CN104057824B - 一种防误踩油门的车辆安全控制装置及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防误踩油门的车辆安全控制装置，其特征在于，所述的油门操纵杆另一头的下表面设有磁铁，该磁铁的下方设有被动油门控制杆，该被动油门控制杆与油门操纵杆同轴铰接在车体上并由磁铁的引力吸合在磁铁的下表面；所述的被动油门控制杆的下表面与所述的油门拉索连接；所述的被动油门控制杆上还设有提供制动或/和熄火信号的常开按钮开关，该常开按钮开关包括一对电触头和按钮，其中，所述按钮包括一拉杆和套在该拉杆上的压缩弹簧，其中所述拉杆的上端穿越至接近所述被动油门控制杆的上表面，并在磁铁引力的作用下克服压缩弹簧的张力而使一对电触头处于常开状态。本发明不仅确保司机误踩油门的安全，而且不妨碍正常情况下车辆的高速行驶。
Description
技术领域
本发明涉及车辆动力装置控制机构，还涉及具有制动作用的车辆启动装置。
背景技术
据交管部门的一项统计数据表明，车祸原因有30％是司机临危处置不当，把车辆油门错当刹车猛踩造成的，特别是在新司机、女性司机中容易发生，甚至在不少老司机中也时有发生。
由于正常驾车时，司机踩油门的力度一般是均匀、和缓的，而慌张错踩油门时，司机通常是将踏板加速下踩。因此，现有的车辆油门防误踩系统都是通过机械装置、机械和电子系统结合装置，对紧急刹车但误踩油门时动作猛烈、用力较大的特征进行识别，然后将油门断开、或者在将油门断开的同时启动刹车装置的方式，来防止此类交通事故的发生。
公开号为CN 103057412A的发明专利申请公开一种防误踩油门的方法，该方法涉及一种如其说明书附图所示的防误踩的车辆油门控制机构。由其说明书附图可见，只要两块磁铁吸力所产生的力矩大于等于克服开启油门所需要的力矩，当司机匀速下踩油门踏板即可给发动机正常供油，而在慌张情况下，司机加速踩下油门踏板时，平衡铁支架另一头的反力矩则是开启油门的力矩与角加速度所产生的附加力矩之和，一旦该反力矩大于两块磁铁吸力所产生的力矩，就会迫使两块磁铁脱开，车辆油门就会自动关闭。尔后当(油门踏板)连接杆继续下行到油门踏板的最大行程时就启动所述的刹车，进一步确保安全。但是，上述专利申请所述方案，即使在正常状态下司机也不能将油门踏板踩到底，明显妨碍正常情况下车辆的高速行驶；将刹车设在油门踏板的下方，且仅当油门踏板踩到底才能踩下刹车，很显然在油门踏板碰触刹车前不可能产生熄火或/和制动作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供了一种防误踩油门的车辆安全控制装置，该装置不仅确保司机误踩油门的安全，而且不妨碍正常情况下车辆的高速行驶；同时，该装置还可在司机误踩油门时输出一可用于制动或/和熄火的开关信号。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：
一种防误踩油门的车辆安全控制装置，该装置包括铰接在车体上的油门操纵杆、串接有拉伸弹簧的油门拉索和油门踏板，其中，所述的油门踏板设在油门操纵杆的一头，所述的油门拉索位于油门操纵杆另一头的下方，其特征在于，
所述的油门操纵杆另一头的下表面设有磁铁，该磁铁的下方设有被动油门控制杆，该被动油门控制杆与油门操纵杆同轴铰接在车体上并由磁铁的引力吸合在磁铁(5)的下表面；
所述的被动油门控制杆的下表面与所述的油门拉索连接；
所述的被动油门控制杆上还设有提供制动或/和熄火信号的常开按钮开关，该常开按钮开关包括一对电触头和按钮，其中，所述按钮包括一拉杆和套在该拉杆上的压缩弹簧，其中所述拉杆的上端穿越至接近所述被动油门控制杆的上表面，并在磁铁引力的作用下克服压缩弹簧的张力而使一对电触头处于常开状态；
所述磁铁引力绕油门操纵杆铰接点所产生的力矩大于拉动油门拉索所需拉力绕油门操纵杆铰接点所产生的力矩，小于拉动油门拉索所需拉力绕油门操纵杆铰接点所产生的力矩与误踩油门时油门操纵杆的角加速度所产生的附加力矩的反力矩之和。
本发明所述的防误踩油门的车辆安全控制装置中的常开按钮开关可以是以下两种具体的实施方案。其中，
方案1具体为：
所述拉杆上端的直径大于其杆体的直径，相应地，所述的被动油门控制杆上穿设拉杆的孔在拉杆上端所在位置的孔径大于拉杆杆身所在位置的孔径；一对电触头中的静触头固定在车体上，动触头固定在的拉杆的下端。
方案2具体为：
所述的常开按钮开关还包括封闭的壳体，该壳体固定在被动油门控制杆的下表面；所述的一对电触头设在壳体的底部，所述的拉杆的上端穿越至接近所述被动油门控制杆的上表面，下端延伸至壳体内，所述的一对电触头中的静触头固定在壳体的底面上，动触头固定在的拉杆的下端。
上述两个具体方案中，方案2较方案1具有以下优点：
1、整个常开按钮开关可随着被动油门控制杆一道运动，一旦被动油门控制杆脱开所述的磁铁，所述的常开按钮开关就立即闭合，而无须等到油门拉索使被动油门控制杆完全复位才闭合，所述的常开按钮开关由常开到闭合的过渡过程显著缩短；
2、所述的一对电触头封闭在壳体内，可有效避免油污和粉尘的污染。
上述防误踩油门的车辆安全控制装置中，所述的磁铁显然可以是永久磁铁，也可以是电磁铁。
由本发明的上述技术方案可见，由于所述的油门操纵杆是铰接在车身上，因此当司机加速踩踏油门踏板，所述油门操纵杆和油门踏板的角加速度所产生的附加力矩与油门拉索反力矩之和大于所述磁铁吸引被动油门控制杆的引力所产生的力矩时，被动油门控制杆在油门拉索的作用下便自动复位，此时，在所述压缩弹簧的作用下，所述的常开按钮开关则闭合。很显然，所述常开按钮开关与电源或信号源连接后，其由常开到闭合的过程可获得一开关信号。那么，在一些具有ECU(Electronic Control Unit)电子控制单元的高级汽车上，所述的开关信号可通过ECU系统对车辆进行制动(即刹车)或/和使发动机熄火；而在普通车辆上，利用本发明所述的防误踩油门的车辆安全控制装置设计一种防误踩油门的车辆安全系统，以进一步提高司机误踩油门的安全性。其中，本发明人所推荐的防误踩油门的车辆安全系统如下所述。
一种防误踩油门的车辆安全系统，该系统包括刹车控制装置，该刹车控制装置包括上述防误踩油门的车辆安全控制装置、活塞缸、拉索和两位四通电磁阀，其中，
所述的活塞缸固定在车体上；所述的拉索的一头系接在刹车踏板的下表面，另一头系接在活塞缸的活塞杆上；
所述的两位四通电磁阀的进出口分别与活塞缸的进出口连接，形成一将刹车踏板下拉的控制回路；
上述防误踩油门的车辆安全控制装置中的常开按钮开关串联在两位四通电磁阀的激磁线圈的电源回路中。
本发明所述防误踩油门的车辆安全系统还包括发动机点火器控制装置，该装置由控制电路和点火电路组成；其中，
所述的控制电路由继电器和上述防误踩油门的车辆安全控制装置组成，其中，上述防误踩油门的车辆安全控制装置的常开按钮开关串联在继电器激磁线圈的电源回路中；
所述的点火电路由点火线圈、振荡电路、分电器和一组火花塞组成，其中，振荡电路串联在点火线圈中，分电器的输入端接在点火线圈的高压输出端，一组火花塞分别设在分电器各输出端上；
所述的继电器的一组常闭触头串联在所述点火电路的电源回路中。
上述防误踩油门的车辆安全系统中所述的活塞缸可以是油缸或气缸。当所述的活塞缸为油缸时，相应地，所述的两位四通电磁阀为介质是液压油的两位四通电磁阀；当所述的活塞缸为气缸时，相应地，所述的两位四通电磁阀为介质是空气的两位四通电磁阀。
本发明所公开的一种防误踩油门的车辆安全控制装置与现有技术相比具有以下有益效果：
1、摒弃了平衡铁和将油门踏板对准刹车机构的结构安排，无需改变现有车辆刹车控制系统的机械结构、油门控制机构与刹车机构之间的机械连接关系和位置关系，既简化了结构，又使油门控制机构与刹车机构相互独立，进而确保司机误将油门当刹车加速踩踏的安全，同时也不妨碍正常情况下车辆的高速行驶。
2、所述的常开按钮开关可为进一步提高车辆防误踩油门的安全性能提供一种既简单又可靠的物质保障。
3、本发明所述的防误踩油门的车辆安全系统，不仅可进一步提高防误踩油门的安全性能，而且也不影响正常情况下车辆的高速行驶，特别适用于普通车辆制动系统和点火系统的改进。
附图说明
图1～图4为本发明所述的一种防误踩油门的车辆安全控制装置的一个具体实施例的结构示意图，其中图1是主视图，图2是图1的右视图，图3是图1中常开按钮开关位置的局部放大图，图4是图3的A-A剖视图。
图5为图1～4所示实施例中，当被动油门控制杆脱离磁铁时的状态图；图6是图5中常开按钮开关部位的局部放大图。
图7和图8为本发明所述的一种防误踩油门的车辆安全控制装置的另一个具体实施例的结构示意图，其中图8是图7中常开按钮开关部位的局部放大图。
图9和图10是本发明所述的一种防误踩油门的车辆安全系统中刹车控制装置的一个具体实施例的结构示意图，其中，图9中虚线部分表示刹车控制装置工作时的状态，图10中虚线部分表示司机踩刹车时的状态。
图11为本发明所述的一种防误踩油门的车辆安全系统的一个具体实施例的液压控制回路的原理图。
图12为本发明所述的一种防误踩油门的车辆安全系统的一个具体实施例的电原理图。
具体实施方式
实施例1
参见图1～4，本例中，整个防误踩油门的车辆安全控制装置由油门踏板1、连接销2、油门操纵杆3、被动油门控制杆4、磁铁5、油门拉索6、滑槽13和常开按钮开关组成。
参见图1～4，油门操纵杆3由连接销2铰接在车身上，其一头的下表面设有磁铁5，另一头设有油门踏板1，其中磁铁5为永久磁铁，该磁铁由螺钉固定于连接在油门操纵杆3下方的滑槽13内。该滑槽13的作用是使磁铁5可上下移动，以便于调整其至油门操纵杆3铰接点之间的距离。
参见图1和图3，磁铁5的下方设有由铁磁性材料制成的被动油门控制杆4，该被动油门控制杆4也穿套在连接销2上并由磁铁5的引力吸合在磁铁5的下表面。
参见图1，油门拉索6的一头串接有拉伸弹簧(该拉伸弹簧连接发动的油门控制阀，图中未显示)，另一头系接在被动油门控制杆4的下表面。
参见图1和图3，被动油门控制杆4上还设有提供制动或/和熄火信号的常开按钮开关，该常开按钮开关由一对电触头和按钮组成，其中，按钮由一拉杆7和套在该拉杆7上的压缩弹簧9组成。
参见图1和图3，拉杆7的上端穿越至被动油门控制杆4的上表面，头部设有受磁铁5引力控制的铁磁头8。铁磁头8为直径大于拉杆7的圆柱形；相应地，被动油门控制杆4上穿设拉杆7的孔在面对磁铁5的一头的孔径向外扩张形成一T形孔，铁磁头8位于T形孔的扩张部位。
参见图1和图3，一对电触头由动触头11和静触头12组成，其中动触头11固定在拉杆7的下端所连接的绝缘板10上；静触头12固定在另一块绝缘板10上，绝缘板10固定在车体上。
由图1可见，当磁铁5吸合被动油门控制杆4跟随油门操纵杆3一道转动时，作用在被动油门控制杆4上的力分别为磁铁5的引力和拉动油门拉索6的拉力，且前者为顺时针方向，后者为逆时针方向；当司机误踩油门，被动油门控制杆4脱开磁铁5的瞬间，作用在被动油门控制杆4上的力除上述二力外，还有一个由司机误踩油门时角加速度所产生的附加力，该力为逆时针方向。那么，由力矩平衡原理可知，要满足正常情况下被动油门控制杆4跟随油门操纵杆3一道转动，司机误踩油门情况下被动油门控制杆4脱离磁铁5引力的要求，就必须满足以下不等式：
M1＜M＜M1+M2 (1)
式(1)中，M为磁铁5引力绕油门操纵杆3铰接点所产生的力矩，M1为拉动油门拉索6所需拉力绕油门操纵杆3铰接点所产生的力矩，M2为误踩油门时油门操纵杆3的角加速度所产生的附加力矩的反力矩，且，M2＝I×α，该式中I为油门操纵杆3与之固定在一起的构件磁铁5、滑槽13和油门踏板1的转动惯量，α为油门操纵杆3的角加速度。
此外，由图1可见，虽然压缩弹簧9的张力也作用在被动油门控制杆4上，但是该力与车身毫无联系，可理解为被动油门控制杆4与磁铁5之间的内力，因此设计时只要保证磁铁5的引力大于压缩弹簧9的张力即可。
参见图1和图3，当司机正常加油门时，由于M＞M1，油门操纵杆3和被动油门控制杆4被磁铁5的引力连成一体。此时，在磁铁5引力的作用下，常开按钮开关中的拉杆7克服压缩弹簧9的张力而使一对电触头11和12处于常开状态。
参见图5和图6，而当司机猛烈用力加速误踩油门踏板1时，由于M＜M1+M2，被动油门控制杆4便挣脱磁铁5而与油门操纵杆3分开。此时，被动油门控制杆4在油门拉索6拉力的作用下复位，车辆油门处于怠速状态，可以避免司机误踩油门踏板1使车辆持续加速可能造成的恶性交通事故。
与此同时，由于铁磁头8与磁铁5也脱开，常开按钮开关在压缩弹簧9的张力作用下由常开变换为闭合。此时，如果所述常开按钮开关与控制车辆制动和点火系统的电源或信号源连接，便可输出一开关信号，以实现制动或/和熄火，进一步保证司机加速误踩油门的安全。
但是，由上述工作过程的描述可见，本例所述车辆安全控制装置使车辆油门控制机构与刹车机构相互独立，既确保司机误将油门当刹车加速踩踏的安全，也不妨碍正常情况下车辆的高速行驶。
实施例2
参见图7和图8，本实施例与实施例1的不同之处在于常开按钮开关有所改进，具体改进方案如下：
常开按钮开关由封闭的壳体14、一对电触头和按钮组成，其中按钮由拉杆7和套在该拉杆7上的压缩弹簧9组成。其中，壳体(14)固定在被动油门控制杆4的下表面；一对电触头设在壳体14的底部，拉杆7的上端穿越至接近被动油门控制杆4的上表面，下端延伸至壳体14内并与一对电触头中动触头11固定在，一对电触头中的静触头12固定在壳体14的底面上。
参见图8，由于本例中所述常开按钮开关与实施例1的一个最显著的区别在于增设了壳体14，并将静触头12固定在壳体14的底面上，因此，当被动油门控制杆4挣脱磁铁5而与油门操纵杆3分开时，就不用担心在压缩弹簧9的作用下拉杆7会离开被动油门控制杆4上穿设它的孔或者无法保证动触头11与静触头12很好地接触。基于此，当磁铁5的吸力足够时，拉杆7可以是直杆，而当磁铁5的吸力不足时，可与实施例一样将拉杆7设计成T形杆，相应地，也将被动油门控制杆4上穿设拉杆7的孔设计成T形。
本例上述以外的实施方法与实施例1相同。
实施例3
参见图9～图12，本实施例为采用实施例2的防误踩油门的车辆安全控制装置的一种防误踩油门的车辆安全系统，该系统由刹车控制装置和发动机点火器控制装置组成。
参见图9～图12，刹车控制装置包括实施例2的防误踩油门的车辆安全控制装置、活塞缸15、拉索16和两位四通电磁阀，其中，活塞缸15为油缸TG，两位四通电磁阀为工作介质是液压油的两位四通电磁阀YF。上述刹车控制装置中，油缸TG固定在车体上，由钢丝绳制成的拉索16的一头系接在刹车踏板17的下表面，另一头系接在活塞缸15的活塞杆上(见图9和图10)；两位四通电磁阀YF的进出口分别与油缸TG(即图9和图10中的编号15)的进出口连接，形成一将刹车踏板17下拉的液压控制回路(见图11)；实施例2的防误踩油门的车辆安全控制装置中的常开按钮开关Q串联在两位四通电磁阀YF的激磁线圈T的电源回路中(见图12)。
参见图9和图10，由于拉丝16是钢丝绳制成的，可弯曲变形，因此既可执行将刹车踏板17下拉的刹车动作，又不影响司机正常刹车动作。
参见图12，本例的发动机点火器控制装置为一种适用于四缸发动机的点火器控制装置，它由控制电路和点火电路组成；其中，控制电路由继电器J和实施例2的防误踩油门的车辆安全控制装置组成，实施例2的防误踩油门的车辆安全控制装置中的常开按钮开关Q串联在继电器J的激磁线圈的电源回路中，继电器J的一组常闭触头J1-1串联在所述点火电路的电源回路中；点火电路由点火线圈G、振荡电路、分电器KP和一组火花塞RG1～RG4组成，其中，振荡电路由断电器F与电容器C并联组成并串联在点火线圈G中，分电器KP的输入端接在点火线圈G的高压输出端，一组火花塞RG1～RG4分别设在分电器KP的各输出端上。
参见图9～图12并结合图7和图8，当司机闭合电源开关K，正常下踩油门踏板1时，由于M＞M1，油门操纵杆3和被动油门控制杆4被磁铁5的引力连成一体。此时，在磁铁5引力的作用下，常开按钮开关Q中的拉杆7克服压缩弹簧9的张力而使一对电触头11和12处于常开状态，电源经继电器J的一组常闭触头J1-1为振荡电路和点火线圈G供电，点火线圈G产生的高压由分电器KP分配到发动机各燃烧室内的火花塞RG1～RG4上依次放电点火。同时，活塞缸TG的活塞杆始终处于伸出状态，但由于拉索16是软的，司机仍然可进行正常的刹车操作。
一旦司机猛烈用力加速误踩油门踏板1时，由于M＜M1+M2，被动油门控制杆4便挣脱磁铁5而与油门操纵杆3分开。同时，拉杆7与磁铁5也脱开，常开按钮开关Q在压缩弹簧9的张力作用下由常开状态变换为闭合状态。此时，继电器J和两位四通电磁阀YF的激磁线圈T得电，其中，两位四通电磁阀YF向右移位，活塞缸TG的进出口互换，使活塞缸TG的活塞杆回缩将刹车踏板17下拉而刹车；继电器J的一组常闭触头J1-1脱开，振荡电路和点火线圈G失电而熄火。
Claims (6)
1.一种防误踩油门的车辆安全控制装置，该装置包括铰接在车体上的油门操纵杆(3)、串接有拉伸弹簧的油门拉索(6)和油门踏板(1)，其中，所述的油门踏板(1)设在油门操纵杆(3)的一头，所述的油门拉索(6)位于油门操纵杆(3)另一头的下方，其特征在于，
所述的油门操纵杆(3)另一头的下表面设有磁铁(5)，该磁铁(5)的下方设有被动油门控制杆(4)，该被动油门控制杆(4)与油门操纵杆(3)同轴铰接在车体上并由磁铁(5)的引力吸合在磁铁(5)的下表面；
所述的被动油门控制杆(4)的下表面与所述的油门拉索(6)连接；
所述的被动油门控制杆(4)上还设有提供制动或/和熄火信号的常开按钮开关，该常开按钮开关包括一对电触头和按钮，其中，所述按钮包括一拉杆(7)和套在该拉杆(7)上的压缩弹簧(9)，其中所述拉杆(7)的上端穿越至接近所述被动油门控制杆(4)的上表面，并在磁铁(5)引力的作用下克服压缩弹簧(9)的张力而使一对电触头处于常开状态；
所述磁铁(5)引力绕油门操纵杆(3)铰接点所产生的力矩大于拉动油门拉索(6)所需拉力绕油门操纵杆(3)铰接点所产生的力矩，小于拉动油门拉索(6)所需拉力绕油门操纵杆(3)铰接点所产生的力矩与误踩油门时油门操纵杆(3)的角加速度的附加力矩的反力矩之和。
2.根据权利要求1所述的一种防误踩油门的车辆安全控制装置，其特征在于，所述的常开按钮开关还包括封闭的壳体(14)，该壳体(14)固定在被动油门控制杆(4)的下表面；所述的一对电触头设在壳体(14)的底部，所述的拉杆(7)的上端穿越至接近所述被动油门控制杆(4)的上表面，下端延伸至壳体(14)内，所述的一对电触头中的静触头固定在壳体(14)的底面上，动触头固定在的拉杆(7)的下端。
3.根据权利要求1所述的一种防误踩油门的车辆安全控制装置，其特征在于，所述拉杆(7)上端的直径大于其杆体的直径，相应地，所述的被动油门控制杆(4)上穿设拉杆(7)的孔在拉杆(7)上端所在位置的孔径大于拉杆(7)杆身所在位置的孔径；一对电触头中的静触头固定在车体上，动触头固定在的拉杆(7)的下端。
4.一种防误踩油门的车辆安全系统，其特征在于，该系统包括刹车控制装置，该刹车控制装置包括权利要求1～3之一所述防误踩油门的车辆安全控制装置、活塞缸(15)、拉索(16)和两位四通电磁阀，其中，
所述的活塞缸(15)固定在车体上；所述的拉索(16)的一头系接在刹车踏板(17)的下表面，另一头系接在活塞缸(15)的活塞杆上；
所述的两位四通电磁阀的进出口分别与活塞缸(15)的进出口连接，形成一将刹车踏板(17)下拉的控制回路；
权利要求1～3之一所述防误踩油门的车辆安全控制装置中的常开按钮开关串联在两位四通电磁阀的激磁线圈的电源回路中。
5.根据权利要求4所述的一种防误踩油门的车辆安全系统，其特征在于，所述的活塞缸(15)是油缸或气缸。
6.根据权利要求5所述的一种防误踩油门的车辆安全系统，其特征在于，
该系统还包括发动机点火器控制装置，该装置由控制电路和点火电路组成；其中，
所述的控制电路由继电器和权利要求1所述防误踩油门的车辆安全控制装置组成，其中权利要求1～3之一所述防误踩油门的车辆安全控制装置中的常开按钮开关串联在继电器的激磁线圈的电源回路中；
所述的点火电路由点火线圈、振荡电路、分电器和一组火花塞组成，其中，振荡电路串联在点火线圈中，分电器的输入端接在点火线圈的高压输出端，一组火花塞分别设在分电器各输出端上；
所述的继电器的一组常闭触头串联在所述点火电路的电源回路中。
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