CN114572143A - 一种汽车防侧翻装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车防侧翻装置及其控制方法，包括控制***、驱动压力控制单元、机械制动执行***及传感器、控制器、滑杆和导向板。控制***采集传感器收集到的汽车车身侧倾角信号，进行***工作识别，判断车身侧倾角度是否超过设定值，再通过控制先导电磁阀的启闭决定机械执行***的工作与否。本发明结构简单，占用空间小，响应快，有效实现防侧翻功能，保障了汽车行驶安全性。

Description

一种汽车防侧翻装置及其控制方法

技术领域

本发明属于汽主动安全领域，尤其涉及一种汽车防侧翻装置及其控制方法。

背景技术

美国高速公路交通安全管理局的统计数据表明，在所有的交通事故中，汽车侧翻事故的危害程度仅次于汽车碰撞事故，居第二位。2003年，美国共有1100万辆汽车发生交通事故，其中汽车侧翻事故仅造成财产损失的比率为1.3％，而严重损伤率为4.9％，死亡率占20％。而到2005年汽车侧翻事故造成的危害程度又有所增加。汽车侧翻事故仅造成财产损失的比率为1.3％，而严重损伤率为5.3％，死亡率占21.1％。此外，汽车侧翻还会造成道路交通中断和环境污染。近年来，随着我国交通运输行业的迅猛发展，汽车侧翻引起的重大交通事故也在不断增加。汽车侧翻已经成为了全世界瞩目的安全问题。因此，对汽车的侧翻问题进行分析研究，提高汽车的抗侧翻能力，减少侧翻事故的发生，已成为近年来世界汽车研究的焦点。

汽车的防侧翻支撑装置主要为气囊式支撑装置和支腿式支撑装置，现有几类支撑装置已被提出，主要有以下几类：

一、气囊式支撑装置，通过安装在车辆底盘下方的气囊对车辆侧翻进行支撑。此种方法适用范围小，且仅能起缓冲作用，并不能起到支撑车辆防止侧翻的作用。其一，安装在底盘下方的气囊式支撑装置在车辆侧翻时，能迅速膨胀，可以起到一定的缓冲作用。但由于气体的可压缩性，此装置并不能承受汽车的重量，达不到支撑目的，此外，由于车辆行驶过程中发生侧翻，必定对气囊产生拖拽，气囊在与地面不断地摩擦下极易发生破损，无法支撑车辆。其二，安装在罐体两侧的气囊式支撑装置过大会影响相邻车道车辆的正常行驶。严正华等设计发明了一种角度可调式喷气防侧翻装置(公开号：9N208544347U)，但是喷射出的气体不易控制，防侧翻效果不理想。

二、支腿式支撑装置，现有竖直伸缩支腿式支撑装置和侧向水平伸缩支腿式支撑装置等。伸缩支腿式支撑装置是在底盘下方安装可伸缩的竖直支腿，在车辆侧翻时，伸出支腿，向车辆提供支撑力。但这种装置反应速度过慢，无法及时伸出支撑腿导致防侧翻的支撑效果不理想。常绿等发明的一种液罐车侧翻支撑装置及其控制方法(公开号：9N109677317)中设计的侧翻支撑装置为竖直伸缩支腿和水平收缩支腿的结合，实现现有装置在车辆侧倾角过小或过大时不能实现支撑的问题，但是伸缩过程较慢，装置反应不够迅速。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有汽车防侧翻装置反应慢，无法及时为汽车提供防侧翻应急、以及冗余成本高体积大难以在乘用车中安装等缺点，提出了一种汽车防侧翻装置及其控制方法，装置能够在汽车发生侧翻时及时反应进行支撑，保护驾驶员安全，避免汽车发生大角度侧翻，降低汽车发生侧翻时的危害，并且该装置结构简单，占用空间小，响应快。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种汽车防侧翻装置，包括电机、空气压缩机、高压储气罐、压力传感器、先导电磁阀、陀螺仪传感器、控制模块、气缸、固定座、导向板、滑杆、弹簧和滑轮；

所述固定座固定在汽车的底盘下方；

所述导向板呈长方体，垂直于汽车车身方向设置，一端和所述固定座固连，上端面和汽车底盘之间的夹角为预设的角度阈值；

所述导向板的上端面设有垂直于车身方向的滑槽，所述滑槽贯穿导向板；所述滑杆设置在导向板的滑槽中，能够沿滑槽自由滑动，且滑杆的侧壁上设有从滑槽中凸起的挡板；

所述弹簧设置在导向板的滑槽中，一端和所述固定座固连，另一端和所述滑杆靠近固定座的一端固连；所述滑轮设置在所述滑杆远离固定座的一端，用于和地面接触；

所述气缸固定在汽车的底盘下方，气缸的活塞杆呈伸出状态、抵住滑杆上的挡板，使得弹簧呈压缩状态；

所述陀螺仪传感器设置在汽车的底盘下方，用于测量汽车的侧倾角度，并将其传递给所述控制模块；

所述压力传感器设置在所述高压储气罐中，用于测量高压储气罐中的气压，并将其传递给所述控制模块；

所述高压储气罐通过所述先导电磁阀和所述气缸管道相连，用于驱动所述气缸工作；

所述电机用于驱动所述空气压缩机为高压储气罐提供压缩气体；

所述控制模块分别和所述陀螺仪传感器、压力传感器、电机、先导电磁阀电气相连，用于根据陀螺仪传感器、压力传感器的感应数据控制电机、先导电磁阀工作。

作为本发明一种汽车防侧翻装置进一步的优化方案，所述预设的角度阈值为3°。

本发明还公开了一种该汽车防侧翻装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤1)，压力传感器测量高压储气罐中的气压，并将其传递给所述控制模块；

步骤2)，控制模块将高压储气罐中的气压和所述预设的气压阈值进行比较，若高压储气罐中的气压小于预设的气压阈值，控制模块控制电机工作，驱动空气压缩机为高压储气罐提供压缩气体，直至高压储气罐中的气压等于预设的气压阈值；

步骤3)，陀螺仪传感器测量汽车的侧倾角度，并将其传递给所述控制模块；

步骤4)，控制模块将汽车的侧倾角度和所述预设的角度阈值进行比较，若汽车的侧倾角度大于所述预设的角度阈值：

步骤4.1)，控制模块控制先导电磁阀工作，驱动气缸的活塞杆缩进，使得滑杆在弹簧的作用下从导向板的滑槽中弹出，滑轮接触地面；

步骤4.2)，控制模块控制先导电磁阀工作，驱动气缸的活塞杆伸出抵住滑杆，使其在滑槽内固定，滑杆将力传递给车身，实现支撑效果，防止汽车侧翻。

作为该汽车防侧翻装置的控制方法进一步的优化方案，滑杆的长度

式中，k 为弹簧的弹性系数，x为弹簧被压缩时的变形量，m为滑杆的质量，t为预设的滑杆弹出时间。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)结构简单易安装：本发明结构简单，设置单个驱动装置，降低装置的复杂程度；

(2)安全可靠：装置中的高压储气罐可与车身固有的储气罐共用，不必额外安装，降低不必要的风险；

(3)装置反应迅速：设置弹簧作为滑杆的动力来源，可以有效保障滑杆的弹射速度，保证滑杆在汽车发生侧倾危害时能及时射出；

(4)成本低：需要汽车安装的额外装置少而且易得，有效降低该装置的使用成本。

附图说明

图1为本发明的汽车防侧翻装置的结构示意图。

图中，1-气缸的活塞杆，2-汽车车架，3-滑轮，4-滑杆，5-导向板，6-固定座，7-电机， 8-空气压缩机，9-高压储气罐，10-压力传感器，11-先导电磁阀，12-气缸。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。

如图1所示，本发明公开了一种汽车防侧翻装置，包括电机、空气压缩机、高压储气罐、压力传感器、先导电磁阀、陀螺仪传感器、控制模块、气缸、固定座、导向板、滑杆、弹簧和滑轮；

所述固定座固定在汽车的底盘下方；

所述导向板呈长方体，垂直于汽车车身方向设置，一端和所述固定座固连，上端面和汽车底盘之间的夹角为预设的角度阈值；

所述导向板的上端面设有垂直于车身方向的滑槽，所述滑槽贯穿导向板；所述滑杆设置在导向板的滑槽中，能够沿滑槽自由滑动，且滑杆的侧壁上设有从滑槽中凸起的挡板；

所述弹簧设置在导向板的滑槽中，一端和所述固定座固连，另一端和所述滑杆靠近固定座的一端固连；所述滑轮设置在所述滑杆远离固定座的一端，用于和地面接触；

所述气缸固定在汽车的底盘下方，气缸的活塞杆呈伸出状态、抵住滑杆上的挡板，使得弹簧呈压缩状态；

所述陀螺仪传感器设置在汽车的底盘下方，用于测量汽车的侧倾角度，并将其传递给所述控制模块；

所述压力传感器设置在所述高压储气罐中，用于测量高压储气罐中的气压，并将其传递给所述控制模块；

所述高压储气罐通过所述先导电磁阀和所述气缸管道相连，用于驱动所述气缸工作；

所述电机用于驱动所述空气压缩机为高压储气罐提供压缩气体；

所述控制模块分别和所述陀螺仪传感器、压力传感器、电机、先导电磁阀电气相连，用于根据陀螺仪传感器、压力传感器的感应数据控制电机、先导电磁阀工作。

本发明还公开了一种该汽车防侧翻装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤1)，压力传感器测量高压储气罐中的气压，并将其传递给所述控制模块；

步骤2)，控制模块将高压储气罐中的气压和所述预设的气压阈值进行比较，若高压储气罐中的气压小于预设的气压阈值，控制模块控制电机工作，驱动空气压缩机为高压储气罐提供压缩气体，直至高压储气罐中的气压等于预设的气压阈值；

步骤3)，陀螺仪传感器测量汽车的侧倾角度，并将其传递给所述控制模块；

步骤4)，控制模块将汽车的侧倾角度和所述预设的角度阈值进行比较，若汽车的侧倾角度大于所述预设的角度阈值：

步骤4.1)，控制模块控制先导电磁阀工作，驱动气缸的活塞杆缩进，使得滑杆在弹簧的作用下从导向板的滑槽中弹出，滑轮接触地面；

步骤4.2)，控制模块控制先导电磁阀工作，驱动气缸的活塞杆伸出抵住滑杆，使其在滑槽内固定，滑杆将力传递给车身，实现支撑效果，防止汽车侧翻。

滑杆的长度

式中，k为弹簧的弹性系数，x为弹簧被压缩时的变形量，m为滑杆的质量，t为预设的滑杆弹出时间。

汽车在不同状态下发生侧翻时，所需的滑杆长度不同，长度过短不仅达不到支撑的目的，还有可能在进一步侧翻冲击下导致装置损坏，若长度过短，滑杆很可能无法气缸活塞杆卡住，无法完成支撑作用；若长度过长，滑杆则会影响到汽车整车行驶。因此，为了保证汽车的行驶性能并且使得车辆侧翻支撑更加平稳，承接导向板水平向下倾斜3°以降低侧翻所需的滑杆长度。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种汽车防侧翻装置，其特征在于，包括电机、空气压缩机、高压储气罐、压力传感器、先导电磁阀、陀螺仪传感器、控制模块、气缸、固定座、导向板、滑杆、弹簧和滑轮；

所述固定座固定在汽车的底盘下方；

所述导向板呈长方体，垂直于汽车车身方向设置，一端和所述固定座固连，上端面和汽车底盘之间的夹角为预设的角度阈值；

所述导向板的上端面设有垂直于车身方向的滑槽，所述滑槽贯穿导向板；所述滑杆设置在导向板的滑槽中，能够沿滑槽自由滑动，且滑杆的侧壁上设有从滑槽中凸起的挡板；

所述弹簧设置在导向板的滑槽中，一端和所述固定座固连，另一端和所述滑杆靠近固定座的一端固连；所述滑轮设置在所述滑杆远离固定座的一端，用于和地面接触；

所述气缸固定在汽车的底盘下方，气缸的活塞杆呈伸出状态、抵住滑杆上的挡板，使得弹簧呈压缩状态；

所述陀螺仪传感器设置在汽车的底盘下方，用于测量汽车的侧倾角度，并将其传递给所述控制模块；

所述压力传感器设置在所述高压储气罐中，用于测量高压储气罐中的气压，并将其传递给所述控制模块；

所述高压储气罐通过所述先导电磁阀和所述气缸管道相连，用于驱动所述气缸工作；

所述电机用于驱动所述空气压缩机为高压储气罐提供压缩气体；

所述控制模块分别和所述陀螺仪传感器、压力传感器、电机、先导电磁阀电气相连，用于根据陀螺仪传感器、压力传感器的感应数据控制电机、先导电磁阀工作。

2.根据权利要求1所述的汽车防侧翻装置，其特征在于，所述预设的角度阈值为3°。

3.基于权利要求1所述的汽车防侧翻装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)，压力传感器测量高压储气罐中的气压，并将其传递给所述控制模块；

步骤2)，控制模块将高压储气罐中的气压和所述预设的气压阈值进行比较，若高压储气罐中的气压小于预设的气压阈值，控制模块控制电机工作，驱动空气压缩机为高压储气罐提供压缩气体，直至高压储气罐中的气压等于预设的气压阈值；

步骤3)，陀螺仪传感器测量汽车的侧倾角度，并将其传递给所述控制模块；

步骤4)，控制模块将汽车的侧倾角度和所述预设的角度阈值进行比较，若汽车的侧倾角度大于所述预设的角度阈值：

步骤4.1)，控制模块控制先导电磁阀工作，驱动气缸的活塞杆缩进，使得滑杆在弹簧的作用下从导向板的滑槽中弹出，滑轮接触地面；

步骤4.2)，控制模块控制先导电磁阀工作，驱动气缸的活塞杆伸出抵住滑杆，使其在滑槽内固定，滑杆将力传递给车身，实现支撑效果，防止汽车侧翻。

4.基于权利要求1所述的汽车防侧翻装置的控制方法，其特征在于，滑杆的长度

式中，k为弹簧的弹性系数，x为弹簧被压缩时的变形量，m为滑杆的质量，t为预设的滑杆弹出时间。

Images