汽車油門防誤踩緊急剎車裝置

1、文章編號(hào):1001-3997(2010 10-0201-02【 摘 要 】 為了克服已有的汽車油門防誤踩裝置在防誤踩的同時(shí)不能實(shí)現(xiàn)及時(shí)剎車的不足,裝置通過(guò)分析正常踩油門和緊急情況下踩油門踩踏力的不同, 判斷油門踩下時(shí)是否為誤踩, 并設(shè)計(jì)了機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置, 保障了在油門誤踩情況下的人身安全, 不僅能夠防止油門不被踩下, 同時(shí)可在誤踩情況下實(shí)現(xiàn)剎車 。關(guān)鍵詞:油門誤踩; 機(jī)械聯(lián)動(dòng); 緊急剎車; 踏板力【 Abstract 】 In order to overcome the limitation of design for Anti-false stepping accelerator which

2、canAnti-false stepping accelerator but can t make the car stop , It design was designed according to the differences of the force on the pedal between normal situation and emergency situation which could determine falsestepping.At the same time , mechanical linkage device is applied in this design ,

3、 which can prevent theaccelerator be stepped down , while the brake be step down. Key words :Mistaking the accelerator ; Mechanical linkage ; Braking emergently ; Force on the pedal1引言汽車是現(xiàn)代社會(huì)中最主要的一種交通工具,隨著人民生活 水平的提高, 學(xué)車和開(kāi)車的人也越來(lái)越多, 相應(yīng)的, 交通事故也隨 之增多 1,2。 其中由于慌亂本該踩剎車的而誤踩了油門引起交通事 故的占了很大一部分 。 目前車輛使用的油門 、剎

4、車都是采用右腳 控制, 正常行駛時(shí), 右腳踩油門, 當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異常情況需要緊急剎車 時(shí), 需要抬起右腳, 使右腳與油門踏板分離并移向剎車踏板, 用力 踩下才啟動(dòng)剎車裝置, 使車停止 。 但在緊急情況下, 有時(shí)由于人大 腦因緊張, 特別是新人, 忙中出錯(cuò), 誤踩了油門, 導(dǎo)致車輛不但不 會(huì)停止, 反而會(huì)更快地沖向前方, 從而造成更加嚴(yán)重的事故 。 如何 更好的避免此種事故的發(fā)生, 國(guó)內(nèi)外的很多個(gè)人和機(jī)構(gòu)也作了大 量的研究, 也設(shè)計(jì)了很多防誤踩的裝置, 如油門制動(dòng)聯(lián)動(dòng)器 3、 油 門制動(dòng)裝置 4、汽車油門誤踩控制器 5、 汽車防誤踩油門緊急制動(dòng) 裝置 6等 。 不過(guò)設(shè)計(jì)和研究還存在很多的問(wèn)題和缺陷:

5、(1 大部分只是理論上的, 目前還沒(méi)有實(shí)物; (2 成本過(guò)高, 不易普及; (3 有些專利的可行性還有待考證, 沒(méi)有切實(shí)考慮到汽 車內(nèi)部結(jié)構(gòu); (4 只能夠?qū)崿F(xiàn)部分功能, 可以防止油門被誤踩, 但 沒(méi)有實(shí)現(xiàn)及時(shí)剎車的功能, 依舊會(huì)造成事故的發(fā)生 。 針對(duì)以上的 種種不足, 研究一種切實(shí)可行的方案尤為必要 。本文在前人研究的基礎(chǔ)上對(duì)油門防誤踩裝置作了進(jìn)一步的 改進(jìn), 以更有效的減少或避免因油門誤踩而引起的交通事故 。2汽車油門防誤踩緊急剎車裝置設(shè)計(jì)2.1汽車油門防誤踩緊急剎車裝置設(shè)計(jì)思路為了克服已有的汽車油門防誤踩裝置在防誤踩的同時(shí)不能 實(shí)現(xiàn)及時(shí)剎車的不足, 本裝置利用正常踩油門和緊急情況下踩油

6、門踩踏力不同來(lái)判斷此次油門踩下是否為誤踩 。 在緊急情況下, 由于情況危急, 造成駕駛員情緒緊張, 對(duì)油門踏板的踩踏力比平 時(shí)正常情況下的踩踏力要大得多, 而且, 踩下去的加速度比平常 正常踩油門的加速度也要大的多, 于是可以利用正常情況與緊急 情況踩油門的力不同來(lái)設(shè)計(jì)防誤踩裝置 7,8。 在誤踩情況下, 當(dāng)踩 踏力大于某個(gè)值時(shí), 此防誤踩裝置控制油門不被踩下或者說(shuō)是踩下無(wú)效 。 并利用安全帶的原理 9, 實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo) 。當(dāng)然, 僅僅防止油門被踩下還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的, 因?yàn)檫@樣只是能 起到防止汽車進(jìn)一步加速的作用, 而在緊急情況下, 駕駛員的真正 目的是想讓車子停下來(lái), 因此設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)要能實(shí)現(xiàn)正常情

7、況下油門被 踩下, 緊急情況下能判斷誤踩, 并防止油門不被踩下, 同時(shí)控制剎車 踩下, 實(shí)現(xiàn)一個(gè)聯(lián)動(dòng), 或者說(shuō)是把誤踩油門的力轉(zhuǎn)化為踩剎車的力, 實(shí)現(xiàn)駕駛員真正的目的, 使汽車達(dá)到制動(dòng)的效果, 減少事故發(fā)生 。2.2汽車油門防誤踩緊急剎車裝置設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)中汽車油門防誤踩緊急剎車裝置的具體結(jié)構(gòu)如圖 1所示, 裝置主要由外箱體和內(nèi)箱體兩部分組成, 內(nèi)箱體和外箱體 之間設(shè)置有復(fù)位彈簧, 內(nèi)箱體上的連接帶連接剎車連接帶和油門 踏板連接帶, 內(nèi)箱體的中部設(shè)有轉(zhuǎn)軸, 轉(zhuǎn)軸的兩端安裝在內(nèi)軸承 內(nèi), 轉(zhuǎn)軸上安裝帶槽棘輪和齒輪, 油門踏板連接帶裝在帶槽棘輪 上, 齒輪和帶槽齒輪嚙合, 帶槽齒輪安裝在上軸上,

8、上軸的兩端安 裝在上軸承內(nèi), 油門連接帶套裝在帶槽齒輪上; 內(nèi)軸承安裝在滑 塊內(nèi), 內(nèi)箱體的兩側(cè)內(nèi)壁設(shè)有豎向?qū)к? 滑塊可上下移動(dòng)地安裝 在豎向?qū)к墐?nèi), 滑塊的底部連接附加彈簧的上端, 附加彈簧的下 端頂在豎向?qū)к壍牡撞? 內(nèi)箱體底部設(shè)有內(nèi)箱體棘輪齒, 內(nèi)箱體 棘輪齒位于帶槽棘輪的正下方 。具體實(shí)施方式:正常情況下踩下油門踏板, 踏板連桿拉動(dòng)油中圖分類號(hào):TH116文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A汽車油門防誤踩緊急剎車裝置 *梅哲文 李曉佳 王明環(huán) 彭 偉(浙江工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,杭州 310014Automobile anti-false stepping accelerator and emergenc

9、y brake deviceMEI Zhe-wen , LI Xiao-jia , WANG Ming-huan , PENG Wei(Mechanical and Engineering College , Zhejiang University of Technology , Hangzhou 310014, China *來(lái)稿日期:2009-12-4Machinery Design &Manufacture機(jī)械設(shè)計(jì)與制造第 10期2010年 10月201門踏板連接帶, 油門踏板連接帶拉動(dòng)帶槽棘輪, 使帶槽棘輪轉(zhuǎn)動(dòng), 帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng), 從而使齒輪轉(zhuǎn)動(dòng), 齒輪再帶動(dòng)與之嚙合的帶槽齒輪 轉(zhuǎn)

10、動(dòng), 使之拉動(dòng)油門連接帶, 從而保證了踩油門正常加速, 此時(shí), 汽車誤踩油門緊急剎車裝置油門所保持的狀態(tài)稱之為狀態(tài)一, 如 圖 1所示 。 在緊急情況下誤踩了油門踏板, 由于踩油門的加速度 過(guò)大, 使油門踏板連帶拽動(dòng)帶槽棘輪, 轉(zhuǎn)軸向下的牽引力大于附 加彈簧的彈力, 使轉(zhuǎn)軸隨著帶槽棘輪沿內(nèi)箱體豎向?qū)к壏较蛳蛳?滑動(dòng), 附加彈簧被壓縮, 帶槽棘輪向下滑動(dòng)一段距離后與內(nèi)箱體 棘輪齒嚙合, 從而油門踏板連帶拉動(dòng)整個(gè)內(nèi)箱體向下滑動(dòng), 復(fù)位 彈簧壓縮, 內(nèi)箱體帶動(dòng)繞在內(nèi)箱體拉環(huán)上的剎車連接帶, 使汽車 剎車, 另一方面, 油門連接帶不被拉動(dòng), 從而起到了誤踩油門使汽 車緊急剎車的作用 。 此時(shí), 汽車誤

11、踩油門緊急剎車裝置油門所保 持的狀態(tài)稱之為狀態(tài)二, 如圖 2所示 。24567891011112131415161731819圖 1汽車誤踩油門緊急剎車裝置結(jié)構(gòu)圖1. 油門踏板連接帶 2. 剎車連接帶, 3. 油門連接帶 4. 防誤踩裝置由外箱體 5. 彈簧 6. 軸 7. 擋圈 8. 帶槽棘輪 9. 內(nèi)箱體 10. 齒輪 11. 棘齒 12. 彈簧 13. 滑塊 14. 軸承 15. 內(nèi)箱體拉環(huán) 16. 軸承 17. 擋圈 18. 帶槽齒輪 19. 軸31819245678910111121314151617圖 2緊急情況下裝置工作狀態(tài)圖1. 油門踏板連接帶 2. 剎車連接帶 3. 油門連接

12、帶 4. 防誤踩裝置由外箱體 5. 彈簧 6. 軸 7. 擋圈 8. 帶槽棘輪 9. 內(nèi)箱體 10. 齒輪 11. 棘齒 12. 彈簧 13. 滑塊 14. 軸承 15. 內(nèi)箱體拉環(huán) 16. 軸承 17. 擋圈 18. 帶槽齒輪 19. 軸汽車誤踩油門緊急剎車裝置在車體內(nèi)部的安裝方式,考慮 到車體內(nèi)部結(jié)構(gòu) 10,此裝置采用汽車外接的形式, 在不需要的時(shí) 候可以拆卸, 具體安裝, 如圖 3所示 。12876543圖 3汽車誤踩油門緊急剎車裝置安裝圖1. 油門踏板 2. 踏板連桿 3. 滑輪 4. 油門踏板連接 5. 防誤踩裝置6. 剎車連接帶 7. 油門連接帶 8. 車體底板3主要部件的分析計(jì)算

13、由調(diào)查分析 11, 12可知正常情況下的踏板力為 100N , 而在緊急制 動(dòng)的情況下所產(chǎn)生的踏板力為 350N 。 現(xiàn)在考慮 (10 這對(duì)預(yù)緊彈簧, 我們?nèi)☆A(yù)緊力 F 1=100N 而最大工作負(fù)荷為 F 2=350N 。 而這里有左右 對(duì)稱的兩個(gè)彈簧承受這力的作用, 所以每個(gè)彈簧上所受的力是已知 力的一半 。 現(xiàn)在對(duì)這個(gè)彈簧進(jìn)行分析計(jì)算和校核, 如圖 4所示 。D 2FdFFF圖 4彈簧受力分析圖3.1根據(jù)工作條件選擇材料并確定其許用應(yīng)力根據(jù)彈簧工作強(qiáng)度需要, 通過(guò)查閱相關(guān)表格得出選用彈簧, 選用碳素鋼絲彈簧 B 級(jí), 選用彈簧的繞旋比 c =7.2, =640Mpa。3.2根據(jù)強(qiáng)度條件計(jì)算

14、簧絲直徑由公式 13K =4c -1+0.615(1式中:c 旋繞比, 得出曲度系數(shù) K =1.21由公式 13d =1.6n 姨(2 式中:F n 最大工作負(fù)荷, k 彈簧曲度系數(shù), c 旋繞比, 最大切應(yīng)力 。 計(jì)算得出:d =2.5mm確定 d 值后, 即可按其計(jì)算彈簧的中徑和外徑, 得 :D 2=C d =17.5mmD =D 2+d =20mm3.3根據(jù)剛度條件, 計(jì)算彈簧有效圈數(shù) n彈簧剛度 k=F max max =175=12(3式中:F max 最大工作載荷, max 最大軸向變形量 。 由公式可解得 n=Gd 8C k =79000×2.58×7.2&#

15、215;12=5.5(圈 (4式中:G 材料切變模量 。3.4計(jì)算彈簧的其它尺寸內(nèi)徑 D 1=D 2-d =17.5-2.5=15(5 間距 叟 =3.3(mm (6 取 =3.5mm, 節(jié)距 t=+d=3.5+2.5=6(7 螺旋升角 =arctg t 2=6.2°(8在 (59 °之間, 合適 。 兩端各并緊一圈并磨平, 則得, 總?cè)?shù) n 1=5.5+2=7.5(圈 彈簧絲展開(kāi)長(zhǎng)度:(9自由高度:H 0=n +(n 1-0.5 d =5.5×3.5+(7.5-0.5 ×2.5=36.75(mm (103.5驗(yàn)證穩(wěn)定性b =H 02=36.75=2.

16、1(11第 10期梅哲文等:汽車油門防誤踩緊急剎車裝置 202因?yàn)楫?dāng)壓縮彈簧的長(zhǎng)徑比 b 太大時(shí), 可能在受載時(shí)失穩(wěn), 發(fā)生側(cè) 彎, 導(dǎo)致彈簧失效, 此處安裝的彈簧為兩端均可自由轉(zhuǎn)動(dòng), 查閱機(jī)械設(shè) 計(jì)手冊(cè) 13, 當(dāng)這個(gè) b 值大于 2.6時(shí), 彈簧將失穩(wěn), 所以此處滿足要求 。該組彈簧的彈簧絲直徑可取 2.5mm ,彈簧直徑取 18mm 滿足 要求 。 同樣對(duì) (17 這對(duì)彈簧進(jìn)行分析, 取彈簧的預(yù)緊力為 100N , 而 取最大工作負(fù)荷為 250N 。以同樣的方法得出, 該組彈簧的彈簧絲直 徑可取 1.8mm , 彈簧直徑取 9mm 滿足要求 。4結(jié)論(1 論文從機(jī)械的角度出發(fā)設(shè)計(jì)了油門防

17、誤踩裝置, 制作成 本低 、 安裝方便 。 (2 克服了前人機(jī)構(gòu)只能夠?qū)崿F(xiàn)部分功能, 可以 防止油門被誤踩, 但沒(méi)有實(shí)現(xiàn)及時(shí)剎車的功能的缺陷, 既可以防 止油門被誤踩, 又可以及時(shí)制動(dòng) 。參考文獻(xiàn) 1王烈芹 . 道路交通事故分析 . 青海交通科技, 2006(6 :162周春華 , 殷繼友 . 汽車油門踏板實(shí)施緊急制動(dòng)的模糊控制 . 交通世界, 2006(8 :58593張德元 . 實(shí)用新型專利說(shuō)明書 專利號(hào) :200620123970.14張東偉 . 實(shí)用新型專利說(shuō)明書 專利號(hào) :200620023729.15張威 . 實(shí)用新型專利說(shuō)明書 專利號(hào) :200520013306.76李駿 . 實(shí)

18、用新型專利說(shuō)明書 專利號(hào) :03254107.47張欽, 金圭 . 汽車誤踩油門糾錯(cuò)裝置的設(shè)計(jì) . 汽車電器 , 2008.8:468賈佳鵬 . 防誤踩油門裝置的設(shè)計(jì)構(gòu)想 . 汽車電器 , 2006.8:9109余志生 . 汽車?yán)碚?. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 199610林慕義, 張福生 . 車輛底盤構(gòu)造與設(shè)計(jì) . 北京:冶金工業(yè)出版社, 200711陳雪梅 , 高利 , 魏中華 . 緊急避障駕駛員制動(dòng)操縱特性研究 . 北京工業(yè)大 學(xué)學(xué)報(bào) , 2007.6:60460712鄭宏宇 , 宗長(zhǎng)富 , 高越 . 線控制動(dòng)系統(tǒng)踏板力模擬研究 , 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào), 2008(2 :1016101913成

19、大先 . 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) . 北京:化學(xué)工業(yè)出版社 , 2008文章編號(hào):1001-3997(2010 10-0203-021引言隨著各種先進(jìn)制造技術(shù)的快速發(fā)展,旋轉(zhuǎn)機(jī)越來(lái)越趨向于高 速重載和大功率發(fā)展 。 因此, 對(duì)數(shù)控加工設(shè)備的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)速及 負(fù)載能力要求越來(lái)越高 1。 液體靜壓軸承因能提供廣泛的液膜厚度 以及較高的液膜剛度, 功率損耗小, 即使在很低的轉(zhuǎn)速下也能平穩(wěn) 工作等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用到重型裝備中并成為核心部件 2-3。數(shù)值模擬是研究液體靜壓軸承流場(chǎng)與壓力場(chǎng)的有效手段之 一 。 國(guó)外, Satish C.Sharma 4利用有限元方法對(duì)不同油腔形狀的圓形靜壓推力軸承的動(dòng)靜特性進(jìn)行了分

20、析, 發(fā)現(xiàn)它們的性能 (剛度 、 承載能力 、 壓力和流量 有所不同; A. van Beek 5等對(duì)傾斜的多墊 靜壓推力承載進(jìn)行有限元分析, 得出油膜厚度的減小與載荷的偏 心度線性相關(guān) 。 國(guó)內(nèi), 邵俊鵬等利用 FLUENT 研究靜壓軸承橢圓 腔與扇形腔的靜止?fàn)顟B(tài)流場(chǎng) 。2靜壓軸承工作原理及計(jì)算模型靜壓軸承是借助于液壓供油系統(tǒng),強(qiáng)制地將壓力潤(rùn)滑油注 入摩擦副之間的油腔, 利用油腔的封油邊和工作臺(tái)間隙的節(jié)流作中圖分類號(hào):TH133.36文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A重型靜壓軸承流場(chǎng)與壓力場(chǎng)仿真分析 *孫仲元 黃筱調(diào) 方成剛(南京工業(yè)大學(xué) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院, 南京 210009Simulation analy

21、sis of flow and pressure field for heavy hydrostatic bearingSUN Zhong-yuan , HUANG Xiao-diao , FANG Cheng-gang(School of Mechanic and Power Engineering , Nanjing University of technology , Nanjing 210009, China 【 摘 要 】 采用 FLUENT 軟件對(duì)重型恒流靜壓軸承油膜的三維壓力分布及流場(chǎng)分布進(jìn)行了數(shù)值分析,重點(diǎn)分析進(jìn)出口區(qū)域的流速, 并研究了出口壓力與流速變化趨勢(shì) 。 分析結(jié)果表明, 流場(chǎng)進(jìn)口附近流速變化劇 烈, 但是整體流動(dòng)呈現(xiàn)很強(qiáng)的規(guī)律性 。 油膜整體壓力場(chǎng)成均勻?qū)ΨQ分布, 不受出口位置影響 。 為進(jìn)一步研究重 型靜壓軸承的性能與設(shè)計(jì)提供理論依據(jù) 。關(guān)鍵詞:靜壓軸承; FLUENT ; 壓力場(chǎng); 流場(chǎng)【 Abstract 】 A three -dimensional simulation was performed numerically for pressure distribution andflow distribution of heavy hydrostatic bearing under the condition of constant flow u