锁止电路由常开行程开关sq2、继电器j2、常开行程开关sq1组成,刹车锁止电路用于误踩油门,联动刹车电路启动时,使电磁铁9保持吸合,刹车锁止;
刹车锁止电路的工作流程如下:
如前所述的联动刹车电路启动后,条形磁铁6已到达行程顶点并止位,检测线圈l7的磁通量的变化为零,不再产生感生电压。三极管g1基极失电,继电器j1释放,k1断开,电磁铁9断电,刹车解除,为了让刹车状态一直保持,引入刹车锁止电路:
刹车锁止电路由常开行程开关sq2、继电器j2、常开行程开关sq1组成;
正常行驶时,联动刹车电路不启控,压片10不下移,常开行程开关sq2的滚轮与压片10的坡面接触保持常开,继电器j2不吸合,开关k2处于断开状态;
误踩油门的错误操作发生时,联动刹车电路启动,电磁铁9吸合,下拉拉杆10,使压片10下移,推动常开行程开关sq2闭合,继电器j2吸合,k2闭合,车载电池组的12伏电压经处于导通状态的常开行程开关sq1给电磁铁9供电。即使之后由于加速连杆3上的条形磁铁6的止位,导致联动刹车电路关闭,电磁铁9照常通电,仍保持吸合,刹车处于锁止状态。
本实施例中,锁止释放电路由常开行程开关sq1和sq2、继电器j2、继电器j3组成,锁止释放电路用于在加速踏板1回弹复位后,解除刹车、恢复动力,使全部电路处于待命状态;
锁止释放电路的工作流程如下:
油门误踩后,只要不复位,刹车锁止电路一直工作,处于刹车状态;
油门误踩后,只要不复位,刹车锁止电路一直工作,处于刹车状态;
常开行程开关sq1默认设置于“断开”状态,加速踏板1急速踩下时,横杆5及其上的压片10下移,压片10的平直部分挤压常开行程开关sq1,其状态由“断开”转换为“闭合”,在加速踏板1及压片10下移的整个过程中,常开行程开关sq1一直保持闭合。当“刹车误踩了油门”操作完成,驾驶员意识到错误操作情况时,放开加速踏板1,加速踏板1上弹至上止点,横杆5及其上的压片10同步上移,使得常开行程开关sq1的滚轮处于压片10下端部的坡面位置但不受挤压,常开行程开关sq1的状态由“闭合”复原为“断开”,导致电磁铁9供电断开,电磁铁释放,横杆8、压片10、衔铁11、铁芯上移复位,继电器j2断电,开关k2断开;继电器j3断电,开关k3静态闭合,恢复动力源,全部电路处于待命状态。
本实施例中,所述的车辆动力源供给控制电路为车辆电路的一部分,继电器j3接入该电路并作为其通断状态的控制开关,用于控制车辆动力源供给控制电路(比如燃油车的电喷控制线路)的通断状态,以在联动刹车电路接通时切断车辆动力供给、在锁止释放电路接通时后,制动踏板回位到上止点时,恢复车辆动力供给;
继电器j3由常开行程开关sq3控制通、断电状态,工作流程如下:
联动刹车电路接通后,电磁铁9吸合衔铁11带动压片下移,使得常开行程开关sq3的状态由“断开”转换为“闭合”,继电器j3通电,开关k3的状态由默认的“闭合”状态转换为“断开”,使得车辆动力源供给控制电路断路,切换车辆动力供应。
加速踏板1回弹复位后,电磁铁断电,刹车释放回位后,常开行程开关sq2断开,锁止释放电路关闭,常开行程开关sq3断开,继电器j3断电,开关k3的状态由“断开”复原为“闭合”并保持此状态,车辆恢复正常状态。
本技术方案中的继电器j1、j2,与继电器j3的设置相异,继电器j1中的开关k1、继电器j2中的开关k2默认状态为“断开”,继电器j1、j2通电后转换为“闭合”,而开关k3的默认状态为“闭合”,继电器j3通电后转换为“断开”。对本领域技术人员来说,继电器元件的上述设置属于本领域的普通技术知识,因此发明人对此不再作赘述。
本实施例中,横杆5、拉杆8、衔铁11、压片10、检测线圈l7、条形磁铁6、电磁铁9及常开行程开关sq1、sq2、sq3均设置于车厢地板之下,检测线圈l7、中控电路、电磁铁9及常开行程开关sq1、sq2、sq3均固定安装在车架上。
由于本技术方案中各部件,如检测线圈l7、两个电磁铁9、三个压片10,以及三个常开行程开关sq1、sq2、sq3均需要保持固定的位置、方向,本领域技术人员可以采用本领域任意可行的现有技术手段将其固定在相对稳定的车架上,以保持其相对位置不产生变化。
本实施例中,电磁铁选用12v推拉式长行程大吸力电磁铁,横杆5外端部压片10的长度与电磁铁最大行程相同。
现有技术中,采用12v供电的推拉式电磁铁,采用铁芯往复式结构,其铁芯的行程足以满足常规制动踏板的位移距离需要。现有市售产品的最大行程达到60mm,完全满足需要,
铁芯的位移与压片10同步,因此设置压片的长度10与电磁铁9的最大行程相同,使得电磁铁9的铁芯位于上止点时,压片10下端部的端面恰好与常开行程开关sq2、sql3的滚轮位置相对应并不会挤压滚轮。
对本领域技术人员来说,依据本领域的普通技术知识,通过有限次的试验,足以确定适合不同型号的制动连杆的具体电磁铁型号,不再赘述。
本实施例中,所述中控电路、条形磁铁6、检测线圈l7、电磁铁9,以及常开行程开关sq1、sq2、sq3安装在同一支架上,支架固定安装于车架。
由于本技术方案中的条形磁铁、检测线圈l、电磁铁,以及常开行程开关sq1、sq2、sq3的位置相对固定,采用固定支架将上述各部件及中控电路进行固定,再将固定支架与车架固定,避免各部件相对位置测量不准、安装费力的问题。
由于支架结构简单,本领域技术人员可以采用任意可行的固定结构均可实现预期目的,申请文件中不提供结构图。
本实施例中,压片10下端弯折部分的坡面上设置有常开行程开关sq1、sq2、sq3的滚轮相适匹配的凹槽,凹槽两端部与坡面平滑相接。
由于常开行程开关sq1、sq2、sq3均选用滚轮结构,其滚轮与压片10下端弯折部分的坡面相适匹配,优先选择在坡面上设置一个凹槽结构,使常开行程开关sq1、sq2、sq3的滚轮嵌于凹槽内并尚凹槽滚动,凹槽的宽度略大于滚轮宽度以使其滚动无碍,凹槽两端部与坡面平滑相接,滚轮可以顺利地从凹槽中滑出并沿坡面滚动。
对本领域技术人员来说,这一设置属于本领域的普通技术知识,因此发明人对此不做具体结构的赘述。
实施例二
本实施例除压片、常开行程开关sq2、sq3外,其余部分与实施例一相同。
首先,如图5所示,本实施例中,常开行程开关sq2、sq3采用光耦开关实现。
实施例一中的常开行程开关sq2、sq3采用光耦开关p1、p2替代;
实施例一中拉杆9两端的压片10,改为平直的遮光片14替代,遮光片14与制动连杆4的走向一致,遮光片14的初始位置设于光耦开关p1、p2的光线通路上端毗邻位置,以使光耦开关p1、p2默认为“闭合”状态,制动踏板2下移时,带动遮光片14下移,两个光耦开关p1、p2“关断”。
其次,如附图6所示,中控电路中增设三极管g5、限流电阻r1、偏流电阻r2和r3,以与光耦开关p1和p2配合,实现继电器j3对开关k3的控制、继电器j2对开关k2的控制,与前述采用常开行程开关sq2、sq3的作用相同,控制刹车锁止电路、车辆动力源供给控制电路的通断状态。
实验测试:
1、电磁铁9测试
12伏推拉式长行程(60mm)大吸力(15kg)电磁铁9,自由状态下的初始吸力约为0.5kg,根据电磁铁9的吸力曲线,工作气隙越小,吸力越大,通过衔铁11使铁芯向里缩进20mm,尾杆用20mm的塑料套管限位,测得初始吸力约为1.4kg。
2、制动踏板2测试
对北汽180新能源汽车测试,制动踏板2的行程约为35mm,用弹簧秤拉制动踏板2,能够下拉踏板启动的力约为2kg,并且随着踏板的下拉,弹簧秤的拉力没有想象中的剧增,基本上保持2kg,接近下止点时稍大。
根据实际测得的数据,要想用电磁铁9实现拉动制动踏板2,可利用两个衔铁11缩进20mm的电磁铁9并联,初始吸力的合力达到2.8kg,可轻松拉动制动踏板2,并能满足制动踏板2行程的需要,实现车辆制动。
3、加速踏板1测试
加速踏板1的行程为50mm,经测试,油门从不同高度急速踩踏至下止点时,检测线圈7产生的感生电压如下表1:
从表1中所测得的感生电压统计数据可以看出:
只有在遇到紧急情况,应该踩刹车而误踩油门时,产生的感生电压最大,从其他不同位置急踩油门到底产生的感生电压相对较小,据此可以作为鉴别是否属于误踩油门的行为,通过灵敏度调节电位器设定启控阈值。
经试验,按照本申请所述技术方案制成实物,成功完成预期技术目的,如图7所示。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的。
此外,应当理解,本说明书按照实施方式加以描述,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。