CN201712479U

CN201712479U - 可限速巡航的gps汽车智能限速器

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Publication number: CN201712479U
Application number: CN2010202422950U
Authority: CN
Inventors: 宋允之
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-28
Filing date: 2010-06-28
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2020-06-28

Abstract

本实用新型公开了一种可限速巡航的GPS汽车智能限速器，包括控制仪、机械手和软轴传力机构。该机械手包括电机、电机驱动电路、螺旋副、限位装置和计数装置，螺旋副包括由电机驱动旋转的螺旋轴和旋套在螺旋轴上的螺旋套，该螺旋套可通过软轴传力机构拉动汽车的油门踏板向上移动。计数装置可对螺旋轴的旋转圈数进行计数。控制仪包括控制模块、与GPS天线相连的GPS模块以及限速值数据库，控制模块的信号输入端分别与GPS模块、限位装置以及计数装置的信号输出端电连接；控制模块的控制端与电机驱动电路的输入端相连，控制模块还与限速值数据库双向电连接。本实用新型的机械手的动作行程可调，且本实用新型还能自动调节油门开度。

Description

可限速巡航的GPS汽车智能限速器

技术领域

本实用新型涉及一种汽车限速装置，尤其涉及一种可限速巡航的GPS汽车智能限速器。

背景技术

为保证行车安全，经修订后的ECE R-89国际标准“I、关于车辆最高车速及可调车速限制；II、车辆安装已认证的最高车速限制或可调速度装置；III、限速装置(SLD)及可调车速限制装置(ASLD)”已于2002年正式颁布推荐。

由于汽车型号的繁杂和车况的复杂，现有的车速限制装置存在以下的缺点：

1、达到ECE R-89国际标准的国外品牌的汽车限速器由于改动了汽车的操控结构，只能在极少数被汽车制造商许可的品牌型号的车辆上推广，因而无法大面积推广和迅速普及。

2、以往的控制汽车油门踏板的机械手没有调节动作距离的功能，该限速器存在两个缺陷：(1)动作距离固定，无法与众多车型的不同的油门踩板距离匹配，例如固定动作距离为50mm，当小客车油门踩板距离为30mm时，由于动作时间过长影响限速效果；当大客车或公交车的油门踩板距离为70mm时，由于动作距离过短油门无法踩到底而影响汽车动力发挥。(2)固定的动作距离无法调节油门开度，要么放开，要么关闭，无法用自动控制精确调整的方法调节汽车进入限速稳速状态，因而达不到ECE R-89国际标准限速稳速400米以上的要求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种机械手的动作行程可调的可限速巡航的GPS汽车智能限速器，该GPS汽车智能限速器无需改动汽车的操控结构，安装后能自动调节油门开度，达到国际标准的限速稳速的目的。

本实用新型所采用的技术方案是：一种可限速巡航的GPS汽车智能限速器，包括控制仪、机械手和软轴传力机构，其特点在于，该机械手包括电机、电机驱动电路、螺旋副、限位装置和计数装置，该螺旋副包括由电机驱动旋转的螺旋轴和旋套在该螺旋轴上的螺旋套，限位装置用于限定螺旋套的移动位置，该螺旋套可通过软轴传力机构拉动汽车的油门踏板向上移动；计数装置用于对螺旋轴的旋转圈数进行计数；控制仪包括控制模块、与GPS天线相连的GPS模块以及存储限速信息的限速值数据库，控制模块的信号输入端分别与GPS模块、限位装置以及计数装置的信号输出端电连接；该控制模块的控制端与电机驱动电路的输入端相连，该电机驱动电路的输出端与电机相连；该控制模块与限速值数据库双向电连接。

采用上述技术方案后，本实用新型具有以下有益效果：

1.该限速器的机械手动作行程从30mm～70mm可调，可以适应不同油门踩板的距离变化。

2.能根据速度参数自动调节和固定汽车油门的最佳开度，让汽车用最匹配供油的方式定速巡航。

3.该限速器的安装不改变汽车原有结构，不影响汽车原有动力，不影响汽车原有性能，不改变司机操作习惯，并适用所有在用汽车。

4.该限速器根据当前道路限速值不间断比对GPS或速度传感器提供的速度参数，及时启动机械手控制汽车油门限速或解除限速。

5.该限速器预先设定行车路线各个路段的限速值，使限速器具有“路变速变”的功能，达到了管理要求和管理手段的统一，可以充分满足公交车、长途车、危险品运输车、大型集装箱运输车、土方车、搅拌车、出租车、租赁车等的管理要求。

6.该限速器的机械手拉力大于200kg，大大超过司机的脚力，能强制执行安全行车限速管理要求。

7.ECE R-89标准允许限速器在0.9V_限时启动限速动作，但是本限速器可以高于该标准5个百分点启动限速动作，并仍可将汽车速度控制在限速值范围内。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图；

图2是本实用新型的控制仪的控制模块的原理框图；

图3是本实用新型的机械手的结构示意图；

图4是本实用新型控制油门开度的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做出进一步说明。

如图1所示，本实用新型的GPS汽车智能限速器包括控制仪1、机械手2和软轴传力机构3。其中，控制仪1包括控制模块11、与GPS天线4相连的GPS模块12、存储限速信息的限速值数据库13和显示器14。机械手2包括电机驱动电路21、电机22、传动机构23、螺旋副24、限位装置25和计数装置26。控制模块11的信号输入端分别与GPS模块12、限位装置25以及计数装置26的信号输出端电连接；控制模块11的控制端与电机驱动电路21的输入端相连，该电机驱动电路21的输出端与电机22相连；控制模块11与限速值数据库13双向电连接。显示器14与控制模块11连接。控制模块11可采用一微处理器。

结合图3所示，上述的电机驱动电路21、电机22、传动机构23、螺旋副24、限位装置25和计数装置26均设置在机械手2的内壳27内。在内壳27的外面还套有外壳，外壳由外壳本体281以及设置在外壳本体281两端的端盖282构成，外壳本体281采用防水隔音材料，提高了限速器的防水能力，并使机械手2的工作噪音大大降低。

电机驱动电路21设置于一电路板211上，电路板211通过一电源线212供电。传动机构23包括变速箱231和平面轴承232，螺旋副24包括由电机22驱动旋转的螺旋轴241和旋套在该螺旋轴241上的螺旋套242，变速箱231的输入端与电机22的主轴连接，输出端通过平面轴承232与螺旋轴241连接。在图3所示的实施方式中，螺旋轴241为一蜗杆，螺旋套242为一蜗轮拖板。限位装置25用于限定螺旋套242的移动位置，该螺旋套242可通过软轴传力机构3拉动汽车的油门踏板5向上移动，计数装置26用于对螺旋轴241的旋转圈数进行计数。限位装置25包括间隔设置的两个限位开关，该两个限位开关例如均可由一霍尔元件251构成，在螺旋轴241上设有一磁钢252。图3中左边的限位开关用于复位，右边的限位开关用于限定螺旋套242向右移动的极限位置。计数装置26包括霍尔计数传感器261和磁钢262，磁钢262设置在螺旋轴241上，霍尔计数传感器261与两个霍尔元件251均固定在一定位板29上，霍尔计数传感器261的输出端与控制模块11相连。

软轴传力机构3包括软轴、受力支架和施力绳。软轴包括套管311和穿设于该套管中的钢丝312，该软轴的一端与螺旋套242连接，另一端与受力支架连接，受力支架通过施力绳与油门踏板5连接。

如图2所示，本实用新型的控制模块11进一步包括限速值设定单元111、油门踏板动作距离设定单元112、当前限速值判定单元113、限速单元114和限速定速单元115。其中，限速值设定单元111用于设定限速值数据库13中存储的限速值；当前限速值判定单元113用于将从GPS模块12接收的汽车当前位置信息与限速值数据库13存储的位置信息进行对比，选择限速值数据库13中存储的与汽车当前位置相对应的限速值为汽车的当前限速值V_限；油门踏板动作距离设定单元112用于设定螺旋轴241沿第一方向旋转时旋转圈数的上限值，接收计数装置26发送的计数信号，在螺旋轴241沿第一方向旋转时的旋转圈数的计数达到该设定的上限值时，控制电机22停转，上述第一方向是指驱动汽车的油门踏板5向上移动的螺旋轴旋转方向；限速单元114用于实时对比GPS模块12提供的汽车车速V_车与当前限速值判定单元113提供的当前限速值V_限，在V_车≥95％V_限时，通过电机驱动电路21控制电机22带动螺旋轴241沿第一方向旋转，在收到限位装置25发送的限位信号后，控制电机22停转；当限速后的V_车＜95％V_限时，通过电机驱动电路21控制电机22带动螺旋轴241沿第二方向旋转，在收到限位装置25发送的限位信号后，控制电机22停转，上述第二方向是指驱动汽车的油门踏板5向下复位的螺旋轴旋转方向；限速定速单元115用于在限速单元限速后，将汽车的油门调节至一定速开度，该定速开度可使汽车在满足98％V_限＜V_车＜102％V_限的情况下连续行驶400米以上。

限速值数据库13可以仅仅是一存储器，或者还可采用地图供应商提供的电子地图SD卡。若采用电子地图SD卡，则限速器根据SD卡的覆盖范围和存储器存储的限速值标记点执行限速功能。本实用新型的限速器可利用GPS技术判别地点坐标和方向，把道路速度标志的经度、纬度、高度、矢量、速度标志以数据的形式存储在存储器或电子地图SD卡内。本实用新型的控制仪1还可设有IC卡读卡器15，用户可采用IC编程卡设定技术参数，例如：设定、创建、下载、输入存储器所存储的限速值标记点；用IC编程卡预先设定GPS信号盲区限速值、轨迹外道路限速值、最高限速值、最低限速值、K值(转数/km)、机械手动作行程距离等参数，满足各类管理要求；用IC检查卡检查机械手是否完好。

本实用新型的限速器以GPS速度信号为基本信号源，可以不受汽车型号、品牌、汽车变速箱输出端口结构等的约束限制，适用所有在用汽车。由于GPS测速方法存在信号盲区，所以本实用新型的控制仪1留有常规机械脉冲式传感器或汽车转速里程表自带的电子式传感器的信号接口，可以与速度传感器6方便连接，从而满足隧道、涵洞、集装箱堆场、山沟等信号盲区的使用要求。

本实用新型可对机械手的动作行程范围进行调节，从而适应不同的油门踩板距离。假设霍尔计数传感器261的每个计数距离单位为0.5mm，要安装该限速器的汽车的油门踩板动作距离为L，则用户可利用控制仪设定螺旋轴241正转时旋转圈数的上限值U＝L/0.5mm，设定U值后，限速器的动作过程是这样的：控制仪通过电机驱动电路21控制电机22正转，当霍尔计数传感器和磁钢组合计数达到U值时，控制仪命令电机22停止旋转，于是螺旋套242准确移动0.5Umm，油门踏板不能踩动，汽车因而不能加速。U值设定后，0.5Umm就是机械手的最大动作行程，所有限速、定速功能的微调动作都在此范围内进行。

软轴传力机构3将机械手的拉力通过受力支架作用于油门踏板5。限速时，油门踏板5被拉起而无法踩动，于是汽车速度得到控制；限速、定速时，油门踏板5可以有限踩下；解除限速时，油门踏板放松到原位置，于是汽车驾驶恢复如初。

本实用新型的限速过程的一个实施例如下：当汽车速度达到95％V_限时控制仪1命令机械手2关闭油门，机械手2马上收紧软轴。此时图3所示的控制电路板211控制电机22正转，螺旋套242在螺旋轴241和变速箱231的带动下向右移动，于是软轴向右移动至油门踏板5不能踩动；此时，剩余在发动机里的汽油使汽车继续加速，当剩余的汽油逐渐减少或耗尽时，汽车慢慢减速，整个过程等同于司机主动减速的动作，汽车限速曲线平滑、自然。

当汽车速度慢慢减速后低于95％V_限时，控制仪1命令机械手2放松油门，于是机械手2马上放松软轴，图3所示的控制电路板211连接电机22反转，螺旋套242在螺旋轴241和变速箱231的带动下向左移动，于是软轴向左移动放松油门踏板，螺旋套242移动至定位板29位于左边的限位开关的位置时复位停止，汽车解除限速状态。

当汽车速度低于95％V_限时，限速器呈“监视”状态，汽车行驶不受影响。

下面结合图4对本实用新型限速器的限速、定速过程的一种实施方式做一详细描述。

当限速器执行限速动作后，汽车先加速后减速至98.5％V_限时(此时油门开度处于图4的∠4位置)，控制仪1开始自动调节程序(此时驾驶员须踩住油门踏板)：1秒钟后，如果汽车速度大于98％V_限且小于102％V_限时，机械手2位置固定不动；如果汽车速度小于98％V_限，则机械手2放松D1个距离单位，此时图3所示的直流电机22反转，使螺旋套242左移，霍尔计数传感器261开始计数，当左移达到D1个距离单位时，电机22停转，此时油门踏板5可以踩下D1个距离单位，汽车可以有限地加油加速。假设霍尔计数传感器261的每个计数距离单位为0.5mm，调节的油门踩板的距离即向下放松0.5D1mm。再过1秒钟，如果汽车速度大于98％V_限且小于102％V_限，机械手2的位置固定不动；如果汽车速度小于98％V_限，则机械手2放松D2个距离单位，此时电机22反转，使螺旋套242再次左移，霍尔计数传感器261再次开始计数，当左移达到D2个距离单位时，电机22停转，此时汽车油门踏板5可以踩动D1+D2个距离单位，因此汽车速度比原来略微加快；反之，如果汽车速度大于102％V_限，则机械手2收紧U1个距离单位，使汽车减速，此时电机22正转，使螺旋套242右移，霍尔计数传感器261开始计数，当满足U1参数时，电机22停转，此时汽车油门踏板5向上提升了0.5U1mm，现在油门踏板向下踩动的距离为(D1-U1)mm，因此汽车速度比略微降低。D1、D2......以及U1、U2......为等差数列，在编制控制仪程序时已经编制内存，供控制仪根据实际情况“由粗到细，逐渐调正、对号入座”地选择使用。当调整后汽车速度大于98％V_限小于102％V_限并连续稳定16秒时(或汽车行驶距离达到400米时)，控制仪记录了这个最佳开度，以后当汽车执行限速定速功能，汽车加速减速后速度为98.5％V_限时控制仪1直接命令机械手2收紧软轴运动到该位置。如果由于负载、坡度、操作等原因，该位置不能使汽车速度稳定在大于98％V_限且小于102％V_限时，则控制仪1自动重复以上过程重新调正油门开度。如果汽车速度小于95％V_限，则机械手2退回到原始位置，油门踏板5恢复如初。

Claims

1.一种可限速巡航的GPS汽车智能限速器，包括控制仪、机械手和软轴传力机构，其特征在于，

所述机械手包括电机、电机驱动电路、螺旋副、限位装置和计数装置，所述螺旋副包括由所述电机驱动旋转的螺旋轴和旋套在该螺旋轴上的螺旋套，所述限位装置用于限定所述螺旋套的移动位置，该螺旋套可通过所述软轴传力机构拉动汽车的油门踏板向上移动；所述计数装置用于对所述螺旋轴的旋转圈数进行计数；

所述控制仪包括控制模块、与GPS天线相连的GPS模块以及存储限速信息的限速值数据库，所述控制模块的信号输入端分别与所述GPS模块、所述限位装置以及所述计数装置的信号输出端电连接；该控制模块的控制端与所述电机驱动电路的输入端相连，该电机驱动电路的输出端与电机相连；该控制模块与所述限速值数据库双向电连接。

2.如权利要求1所述的GPS汽车智能限速器，其特征在于，所述计数装置包括磁钢和霍尔计数传感器，所述磁钢设置在螺旋轴上，所述霍尔计数传感器的输出端与所述控制模块相连。

3.如权利要求1所述的GPS汽车智能限速器，其特征在于，所述螺旋轴为一蜗杆，所述螺旋套为一蜗轮拖板。

4.如权利要求1所述的GPS汽车智能限速器，其特征在于，所述控制模块进一步包括：

限速值设定单元，设定限速值数据库中存储的限速值；

当前限速值判定单元，将从GPS模块接收的汽车当前位置信息与限速值数据库存储的位置信息进行对比，选择限速值数据库中存储的与汽车当前位置相对应的限速值为汽车的当前限速值V_限；

油门踏板动作距离设定单元，设定所述螺旋轴沿第一方向旋转时旋转圈数的上限值，接收所述计数装置发送的计数信号，在螺旋轴沿第一方向旋转时的旋转圈数的计数达到该上限值时，控制所述电机停转，所述第一方向是指驱动汽车的油门踏板向上移动的螺旋轴旋转方向；

限速单元，实时对比GPS模块提供的汽车车速V_车与所述当前限速值判定单元提供的当前限速值V_限，在V_车≥95％V_限时，通过所述电机驱动电路控制所述电机带动螺旋轴沿所述第一方向旋转，在收到所述限位装置发送的限位信号后，控制电机停转；当限速后的V_车＜95％V_限时，通过所述电机驱动电路控制电机带动螺旋轴沿第二方向旋转，在收到所述限位装置发送的限位信号后，控制电机停转，所述第二方向是指驱动汽车的油门踏板向下复位的螺旋轴旋转方向；

限速定速单元，用于在所述限速单元限速后，将汽车的油门调节至一定速开度，该定速开度可使汽车在满足98％V_限＜V_车＜102％V_限的情况下连续行驶400米以上。

5.如权利要求1所述的GPS汽车智能限速器，其特征在于，所述限位装置包括间隔设置的两个限位开关。

6.如权利要求1所述的GPS汽车智能限速器，其特征在于，所述软轴传力机构包括软轴、受力支架和施力绳；所述软轴包括套管和穿设于该套管中的钢丝，该软轴的一端与所述螺旋套连接，另一端与所述受力支架连接，所述受力支架通过施力绳与油门踏板连接。

7.如权利要求1所述的GPS汽车智能限速器，其特征在于，所述控制仪还包括一IC卡读卡器，所述IC卡读卡器与所述控制模块连接。

8.如权利要求1所述的GPS汽车智能限速器，其特征在于，所述控制仪还包括一显示器，所述显示器与所述控制模块连接。