CN102248891A - 一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构，包括一车辆驱动机构，其特征在于：还包括由驱动机构带动旋转的驻车卡榫机构及套在车辆动力输出轴外的驻车齿轮，由驻车卡榫机构将驻车齿轮卡住实现驻车。本发明的有益效果：本技术方案可以同时实现电子驻车和坡道辅助起步两项功能，与现有技术相比，本发明机械机构简单，成本低廉，非常适用于成本敏感的轻型轿车和电动汽车，具有一定的经済效益和社会效益。

Description

一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构
技术领域
 本发明涉及一种车辆驻车辅助机构，尤其是涉及一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构。
背景技术
传统汽车驻车是由驾驶员拉动手刹杆带动驻车机构完成驻车的。每次驻车都需要人手拉动，操作繁琐而且操作机构占据车内空间。越来越多的高档汽车取消了手刹杆而采用电子驻车系统，由电子系统代替驾驶员完成驻车。
目前手动档汽车坡道起步时需要驾驶员同时操作手刹、离合器和油门，由于部分驾驶员经验不足，往往会发生溜坡。目前城市内堵车日益严重，特别是在高架桥上桥辅道堵车，频繁的上坡起步给驾驶员带来很大的心理压力，存在安全隐患。坡道起步辅助控制可以解决车辆坡道起步时由于驾驶员经验不足而后退溜坡的问题。
为解决以上问题，已有多家厂商申请过专利。
如中国专利第92237117号“汽车上坡止退器”，其技术方案特点在于：在车辆制动器侧安装止动棘轮；汽车底盘上安装固定支架固定棘齿，驾驶员手动操作棘齿，使车轮只能单向转动实现车辆防溜车。但如果车辆处于下坡，驾驶员希望倒退起步此套系统就无法发挥作用，车辆上坡驻车完毕后也无法再后退。此外此装置安装于车外，使用环境恶劣，可靠性不高。
中国深圳比亚迪公司提出的《一种防止汽车在坡道上滑行的方法及其装置》（中国专利第200410051748.0号），能够实现手动档汽车坡道防溜车，但前提是对手动有级变速箱进行改造，无法适用于没有手动变速箱的电动汽车，也无法同时实现驻车和起步防溜坡功能。
浙江亚太机电股份有限公司提出的《手动变速汽车电控驻车和辅助起步控制方法及其系统》（中国专利第200910097642.7号）能够实现本文所描述的各项功能，但其系统涉及到更换整车的刹车系统，而且需要利用发动机特性推算启动扭矩从而控制起步时机，控制算法复杂，精度有限，不易推广至其它新能源车型。
发明内容
本发明目的在于提供适用于各种车型、低成本、可靠性高的一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构，该辅助机構能实现车辆停止之后自动驻车，以及上坡起步过程中防止后退溜车、下坡倒退起步过程的前进溜车。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构，包括一车辆驱动机构，其特征在于：还包括由驱动机构带动旋转的驻车卡榫机构及套在车辆动力输出轴外的驻车齿轮，由驻车卡榫机构将驻车齿轮卡住实现驻车。
本发明在车辆动力输出轴加装驻车齿轮，设计了一套新型的驻车卡榫机构、驱动机构。驱动机构带动卡榫机构卡住驻车齿轮即实现驻车；车辆坡道起步时，驱动机构带动卡榫机构卡住齿轮使车辆无法后退，一旦车辆驱动力增大足以克服坡道阻力车辆开始前进时，卡榫机构会自动弹起，去除对齿轮的约束，实现坡道的辅助起步。
本发明的有益效果：本技术方案可以同时实现电子驻车和坡道辅助起步两项功能，与现有技术相比，本发明机械机构简单，成本低廉，非常适用于成本敏感的轻型轿车和电动汽车，具有一定的经済效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明提供的一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构结构示意图；
图2为本发明提供的一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构侧视图；
图3为图2中A-A向视图；
图4为驱动轮台示意图；
图5为本发明提供的一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构驻车后示意图；
图6为本发明提供的一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构脱开后示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
如图1至图3所示，为本发明提供的一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构，一车辆驱动机构，由驱动机构带动旋转的驻车卡榫机构及套在车辆动力输出轴1外的驻车齿轮2，由驻车卡榫机构将驻车齿轮2卡住实现驻车。
其中，车辆驱动机构包括驱动电机12和与其相连的减速器11。驱动电机12采用直流有刷电机，减速器11采用行星齿轮减速器。
驻车卡榫机构包括驱动轮台10，结合图4，驱动轮台10是同轴线的多个圆台结构，在其中一个轮台上铣有凹槽，用于安装U形复位弹簧9，在最大的轮台上钻孔安装驱动销8，并焊接使之与轮台固定。驱动轮台10的主轴与所述驱动机构输出轴相连，与驱动轮台10同轴的卡榫5由驱动机构驱动旋转。U形复位弹簧9的封闭端卡装于驱动轮台10的凹槽内始终随驱动轮台10一起旋转，其开口端将卡榫5中部卡住，U形复位弹簧9的双向复位力使卡榫5始终有回到平衡位置的趋势，卡榫5和U形复位弹簧9的平衡位置始终为驱动轮台10轴心指向驱动销8轴心的射线方向。卡榫5的榫头用来卡住所述驻车齿轮2，在卡榫5的中部铣有腰型限位孔，固定在驱动轮台10上的驱动销8穿设于该腰型限位孔内。螺母4的螺杆部分穿设于卡榫5的末端内，螺母4的螺杆通过螺母固定销7与驱动轮台10的主轴相连，在螺母4与卡榫5之间设有小垫片3，在卡榫5与U形复位弹簧9之间设有大垫片6，大垫片6盖住所述凹槽。腰型限位孔、驱动销8及大垫片6共同约束卡榫5和U形复位弹簧9，使之在旋转轴线方向不会移动。螺母固定销7约束螺母4不会松动。
以下就车辆行车、停车驻车、车辆坡道驻车及辅助起步等工况，加以说明。
车辆正常行车时，机构位置如图6所示，此时机构不约束齿盘。
车辆停车驻车工况：
当车辆停止驻车时，驾驶员打开驻车开关，控制系统控制驱动电机12带动减速器11使卡榫5逆时针旋转一定角度。驱动销8到达与水平线高度齐平位置。此时卡榫5有两种情况：
第一种、进入驻车齿轮2的齿底，实现驻车，如图5所示。
第二种、卡榫5被驻车齿轮2的齿顶挡住未进入齿底。此时卡榫5被齿顶顶住，卡榫5中心线转动到与水平线成一角度，偏离了平衡位置，U形复位弹簧9对卡榫5有一个向下的复位压力。如果路面略微不平，车轮带动驻车齿轮2微微转动后，卡榫5会落入齿底，卡住驻车齿轮2使之无法再转动，完成驻车，如图5所示。
车辆坡道驻车及辅助起步工况：
车辆在坡道停稳后，驾驶员踩住刹车后按下驻车按钮。控制系统首先根据倾角传感器检测目前车辆所处的坡道倾角。根据实践检验，坡度在3度到5度范围内，车辆滑动趋势缓慢，驾驶员不需要辅助系统也有足够的反应时间起步，此时系统可以不工作。如果角度大于设定门限值，系统会开启坡道辅助起步功能。
坡道停车时首先执行驻车功能，当驻车指令执行完毕驾驶员松开刹车后，车辆在重力作用下后退，假设后退时驻车齿轮2顺时针旋转。如上文所言卡榫5会顶住驻车齿轮2使之无法再沿顺时针旋转，车辆停止后退，完成坡道驻车。
再起步时，控制器检测到油门踏板踩下一定深度且档位处于非倒车档时，判断此时为车辆开始起步。控制器控制电机12带动减速器11驱动卡榫机构3-10顺时针旋转一角度。此时驱动销8仍在卡榫5的腰型限位孔的活动范围内，驱动销8与卡榫5无相对作用力。由于车辆处于坡道，存在一个下滑力，由轮胎传递至使驻车齿轮2的齿面与卡榫5互相紧压而产生的摩擦力大于U形复位弹簧9的复位弹力，导致卡榫5无法随驱动机构一起转动。U形复位弹簧9此时偏离了平衡位置，有一个推动卡榫5顺时针旋转的复位力。当车辆油门踏板被踏下，车辆驱动力逐渐增大到足够克服坡道阻力时，驻车齿轮2有逆时针旋转的趋势，卡榫5和驻车齿轮2之间的压力逐渐减小导致相互之间摩擦力减小，最终在复位弹簧9的复位力作用下卡榫5脱开驻车齿轮2并快速转到平衡位置不再制约制驻车齿轮2。车辆即完成坡道起步。同理，车辆在下坡路上倒车起步，也可实现辅助起步功能。
车辆沿下坡方向驻车再下滑工况：
现实生活中，汽车沿下坡方向驻车，启动时车辆向下滑动便可起步，这也是非常普遍的工况。当车辆在坡道驻车完毕之后，如果驾驶员希望下坡滑动。系统如果检测驾驶员已踩住刹车，控制系统控制电机12使卡榫5在驱动机构带动下顺时针旋转一个较大角度，转台10带动驱动销8旋转直至顶住卡榫5的腰型限位孔上端，此时驱动销8已可以向卡榫5传递驱动转矩，强制带动卡榫5旋转。尽管卡榫5和驻车齿轮2的齿面也存在摩擦力，但驱动电机12经减速增扭器放大之后驱动力矩可以大于摩擦转矩，卡榫5便会脱开驻车齿轮2。此时车辆不受系统约束，松开刹车即可行车。同理，车辆沿上坡方向驻车，沿下坡方向后退滑动的功能也可以实现。

Claims (7)

1.一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构，包括一车辆驱动机构，其特征在于：还包括由驱动机构带动旋转的驻车卡榫机构及套在车辆动力输出轴（1）外的驻车齿轮（2），由驻车卡榫机构将驻车齿轮（2）卡住实现驻车。
2.如权利要求1所述的一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构，其特征在于：所述车辆驱动机构包括驱动电机（12）和与其相连的减速器（11）。
3.如权利要求2所述的一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构，其特征在于：所述的驱动电机（12）采用直流有刷电机，所述的减速器（11）采用行星齿轮减速器。
4.如权利要求1所述的一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构，其特征在于：所述驻车卡榫机构包括驱动轮台（10），驱动轮台（10）的主轴与所述驱动机构输出轴相连，与驱动轮台（10）同轴的卡榫（5）由驱动机构驱动旋转，U形复位弹簧（9）的封闭端固定在驱动轮台（10）上，其开口端将卡榫（5）中部卡住，卡榫（5）的榫头用来卡住所述驻车齿轮（2），在卡榫（5）的中部铣有腰型限位孔，固定在驱动轮台（10）上的驱动销（8）穿设于该腰型限位孔内。
5.如权利要求4所述的一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构，其特征在于：螺母（4）的螺杆部分穿设于所述卡榫（5）的末端内，螺母（4）的螺杆通过螺母固定销（7）与所述驱动轮台（10）的主轴相连，在螺母（4）与卡榫（5）之间设有小垫片（3）。
6.如权利要求4所述的一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构，其特征在于：所述驱动轮台（10）为同轴线的多个圆台结构，在其中一个轮台上铣有用于安装所述U形复位弹簧（9）的凹槽。
7.如权利要求6所述的一种车辆电子驻车及坡道起步的辅助机构，其特征在于：在所述卡榫（5）与所述U形复位弹簧（9）之间设有大垫片（6），大垫片（6）盖住所述凹槽。
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