CN100528653C - 汽车电动驻车装置 - Google Patents

Abstract

一种汽车电动驻车装置，技术要点是：所述驻车开关组件的开关外壳内连接开关主支架，该主支架上固定连接线路板，在线路板上按对称位置设有红外发射管和接收管；驻车开关按钮滑动安装在主支架上，在驻车开关按钮的内端连接有红外线通孔的孔板，孔板滑动于红外发射管和红外接收管之间；在执行机构壳体内设置永磁直流电机，永磁直流电机传动连接减速器，其输出端传动内螺纹铜套、螺纹杆、制动拉索及与机动车后轮制力拉索相连的拉索接头。本发明是根据驾驶员控制开关行程，通过远红外发射及接收，收集其状态信息经综合逻辑判断，然后控制直流电机并经减速装置减速后牵引驻车拉索，实现对汽车驻车的电动控制，并显示系统的刹车、非刹车和故障信息的报警提示。

Description

汽车电动驻车装置

技术领域

本发明属于机动车制动系统技术领域，具体地说是一种汽车电动驻车装置。

背景技术

众所周知，机动车在运行过程中采用脚刹制动，而在泊车时则采用手刹制动。目前，传统手刹均采用纯机械结构，长期使用会降低其效用，手刹采用钢丝拉线连接到后制动蹄上，以对车子进行制动，长期使用手刹会使钢丝产生塑性变形，由于这种变形是不可恢复的，所以长期使用会降低效用，手刹的行程也会增加。另外，与手刹配套使用的还有回复弹簧，当拉起手刹制动时，弹簧被拉长；手刹松开，弹簧回复原长。因此，长期使用手刹时，弹簧也会产生相应变形。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用机电一体化结构的汽车电动驻车装置。即设置在机动车控制面板上的按钮控制装置来控制直流电机并经减速装置减速后牵引驻车拉索而实现对汽车驻车的电动控制。

本发明的目的是这样实现的：它包括设置有驻车开关组件，驻车开关组件包括有一带有导线接插件的开关外壳、驻车开关按钮、转换开关按钮，还设置有执行机构，其特征是：

驻车开关组件的开关外壳内固定连接开关主支架，开关主支架上固定连接线路板，线路板上连接导线接插件，并在线路板上按对称位置分别设置有红外发射管和红外接收管；驻车开关按钮滑动安装在开关主支架上，在驻车开关按钮的内端连接设置有红外线通孔的孔板，孔板滑动于红外发射管(20)和红外接收管之间的位置；在驻车开关按钮与开关主支架之间设置有开关回位弹簧；

在驻车开关按钮中部的凹槽部位设置滑动的转换开关按钮，转换开关按钮与开关主支架之间设有转换开关弹簧，在靠近转换开关按钮的内侧设置有开关滑块，在开关主支架上设置与之对应的微动开关；

在执行机构壳体内设置永磁直流电机，永磁直流电机传动连接减速器，减速器的输出端传动连接内螺纹铜套，内螺纹铜套螺纹连接直线运动的传动螺纹杆，在螺纹杆的前端依次连接有制动拉索，及与机动车后轮制力拉索相连的拉索接头；

在内螺纹铜套的后端连接铜套固定块，铜套固定块通过转动铆钉连接转臂和紧急解除块，在转臂的一端设置被其拉动的解除拉索，解除拉索一端连接解除弹簧。拉力传感器的一端通过拉钩挡圈连接在密封盖上，另一端设置与紧急解除块配合的钩头。

上述的驻车开关按钮内端设置圆柱销，开关回位弹簧串装在圆柱销上，在开关外壳上设置弹簧压板。

在上述开关主支架前端设置限位块，设置限位块的底部设置限位块弹簧。

在上述开关主支架的前端与驻车开关按钮接触面上设置橡胶垫。

上述的解除拉索绕装在解除拉索滚轮上，其一端通过拉钩连接解除弹簧。

在上述的转臂上组装转臂弹簧。

本发明的汽车电动驻车装置是根据驾驶员控制驻车制动开关行程，通过红外发射管及红外接收管，收集其状态信息经综合逻辑判断，然后控制直流电机并经减速装置减速后牵引驻车拉索，实现对汽车驻车的电动控制，并显示系统的工作状态(刹车和非刹车)和故障信息的报警提示。

本发明的优点是：轻松起步，起步时可以不用松手刹，系统直接指示系统解除制动；系统设计为发动机熄火后自动制动；全面优化的踏板区域(无额外的踏板)；与开关按钮保持联通；安全性高，不会溜车，永远施加最大的制动力。

该系统的控制按钮节省了车辆内部的宝贵空间以供它用。现在汽车制造商们希望在车内安装更多的基本配置和功能，这是个趋势。因此我们系统的小巧设计备受青睐。实用安全可靠，且产品成本低，结构简单合理，安装、使用、维护方便，应用范围宽等特点。

附图说明

图1是本发明的立体局剖结构示意简图；

图2是图1中的A向视图；

图3是图2的E向剖面图；

图4是图2的F向剖面图；

图5是图1中的B向剖面图；

图6是图1中的C向剖面图；

图7是图1中的D向放大结构示意简图；

图8是本发明的开关检测单元电路原理图；

图9是本发明的驱动单元电路原理图。

※附图主要部分的符号说明※

驻车开关按钮1，导光柱2，转换开关按钮3，转换开关弹簧4，开关主支架5，开关外壳6，接插件7，导线8，限位橡胶垫9，限位块10，开关回位弹簧11，圆柱销12，弹簧压板13，孔板14，红外线通孔15，线路板16，限位块弹簧17，微动开关18，开关滑块19，红外发射管20，红外接收管21，指示灯22；装置底座102，永磁直流电机106，减速器118，解除拉索滚轮126，传动螺杆导向块131，推力球轴承133，紧急解除块135。

下面将结合附图通过实例对本发明作进一步详细说明，但下述的实例仅仅是本发明其中的例子而已，并不代表本发明所限定的权利保护范围，本发明的权利保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

见图1～2，具体结构如下：本发明设置有驻车开关组件，驻车开关组件包括有一带有导线接插件7的开关外壳6、驻车开关按钮1、转换开关按钮3，及设置有执行机构。

见图1、2、3、4，驻车开关组件的开关外壳内固定连接开关主支架5，开关主支架5前端设置限位块10，限位块的底部设置限位块弹簧17。开关主支架5上固定连接线路板16，线路板16上连接导线接插件7，并在线路板上按对称位置分别设置有红外发射管20和红外接收管21；驻车开关按钮1滑动安装在开关主支架5上，在驻车开关按钮1内端设置圆柱销12，开关回位弹簧11串装在圆柱销12上，在开关外壳上设置弹簧压板13。在驻车开关按钮1的内端连接设置有红外线通孔15的孔板14，孔板14滑动于红外发射管20和红外接收管21之间的位置；在开关主支架5前端与驻车开关按钮1接触面上设置限位橡胶垫9。

在驻车开关按钮1中部的凹槽部位设置滑动的带导光柱2的转换开关按钮3，转换开关按钮3内组装指示灯22。转换开关按钮3与开关主支架5之间设有转换开关弹簧4，在靠近转换开关按钮3的内侧设置有开关滑块19，在开关主支架5上设置与之对应的微动开关18；

见图1、5、6、7，在执行机构壳体内设置电路板组件105和永磁直流电机106，永磁直流电机106传动连接减速器118，减速器的输出端传动连接内螺纹铜套119，内螺纹铜套螺纹连接直线运动的传动螺纹杆117，在螺纹杆的前端组装在传动螺杆导向块131上，并连接制动拉索115，及与机动车后轮制力拉索相连的拉索接头113，制动拉索115穿过拉索支架114；在装置底座102的端部组装带密封圈129的密封盖130。在装置底座102的一侧通过螺钉107组装上盖108，上盖108的下面设置密封件116，在上盖108上组装带小密封圈139的加油口堵盖109。在装置底座102的底部设置防震圈101。由铆钉134连接的内螺纹铜套119的前端通过推力球轴承133、铆钉132和连接套120连接在铜套固定块121上，铜套固定块121通过转动销钉136连接转臂122和紧急解除扣135，并在转臂122上组装转臂弹簧140。在转臂的一端设置被其拉动的解除拉索112，解除拉索112绕装在解除拉索滚轮126上，解除拉索滚轮126通过螺钉125组装在装置底座102上。解除拉索一端通过拉钩127连接解除弹簧128。解除拉索112穿装在PPC管110和塑料件111内。在装置底座102的端部组装带小密封圈138的螺纹盖103，螺纹盖103内组装密封盖124，拉力传感器123的一端通过拉钩挡圈137连接在密封盖124上，另一端设置钩头与紧急解除块135配合；

在开关外壳上的导线接插件7通过导线8与执行机构壳体上的接插件104相连接。

工作原理：

当需对车辆进行制动时，拉起开关按钮1，带动按钮板14拉起，红外线通孔15(共7个)同时运动，当红外发射管20与红外接收管21侦测到拉起几个孔后，将指令发送给线路板组件105，继而，线路板组件105对电机106发出指令，电机106开始正转，通过减速器总成118将动作传送给螺纹铜套119，119转动通过螺纹传动使螺纹杆117进行向内作直线运动，以拉动制动拉索115，拉索支架114安装于汽车底盘的塑料支架上作滑动运动，以使汽车后轮受力平衡，同时制动拉索115带动拉索接头113，拉索接头113同对于汽车后轮制力拉索相连接，以拉紧后轮制动拉索，起到制力作用。

当红外发射管20与红外接收管21侦测红外通过孔15总完7个孔，则线路板指令要求电机106转动应对汽车后轮制动拉索施加130kg的制动力，当拉力传感器123检测到标称力达到后，则反馈给线路板组件105，线路板组件105即指令电机106停止工作；

当释放开关按钮1，则开关按钮1由于弹簧11的压力，开关按钮恢复到原状态。

当需对车辆执行解除制力时，则拉起开关按钮1，同时按一下转换按钮3，带动开关滑块19下行，使其按压微动开关18，则此时线路板组件105按到指令，接下来应进行解除动作，当开关按钮1拉到位后，慢慢释放开关按钮1，当红外线发射管20与红外接收管21侦测到红外通过孔15经过1个时，则线路板组件105命令电机106执行反转，并要求其拉力降至标称值的百分之几，以此类推，当7个孔全部走完，即开头按钮释放到原位时，则拉力降至5kg，在执行解除制力时，其他动作原理与制力操作相同。

指示灯颜色：当系统处于制动状态时，指示灯22颜色为红色，通过导光柱2显示，当系统处于解除状态时，指示灯22颜色为绿色。

当汽车处于制动状态时，而电瓶无电或其他原因，系统不能解除时，可通过拉动紧急解除拉索112，带动转动销钉136使紧急解除块135转动，使螺纹铜套119与拉力传感器123脱开，以使系统强制变为解除状态，达到可拖车目的。

电路原理说明，由图8～9所示：

线路板16为本发明的开关检测单元电路原理图，包括电源处理模块、单片机、振荡电路、状态转换开关、状态指示灯、远红拉力传感器、串口通信电路、仪表指示灯驱动电路。

电源处理模块包括有JP_JC的8脚输入12V电源经D8、C27、U11稳压经过C29、C30-输出5V电压和R42，U9的20，R34、LED的正极脚相连。

振荡电路包括有，其主件XT3、C25、C26与单片机U9的4、5脚相连组成为单片机提供工作频率。

状态转换开关包括有，其主件微动开关SW一端经导线和单片机U9的9脚相连，另一端和地相连接。

状态指示灯电路包括有，其主件LED红绿双色共阳极发光管、R37、R38与单片机U9的6、7脚相连接。

串口通信电路包括有U10、R42和单片机U9的2、1、10、3，P_JC接线端子的1、2、5、6、16相连组成。

仪表指示灯驱动电路包括有：单片机U9的8、1、10脚、二极管D9、电阻R40、R39、R41、三极管Q9和JP-JC的15组成驱动电路，它由单片机U9的9输出驱动信号经D9、R40、R41一端、三极管Q9的基极相连接R39一端和R40、D9相联处相联，R39另一端、R41一端，Q9发射极，和单片机的1、10、地相连，三极管Q9的集电极和JP_JC的15脚相连组成。

线路板组件105为本发明的驱动单元电路原理图，包括电源处理模块、串口通信电路、微控制器、振荡电路、AD转换电路、拉力传感器、电机工作点控制电路、电机驱动电路、驻车驱动电路、退刹驱动电路。

电源处理模块包括有：JP_QD的23、24脚和C21、C17、C22、C18、C23、C19、C24、C20的一脚和U3的1脚、U4的1脚和地相连组成电源的地，电瓶电源经D7、D6和C21、C17、C23、C19和U3的3脚、U4的3脚相连组成电源的输入端，C24、C20的一端和U4的2脚相连组成提供给AD转换电路13的输入5V电源VDD.，C22、C18、和U3的2脚相输出5V电源。

驱动单元的串口通信电路包括有：它通过微控制器U1的9脚经R5和JP_QD的5脚相连组成一路通信串口，U1的3脚和JP_QD的3脚相连组成一路通信串口，U1的2脚，和R6的一脚、U5的集电极相连，R6的另一端接5V电源，U5的发射极接地，U5一端经R4和JP_QD的6脚相连，组成一路通信串口，U1的2脚，和R6的一脚、JP_QD的2脚、U5的集电极相连，R6的另一端接5V电源组成一路通信串口，U1的2脚，和R6的一脚、U5的集电极相连，R6的另一端接5V电源，U5的发射极接地，U5的一端口接JP_QD的4脚相连组成一路通信串口。

驱动单元的振荡电路包括有：它由晶振器XT1、电容C1、C2组成，C1、C2一端接地，C1的另一端、XT1的一脚，U1的5脚相连接，C2一端、XT1的一脚、U1的4脚相连接组成振荡电路。

驱动单元的AD转换电路包括：它由U2、D5、R8、C5、C 10、C6、C11、C7、C8、C9、R9、R10、R12、R11、C3、C4、XT2、JZ/M组成，D5、R8、C5、C10、U2的16脚相连，C5、C10的另一端和U2的1、4脚、地相连接，D5、R8的另一端和C6、C11、U2的10脚、电源VDD相连，C6、C11的另一端、C7的一端和U2的9脚相连、地相连，C7的另一端、R9、C7、C8、U2的7脚相连，R9的另一端和JZ/M的2脚相连，JZ/M的1脚和电源VDD相连，JZ/M的4脚和电源的地相连，C8的另一端、C9、R10的一脚、U2的8脚相连，R10的另一端和JZ/M的3脚相连，C9的另一端、U2的6脚相连，R12、R11的一脚和U2的5脚相连，R12的另一端和电源VDD相连、R11的另一端和地相连，C3、XT2的一脚和U2的3脚相连，C4的一脚、XT2的另一端、U2的2脚相连，C3、C4的另一端和地相连接。

驱动单元的拉力传感器包括：它由拉力传感器和JZ/F 4针接线端组成，拉力传感器的IN(+)、OUT(+)、OUT(-)、IN(-)脚分别和JZ/F的1、2、3、4脚相连接。

驱动单元的电机工作点控制电路包括：它由U1的11、经R3和U8一脚相连，U2的12脚和U8的一脚相连，电源VCC经R15和U8的集电极、R18的一脚相连，U8的发射极接地，R18的另一端和R21一脚、三极管Q6的基极连接，R21另一脚、三极管Q6的发射极接地，Q6集电极和R33、R32的一脚相连，R33的另一脚和Q1一脚相连，R32的另一脚和电源VCC相连。

驱动单元的电机驱动电路包括：它由RELA的11脚、二极管D2、D3、D4、电容C13、C14中的一脚、RELB的22脚相连接，RELA的12脚和D3的另一端相连，RELB的21脚和D4的另一端相连，D2的另一脚，电容C15、C16、D1的一脚、RELAR的15、RELB的25和电源VCC相连，C15、C16的另一脚和R^*的一脚相连，R^*另一脚和三极管Q1一脚相连，Q1的另外一只脚、D1的另一端、和RELA的13脚、RELB的23相连，直流电机M一端和RELA的14脚相连，直流电机M另一端和RELB的24脚相连接。

驱动单元的驻车驱动电路包括：它由U1的15脚经电阻R1和U6的一脚相连，U1的15脚和U6的一脚相连，U6的集电极和电阻R13、R16一端相连，U6的发射极接地，电阻R13的另一端、R22的一脚和电源VCC相连，R16的另一端，R19的一脚和三极管Q4的B极相连，R19的另一端，Q4的E极接地，R22的另一端，三极管Q4的C极、Q7的C极、R26的一脚相连，R26的另一端，R30的一脚、三极管Q2的B极相连，R30另一脚和三极管Q2的发射极接地，Q7的E极、R24的一脚相连、R24的另一端和C13一脚、D4、C14、R25一脚相连接，三极管Q7的B极、C13的另一端相连经R28和三极管Q2的C极、D3的一端、RELA的12脚相连。

驱动单元的退刹驱动电路包括：它由U1的13脚经R2和U7的一脚相连，U1的14脚和U7的一脚相连，U7的集电极和R14、R17一端相连，U7的发射极接地，R14的另一端、R23的一脚和电源VCC相连，R17的另一端，R20的一脚和三极管Q5的B极相连，R19的另一端，三极管Q5的E极接地，R23的另一端，三极管Q5的C极、三极管Q8的C极、R27的一脚相连，R27的另一端，R31的一脚、三极管Q3的B极相连，R31另一脚和三极管Q3的发射极接地，三极管Q8的E极、R25的一脚相连、R25的另一端和C13一脚、D4、C14、R24一脚相连接，三极管Q8的B极、C14的另一端相连经R29和三极管Q3的C极、D4的一端、RELB的21脚相连。

工作原理说明

a)拉杆距离检测：采用远红外传感器。为了能够判别拉杆运动的方向，采用两对光电传感器(每对各有一个红外发射管和红外接收管，图中LT1和LR1一对，LT2和LR2一对，LT1、LT2为红外发射管，而LR1、LR2为红外接收管)，两对光电传感器前后错开一定距离，而两排孔并排。每排各有7个孔，如8图所示：接收管安装在主板上，而发射管安装在与主板平行的小板上。当接收管接收到发射管发射的红外信号时饱和导通，其集电极电压接近于0V，即逻辑0。当接收管接收不到发射管发射的红外信号时截止，其集电极电压接近于5V，即为逻辑1。微控制器U9通过读入二只红外接收管LR1和R35、LR2和R36的状态，便可判别拉杆运动的方向及拉过的距离，微控制器U9通过读入SW的状态判别是驻车、退刹，SW为低电平时松刹，为高电平时紧刹。

b)U9微控制器通过串口RXD、串口TXD接收驱动板状态(紧刹、松刹)信息，并通过R37、R38、LED红绿双色共阳极发光管指示及仪表指示灯指示。图中三极管Q9、电阻R39、R40、R41、电容D9模块用于给仪表提供状态信号。在松刹状态，LED双色发光管绿灯亮(三极管Q9截止)。在紧刹即驻车状态，LED双色发光管红灯亮(三极管Q9饱和导通)。在刹车过程中，绿灯一直亮(三极管Q9截止)，直到刹车到位后变为红灯亮(三极管Q9饱和导通)。在松(退)刹过程中，红灯一直亮(三极管Q9饱和导通)，直到完全松(退)刹后变为绿灯亮(三极管Q9截止)。

Claims (6)

1、一种汽车电动驻车装置，设置有驻车开关组件，驻车开关组件包括有一带有导线接插件的开关外壳、驻车开关按钮、转换开关按钮，还设置有执行机构，其特征是：

驻车开关组件的开关外壳内固定连接开关主支架，开关主支架上固定连接线路板，线路板上连接导线接插件，并在线路板上按对称位置分别设置有红外发射管和红外接收管；驻车开关按钮滑动安装在开关主支架上，在驻车开关按钮的内端连接设置有红外线通孔的孔板，孔板滑动于红外发射管和红外接收管之间的位置；在驻车开关按钮与开关主支架之间设置有开关回位弹簧；

在驻车开关按钮中部的凹槽部位设置滑动的转换开关按钮，转换开关按钮与开关主支架之间设有转换开关弹簧，在靠近转换开关按钮的内侧设置有开关滑块，在开关主支架上设置与之对应的微动开关；

在执行机构壳体内设置永磁直流电机，永磁直流电机传动连接减速器，减速器的输出端传动连接内螺纹铜套，内螺纹铜套螺纹连接直线运动的传动螺纹杆，在螺纹杆的前端依次连接有制动拉索，及与机动车后轮制动拉索相连的拉索接头；

在内螺纹铜套的后端连接铜套固定块，铜套固定块通过转动铆钉连接有转臂和紧急解除块，在转臂的一端设置被其拉动的解除拉索，解除拉索一端连接解除弹簧，拉力传感器的一端通过拉钩挡圈连接在密封盖上，另一端设置与紧急解除块配合的钩头。

2、根据权利要求1所述的汽车电动驻车装置，其特征是：驻车开关按钮内端设置圆柱销，开关回位弹簧串装在圆柱销上，在开关外壳上设置弹簧压板。

3、根据权利要求2所述的汽车电动驻车装置，其特征是：在开关主支架前端设置限位块，限位块的底部设置限位块弹簧。

4、根据权利要求1所述的汽车电动驻车装置，其特征是：在开关主支架的前端与驻车开关按钮接触面上设置限位橡胶垫。

5、根据权利要求1所述的汽车电动驻车装置，其特征是：解除拉索绕装在解除拉索滚轮上，其一端通过拉钩连接解除弹簧。

6、根据权利要求1所述的汽车电动驻车装置，其特征是：在转臂上组装转臂弹簧。

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