CN102826078A - 汽车自动刹车***及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车自动刹车***及其控制方法。包括依次同轴相连的电动机、联轴器、传动轴、电磁离合器、从动轴和齿轮及和齿轮啮合的齿条，齿条一端和刹车踏板上的连接杆相连，另一端上有铁块并和真空助力器相对，真空助力器上设有和铁块相对的电磁铁和微动开关，电动机、电磁离合器、电磁铁及微动开关分别和一控制电路相连。由控制电路获取汽车上各种传感器信号判断是否需要紧急刹车，如需要则发出控制信号启动电动机并闭合电磁离合器，齿轮旋转带动齿条向真空助力器平移，微动开关被触动后，接通电磁铁吸住铁块，有效制动。本发明在汽车紧急遇险时无需人工操作就能自动刹车，有效避免因驾驶员来不及反应及误踩油门踏板所造成的交通事故发生。

Description

汽车自动刹车***及其控制方法

技术领域

本发明属于汽车安全行驶技术领域，尤其涉及一种汽车自动刹车***及其控制方法。

背景技术

在汽车行驶过程中，由驾驶员自身精神状态所导致的交通事故占大多数，驾驶员经常在需要刹车的情况下来不及反应，而酿成惨祸。另外，由于汽车上刹车踏板和油门踏板一般都位于驾驶员的右脚边，当面临紧急情况时，驾驶员很容易因意识混乱导致误操作，将油门踏板错误地当作刹车踏板踩踏，使得恶***通事故频频发生。因此，如果有一种在紧急情况下能自动控制汽车刹车的装置，将大大减少交通事故的发生，对提高我国汽车主动安全技术和促进我国道路交通的发展有十分重要的意义。

发明内容

本发明主要解决原来汽车刹车需要驾驶员脚踩刹车踏板进行控制，容易发生由于驾驶员自身精神状态来不及控制刹车的交通事故，也容易发生由于驾驶员意识混乱而将油门踏板错误地当作刹车踏板踩踏的交通事故的技术问题；提供一种汽车自动刹车***及其控制方法，其在汽车行驶中发生紧急遇险情况下，不需要驾驶员踩踏刹车踏板，能自动发出刹车信号使真空助力器进行制动操作，从而实现无需人工操作就能让汽车自动刹车，反应快，控制可靠，避免驾驶员来不及反应及误踩油门踏板现象的发生，大大减少交通事故的发生。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明的汽车自动刹车***，包括依次同轴相连的电动机、联轴器、传动轴、电磁离合器、从动轴和齿轮及和齿轮啮合的齿条，齿条的一端和汽车的刹车踏板上的连接杆相连，齿条的另一端和汽车的真空助力器相对，并且齿条朝向真空助力器的这一端设有一个铁块，所述的真空助力器朝向齿条的端面上设有电磁铁和微动开关，电磁铁和微动开关的位置和所述的铁块相对应，所述的电动机、电磁离合器、电磁铁及微动开关分别和一控制电路相连。由控制电路获取汽车上各种传感器信号判断是否需要紧急刹车，当需要紧急刹车时，控制电路发出控制信号启动电动机并闭合电磁离合器，通过传动轴、从动轴带动齿轮旋转，齿轮带动齿条向真空助力器平移，实现初始制动。齿条继续前移，触碰微动开关，微动开关动作，使电动机和电磁离合器失电而电磁铁得电，电磁铁得电产生吸力吸住铁块，齿条被吸住，真空助力器保持工作状态使制动有效进行。可以解除刹车信号时，控制电路发出控制信号使电磁铁失电而失去吸力，齿条弹回，微动开关复位，汽车回到正常行驶状态。因此，在汽车行驶中发生紧急遇险情况下，不需要驾驶员踩踏刹车踏板，本发明的汽车自动刹车***能自动发出刹车信号使真空助力器进行制动操作，从而实现无需人工操作就能让汽车自动刹车，反应快，控制可靠，避免驾驶员来不及反应及误踩油门踏板现象的发生，大大减少交通事故的发生。

作为优选，所述的汽车自动刹车***包括一推杆，所述的汽车的刹车踏板上的连接杆和推杆的一端相连，推杆的另一端朝向所述的微动开关，所述的齿条套设在所述的推杆上。齿条带动推杆平移，推杆先触碰微动开关，使微动开关动作，电磁铁得力产生吸力，电磁铁吸住铁块。推杆和刹车踏板上连接杆的连接更加方便，不用改变原来汽车上刹车踏板的连接结构，装上带有铁块的齿条就行，实现更加方便。

作为优选，所述的传动轴上设有主轴承座，所述的从动轴上设有从轴承座。使电动机带动传动轴、从动轴旋转更加顺畅，主轴承座、从轴承座又起到支承作用，安装更加稳固。

作为优选，所述的电磁铁为盘式电磁铁。提高电磁铁能更好地吸住铁块，提高自动刹车效果。

作为优选，所述的控制电路包括中央处理单元和电子开关，汽车上的雷达测距传感器、加速度传感器及车速传感器的输出端分别和中央处理单元的输入端相连，中央处理单元的输出端和电子开关的控制端相连，电子开关和所述的电动机串联，该串联电路的一端和所述的微动开关的第一触点相连，该串联电路的另一端经一直流电源和微动开关的公共触点相连，所述的电磁铁的一端和微动开关的第二触点相连，电磁铁的另一端经电子开关、直流电源和微动开关的公共触点相连，所述的电磁离合器和电动机并联。微动开关的初始状态为第一触点和公共触点接通状态。微动开关受触碰后，第二触点和公共触点接通。电子开关可采用继电器或三极管。中央处理单元综合雷达测距传感器、加速度传感器和车速传感器输送过来的信息，进行分析、处理和判断，若检测到汽车前方障碍物在汽车行驶临界安全距离之内和/或捕获到有误踩油门的动作，则立即发出控制信号使电子开关闭合，则启动电动机并且闭合电磁离合器，齿条移向真空助力器，触碰微动开关后，接通微动开关的第二触点和公共触点，电磁铁得电产生吸力吸住齿条，真空助力器保持工作状态，完成制动。需要解除紧急刹车信号时，中央处理单元发出控制信号使电子开关断开，电磁铁失电而失去吸力，齿条回弹，微动开关的第一触点和公共触点接通，此时电动机、电磁离合器和电磁铁都处于失电状态，汽车回到正常行驶状态。

本发明的汽车自动刹车***的控制方法，包括以下步骤：

①当所述的控制电路判断出汽车处于危险行驶状态需要紧急刹车时，发出控制信号启动所述的电动机并且闭合所述的电磁离合器，带动所述的传动轴、从动轴和齿轮旋转，齿轮带动所述的齿条向所述的真空助力器平移，使真空助力器工作，实现初始制动；

②齿条继续向真空助力器平移，所述的铁块触碰到所述的微动开关，微动开关动作，使电动机停转并且电磁离合器分离，同时所述的电磁铁得电产生引力而吸住铁块，将齿条紧紧吸住，使真空助力器保持工作状态，确保制动有效进行；

③当控制电路判断出汽车处于非危险行驶状态需要解除紧急刹车命令时，发出控制信号使电磁铁失电而失去磁性，齿条弹回，微动开关复位，汽车可正常行驶。

因此，在汽车行驶中发生紧急遇险情况下，不需要驾驶员踩踏刹车踏板，本发明的汽车自动刹车***能自动发出刹车信号使真空助力器进行制动操作，从而实现无需人工操作就能让汽车自动刹车，反应快，控制可靠，避免驾驶员来不及反应及误踩油门踏板现象的发生，大大减少交通事故的发生。

作为优选，所述的控制电路包括中央处理单元和电子开关，汽车上的雷达测距传感器、加速度传感器及车速传感器的输出端分别和中央处理单元的输入端相连，中央处理单元的输出端和电子开关的控制端相连，电子开关和所述的电动机串联，该串联电路的一端和所述的微动开关的第一触点相连，该串联电路的另一端经一直流电源和微动开关的公共触点相连，所述的电磁铁的一端和微动开关的第二触点相连，电磁铁的另一端经电子开关、直流电源和微动开关的公共触点相连，所述的电磁离合器和电动机并联；

所述的步骤①为：由雷达测距传感器、加速度传感器和车速传感器获取汽车前方的障碍物信息和是否有误踩油门的动作信息，获取的信息输送给所述的中央处理单元，经过中央处理单元的分析、处理和判断，若检测到汽车前方障碍物在汽车行驶临界安全距离之内和/或捕获到有误踩油门的动作，则判断为需要紧急刹车，中央处理单元立即发出控制信号给电子开关，使电子开关闭合，则启动电动机并且闭合电磁离合器，由电动机带动所述的传动轴和电磁离合器旋转，再由电磁离合器带动所述的从动轴和齿轮旋转，齿轮带动所述的齿条向所述的真空助力器平移，使真空助力器工作，实现初始制动；

所述的步骤②为：齿条继续向真空助力器平移，所述的铁块触碰到所述的微动开关，微动开关动作，此时微动开关的公共触点和第二触点接通，故电动机停转并且电磁离合器分离，同时所述的电磁铁得电产生引力而吸住铁块，将齿条紧紧吸住，使真空助力器保持工作状态，确保制动有效进行；

所述的步骤③为：当中央处理单元判断出汽车处于非危险行驶状态需要解除紧急刹车命令时，发出控制信号给电子开关，使电子开关断开，则电磁铁失电而失去磁性，齿条弹回，微动开关复位，即微动开关的公共触点和第一触点接通，汽车可正常行驶。

本发明的有益效果是：通过控制电路自动判别汽车是否处于紧急遇险情况，一旦发现汽车处于紧急遇险情况，则能自动发出刹车信号驱动电动机，带动齿轮旋转，由齿轮带动齿条平移，使真空助力器进行制动操作，从而实现无需驾驶员踩踏刹车踏板就能让汽车自动刹车，反应快，控制可靠，避免驾驶员来不及反应及误踩油门踏板现象的发生，大大减少交通事故的发生，提高汽车主动安全性能。

附图说明

图1是本发明汽车自动刹车***的一种结构示意图。

图2是本发明汽车自动刹车***中控制电路的一种电路原理框图。

图中1.电动机，2.联轴器，3.传动轴，4.电磁离合器，5.从动轴，6.齿轮，7.齿条，8.刹车踏板，9.连接杆，10.真空助力器，11.铁块，12.电磁铁，13.微动开关，14.推杆，15.主轴承座，16.从轴承座，17.中央处理单元，18.电子开关，19.雷达测距传感器，20.加速度传感器，21.车速传感器，22.直流电源。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的汽车自动刹车***，如图1所示，包括依次同轴相连的电动机1、联轴器2、传动轴3、电磁离合器4、从动轴5和齿轮6及和齿轮6啮合的齿条7，齿条7中间穿有一推杆14，推杆和齿条固接，传动轴3的两端各安装有一个主轴承座15，从动轴5的两端各安装有一个从轴承座16，推杆14的一端和汽车的刹车踏板8上的连接杆9相连，推杆14的另一端和汽车的真空助力器10相对，齿条7朝向真空助力器10的一端上有一个铁块11，真空助力器10朝向齿条7的端面上安装有一个电磁铁12和一个微动开关13，本实施例中，电磁铁12为盘式电磁铁，微动开关的位置和推杆的端头相对，电磁铁的位置和铁块相对，电动机1、电磁离合器4、电磁铁12及微动开关13分别和一控制电路相连。如图2所示，控制电路包括中央处理单元17和电子开关18，汽车上的雷达测距传感器19、加速度传感器20及车速传感器21的输出端分别和中央处理单元17的输入端相连，中央处理单元17的输出端和电子开关18的控制端相连，电动机1的一端和微动开关13的第一触点a相连，电动机的另一端经电子开关18、直流电源22和微动开关13的公共触点c相连，电磁铁12的一端和微动开关13的第二触点b相连，电磁铁12的另一端与电动机和电子开关的连接点相连，电磁离合器4和电动机1并联。微动开关13的初始状态为第一触点a和公共触点c接通状态。

上述汽车自动刹车***的控制方法，包括以下步骤：

①由雷达测距传感器19、加速度传感器20和车速传感器21获取汽车前方的障碍物信息和是否有误踩油门的动作信息，获取的信息输送给中央处理单元17，经过中央处理单元17的分析、处理和判断，若检测到汽车前方障碍物在汽车行驶临界安全距离之内或捕获到有误踩油门的动作，则判断为需要紧急刹车，中央处理单元17立即发出控制信号给电子开关18的控制端，使电子开关18闭合，则启动电动机1并且闭合电磁离合器4，带动传动轴3、从动轴5和齿轮6旋转，齿轮6带动齿条7向真空助力器10平移，使真空助力器10工作，实现初始制动；

②齿条7继续向真空助力器10平移，推杆14触碰到微动开关13，微动开关13动作，此时微动开关13的公共触点c和第二触点b接通，第一触点a和公共触点c分离，故电动机1停转并且电磁离合器4分离，同时电磁铁12得电产生引力而吸住铁块11，将齿条7紧紧吸住，使真空助力器10保持工作状态，确保制动有效进行；

③当中央处理单元17判断出汽车处于非危险行驶状态需要解除紧急刹车命令时，发出控制信号给电子开关18的控制端，使电子开关18断开，则电磁铁12失电而失去磁性，齿条7弹回，推杆14退回，微动开关13复位，即微动开关13的公共触点c和第一触点a接通，此时电动机1、电磁离合器4及电磁铁12都处于失电状态，汽车可正常行驶。

在中央处理单中建立合理的行车临界安全车间距离模型。根据该距离模型和汽车的速度测算行车临界安全车间距离，当雷达测距传感器检测到与汽车前方的障碍物距离小于临界行车距离时，或有误踩油门踏板动作时，判断为需要紧急刹车的情况，中央处理单元发出刹车信号。本发明采用毫米波雷达测距传感器探测汽车前方障碍物距离，将雷达测距传感器的两个探头安装在汽车前部，将霍尔传感器的主体固定在汽车变速器输出轴上，作为车速传感器测量汽车车速，在油门踏板某处安装加速度传感器，获取驾驶员误踩油门踏板的信号（在紧急情况下，驾驶员踩踏油门踏板的加速度会比一般情况下的加速度大很多）。

因此，在汽车上使用本发明后，在汽车行驶中发生紧急遇险情况下，不需要驾驶员踩踏刹车踏板，能由控制电路自动发出刹车信号使真空助力器进行制动操作，从而实现无需人工操作就能让汽车自动刹车，反应快，控制可靠，避免驾驶员来不及反应及误踩油门踏板现象的发生，大大减少交通事故的发生，提高汽车主动安全性能。

Claims (7)

1. 一种汽车自动刹车***，其特征在于包括依次同轴相连的电动机（1）、联轴器（2）、传动轴（3）、电磁离合器（4）、从动轴（5）和齿轮（6）及和齿轮（6）啮合的齿条（7），齿条（7）的一端和汽车的刹车踏板（8）上的连接杆（9）相连，齿条（7）的另一端和汽车的真空助力器（10）相对，并且齿条（7）朝向真空助力器（10）的这一端上设有一个铁块（11），所述的真空助力器（10）朝向齿条（7）的端面上设有电磁铁（12）和微动开关（13），电磁铁（12）和微动开关（13）的位置和所述的铁块（11）相对应，所述的电动机（1）、电磁离合器（4）、电磁铁（12）及微动开关（13）分别和一控制电路相连。

2.根据权利要求1所述的汽车自动刹车***，其特征在于包括一推杆（14），所述的汽车的刹车踏板（8）上的连接杆（9）和推杆（14）的一端相连，推杆（14）的另一端朝向所述的微动开关（13），所述的齿条（7）套设在所述的推杆（14）上。

3.根据权利要求1所述的汽车自动刹车***，其特征在于所述的传动轴（3）上设有主轴承座（15），所述的从动轴（5）上设有从轴承座（16）。

4.根据权利要求1或2或3所述的汽车自动刹车***，其特征在于所述的电磁铁（12）为盘式电磁铁。

5.根据权利要求1或2或3所述的汽车自动刹车***，其特征在于所述的控制电路包括中央处理单元（17）和电子开关（18），汽车上的雷达测距传感器（19）、加速度传感器（20）及车速传感器（21）的输出端分别和中央处理单元（17）的输入端相连，中央处理单元（17）的输出端和电子开关（18）的控制端相连，电子开关（18）和所述的电动机（1）串联，该串联电路的一端和所述的微动开关（13）的第一触点相连，该串联电路的另一端经一直流电源（22）和微动开关（13）的公共触点相连，所述的电磁铁（12）的一端和微动开关（13）的第二触点相连，电磁铁（12）的另一端经电子开关（18）、直流电源（22）和微动开关（13）的公共触点相连，所述的电磁离合器（4）和电动机（1）并联。

6.一种如权利要求1所述的汽车自动刹车***的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

①当所述的控制电路判断出汽车处于危险行驶状态需要紧急刹车时，发出控制信号启动所述的电动机（1）并且闭合所述的电磁离合器（4），带动所述的传动轴（3）、从动轴（5）和齿轮（6）旋转，齿轮（6）带动所述的齿条（7）向所述的真空助力器（10）平移，使真空助力器（10）工作，实现初始制动；

②齿条（7）继续向真空助力器（10）平移，所述的铁块（11）触碰到所述的微动开关（13），微动开关（13）动作，使电动机（1）停转并且电磁离合器（4）分离，同时所述的电磁铁（12）得电产生引力而吸住铁块（11），将齿条（7）紧紧吸住，使真空助力器（10）保持工作状态，确保制动有效进行；

③当控制电路判断出汽车处于非危险行驶状态需要解除紧急刹车命令时，发出控制信号使电磁铁（12）失电而失去磁性，齿条（7）弹回，微动开关（13）复位，汽车可正常行驶。

7.根据权利要求6所述的汽车自动刹车***的控制方法，其特征在于所述的控制电路包括中央处理单元（17）和电子开关（18），汽车上的雷达测距传感器（19）、加速度传感器（20）及车速传感器（21）的输出端分别和中央处理单元（17）的输入端相连，中央处理单元（17）的输出端和电子开关（18）的控制端相连，电子开关（18）和所述的电动机（1）串联，该串联电路的一端和所述的微动开关（13）的第一触点相连，该串联电路的另一端经一直流电源（22）和微动开关（13）的公共触点相连，所述的电磁铁（12）的一端和微动开关（13）的第二触点相连，电磁铁（12）的另一端经电子开关（18）、直流电源（22）和微动开关（13）的公共触点相连，所述的电磁离合器（4）和电动机（1）并联；

所述的步骤①为：由雷达测距传感器（19）、加速度传感器（20）和车速传感器（21）获取汽车前方的障碍物信息和是否有误踩油门的动作信息，获取的信息输送给所述的中央处理单元（17），经过中央处理单元（17）的分析、处理和判断，若检测到汽车前方障碍物在汽车行驶临界安全距离之内和/或捕获到有误踩油门的动作，则判断为需要紧急刹车，中央处理单元（17）立即发出控制信号给电子开关（18），使电子开关（18）闭合，则启动电动机（1）并且闭合电磁离合器（4），带动所述的传动轴（3）、从动轴（5）和齿轮（6）旋转，齿轮（6）带动所述的齿条（7）向所述的真空助力器（10）平移，使真空助力器（10）工作，实现初始制动；

所述的步骤②为：齿条（7）继续向真空助力器（10）平移，所述的铁块（11）触碰到所述的微动开关（13），微动开关（13）动作，此时微动开关（13）的公共触点和第二触点接通，故电动机（1）停转并且电磁离合器（4）分离，同时所述的电磁铁（12）得电产生引力而吸住铁块（11），将齿条（7）紧紧吸住，使真空助力器（10）保持工作状态，确保制动有效进行；

所述的步骤③为：当中央处理单元（17）判断出汽车处于非危险行驶状态需要解除紧急刹车命令时，发出控制信号给电子开关（18），使电子开关（18）断开，则电磁铁（12）失电而失去磁性，齿条（7）弹回，微动开关（13）复位，即微动开关（13）的公共触点和第一触点接通，汽车可正常行驶。

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