CN104890512A - 一种车用防误踩踏板系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车用防误踩踏板系统，包括底座、制动踏板和油门踏板；还包括防误踩踏板机构，其包括吸引铁芯、被动铁芯、线圈、控制器、角位移传感器及复位弹簧；吸引铁芯固装在制动踏板内，被动铁芯组装在油门踏板内，且该被动铁芯相对油门踏板为径向同步旋转和轴向相对滑动；吸引铁芯和被动铁芯的相对端构成有咬合部；复位弹簧连接在被动铁芯的另一端和油门踏板间；线圈缠绕在吸引铁芯上，角位移传感器安装在被动铁芯上，该线圈和角位移传感器分别与控制器相电连接。本发明整个系统结构简单，判断准确，响应迅速，安装容易，能够大幅减少由于驾驶员紧急情况下误将油门踏板当做制动踏板踩踏而导致的交通事故，预期效果良好。

Description

一种车用防误踩踏板系统

技术领域

本发明涉及一种汽车制动技术领域，具体是指一种车用防误踩踏板系统。

背景技术

自动档汽车由于大幅减轻了驾驶员的操控强度，近年来市场保有量迅速增大。由于目前汽车油门踏板和制动踏板主要由单脚（右脚）移位操作控制，在紧急情况下容易造成驾驶员将油门踏板当做制动踏板而猛踩，非但没起到车辆制动效果反而导致车辆加速，因此易引发严重交通事故。这类交通事故的报道日益增多，占比已达到事故总数的12.6%，如何阻止和纠正驾驶员误踩油门踏板已成为目前人因交通事故抑制的重要研究领域之一。可见，开发一种可靠、有效的防误踩踏板系统具有重大现实意义。

防误踩踏板系统应能够有效判断驾驶员是否误踩油门踏板，直接依据主要基于“常规驾驶情况下油门踏板不会被迅猛踩”的事实。经过检索不难发现，虽然目前关于车用防误踩踏板系统的研究很多，但可应用的产品未见报道，各自存在一些固有不足。在现有可检索专利中，防误踩踏板装置大概包括机械式、电子式和机电式三类。

一、机械式主要基于惯性力夹紧和锁止原理，按功能又可分为无制动和辅助制动两种。（1）机械-无制动类型，参见申请号CN200810196653.6、CN201010115115.7、CN201410087838.9、CN201420052246.9；（2）机械-辅助制动类型，参见申请号CN201110098651.5、CN201110121744.5、CN201420294957.7、CN201410516691.0。

二、电子式主要基于踏板加速度、超声测距、油液压力等传感信号来判断驾驶员是否误踩油门踏板，当判断发生误踩行为时，防误踩系统与车辆自有系统进行车辆协同控制。（1）电子-无制动类型参见申请号CN201210308314.9、CN201410151528.9；（2）电子-辅助制动类型，参见申请号CN200710042894.0、CN201320720419.5。

三、机电式和电子式一样，也是基于各类传感信号来判断驾驶员是否误踩油门踏板，不同的是机电式具备独立的操控执行装置，不依赖于车辆自有系统。（1）机电-无制动类型，参见申请号CN200810155474.8、CN201320282306.1；（2）机电-辅助制动类型，参见申请号CN201020565595.2。

对比上述三类防误踩踏板系统：机械式系统的响应最为迅速，安全可靠，但对于误踩动作的判断准确性相对较差，结构复杂。电子式系统轻巧灵活，安装方便，基于传感与信号处理技术使得检测精度高，但易受各种干扰，由于采用与车辆自有系统协同控制车辆的方案而加大了车载系统负荷，响应速度相对较低，不利于事故的及时抑制。机电式防误踩踏板系统包含完整的检测、控制和执行装置，综合了以上二者的优点，是一种更可能获得实效的系统。

尽管已有的各类防误踩踏板系统发明成果众多，但总结归纳可知存在如下问题：有些系统只能起到阻止油门踏板进一步被踩下的功能，效果有限；有些发明的原理和技术的可行性有待进一步验证；而有些系统判断油门误踩后直接使发动机断油熄火，这将导致转向沉重并降低了制动性能。事实上当判断驾驶员误踩油门踏板时，较科学的操控策略应该是阻止油门信号保持发动机怠速不熄火，同时辅助实施车辆制动操控这种驾驶员真实意图，如此才能最大可能的降低交通事故的发生概率。从这点看，上述发明中采用机电式的防误踩方案相比而言是一种更值得探索的方案。

遗憾的是上述现有机电式防误踩踏板发明普遍采用伺服电机或步进电机来驱动推杆或拉线的方案来实现“踩下制动踏板”的模拟动作，这将导致系统动作执行时间长、响应速度慢，而且由于电机的使用使得系统组成复杂化，对踏板系统的安装也提出了更多的要求。除此之外，也应该注意到不同驾驶员踏板控制习惯不同，且有些驾驶员甚至喜欢激烈驾驶，因此防误踩踏板系统应该具备可调整能力以适应不同驾驶员的驾驶风格差异，然而以上所有发明都不具备这种功能，因此实效可能不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车用防误踩踏板系统，系统具备实时监测驾驶员误踩油门踏板行为、误踩情况下辅助实现车辆制动功能，进一步还具有误踩情况下自动控制油门信号为怠速信号、误踩情况下声光报警、可根据驾驶员驾驶风格进行系统开关控制和灵敏度调整等功能，能够大幅减少由于驾驶员紧急情况下误将油门踏板当做制动踏板踩踏而导致的交通事故。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种车用防误踩踏板系统，包括底座和并排组装在该底座上的制动踏板和油门踏板；还包括防误踩踏板机构，其包括吸引铁芯、被动铁芯、线圈、控制器、角位移传感器及复位弹簧；吸引铁芯固装在制动踏板内，被动铁芯组装在油门踏板内，且该被动铁芯相对油门踏板为径向同步旋转和轴向相对滑动；吸引铁芯和被动铁芯的相对端构成有相互靠近且可相互匹配咬合的咬合部；复位弹簧连接在被动铁芯的另一端和油门踏板间；线圈缠绕在吸引铁芯上，角位移传感器安装在被动铁芯上，该线圈和角位移传感器分别与控制器相电连接。

所述控制器具有用于输出油门踏板位置电压的信号线。

所述防误踩踏板机构还可独立或者任意组合配置有均与控制器相电连接的误踩蜂鸣警报器、误踩警报灯、开关按钮及灵敏度调节单元。

所述防误踩踏板机构还配置有仪表模块，所述误踩蜂鸣警报器、误踩警报灯、开关按钮及灵敏度调节单元均设在该仪表模块上。

所述被动铁芯的咬合部延伸至制动踏板内。

所述咬合部为齿圈结构。

所述被动铁芯通过花键配合组装在油门踏板内。

所述制动踏板上开设有组装口，该组装孔上匹配设有一端盖。

所述控制器组装在制动踏板内。

所述制动踏板和油门踏板的相对端处设有用于封闭该二者间间隙的防尘套。

采用上述方案后，本发明相对于现有技术的有益效果在于：本发明车用防误踩踏板系统，其创新地采用小间距的吸引、被动铁芯的咬合部相互咬合，使双踏板能够快速刚性连接与自动脱离，从而实现系统具备实时监测驾驶员误踩油门踏板行为、误踩情况下辅助实现车辆制动功能，进一步还可实现误踩情况下自动控制油门信号为怠速信号、误踩情况下声光报警，还进一步设计系统为可控、可调形式，可根据驾驶员驾驶风格进行系统开关控制和灵敏度调整等功能，从而使系统能够在各种不同驾驶风格情况下都能快速、可靠地实现油门踏板的误踩纠正功能。整个系统结构简单，判断准确，响应迅速，安装容易，能够大幅减少由于驾驶员紧急情况下误将油门踏板当做制动踏板踩踏而导致的交通事故，预期效果良好。

并如前文所述，目前也存在一些类似发明，但他们的原理、可行性、快速性和普遍适用性等都有待进一步验证和改进，因此实效可能相对有限。相比而言，本发明原理和结构更简单，安装更方便，运行更可靠，误踩时的响应性更好，可个性化调整，功能更为完善，应用实效将更好。

附图说明

图1是本发明车用防误踩踏板系统的立体图；

图2是本发明车用防误踩踏板系统的剖视图；

图3是图2中A-A向的示意图；

图4是本发明车用防误踩踏板系统的俯视图。

标号说明

底座              1   制动踏板          2

回位弹簧         20   油门踏板          3

回位弹簧         30   防误踩踏板机构    4

吸引铁芯         41   被动铁芯         42

线圈             43   角位移传感器     44

控制器           45   信号线          451

复位弹簧         46   花键             47

仪表模块          5   误踩蜂鸣警报器   51

误踩警报灯       52   开关按钮         53

灵敏度调节按钮   54   防护套            6。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本案作进一步详细的说明。

本案涉及一种车用防误踩踏板系统，如图1-4所示，主要包括底座1、制动踏板2、油门踏板3及防误踩踏板机构4。底座1固定在车辆车身上，起到固定整个系统的作用。制动踏板2、油门踏板3并排地组装在底座1上。当驾驶员踩踏板时可相对底座1旋转，当驾驶员不踩踏板时二者分别在回位弹簧20、30作用下恢复到初始位。

防误踩踏板机构4还包括吸引铁芯41、被动铁芯42、线圈43、角位移传感器44、控制器45及复位弹簧46。

吸引铁芯41固装在制动踏板2内，具体固装在制动踏板2的中空轴体内，吸引铁芯41随制动踏板2作轴向同步旋转。被动铁芯42组装在油门踏板3的中空轴体内，较佳地是借助花键47配合组装，使该被动铁芯42相对油门踏板3可作径向同步旋转，并且轴向相对滑动。吸引铁芯41和被动铁芯42的相对端构成有咬合部411、421，该咬合部411、421相互近距离靠近但不接触，而且可相互匹配咬合。给出的一具体实施例中，咬合部为齿圈结构，当然还可以为其他任何方式，只要能够相互咬合实现刚性连接即可。优选地，被动铁芯42的咬合部421延伸至制动踏板2的中空轴体内，以此可以防止径向抖动现象，利于被动铁芯42与吸引铁芯41间对位咬合作用。

复位弹簧46连接在被动铁芯42的另一端和油门踏板3间，用于保持和复位被动铁芯42平常时处于偏右侧位置。线圈43缠绕在吸引铁芯41上；角位移传感器44安装在被动铁芯42上，该角位移传感器44用于检测被动铁芯42的角位移，亦即检测油门踏板3的角位移。线圈43和角位移传感器44分别与控制器45相电连接。控制器45可以是各类电子芯片形式，优选的本发明中为51单片机。

控制器45上设有线束，用于分别连接车载电源的正负极，用于为防误踩油门踏板系统供电。较佳地，所述控制器45上还设有信号线451，具体为输出油门踏板位置的角位移信号线，当驾驶员误踩油门踏板时该信号线应输出“0”角位移即怠速电压信号。无误踩行为时，该信号线451提供油门电压信号给车辆各电子系统，而发生误踩行为时则提供怠速电压信号。

优选地，防误踩踏板机构4还可独立或者任意组合配置有误踩蜂鸣警报器51、误踩警报灯52、开关按钮53及灵敏度调节单元（对应灵敏度调节按钮54）。该各功能单元均与控制器45相电连接。进一步，防误踩踏板机构4还配置有仪表模块5，以供所述各功能单元简易设置安装。仪表模块5安装于车辆中控面板上，通过导线与控制器45相连。

本发明车用防误踩踏板系统的工作原理如下：

步骤一，当车辆启动后，系统得电初始化并自检，当系统自检顺利通过时，控制器45设置系统的油门位置采样时间间隔T，系统即进入循环采样工作阶段；当自检通不过时，系统故障报警并提示驾驶员检修；

步骤二，每当采样间隔时间到达时，控制器45读取油门踏板3上的角位移传感器44的电压，据此计算油门踏板3的角加速度a；当a小于设定阈值p时，控制器45判定驾驶员无误踩踏板行为，油门信号线451输出当前油门踏板3的实际角位移所对应电压；当a大于等于设定阈值p时，控制器45判定驾驶员误踩了油门踏板3，一方面使油门信号线451输出怠速电压，令车辆进入怠速运行状态；另一方面使线圈43通电产生电磁吸力并由吸引铁芯41导磁强化，从而吸引被动铁芯42克服复位弹簧46的拉力实现二者的啮合；此时，油门踏板3和制动踏板2在径向旋转方向上成为刚性连接体，驾驶员踩油门踏板3的动作迅速转化为踩制动踏板2的动作，从而实现快速辅助制动的功能；于此同时，控制器45使仪表模块5上的误踩警报蜂鸣器51和误踩警报灯52都工作，提醒驾驶员纠正误踩；系统自动保持这种状态，直到驾驶员意识到误踩油门踏板并纠正；由于吸引铁芯41和被动铁芯42之间的咬合部411、421间距很小，因此可以实现极短时间内二者的啮合，因此系统的快速响应能力极佳，可以为交通事故的避免赢得宝贵时间；

步骤三，当驾驶员松开油门踏板3并转向踩踏制动踏板2时，角位移传感器44恢复到0位置信号，控制器45将根据此信号恢复系统：一方面使线圈43断电，被动铁芯42在复位弹簧46的拉力作用下与吸引铁芯41脱离并复位，油门踏板3和制动踏板2在径向旋转方向上不再构成刚性连接，二者可独立运动；另一方面解除误踩警报蜂鸣器51和误踩警报灯52的警报工作；

如此反复循环，直至车辆熄火。

考虑到不同驾驶员踏板操作的力度、速度等存在差异，本系统设计为可控和可调形式。驾驶员可通过仪表模块5进行操作。当驾驶员按下防误踩功能的开关按钮53时，防误踩功能关闭，系统工作于简单模式并直接传输油门踏板角位移电压信号s；当驾驶员恢复开关按钮53时，系统工作于防误踩模式。当驾驶员每按一次灵敏度调节按钮54时，角加速度阈值p相应的减少或增加一定值，并存储于控制器45内部，以自动学习记忆驾驶员的驾驶习惯，系统的误踩判断灵敏性也相应改变。如此，实现了防误踩系统的可控、可调的个性化调整定制，因此具有更强的实用性。

本发明独立工作于车辆其它系统，可直接替换现有踏板总成，不破坏原有线路接线，系统安装、维护和更换都相对容易。

优选地，制动踏板2上开设有便于组装其内各部件的组装口，该组装孔上匹配设有一端盖21。另，控制器45较佳地组装在制动踏板2内，具体可安装在端盖21里侧。

优选地，制动踏板2和油门踏板3的相对端处共同套置有一防尘套6，借助该防尘套6用于封闭制动踏板2和油门踏板3之间的间隙，防止灰尘进入内腔。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本发明权利要求的范围。

Claims (10)

1.一种车用防误踩踏板系统，包括底座和并排组装在该底座上的制动踏板和油门踏板；其特征在于：还包括防误踩踏板机构，其包括吸引铁芯、被动铁芯、线圈、控制器、角位移传感器及复位弹簧；吸引铁芯固装在制动踏板内，被动铁芯组装在油门踏板内，且该被动铁芯相对油门踏板为径向同步旋转和轴向相对滑动；吸引铁芯和被动铁芯的相对端构成有相互靠近且可相互匹配咬合的咬合部；复位弹簧连接在被动铁芯的另一端和油门踏板间；线圈缠绕在吸引铁芯上，角位移传感器安装在被动铁芯上，该线圈和角位移传感器分别与控制器相电连接。

2.如权利要求1所述的一种车用防误踩踏板系统，其特征在于：所述控制器具有用于输出油门踏板位置电压的信号线。

3.如权利要求1所述的一种车用防误踩踏板系统，其特征在于：所述防误踩踏板机构还可独立或者任意组合配置有均与控制器相电连接的误踩蜂鸣警报器、误踩警报灯、开关按钮及灵敏度调节单元。

4.如权利要求3所述的一种车用防误踩踏板系统，其特征在于：所述防误踩踏板机构还配置有仪表模块，所述误踩蜂鸣警报器、误踩警报灯、开关按钮及灵敏度调节单元均设在该仪表模块上。

5.如权利要求1所述的一种车用防误踩踏板系统，其特征在于：所述被动铁芯的咬合部延伸至制动踏板内。

6.如权利要求1所述的一种车用防误踩踏板系统，其特征在于：所述咬合部为齿圈结构。

7.如权利要求1所述的一种车用防误踩踏板系统，其特征在于：所述被动铁芯通过花键配合组装在油门踏板内。

8.如权利要求1所述的一种车用防误踩踏板系统，其特征在于：所述制动踏板上开设有组装口，该组装孔上匹配设有一端盖。

9.如权利要求1所述的一种车用防误踩踏板系统，其特征在于：所述控制器组装在制动踏板内。

10.如权利要求1所述的一种车用防误踩踏板系统，其特征在于：所述制动踏板和油门踏板的相对端处设有用于封闭该二者间间隙的防尘套。