CN2229893Y - 一种与加速踏板联动的车速自动操控装置 - Google Patents

Abstract

一种与加速踏板联动的车速自动操控装置。该装置能与汽车巡航速度系统中输出的电子信号接口，实现一种与加速踏板联动，以步进电机、电磁调节器、蜗轮执行组件构成的机电一体化装置。当驾驶员未实施巡航速度控制时，驾驶员按传统方式踩踏加速踏板控制汽车速度；当驾驶员启动巡航速度系统时，可免踩加速踏板，步进电机以巡航系统输入的增、减速信号为指令步进动作，自动调整节气门开度，保持汽车在平坦路面上匀速行驶。

Description

一种与加速踏板联动的车速自动操控装置

本实用新型一种与加速踏板联动的车速自动操控装置，是一种用于汽车实施巡航速度控制时的车速自动操控执行装置。

传统的加速踏板，对汽车实施速度控制，是通过驾驶员在汽车行驶过程中，用脚不断踩踏或放松加速踏板，调整节气门开度，增减发动机对混合气的吸入量，有效控制发动机的输出功率实现的。

现有汽车巡航速度系统中的速度控制执行机构，一般是以岐管真空变量作为节流伺服机构的动力，推动节流机构实现的；中国专利局公开的“汽车行驶速度自动控制装置”(专利申请号91103320.3)中的自动速度控制执行机构，是利用与加速踏板联动的机电一体化装置控制节气门实现的。但上述执行装置或因燃油、车型不同，难以统一。或存在精确度低、随动性差缺点。

本实用新型目的：按现有汽车自动速度控制系统中输出的增速信号或减速信号为基本模式，设计一种能与上述输入信号接口、与加速踏板联动，以步进电机、电磁调节器、蜗轮执行组件构成的装置，实现本实用新型所述目的——种与加速踏板联动的车速自动操控装置。

实用新型是这样实现的：在现有加速踏板与节气门之间的油门拉杆或油门拉索上连接一油门链条，该油门链条与电磁调节器上的一个随动齿轮啮合。当驾驶员无实施巡航速度控制时，驾驶员按常规踩踏加速踏板，以随动齿轮为随动支点，通过装接有油门链条的油门拉杆或油门拉索提拉节气门，调节节气门开度；当驾驶员实施巡航速度控制时，电磁调节器的电磁力吸合与衔铁连在一起的传动轴，使传动轴上的传动轴压盘紧压随动齿轮，节气门被固定，发动机输出功率不变，驾驶员可免踩加速踏板，保持汽车在平坦路面上匀速行驶。若路面阻力发生变化时，发动机转速随之变化，以反馈于速度传感器的该变化了的速度，与电子速度控制中心原输入的巡航速度相比较判断检测的速度差信号，作为步进电机的脉冲产生，脉冲分配信号输入步进电机的A、B、C接线端，起动步进电机，通过步进电机输出轴、蜗轮执行组件、电磁调节器传动轴，将不同转向的驱动力作为增速或减速驱动源，驱动随动齿轮左转或右转牵动油门拉杆或油门拉索相应调整节气门开度，修正发动机输出功率，达到在电子速度控制中心指挥控制下，以本实用新型自动操作方式，替代驾驶员用加速踏板控制汽车速度。

下面结合附图，详细说明本实用新型具体细节。

图1为本实用新型结构示意图。

图1中的标号依次为：步进电机输出轴(1)，蜗杆(2)，蜗轮(3)，电磁线圈(4)，衔铁(5)，传动轴轴座(6)，弹簧(7)，导键(8)，左平面轴承(9)，右平面轴承(10)，电磁调节器壳体(11)，外壳轴承(12)，随动齿轮(13)，加速踏板(14)，传动轴压盘(15)，传动轴(16)，油门拉链(17)，节气门(18)。

其中A、B、C为经功率放大后的步进电机脉冲相序输入端；±V为电磁线圈的接线端。上述信号及指令由现有电子速度控制中心输入。

蜗杆(2)安于步进电机输出轴(1)上，其转速及转向根据步进电机运作步数及状态传输给涡轮(3)。

导键(8)与传动轴(16)键槽紧装配，导键(8)与蜗轮(3)心孔键槽滑动配合。

平面轴承(9)(10)用于对蜗轮的限位及承载滚动。

在图1中，随动齿轮(13)是安装于电磁调节器壳体(11)端面外壳轴承(12)上的一个滚动齿轮，齿轮的齿尖上挂着油门拉链(17)，(也可以是一齿条)与油门拉链两端连接的油门拉杆或油门拉索与汽车节气门(18)、加速踏板(14)的连接关系不变，因而他门之间是互为牵动和联动着的。当驾驶员在汽车行驶过程中未启动巡航速度系统而需减速增速时，只要脚踩加速踏板(14)，图1中安于电磁调节器端面外壳轴承(12)上的随动齿轮(13)，会在油门拉链(17)牵动之下，随加速踏板(14)的下压和抬起左右转动，调节节气门(18)开度，完成传统人工操控汽车行驶速度目的。这是本实用新型一种与加速踏板联动的车速自动操控装置中，加速踏板的功能保持不变的主体部分。

下面继续依图1详述本实用新型用于自动车速操控时与加速踏板联动部分。

当驾驶员在汽车行驶过程中实施巡航速度控制时，其目的在于在平坦路面上给定一速度，保持汽车匀速行驶并免踩加速踏板。为此，驾驶员按程序在给定所需的定速值后(巡航速度值)，将按下巡航速度控制系统指令键，实施车速自动操控，在这种情况下，车速自动操控装置是这样工作着的：

图1中，当车速进入或处于驾驶员所输入的定速值时，车速自动操控装置根据电子速度控制中心输出的指令信号将自动接通电磁线圈(4)电源，电磁线圈(4)产生的电磁力克服弹簧(7)张力，将与衔铁(5)连在一起的传动轴(16)吸向传动轴轴座(6)一方并连成一体(因传动轴键槽上的导键(8)与蜗轮(3)心孔中的键槽滑动配合，故传动轴(16)在蜗轮(3)心孔中的左右移动，不改变蜗轮(3)所处位置)，随之，传动轴轴端的传动轴压盘(15)将随动齿轮(13)紧紧压住，因而，图1中节气门(18)将被限定在一定的开度上，此时驾驶员可以松开加速踏板(14)。由于蜗轮蜗杆的自锁力大于加速踏板回位弹簧力缘故，加速踏板无法回到原来的怠速位置上，被限定的节气门开度，以不变的充气量保持发动机稳定的输出功率，按驾驶员给定速度，把汽车保持在所在路面的匀速状态中行驶。

然而，再平坦的路面，汽车也不可能绝对地匀速行驶的，比如不同路面的磨擦系数、风速阻力变化等因素，都可以使汽车呈现微小的不规则的增速或减速态势，一般地说，这种情况可以按电子速度控制中心编定的速度允差模式给予修正过渡。只有当汽车中的电子速度控制中心跟踪检测到因路面阻力变化使车辆速度超过速度允差值时，(计算机中预先编定模式。一般为正负误差3—5公里，但该执行装置也可以按需要实施零误差随机控制模式)电子速度控制中心输出的修正指令或信号，将增加或减少发动机输出功率，以保持在原输入定速值基础上，取得新的速度平衡。在这种情况下，本实用新型车速自动操控装置是这样实现的；当汽车因路面阻力变化超过速度允差模式，继续出现车速减速态势情况下，设电子速度控制中心输出的增速信号为对步进电机之A—H—A……脉冲分配指令，步进电机起动。图1中安于步进电机输出轴的蜗杆(2)将按步进电机的转向和速度经蜗轮(3)传递于传动轴(16)，使传动轴(16)转动。这样，原被传动轴压盘(15)压住，使节气门(8)处于限位状态的随动齿轮(13)立即会随图1中传动轴(16)的转动，通过油门拉链(17)并与之连动的油门拉杆或油门拉索提拉节气门，增大节气门(18)开度(此时加速踏板随随动齿轮的转动被下拉)，发动机输出的功率随之提高，将汽车速度提高到驾驶员输入的原巡航速度值上。发动机转速通过速度传感器反馈于电子速度控制中心，电子速度控制中心输出的增速信号中止，步进电机止步，汽车继续处于巡航状态。这是汽车因路面阻力造成车速减速时，本实用新型自动车速控制装置的工作情况。

同理，当汽车因路面阻力变化超过速度允差模式继续出现车速增速态势时，电子速度控制中心将输出一个减速信号改变为对步进电机之C—B—A—C……脉冲分配指令，步进电机起动，图1中安于步进电机输出轴的蜗杆(2)反转，经蜗轮(3)传输于传动轴(16)，使传动轴(16)转动。这时，原被传动轴压盘(15)压住，使节气门(18)处于限位状态的随动齿轮(13)也立即随图1中传动轴(16)的转动，减少节气门(18)开度(此时，加速踏板随随动齿轮的转动而抬高)发动机输出功率随之下降，将汽车速度降低至驾驶员输入的原巡航速度值上(定速值)，电子速度控制中心输出的减速信号中止，步进电机止步，汽车继续恢复原巡航状态。这是汽车因路面阻力造成车速增速态势时，本实用新型自动车速控制装置的工作情况，如此循环反馈，反复运作。

另外，本实用新型也可以将图1中之蜗杆(2)、蜗轮(3)、导键(8)、左平面轴承(9)、右平面轴承(10)免去，将步进电机输出轴(1)装配于图1中传动轴轴座(6)心孔中，直接由步进电机拖动。(图1中未画出，略。)这样，当驾驶员未实施巡航速度控制时，图1中电磁线圈(4)无电磁力，随动齿轮(13)与传动轴压盘(15)分离，按本实用新型前述设计原理，驾驶员通过加速踏板(14)进行入工操作。当驾驶员实施巡航速度控制时，图1中电磁线圈(4)产生的电磁力将衔铁(5)吸合，安于传动轴轴端之传动轴压盘(15)将随动齿轮(13)紧压住，转由步进电机根据电子速度控制中心输出的增、减速信号或正转或反转经图1中传动轴(16)驱动随动齿轮(13)牵拉油门拉杆或油门拉索调节节气门(18)开度，控制发动机输出功率，保持汽车在巡航过程中的匀速状态。

综上所述，本实用新型相对比于91103320.3专利申请而言，由于步进电机结合蜗轮执行机构的速比优选分配，利用步进电机能够快速起动、反转和制动特征，其线性及随动性更为优越。同时，随着速度传感器数字化的产生和发展，由于步进电机可以实现数字信号转换，本实用新型一种与加速踏板联动的自动车速操控装置，将为汽车的自动速度控制提供一种非真空变量方式的执行机构，实现本实用新型所述目的。说明：

1、处于巡航状态的汽车，在驾驶员制动刹车时，电磁线圈的电磁吸力消失，控制信号中止。在驾驶员完成刹车动作放松制动踏板之后，只要踩压加速踏板，将车速提高到原输入的定速值上，电磁线圈又产生电磁吸力，将节气门定位，汽车又恢复巡航状态。

2、该自动车速操控装置，只适宜在平坦的路面上启动使用。处于巡航状态的汽车遇急上下坡或转弯时，驾驶员只要按下“清零键”或按下巡航系统中的有关速度控制“中止键”，立即可转换为汽车传统的手操作状态。

3、由步进电机直接拖动的电磁调节器，当步进电机止步时，需输入直通电流，保持自锁状态。

Claims (8)

1、本实用新型一种与加速踏板联动的车速自动操控装置，该装置由电动机、电磁调节器、蜗轮执行组件、加速踏板、油门拉杆或油门拉索、节气门等部分构成。其特征在于：

电动机是一个能与电子速度控制中心输出的电子信号接口的步进电机；

步进电机输出轴上安有一蜗杆，蜗杆与蜗轮齿合，蜗轮与电磁调节器中的传动轴动配合；

传动轴上安有一传动轴压盘；

电磁调节器壳体端缘安有一外壳轴承，外壳轴承上装有一随动齿轮；

一油门拉链与随动齿轮啮合；

油门拉链通过油门拉杆或油门拉索分别与加速踏板及节气门接合联动。

2、根据权利要求1所述装置，其特征在于蜗轮的左右两边还各安有一个平面轴承。

3、根据权利要求1、2所述装置，其特征在于所述蜗轮与传动轴之间安有一导键，导键与蜗轮心孔键槽动配合，与传动轴键槽紧装配。

4、根据权利要求1所述装置，其特征在于所述步进电机转动时，带动蜗杆、蜗轮、传动轴转动。

5、根据权利要求1、4所述装置，其特征在于所述电磁线圈有电磁力产生时，传动轴压盘与随动齿轮压合，对节气门的开度调节，由步进电机驱动操控。当电磁线圈无电磁力产生时，传动轴压盘与随动齿轮分离，对节气门的开度调节，由加速踏板踩控。

6、本实用新型一种与加速踏板联动的车速自动操控装置，该装置由电动机、电磁调节器、加速踏板、油门拉杆或油门拉索、节气门等部件构成，其特征在于：

电动机是一个能与电子速度控制中心输出的电子信号接口的步进电机：

电磁调节器中的传动轴上安有一传动轴压盘；

电磁调节器壳体端缘安有一外壳轴承，外壳轴承上装有一随动齿轮：

一油门拉链与随动齿轮啮合；

油门拉链通过油门拉杆或油门拉索分别与加速踏板及节气门接合联动。

7、根据权利要求6所述装置，其特征在于所述步进电机安于电磁调节器的传动轴轴座上。

8、根据权利要求6、7所述装置，其特征在于所述电磁调节器中的电磁线圈无电磁力产生时，传动轴压盘与随动齿轮分离，对节气门的开度调节由加速踏板踩控；当电磁调节器中的电磁线圈有电磁力产生时，传动轴压盘与随动齿轮压合，对节气门的开度调节直接由步进电机拖动。

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