CN203305990U - 一种汽车手刹自动控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种汽车手刹自动控制装置，其主要由电源、以及与电源相连的信号处理单元和执行单元组成；信号处理单元的输入端与汽车的电子控制单元相连，采集电子控制单元内存储的点火开关信号I、汽车刹车信号S、汽车速度信号D、发动机转速信号N和离合器开关信号L；信号处理单元的输出端与执行单元相连；执行单元包括指示灯电路、控制箱体、电磁制动装置和电机自锁装置。本实用新型能够完全取代以前人力手刹装置，使汽车驻车制动系统能实现全自动化，智能化控制，大大简化驾驶员驾车的操作过程。

Description

一种汽车手刹自动控制装置

技术领域

本实用新型属于汽车技术领域，具体涉及一种汽车手刹自动控制装置。

背景技术

行车中人们经常会使用制动系统，目前大部分车型所使用的驻车制动系统，即手刹，都采用人力拉动手刹拉杆实施驻车制动和释放制动，其操作过程频繁复杂，费力，因使用不当而引起的事故屡见不鲜：没有放手刹就开动车子是新手常有的失误，不仅严重耗油，还会因刹车片磨损导致手刹失灵；若停车时忘了拉手刹或手刹没拉到位就离开，车子可能从斜坡下滑，轻则撞坏道路设施损坏车子，重则撞伤路人，引发交通事故。本专利通过电控单元控制执行机构在相应条件下自动执行驻车制动以及释放制动操作；防止汽车起步时发动机熄火，或起步后带有刹车造成对刹车片的磨损；防止汽车驻车后自动滑动，造成财产损失，大大减少交通事故的发生。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种汽车手刹自动控制装置，其能够完全取代以前人力手刹装置，使汽车驻车制动系统能实现全自动化，智能化控制，大大简化驾驶员驾车的操作过程。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下方案实现的：

一种汽车手刹自动控制装置，主要由电源、以及与电源相连的信号处理单元和执行单元组成；信号处理单元的输入端与汽车的电子控制单元相连，采集电子控制单元内存储的点火开关信号I、汽车刹车信号S、汽车速度信号D、发动机转速信号N和离合器开关信号L；信号处理单元的输出端与执行单元相连；

上述执行单元包括指示灯电路、控制箱体、电磁制动装置和电机自锁装置；其中电磁制动装置和电机自锁装置安装在控制箱体内；

所述电磁制动装置由电磁铁、衔铁、回位弹簧、衔铁导轨和衔铁限位挡板组成；所述电磁铁安装于控制箱体内，且电磁铁与信息处理单元的输出端相连，通过信息处理单元指令控制电磁铁接通和断开；所述衔铁导轨设置在控制箱体内，衔铁安装在该衔铁导轨上，以保证衔铁沿该衔铁导轨往复运动；所述衔铁的一端与回位弹簧相连，通过回位弹簧与电磁铁共同控制衔铁在衔铁导轨上来回移动，衔铁的另一端连接汽车的手刹调整拉杆，通过手刹调整拉杆连接控制汽车的驻车制动操作缆绳；所述衔铁限位挡板固定于控制箱体内，且置于衔铁和电磁铁之间，以限制衔铁移动距离；所述回位弹簧置于衔铁和电磁铁之间，当汽车解除制动时，回位弹簧对衔铁起到回位作用；

所述电机自锁装置由步进电机、凸轮、棘爪转动轴承、棘爪移动轴承、自锁棘爪、棘爪支架、棘爪位置控制弹簧和弹簧导向杆组成；所述步进电机安装于控制箱体内，且步进电机与信息处理单元的输出端相连，通过信息处理单元的指令控制步进电机旋转；所述凸轮安装在步进电机的转子上，步进电机带动凸轮旋转；所述弹簧导向杆固定在控制箱体内部，棘爪位置控制弹簧套设在该弹簧导向杆内，以保证棘爪位置控制弹簧的往复运动；所述棘爪位置控制弹簧一端固定在箱体上，另一端连接在自锁棘爪上，用于限制自锁棘爪的位置；所述棘爪转动轴承安装在自锁棘爪的中部，棘爪转动轴承固定在控制箱体内，保证棘爪水平旋转；所述棘爪移动轴承安装在自锁棘爪的末端，棘爪移动轴承与凸轮面接触，当凸轮转动时，通过棘爪移动轴承推动自锁棘爪移动，从而完成棘爪的对衔铁的锁定与解锁；所述自锁棘爪通过棘爪支架安装在控制箱体内，且控制箱体内的前端啮合在上述衔铁侧壁上开设的齿条内；

所述指示灯电路与信息处理单元的输出端相连，受信息处理单元控制其亮灭，反应汽车制动情况。

上述装置中，所述控制箱体及其内部的电磁制动装置和电机自锁装置共同位于汽车的原手刹安装位置上；指示灯电路则安装在汽车驾驶室的仪表盘内。

上述装置中，所述信号处理单元的输入端上还连接有强制解锁制动开关；当汽车出现异常情况而导致发动机熄火停车处于制动状态时，按下该强制解锁制动开关，信号处理单元接收强制解除制动信号SW，并发出指令给电机自锁装置，控制电机自锁装置的步进电机运动，解除制动。

上述装置中，所述强制解锁制动开关安装在汽车驾驶室的仪表盘内。

上述装置中，所述信号处理单元由单片机及其外围电路构成。

本实用新型的工作原理主要通过汽车电控单元ECU采集相关传感器信号，然后通过已经预置了控制程序的信号处理单元处理采集来的信息，操作相关执行单元来自动控制汽车刹车装置对汽车进行制动。该装置能够避免驾驶员对手刹的频繁操作以及因手刹操作不当而引发的交通事故。在汽车起步前，及时松开制动装置，防止汽车起步时发动机熄火，或起步后带有刹车造成对刹车片的磨损；在汽车驻车时,及时操纵制动装置，防止汽车驻车后自动滑移。

与现有技术相比，本实用新型具有应用范围广泛，电路结构非常简单，制作方便，所需成本较低等特点。可以有效自动控制汽车辅助制动，避免刹车系统零配件的无效磨损和损坏，避免带刹车行驶和不必要的能源浪费，另外也提高了行驶安全性。

附图说明

图1是一种汽车手刹自动控制装置的原理图。

图2是图1的执行单元的平面结构图。

图3是图2的A向图。

图中标号：1-1、步进电机1-2、凸轮1-3、棘爪移动轴承1-4、棘爪转动轴承1-5、自锁棘爪1-6、棘爪支架1-7、弹簧导向杆1-8、棘爪位置控制弹簧2-1、衔铁2-2、回位弹簧2-3、衔铁限位挡板2-4、电磁铁2-5、控制箱体2-6、衔铁导轨。

具体实施方式

一种汽车手刹自动控制装置，如图1所示，主要由电源、以及与电源相连的信号处理单元、执行单元和强制解锁制动开关组成。信号处理单元的输入端与汽车的电子控制单元(ECU)和强制解锁制动开关相连，信号处理单元的输出端与执行单元相连。

上述信息处理单元可采用多种单片机，这里以ATMEL公司生产AVRmega16单片机为例，配以一定数量的外围电路，装入控制盒中形成一个单片机系统。通过单片机通用I/O口实时接收汽车电子控制单元ECU和强制解锁制动开关输入的信息，根据单片机内储存的程序，对这些信息进行快速准确的判断处理后，向执行单元发出操作指令。AVRmega16单片机对这些信息进行快速准确的处理，然后向执行机构输出处理后的控制信号。AVRmega16单片机价格便宜，硬件结构适合C语言编程，功能齐全，抗干扰能力强，工作电压4.5-5.5V，是高性能、低功耗的8位AVR微控制器，512B的EEPROM擦写次数可达10万次。在本实用新型中，外围电路包括以下三个电路：(1)蓄电池电压经稳压器这里选用7805三端稳压集成电路将电压稳定于5V，给该装置供电。7805三端稳压集成电路使用起来可靠、方便，而且价格便宜；极限输入电压36V，最低输入电压比输出电压高3-4V，还要考虑输出与输入间压差带来的功率损耗，所以一般输入为9-15V之间。(2)晶振电路由12Mhz的石英晶体和两个30pF的电容并联而成，系统的时钟电路设计是采用的内部方式，即利用芯片内部的振荡电路，引脚XTAL1和XTAL2分别是晶振电路的输入端和输出端。(3)发动机电控单元ECU输送的发动机转速信号和离合器信号、点火开关信号、刹车传感器信号、车速传感器信号分别与AVRmega16单片机的PA1、PA2、PA3、PA4、PA5相连，驾强制解除制动开关PA0相连。点火开关信号又与单片机的PD2相连，即通过外部中断0方式控制单片机。在单片机的PD2口并一只电容C5可以保证点火开关关闭后，临时充当电源，使中断程序不会马上结束，至少再循环一遍，从而确保系统控制的准确性。PB0与电极电路相连，PB1与电磁铁2-4相连，PB2与指示灯相连。

信号处理单元采集点火开关信号I、汽车刹车信号S、汽车速度信号D、发动机转速信号N和离合器开关信号L，上述信号均由汽车电子控制单元提供。点火开关信号I的作用是确定汽车电力系统是否通电；发动机转速信号N的作用是判断汽车是否启动；离合器开关信号L的作用是判断汽车是否处于起步状态；汽车刹车信号S的作用是判断汽车是否处于制动状态；汽车速度信号D的作用是判断汽车是处于行驶阶段还是停车阶段。此外，信号处理单元还采集强制解锁制动开关发出的强制解除制动信号SW。强制解锁制动开关与信号处理单元的输入端相连。强制解除制动开关信号则有开关SW的电路输入，按下按键产生信号。当汽车出现异常情况而导致发动机熄火停车处于制动状态时，按下该强制解锁制动开关，信号处理单元接收强制解除制动信号SW，并发出指令给电机自锁装置，控制电机自锁装置的步进电机1-1运动，解除制动。强制解锁制动开关安装在汽车驾驶室的仪表盘内或控制箱体2-5表面。

上述执行单元包括指示灯电路、控制箱体2-5、电磁制动装置和电机自锁装置。其中电磁制动装置和电机自锁装置安装在控制箱体2-5内。此外，控制盒也可安装在该控制箱体2-5内，安装在汽车原来手刹安装的位置。指示灯电路则安装在汽车驾驶室的仪表盘内。参见图2和图3。

所述电磁制动装置由电磁铁2-4、衔铁2-1、回位弹簧2-2、衔铁导轨2-6和衔铁限位挡板2-3组成。所述电磁铁2-4安装于控制箱体2-5内，且电磁铁2-4与信息处理单元的输出端相连，通过信息处理单元指令控制电磁铁2-4接通和断开。所述衔铁导轨2-6设置在控制箱体2-5内，衔铁2-1安装在该衔铁导轨2-6上，以保证衔铁2-1沿该衔铁导轨2-6往复运动。所述衔铁2-1的一端与回位弹簧2-2相连，通过回位弹簧2-2与电磁铁2-4共同控制衔铁2-1在衔铁导轨2-6上来回移动，衔铁2-1的另一端连接汽车的手刹调整拉杆，通过手刹调整拉杆连接控制汽车的驻车制动操作缆绳。所述衔铁限位挡板2-3固定于控制箱体2-5内，且置于衔铁2-1和电磁铁2-4之间，以限制衔铁2-1移动距离。所述回位弹簧2-2置于衔铁2-1和电磁铁2-4之间，当汽车解除制动时，回位弹簧2-2对衔铁2-1起到回位作用。

所述电机自锁装置由步进电机1-1、凸轮1-2、棘爪转动轴承1-4、棘爪移动轴承1-3、自锁棘爪1-5、棘爪支架1-6、棘爪位置控制弹簧1-8和弹簧导向杆1-7组成。所述步进电机1-1安装于控制箱体2-5内，且步进电机1-1与信息处理单元的输出端相连，通过信息处理单元的指令控制步进电机1-1旋转。所述凸轮1-2安装在步进电机1-1的转子上，步进电机1-1带动凸轮1-2旋转。所述弹簧导向杆1-7固定在控制箱体2-5内部，棘爪位置控制弹簧1-8套设在该弹簧导向杆1-7内，以保证棘爪位置控制弹簧1-8的往复运动。所述棘爪位置控制弹簧1-8一端固定在箱体上，另一端连接在自锁棘爪1-5上，用于限制自锁棘爪1-5的位置。所述棘爪转动轴承1-4安装在自锁棘爪1-5的中部，棘爪转动轴承1-4固定在控制箱体2-5内，保证棘爪水平旋转。所述棘爪移动轴承1-3安装在自锁棘爪1-5的末端，棘爪移动轴承1-3与凸轮1-2面接触，当凸轮1-2转动时，通过棘爪移动轴承1-3推动自锁棘爪1-5移动，从而完成棘爪的对衔铁2-1的锁定与解锁。所述自锁棘爪1-5通过棘爪支架1-6安装在控制箱体2-5内，且控制箱体2-5内的前端啮合在上述衔铁2-1侧壁上开设的齿条内。

所述指示灯电路与信息处理单元的输出端相连，受信息处理单元控制其亮灭，反应汽车制动情况。指示灯亮代表刹车未制动，指示灯灭代表刹车制动，若指示灯出现异常情况，则可初步判断汽车手刹自动装置出现异常。

上述装置的工作原理如下所示：

信号处理单元控制驻车工作原理：信息处理单元根据汽车电控单元ECU的相关传感器信号判断汽车处于是否处于停车状态，若处于停车状态，则信息处理单元向电磁铁2-4发送指令，控制电磁铁2-4通电，产生吸力，使沿衔铁2-1移动导轨向电磁铁2-4，并压缩弹簧。与此同时，信息处理单元判断汽车是否已经制动，若已制动，则控制步进电机1-1启动，转动一定角度，在凸轮1-2与自锁棘爪1-5位置控制弹簧的共同作用下，推动自锁棘爪1-5，从而致使自锁棘爪1-5上端向衔铁2-1方向移动，棘爪顶部与衔铁2-1啮合，从而锁住衔铁2-1，此时即可关闭电磁铁2-4、电机与指示灯。

信号处理单元控制解除驻车工作原理：信息处理单元根据相关汽车电控单元ECU的相关传感器信号判断汽车处于起步状态，则信息处理单元向步进电机1-1发送指令，控制步进电机1-1通电一定时间，使其反转一定角度，通过凸轮1-2推动轴承反向移动，从而推动自锁棘爪1-5顶部背离衔铁2-1方向移动，从而解除刹车自锁装置，衔铁2-1在回位弹簧2-2的作用下沿衔铁2-1移动导轨向背离电磁铁2-4方向移动，致使制动状态解除，并控制指示灯亮。

Claims (5)

1.一种汽车手刹自动控制装置，主要由电源、以及与电源相连的信号处理单元和执行单元组成；其特征在于：信号处理单元的输入端与汽车的电子控制单元相连，信号处理单元的输出端与执行单元相连；

上述执行单元包括指示灯电路、控制箱体(2-5)、电磁制动装置和电机自锁装置；其中电磁制动装置和电机自锁装置安装在控制箱体(2-5)内；

所述电磁制动装置由电磁铁(2-4)、衔铁(2-1)、回位弹簧(2-2)、衔铁导轨(2-6)和衔铁限位挡板(2-3)组成；所述电磁铁(2-4)安装于控制箱体(2-5)内，且电磁铁(2-4)与信息处理单元的输出端相连；所述衔铁导轨(2-6)设置在控制箱体(2-5)内，衔铁(2-1)安装在该衔铁导轨(2-6)上，衔铁(2-1)沿该衔铁导轨(2-6)往复运动；所述衔铁(2-1)的一端与回位弹簧(2-2)相连，衔铁(2-1)的另一端连接汽车的手刹调整拉杆，并通过手刹调整拉杆连接控制汽车的驻车制动操作缆绳；所述衔铁限位挡板(2-3)固定于控制箱体(2-5)内，且置于衔铁(2-1)和电磁铁(2-4)之间；所述回位弹簧(2-2)置于衔铁(2-1)和电磁铁(2-4)之间；

所述电机自锁装置由步进电机(1-1)、凸轮(1-2)、棘爪转动轴承(1-4)、棘爪移动轴承(1-3)、自锁棘爪(1-5)、棘爪支架(1-6)、棘爪位置控制弹簧(1-8)和弹簧导向杆(1-7)组成；所述步进电机(1-1)安装于控制箱体(2-5)内，且步进电机(1-1)与信息处理单元的输出端相连；所述凸轮(1-2)安装在步进电机(1-1)的转子上，步进电机(1-1)带动凸轮(1-2)旋转；所述弹簧导向杆(1-7)固定在控制箱体(2-5)内部，棘爪位置控制弹簧(1-8)套设在该弹簧导向杆(1-7)内；所述棘爪位置控制弹簧(1-8)一端固定在箱体上，另一端连接在自锁棘爪(1-5)上；所述棘爪转动轴承(1-4)安装在自锁棘爪(1-5)的中部，棘爪转动轴承(1-4)固定在控制箱体(2-5)内；所述棘爪移动轴承(1-3)安装在自锁棘爪(1-5)的末端，棘爪移动轴承(1-3)与凸轮(1-2)面接触，当凸轮(1-2)转动时，通过棘爪移动轴承(1-3)推动自锁棘爪(1-5)移动，从而完成棘爪的对衔铁(2-1)的锁定与解锁；所述自锁棘爪(1-5)通过棘爪支架(1-6)安装在控制箱体(2-5)内，且控制箱体(2-5)内的前端啮合在上述衔铁(2-1)侧壁上开设的齿条内；

所述指示灯电路与信息处理单元的输出端相连。

2.根据权利要求1所述的一种汽车手刹自动控制装置，其特征在于：所述控制箱体(2-5)及其内部的电磁制动装置和电机自锁装置共同位于汽车的原手刹安装位置上；指示灯电路则安装在汽车驾驶室的仪表盘内。

3.根据权利要求1或2所述的一种汽车手刹自动控制装置，其特征在于：所述信号处理单元的输入端上还连接有强制解锁制动开关。

4.根据权利要求3所述的一种汽车手刹自动控制装置，其特征在于：所述强制解锁制动开关安装在汽车驾驶室的仪表盘内。

5.根据权利要求1所述的一种汽车手刹自动控制装置，其特征在于：所述信号处理单元由单片机及其外围电路构成。

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