手动档汽车坡道起步辅助装置的制作方法

本发明属于汽车驾驶辅助装置，具体涉及一种应用于手动档汽车的坡道起步辅助装置。

背景技术：

目前，传统的手动档汽车的离合器、刹车和加速器之间互不关联，需要驾驶员进行手动协调操控，要达到良好的驾驶效果，驾驶员必须对上述操控过程进行优化调节。在车辆通畅运行的一般情况下进行这些操作并不困难，而且还能带给驾驶员操控乐趣。但是在上坡过程中，遇到堵车时需要停车时，首先用一只脚踩下离合器，另一只脚踩下刹车踏板，如果需要等待一段时间，还要拉起手刹，挂入空档，这样才能解放自己的双腿。起步时，再踩下离合器，挂入低速档，然后缓慢松开离合器至半联动状态，另一只脚踩下油门踏板，同时松开手刹，汽车正常起步。这个过程比较复杂，频繁操作容易造成失误，如果这几个动作做得不到位或者配合不够协调，极容易造成汽车在起步时后退或者前冲，酿成交通事故。或者造成发动机熄火，起步失败。这给新手司机带来很大的精神压力和疲劳感。不当的操作增加油耗，缩短离合器的使用寿命。现在为了解决这个问题，人们发明了自动变速箱，采用自动变速箱的自动档汽车在上坡起步时有效避免了起步后退的问题，但是结构相对复杂，制造成本和能耗较高、可靠性也有所降低。

专利号为：92237117.2的专利申请“汽车上坡止退器”，其技术方案要点是：在制动盒上组装棘齿轮；汽车底盘支架上通过固定卡联接杠杆支架，与手动装置联接的棘齿杠杆一端铰接在杠杆支架上，另一端为制动端。该专利虽然解决了上坡止退的问题，但如果汽车位于下坡路并要求倒车时，此装置并不能产生作用。并且，上坡止溜靠的是棘轮棘爪的“硬”连接，如果此时误挂倒档但没松开棘爪会造成发动机憋熄火或者棘轮棘爪机构的损坏。

坡道起步分为四种情况：上坡往前起步，上坡倒车起步，下坡往前起步，下坡倒车起步。由于斜坡导致的汽车由于自重原因有由地势高的地点往地势低的地点运动的趋势。上坡往前起步和下坡倒车起步，因为斜坡造成的溜滑趋势与起步运动方向相反，需要比平路起步克服更大的阻力，油门离合器刹车掌握不好容易发动机憋熄火，或者产生溜滑，而油门过大又会产生突冲；上坡倒车起步和下坡往前起步，因为斜坡造成的溜滑趋势与起步运动方向一致，则容易存在溜滑突冲。这给新手驾驶员带来不小的精神压力和疲劳感。

因此，有必要设计一种操作简单、成本低廉的针对手动档汽车坡道起步用的辅助装置，能在坡道起步时有效避免熄火、后退或前冲等不稳定状况。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案如下：

一种手动档汽车坡道起步辅助装置，包括设置于车体底部的液压控制机构、电控机构和车体状态监测机构，其特征在于：所述的液压控制机构包括与汽车从动轮同轴设置的电磁离合器2，电磁离合器2通过液压马达轴1与双向液压马达3连接，通过电磁离合器2控制从动轮轮轴与双向液压马达3之间的结合与断开，双向液压马达3通过油路与补油箱5并联，液压马达3的进出口油路分别与电磁换向阀6一侧油路通道连接，通过电磁换向阀6的另一侧油路通道连接溢流阀7的进油p口和出油t口；所述的车体状态监测装置包括车轮转动传感器和车体倾角传感器；所述的车轮转动传感器和车体倾角传感器分别通过电缆与电控机构连接，电控机构通过输出电缆与液压控制系统中的电磁离合器2、电磁换向阀6和溢流阀7连接。

所述补油箱5出油口与液压马达3并联的两端分支上分别连接单向阀a4，两个单向阀a4的a口与补油箱5油路连接，使得补油箱5中的液压油只出不进。

所述的双向液压马达3为带增速机构的液压马达，所述的增速机构为行星齿轮型增速机构，本装置中马达相当于泵的工况使用，因排量越大对于输入转动引起的流量变化越敏感，故选用大排量马达。

所述的溢流阀7通过油路与单向阀b8并联，溢流阀7进油p口与单向阀b8的b口连接，溢流阀7出油t口与单向阀b8的a口连接。

所述的车轮转动传感器安装在车轮轮轴上用于检测车轮的转速。

所述的车轮转动传感器包括固定端和转动端，所述的固定端设置在车体底部，转动端安装在车轮轮轴上，电缆信号线连接在固定端。

所述的倾角传感器安装在车体内任意位置，用以检测车体与水平面之间的倾角。

所述的电控机构采用现有技术中的可编程逻辑控制器（plc）作为控制器，实现信号传输和处理，根据预先设定的程序，对于车轮转动传感器和倾角传感器反馈的数据进行处理，控制电磁离合器、电磁换向阀和溢流阀做出相应的操作响应。

本发明具有如下优点：

本发明提供了一种能在坡道起步时有效避免熄火、后退、前冲等不平稳和失控，同时操作比较简单、成本低廉的汽车坡道起步辅助装置，该辅助装置在车体坡道起步过程中起到一个“托”的作用，防止由车体自重和斜坡造成的溜滑，与现有技术中棘轮棘爪的“硬”连接相比，本装置提供一种“软”连接，不易造成部件的损坏。

附图说明

图1为本发明的制动装置连接关系图；

图2为本发明的制动系统流程图；

其中：1-液压马达轴，2-电磁离合器，3-液压马达，4-单向阀a，5-补油箱，6-电磁换向阀，7-溢流阀，8-单向阀b。

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，如图1-2所示，一种手动档汽车坡道起步辅助装置，包括设置于车体底部的液压控制机构、电控机构和车体状态监测机构，其特征在于：所述的液压控制机构包括与汽车从动轮同轴设置的电磁离合器2，电磁离合器2通过液压马达轴1与双向液压马达3连接，通过电磁离合器2控制从动轮轮轴与双向液压马达3之间的结合与断开，双向液压马达3通过油路与补油箱5并联，液压马达3的进出口油路分别与电磁换向阀6一侧油路通道连接，通过电磁换向阀6的另一侧油路通道连接溢流阀7的进油p口和出油t口；所述的车体状态监测装置包括车轮转动传感器和车体倾角传感器；所述的车轮转动传感器和车体倾角传感器分别通过电缆与电控机构连接，电控机构通过输出电缆与液压控制系统中的电磁离合器2、电磁换向阀6和溢流阀7连接。

补油箱5出油口与液压马达3并联的两各分支上分别连接单向阀a4，单向阀a4的流向均背离补油箱5，使得补油箱5中的液压油只出不进。

双向液压马达3为带增速机构的液压马达，该增速机构为行星齿轮型增速机构，本装置中马达相当于泵的工况使用，因排量越大对于输入转动引起的流量变化越敏感，故选用大排量马达。

溢流阀7通过油路与单向阀b8并联，溢流阀7进油p口与单向阀b8的b口连接，溢流阀7出油t口与单向阀b8的a口连接。

车轮转动传感器安装在车轮轮轴上用于检测车轮的转速，该车轮转动传感器包括固定端和转动端，所述的固定端设置在车体底部，转动端安装在车轮轮轴上，电缆信号线连接在固定端，本专利中的车轮转动传感器可以选用现有技术中的旋转编码器，将旋转编码器的安装在车体底部固定端，将固定端探头对准设置在轮轴上的转动端监测点，当轮轴开始转动，探头即开始计数，将信号传递到电控机构中，计算出车轮实时速度，车轮转动传感器用来控制溢流阀的松紧，设定方法为：根据倾角传感器测得的坡度给溢流阀一个初始弹簧紧度，脚刹手刹都松开，通过电控机构控制拧紧调压阀弹簧，直至车轮停止转动，为安全考虑，还要适当拧紧一点弹簧，车辆起步后溢流阀压力逐渐降低（由电控机构实现，如设立延时或按给定速率降低），直至由发动机来完全驱动，当车速上升到5km/h，控制电磁离合器脱开，从而使液压马达与从动轮轮轴脱开，保护液压马达，也避免液压油发热。

倾角传感器安装在车体内任意位置，用以检测车体与水平面之间的倾角，同时判断车体是处于上坡还是下坡，通过倾角传感器监测到的信号，由电控机构控制电磁换向阀6的换向，始终使得溢流阀7处于抵抗自重滑溜的一侧，在车辆起步后，通过电控机构内的plc控制调节溢流阀7上调压弹簧的松紧度，控制溢流阀7上压力逐步降低，直至车辆由发动机完全驱动。

所述的电控机构采用现有技术中的可编程逻辑控制器（plc）作为控制器，实现信号传输和处理，根据预先设定的程序，对于车轮转动传感器和倾角传感器反馈的数据进行处理，控制电磁离合器、电磁换向阀和溢流阀做出相应的操作响应。本装置中的电控机构设置在车体内部，可与车体内其他部件共用供电电路。

本发明的工作原理为：通过本装置中车轮转动传感器和倾角传感器，检测到车辆车速为零，且车体存在坡度时，通过电控机构控制电磁离合器2合上，即通过电磁离合器2连接双向液压马达3和汽车从动轮轮轴，使得在汽车启动过程中汽车从动轮会带动液压马达3一起转动，以汽车上坡起步情况为例，汽车在过程中，初始阶段，车体会由于自重和坡度的存在，有一个向下滑溜的趋势，此时，汽车从动轮会带动液压马达3产生一个向反方向转动的力矩，液压马达3的转动会带动液压马达3两端油路分别出现一个低压端和一个高压端，如图1所示，假设马达上端为高压端下端为低压端，补油箱5中的液压油经过下方单向阀a4流入液压马达3的下端进口，上方单向阀a4封闭，使得带压力的液压油不至于回流到补油箱5，压力油经由上方油路流出，经过电磁换向阀6的油路通道流入溢流阀7的进油p口，在溢流阀7的背压作用下，液压马达3高压端压力升高，对马达形成一个反力矩，抑制马达的转动，从而通过马达将反力矩传动到从动轮，此力矩与从动轮下滑力矩平衡，从而抑制从动轮的滑溜运动，车速在发动机作用下逐渐升高，当车轮转动传感器监测到车速上升到5km/h时，由电控机构控制电磁离合器2分离，使得汽车从动轮与液压马达3的连接断开，保护液压马达，同时避免液压油发热，车辆断开与本辅助装置的连接后开始正常运行。

不管车辆处于“上坡往前起步，上坡倒车起步，下坡往前起步，下坡倒车起步”中的哪一种，电控系统始终控制电磁换向阀6使得溢流阀7的进油p口与液压马达的出油油路连接，保证溢流阀7在液压马达压力油一侧提供背压，产生反力矩，抑制由汽车自重和坡度引起的车辆起步过程中容易出现的滑溜和前冲。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。