專利名稱：一種汽車自動防撞裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽車用的避撞裝置，特別是自動操縱的避撞裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有汽車使用的制動裝置在一般情況下能使汽車減速及制動，在實際制動停車中，并不是駕駛員踏下制動踏板汽車就能立即停止行進的，從駕駛員發(fā)現(xiàn)危險情況采取制動措施到汽車完全停住，需要一段時間，這段時間內(nèi)汽車仍在行走，這段距離即為制動停車距離，它包括反應(yīng)距離(駕駛員反應(yīng)時間內(nèi)汽車行駛距離)和制動距離(踏上制動踏板后到汽車停止這段時間的行駛距離)，當(dāng)制動停車距離值大于前、后汽車實際距離時，追尾碰撞的交通事故必然發(fā)生。雖然由于現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展，已裝上ABS及EBD裝置，對汽車制動性能有所改善，但終歸不能克服上述這一客觀情況的發(fā)生，特別是反應(yīng)距離的長短與駕駛員的因素頗大，其反應(yīng)時間帶來的反應(yīng)距離占整個制動停車距離的50～70％。在現(xiàn)代公路上，車速一般較快，路上交通狀況瞬息萬變，駕駛員稍有疏忽，即可發(fā)生追尾碰撞，每天在全世界均要發(fā)生多起重大或惡性交通事故，甚至于十幾輛汽車連續(xù)追尾，造成車毀人亡就不奇怪了。
為了減少此類事故的發(fā)生，世界上許多汽車工業(yè)較發(fā)達(dá)的國家多年來一直在研究開發(fā)新裝置，例如美國、德國的一些汽車公司研究利用雷達(dá)發(fā)射電磁波測距，用傳感器收集和傳遞汽車各部分行走信息經(jīng)過微機處理控制制動裝置，但結(jié)果均不理想，其中有兩大難題無法解決，一是對前方障礙物無法辨別，如在道路轉(zhuǎn)彎處行駛，路邊的樹木、電線桿等，也被信號采集系統(tǒng)當(dāng)作障礙物，造成誤停車，嚴(yán)重影響汽車的正常行駛，二是裝置大量采用高科技元件，成本極高，其價格甚至于超過一般汽車本身價格，因此根本無法推廣使用。
本實用新型提供了一個全新的概念，作為汽車的一個整套附加裝置安裝在汽車底板下面，與平時汽車正常駕駛無關(guān)，只是在汽車與前方障礙物(如前方汽車)之間距離達(dá)到一定值時，此時不停車必然要發(fā)生碰撞時才發(fā)揮作用，將汽車強制停止，而不會撞在前方障礙物上，確保不會車毀入亡，完全避免發(fā)生(追尾)交通事故，它作為現(xiàn)有制動裝置的補充，具有從根本上解決汽車制動的功能。
本實用新型的原理是當(dāng)安裝在汽車前方的超聲波收發(fā)器和安裝在汽車前輪處的車速傳感器分別將采集的前方障礙物距離和車速數(shù)據(jù)信號傳送到裝置控制器時，控制器內(nèi)單片機依據(jù)軟件程序進行處理和判定，其數(shù)值達(dá)到預(yù)設(shè)的限定值后，控制器即發(fā)出指令，松開電磁制動器并啟動電機，電機正轉(zhuǎn)通過傳動軸、鏈輪和鏈條將拉板送到兩側(cè)后車輪下方，輪胎將拉板壓在地面上，隨著汽車?yán)^續(xù)行駛，拉板對車體持續(xù)產(chǎn)生一個斜下方向的拉力，共垂直分力加大了輪胎對拉板的壓力，使拉板在相對向后移動中與地面之間無位移以便拉動鏈條，其水平分力經(jīng)鏈條拉動吸能器吸能，待汽車行駛的動能全部被吸收后，汽車即停止行駛而被制動，其制動停車距離因預(yù)先設(shè)置的限定值經(jīng)程序控制后永遠(yuǎn)小于實際與前方障礙物的距離，因此不會發(fā)生碰撞而起到避撞作用。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有汽車的制動裝置，在制動停車距離大于汽車前端與前方障礙物距離時，必然要發(fā)生碰撞事故的危險現(xiàn)狀，本實用新型提供的“汽車自動防撞裝置”就能有效地將該汽車及時制動，而避免與前方障礙物發(fā)生碰撞，起到保護自身和障礙物(包括前車、騎車人和行人)安全的作用。
本實用新型(見圖1)由超聲波收發(fā)器1、車速傳感器2、控制器3、前罩4、座板5、電磁制動器6、直流電機7、傳動軸8、聲光報警器9、拉板10、后罩11、支撐軸12、鏈輪13、送進機構(gòu)14、支撐腳15、鏈條16、吸能器17、鏈條盒18組成。超聲波收發(fā)器1裝在汽車前方保險杠處(見圖2-I)，車速傳感器2裝在左前車輪內(nèi)側(cè)車軸上，它們均與裝在駕駛室儀表盤上的控制器3相連?？刂破?與聲光報警器9和裝在傳動軸8上的電磁制動器6、直流電機7相連。傳動軸8通過鏈輪13同時帶動左、右兩側(cè)的執(zhí)行機構(gòu)，鏈條16前端通過鏈條盒18與吸能器17相連，后端與拉板10相連，中部通過送進機構(gòu)14推動支撐腳15轉(zhuǎn)動。支撐軸12、前罩4、后罩11和吸能器17均固定在座板5上，而座板5用焊接方式與汽車底盤骨架相連。
當(dāng)汽車行駛中的前方突遇較近處有障礙物(包括汽車、騎車人、行人等)時，駕駛員必然采取制動措施，但其制動停車距離大于與障礙物的距離時，此裝置自動啟動，電磁制動器6松開，直流電機7啟動并帶動傳動軸8、鏈輪13和鏈條16將拉板10送至后車輪下壓住(見圖2-II)，支撐腳15在送進機構(gòu)14推動下向下轉(zhuǎn)動到垂直位置(防止垂直分力過大而影響輪胎和車體骨架變形)，與地面起滾動支撐作用，隨著汽車?yán)^續(xù)行駛，拉板10通過鏈條16拉動鏈條盒18帶動吸能器17吸能，直至吸能完畢而行駛停止，此時裝在汽車后方的聲光報警器9發(fā)聲并閃亮，提醒后面車輛減速避讓。
當(dāng)汽車制動后需重新行駛時，先將汽車向后倒車(一般小于600毫米)，同時按動控制器3的按鈕，啟動電機7反轉(zhuǎn)，通過鏈輪13將鏈條16、拉板10、鏈條盒18和支撐腳15、送進機構(gòu)14全部恢復(fù)到原來位置，電磁制動器6斷電將傳動軸8制動，電機7停止轉(zhuǎn)動，整個執(zhí)行機構(gòu)處于待機狀態(tài)。
本實用新型的特點是1.實用性強，裝置從啟動到汽車制動停止全過程是全自動的，無需駕駛員操作，因此有效的避免了人為因素；2.安全性高，由于裝置設(shè)計先進、合理，能保證當(dāng)即將要發(fā)生汽車碰撞事故時立即啟動防撞，給本車、乘員以及對方汽車、乘員和行人都帶來安全保障；3.產(chǎn)品設(shè)計充分考慮到強度高、重量輕、防水、防銹和防塵，基本上可作到免維修；4.成本低，適合在各種汽車上安裝使用。


圖1為本實用新型的俯視圖圖2為本實用新型的立面外觀動作示意圖圖3為本實用新型內(nèi)超聲波收發(fā)器1、車速傳感器2、和控制器3的工作流程圖圖4為本實用新型內(nèi)直流電機7雙向控制調(diào)速接口電路圖圖5為本實用新型內(nèi)報警器9光控制電路圖圖6為本實用新型內(nèi)報警器9聲控制電路圖圖7為本實用新型內(nèi)拉板10、鏈條16、鏈輪13、傳動軸8、前罩4、后罩11、座板5、支撐軸12的俯視圖圖8為本實用新型圖7的A-A剖視圖圖9為本實用新型圖7的H-H剖視圖圖10為本實用新型圖7的K-K剖視圖圖11為本實用新型圖7的M-M剖視圖圖12為本實用新型圖7的N-N剖視圖圖13為本實用新型圖7的O向視圖圖14為本實用新型圖13的B-B剖視圖圖15為本實用新型圖8的J向視圖圖16為本實用新型內(nèi)支撐腳15、送進機構(gòu)14的主視圖圖17為本實用新型內(nèi)支撐腳15、送進機構(gòu)14的俯視圖圖18為本實用新型內(nèi)吸能器17、鏈條盒18的主視圖圖19為本實用新型圖18的C-C剖視圖圖20為本實用新型圖18的X-X剖視圖圖21為本實用新型圖20的Y-Y剖視圖圖22為本實用新型圖20的Z-Z剖視圖圖23為本實用新型內(nèi)電磁制動器6的縱剖面圖圖1和圖2已在發(fā)明內(nèi)容中說明圖3所示裝有A1、A2、A3和A4的超聲波收發(fā)器1作為聲納傳感器由無線電收發(fā)機、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)及驅(qū)動器B和信號處理器C構(gòu)成?？刂破?向A1～A4發(fā)出命令后，傳感器發(fā)射超聲波，又接受回波，經(jīng)B和C整理將回波信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入控制器3，經(jīng)單片機計算出與前方障礙物W的距離L，其探測有效范圍為1600mm×車寬。
車速傳感器2由傳感器E和裝在驅(qū)動軸上的齒盤D、濾波放大器F和輸入處理器G組成。驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)帶動齒盤D轉(zhuǎn)動，切割傳感器E的磁場，產(chǎn)生一個交變電壓信號，該電壓隨車輪轉(zhuǎn)速變化而變化，將此電壓信號經(jīng)F和G處理后輸入到控制器3中，經(jīng)單片機計算后得知車輛的瞬時行駛速度。在控制器3面板設(shè)有手動按鈕及指示燈，以便檢測及調(diào)整開、關(guān)用。
圖4所示為直流電機7雙向控制及調(diào)速電路圖，單片機8031與可編程接口芯片8155相接，8155的輸出口PA1、PA0經(jīng)鎖存器74LS125和反向驅(qū)動器7406控制四個光電隔離器4N25和四個大功率場效應(yīng)管IRF640。當(dāng)8031通過8155接口輸出各種控制模型時，本電路運行目標(biāo)控制開關(guān)SW1、SW2、SW3和SW4的導(dǎo)通或關(guān)斷來使電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、剎車和滑行(見表1)。PC1是用手動控制電機的正、反轉(zhuǎn)和停止。電路中用8155的PB接口控制8個開關(guān)作為脈沖寬度值N，將需要的N值用來控制電機定子電壓接通或斷開，即可達(dá)到電機7調(diào)速的目的。
表1直流電機雙向控制時的工作狀態(tài)真值表

關(guān)于聲光報警器9(見圖5、圖6)的使用原理是通過單片機8031經(jīng)8155接74LSO6型的OC門驅(qū)動發(fā)光二極管LED實現(xiàn)光報警，采用8031輸出接口接模擬聲集成電路IC芯片KD9561，當(dāng)接到需報警的信號后，三極管9013導(dǎo)通，揚聲器發(fā)出報警聲音。
圖7、圖8所示鏈條16為雙排滾子鏈，其前端裝有鏈條推拉板57插入鏈條盒18并可推拉相連，中部可沿著套在支撐軸12上的導(dǎo)向輪26滑行，其后端與拉板相連，通過鏈輪8轉(zhuǎn)動形成前后運動(見圖10)。鏈條16左右兩側(cè)裝有鏈條支撐板20(見圖12)，并和拉板10左右兩側(cè)共同與彈簧鋼絲27相連，外套滑軌28以便在滑道19內(nèi)滑動(見圖13、圖14)。為減小滑動摩擦將滑道19做成齒形，和裝在前、后罩4、11上的T形板29形成開式滑道。拉板10由若干塊鉸鏈連接的鋼板組成(見圖11)，之間由銷軸24相連，每塊鋼板有若干處沖成三角形垂直向下的凸起物，以增加拉板工作時與地面的接觸力。在每塊鋼板上粘有橡膠塊25，保證拉板高度和與輪胎的摩擦作用。在拉板最后端裝有橡膠封口22(見圖9)，內(nèi)填彈性填充體23，作為拉板收回時將后罩11開口封住，以防灰塵進入。座板5與后罩11之間有硬橡膠板制作的吊板21相連，因后罩11與支撐軸12是鉸形連接(可轉(zhuǎn)動)，當(dāng)汽車從馬路上便道時，路面可碰到后罩下部(如受力P)，吊板21可變形支撐(見圖15)，力P消失后恢復(fù)原狀，因此吊板21是剛?cè)嵯嗉娴闹渭?，同時更有利于本裝置工作時的需要。
圖16、圖17所示送進機構(gòu)14為一齒輪，其上裝有短撥叉30和長撥叉32，撥桿31裝在鏈條16上。支撐腳15上裝有支板34和走輪35，另一端用螺紋與套在支撐軸12上的支撐腳座33相連。當(dāng)裝置工作時，鏈條16向后運動，使撥桿31撥動短撥叉30向后轉(zhuǎn)動，同時使送進機構(gòu)14及與其嚙合的支撐腳座轉(zhuǎn)動，最后將支撐腳15轉(zhuǎn)到垂直位置時，撥桿與短撥叉脫開而完成送進工作。當(dāng)鏈條16向前運動，撥桿31撥動長撥叉32向前轉(zhuǎn)動，送進機構(gòu)和支撐腳全部復(fù)位。
圖18、圖19所示吸能器17由三組(每組兩個)構(gòu)成，其數(shù)量根據(jù)吸能的需要選擇。在立軸54中部裝有組合鏈輪46(見圖20)，其上、下端采用棘輪機構(gòu)原理與上、下轉(zhuǎn)輪43相連，為保證工作間隙其間用環(huán)形溝槽內(nèi)裝配滾珠44。具有變截面的轉(zhuǎn)輪另一端插入封閉在吸能器槽板49、外環(huán)板48和內(nèi)環(huán)板52內(nèi)的外環(huán)橡膠50與內(nèi)環(huán)橡膠51之間，立軸兩端擰入槽形圓螺母53將吸能器槽板49、內(nèi)環(huán)板52壓緊，外環(huán)板48與吸能器槽板49用螺栓連接壓緊，將以上各部件放入吸能器架37內(nèi)，加上連板38，在立軸8兩端用扁六角螺母擰緊，再用螺釘將吸能器架37、連板38固定在座板5上。
當(dāng)吸能器17被鏈條盒18向后拉動時，組合鏈輪46在滾珠軸承47上轉(zhuǎn)動，棘輪機構(gòu)帶動轉(zhuǎn)輪在內(nèi)、外環(huán)橡膠間轉(zhuǎn)動(見圖21)，由于轉(zhuǎn)輪斷面為變截面(見圖22)，斷面高處壓縮內(nèi)、外環(huán)橡膠，在轉(zhuǎn)動中機械功轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃文芏_(dá)到吸能目的。當(dāng)鏈條盒18向前運動時帶動組合鏈輪反轉(zhuǎn)，棘輪機構(gòu)松開，轉(zhuǎn)輪不轉(zhuǎn)仍保持待機狀態(tài)。
鏈條盒18兩側(cè)裝有兩排鏈條滾柱55，用鏈條銷軸58將鏈條盒板與匚形板56和滾柱55一同連接。為防止鏈條盒18被損壞，在其前端裝有擋柱42，當(dāng)擋柱42移到裝在座板5上的擋板41時被限位。在后端也裝有擋柱兩個作為鏈條拉動用。在吸能器架37前后處各裝有一對導(dǎo)輪40，作為鏈條盒運動導(dǎo)向用。
圖23所示電磁制動器6上裝有磁鐵59、激磁線圈60、銜鐵61和彈簧62。激磁線圈60通電時在磁鐵上產(chǎn)生磁場，磁鐵吸動銜鐵，松開傳動軸8，斷電后激磁電流消失，銜鐵在彈簧作用下復(fù)位壓住傳動軸8而制動。
具體實施方式
本實用新型所涉及的為汽車安全裝置，因此必須采用科學(xué)及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟襟E予以實施1.開發(fā)階段先做關(guān)鍵部件性能試驗，在此基礎(chǔ)上試制產(chǎn)品樣機；2.裝車試驗制定產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，將產(chǎn)品安裝在汽車上進行實車試驗；3.產(chǎn)品鑒定由汽車行業(yè)主管部門進行鑒定，在此基礎(chǔ)上制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，列入行業(yè)產(chǎn)品目錄，并申報國家標(biāo)準(zhǔn)；4.小批量生產(chǎn)在小轎車上首先安裝使用；5.定型生產(chǎn)形成產(chǎn)品系列化，以適應(yīng)各種車型安裝使用的需要。
權(quán)利要求1.一種汽車自動防撞裝置，其特征是它由超聲波收發(fā)器(1)、車速傳感器(2)、控制器(3)、前罩(4)、座板(5)、電磁制動器(6)、直流電機(7)、傳動軸(8)、聲光報警器(9)、拉板(10)、后罩(11)、支撐軸(12)、鏈輪(13)、送進機構(gòu)(14)、支撐腳(15)、鏈條(16)、吸能器(17)和鏈條盒(18)組成，超聲波收發(fā)器(1)裝在汽車前方保險杠處，車速傳感器(2)裝在左前車輪內(nèi)側(cè)車軸上，它們均與裝在駕駛室儀表盤上的控制器(3)相連，控制器(3)與裝在汽車尾部中心的聲光報警器(9)和裝在傳動軸(8)上的電磁制動器(6)、直流電機(7)相連，傳動軸(8)通過鏈輪(13)與鏈條(16)相連，鏈條(16)前端通過插入和拉動鏈條盒(18)與吸能器(17)相連，后端與拉板(10)、鏈條支撐板(20)相連，中部通過送進機構(gòu)(14)推動套在支撐軸(12)上的支撐腳(15)轉(zhuǎn)動，支撐軸(12)、前罩(4)、后罩(11)和吸能器(17)均固定在座板(5)上，而座板(5)焊在汽車底盤骨架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種汽車自動防撞裝置，其特征是在前罩(4)和后罩(11)上裝有滑道(19)和T形板(29)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種汽車自動防撞裝置，其特征是在鏈條(16)左右兩側(cè)裝有鏈條支撐板(20)，在前端裝有鏈條推拉板(57)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種汽車自動防撞裝置，其特征是在后罩(11)與座板(5)之間裝有吊板(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種汽車自動防撞裝置，其特征是在拉板(10)上裝有封口(22)、彈性填充體(23)、銷軸(24)和橡膠塊(25)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種汽車自動防撞裝置，其特征是在拉板(10)和鏈條支撐板(20)的左右兩側(cè)裝有彈簧鋼絲(27)和滑軌(28)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種汽車自動防撞裝置，其特征是在支撐腳(15)和送進機構(gòu)(14)上裝有短撥叉(30)、撥桿(31)、長撥叉(32)、支撐腳座(33)、支板(34)和走輪(35)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種汽車自動防撞裝置，其特征是在吸能器(17)上裝有吸能器架(37)、連板(38)、導(dǎo)輪(40)、擋板(41)、擋柱(42)、轉(zhuǎn)輪(43)、組合鏈輪(46)、吸能器槽板(49)、外環(huán)橡膠(50)、內(nèi)環(huán)橡膠(51)、槽形圓螺母(53)和立軸(54)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種汽車自動防撞裝置，其特征是在鏈條盒(18)上裝有鏈條滾柱(55)、匚形板(56)和鏈條銷軸(58)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種汽車自動防撞裝置，其特征是在電磁制動器(6)上裝有磁鐵(59)、激磁線圈(60)、銜鐵(61)和彈簧(62)。
專利摘要汽車自動防撞裝置涉及汽車用的避撞裝置，能自動的避免汽車在行駛中發(fā)生各種碰撞事故。此裝置安裝在汽車底盤下側(cè)，當(dāng)超聲波收發(fā)器1和車速傳感器2分別接受的障礙物距離和車速信號傳到控制器3并達(dá)到限定值時，控制器內(nèi)單片機通過軟件程序發(fā)出指令信號，松開電磁制動器6并啟動電機7，經(jīng)傳動軸8、鏈輪13、鏈條16使拉板10向后至后車輪下被壓住，并通過鏈條盒18拉動吸能器17吸能，待汽車動能全部被吸收后，汽車被制動而避撞。本裝置結(jié)構(gòu)先進，自動化操作，適合在各種汽車上使用。
文檔編號B60T1/12GK2759871SQ20042008475
公開日2006年2月22日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月6日
發(fā)明者黃同元 申請人:黃同元