CN106347123A - 一种车辆安全辅助装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车辆安全辅助装置，包括第一齿轮齿条机构，第一齿轮机构包括第一齿条、第一齿轮、第一齿轮轴，第一齿条一端与油门踏板下端连接，通过与第一齿轮啮合带动第一齿轮转动，第一齿轮固定在第一齿轮轴上，第一齿轮轴通过轴承支撑并连接在车辆车体上；当误踩油门的紧急情况下，刹车能够快速自动制动，较大的提高了整车的安全性，同时装置结构简单，维修替换容易，互换性好，能够实现对非误踩踏油门情况下发生碰撞问题进行补充解决。

Description

一种车辆安全辅助装置
技术领域
本发明主要涉及汽车安全领域，尤其涉及一种结合车距、车面路况、车速反馈的防误踩油门的安全辅助装置。
背景技术
汽车防撞系统作为ITS发展的一个基础,它的成功与否对整个系统有着很大的作用。为此,日本、美国和西欧等发达国家为了解决共同面临的交通问题,竞相投入量资金和人力,开始大规模地进行道路交通运输智能化的研究实验。目前在汽车防撞系统的研究上德国、日本和美国走在前列,他们已经研制出了一些产品,并有少量已经应用到了商用汽车上，但迄今为止在该领域还存在许多尚未解决的问题。例如：德国是研究汽车防撞雷达系统最早的国家,奔驰公司在新型的Benz6005级轿车上安装了距离自动控制雷达,可以在40至160公里时速范围内自动调节车速,还可以根据时速确定自车与前车的距离，一旦距前车太近,自车就自动减速以避免追尾碰撞。但是由于这些先进设备价格过高,安装在普及型轿车上还需要一段时间。
此外，高速公路汽车防撞制动系统的研究符合国内外汽车智能化的发展趋势，该系统的应用可以保证高速运行车辆的安全性，提高公路运输效率，具有广泛的应用前景和经济前景。与国外机构的高投入、系统性的研发相比，国内的研发机构虽多，但相对较分散，而且国内的研究目前还只是着眼于安全性考虑，一般只有一个传感器，因而所能实现的功能相对单一。
中国专利CN 105584364A公开了一种机械离心式车辆油门防误踩安全辅助装置，可能存在如下问题：1、采用的棘轮机构等中间传动件具有较大的延时性，导致从误踩油门与开始刹车制动之间具有较大的时间差，即防误踩装置的反应时间较大，这对于高速紧急情况下误踩油门的紧急制动非常不利。2、棘轮机构复杂，安装替换复杂，互换性差。
发明内容
为解决上述问题，本发明目的在于提供一种车辆安全辅助装置。
为实现上述目的，本发明提供了一种车辆安全辅助装置，包括：
第一齿轮齿条机构，所述第一齿轮机构包括第一齿条、第一齿轮、第一齿轮轴，所述第一齿条一端与油门踏板下端连接，通过与所述第一齿轮啮合带动所述第一齿轮转动，所述第一齿轮固定在第一齿轮轴上，所述第一齿轮轴通过轴承支撑并连接在车辆车体上；
第二齿轮齿条机构，所述第二齿轮机构包括第二齿条、第二齿轮、第二齿轮轴，所述第二齿条一端与刹车踏板下端连接，通过与所述第二齿轮啮合带动所述第二齿轮转动，所述第二齿轮固定在第二齿轮轴上，所述第二齿轮轴通过轴承支撑并连接在车辆车体上；
所述车辆安全辅助装置还包括：
用于从所连接的速度传感器获取所述第一齿轮轴转速信号，并根据该第一齿轮轴转速信号计算并判断加速度是否大于设定的加速度安全阈值，当判断加速度大于设定的加速度安全阈值时，控制启动所连接的第二制动电机带动所述第二齿轮转动，进一步带动刹车踏板下压，实现车辆整体制动的电子控制单元；
其中，所述速度传感器与所述第一齿轮轴对应设置以测量所述第一齿轮轴的转速，所述第二制动电机相对于车辆车体固定，通过所述第二制动电机的输出轴与所述第二齿轮轴连接。
进一步的，还包括第一制动电机，所述第一制动电机相对于车辆车体固定，通过所述第一制动电机的输出轴与所述第一齿轮轴连接，所述第一制动电机与车载的电子控制单元连接。
进一步的，所述速度传感器包括随动元件和与所述随动元件对应的感应元件，所述随动元件与所述第一齿轮轴连接并一起转动，所述感应元件能感应并测量所述随动元件转速，所述感应元件与车载的电子控制单元连接。
进一步的，还包括支撑箱体，所述第一齿轮、第一齿轮轴、第二齿轮、第二齿轮轴、速度传感器均设置于所述支撑箱体内，所述支撑箱体固定在车辆车体上。
进一步的，还包括制动总开关，所述制动总开关设置于车辆驾驶室内，所述制动总开关与所述电子控制单元连接。
进一步的，还包括测距传感器，所述测距传感器设置于车辆前端并与电子控制单元连接。
进一步的，所述测距传感器为毫米波雷达测速传感器。
进一步的，还包括道路感应部件和车速传感器，所述道路感应部件和车速传感器均与所述电子控制单元连接，所述道路感应部件能及时感应行驶道路的路面状况，所述电子控制单元结合实时车速和与对应路面状况的安全制动距离判断是否启动第一制动电机和第二制动电机。
进一步的，还包括温度补偿部件，所述温度补偿部件设置于车辆外侧，所述温度补偿部件与所述电子控制单元连接。
进一步的，还包括报警器，所述报警器与所述电子控制单元连接，以便当所述电子控制单元结合实时车速与对应路面状况的安全制动距离判断小于安全距离阈值时，报警器报警。
本发明具有以下有益效果：
1、误踩油门的紧急情况下，刹车能够快速自动制动，较大的提高了整车的安全性。
2、采用电机制动，装置结构简单，维修替换容易，互换性好。
下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明实施例公开的车辆安全辅助装置主视图的示意图；
图2是本发明实施例公开的车辆安全辅助装置左视图的示意图；
图3是本发明实施例公开的车辆安全辅助装置原理图。
图例说明：
1、第一齿轮齿条机构；11、第一齿条；12、第一齿轮；13、第一齿轮轴；2、第二齿轮齿条机构；21、第二齿条；22、第二齿轮；23、第二齿轮轴；3、油门踏板；4、刹车踏板；5、第一制动电机；6、第二制动电机；7、速度传感器；71、感应元件；72、随动元件；9、第一安装箱体；10、支撑座；16、轴承；15、第二安装箱体；14、中间筒；30、电子控制单元；31、制动总开关；32、测距传感器；33、道路感应部件；34、车速传感器；35、温度补偿部件；36、报警器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明实施例公开了一种车辆安全辅助装置，如图1-图3所示，包括：第一齿轮齿条机构1，第一齿轮齿条机构1包括第一齿条11、第一齿轮12、第一齿轮轴13，第一齿条11一端与油门踏板3下端连接，其连接方式可以采用焊接固定连接或者采用活动铰接均可。通过与第一齿轮12啮合带动第一齿轮12转动，第一齿轮12通过第一齿轮轴13上的键槽和键的配合固定在第一齿轮轴13上，第一齿轮轴13通过轴承16支撑并连接在车辆车体上，在本实施例中，第一齿轮轴13的支撑轴承16采用的规格型号相同，并分别设置在第一齿轮12的两侧，同时，第一齿轮轴13的左侧连接有第一制动电机5的输出轴，连接方式可以采用普通的联轴器连接或者采用普通花键连接，右侧连接有速度传感器7，速度传感器7与第一齿轮轴13对应设置并测量其转速，同时，速度传感器7与车载的电子控制单元30连接。其中，速度传感器7包括随动元件72和与随动元件72对应设置的感应元件71，随动元件72与第一齿轮轴13连接并一起转动，感应元件71能感应并测量随动元件72转速，感应元件71与车载的电子控制单元30连接，在本实施例中，速度传感器7采用光电式测速传感器，随动元件72为带间隙的开空圆盘，而感应元件71为带光源和光敏特征的元件。
此外，还包括第二齿轮齿条机构2，第二齿轮齿条机构2包括第二齿条21、第二齿轮22、第二齿轮轴23，第二齿条21一端与刹车踏板4下端连接，其连接方式可以采用焊接固定连接或者采用活动铰接均可。通过与第二齿轮22啮合带动第二齿轮22转动，其中，第一齿轮12通过第一齿轮轴13上的键槽和键的配合固定在第一齿轮轴13上，第二齿轮22固定在第二齿轮轴23上，在本实施例中，第二齿轮轴23和第一齿轮轴13的支撑轴承16采用的规格型号相同，并分别设置在第一齿轮12和第二齿轮22的两侧，同时，为了进一步提高制动效果，在第二制动电机6的基础上，第二齿轮轴23的右侧连接有第二制动电机6的输出轴，连接方式可以采用普通的联轴器连接或者采用普通花键连接，第二制动电机6与车载的电子控制单元30连接，第二齿轮轴23通过轴承16支撑并连接在车辆车体上。
本实施例中，速度传感器7测量第一齿轮轴13转速信号并传输至电子控制单元30，根据驾驶员踩油门踏板3的时间及油门踏板3的行程及现有调查数据可知：正常踩油门时的油门踏板3加速度大约为0.17m/s，且正常踩油门踏板3时，第一制动电机5和第二制动电机6均为自由状态，即分别能够随第一齿轮轴13和第二齿轮轴23自由转动，误踩油门时油门踏板3的加速度大约为a＝20m/s2，这两者之间的差值很大，为避免因超车加速而引起系统判断失误，实际应用时加速度应取稍大些，因此，在电子控制单元30内的设定油门踏板3的加速度a＝20m/s2为判断的安全阈值。当电子控制单元检测超过加速度安全阈值时，控制启动第二制动电机6带动第二齿轮22转动，进而带动刹车踏板4快速下压，实现车辆整体制动。同时，会控制启动第一制动电机5，第一制动电机5此时紧急制动锁死，第一齿轮轴13停止转动，防止油门踏板3继续下压，可选的，可以通过电子控制单元30驱动第一制动电机5带动油门踏板3反向向上运动，即松开油门，从而减少车辆发动机和制动系统的压力。
上述的第一齿轮12、第一齿轮轴13、第二齿轮22、第二齿轮轴23、速度传感器7均设置于支撑箱体内，支撑箱体由第一安装箱体9和第二安装箱体15以及连接两个安装箱体的中间筒14组成，第一齿轮12、第一齿轮轴13位于第一安装箱体9内，第二齿轮22、第二齿轮轴23位于第二安装箱体12内。其中，感应元件71设置在第一安装箱体9的内侧，支撑箱体通过支撑座10固定在车辆车体上。
为了进一步提高安全性能，该装置还包括测距传感器32，在本实施例中，测距传感器32为毫米波雷达测速传感器，这是因为毫米波雷达稳定而精确的测距性能和较高的距离分辨力,使得毫米波在汽车防撞系统中得到了更加广泛的运用：不受被测物体表面形状、颜色等的影响；对大气紊流、气涡等具有适应性,并且毫米波雷达的天线也不会因为灰尘等污染而产生较大的误差。在这一方面,比激光,红外线等都有明显的优势,其测距精度受雨、雪、雾及阳光等天气因素和杂音、污染等环境的影响较小,可以保证车辆在任何天气下的正常运行。进一步的，还包括道路感应部件33和车速传感器34，道路感应部件33和车速传感器34均与电子控制单元30连接，道路感应部件33能及时感应行驶道路的路面状况，由于不同的路面上的刹车制动距离不同，如下表所示(表1)：
表1不同路面附着系数的不同反应距离
因此需要道路感应部件33通过感应实时的路面信息，并将该信息反馈至电子控制单元30，电子控制单元30才能结合实时车速和与对应路面状况的安全制动距离判断是否启动第一制动电机5和第二制动电机6。由于行车环境的声速只决定于气体的温度，因此获得准确的当地气温可以有效的提高毫米波雷达测距时的测量精度，为此，还设置有温度补偿部件35，温度补偿部件35设置于车辆外侧并能感应车辆周围环境温度，并与电子控制单元30连接，进一步提高了测距数据的准确性。可选的，在驾驶室内还设置有报警器36，报警器36与电子控制单元30连接，当电子控制单元30结合实时车速和对应路面状况的安全制动距离判断小于安全距离阈值时，报警器36报警，同时会启动第二制动电机6刹车制动，该种方式能够实现对非误踩踏油门情况下发生碰撞问题进行补充解决：即使没有误踩油门，如果实时安全制动距离小于电子控制单元计算的安全距离阈值时，同样会自动刹车减速。
在某些情况下，比如驾驶员需要超车而需要关闭整个辅助安全装置，为此，在该装置上设置有制动总开关31用来打开或者关闭该辅助安全装置，制动总开关31设置于车辆驾驶室内，可以设置于方向盘或者仪表盘等触手可及的位置，当不需要该装置工作时，启动关闭按钮，而需要时，即打开开启按钮，车辆即进入安全驾驶模式。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆安全辅助装置，其特征在于，包括：
第一齿轮齿条机构，所述第一齿轮机构包括第一齿条、第一齿轮、第一齿轮轴，所述第一齿条一端与油门踏板下端连接，通过与所述第一齿轮啮合带动所述第一齿轮转动，所述第一齿轮固定在第一齿轮轴上，所述第一齿轮轴通过轴承支撑并连接在车辆车体上；
第二齿轮齿条机构，所述第二齿轮机构包括第二齿条、第二齿轮、第二齿轮轴，所述第二齿条一端与刹车踏板下端连接，通过与所述第二齿轮啮合带动所述第二齿轮转动，所述第二齿轮固定在第二齿轮轴上，所述第二齿轮轴通过轴承支撑并连接在车辆车体上；
所述车辆安全辅助装置还包括：
用于从所连接的速度传感器获取所述第一齿轮轴转速信号，并根据该第一齿轮轴转速信号计算并判断加速度是否大于设定的加速度安全阈值，当判断加速度大于设定的加速度安全阈值时，控制启动所连接的第二制动电机带动所述第二齿轮转动，进一步带动刹车踏板下压，实现车辆整体制动的电子控制单元；
其中，所述速度传感器与所述第一齿轮轴对应设置以测量所述第一齿轮轴的转速，所述第二制动电机相对于车辆车体固定，通过所述第二制动电机的输出轴与所述第二齿轮轴连接。
2.根据权利要求1所述的车辆安全辅助装置，其特征在于，还包括第一制动电机，所述第一制动电机相对于车辆车体固定，通过所述第一制动电机的输出轴与所述第一齿轮轴连接，所述第一制动电机与车载的电子控制单元连接。
3.根据权利要求1或2所述的车辆安全辅助装置，其特征在于，所述速度传感器包括随动元件和与所述随动元件对应的感应元件，所述随动元件与所述第一齿轮轴连接并一起转动，所述感应元件能感应并测量所述随动元件转速，所述感应元件与车载的电子控制单元连接。
4.根据权利要求1或2所述的车辆安全辅助装置，其特征在于，还包括支撑箱体，所述第一齿轮、第一齿轮轴、第二齿轮、第二齿轮轴、速度传感器均设置于所述支撑箱体内，所述支撑箱体固定在车辆车体上。
5.根据权利要求2所述的车辆安全辅助装置，其特征在于，还包括制动总开关，所述制动总开关设置于车辆驾驶室内，所述制动总开关与所述电子控制单元连接。
6.根据权利要求5所述的车辆安全辅助装置，其特征在于，还包括测距传感器，所述测距传感器设置于车辆前端并与所述电子控制单元连接。
7.根据权利要求6所述的车辆安全辅助装置，其特征在于，所述测距传感器为毫米波雷达测速传感器。
8.根据权利要求7所述的车辆安全辅助装置，其特征在于，还包括道路感应部件和车速传感器，所述道路感应部件和车速传感器均与所述电子控制单元连接，所述道路感应部件能及时感应行驶道路的路面状况，所述电子控制单元结合实时车速和与对应路面状况的安全制动距离判断是否启动第一制动电机和第二制动电机。
9.根据权利要求8所述的车辆安全辅助装置，其特征在于，还包括温度补偿部件，所述温度补偿部件设置于车辆外侧，所述温度补偿部件与所述电子控制单元连接。
10.根据权利要求8或9所述的车辆安全辅助装置，其特征在于，还包括报警器，所述报警器与所述电子控制单元连接，以便当所述电子控制单元结合实时车速与对应路面状况的安全制动距离判断小于安全距离阈值时，报警器报警。
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