專利名稱：急剎車防誤踩裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域的汽車行駛過程安全保護(hù)裝置，具體涉 及一種汽車急剎車時(shí)防止司機(jī)誤踩油門的急剎車防誤踩裝置。
背景技術(shù)：
隨著世界經(jīng)濟(jì)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在汽車日益普及的同時(shí)，交通事故頻繁 發(fā)生。因?yàn)槠囻{駛員的誤操作而釀成重大事故者不在少數(shù)，這就需要依靠相 應(yīng)技術(shù)水平的提高來加以避免。其中，汽車在行駛過程，當(dāng)前方突然出現(xiàn)特殊 情況，如人員突然橫穿道路、前方車輛急剎車等，因?yàn)樗緳C(jī)的心里緊張或反 應(yīng)不及，本應(yīng)進(jìn)行緊急剎車，卻誤踩了油門，因此造成車輛撞人或車輛追尾等 車毀人亡的重大事故。盡管世界上至今圍繞汽車工業(yè)而發(fā)展起來的科技已經(jīng)相 當(dāng)發(fā)達(dá)，但是，到目前為止，仍然沒有技術(shù)先進(jìn)和工藝成熟的急剎車防誤踩自 動(dòng)控制技術(shù)裝置。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利申請(qǐng)專利號(hào)200520036595.2、 名稱為"防誤踩的汽車剎車裝置"的實(shí)用新型公開了一種防誤踩的汽車剎車裝 置，該裝置由電磁感應(yīng)器、控制器、制動(dòng)器、語(yǔ)音報(bào)警裝置構(gòu)成，其中電磁感 應(yīng)器，探測(cè)誤踩油門動(dòng)作信號(hào)；控制器，接受電磁感應(yīng)器產(chǎn)生的誤操作信號(hào)， 該信號(hào)經(jīng)放大、延時(shí)電路傳輸?shù)街苿?dòng)器；制動(dòng)器，接受控制器傳輸信號(hào)，啟動(dòng) 汽車剎車。本實(shí)用新型當(dāng)遇到緊急剎車時(shí)，如果誤踩油門，制動(dòng)器會(huì)得到信號(hào) 并及時(shí)啟動(dòng)汽車剎車系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)剎車，從而保證了汽車的安全性。但是，上述技 術(shù)存在的最大技術(shù)缺陷在于"探測(cè)誤踩油門動(dòng)作信號(hào)"的傳感是通過"電磁感 應(yīng)器"而獲得的。這是一種對(duì)油門開啟狀態(tài)的間接傳感，僅僅是對(duì)油門踏板的 位移進(jìn)行傳感，而沒有直接感知油門的實(shí)際油流量的大小，因此，這種傳感"誤 踩油門動(dòng)作"的技術(shù)可靠性較低， 一旦由于踏板機(jī)械間隙的變化而引起"電磁 感應(yīng)器"輸出信號(hào)的誤差，則達(dá)不到預(yù)計(jì)的技術(shù)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提出一種急剎車防誤踩裝置， 使其能夠通過直接感應(yīng)油門的油流量實(shí)際變化情況，根據(jù)傳感輸出的信號(hào)，信 號(hào)處理器實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地判斷出此刻司機(jī)的動(dòng)作是否屬于急剎車時(shí)的誤踩油門行 為， 一旦確認(rèn)司機(jī)誤踩油門，會(huì)自動(dòng)立即關(guān)閉油路并通過控制器實(shí)時(shí)進(jìn)行剎車， 因此，可以十分可靠地避免司機(jī)因誤踩油門而釀成重大交通事故的發(fā)生。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括信號(hào)處理器、控制器、 可測(cè)控電磁閥、第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、電動(dòng)推桿、制動(dòng)器，信號(hào)處理 器的輸入端口與可測(cè)控電磁閥的差壓電信號(hào)輸出端口相連接，信號(hào)處理器的輸 出端口連接至控制器的輸入端口，控制器的第一輸出端口連接至第一電子開關(guān) 控制極，控制器的第二輸出端口連接至第二電子開關(guān)控制極，第一電子開關(guān)陽(yáng) 陰兩極串接在可測(cè)控電磁閥的直流供電回路上，可測(cè)控電磁閥安裝于汽車供油 管路中腳踏油門的上游側(cè)，使得汽車供油首先通過可測(cè)控電磁阓后再通過腳踏 油門才通至發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，第二電子開關(guān)陽(yáng)陰兩極串接在電動(dòng)推桿的直流供電回 路上，電動(dòng)推桿的推桿頂端與腳踏剎車桿下端力臂形成在90°平面角度范圍內(nèi) 可轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械連接。
所述可測(cè)控電磁閥，包括電磁閥本體、閥門、壓縮彈簧、電磁鐵、導(dǎo)壓 孔管、差壓傳感器、塑性軟壓板和電纜接口，其中閥門、壓縮彈簧、電磁鐵、 差壓傳感器、塑性軟壓板和電纜接口分布于電磁閥本體內(nèi)部、按從下至上順序 排列，闊門位于電磁閥本體內(nèi)部的中心位置，壓縮彈簧套在閥門上部的圓柱體 上，以對(duì)閥門產(chǎn)生一個(gè)預(yù)應(yīng)力讓電磁閥閥門處于常開狀態(tài)，電磁鐵位于該圓柱 體正上方，并與該圓柱體有間隙，導(dǎo)壓孔管的壓力輸入端頭位于電磁閥本體內(nèi) 部的流體通道的管壁上，導(dǎo)壓孔管的壓力輸出端頭與差壓傳感器的壓力輸入端 連接，差壓傳感器的流體差壓電氣信號(hào)通過輸出導(dǎo)線輸出，電磁鐵的受電線圈 輸入導(dǎo)線和差壓傳感器的流體差壓電氣信號(hào)輸出導(dǎo)線與電纜接口連接，并通過 其分別與電磁閥本體外的控制器和信號(hào)處理器相連接。
所述的電磁閥本體是一種殼體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部中空，外部的兩側(cè)有上游管道接 頭和下游管道接頭，電磁閥本體依靠上、下游管道接頭的外螺紋確保與上、下
游管道的可靠連接，上游管道接頭和下游管道接頭與閥門通流孔道形成流體通 道，電磁閥本體底部配有一個(gè)底部螺蓋便于閥門與壓縮彈簧的裝卸，電磁閥本 體內(nèi)部分上部與下部?jī)刹糠?，上部由下至上依次放置電磁鐵、差壓傳感器、塑 性軟壓板和電纜接口，電磁鐵受電線圈的引線和差壓傳感器的電氣信號(hào)輸出線 分別穿過塑性軟壓板上的導(dǎo)線孔與電纜接口中的引腳焊接，電纜接口與電磁閥 本體通過螺紋連接，下部由上至下依次放置壓縮彈簧、閥門和底部螺蓋。電磁 閥本體內(nèi)部的幾何形狀保證了閥門在徑向能夠平順移動(dòng)以改變閥門的通流面積 從最大關(guān)至最小，或從最小開至最大，閥門是電磁閥本體中的運(yùn)動(dòng)件，壓縮彈 簧為半運(yùn)動(dòng)件，其它均為靜止固定件。
所述的閥門為臺(tái)階式柱體結(jié)構(gòu)，上部為圓柱體，下部為長(zhǎng)方體，在長(zhǎng)方體 正對(duì)液流軸向設(shè)有一通流孔道，該通流孔道可以是圓錐形的，其出口半徑小于 入口半徑，入口半徑與電磁閥本體的上游管道接頭半徑一致，借助圓錐形通流 孔道的漸縮形狀以加強(qiáng)對(duì)流體流動(dòng)的阻力作用，因此當(dāng)流體流經(jīng)該圓錐形通流 孔道時(shí)，在其上、下游會(huì)呈現(xiàn)出明顯的流動(dòng)差壓，當(dāng)閥門處于開啟狀態(tài)時(shí)，對(duì) 流體形成全開的通流面積，只要上下移動(dòng)閥門上部圓柱體，即可改變闊門通流 面積，直至關(guān)閉；利用閥門的臺(tái)階式柱體結(jié)構(gòu)，在閥門上部圓柱體上套裝壓縮 彈簧使該圓柱體利用被壓縮彈簧的預(yù)應(yīng)力使閥門處于常開狀態(tài)， 一旦電磁鐵受 電，電磁鐵產(chǎn)生的電磁力就將閥門上部圓柱體拉動(dòng)，克服壓縮彈簧的推力使閥 門朝著關(guān)閉的方向移動(dòng)，直至關(guān)閉；當(dāng)電磁鐵受電后再失電，電磁鐵的電磁力 將消失，此時(shí)闊門在壓縮彈簧的推力作用下，將朝著開啟的方向移動(dòng)，直至全 開通。
所述的電磁鐵由受電線圈與軟磁芯兩部分組成，安裝于閥門的上部，并與 閥門上部圓柱體保持一定的靜態(tài)距離，受電線圈套在軟磁芯上，當(dāng)受電線圈受 電時(shí)，在電磁場(chǎng)的作用下，軟磁芯產(chǎn)生磁感應(yīng)并形成磁力克服彈簧的推力將閥 門的鐵磁體拉動(dòng)，進(jìn)而將閥門逐漸關(guān)小，直至關(guān)閉；反之，閥門上部圓柱體在 壓縮彈簧的推力下，將閥門朝開啟的方向移動(dòng)，直至完全開通，受電線圈由電 源供電，當(dāng)串接硬開關(guān)控制其導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)，受電線圈僅有兩種工作狀態(tài)，艮卩， 要么受電電流最大，要么不通電，稱為開關(guān)工作狀態(tài)，通過串接電子開關(guān)器件 控制其導(dǎo)通或關(guān)斷，則可以利用電子開關(guān)器件的軟開通與軟關(guān)斷功能，實(shí)現(xiàn)受 電線圈流通電流的連續(xù)變化，可以形成流量的平緩連續(xù)調(diào)節(jié)，還可以避免電磁 閥通流面積突變時(shí)產(chǎn)生的水錘效應(yīng)。
所述的導(dǎo)壓孔管是兩根直徑為lmm的小孔管，起著傳導(dǎo)流體壓力的作用， 其中的一根為上游導(dǎo)壓孔管，其壓力輸入端頭位于流體通道上游靠近閥門入口 的管壁上，另一根為下游導(dǎo)壓孔管，其壓力輸入端頭位于流體通道下游靠近閥 門出口的管壁上，上、下游導(dǎo)壓孔管的壓力輸入端頭分別連接差壓傳感器的壓 力輸入端，差壓傳感器的流體差壓電氣信號(hào)通過輸出導(dǎo)線輸出，闊門中有流體 通過時(shí)，由于閥門通流孔道的漸縮形狀引起節(jié)流效應(yīng)，使得在閥門的進(jìn)出口產(chǎn) 生不同的流體壓力，經(jīng)導(dǎo)壓孔管的傳導(dǎo)輸至差壓傳感器的輸入端，經(jīng)差壓傳感 器中的差壓敏感元件轉(zhuǎn)換，將流體差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成流體差壓電氣信號(hào)，再經(jīng)輸 出導(dǎo)線輸出，供后續(xù)模塊或裝置處理。
所述的塑性軟壓板，既利用其絕緣特性以保證從中穿過的電磁鐵受電線圈 的引線和差壓傳感器的電氣信號(hào)輸出線相互之間得到很好的絕緣，又利用其柔 軟塑性借助電纜接口螺紋連接的緊固力以保證電磁閥內(nèi)部器件的固定。
所述的電纜接口利用連接螺紋與電磁閥本體上部緊密連接，其中的信號(hào)線 均附編號(hào)以便于通過通信電纜與本發(fā)明以外的設(shè)備進(jìn)行信號(hào)交互。
所述的底部螺蓋既能保證閥門與壓縮彈簧裝卸的方便，也便于閥門內(nèi)部的 清洗，底部螺蓋上貼有防漏墊圈，以防液體從此處滲漏。
所述電動(dòng)推桿，最大推力達(dá)到300N，最大行程可以達(dá)到130mm， 24V/12V 直流永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)，24V時(shí)的滿載電流2A，響應(yīng)速度27 50ram/s。
所述制動(dòng)器，對(duì)原有腳剎車進(jìn)行改造，加長(zhǎng)原有重臂作為電動(dòng)推桿的推力 臂，不影響原有的腳剎功能。
本發(fā)明中，所述信號(hào)處理器的輸入端口接收可測(cè)控電磁閥輸出的流體差壓 電信號(hào)，根據(jù)接收到的輸入信號(hào)進(jìn)行決策計(jì)算，當(dāng)汽車處于行駛狀態(tài)時(shí)，信號(hào) 處理器的輸入端口會(huì)實(shí)時(shí)地接收可測(cè)控電磁閥輸出的流體差壓電信號(hào)，并通過 計(jì)算獲得的油路流量的變化率判斷出司機(jī)是否在急剎車時(shí)誤踩了油門，因此會(huì) 做出決策是否需要向控制器發(fā)出制動(dòng)指令，信號(hào)處理器經(jīng)決策判斷， 一旦判定
司機(jī)誤踩油門，則立即通過輸出端口向控制器輸出制動(dòng)指令，控制器根據(jù)該指 令立即通過第一輸出端口向第一電子開關(guān)的控制極輸出觸發(fā)脈沖，第一電子開 關(guān)隨之開通，可測(cè)控電磁閥的受電線圈受電，立即使處于常開狀態(tài)的可測(cè)控電 磁閥的閥門關(guān)閉，與此同時(shí)，控制器通過第二輸出端口向第二電子開關(guān)的控制 極輸出觸發(fā)脈沖信號(hào)，使該電子開關(guān)開通，立即啟動(dòng)電動(dòng)推桿推動(dòng)汽車制動(dòng)裝 置使汽車自動(dòng)剎車。
本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有汽車的改裝或重新設(shè)計(jì)時(shí)，僅需在汽車供油管路腳踩油門的 上游側(cè)增設(shè)本發(fā)明的可測(cè)控電磁閥和在腳踏剎車板重臂端加裝電動(dòng)推桿即可， 其余的信號(hào)處理器、控制器和電子開關(guān)可以制作成一體化的電子模塊通過電纜 與上述兩者相連接，因此非常簡(jiǎn)便易行。
汽車采用本發(fā)明技術(shù)后，明顯提升汽車的自動(dòng)化技術(shù)水平，駕駛的安全系 數(shù)提高，其經(jīng)濟(jì)附加值隨之上升。根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果證實(shí)其急剎車防止誤踩的準(zhǔn) 確率達(dá)到100%，響應(yīng)時(shí)間小于10ms，以出現(xiàn)急剎車時(shí)的時(shí)速80km計(jì)算，從自 動(dòng)關(guān)閉油路到汽車自動(dòng)制動(dòng)整個(gè)過程結(jié)束，汽車因遲滯和慣性產(chǎn)生滑行距離小 于30cm。顯而易見，本發(fā)明可以有效避免重大交通事故的發(fā)生。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例系統(tǒng)框圖
圖2為本發(fā)明實(shí)施例可測(cè)控電磁閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為本發(fā)明實(shí)施例腳踏剎車板改裝和電動(dòng)推桿安裝位置示意圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方 案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不 限于下述的實(shí)施例。
如圖1和2所示，本實(shí)施例包括信號(hào)處理器l、控制器2、可測(cè)控電磁閥 3、第一電子開關(guān)4、第二電子開關(guān)5、電動(dòng)推桿6、制動(dòng)器7。信號(hào)處理器l的 輸入端口與可測(cè)控電磁閥3的差壓電信號(hào)輸出端口相連接，信號(hào)處理器1的輸 出端口連接至控制器2的輸入端口，控制器2的第一輸出端口連接至第一電子 開關(guān)4控制極，控制器2的第二輸出端口連接至第二電子開關(guān)5控制極，第一
電子開關(guān)4陽(yáng)陰兩極串接在可測(cè)控電磁閥3的直流供電回路上，可測(cè)控電磁闊3 設(shè)置于汽車供油管路中腳踏油門的上游側(cè)，汽車供油首先通過可測(cè)控電磁閥3 后再通過腳踏油門才通至發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，第二電子開關(guān)5陽(yáng)陰兩極串接在電動(dòng)推 桿6的直流供電回路上，電動(dòng)推桿6的推桿頂端與制動(dòng)器7腳踏桿下端力臂形 成在90°平面角度范圍內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械連接。
當(dāng)汽車處于行駛狀態(tài)時(shí)，信號(hào)處理器1 一直在實(shí)時(shí)接收由可測(cè)控電磁閥3 傳送過來的油路流體差壓電信號(hào)，根據(jù)流體差壓電信號(hào)計(jì)算出油路的瞬態(tài)流量 值，并實(shí)時(shí)地將當(dāng)前的流量與前一時(shí)刻的流量進(jìn)行比較， 一旦發(fā)現(xiàn)流量的瞬態(tài) 變化率超出預(yù)置的閾值，說明司機(jī)出現(xiàn)了一種不正常地、急劇而且猛烈地踩踏 油門情況，即出現(xiàn)在必須急剎車的狀況下誤踩了油門，于是，信號(hào)處理器1立 即向控制器2發(fā)出制動(dòng)指令?？刂破?根據(jù)該指令立即通過第一輸出端口向第 一電子開關(guān)4的控制極輸出觸發(fā)脈沖，第一電子開關(guān)4隨之開通，可測(cè)控電磁 閥3的受電線圈18受電，立即使處于常開狀態(tài)的可測(cè)控電磁閥3的閥門9關(guān)閉， 因此關(guān)斷了汽車的油路，與此同時(shí)，控制器2通過第二輸出端口向第二電子開 關(guān)5的控制極輸出觸發(fā)脈沖信號(hào)，使該電子開關(guān)開通，立即啟動(dòng)電動(dòng)推桿6推 動(dòng)汽車制動(dòng)器7使汽車自動(dòng)剎車，避免了可能發(fā)生的重大交通事故，同時(shí)也對(duì)
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起到一定的保護(hù)作用。
如圖2所示，本實(shí)施例中的可測(cè)控電磁閥3包括電磁閥本體8、閥門9、 壓縮彈簧IO、電磁鐵ll、上游導(dǎo)壓孔管12、下游導(dǎo)壓孔管13、差壓傳感器14、 塑性軟壓板15、電纜接口16，電磁閥本體8是一種殼體結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部中空、外 部的左右兩側(cè)有上游管道接頭21和下游管道接頭22，流體通道兩端通過它們與 上、下游管道連接，閥門9、壓縮彈簧IO、電磁鐵ll、差壓傳感器14、塑性軟 壓板15和電纜接口 16按從下至上順序排列在電磁閥本體的內(nèi)部，電磁閥本體8 的下部配有一個(gè)底部螺蓋23，便于閥門9與壓縮彈簧10的裝卸，閥門9是臺(tái)階 式柱體機(jī)構(gòu)，處于電磁閥本體8的中心位置，其上部為圓柱體，下部為長(zhǎng)方體， 壓縮彈簧10套在閥門9上部的圓柱體上以對(duì)閥門9產(chǎn)生一個(gè)預(yù)應(yīng)力讓閥門9處 于常開狀態(tài)，電磁鐵11放置在閥門9上部，與上述圓柱體保持一定間距，上游 導(dǎo)壓孔管12的壓力輸入端頭位于電磁閥本體內(nèi)部的流體通道上游靠近閥門入口
的管壁上，下游導(dǎo)壓孔管13的壓力輸入端頭則位于上述流體通道下游靠近闊門 出口的管壁上，上、下游導(dǎo)壓孔管12、 13的壓力輸出端頭則分別連接至差壓傳 感器14的壓力輸入端，差壓傳感器14的流體差壓電氣信號(hào)通過輸出導(dǎo)線輸出， 電磁鐵11的受電線圈18輸入導(dǎo)線19和差壓傳感器14的流體差壓電氣信號(hào)輸 出導(dǎo)線20通過電纜接口 16分別與電磁閥本體外的控制器和信號(hào)處理器相連接。
本實(shí)施例中可測(cè)控電磁閥3的電磁閥本體8依靠流體通道上、下游管道接 頭21、 22的外螺紋確保與上、下游管道的可靠連接，其內(nèi)部必須分上部與下部 兩部分以安放部件，上部由下至上依次放置電磁鐵ll、差壓傳感器14、塑性軟 壓板15和電纜接口 16，并將電磁鐵11受電線圈18的輸入導(dǎo)線19和差壓傳感 器14的流體差壓電氣信號(hào)輸出導(dǎo)線20分別穿過塑性軟壓板15上的導(dǎo)線孔與電 纜接口16中的引腳焊接，電纜接口 16與電磁閥本體8通過螺紋連接，下部由 上至下依次放置壓縮彈簧10、閥門9和底部螺蓋23。電磁閥本體1內(nèi)部特定的 幾何形狀保證了閥門9在徑向能夠平順移動(dòng)以改變閥門9的通流面積從最大關(guān) 至最小，或從最小開至最大，閥門9是電磁閥本體8中的運(yùn)動(dòng)件，壓縮彈簧IO 為半運(yùn)動(dòng)件，其它均為靜止固定件。
本實(shí)施例可測(cè)控電磁閥3的閥門9為臺(tái)階式柱體結(jié)構(gòu)形式的鐵磁性金屬構(gòu) 件，上部為圓柱體，下部為長(zhǎng)方體，在長(zhǎng)方體正對(duì)通流方向上鏜有一圓錐形通 流孔道，該通流孔道的出口半徑小于入口半徑，入口半徑與電磁閥本體8的上 游管道接頭半徑一致，借助圓錐形通流孔道的漸縮形狀以加強(qiáng)對(duì)流體流動(dòng)的阻 力作用，因此當(dāng)流體流經(jīng)該圓錐形通流孔道時(shí)，在其上、下游會(huì)呈現(xiàn)出明顯的 流動(dòng)差壓，當(dāng)閥門9處于開啟狀態(tài)時(shí)，對(duì)流體形成全開的通流面積，只要上下 移動(dòng)上述圓柱體，即可改變閥門9通流面積，直至關(guān)閉，利用閥門9的臺(tái)階式 柱體結(jié)構(gòu)，在其上端圓柱體上套裝壓縮彈簧10使閥門9上部圓柱體利用被壓縮 彈簧10的預(yù)應(yīng)力使閥門9處于常開狀態(tài)， 一旦電磁鐵ll受電，電磁鐵ll產(chǎn)生 的電磁力就將閥門9上端圓柱體拉動(dòng)，克服壓縮彈簧10的推力使閥門9朝著關(guān) 閉的方向移動(dòng)，直至關(guān)閉，當(dāng)電磁鐵11受電后再失電，電磁鐵11的電磁力將 消失，此時(shí)闊門9上部圓柱體在壓縮彈簧10的推力作用下，使閥門9將朝著開
啟的方向移動(dòng)，直至全開通。
本實(shí)施例可測(cè)控電磁閥3的電磁鐵11安裝于閥門9的上部，并與闊門9上 部圓柱體保持一定的靜態(tài)距離，由受電線圈18與軟磁芯17兩部分組成，受電 線圈18套在軟磁芯17上，當(dāng)受電線圈18受電時(shí)，在電磁場(chǎng)的作用下，軟磁芯 17產(chǎn)生很強(qiáng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，因此形成足夠的磁力克服彈簧的推力將鐵磁性的閥 門9拉動(dòng)，進(jìn)而將閥門9逐漸關(guān)小，直至關(guān)閉，反之則使閥門9在壓縮彈簧10 的推力下朝著開啟的方向移動(dòng)，直至全開通；受電線圈18由電源供電，當(dāng)串接 硬開關(guān)控制其導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)，受電線圈18僅有兩種工作狀態(tài)要么受電電流最 大，要么不通電，稱為開關(guān)工作狀態(tài)；當(dāng)串接電力電子開關(guān)器件控制其導(dǎo)通或 關(guān)斷時(shí)，則可以利用電力電子開關(guān)器件軟開通與軟關(guān)斷功能，實(shí)現(xiàn)受電線圈18 流通電流的連續(xù)變化，可以形成流量的平緩連續(xù)調(diào)節(jié)，因此，還可以避免電磁 閥通流面積突變時(shí)產(chǎn)生的水錘效應(yīng)。
本實(shí)施例可測(cè)控電磁閥3的上游導(dǎo)壓孔管12和下游導(dǎo)壓孔管13是兩根直 徑為lmm的小孔管，當(dāng)閥門9中有流體通過時(shí)，由于閥門9通流孔道的漸縮形 狀引起節(jié)流效應(yīng)，使得在閥門9的進(jìn)出口產(chǎn)生不同的流體壓力，進(jìn)而產(chǎn)生流體 差壓，該差壓經(jīng)上、下游導(dǎo)壓孔管12、 13傳導(dǎo)輸至差壓傳感器14的輸入端， 并經(jīng)差壓傳感器14中的差壓敏感元件轉(zhuǎn)換成流體差壓電氣信號(hào)，再經(jīng)輸出導(dǎo)線 輸出，供后續(xù)模塊或裝置處理。
本實(shí)施例可測(cè)控電磁閥3的塑性軟壓板15，因其絕緣特性，既可以保證從 中穿過的電磁鐵11受電線圈18的引線和差壓傳感器14的流體差壓電氣輸出導(dǎo) 線20相互之間得到很好的絕緣，又可以利用其柔軟塑性借助電纜接口 16螺紋 連接的緊固力以保證電磁閥內(nèi)部器件的固定。
本實(shí)施例可測(cè)控電磁閥3的電纜接口 16通過電纜接口 16的連接螺紋與電 磁閥的上部緊密連接，其中的信號(hào)線均附編號(hào)以便于通過通信電纜與本實(shí)施例 以外的設(shè)備進(jìn)行信號(hào)交互。
本實(shí)施例可測(cè)控電磁閥3的底部螺蓋23既能保證閥門9與壓縮彈簧10裝 卸的方便，使閥門9內(nèi)部的清洗比較便捷，另，底部螺蓋23貼有防漏墊圈24， 以防液體從此處滲漏。
本實(shí)施例可測(cè)控電磁閥3通過特定的上、下游導(dǎo)壓孔管12、 13傳導(dǎo)閥門9
上、下游的流體差壓至差壓傳感器14,差壓傳感器14通過其差壓敏感元件將流 體差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成流體差壓電氣信號(hào)，根據(jù)伯努利能量守恒方程和差壓傳感器 14中敏感元件的物理量轉(zhuǎn)換關(guān)系的推導(dǎo)即可獲得流經(jīng)閾門9的流量的計(jì)算公式， 同時(shí)，本實(shí)施例通過改變電磁鐵11受電線圈18兩端所加的電壓就可以改變受 電線圈18中的電流，因此改變電磁鐵11的電磁吸力而達(dá)到對(duì)閥門9上下移動(dòng) 位移的控制，進(jìn)而改變閥門9的通流面積以達(dá)到對(duì)流體流量的控制，此外，本 實(shí)施例的測(cè)量與控制信號(hào)與外部的連接也極為方便。
本實(shí)施例中的可測(cè)控電磁閥3閥門9流通孔的入流口通過油管連接口直接 連通油箱出口管道，可測(cè)控電磁閥3閥門9流通孔的出流口通過油管連接口連 通至腳踏油門的入口?？蓽y(cè)控電磁閥3中靠近閥門9通流孔上下游端面的管壁 上分別設(shè)置兩根導(dǎo)壓孔管12、 13，差壓傳感器14的兩個(gè)輸入端頭分別與兩個(gè)導(dǎo) 壓孔管12、 13連接，燃油流動(dòng)時(shí)的上下游壓力信號(hào)因節(jié)流件的阻力作用存在著 上下游流體的壓力差，兩種壓力信號(hào)經(jīng)導(dǎo)壓孔管12、 13傳輸至差壓傳感器14， 差壓傳感器14將感應(yīng)到的流體流動(dòng)差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成差壓電信號(hào)輸出至信號(hào)處理 器1的輸入端，信號(hào)處理器1根據(jù)差壓電信號(hào)通過流量與流體差壓方程式計(jì)算 獲得油路中的瞬態(tài)流量值?？蓽y(cè)控電磁閥3中受電線圈18的一端接24V直流電 源的負(fù)極，另一端接至第一電子開關(guān)4的陰極，第一電子開關(guān)4的陽(yáng)極與24V 直流電源的正極相連接，可測(cè)控電磁閥3闊門9的打開或者關(guān)閉受第一電子開 關(guān)4控制極觸發(fā)脈沖信號(hào)的控制，當(dāng)?shù)谝浑娮娱_關(guān)4控制極接收到觸發(fā)脈沖時(shí)， 第一電子開關(guān)4導(dǎo)通使得可測(cè)控電磁閥3受電線圈18受電，于是可測(cè)控電磁闊 3的閥門9在電磁鐵吸力的作用下被關(guān)閉，當(dāng)?shù)谝浑娮娱_關(guān)4控制極沒有接收到 觸發(fā)脈沖時(shí)，第一電子開關(guān)4不導(dǎo)通，使得可測(cè)控電磁闊3受電線圈18不受電， 可測(cè)控電磁閥3的閥門9在壓縮彈簧的推力作用下恢復(fù)至常開狀態(tài)。 一旦信號(hào) 處理器1根據(jù)接收到的差壓電信號(hào)判定司機(jī)在需要急剎車時(shí)發(fā)生誤踩油門行為， 會(huì)立即向控制器2發(fā)出制動(dòng)指令，緊接著，控制器2會(huì)同時(shí)向兩個(gè)電子開關(guān)4 和5的控制極發(fā)出觸發(fā)脈沖，使得電子開關(guān)4和5導(dǎo)通，可測(cè)控電磁閥3受電 線圈18和電動(dòng)推桿6直流電機(jī)受電，此時(shí)，汽車燃油通路及時(shí)被關(guān)閉、并及時(shí) 自動(dòng)制動(dòng)汽車。整個(gè)過程在10ms的時(shí)間內(nèi)完成。
圖3所示，本實(shí)施例中的電動(dòng)推桿6安裝于加長(zhǎng)重臂后的腳踏剎車板的下 端。 一旦信號(hào)處理器1判定司機(jī)誤踩油門，立即向控制器2發(fā)出制動(dòng)指令，控 制器2控制切斷燃油油路的同時(shí)，控制器2通過第二輸出端口向第二電子開關(guān)5 輸出觸發(fā)脈沖導(dǎo)通第二電子開關(guān)5，啟動(dòng)電動(dòng)推桿6，在直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，推 桿產(chǎn)生的推力通過力矩傳遞致使汽車自動(dòng)剎車，因此，可以避免可能發(fā)生的事 故，并保障了發(fā)動(dòng)機(jī)的正常功能不受危害。
在具體的應(yīng)用時(shí)，本實(shí)施例中可測(cè)控電磁閥3加裝于汽車供油管路腳踩油 門的上游側(cè)，電動(dòng)推桿6加裝在腳踏剎車板重臂延伸端，信號(hào)處理器l、控制器 2和電子開關(guān)4和5集成制作一體化的電子模塊，通過總電纜接口與可測(cè)控電磁 閥3和電動(dòng)推桿6的電纜接口相連接。上述總電纜接口由6芯導(dǎo)線組成，其中， 2芯為差壓電信號(hào)輸入線與可測(cè)控電磁閥3差壓電信號(hào)的兩個(gè)電極連接，4芯為 直流電壓輸出線向受電線圈18和電動(dòng)推桿6直流電機(jī)供電；4芯直流電壓輸出 線中的2芯為受電線圈18和電動(dòng)推桿6直流電機(jī)的公共負(fù)極，其余2芯則分別 為兩個(gè)電子開關(guān)的陰極輸出線與可測(cè)控電磁闊3受電線圈18和電動(dòng)推桿6直流 電機(jī)的正極做相應(yīng)連接?？蓽y(cè)控電磁閥3的電纜接口 16由4芯導(dǎo)線組成，2芯 為差壓電信號(hào)輸出，2芯為直流電壓輸入；電動(dòng)推桿6的電纜接口由2芯導(dǎo)線組 成，為直流電壓輸入。
本實(shí)施例按照上述連接方式與實(shí)現(xiàn)方法安裝完畢后，當(dāng)汽車在行駛過程遇 到突發(fā)事件而需要緊急剎車的時(shí)候，可以避免司機(jī)因?yàn)檎`踩油門而釀成交通事 故，然而，汽車的啟動(dòng)和正常行駛功能不會(huì)受到任何影響，整個(gè)工作過程進(jìn)一 步闡述如下
(1) 在必須急剎車的時(shí)候，司機(jī)誤踩油門，首先會(huì)出現(xiàn)燃油流量急劇增加， 本發(fā)明中的可測(cè)控電磁闔3實(shí)時(shí)地將代表突變流量的流體差壓信息實(shí)時(shí)輸送至 信號(hào)處理器l;
(2) 信號(hào)處理器1將計(jì)算獲得的當(dāng)前突變流量與前一時(shí)刻流量進(jìn)行比較， 根據(jù)前后流量差A(yù)g與預(yù)置的判據(jù)，就可以準(zhǔn)確判定此時(shí)的司機(jī)是否發(fā)生誤踩油 門的行為；
(3)—旦判定誤踩油門，信號(hào)處理器1及時(shí)向控制器2發(fā)送制動(dòng)指令；(4) 控制器2獲得制動(dòng)指令后，實(shí)時(shí)通過第一輸出端口向第一電子開關(guān)4 輸出觸發(fā)脈沖以控制可測(cè)控電磁閥4的閥門9關(guān)閉，同時(shí)，通過第二輸出端口 向第二電子開關(guān)5輸出觸發(fā)脈沖以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)推桿6動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)緊急剎車；
(5) 事故解除后， 一切恢復(fù)正常。
從整個(gè)工作可以看出，本實(shí)施例能自動(dòng)防止急剎車誤踩事件的發(fā)生，有效 保障了人員和交通工具安全，而且對(duì)現(xiàn)有汽車的改進(jìn)工作簡(jiǎn)便可行，因此具有 顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1、一種急剎車防誤踩裝置，包括控制器、制動(dòng)器，其特征在于，還包括信號(hào)處理器、可測(cè)控電磁閥、第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)、電動(dòng)推桿，信號(hào)處理器的輸入端口與可測(cè)控電磁閥的差壓電信號(hào)輸出端口相連接，信號(hào)處理器的輸出端口連接至控制器的輸入端口，控制器的第一輸出端口連接至第一電子開關(guān)控制極，控制器的第二輸出端口連接至第二電子開關(guān)控制極，第一電子開關(guān)陽(yáng)陰兩極串接在可測(cè)控電磁閥的直流供電回路上，可測(cè)控電磁閥設(shè)置于汽車供油管路中腳踏油門的上游側(cè)，汽車供油首先通過可測(cè)控電磁閥后再通過腳踏油門才通至發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，第二電子開關(guān)陽(yáng)陰兩極串接在電動(dòng)推桿的直流供電回路上，電動(dòng)推桿的推桿頂端與制動(dòng)器腳踏桿下端力臂形成在90°平面角度范圍內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的急剎車防誤踩裝置，其特征是，所述的控制器輸 入端與信號(hào)處理器的輸出端連接以接收信號(hào)處理器向其發(fā)送的制動(dòng)指令，控制 器根據(jù)制動(dòng)指令通過其第一輸出端口、第二輸出端口同時(shí)向第一電子開關(guān)、第 二電子開關(guān)的控制極輸出觸發(fā)脈沖以控制可測(cè)控電磁閥閥門關(guān)閉和電動(dòng)推桿的 動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)及時(shí)關(guān)閉油路和自動(dòng)剎車。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的急剎車防誤踩裝置，其特征是，所述可測(cè)控電磁 閥，包括電磁閥本體、閥門、壓縮彈簧、電磁鐵、導(dǎo)壓孔管、差壓傳感器、 塑性軟壓板和電纜接口，其中閥門、壓縮彈簧、電磁鐵、差壓傳感器、塑性軟 壓板和電纜接口分布于電磁閥本體內(nèi)部、按從下至上順序排列，閥門位于電磁 閥本體內(nèi)部的中心位置，壓縮彈簧套在閥門上部的圓柱體上，電磁鐵位于該圓柱體正上方，并與該圓柱體有間隙，導(dǎo)壓孔管的壓力輸入端頭位于電磁闊本體內(nèi)部的流體通道的管壁上，導(dǎo)壓孔管的壓力輸出端頭與差壓傳感器的壓力輸入端連接，差壓傳感器的流體差壓電氣信號(hào)通過輸出導(dǎo)線輸出，電磁鐵的受電線圈輸入導(dǎo)線和差壓傳感器的流體差壓電氣信號(hào)輸出導(dǎo)線與電纜接口連接，并通 過其分別與電磁閥本體外的控制器和信號(hào)處理器相連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的急剎車防誤踩裝置，其特征是，所述的電磁閥本 體是一種殼體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部中空，外部的兩側(cè)有上游管道接頭和下游管道接頭， 電磁閥本體依靠上、下游管道接頭的外螺紋與上、下游管道連接，上游管道接 頭和下游管道接頭與閥門通流孔道形成流體通道，電磁閾本體底部設(shè)有一個(gè)底 部螺蓋，電磁閥本體內(nèi)部分上部與下部?jī)刹糠?，上部由下至上依次放置電磁鐵、 差壓傳感器、塑性軟壓板和電纜接口，電磁鐵受電線圈的引線和差壓傳感器的 電氣信號(hào)輸出線分別穿過塑性軟壓板上的導(dǎo)線孔與電纜接口中的引腳焊接，電 纜接口與電磁閥本體通過螺紋連接，下部由上至下依次設(shè)置壓縮彈簧、闊門和 底部螺蓋。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的急剎車防誤踩裝置，其特征是，所述的電纜接口 利用連接螺紋與電磁閥本體上部緊密連接，其中的信號(hào)線均附編號(hào)以便于通過 通信電纜進(jìn)行信號(hào)交互；所述的底部螺蓋上貼有防漏墊圈。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的急剎車防誤踩裝置，其特征是，所述的閥門為臺(tái) 階式柱體結(jié)構(gòu)，上部為圓柱體，下部為長(zhǎng)方體，在長(zhǎng)方體正對(duì)液流軸向設(shè)有一 通流孔道，該通流孔道是圓錐形的，其出口半徑小于入口半徑，入口半徑與電 磁閥本體的上游管道接頭半徑一致。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的急剎車防誤踩裝置，其特征是，所述的電磁鐵由 受電線圈與軟磁芯組成，安裝于閥門的上部，并與閥門上部圓柱體保持靜態(tài)距 離，受電線圈套在軟磁芯上，當(dāng)受電線圈受電時(shí)，在電磁場(chǎng)的作用下，軟磁芯 產(chǎn)生磁感應(yīng)并形成磁力克服彈簧的推力將閥門的鐵磁體拉動(dòng)，進(jìn)而將閥門逐漸 關(guān)小，直至關(guān)閉；反之，閥門上部圓柱體在壓縮彈簧的推力下，將閥門朝開啟 的方向移動(dòng)，直至完全開通，受電線圈由交流電源供電，當(dāng)串接硬開關(guān)控制其 導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)，受電線圈僅有開關(guān)兩種工作狀態(tài)，通過串接電力開關(guān)器件控制 其導(dǎo)通或關(guān)斷，則能利用電力開關(guān)器件的軟開通與軟關(guān)斷功能，實(shí)現(xiàn)受電線圈 流通電流的連續(xù)變化，形成流量的平緩連續(xù)調(diào)節(jié)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的急剎車防誤踩裝置，其特征是，所述的導(dǎo)壓孔管 是兩根直徑為lmm的小孔管，其中的一根為上游導(dǎo)壓孔管，其壓力輸入端頭位 于流體通道上游靠近閥門入口的管壁上，另一根為下游導(dǎo)壓孔管，其壓力輸入 端頭位于流體通道下游靠近閥門出口的管壁上，上、下游導(dǎo)壓孔管的壓力輸入 端頭分別連接差壓傳感器的壓力輸入端，差壓傳感器的流體差壓電氣信號(hào)通過 輸出導(dǎo)線輸出，閥門中有流體通過時(shí)，經(jīng)導(dǎo)壓孔管的傳導(dǎo)輸至差壓傳感器的輸 入端，經(jīng)差壓傳感器中的差壓敏感元件轉(zhuǎn)換，將流體差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成流體差壓 電氣信號(hào)，再經(jīng)輸出導(dǎo)線輸出。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的急剎車防誤踩裝置，其特征是，所述電動(dòng)推桿， 其最大推力達(dá)到300N，最大行程達(dá)到130mm， 24V/12V直流永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)，24V 時(shí)的滿載電流2A，響應(yīng)速度27 50mm/s。
10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的急剎車防誤踩裝置，其特征是，所述信號(hào)處理 器的輸入端口接收可測(cè)控電磁閥輸出的流體差壓電信號(hào)，根據(jù)接收到的輸入信 號(hào)進(jìn)行決策計(jì)算，當(dāng)汽車處于行駛狀態(tài)時(shí)，信號(hào)處理器的輸入端口會(huì)實(shí)時(shí)地接 收可測(cè)控電磁閥輸出的流體差壓電信號(hào)，并通過油路流量的變化率判斷出司機(jī) 是否在急剎車時(shí)誤踩了油門，因此會(huì)做出決策是否需要向控制器發(fā)出制動(dòng)指令， 信號(hào)處理器經(jīng)決策判斷， 一旦判定司機(jī)誤踩油門，則立即通過輸出端口向控制 器輸出信號(hào)，控制器根據(jù)該信號(hào)立即通過第一輸出端口向第一電子開關(guān)的控制 極輸出觸發(fā)脈沖，第一電子開關(guān)隨之開通，可測(cè)控電磁闊的受電線圈受電，立 即使處于常開狀態(tài)的可測(cè)控電磁閥的閥門關(guān)閉，與此同時(shí)，控制器通過第二輸 出端口向第二電子開關(guān)的控制極輸出觸發(fā)脈沖信號(hào)，使該電子開關(guān)開通，立即 啟動(dòng)電動(dòng)推桿推動(dòng)汽車制動(dòng)器使汽車自動(dòng)剎車。
全文摘要
一種自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域的急剎車防誤踩裝置，其中信號(hào)處理器的輸入端口與可測(cè)控電磁閥的差壓電信號(hào)輸出端口相連接，信號(hào)處理器的輸出端口連接至控制器的輸入端口，控制器的兩個(gè)輸出端口連接至兩個(gè)電子開關(guān)控制極，第一電子開關(guān)陽(yáng)陰兩極串接在可測(cè)控電磁閥的直流供電回路上，可測(cè)控電磁閥設(shè)置于汽車供油管路中腳踏油門的上游側(cè)，汽車供油首先通過可測(cè)控電磁閥后再通過腳踏油門才通至發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸，第二電子開關(guān)陽(yáng)陰兩極串接在電動(dòng)推桿的直流供電回路上，電動(dòng)推桿的推桿頂端與制動(dòng)器腳踏桿下端力臂形成在90°平面角度范圍內(nèi)可轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械連接。本發(fā)明可以避免可能發(fā)生的交通事故，保障人身和交通設(shè)施的安全。
文檔編號(hào)B60W30/08GK101104382SQ20071004289
公開日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2007年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日
發(fā)明者張曉芳, 張秀彬, 健 肖, 陳惕存, 馬斌博 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)