CN102442172A - 一种车辆安全行驶辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆安全行驶辅助装置，包括布设在被辅助车辆的车架和车桥之间或者布设在悬架装置上的光纤弯曲传感单元，光纤弯曲传感单元包括供信号光纤穿过的曲线形测试通道和与信号光纤相接的测试处理单元，测试处理单元与被辅助车辆的中央控制单元ECU相接，曲线形测试通道包括曲线形支架以及连续布设在曲线形支架上相对两侧的多个A侧变形齿和多个B侧变形齿，多个A侧变形齿和多个B侧变形齿之间呈交错布设且二者的头部间形成供一个或多个信号光纤穿过的曲线形通道。本发明结构简单、设计合理、制作方便、成本低且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，实用价值高，能有效提高车辆的安全性和舒适度，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种车辆安全行驶辅助装置

技术领域

本发明属于车辆行驶安全状况监测技术领域，尤其是涉及一种车辆安全行驶辅助装置。

背景技术

随着经济的发展，越来越多的家庭拥有了汽车，使汽车的数量也在飞速增长，随着汽车与人们的生活生产关系越来越密切，对车辆的安全性能要求也在不断提高，所以汽车的安全系统也在不断得发展。汽车的安全系统大致分为两类：被动安全系统和主动安全系统。前者主要包括：吸收撞击能量型的车体、安全气囊、安全带等装置，主要用于避免或减少意外事故发生后对人体的伤害；而随着现代轿车技术、传感器以及现代光电子技术的发展，有越来越多的主动型安全系统安装于汽车上，其目的就是最大限度的防止事故的发生。

主动型安全系统典型的有吉利汽车公司的BMBS爆胎监测与安全控制系统，和ESP(Electronic Stability Program)系统是德国博世公司(Bosch)1995年推出的系统，中文译名为“车辆电子稳定系统”，两者的控制过程基本相同：在紧急情况下，两系统均迅速反应，通过液压调节器，调节每个车轮的制动压力，使车子迅速减慢或稳定下来，防止事故的发生。两者的基本原理均是基于各个轮胎的抓地力的不同，施加不同的制动压力，保持车辆的行驶方向下稳定车辆，但是目前的轮胎抓地力的检测只能在实验室完成，所以BMBS系统和ESP系统中必须使用车辆横摆角加速度传感器、横向加速度传感器、方向盘转角传感器、轮胎转速传感器等，使整个系统趋于复杂和较高的成本，由于不能获得抓地力的数据，所以系统需要根据经验数据操作，而车辆的负载变化、路况的复杂及天气环境条件的千差万别，使该类型的安全系统应用具有一定的局限性。

同时，一些特殊的车辆如运载危险化学品的汽车需要特别的减震措施，那就需要首先将检测出振动的参数，再通过主动方式进行减震，从而可以达到非常好的减震效果，但该参数的检测是要对所有轮胎分别进行，并且是在车辆行驶的动态条件下进行，要求传感器动态范围大、精度高、测量频率快、抗电磁干扰、适应各种环境条件的变化，现有的传感器要么难以胜任，要么成本太高，不能满足上述使用要求。

另外，现在车辆的负载超标现象仍很严重，当然这里也有恶性竞争的因素，超载也是我国交通事故发生的主要原因之一，这也是公路寿命减少的原因之一，如果给每辆车都安装负载监测系统，超过负载后汽车拒绝发动或行驶，就可以有效的防止此类事件的发生，同时也造就出一种公平竞争的局面。

结合图1，现有汽车悬挂装置的结构如下：轮胎10安装在车辆的车桥14上，车桥14通过由减震器11和弹性元件13构成的悬挂装置与车架12连接，弹性元件13的作用是承载和传递垂直载荷，缓冲并抑制不平路面所引起的冲击，减震器11用以加快振动的衰减，使车架12和轮胎10的振动得以控制。为减少体积并节省空间，弹性元件13与减震器11常常组装在一起，如典型结构是弹性元件13缠绕并固定在减震器11的外围，但其基本原理和作用没有改变。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种车辆安全行驶辅助装置，其结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，实用价值高，能有效提高车辆的安全性和舒适度，具有广阔的市场应用前景。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种车辆安全行驶辅助装置，其特征在于：包括布设在被辅助车辆的车架和车桥之间或者布设在被辅助车辆上所安装悬架装置上的光纤弯曲传感单元，所述光纤弯曲传感单元包括供信号光纤穿过的曲线形测试通道和与信号光纤相接且对信号光纤中的光信号功率变化量进行同步测试与分析处理的测试处理单元，所述测试处理单元与被辅助车辆的中央控制单元ECU相接，所述曲线形测试通道包括曲线形支架以及连续布设在所述曲线形支架上相对两侧的多个A侧变形齿和多个B侧变形齿，多个A侧变形齿和多个B侧变形齿之间呈交错布设且二者的头部间形成供一个或多个信号光纤穿过的曲线形通道，A侧变形齿和B侧变形齿对应布设在信号光纤两侧。

上述一种车辆安全行驶辅助装置，其特征是：所述曲线形支架为曲线形壳体、弹簧、锯齿形支架或波纹管。

上述一种车辆安全行驶辅助装置，其特征是：所述光纤弯曲传感单元与所述悬架装置并排安装在车架和车桥之间。

上述一种车辆安全行驶辅助装置，其特征是：所述光纤弯曲传感单元安装在所述悬架装置中的减震器或弹性元件内。

上述一种车辆安全行驶辅助装置，其特征是：所述信号光纤的一端设置有光反射装置且其另一端与1×2光分路器的输入端相接，且所述1×2光分路器的输出端于测试处理单元相接。

上述一种车辆安全行驶辅助装置，其特征是：所述信号光纤为外部包有多层光纤保护层的光纤。

上述一种车辆安全行驶辅助装置，其特征是：所述信号光纤外部包覆有一层防水材料层。

上述一种车辆安全行驶辅助装置，其特征是：多个所述A侧变形齿中相邻两个A侧变形齿之间的间距自所述曲线形支架一端至另一端逐渐增大或逐渐减小，多个所述B侧变形齿中相邻两个B侧变形齿之间的间距自所述曲线形支架一端至另一端逐渐增大或逐渐减小。

上述一种车辆安全行驶辅助装置，其特征是：所述车桥上设置有供所述曲线形支架下端部安装的固定支架，固定支架上以螺纹连接方式安装有调整螺杆且调整螺杆上固定有底板，所述曲线形支架上端部上方布设有平垫且平垫与车架之间布设有辅助弹簧，且所述曲线形支架卡装在平垫与底板之间。

上述一种车辆安全行驶辅助装置，其特征是：所述曲线形支架卡装在减震器的减震器壳体内壁与布设减震器内部的活塞之间。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、结构简单、加工制作简便、投入成本低且使用方式灵活、灵敏度高。

2、适用面广，适应能力强，能有效适用于各种类型车辆。

3、实用价值高，使用效果好，可以有效检测车辆的负载，防止超载及负载不均衡现象，并作为中央控制单元ECU控制车辆安全行驶的基础数据。

4、测试精度高，安装布设方便。

5、功能完善，可以有效检测车轮与地面的摩擦力，也就是通称的轮胎抓地力，使中央控制单元ECU控制车辆的进行安全刹车，特别是在爆胎、侧滑等紧急情况下采取正确的辅助措施稳定车辆。

6、可以检测悬架装置的伸缩振动，为主动减震等方面提供参数支持。

7、也可以用于新型轮胎开发的定量化检测，而现有的检测中，如轮胎的侧向抓地力的现场测试是通过试车员的个人判断做出的，不够精确科学。

8、设计合理，通过在车辆的车架和车桥之间安置有光纤弯曲传感单元，该光纤弯曲传感单元内包含有信号光纤，信号光纤通过延长光纤接测试处理单元，测试处理单元与车辆的中央控制单元ECU连接，后者再通过公众知晓的电子制动力分配系统(EBD)或主动电子减震系统等装置来控制车辆；通过光纤弯曲传感单元监测车辆悬架装置长度的变化来反映车辆的状况以及通过中央控制单元ECU辅助驾驶，因而可以对车辆的负载和负载变化监测、轮胎状态以及轮胎与地面摩擦力的变化监测，还有车辆的行驶状态监测，可以防止车辆的超载、超速以及在一些危急情况(如爆胎或侧滑)下辅助司机的安全驾驶，减少事故的发生。因而，本发明可以对车辆的负载变化、轮胎的特性变化进行直接监测，通过车辆上的中央控制单元ECU来辅助车辆的安全行驶。

综上所述，本发明结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，实用价值高，能有效提高车辆的安全性和舒适度，具有广阔的市场应用前景。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为现有汽车悬架装置区域的结构示意图。

图2为本发明第一具体实施方式的结构示意图。

图3为本发明曲线型壳体的内部结构示意图。

图4为本发明第二具体实施方式的结构示意图。

图5为本发明弹簧的内部结构示意图。

图6为本发明第三具体实施方式的结构示意图。

图7为本发明图6中A处的局部放大示意图。

图8为本发明第四具体实施方式的结构示意图。

图9为本发明第五具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明：

1-延长光纤；         4-1-A侧变形齿；        4-2-B侧变形齿；

5-测试处理单元；     7-中央控制单元ECU；    10-轮胎；

11-减震器；          12-车架；              13-弹性元件；

14-车桥；            15-固定支架；          16-调整螺杆；

17-底板；            19-曲线型壳体；        20-平垫；

21-辅助弹簧；        33-信号光纤；          35-活塞杆；

36-活塞；            38-弹簧；              40-波纹管；

41-管壁；            45-锯齿形支架；

具体实施方式

实施例1

如图2、图3所示的一种车辆安全行驶辅助装置，包括布设在被辅助车辆的车架12和车桥14之间或者布设在被辅助车辆上所安装悬架装置上的光纤弯曲传感单元，所述光纤弯曲传感单元包括供信号光纤33穿过的曲线形测试通道和与信号光纤33相接且对信号光纤33中的光信号功率变化量进行同步测试与分析处理的测试处理单元5，所述测试处理单元5与被辅助车辆的中央控制单元ECU7相接，所述曲线形测试通道包括曲线形支架以及连续布设在所述曲线形支架上相对两侧的多个A侧变形齿4-1和多个B侧变形齿4-2，多个A侧变形齿4-1和多个B侧变形齿4-2之间呈交错布设且二者的头部间形成供一个或多个信号光纤33穿过的曲线形通道，A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2对应布设在信号光纤33两侧。

本实施例中，所述曲线形支架为曲线形壳体19，多个A侧变形齿4-1和多个B侧变形齿4-2对应布设在曲线形壳体19的内壁上。

本实施例中，所述光纤弯曲传感单元与所述悬架装置并排安装在车架12和车桥14之间。所述车桥14上设置有供所述曲线形支架下端部安装的固定支架15，固定支架15上以螺纹连接方式安装有调整螺杆16且调整螺杆16上固定有底板17，所述曲线形支架上端部上方布设有平垫20且平垫20与车架12之间布设有辅助弹簧21，且所述曲线形支架卡装在平垫20与底板17之间。

本实施例中，所述信号光纤33的一端设置有光反射装置且其另一端与1×2光分路器的输入端相接，且所述1×2光分路器的输出端于测试处理单元5相接。所述信号光纤33具体通过延长光纤1与测试处理单元5相接，所述测试处理单元5为分别与信号光纤33的前后端部相接的光源和光功率计，这样可以使在信号光纤33中传输的光信号两次通过光纤弯曲传感单元，从而进一步提高传感精度。所述信号光纤33为外部包有多层光纤保护层的光纤，所述信号光纤33为外部包有多层光纤保护层的光纤，如紧套光纤、碳涂覆光纤、聚酰亚胺涂覆光纤等；所述信号光纤33也可以是塑料光纤、多芯光纤、细径光纤或光子晶体光纤；或是多根信号光纤33并排夹持在A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2之间，或是多根信号光纤33通过树脂合并为信号光纤束或信号光纤带。所述信号光纤33和延长光纤1外部包覆有一层防水材料层，如防水油膏，可进一步防止水分子对信号光纤33和延长光纤1的侵蚀，延长了信号光纤33和延长光纤1的使用寿命。实际加工制作时，多个所述A侧变形齿4-1中相邻两个A侧变形齿4-1之间的间距自所述曲线形支架一端至另一端逐渐增大或逐渐减小，多个所述B侧变形齿4-2中相邻两个B侧变形齿4-2之间的间距自所述曲线形支架一端至另一端逐渐增大或逐渐减小。

实际使用过程中，信号光纤33通过延长光纤1接测试处理单元5，测试处理单元5与车辆的中央控制单元ECU7连接，中央控制单元ECU7可以通过压力分配阀门控制各个轮胎10的刹车压力，以及控制发动机的输出功率等关键装置的动作，使车辆安全行驶或使车辆行驶得更舒适。

本发明的工作原理是：车辆负载的改变、车辆的速度变化、轮胎10与地面的摩擦力以及轮胎的跳动等均会改变对应轮胎10的悬挂装置的长度，导致曲线型壳体19两端距离发生变化，从而使曲线型壳体19内部两列A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2之间的距离改变，导致信号光纤33的弯曲曲率变化，在信号光纤33内部传输的光信号随之变化，通过测试处理单元5可以监测到该光信号的变化并传递给中央控制单元ECU7进行判断及后续处理。在车辆行驶中，车辆负载是稳定的，车辆速度的变化有相应的传感器获知，轮胎10与地面的摩擦力是一种持续性变化的状态，而轮胎10的跳动是一种瞬态的变化，所以中央控制单元ECU7很容易区分摩擦力和跳动的变化。一种优选的做法是车辆上安置有横摆角加速度传感器、横向加速度传感器等车辆整体状态传感器并将车辆状态参数传递给中央控制单元ECU7，从而使中央控制单元ECU7更全面了解车辆的状态，中央控制单元ECU7也更容易、更准确地辅助控制车辆的行驶。

爆胎在车辆高速行驶中发生时是非常危险的，常常造成车毁人亡的巨大损失，在各种交通事故中占有相当大的比例。采用本发明后，车辆若在行驶中发生爆胎，则测试处理单元5可在第一时间监测到爆胎的轮胎10和与之对角的轮胎10处的悬挂装置的长度变化，爆胎的轮胎10摩擦力迅速增加，而与之对角的轮胎10摩擦力减少，另外对角线方向上的轮胎10由于承受更多的车辆重量，悬挂装置的长度缩短，摩擦力有所增加，测试处理单元5将与各个轮胎10对应的悬挂装置长度变化量值传递给中央控制单元ECU7，中央控制单元ECU7经过计算得出各个轮胎10摩擦力大小并由此控制输出对应各个轮胎10的刹车压力，保证车辆的安全稳定减速。

实施例2

如图4、图5所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述曲线形支架为弹簧38，A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2对应布设在弹簧38中相邻相邻两圈弹簧丝之间，且A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2相互交错布设。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例3

如图6、图7所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述曲线形支架为波纹管40，A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2对应布设在波纹管40的管壁41上内凹处的相对两个侧面上，且A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2相互交错布设。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例4

如图8所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述曲线形支架为锯齿形支架45，且锯齿形支架45由两个个锯齿板相扣而成，两块锯齿板的相对面上布设有相互交错对应的A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例5

如图9所示，本实施例中，与实施例1不同的是：所述光纤弯曲传感单元安装在所述悬架装置中的减震器11内。所述曲线形支架卡装在减震器11的减震器壳体内壁与布设减震器11内部的活塞36之间。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。实际使用过程中，减震器11内部的活塞杆35带动活塞36运动，衰减轮胎10或车架12的振动，同时活塞36的运动也使所述曲线形支架的两端距离发生变化。同理，所述光纤弯曲传感单元也可以安装在所述悬架装置中的弹性元件13内。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种车辆安全行驶辅助装置，其特征在于：包括布设在被辅助车辆的车架(12)和车桥(14)之间或者布设在被辅助车辆上所安装悬架装置上的光纤弯曲传感单元，所述光纤弯曲传感单元包括供信号光纤(33)穿过的曲线形测试通道和与信号光纤(33)相接且对信号光纤(33)中的光信号功率变化量进行同步测试与分析处理的测试处理单元(5)，所述测试处理单元(5)与被辅助车辆的中央控制单元ECU(7)相接，所述曲线形测试通道包括曲线形支架以及连续布设在所述曲线形支架上相对两侧的多个A侧变形齿(4-1)和多个B侧变形齿(4-2)，多个A侧变形齿(4-1)和多个B侧变形齿(4-2)之间呈交错布设且二者的头部间形成供一个或多个信号光纤(33)穿过的曲线形通道，A侧变形齿(4-1)和B侧变形齿(4-2)对应布设在信号光纤(33)两侧。

2.按照权利要求1所述的一种车辆安全行驶辅助装置，其特征在于：所述曲线形支架为曲线形壳体(19)、弹簧(38)、锯齿形支架(45)或波纹管(40)。

3.按照权利要求1或2所述的一种车辆安全行驶辅助装置，其特征在于：所述光纤弯曲传感单元与所述悬架装置并排安装在车架(12)和车桥(14)之间。

4.按照权利要求1或2所述的一种车辆安全行驶辅助装置，其特征在于：所述光纤弯曲传感单元安装在所述悬架装置中的减震器(11)或弹性元件(13)内。

5.按照权利要求1或2所述的一种车辆安全行驶辅助装置，其特征在于：所述信号光纤(33)的一端设置有光反射装置且其另一端与1×2光分路器的输入端相接，且所述1×2光分路器的输出端于测试处理单元(5)相接。

6.按照权利要求1或2所述的一种车辆安全行驶辅助装置，其特征在于：所述信号光纤(33)为外部包有多层光纤保护层的光纤。

7.按照权利要求1或2所述的一种车辆安全行驶辅助装置，其特征在于：所述信号光纤(33)外部包覆有一层防水材料层。

8.按照权利要求1或2所述的一种车辆安全行驶辅助装置，其特征在于：多个所述A侧变形齿(4-1)中相邻两个A侧变形齿(4-1)之间的间距自所述曲线形支架一端至另一端逐渐增大或逐渐减小，多个所述B侧变形齿(4-2)中相邻两个B侧变形齿(4-2)之间的间距自所述曲线形支架一端至另一端逐渐增大或逐渐减小。

9.按照权利要求3所述的一种车辆安全行驶辅助装置，其特征在于：所述车桥(14)上设置有供所述曲线形支架下端部安装的固定支架(15)，固定支架(15)上以螺纹连接方式安装有调整螺杆(16)且调整螺杆(16)上固定有底板(17)，所述曲线形支架上端部上方布设有平垫(20)且平垫(20)与车架(12)之间布设有辅助弹簧(21)，且所述曲线形支架卡装在平垫(20)与底板(17)之间。

10.按照权利要求1或2所述的一种车辆安全行驶辅助装置，其特征在于：所述曲线形支架卡装在减震器(11)的减震器壳体内壁与布设减震器(11)内部的活塞(36)之间。

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