专利名称：汽车用自动快速安全制动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车自动刹车装置。该装置是一种与现有汽车刹车装置并存，在紧急情况下自动启动的刹车制动装置。
车祸严重地威胁着人们的生命和财产安全，车祸给人们带来的灾难触目惊心。就我国而言，每年就有几万起车祸发生，死伤数万人，财产损失无法估量。因此，国内外众多厂家投入大量的人力物力以求解决汽车行车安全问题，但都苦无良方。汽车行驶安全的保障是汽车的制动装置。现有的汽车有两套独立的刹车制动装置，一套是行车刹车装置，另一套是停车手动刹车装置。有的汽车还装备有辅助制动器。现有的行车刹车制动装置存在的问题是反应速度慢，如遇紧急情况，从司机发现情况到停车要经过三秒钟左右。汽车要行驶几十米长的距离才能停下来，不能保障行车安全。另外，如司机采取刹车措施用力过猛，往往会把车轮抱死，轮胎在地面拖动，造成橡胶熔化，摩擦力急剧下降，反而会使制动距离增长，所以有的汽车装上了车轮防抱装置。目前常用的车轮防抱装置有两种，一种是液压防抱装置系统，另一种是电子控制防抱装置，但它们都制造复杂，价格昂贵。
为了解决汽车行车安全，国内外各大汽车制造公司和研究机构都在研究探索新的更安全的汽车刹车制动装置，如法国雷诺公司，投入了三千万美元计划用8年时间开发出智能汽车，计划于下世纪初面市。这种汽车装备有新的刹车制动装置。据有关资料报到，这种汽车停车前的制动时间为300毫秒。这与现有汽车制动系统相比有很大的进步，但本发明的发明人认为，该汽车制动装置的制动时间仍显太长，仍未摆脱被动安全的局面。
本发明的目的在于避免已有技术的不足之处，向人们提供一种在需要紧急刹车的情况下能自动启动，刹车制动扭矩大，反应速度快，又具备自动防止车轮抱死，结构简单，价格低廉的汽车用自动快速安全制动装置。
用以实现本发明目的汽车用自动快速安全制动装置包括有探测危险目标及其距离的探测器，微型计算机和作为执行机构的电涡流制动器，探测器的信号输出端与微型计算机的输入端电连接，计算机的输出端与电涡流制动器的电源开关连接，计算机内储存有各种车速下的极限安全距离信号，探测器用来探测汽车行驶前方、左右两边及转弯方向可能对行驶汽车产生危险的各种动静目标及其距离，并将探测到的信号输送到计算机，剔除虚假信号，将对行驶汽车可能造成危险的信号与储存在计算机内的极限安全距离信号进行比较，当危险目标相对行驶汽车的距离不大于极限安全距离时，计算机发出停车指令，电涡流制动器就立即运作，使行驶中的汽车立即刹车停车。
本发明还可设置报警器，报警器的输入端与计算机的输出端连接，在计算机内储存提醒司机注意正常操作的提醒距离信号，当探测器探测到的危险目标相对于行驶中的汽车距离不大于提醒距离时，计算机通过报警器向司机发出提醒警示信号，提醒司机注意正常操作，减速或停车。
构成本发明组成部分的探测器可采用国防和其他领域广泛使用的雷达或远红外探测器，如脉冲多普勒雷达。雷达是现有的成熟技术，并且本发明对雷达的技术要求与国防或其他领域相比低得多，因此可以直接采用。计算机可以直接采用市售的微型计算机，如单片机。作为本发明执行机构的电涡流制动器，是发明人为本发明特别设计的装置，它包括固定在汽车底盘而空套于传动轴上的磁轭，设置在磁轭上由相互连接的线圈和铁芯构成的若干磁极和安置在传动轴上的衔铁，衔铁的表面与磁级端面所形成的几何空间面平行，制动装置处于非制动状态时，衔铁表面与磁极端面形成的几何空间面之间有一间隙。衔铁最好是通过碟形弹簧安置在传动轴上，具体的安装方式可以是碟形弹簧的外边缘与衔铁固定连接，内边缘与可沿传动轴轴线调节移动的滑动花键套固定连接，花键套又固定在传动轴上。这种结构保证了电涡流制动器接到计算机发出的制动指令后，磁极线圈通电，衔铁被吸向磁极，衔铁切割磁力线产生电涡流阻尼力，同时也产生机械摩擦阻力，两者结合共同产生制动力矩，又能保证汽车被制动停下来后，磁极线圈断电，衔铁在碟形弹簧的弹性恢复力的作用下迅速回到初始位置，使衔铁表面与磁极端面形成的空间面保持一定间隙。这种结构还可根据不同的情况需要调节衔铁表面与磁级端面形成的空间面之间的初始间隙，从而达到调节制动时间和制动力矩的目的，使制动过程中的车轮尽可能保持在最佳滑移状态(即滑移率为15～25％)，地面切向反作用力处于峰值状态，车轮既能获得最大的地面制动力，又具有相当好的抗测滑能力。
在汽车制造技术领域有一个普遍的认识，即电涡流阻尼力小，在低转速下电涡流阻尼力更小，电涡流制动器不宜作为汽车主制动器。但本发明的电涡流制动器巧妙地将电涡流阻尼力与机械摩擦力结合在一起，为汽车的刹车制动提供制动力矩。由于本发明的结构保证了电涡流阻尼力矩随着衔铁与磁极端面间的间隙减少而增大，当衔铁被吸合时，电涡流阻尼力矩更大，与此同时衔铁与磁极端面间产生强大的摩擦阻力矩，二者结合构成了强大的制动力矩。因此本发明能够满足各种汽车在各种车速下所需要的制动力矩，可以作为汽车主制动器。本发明的另一个特点是，由于制动力矩一经建立，传动轴的转速立即下降，构成制动力矩的电涡流阻尼力亦同步下降，即制动力矩随车速下降而下降，直至最后完全消失。这样，车轮在刹车制动过程中也不会被抱死。这是由于衔铁相对磁极的转速越快，电涡流阻尼力越大，转速越慢，阻尼力越小的原故所致。本发明具有自动防止车轮被抱死的优点，使车轮始终处于最佳制动状态，保证了制动的可靠性和安全性，并且省却了现有技术结构复杂、价格昂贵的防抱死装置。
电涡流阻尼力与电流的建立时间是同步的，反应速度很快。发明人已参照桑塔那轿车的参数研制出反应时间常数在5ms以内的电涡流制动器试验件，即制动时间在5ms以内(此时间与车速无关)。雷达测到极限距离通过计算机发出执行指令，所需时间只有10ms。这就是说，汽车装上本发明制动器，遇到紧急情况，从雷达探测到危险目标、计算机发出指令到停车仅只有不到20ms的时间，汽车只行驶1米左右就停车下来。传统的行车刹车制动装置，在紧急情况下，驾驶员的反应时间一般为0.7-1秒，取0.80秒，驾驶员将脚移到制动踏板到制动开始起作用的时间一般为0.2～0.7秒，取0.5秒，制动完成时间与车速有关。制动完成的时间
，其中V为车速km/h；为地面附着力系数，一般取值0.8；g为重力加速度，其值为9.8米/秒2。当车速为每小时40公里，从驾驶员反应到车停下来，需2.7秒的时间，车要行驶30米才能停下来；当车速为每小时100公里，从驾驶员反应到车停下来，需4.84秒，车要行驶53.8米才能停下来。法国雷诺公司开发的智能汽车，从发现紧急情况到汽车停下来，车速为每小时40公里时，需1.7秒的时间，车要行驶18.9米，车速为每小时100公里时，需3.84秒，车要行驶42.7米才能停下来。从以上事实可以看出，传统的制动装置和雷诺公司的智能汽车，从发现危险目标到采取措施，汽车停下来这段时间行驶的距离太长，当危险目标相对于行驶汽车的距离小于制动距离，车祸就不可避免地发生。两者属于被动安全。本发明的制动距离很短，只有一米左右，就是车速为每小时100公里时，制动距离才有1.52米，并且制动措施是装置自动采取，不受驾驶员的影响。因此可以这样说，汽车装上本发明的制动装置后，基本上可以杜绝车祸发生，达到汽车主动安全的目的。这是目前任何汽车制动装置都是办不到的。
本发明的制动装置并不是用来取代汽车现有的行车制动装置，是一套独立的制动系统，不与汽车现有制动系统发生任何联系，也不需要司机控制，在正常行驶下，司机仍然用汽车现有的两套制动系统操作运行，只有在紧急情况下，本发明的制动装置才进行紧急刹车制动。这样汽车就有三套各自独立的制动系统，从而就保证了行车安全，可以避免车祸的发生。
附图1是本发明的结构方框图。
附图2是作为本发明执行机构的电涡流制动器的结构示意图。
下面结合
给出本发明的一个实施例，并对本发明作进一步的详细描述。
汽车用自动快速安全制动装置包括有探测危险目标距离的探测器1，微型计算机3，电涡流制动器4和报警器5，探测器为脉冲多普勒雷达，安装在汽车前面，用于控测汽车行驶的前方、左右方向和转弯方向能对行驶中汽车产生危险的目标，及危险目标相对于行驶中汽车的距离。雷达的信号输出端通过计算机接口2与计算机的输入端连接。接口和计算机安装在驾驶室内。计算机为市售的微型计算机。计算机内储存有根据汽车的重量和时速计算出来的提醒司机注意正常操作的提醒距离信号及极限安全距离信号，计算机的输出端分别与电涡流制动器的电源开关和报警器连接。雷达将探测到的危险目标及其距离输送到计算机，计算机按设定的程序自动进行处理，剔除虚假信号。对于真实的危险信号，当危险目标相对于行驶中的汽车其距离等于或小于提醒司机注意正常运行的报警距离，计算机通过报警器向司机发出注意操作的提醒警示信号；当危险目标相对于行驶中的汽车其距离等于或小于极限安全距离，计算机向电涡流制动器发出刹车制动的指令，电涡流制动器接到指令立即运作，汽车即刻停止行驶。电涡流制动器又由磁轭7，线圈8和铁芯9构成的磁极、衔铁10、碟形弹簧11、滑动花键套12和定位螺母13构成。在磁轭的环形板面的同一半径圆周上均匀设置若干个磁极，线圈穿于铁芯上相互连接在一起，铁芯的一端设计有大于线圈内径的端头，另一端设计有螺纹，通过螺纹付与磁轭固定连接。磁轭空套在传动轴6上，固定在汽车底盘上。铁芯端头形成一空间平面，衔铁为环形板状，板面与铁芯端头形成的空间平面对应平行。碟形弹簧的外边缘与衔铁固定连接，内边缘与滑动花键套固定连接。滑动花键套安置在传动轴上。通过调节滑动花键套可以调节衔铁与磁极端面之间的间隙。间隙调整好后，滑动花键套由定位螺母定位在传动轴上。电涡流制动器不工作时，衔铁随传动轴旋转，磁极不动。当计算机发出制动指令时，线圈通电产生励磁电流，同时建立磁场，衔铁切割磁力线产生电涡流，电涡流阻尼力立即产生并增大，与此同时磁极对衔铁产生吸引力，使间隙减小。间隙减小后，磁阻下降，磁通密度增加，从而使阻尼力急剧增加，产生强大的阻尼力矩。当衔铁被吸合后，力矩上升更快，同时磁极端头与衔铁之间也产生强大的摩擦力矩，二者的结合，使传动轴的转速立即下降，直到停止转动，即汽车被制动。
权利要求
1.一种汽车用自动快速安全制动装置，其特征是包括有探测危险目标及其距离的探测器(1)、微型计算机(3)和电涡流制动器(4)，探测器的信号输出端与计算机的信号输入端连接，计算机的输出端与电涡流制动器的电源开关连接，探测器将探测到的可能对行驶中汽车产生危险的目标相对于行驶中汽车距离信号输送到计算机，由计算机与储存在计算机内的各种车速下的极限安全距离进行比较，当探测到的距离不大于极限安全距离，计算机向电涡流制动器发出刹车的指令，电涡流制动器运作，行驶中的汽车紧急制动停车。
2.根据权利要求1所述的汽车用自动快速安全制动装置，其特征是还设置有报警器(5)，报警器的输入端与计算机的输出端连接，计算机内还储存有提醒司机注意操作的提醒距离信号，当探测器探测到的危险目标相对于行驶中汽车距离不大于提醒距离时，计算机通过报警器向司机发出提醒警示信号。
3.根据权利要求1或2所述的汽车用自动快速安全制动装置，其特征是所说的探测器为脉冲多普勒雷达或远红外探测器，电涡流制动器包含有固定在汽车底盘而空套于传动轴(6)上的磁轭(7)，设置在磁轭上由相互连接的线圈(8)和铁芯(9)构成的若干个磁极和安置在传动轴上的衔铁(10)，衔铁的表面与磁极端面所形成的几何空间面平行，制动器处于非制动状态时，衔铁表面与磁极端面形成的几何空间面之间有一间隙。
4.根据权利要求3所述的汽车用自动快速安全制动装置，其特征是电涡流制动器的衔铁是通过碟形弹簧(11)安置在传动轴上，碟形弹簧的外边缘与衔铁固定连接，内边缘与可沿传动轴轴线调节移动的滑动花键套(12)固定连接，滑动花键套又固定在传动轴上。
全文摘要
本发明是一种与汽车现有的两套刹车制动装置并存而独立的自动快速安全制动装置，由探测行车危险目标距离的探测器，微型计算机，同作为执行机构的报警器和电涡流制动器构成，计算机内储存有提醒司机注意正常操作的提醒距离信号和极限安全距离信号，当危险目标相对行驶汽车的距离不大于提醒距离，计算机通过报警器发出提醒警示信号，不大于极限安全距离，计算机向电涡流制动器发出制动指令，汽车即刻被制动停车，而车轮不会被抱死，且结构简单，价格低。
文档编号B60T7/12GK1164486SQ9611754
公开日1997年11月12日 申请日期1996年5月6日 优先权日1996年5月6日
发明者杜立晓, 卢取义, 昕文丽 申请人:杜立晓