CN104608633B - 车辆限速安全保障系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车辆限速安全保障系统，包括自动调节限速机构、紧急解除限速机构、以及设置于自动调节限速机构与紧急解除限速机构之间的联接机构。自动调节限速机构包括以可枢转方式连接于车辆的车体的支架、设置在支架上的驱动装置、以及设置在支架上并能够由驱动装置驱动而在车辆的油门踏板下方伸缩移位的限速执行装置。紧急解除限速机构包括操作按钮、连接于操作按钮的末端的传动齿条、设置于传动齿条末端与车体之间的弹性复位元件。联接机构包括固定于支架的能够与支架同步枢转并能够与传动齿条啮合的传动齿轮。当压下操作按钮时，传动齿条驱动传动齿轮转动，进而带动支架枢转，使得自动调节限速机构从可限速位置偏转到非限速位置。

Description

车辆限速安全保障系统

技术领域

本发明涉及车辆自动控制技术领域，具体涉及一种车辆安全保障系统。

背景技术

目前车辆的限速主要是通过在驾驶员区域设置由限速开关构成的限速控制装置来实现，驾驶员需要根据限速开关来设定最高车速，限速开关把这个信号传递给发动机的ECU或车辆限速装置来控制车辆的最高时速。但这种控制方式不能根据道路的限速要求自动对车辆的最高速度进行限制，如果驾驶员误操作或不进行限速操作，容易出现车辆超速行驶，甚至会对乘客、驾驶员造成伤害。

如中国专利公开第202518102U号所揭示的一种汽车机械限速器，包括支架，在支架两侧各设一带弧形的支脚，在支架上部两端各设一带锁孔的锁鼻，通过调整支脚的弧度，来改变油门踏板踩下后踏板与车底板的间距，从而限制汽车加速。

又如中国专利公开第202851162U号所揭示的一种车用智能机械限速装置，包括车速里程表传感器、经油门拉丝与油门踏板总成连接的油门摆杆，车速里程表传感器与中央控制器的输入端连接，中央控制器的输出端与伺服电机连接，伺服电机的执行端经限位拉丝与油门摆杆连接。

再如中国专利公开第203211111U号所揭示的一种基于GPS实时限速控制系统，包括车载GPS导航系统、中央控制器、车速传感器、油门踏板控制器和数据转换器，车载GPS导航系统的输出端通过数据转换器与中央控制器电连接，车速传感器和油门踏板控制器也均与中央控制器电连接，其基于GPS达到实时限速的功能，保证车辆不超过限定的最高车速。

然而，以上现有技术或多或少存在以下问题或不足：(1)、未提及或建议如何在紧急情况下(比如需要加速避险的情况)快速解除限速功能；(2)、未提及或建议如何根据道路上设置的限速标志或测速装置自动实现限速功能。

因此，提供一种能够充分提高行驶安全性的车辆限速安全保障系统成为业内急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种可根据道路的情况实现自动限定车辆行驶最高时速，并且能够在紧急情况下快速解除限速的车辆限速安全保障系统。

为实现上述目的，本发明的技术方案是提供一种车辆限速安全保障系统，包括自动调节限速机构、紧急解除限速机构、以及设置于自动调节限速机构与紧急解除限速机构之间的联接机构，其中，自动调节限速机构包括以可枢转方式连接于车辆的车体的支架、设置在支架上的驱动装置、以及设置在支架上并能够由驱动装置驱动而在车辆的油门踏板下方伸缩移位的限速执行装置；紧急解除限速机构包括操作按钮、连接于操作按钮的末端的传动齿条、设置于传动齿条末端与车体之间的弹性复位元件；联接机构包括固定于支架的能够与支架同步枢转并能够与传动齿条啮合的传动齿轮；其中，当压下操作按钮时，传动齿条驱动传动齿轮转动，进而带动支架枢转，使得自动调节限速机构从可限速位置偏转到非限速位置。

优选地，车辆为自动档车辆，操作按钮设置于车辆的左脚踏板处，当压下操作按钮时，限速执行装置偏转远离车辆的油门踏板的下方，从而驾驶员可以为应对紧急情况而随意进行加速操作。这样，还可以有效利用目前闲置的左脚踏板位置，让左脚时而参与驾驶操作，这在一定程度上可缓解驾驶员长时间不使用左脚左腿造成的肢体麻木。

可选择地，车辆可以为自动档或手动档车辆，操作按钮可以设置于车辆操作控制台处或集成于方向盘上。根据紧急解除限速机构的操作按钮的设定位置，联接机构可以包括二个或二个以上的力或扭矩传递构件以将操作按钮的按压运动转换成紧急解除限速机构的偏转运动。

可选择地，操作按钮还可以采用开关式扳动手柄的形式。紧急解除限速机构还可以采用电机驱动控制。联接机构也不限于齿轮齿条的传动方式。

可替代地，本发明的车辆限速安全保障系统可以包括车辆ECU和安全驾驶仪，在安全驾驶仪与车辆ECU上分别设有通信模块，安全驾驶仪将接收到的测速信息发送给车辆ECU，车辆ECU将接收到的测速信息与测试得到的发动机转速信息进行分析比对，若发动机转速大于限速值，车辆ECU输出控制指令驱使限速执行装置动作，若发动机转速小于限速值且安全驾驶仪发出测速信息消失后，车辆ECU输出控制指令驱使限速执行装置复位。

通过该系统，当车辆驶入限速路段后，安全驾驶仪首先探测到限速信息，如限速60km/h、80km/h等，安全驾驶仪通过通信模块将其限速信息发出，车辆ECU上的通信模块接收到限速信息后，将检测到的车辆实际行驶速度(即根据发动机转速换算得出)与限速信息进行比较，若车辆时速高于限速的速度，车辆ECU的输出到发出控制指令驱动限速执行装置启动，通过限速执行装置的动作，将其车速控制在限定的范围内，此时无论驾驶员如何踩踏油门踏板，车辆的行驶速度都不会超过该路段或某车道的限速范围。当车辆驶离测速区后，安全驾驶仪通过通信模块发出信息，车辆ECU上的通信模块接收到车辆驶离测速区的信息后，车辆ECU再次发出指令驱使限速执行装置复位。此时车辆的行驶速度可以有驾驶员自行控制，此时油门踏板可以不受约束的自由摆动。

本发明中优选的技术方案是，限速执行装置可以采用，包括设置在车辆的油门踏板下面的伺服电机，伺服电机通过联轴器与丝杠连接，丝杠与螺母螺纹配合，螺母通过滑块沿导向杆或滑轨直线移动，螺母上连接有顶杆，顶杆的端部设置在油门踏板下面的下方，将伺服电机与车辆ECU的输出控制端电连接。

该限速执行装置通过车辆ECU输出的控制信号，控制伺服电机旋转的圈数，从而控制顶杆的位移位置，通过位移位置控制脚踏油门向下摆动的最低位置，进一步达到控制车辆行驶速度的目的。该限速执行装置具有结构简单，工作可靠性高，便与制作、便于装卸、便于维修、便于使用，成本低廉等特点。

本发明中优选的技术方案还有，限速执行装置还可以包括固定在车辆油门踏板下面的液压缸或气缸，液压缸或气缸与活塞杆配合，活塞杆的端部设置在油门踏板的下方，液压缸或气缸通过管路与电磁比例阀门及油泵或气泵连接，电磁比例阀门及油泵或气泵还与车辆ECU的输出控制端电连接。

该限速执行装置与上述丝杠螺母驱动机构原理相似，也具有结构简单，工作可靠性高，便与制作、便于装卸、便于维修、便于使用，成本低廉等特点，同时它还可以利用车辆自身的液压或气动系统。

本发明中优选的技术方案还有，限速执行装置还可以包括连接在车辆发动机的燃油喷嘴与汽油泵连接管路上的电磁比例阀门，将电磁比例阀门与车辆ECU的输出控制端电连接。

该限速执行装置也是一种简单的，行之有效的限速机构。只需通过控制电磁比例阀门供给车辆发动机喷油嘴的油量，就可达到限速的目的。

本发明中优选的技术方案还有，限速执行装置还可以包括钩挂在刹车踏板上的柔性拉链，柔性拉链的一端与刹车踏板连接，另一端与活塞杆连接，活塞杆与液压缸或气缸配合，液压缸或气缸通过管路与电磁比例阀门及油泵或气泵连接，将电磁比例阀门及油泵或气泵还与车辆ECU的输出控制端电连接。

该限速执行装置是通过控制刹车脚踏板，将刹车脚踏板向下牵拉，从而达到限制车速的目的，该限速执行装置还可以与其他自动驾驶操控机构一起实现紧急制动。

本发明中进一步优选的技术方案是，顶杆或活塞杆与油门踏板成相互垂直设置。通过油门踏板与顶杆或活塞杆之间的垂直设置，可以更精准更便捷地控制车速。

本发明中进一步优选的技术方案还有，在顶杆的端部、活塞杆的端部设有球状橡胶头。通过球状橡胶头与油门踏板之间的缓冲作用，减轻了摩擦和噪音，同时也增加了脚踏油门的舒适感。

本发明中优选的技术方案还有，安全驾驶仪为全频反测速雷达，或为GPS反测速雷达，或为GPS全频反测速雷达，在全频反测速雷达、或GPS反测速雷达、或GPS全频反测速雷达上分别加装无线通信模块，无线通信模块与设置在车辆ECU上的无线通信模块构成无线通信。

全频反测速雷达是伴随雷达测速仪大量使用而产生的一种车用设备，雷达测速仪是根据接收到的反射波频移量的计算而得出被测物体的运动速度。全频反测速雷达是一种提示驾驶者附近是否有雷达测速仪的设备，安装在车辆内，通过接收雷达波，可以在一定距离内检测到周围是否有雷达测速仪。GPS全频反测速雷达将前两类反测速雷达的功能结合在一起，既能对固定雷达测速器的准确预报，也能预报流动测速，全面解决了前两类产品的不足。这种反测速雷达可分为两种，一种是一体式的，性能比较稳定，安装比较简单。GPS全频反测速雷达是将地图导航与反测速功能联接起来，实现一机多能。目前大多导航地图公司在导航软件中也加入了大量测速点数据，因此现在普通导航仪也已具有GPS反测速雷达功能，从安全驾驶仪角度来说，便是GPS导航反测速雷达。现在将导航与全频反测速雷达组合在一起，实现导航+固定+流动三合一功能。

本发明中进一步优选的技术方案还有，限速执行装置与车辆底板之间可以通过螺栓连接固定连接，或通过插槽与凸块之间卡接。固定连接方式具有可靠性能好，结构简单的优势。卡接具有装卸便捷、易于调节的优势。

本发明中优选的技术方案还有，车辆ECU为设置在车辆上的单板计算机。单板计算机具有成本低可靠耐用的优点。

本发明的优点和有益效果在于：该车辆限速安全保障系统具有限速自动化程度高，解除限速方便简单，限速效果显著，安全可靠，结构简单，便于安装，便于维修等特点。

附图说明

图1是本发明车辆限速安全保障系统实施例1的结构示意图；

图2是本发明车辆限速安全保障系统实施例2的结构示意图；

图3是本发明车辆限速安全保障系统实施例3的结构示意图；

图4是本发明车辆限速安全保障系统实施例5的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种车辆限速安全保障系统，包括自动调节限速机构、紧急解除限速机构、以及设置于自动调节限速机构与紧急解除限速机构之间的联接机构。

自动调节限速机构包括以可枢转方式连接于车辆的车体100的支架210、设置在支架210上的驱动装置220、以及设置在支架210上并能够由驱动装置220驱动而在车辆的油门踏板4下方伸缩移位的限速执行装置230。其中，附图标号300为车厢地板，附图标号400为油门连杆。

紧急解除限速机构包括操作按钮510、连接于操作按钮510的末端的传动齿条550、设置于传动齿条550末端与车体100之间的弹性复位元件580(在该非限制性实施例中为压缩弹簧)。

联接机构包括固定于支架210的能够与支架同步枢转并能够与传动齿条550啮合的传动齿轮600。

其中，当压下操作按钮510时，传动齿条550驱动传动齿轮600转动，进而带动支架210枢转，使得自动调节限速机构从可限速位置偏转到非限速位置，即，自动调节限速机构整体上偏转远离车辆的油门踏板4的下方。从而驾驶员可以为应对紧急情况而随意进行加速操作。当紧急情况消失时，驾驶员松开操作按钮510，自动调节限速机构在弹性复位元件580的作用下整体上枢转回原来的位置。

该实施例1中的技术方案可以与以下实施例2-6的技术方案任意组合或替代。

实施例2

如图2所示，本发明是一种车辆限速安全保障系统，该系统包括车辆ECU 1和安全驾驶仪2，在安全驾驶仪2与车辆ECU 1上分别设有通信模块3，安全驾驶仪2将接收到的测速信息无线发送(其它实施方式中也可以采用有线通信)给车辆ECU 1，车辆ECU 1将接收到的测速信息与测试得到的发动机转速信息进行分析比对，若发动机转速大于限速值，车辆ECU输出控制指令驱使限速执行装置动作，若发动机转速小于限速值且安全驾驶仪发出测速信息消失后，车辆ECU输出控制指令驱使限速执行装置复位。

通过该系统，当车辆驶入限速路段后，安全驾驶仪首先探测到限速信息，如限速60km/h、80km/h等，安全驾驶仪通过通信模块将其限速信息发出，车辆ECU上的通信模块接收到限速信息后，将检测到的车辆实际行驶速度(即根据发动机转速换算得出)与限速信息进行比较，若车辆时速高于限速的速度，车辆ECU发出控制指令驱动限速执行装置启动，通过限速执行装置的动作，将其车速控制在限定的范围内，此时无论驾驶员如何踩踏油门踏板，车辆的行驶速度都不会超过该路段或某车道的限速范围。当车辆驶离测速区后，安全驾驶仪通过通信模块发出信息，车辆ECU上的通信模块接收到车辆驶离测速区的信息后，车辆ECU再次发出指令驱使限速执行装置复位。此时车辆的行驶速度可以由驾驶员自行控制，此时油门踏板可以不受约束的自由摆动。

根据该非限制性实施例1，限速执行装置包括设置在车辆的油门踏板4下面的伺服电机5，伺服电机5通过联轴器与丝杠6连接，丝杠6与螺母7螺纹配合，螺母7通过滑块沿导向杆或滑轨直线移动，螺母7上连接有顶杆8，顶杆8的端部的球状橡胶头15设置在油门踏板4下面的下方。伺服电机5与车辆ECU 1的输出控制端电连接。

该限速执行装置通过车辆ECU输出的控制信号，控制伺服电机旋转的圈数，从而控制顶杆的球状橡胶头15的位移位置，通过球状橡胶头15的位移位置控制油门踏板4向下摆动的最低位置，进一步达到控制车辆行驶速度的目的。该限速执行装置具有结构简单，工作可靠性高，便与制作、便于装卸、便于维修、便于使用、成本低廉等特点。

实施例3

如图3所示，根据该非限制性实施例3，在实施例2的基础上，限速执行装置还包括固定在车辆油门踏板4下面的液压缸或气缸9，液压缸或气缸9与活塞杆10配合，活塞杆10的端部的球状橡胶头15设置在油门踏板4的下方，液压缸或气缸9通过管路与电磁比例阀门11及油泵或气泵12连接，电磁比例阀门11及油泵或气泵12还与车辆ECU 1的输出控制端电连接。

该限速执行装置与上述丝杠螺母驱动机构原理相似，也具有结构简单、工作可靠性高、便与制作、便于装卸、便于维修、便于使用、成本低廉等特点，同时它还可以利用车辆自身的液压或气动系统。

实施例4

根据该非限制性实施例4，在实施例2的基础上，限速执行装置包括连接在车辆发动机的燃油喷嘴与汽油泵连接管路上的电磁比例阀门，将所述电磁比例阀门与车辆ECU的输出控制端电连接(未图示)。

该限速执行装置也是一种简单的、行之有效的限速机构。只需通过控制电磁比例阀门供给车辆发动机喷油嘴的油量，就可达到限速的目的。

实施例5

如图4所示，根据该非限制性实施例5，在实施例3的基础上，限速执行装置包括钩挂在刹车踏板13上的柔性拉链14，柔性拉链14的一端与刹车踏板连接，另一端与活塞杆10连接，活塞杆10与液压缸或气缸9配合，液压缸或气缸9通过管路与电磁比例阀门11及油泵或气泵12连接，将电磁比例阀门11及油泵或气泵12与车辆ECU 1的输出控制端电连接。

该限速执行装置是通过控制刹车脚踏板，将刹车脚踏板向下牵拉，从而达到限制车速的目的，该限速执行装置还可以与其他自动驾驶操控机构一起实现紧急制动。

实施例6

在实施例2的基础上，安全驾驶仪2为全频反测速雷达，或为GPS反测速雷达，或为GPS全频反测速雷达，在所述全频反测速雷达、或GPS反测速雷达、或GPS全频反测速雷达上分别加装无线通信模块，所述无线通信模块与设置在车辆ECU上的无线通信模块构成无线通信。

尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但应理解，本发明并不局限于这里详细描述和示例的具体方式。在不偏离本发明的构思和范围的情况下，本领域技术人员可进行适当修改和调整。

Claims (10)

1.一种车辆限速安全保障系统，包括自动调节限速机构、紧急解除限速机构、以及设置于所述自动调节限速机构与所述紧急解除限速机构之间的联接机构，其特征在于，所述自动调节限速机构包括以可枢转方式连接于车辆的车体的支架、设置在所述支架上的驱动装置、以及设置在所述支架上并能够由所述驱动装置驱动而在车辆的油门踏板下方伸缩移位的限速执行装置；所述紧急解除限速机构包括操作按钮、连接于所述操作按钮的末端的传动齿条、设置于所述传动齿条末端与车体之间的弹性复位元件；所述联接机构包括固定于所述支架的能够与所述支架同步枢转并能够与所述传动齿条啮合的传动齿轮；其中，当压下所述操作按钮时，所述传动齿条驱动所述传动齿轮转动，进而带动所述支架枢转，使得所述自动调节限速机构从可限速位置偏转到非限速位置。

2.如权利要求1所述的车辆限速安全保障系统，其特征在于，所述车辆为自动档车辆，所述操作按钮设置于所述车辆的左脚踏板处。

3.如权利要求1所述的车辆限速安全保障系统，其特征在于，所述自动调节限速机构的所述驱动装置为伺服电机，所述伺服电机通过联轴器与丝杠连接，丝杠与螺母螺纹配合，螺母通过滑块沿导向杆或滑轨直线移动，螺母上连接有顶杆，顶杆的端部设置在油门踏板下面的下方，伺服电机与汽车ECU的输出控制端电连接。

4.如权利要求3所述的车辆限速安全保障系统，其特征在于，所述顶杆与所述油门踏板成相互垂直设置。

5.如权利要求3所述的车辆限速安全保障系统，其特征在于，在所述顶杆的端部设有球状橡胶头。

6.如权利要求1所述的车辆限速安全保障系统，其特征在于，所述自动调节限速机构的所述驱动装置为液压缸或气缸，液压缸或气缸与活塞杆配合，活塞杆的端部设置在油门踏板的下方，液压缸或气缸通过管路与电磁比例阀门及油泵或气泵连接，电磁比例阀门及油泵或气泵与汽车ECU的输出控制端电连接。

7.如权利要求6所述的车辆限速安全保障系统，其特征在于，所述活塞杆与所述油门踏板成相互垂直设置。

8.如权利要求6所述的车辆限速安全保障系统，其特征在于，在所述活塞杆的端部设有球状橡胶头。

9.如权利要求1～8中任一项所述的车辆限速安全保障系统，其特征在于，进一步包括安全驾驶仪，在安全驾驶仪与车辆ECU上分别设有通信模块，安全驾驶仪将接收到的测速信息发送给车辆ECU，车辆ECU将接收到的测速信息与测试得到的发动机转速信息进行分析比对，若发动机转速大于限速值，车辆ECU输出控制指令驱使所述自动调节限速机构动作，若发动机转速小于限速值且安全驾驶仪发出测速信息消失后，车辆ECU输出控制指令驱使所述自动调节限速机构复位。

10.如权利要求9所述的车辆限速安全保障系统，其特征在于，所述安全驾驶仪为全频反测速雷达，或为GPS反测速雷达，或为GPS全频反测速雷达，在所述全频反测速雷达、或GPS反测速雷达、或GPS全频反测速雷达上分别加装无线通信模块，所述无线通信模块与设置在车辆ECU上的无线通信模块构成无线通信。