CN108189818B - 一种用于汽车坡道起步防后溜装置及其方法 - Google Patents

一种用于汽车坡道起步防后溜装置及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于汽车坡道起步防后溜装置及其方法，包括检测机构、执行机构和ECU，在汽车后轮车轴安装一个齿轮a，在车架上安装平行于后车轴的转动轴，转动轴上的齿轮b与齿轮a啮合，并通过电磁离合器与单向锁止装置结合。所述检测机构检测手刹位置信号、坡度信号和后车轮的轮速正负信号，并将所检测的信号传送到ECU，驾驶员需要坡道起步时，电子控制单元检测手刹信号与坡度信号，轮速信号。在一定坡度基础上，当轮速为正的时候，防后溜装置断开。当轮速为负的时候使电磁离合器结合，单向锁止装置将后车轴反向锁死，防止后溜。本装置结构简单，易于安装，可以起到较好的防溜效果。

Description

一种用于汽车坡道起步防后溜装置及其方法
技术领域
本发明属于汽车坡道起步技术领域，具体涉及一种用于汽车坡道起步防后溜装置及其方法，使汽车在坡道起步时有较好的防后溜能力。
背景技术
坡道起步作为驾驶员必备技能之一，存在一定的技术难度。对于驾驶经验较少的司机，坡道起步存在后溜的危险，容易造成交通堵塞甚至交通事故，这就需要一种防后溜装置辅助驾驶员进行坡道起步。现有的一些防后溜措施如专利申请号201420446321.X，是在在靠近汽车传动系统的固定位置处设置一个棘爪，使该棘爪能与安装在汽车传动系统中的一个转动轴上的齿轮啮合，从而使该棘爪与该齿轮配合构成棘轮机构，从而防止汽车在坡道起步时向起步的相反方向滑行。这种方式，棘轮与齿轮一直配合，摩擦力较大，齿轮与棘爪磨损较为严重。又如专利申请号201220144923.0，在前刹车盘的外缘均布制出一圈防溜锯齿，刹车油泵上竖直插装一可上下移动的弹簧销，该弹簧销向下移动至最低点时其下端与防溜锯齿啮合等都可以实现防后溜功能。这种结构，弹簧销一直与刹车盘结合，增加了行驶阻力的同时对弹簧销与刹车盘端缘有较大的磨损。本发明结构简单，在车后溜的瞬间便将转动轴锁死，使之只能正转，实现较好的防溜功能的同时可以最大限度地保护锁止装置。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种用于汽车坡道起步防后溜装置及其方法，在汽车后轮车轴安装一个齿轮a，与后车轴平行的转动轴通过轴承安装在车架上，转动轴上的齿轮b与齿轮a啮合，并通过电磁离合器与单向锁止装置结合，防止汽车在较大坡道起步时后溜。
本发明的技术方案是：一种用于汽车坡道起步防后溜装置，包括检测机构、执行机构和ECU；
所述检测机构检测手刹位置信号、坡度信号和后车轮的轮速正负信号，并将所检测的信号传送到ECU；
所述执行机构包含齿轮a、齿轮b、转动轴、电磁离合器和单向锁止装置；所述齿轮b、电磁离合器和单向锁止装置依次安装在转动轴上，形成动力传输锁止路线；所述齿轮a安装在后车轴上，齿轮b与齿轮a啮合；所述齿轮b在后溜时用于将转动轴上锁止力传输给后车轴；所述电磁离合器用于实现齿轮b与单向锁止装置之间连接的通与断；所述单向锁止装置可将转动轴锁止；
所述ECU包含输入模块、判断模块和输出模块；所述输入模块用于接收检测机构检测手刹位置信号、坡度信号和后车轮轮速的正负，并传送到所述判断模块；所述判断模块接收到手刹信号输入时，根据坡度信号和后车轮轮速的正负，判断是否启用防后溜装置，并将指令发送到输出模块，所述输出模块与电磁离合器连接，控制电磁离合器7的结合或断开。
上述方案中，所述检测机构包含手刹开关传感器、水平仪和轮速传感器；所述手刹开关传感器用于检测手刹位置信号，所述水平仪用于检测坡度信号，所述轮速传感器用于检测后车轮的轮速的正负信号。
上述方案中，所述单向锁止装置包括锁止外壁、锁止肋板、回位弹簧、限位块、锁止钢板和锁止轴；
所述锁止外壁为圆形，所述锁止轴位于锁止外壁内，且锁止轴的圆周安装若干锁止肋板，锁止外壁的内侧安装若干锁止钢板，锁止钢板的一侧与锁止外壁铰接；所述锁止轴带动锁止肋板正向运动，锁止肋板挤压锁止钢板；所述回位弹簧的一端固定安装在锁止外壁的内侧、另一端抵在于锁止钢板下面；所述限位块的一侧安装在锁止外壁的内侧，锁止轴逆时针运动，锁止肋板带动锁止钢板向限位块运动，限位块的另一侧阻挡锁止钢板的另一侧逆向运动。
上述方案中，所述锁止肋板和锁止钢板的数量均为四个。
上述方案中，所述齿轮b5的齿数Zb与齿轮a6的齿数Za的数量比为：Zb:Za＝1：100。
一种根据所述用于拖挂式房车的坡道驻车装置的控制方法，包括以下步骤：
步骤S1、所述检测机构将检测到的手刹位置信号、坡度信号和后车轮的轮速正负信号，传送到所述ECU的输入模块；
步骤S2、所述ECU的输入模块接收到检测机构的手刹位置信号由有变无，同时，输入模块接收到坡道信号与轮速信号，当坡道坡度大于等于阈值a，轮速信号为负时，ECU的判断模块判断汽车需要开启防后溜装置，并将开启信号传送到ECU的输出模块
步骤S3、所述输出模块控制电磁离合器结合；
步骤S4、所述执行机构的单向锁止装置工作，阻止转动轴逆向转动，齿轮b使齿轮a停止转动，将锁止力传输到后车轴，将后车轴锁止，防止后溜；
步骤S5、所述ECU的判断模块根据输入模块的坡道信号和轮速信号判断是否解除防后溜装置的运行，当坡道信号小于等于阈值a或轮速信号为正的时，ECU判断模块判断解除防后溜装置，并将解除指令传送到ECU的输出模块，输出模块控制电磁离合器断开。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明在汽车后轮车轴安装一个齿轮a，与后车轴平行的转动轴通过轴承安装在车架上，转动轴上的齿轮b与齿轮a啮合，并通过电磁离合器与单向锁止装置结合，防止汽车在较大坡道起步时后溜。
(2)本发明ECU当接收到手刹输入时，根据汽车所处的坡度，和后车轮轮速的正负，判断是否启用防后溜装置。通过对多种后溜情况分析，由此得出正常情况下后溜坡度的阈值a，由于在坡道坡度小于阈值a时，产生的轻微后溜驾驶员可以自己轻松克服，该坡度下防后溜装置不运行。若输入模块接收到的坡度信号大于等于阈值a,且轮速传感器输入是负的，ECU判断车子正在后溜，需要电磁离合器结合。电磁离合器结合后，单向锁止装置受到锁止力无法转动，并通过电磁离合器，齿轮a,齿轮b将锁止力传到后车轴，将后车轴锁死，此时，汽车只能带动单向锁止装置正向运动，达到防后溜的目的。当检测到的轮速信号的时候，判断电磁离合器需要读哪开解除防后溜装置的运行。所述的输出模块是对电磁离合器的控制，实现电磁离合器的结合与分离。
(3)本发明结构简单易于安装采用机械式防溜方法，工作稳定。
(4)本发明在后溜的瞬间就将其锁止，防溜效果好，不干涉汽车正常行驶摩擦力作用时间短，防溜装置保护较好，使用时间更长。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为单向锁止机构结构示意图。
图3为电子控制的单元结构图。
图4为工作流程图。
图中，1、手刹开关传感器；2、水平仪；3、轮速传感器；4、转动轴；5、齿轮b；6、齿轮a；7、电磁离合器；8、后车轴；9、单向锁止装置；901、铰链；902、锁止外壁；903、锁止肋板；904、回位弹簧；905、限位块；906、锁止钢板；907、锁止轴；10、ECU。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。
图1所示为本发明所述用于汽车坡道起步防后溜装置的一种实施方式，所述用于汽车坡道起步防后溜装置包括检测机构、执行机构和控制机构。
可在汽车后轮车轴安装一个齿轮a6，将车桥开槽，转动轴4通过轴承安装在车架上，转动轴4上的齿轮b5进入槽与齿轮a6啮合，并通过电磁离合器7与单向锁止装置9结合。
所述检测机构包含水平仪2、手刹开关传感器1和轮速传感器3，所述的水平仪2用于检测坡度信号，所述的手刹开关传感器1用于检测手刹位置信号，所述的轮速传感器3用于检测后车轮的轮速的正负，检测机构所检测的信号统一发送给电子控制单元ECU10。
所述执行机构包含齿轮a6、齿轮b5、转动轴4、电磁离合器7和单向锁止装置9。齿轮b5，单向锁止装置9与电磁离合器7之间通过转动轴4来连接，形成动力传输锁止路线。所述的齿轮b5在后溜时用于将转动轴上锁止力传输给后车轴8。所述的电磁离合器7用于实现齿轮b5与单向锁止装置9之间连接的通与断。所述的单向锁止装置9用于后溜时将转动轴4锁死。
所述的控制机构为电子控制的单元ECU10，所述的ECU10包含三个模块：输入模块，判断模块，输出模块。所述的输入模块用于接收检测机构检测手刹位置信号，坡度信号，轮速信号。所述的判断模块根据输入模块接受的输入，做出以下判断：当接收到手刹信号输入时，根据汽车所处的坡度，和后车轮轮速的正负，判断是否启用防后溜装置。由于在坡道坡度小于阈值a时，产生的轻微后溜驾驶员可以自己轻松克服，该坡度下防后溜装置不运行。若输入模块接收到的坡度信号大于等于阈值a,且轮速传感器输入是负的，ECU判断车子正在后溜，需要电磁离合器7结合。电磁离合器7结合后，单向锁止装置9受到锁止力无法转动，并通过电磁离合器7、齿轮a6、齿轮b5将锁止力传到后车轴8，将后车轴锁死，此时，汽车只能带动单向锁止装置9正向运动，达到防后溜的目的。当检测到的轮速信号变为正的时候，判断电磁离合器7应该断开，解除防后溜装置9的运行。所述的输出模块是对电磁离合器7的控制，实现电磁离合器7的结合与分离从而接通或断开动力传输路线。
单向锁止装置9结构图如图2所示，将锁止轴907与电磁离合器7相连，锁止外壁902与车架相连，锁止肋板903焊接在锁止轴907上，限位块905焊接在锁止外壁902上，锁止钢板906通过铰链901连接在锁止外壁902上，回位弹簧904连接着锁止钢板906与锁止外壁902。车轮正向转动时，由电磁离合器7带动锁止轴907正向转动，锁止轴907带动锁止肋板903挤压锁止钢板906，锁止钢板906带动回位弹簧904往下运动，当锁止肋板903与锁止钢板906分离后，锁止钢板906在回位弹簧904的作用力下回归原位。当车轮逆向转动时，锁止肋板903逆向转动，带动锁止钢板906反向运动，当锁止钢板906与限位块905结合时，逆向转动停止，锁止轴907被锁死。所述的锁止肋板903与锁止钢板906接触处采用弧状结构以减小摩擦。所述的铰链901可以使锁止钢板906在转动与逆向移动时有一定自由空间，可以减小正向运动时锁止钢板906与锁止肋板903的摩擦，还可以使转动轴4逆向运动时，锁止肋板903与锁止钢板906之间结合更加紧密。由于锁止机构只采用了四个锁止钢板906，锁止肋板903在运动过程中会有一定的锁止误差e,换算到车轮上，车子会有一定的后溜距离E，满足公式
Figure BDA0001538406720000051
其中d为车轮直径，Zb为齿轮b5齿数，Za为齿轮a6齿数，改变齿数比可较大减小误差，可以基本忽略轻微后溜影响。
Figure BDA0001538406720000052
越小，后溜距离E越小。但是
Figure BDA0001538406720000053
太小的话不利于齿轮加工，此外，Za太大，齿轮a6直径将大大增加，不便于安装在后车轴上。综合考虑，设置Zb:Za＝1：100，取车轮直径d＝80cm,则后溜距离E小于等于0.6cm，在可以忽略后溜的影响的同时还便于安装。
一种根据所述用于拖挂式房车的坡道驻车装置的控制方法，包括以下步骤：
步骤S1、所述检测机构将检测到的手刹位置信号、坡度信号和后车轮的轮速正负信号，传送到所述ECU10的输入模块；
步骤S2、所述ECU10的输入模块接收到检测机构的手刹位置信号由有变无，同时，输入模块接收到坡道信号与轮速信号，当坡道坡度大于等于阈值a，轮速信号为负时，ECU10的判断模块判断汽车需要开启防后溜装置，并将开启信号传送到ECU10的输出模块
步骤S3、所述输出模块控制电磁离合器7结合；
步骤S4、所述执行机构的单向锁止装置9工作，阻止转动轴4逆向转动，齿轮b5使齿轮a6停止转动，将锁止力传输到后车轴8，将后车轴8锁止，防止后溜；
步骤S5、所述ECU10的判断模块根据输入模块的坡道信号和轮速信号判断是否解除防后溜装置的运行，当坡道信号小于等于阈值a或轮速信号为正的时，ECU10判断模块判断解除防后溜装置，并将解除指令传送到ECU10的输出模块，输出模块控制电磁离合器7断开。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于汽车坡道起步防后溜装置，其特征在于，包括检测机构、执行机构和ECU(10)；
所述检测机构检测手刹位置信号、坡度信号和后车轮的轮速正负信号，并将所检测的信号传送到ECU(10)；
所述执行机构包含齿轮a(6)、齿轮b(5)、转动轴(4)、电磁离合器(7)和单向锁止装置(9)；所述齿轮b(5)、电磁离合器(7)和单向锁止装置(9)依次安装在转动轴(4)上；所述齿轮a(6)安装在后车轴(8)上，齿轮b(5)与齿轮a(6)啮合；所述单向锁止装置(9)可将转动轴(4)锁止；
所述ECU(10)包含输入模块、判断模块和输出模块；所述输入模块用于接收检测机构检测手刹位置信号、坡度信号和后车轮轮速的正负，并传送到所述判断模块；所述判断模块接收到手刹信号输入时，根据坡度信号和后车轮轮速的正负，判断是否启用防后溜装置，并将指令发送到输出模块，所述输出模块与电磁离合器(7)连接，控制电磁离合器(7)的结合或断开。
2.根据权利要求1所述的用于汽车坡道起步防后溜装置，其特征在于，所述检测机构包含手刹开关传感器(1)、水平仪(2)和轮速传感器(3)；所述手刹开关传感器(1)用于检测手刹位置信号，所述水平仪(2)用于检测坡度信号，所述轮速传感器(3)用于检测后车轮的轮速的正负信号。
3.根据权利要求1所述的用于汽车坡道起步防后溜装置，其特征在于，所述单向锁止装置(9)包括锁止外壁(902)、锁止肋板(903)、回位弹簧(904)、限位块(905)、锁止钢板(906)和锁止轴(907)；
所述锁止外壁(902)为圆形，所述锁止轴(907)位于锁止外壁(902)内，且锁止轴(907)的圆周安装若干锁止肋板(903)，锁止外壁(902)的内侧安装若干锁止钢板(906)，锁止钢板(906)的一侧与锁止外壁(902)铰接；所述锁止轴(907)带动锁止肋板(903)正向运动，锁止肋板(903)挤压锁止钢板(906)；所述回位弹簧(904)的一端固定安装在锁止外壁(902)的内侧、另一端抵在于锁止钢板(906)下面；所述限位块(905)的一侧安装在锁止外壁(902)的内侧，锁止轴(907)逆时针运动，锁止肋板(903)带动锁止钢板(906)向限位块(905)运动，限位块(905)的另一侧阻挡锁止钢板(906)的另一侧逆向运动。
4.根据权利要求3所述的用于汽车坡道起步防后溜装置，其特征在于，所述锁止肋板(903)和锁止钢板(906)的数量均为四个。
5.根据权利要求4所述的用于汽车坡道起步防后溜装置，其特征在于，所述齿轮b(5)的齿数Zb与齿轮a(6)的齿数Za的数量比为：Zb:Za＝1：100。
6.一种根据权利要求1所述用于汽车坡道起步防后溜装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、所述检测机构将检测到的手刹位置信号、坡度信号和后车轮的轮速正负信号，传送到所述ECU(10)的输入模块；
步骤S2、所述ECU(10)的输入模块接收到检测机构的手刹位置信号由有变无，同时，输入模块接收到坡道信号与轮速信号，当坡道坡度大于等于阈值a，轮速信号为负时，ECU(10)的判断模块判断汽车需要开启防后溜装置，并将开启信号传送到ECU(10)的输出模块；
步骤S3、所述输出模块控制电磁离合器(7)结合；
步骤S4、所述执行机构的单向锁止装置(9)工作，阻止转动轴(4)逆向转动，齿轮b(5)使齿轮a(6)停止转动，将锁止力传输到后车轴(8)，将后车轴(8)锁止，防止后溜；
步骤S5、所述ECU(10)的判断模块根据输入模块的坡道信号和轮速信号判断是否解除防后溜装置的运行，当坡道信号小于等于阈值a或轮速信号为正的时，ECU(10)判断模块判断解除防后溜装置，并将解除指令传送到ECU(10)的输出模块，输出模块控制电磁离合器(7)断开。
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