专利名称：一种汽车自动防撞装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及汽车用的避撞装置，特别是自动操纵的避撞装置。
背景技术：
现有汽车使用的制动装置在一般情况下能使汽车减速及制动，在实际制动停车中，并不是驾驶员踏下制动踏板汽车就能立即停止行进的，从驾驶员发现危险情况采取制动措施到汽车完全停住，需要一段时间，这段时间内汽车仍在行走，这段距离即为制动停车距离，它包括反应距离(驾驶员反应时间内汽车行驶距离)和制动距离(踏上制动踏板后到汽车停止这段时间的行驶距离)，当制动停车距离值大于前、后汽车实际距离时，追尾碰撞的交通事故必然发生。虽然由于现代汽车技术的发展，已装上ABS及EBD装置，对汽车制动性能有所改善，但终归不能克服上述这一客观情况的发生，特别是反应距离的长短与驾驶员的因素颇大，其反应时间带来的反应距离占整个制动停车距离的50～70％。在现代公路上，车速一般较快，路上交通状况瞬息万变，驾驶员稍有疏忽，即可发生追尾碰撞，每天在全世界均要发生多起重大或恶性交通事故，甚至于十几辆汽车连续追尾，造成车毁人亡就不奇怪了。
为了减少此类事故的发生，世界上许多汽车工业较发达的国家多年来一直在研究开发新装置，例如美国、德国的一些汽车公司研究利用雷达发射电磁波测距，用传感器收集和传递汽车各部分行走信息经过微机处理控制制动装置，但结果均不理想，其中有两大难题无法解决，一是对前方障碍物无法辨别，如在道路转弯处行驶，路边的树木、电线杆等，也被信号采集系统当作障碍物，造成误停车，严重影响汽车的正常行驶，二是装置大量采用高科技元件，成本极高，其价格甚至于超过一般汽车本身价格，因此根本无法推广使用。
本实用新型提供了一个全新的概念，作为汽车的一个整套附加装置安装在汽车底板下面，与平时汽车正常驾驶无关，只是在汽车与前方障碍物(如前方汽车)之间距离达到一定值时，此时不停车必然要发生碰撞时才发挥作用，将汽车强制停止，而不会撞在前方障碍物上，确保不会车毁入亡，完全避免发生(追尾)交通事故，它作为现有制动装置的补充，具有从根本上解决汽车制动的功能。
本实用新型的原理是当安装在汽车前方的超声波收发器和安装在汽车前轮处的车速传感器分别将采集的前方障碍物距离和车速数据信号传送到装置控制器时，控制器内单片机依据软件程序进行处理和判定，其数值达到预设的限定值后，控制器即发出指令，松开电磁制动器并启动电机，电机正转通过传动轴、链轮和链条将拉板送到两侧后车轮下方，轮胎将拉板压在地面上，随着汽车继续行驶，拉板对车体持续产生一个斜下方向的拉力，共垂直分力加大了轮胎对拉板的压力，使拉板在相对向后移动中与地面之间无位移以便拉动链条，其水平分力经链条拉动吸能器吸能，待汽车行驶的动能全部被吸收后，汽车即停止行驶而被制动，其制动停车距离因预先设置的限定值经程序控制后永远小于实际与前方障碍物的距离，因此不会发生碰撞而起到避撞作用。
发明内容
针对现有汽车的制动装置，在制动停车距离大于汽车前端与前方障碍物距离时，必然要发生碰撞事故的危险现状，本实用新型提供的“汽车自动防撞装置”就能有效地将该汽车及时制动，而避免与前方障碍物发生碰撞，起到保护自身和障碍物(包括前车、骑车人和行人)安全的作用。
本实用新型(见图1)由超声波收发器1、车速传感器2、控制器3、前罩4、座板5、电磁制动器6、直流电机7、传动轴8、声光报警器9、拉板10、后罩11、支撑轴12、链轮13、送进机构14、支撑脚15、链条16、吸能器17、链条盒18组成。超声波收发器1装在汽车前方保险杠处(见图2-I)，车速传感器2装在左前车轮内侧车轴上，它们均与装在驾驶室仪表盘上的控制器3相连。控制器3与声光报警器9和装在传动轴8上的电磁制动器6、直流电机7相连。传动轴8通过链轮13同时带动左、右两侧的执行机构，链条16前端通过链条盒18与吸能器17相连，后端与拉板10相连，中部通过送进机构14推动支撑脚15转动。支撑轴12、前罩4、后罩11和吸能器17均固定在座板5上，而座板5用焊接方式与汽车底盘骨架相连。
当汽车行驶中的前方突遇较近处有障碍物(包括汽车、骑车人、行人等)时，驾驶员必然采取制动措施，但其制动停车距离大于与障碍物的距离时，此装置自动启动，电磁制动器6松开，直流电机7启动并带动传动轴8、链轮13和链条16将拉板10送至后车轮下压住(见图2-II)，支撑脚15在送进机构14推动下向下转动到垂直位置(防止垂直分力过大而影响轮胎和车体骨架变形)，与地面起滚动支撑作用，随着汽车继续行驶，拉板10通过链条16拉动链条盒18带动吸能器17吸能，直至吸能完毕而行驶停止，此时装在汽车后方的声光报警器9发声并闪亮，提醒后面车辆减速避让。
当汽车制动后需重新行驶时，先将汽车向后倒车(一般小于600毫米)，同时按动控制器3的按钮，启动电机7反转，通过链轮13将链条16、拉板10、链条盒18和支撑脚15、送进机构14全部恢复到原来位置，电磁制动器6断电将传动轴8制动，电机7停止转动，整个执行机构处于待机状态。
本实用新型的特点是1.实用性强，装置从启动到汽车制动停止全过程是全自动的，无需驾驶员操作，因此有效的避免了人为因素；2.安全性高，由于装置设计先进、合理，能保证当即将要发生汽车碰撞事故时立即启动防撞，给本车、乘员以及对方汽车、乘员和行人都带来安全保障；3.产品设计充分考虑到强度高、重量轻、防水、防锈和防尘，基本上可作到免维修；4.成本低，适合在各种汽车上安装使用。
图1为本实用新型的俯视图图2为本实用新型的立面外观动作示意图图3为本实用新型内超声波收发器1、车速传感器2、和控制器3的工作流程图图4为本实用新型内直流电机7双向控制调速接口电路图图5为本实用新型内报警器9光控制电路图图6为本实用新型内报警器9声控制电路图图7为本实用新型内拉板10、链条16、链轮13、传动轴8、前罩4、后罩11、座板5、支撑轴12的俯视图图8为本实用新型图7的A-A剖视图图9为本实用新型图7的H-H剖视图图10为本实用新型图7的K-K剖视图图11为本实用新型图7的M-M剖视图图12为本实用新型图7的N-N剖视图图13为本实用新型图7的O向视图图14为本实用新型图13的B-B剖视图图15为本实用新型图8的J向视图图16为本实用新型内支撑脚15、送进机构14的主视图图17为本实用新型内支撑脚15、送进机构14的俯视图图18为本实用新型内吸能器17、链条盒18的主视图图19为本实用新型图18的C-C剖视图图20为本实用新型图18的X-X剖视图图21为本实用新型图20的Y-Y剖视图图22为本实用新型图20的Z-Z剖视图图23为本实用新型内电磁制动器6的纵剖面图图1和图2已在发明内容中说明图3所示装有A1、A2、A3和A4的超声波收发器1作为声纳传感器由无线电收发机、多路转换开关及驱动器B和信号处理器C构成。控制器3向A1～A4发出命令后，传感器发射超声波，又接受回波，经B和C整理将回波信号转换成数字信号输入控制器3，经单片机计算出与前方障碍物W的距离L，其探测有效范围为1600mm×车宽。
车速传感器2由传感器E和装在驱动轴上的齿盘D、滤波放大器F和输入处理器G组成。驱动轴旋转带动齿盘D转动，切割传感器E的磁场，产生一个交变电压信号，该电压随车轮转速变化而变化，将此电压信号经F和G处理后输入到控制器3中，经单片机计算后得知车辆的瞬时行驶速度。在控制器3面板设有手动按钮及指示灯，以便检测及调整开、关用。
图4所示为直流电机7双向控制及调速电路图，单片机8031与可编程接口芯片8155相接，8155的输出口PA1、PA0经锁存器74LS125和反向驱动器7406控制四个光电隔离器4N25和四个大功率场效应管IRF640。当8031通过8155接口输出各种控制模型时，本电路运行目标控制开关SW1、SW2、SW3和SW4的导通或关断来使电机正转、反转、刹车和滑行(见表1)。PC1是用手动控制电机的正、反转和停止。电路中用8155的PB接口控制8个开关作为脉冲宽度值N，将需要的N值用来控制电机定子电压接通或断开，即可达到电机7调速的目的。
表1直流电机双向控制时的工作状态真值表
关于声光报警器9(见图5、图6)的使用原理是通过单片机8031经8155接74LSO6型的OC门驱动发光二极管LED实现光报警，采用8031输出接口接模拟声集成电路IC芯片KD9561，当接到需报警的信号后，三极管9013导通，扬声器发出报警声音。
图7、图8所示链条16为双排滚子链，其前端装有链条推拉板57插入链条盒18并可推拉相连，中部可沿着套在支撑轴12上的导向轮26滑行，其后端与拉板相连，通过链轮8转动形成前后运动(见图10)。链条16左右两侧装有链条支撑板20(见图12)，并和拉板10左右两侧共同与弹簧钢丝27相连，外套滑轨28以便在滑道19内滑动(见图13、图14)。为减小滑动摩擦将滑道19做成齿形，和装在前、后罩4、11上的T形板29形成开式滑道。拉板10由若干块铰链连接的钢板组成(见图11)，之间由销轴24相连，每块钢板有若干处冲成三角形垂直向下的凸起物，以增加拉板工作时与地面的接触力。在每块钢板上粘有橡胶块25，保证拉板高度和与轮胎的摩擦作用。在拉板最后端装有橡胶封口22(见图9)，内填弹性填充体23，作为拉板收回时将后罩11开口封住，以防灰尘进入。座板5与后罩11之间有硬橡胶板制作的吊板21相连，因后罩11与支撑轴12是铰形连接(可转动)，当汽车从马路上便道时，路面可碰到后罩下部(如受力P)，吊板21可变形支撑(见图15)，力P消失后恢复原状，因此吊板21是刚柔相兼的支撑件，同时更有利于本装置工作时的需要。
图16、图17所示送进机构14为一齿轮，其上装有短拨叉30和长拨叉32，拨杆31装在链条16上。支撑脚15上装有支板34和走轮35，另一端用螺纹与套在支撑轴12上的支撑脚座33相连。当装置工作时，链条16向后运动，使拨杆31拨动短拨叉30向后转动，同时使送进机构14及与其啮合的支撑脚座转动，最后将支撑脚15转到垂直位置时，拨杆与短拨叉脱开而完成送进工作。当链条16向前运动，拨杆31拨动长拨叉32向前转动，送进机构和支撑脚全部复位。
图18、图19所示吸能器17由三组(每组两个)构成，其数量根据吸能的需要选择。在立轴54中部装有组合链轮46(见图20)，其上、下端采用棘轮机构原理与上、下转轮43相连，为保证工作间隙其间用环形沟槽内装配滚珠44。具有变截面的转轮另一端插入封闭在吸能器槽板49、外环板48和内环板52内的外环橡胶50与内环橡胶51之间，立轴两端拧入槽形圆螺母53将吸能器槽板49、内环板52压紧，外环板48与吸能器槽板49用螺栓连接压紧，将以上各部件放入吸能器架37内，加上连板38，在立轴8两端用扁六角螺母拧紧，再用螺钉将吸能器架37、连板38固定在座板5上。
当吸能器17被链条盒18向后拉动时，组合链轮46在滚珠轴承47上转动，棘轮机构带动转轮在内、外环橡胶间转动(见图21)，由于转轮断面为变截面(见图22)，断面高处压缩内、外环橡胶，在转动中机械功转变为变形能而达到吸能目的。当链条盒18向前运动时带动组合链轮反转，棘轮机构松开，转轮不转仍保持待机状态。
链条盒18两侧装有两排链条滚柱55，用链条销轴58将链条盒板与匚形板56和滚柱55一同连接。为防止链条盒18被损坏，在其前端装有挡柱42，当挡柱42移到装在座板5上的挡板41时被限位。在后端也装有挡柱两个作为链条拉动用。在吸能器架37前后处各装有一对导轮40，作为链条盒运动导向用。
图23所示电磁制动器6上装有磁铁59、激磁线圈60、衔铁61和弹簧62。激磁线圈60通电时在磁铁上产生磁场，磁铁吸动衔铁，松开传动轴8，断电后激磁电流消失，衔铁在弹簧作用下复位压住传动轴8而制动。
具体实施方式
本实用新型所涉及的为汽车安全装置，因此必须采用科学及严谨的步骤予以实施1.开发阶段先做关键部件性能试验，在此基础上试制产品样机；2.装车试验制定产品企业标准，将产品安装在汽车上进行实车试验；3.产品鉴定由汽车行业主管部门进行鉴定，在此基础上制定行业标准，列入行业产品目录，并申报国家标准；4.小批量生产在小轿车上首先安装使用；5.定型生产形成产品系列化，以适应各种车型安装使用的需要。
权利要求1.一种汽车自动防撞装置，其特征是它由超声波收发器(1)、车速传感器(2)、控制器(3)、前罩(4)、座板(5)、电磁制动器(6)、直流电机(7)、传动轴(8)、声光报警器(9)、拉板(10)、后罩(11)、支撑轴(12)、链轮(13)、送进机构(14)、支撑脚(15)、链条(16)、吸能器(17)和链条盒(18)组成，超声波收发器(1)装在汽车前方保险杠处，车速传感器(2)装在左前车轮内侧车轴上，它们均与装在驾驶室仪表盘上的控制器(3)相连，控制器(3)与装在汽车尾部中心的声光报警器(9)和装在传动轴(8)上的电磁制动器(6)、直流电机(7)相连，传动轴(8)通过链轮(13)与链条(16)相连，链条(16)前端通过插入和拉动链条盒(18)与吸能器(17)相连，后端与拉板(10)、链条支撑板(20)相连，中部通过送进机构(14)推动套在支撑轴(12)上的支撑脚(15)转动，支撑轴(12)、前罩(4)、后罩(11)和吸能器(17)均固定在座板(5)上，而座板(5)焊在汽车底盘骨架上。
2.根据权利要求1中所述的一种汽车自动防撞装置，其特征是在前罩(4)和后罩(11)上装有滑道(19)和T形板(29)。
3.根据权利要求1中所述的一种汽车自动防撞装置，其特征是在链条(16)左右两侧装有链条支撑板(20)，在前端装有链条推拉板(57)。
4.根据权利要求1中所述的一种汽车自动防撞装置，其特征是在后罩(11)与座板(5)之间装有吊板(21)。
5.根据权利要求1中所述的一种汽车自动防撞装置，其特征是在拉板(10)上装有封口(22)、弹性填充体(23)、销轴(24)和橡胶块(25)。
6.根据权利要求1中所述的一种汽车自动防撞装置，其特征是在拉板(10)和链条支撑板(20)的左右两侧装有弹簧钢丝(27)和滑轨(28)。
7.根据权利要求1中所述的一种汽车自动防撞装置，其特征是在支撑脚(15)和送进机构(14)上装有短拨叉(30)、拨杆(31)、长拨叉(32)、支撑脚座(33)、支板(34)和走轮(35)。
8.根据权利要求1中所述的一种汽车自动防撞装置，其特征是在吸能器(17)上装有吸能器架(37)、连板(38)、导轮(40)、挡板(41)、挡柱(42)、转轮(43)、组合链轮(46)、吸能器槽板(49)、外环橡胶(50)、内环橡胶(51)、槽形圆螺母(53)和立轴(54)。
9.根据权利要求1中所述的一种汽车自动防撞装置，其特征是在链条盒(18)上装有链条滚柱(55)、匚形板(56)和链条销轴(58)。
10.根据权利要求1中所述的一种汽车自动防撞装置，其特征是在电磁制动器(6)上装有磁铁(59)、激磁线圈(60)、衔铁(61)和弹簧(62)。
专利摘要汽车自动防撞装置涉及汽车用的避撞装置，能自动的避免汽车在行驶中发生各种碰撞事故。此装置安装在汽车底盘下侧，当超声波收发器1和车速传感器2分别接受的障碍物距离和车速信号传到控制器3并达到限定值时，控制器内单片机通过软件程序发出指令信号，松开电磁制动器6并启动电机7，经传动轴8、链轮13、链条16使拉板10向后至后车轮下被压住，并通过链条盒18拉动吸能器17吸能，待汽车动能全部被吸收后，汽车被制动而避撞。本装置结构先进，自动化操作，适合在各种汽车上使用。
文档编号B60T1/12GK2759871SQ20042008475
公开日2006年2月22日 申请日期2004年8月6日 优先权日2004年8月6日
发明者黄同元 申请人:黄同元