CN107839677B - 无人驾驶车辆自动刹车动能转换器 - Google Patents

Abstract

本发明的名称为无人驾驶车辆自动刹车动能转换器。属于车辆自动刹车技术领域。它主要是为主动预防碰撞提供一种刹车动能转换器。它的主要特征是：包括主体、活塞芯、电磁器、弹簧和密封圈；主体设有一端开口、由内侧腔体和外侧腔体构成的圆柱形台阶腔体，活塞芯装于内侧腔体，电磁器装于外侧腔体；活塞芯包括内活塞芯、外活塞芯及其之间的连接轴；内活塞芯、外活塞芯均依次包括导流槽盘、第一止流槽盘、导流槽和第二止流槽盘，导流槽盘有槽型导流槽；弹簧装于内侧腔体里端；外活塞芯的外端面装有固定磁极；主体上设有第一至第六导流孔。本发明具有故障率低、不产生火花、防潮、耐腐蚀的特点，主要用于电控刹车和人工刹车的油、气等液体的自动切换。

Description

无人驾驶车辆自动刹车动能转换器

技术领域

本发明属于车辆自动刹车技术领域，具体涉及一种适用于飞行器、机器人、无人驾驶车辆、工程机械等各领域的无人驾驶车辆自动刹车动能转换器。

背景技术

在汽车工业高速发展的今日，尖端科技正不断地植入我们日常驾驶的车辆中。高科技电子设备让汽车变得更加“聪明”了，无人驾驶车辆将是未来发展的必然趋势。汽车安全不单体现在坚固的车身结构和全方位气囊等传统安全配置上，碰撞预警系统和自动驾驶安全刹车系统将会是未来车辆的必备选择；各车企装备在旗下车型上各自研发的预碰撞主动安全系统由旗下车型搭载，从而使汽车主动安全性能不断的提升。如：斯巴鲁的EyeSight系统、凯迪拉克的FCA（Forward Collision Alert）/ACP（AutomaticCollisionPreparation）（前方碰撞警示/自动防碰撞）系统、奔驰的Distronic Plus /Pre-Safe Brake（车距保持/预安全防护）系统和沃尔沃的City Safety/CollisionWarning（城市安全与碰撞警告）系统。

斯巴鲁的“EyeSight”碰撞预警系统的力狮和傲虎是74款车中表现最佳车型，能够使车辆在时速12英里和25英里的情况下完全停止。此系统是由一对电荷耦合元件（CCD图像传感器）的摄像机组成的雷达扫描系统的传感侦测安全系统。 此主动安全系统可以检测包括行人在内的前方障碍物，在时速低于19KM/小时情况下，会在仪表盘内闪亮警告灯并给以警告音提醒，随后自动刹车系统给予轻微的刹车力，之后若驾驶者还没有自觉的刹车动作，程序会相应作出判断给以强烈的制动力，瞬间刹停。而在时速高于19KM/时的情况下，EyeSight系统仍能够检测障碍物，使汽车减速以降低碰撞引起的损坏，因没有使用本切换装置在高速状态下无法完全瞬间刹停。

凯迪拉克 ATS和SRX均搭载的预碰撞系统可在时速12英里时完全刹停，并在时速25英里中使ATS时速减少15英里、SRX时速降低19英里。预碰撞安全系统由凯迪拉克创新防碰撞技术FCA（Forward CollisionAlert）/ACP（Automatic Collision Preparation）（前方碰撞警示/自动防碰撞）构成。该功能由位于挡风玻璃顶端的智能摄像头进行监控与前车的距离，通过图像对比软件，实时监测行驶车的前车情况，如果小于安全距离系统就会对驾驶员进行警示，提醒保持车距或进行刹车，避免追尾事故的发生。此设计受天气影响大，一旦出现沙城暴，雨雪天气、大雾天气，安全系数完全降低。

CLA凭借装备了奔驰的Distronic Plus / Pre-Safe Brake（车距保持/预安全防护）系统，系统是基于车载雷达感应，与主动巡航的基础上系统自动侦测与前车距离。如果车辆与前车距离过近，系统就会显示警告标志，如遇前方车辆刹车时，系统则会自动采取制动措施直至刹停，避免发生碰撞。pre-Safe系统则通过ESP和BAS感应器来预知危险，并触发预防措施来保护驾驶员及乘客。行驶中，由于转向不足或转向过度而产生打滑危险时，pre-Safe就会启动，如把驾驶员和前排乘客安全带由电动可回拉的安全收紧器拉紧。如撞击无法避免，该项功能可以确保在安全气囊启动前，前排人员坐姿处于最佳防护位置，从而使安全气囊发挥出更好的保护效果；这些调整均由座椅内藏的电机带动机械装置完成。

沃尔沃在7款优越车型中占了2款，分别是S60和XC60。2车在时速12英里时完全刹停，并在时速25英里中使S60时速减少14英里、XC时速降低11英里。沃尔沃的预碰撞安全系统由碰撞警告（Collision Warning）和城市安全系统（City Safety）组合而成。碰撞警告具备摄像头、雷达同时侦测能力。当与前车距离过近或路中间有行人时，会通过类似于刹车灯的警示灯亮起，提醒驾驶者注意。除碰撞警告（Collision Warning）系统，时速30km/h以下时启动，自动侦测前方10米内是否有静止或移动中的车辆。如果前车突然刹车，而驾驶员系统发出的警示未采取任何行动，车辆就会自动刹车。如果两车的相对速度差低于15km/h，该系统启动后可以使车辆自动刹停，避免碰撞的发生。时速大于30km/h时，安全系数急速降低。

对于市场上近期美国IIHS云集了配备预碰撞系统的74款车进行测试，但最终只有斯巴鲁、凯迪拉克、奔驰和沃尔沃这四个品牌旗下屈指可数的7款车型取得了优越成绩，在测试中真正发挥出主动预防碰撞的效果，但安全技术方面都还需要强大的技术支撑。

本转换器就是针对以上技术瓶颈进行突破，电子技术方面进行深层次加强，在机械层面的安全控制也进行了突破，安全性和操控性上得以完全发挥，本转换器适用于无人驾驶车辆、工程机械、机器人、等领域，在运作时故障率低，不产生火花，无静电，防潮、耐腐蚀、优先适合在零下45摄氏度至90摄氏度状态下工作。

发明内容

本发明目的就是针对上述不足之处而提供一种适用于无人驾驶车辆、工程机械、机器人、等领域，在运作时故障率低，不产生火花，无静电，防潮、耐腐蚀、优先适合在零下45摄氏度至90摄氏度状态下工作的无人驾驶车辆自动刹车动能转换器。

本发明的技术解决方案是：一种无人驾驶车辆自动刹车动能转换器，其特征在于：包括主体、活塞芯、电磁器、弹簧和密封圈；其中，主体设有一端开口圆柱形台阶腔体，活塞芯装于圆柱形台阶腔体的内侧腔体，电磁器装于圆柱形台阶腔体的外侧腔体；活塞芯包括内活塞芯、外活塞芯及其之间的连接轴；内活塞芯、外活塞芯结构相同，均依次包括导流槽盘、第一止流槽盘、导流槽和第二止流槽盘，导流槽盘外周面开有轴向的槽型导流槽，第一止流槽盘、第二止流槽盘外周面开有止流槽，密封圈装于止流槽内；弹簧装于圆柱形台阶腔体里端与内活塞芯之间；外活塞芯的外端面装有固定磁极；内侧腔体的长度大于活塞芯的轴向长度；主体上相对当弹簧处于张开状态时的导流槽盘位置分别设有第二导流孔、第四导流孔，相对内侧腔体里端设有第一导流孔，相对连接轴位置设有第三导流孔；在第一导流孔与第二导流孔之间的主体上设有第五导流孔，在第三导流孔与第四导流孔之间的主体上设有第六导流孔。

本发明的技术解决方案中所述的主体为长方体、圆柱体或其它不规则形体。

本发明的技术解决方案中所述的弹簧是O形形状，一端顶住内侧腔体里端，另一端与前活塞芯导流槽盘的槽型导流槽一端对接。

本发明由于采用由主体、活塞芯、电磁器、弹簧和密封圈构成的无人驾驶车辆自动刹车动能转换器，其中，主体设有一端开口圆柱形台阶腔体，活塞芯装于圆柱形台阶腔体的内侧腔体，电磁器装于圆柱形台阶腔体的外侧腔体，活塞芯包括内活塞芯、外活塞芯及其之间的连接轴，内活塞芯、外活塞芯结构相同，均依次包括导流槽盘、第一止流槽盘、导流槽和第二止流槽盘，导流槽盘外周面开有轴向的槽型导流槽，第一止流槽盘、第二止流槽盘外周面开有止流槽，密封圈装于止流槽内，弹簧装于圆柱形台阶腔体里端与内活塞芯之间；外活塞芯的外端面装有固定磁极，内侧腔体的长度大于活塞芯的轴向长度，主体上相对当弹簧处于张开状态时的导流槽盘位置分别设有第二导流孔、第四导流孔，相对内侧腔体里端设有第一导流孔，相对连接轴位置设有第三导流孔，在第一导流孔与第二导流孔之间的主体上设有第五导流孔，在第三导流孔与第四导流孔之间的主体上设有第六导流孔，因而槽型导流槽在默认状态下，与第五导流孔、第六导流孔处于常通状态，在自动刹车状态下，人工刹车踩下时，油的压力大于电磁体磁极的压力，活塞芯高压腔被压缩，自动刹车泵第三导流孔与第五导流孔断开，人工刹车第一导流孔与第五导流孔导通，液体油通过第一导流孔从槽型导流槽通过第五导流孔流通；当自动刹车系统控制未解除时，脚刹松开，槽型导流槽油压降低，活塞高压腔压力减小，活塞芯被弹回，环形导通通道，转入自动刹车；当电磁体控制信号解除，活塞芯复位，环形通道断开，自动切换到槽型导流槽通道默认导通，转入人工刹车状态，电磁体无控制信号时，槽型导流槽通道默认导通，人工刹车时液体往返从第一导流孔、槽型导流槽、第五导流孔通道流通。本发明具有运作时故障率低、不产生火花、无静电、防潮、耐腐蚀、优先适合在零下45摄氏度至90摄氏度状态下工作的特点。本发明主要适用于无人驾驶车辆、工程机械、机器人等领域的自动刹车动能转换器。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的立体剖视结构示意图。

图3为图1的仰视图。

图4为本发明活塞芯的结构示意图。

图5为本发明的活塞芯的立体示意图一。

图6为本发明的活塞芯的立体示意图二。

图中：1. 第一止流槽；2. 第二止流槽；3. 活塞芯；4. 高压缓冲腔；5. 电磁器；6.主体；7. 连接轴导流槽；8.导流槽；9.前腔导流槽；10. 第一导流孔；11. 第三导流孔；12.外侧腔体；13. 第四导流孔；14. 第二导流孔；15. 内侧腔体；16. 第五导流孔；17. 第六导流孔；18. 槽型导流槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步详述。

本发明无人驾驶车辆自动刹车动能转换器包括主体6、活塞芯3、电磁器5、弹簧和密封圈。其中，主体6为长方体，也可为圆柱体、多边形柱体或其它不规则形体。主体6设有一端开口圆柱形台阶腔体，活塞芯3装于圆柱形台阶腔体的内侧腔体15，电磁器5装于圆柱形台阶腔体的外侧腔体12。活塞芯3包括内活塞芯、外活塞芯及其之间的连接轴。内活塞芯、外活塞芯结构相同，均依次包括导流槽盘、第一止流槽盘、导流槽8和第二止流槽盘。导流槽盘外周面开有轴向的槽型导流槽18，第一止流槽盘外周面开有第一止流槽1，第二止流槽盘外周面开有第二止流槽2，第一止流槽1、第二止流槽2内装密封圈。连接轴外形成连接轴导流槽7。弹簧装于圆柱形台阶腔体里端与内活塞芯之间。外活塞芯的外端面装有固定磁极。内侧腔体15的长度大于活塞芯3的轴向长度，内侧腔体15里端腔形成前腔导流槽9，后端腔形成高压缓冲腔4。主体6上相对当弹簧处于张开状态时的导流槽盘位置分别设有第二导流孔14、第四导流孔13，相对内侧腔体里端设有第一导流孔10，相对连接轴位置设有第三导流孔11。在第一导流孔10与第二导流孔14之间的主体上设有第五导流孔16，在第三导流孔11与第四导流孔13之间的主体上设有第六导流孔17。

第一导流孔10、第二导流孔14直接分别接人工刹车泵和自动刹车泵，第五导流孔16直接分别接ABS的进油口的R和L管路。圆柱形台阶腔体与主体6全部导油孔直接连通，圆柱形台阶腔体入口用电磁器5封闭，外卡簧固定。圆柱形台阶腔体入口也可用密封盖活塞封闭，外卡簧固定，密封盖活塞适用于使用外在电磁辅助器。

活塞芯3是一圆柱体，在横截面上开有环形导流槽8和一端开有一个槽型导流槽18，槽型导流槽18的一端通过一弹簧与圆柱形台阶腔体底端相连，另外一端顶部中心位置装有磁极N或S，与电磁器5的电磁体线圈中心对应，活塞芯3与电磁器5中间留有空间形成一个磁体高压腔（高压缓冲腔）4，此高压腔也可用O型弹簧取代，电磁体不工作，用外在电磁辅助器推动电磁体往复工作，切换通道。环形导流槽8通道用于自动刹车通道，环形导流槽8两边开有环形密封圈槽（止流槽），密封圈槽安装密封圈用于防止液体与其它导流槽会流，也可减少活塞芯3与圆柱形台阶腔体之间的摩擦。在液体密度大时，活塞芯密封圈槽可以考虑不需要安装密封圈。槽型导流槽18在默认状态下，与第五导流孔16、第六导流孔17处于常通状态。有槽型导流槽18的一端与主体活塞缸底端（N端）一侧对应插入；槽型导流槽18用于人工刹车通道，槽型导流槽18无法与该路第一导流孔10完全断开，在自动刹车状态下，人工刹车踩下时，油的压力大于电磁体磁极的压力，活塞芯高压腔被压缩，自动刹车泵第三导流孔14与第五导流孔16断开，人工刹车第一导流孔10与第五导流孔16导通，液体油通过第一导流孔10从槽型导流槽18通过第五导流孔16流通。当自动刹车系统控制未解除时，脚刹松开，槽型导流槽18油压降低，活塞高压腔压力减小，活塞芯3被弹回，环形导通通道，转入自动刹车。当电磁体控制信号解除，活塞芯3复位，环形通道断开，自动切换到槽型导流槽18通道默认导通，转入人工刹车状态，电磁体无控制信号时，槽型导流槽18通道默认导通，人工刹车时液体往返从第一导流孔10、槽型导流槽18、第五导流孔16通道流通。

电磁器5起转换定位作用，内部采用多扎线圈串联产生磁场，高压腔采用磁场的同性相斥异性相吸的原理设计，活塞芯槽型导流槽18的另一端装有固定磁极N或S，当电磁器5有控制信号时，线圈通电，中心点产生N或S磁场，当电磁器5靠近活塞芯3一端与活塞芯磁极相同时，在磁体同性相斥的反作用力下，活塞芯3被推入内侧腔体的底端，环形导流槽8通道导通，自动刹车泵油压通道导通，自动刹车。电磁器5主要实现第五导流孔16与第一导流孔10或第三导流孔11通道之间的切换通断而设定的定位辅助器。

弹簧是O形形状，安装在内侧腔体15内，一端顶住内侧腔体15里端，另一端与前活塞芯导流槽盘的槽型导流槽18一端对接。在电磁器5无控制信号时，活塞芯3通过弹簧的张力复位到内侧腔体15入口的顶端，确保槽型导流槽18通道默认导通。

第一导流孔10（脚刹通道）和第二导流孔14（自动刹车泵通道）, 第一导流孔10在有液压输入时优先导通；油的压力大于电磁体磁极的压力，活塞芯高压腔被压缩，自动刹车泵通道断开，人工刹车通道导通，液体油通过第二导流孔14从槽型导流槽18通过进入第五导流孔16，当自动刹车系统控制未解除时，脚刹松开，槽型导流槽18油压降低，活塞高压腔压力减小，活塞芯3被弹回，环形通道导通，转入自动刹车，当电磁器5控制信号解除，活塞芯3复位，环形通道断开，自动切换到槽型导流槽18通道默认导通，转入人工刹车状态，电磁器5无控制信号时，槽型导流槽18通道默认导通。

因为此时活塞芯3默认被回位弹簧复位，当液体或气体通过第一导流孔10注入时，通过活塞的前腔导流槽9流出到达第五导流孔16输出或回流，第四导流孔13截止；当电磁器5有控制信号后，活塞芯3被强力推入主体活塞缸的N端，第一导流孔10截止；此时第二导流孔14注入油、气等液体进入活塞芯的导流槽8流出到达第五导流孔16输出或回流。

Claims (3)

1.一种无人驾驶车辆自动刹车动能转换器，其特征在于：包括主体、活塞芯、电磁器、弹簧和密封圈；其中，主体设有一端开口圆柱形台阶腔体，活塞芯装于圆柱形台阶腔体的内侧腔体，电磁器装于圆柱形台阶腔体的外侧腔体；活塞芯包括内活塞芯、外活塞芯及其之间的连接轴；内活塞芯、外活塞芯结构相同，均依次包括导流槽盘、第一止流槽盘、导流槽和第二止流槽盘，导流槽盘外周面开有轴向的槽型导流槽，第一止流槽盘、第二止流槽盘外周面开有止流槽，密封圈装于止流槽内；弹簧装于圆柱形台阶腔体里端与内活塞芯之间；外活塞芯的外端面装有固定磁极；内侧腔体的长度大于活塞芯的轴向长度；主体上相对当弹簧处于张开状态时的导流槽盘位置分别设有第二导流孔、第四导流孔，相对内侧腔体里端设有第一导流孔，相对连接轴位置设有第三导流孔；在第一导流孔与第二导流孔之间的主体上设有第五导流孔，在第三导流孔与第四导流孔之间的主体上设有第六导流孔；第一导流孔、第二导流孔直接分别接人工刹车泵和自动刹车泵。

2.根据权利要求1所述的无人驾驶车辆自动刹车动能转换器，其特征在于：所述的弹簧是O形形状，一端顶住内侧腔体里端，另一端与前活塞芯导流槽盘的槽型导流槽一端对接。

3.根据权利要求1或２所述的无人驾驶车辆自动刹车动能转换器，其特征在于：所述的主体为长方体、圆柱体或其它不规则形体。