汽车油门防误踩紧急刹车装置

1、文章编号:1001-3997(2010 10-0201-02【 摘 要 】 为了克服已有的汽车油门防误踩装置在防误踩的同时不能实现及时刹车的不足,装置通过分析正常踩油门和紧急情况下踩油门踩踏力的不同, 判断油门踩下时是否为误踩, 并设计了机械联动装置, 保障了在油门误踩情况下的人身安全, 不仅能够防止油门不被踩下, 同时可在误踩情况下实现刹车 。关键词:油门误踩; 机械联动; 紧急刹车; 踏板力【 Abstract 】 In order to overcome the limitation of design for Anti-false stepping accelerator which

2、canAnti-false stepping accelerator but can t make the car stop , It design was designed according to the differences of the force on the pedal between normal situation and emergency situation which could determine falsestepping.At the same time , mechanical linkage device is applied in this design ,

3、 which can prevent theaccelerator be stepped down , while the brake be step down. Key words :Mistaking the accelerator ; Mechanical linkage ; Braking emergently ; Force on the pedal1引言汽车是现代社会中最主要的一种交通工具,随着人民生活 水平的提高, 学车和开车的人也越来越多, 相应的, 交通事故也随 之增多 1,2。 其中由于慌乱本该踩刹车的而误踩了油门引起交通事 故的占了很大一部分 。 目前车辆使用的油门 、刹

4、车都是采用右脚 控制, 正常行驶时, 右脚踩油门, 当发现有异常情况需要紧急刹车 时, 需要抬起右脚, 使右脚与油门踏板分离并移向刹车踏板, 用力 踩下才启动刹车装置, 使车停止 。 但在紧急情况下, 有时由于人大 脑因紧张, 特别是新人, 忙中出错, 误踩了油门, 导致车辆不但不 会停止, 反而会更快地冲向前方, 从而造成更加严重的事故 。 如何 更好的避免此种事故的发生, 国内外的很多个人和机构也作了大 量的研究, 也设计了很多防误踩的装置, 如油门制动联动器 3、 油 门制动装置 4、汽车油门误踩控制器 5、 汽车防误踩油门紧急制动 装置 6等 。 不过设计和研究还存在很多的问题和缺陷:

5、(1 大部分只是理论上的, 目前还没有实物; (2 成本过高, 不易普及; (3 有些专利的可行性还有待考证, 没有切实考虑到汽 车内部结构; (4 只能够实现部分功能, 可以防止油门被误踩, 但 没有实现及时刹车的功能, 依旧会造成事故的发生 。 针对以上的 种种不足, 研究一种切实可行的方案尤为必要 。本文在前人研究的基础上对油门防误踩装置作了进一步的 改进, 以更有效的减少或避免因油门误踩而引起的交通事故 。2汽车油门防误踩紧急刹车装置设计2.1汽车油门防误踩紧急刹车装置设计思路为了克服已有的汽车油门防误踩装置在防误踩的同时不能 实现及时刹车的不足, 本装置利用正常踩油门和紧急情况下踩油

6、门踩踏力不同来判断此次油门踩下是否为误踩 。 在紧急情况下, 由于情况危急, 造成驾驶员情绪紧张, 对油门踏板的踩踏力比平 时正常情况下的踩踏力要大得多, 而且, 踩下去的加速度比平常 正常踩油门的加速度也要大的多, 于是可以利用正常情况与紧急 情况踩油门的力不同来设计防误踩装置 7,8。 在误踩情况下, 当踩 踏力大于某个值时, 此防误踩装置控制油门不被踩下或者说是踩下无效 。 并利用安全带的原理 9, 实现这一目标 。当然, 仅仅防止油门被踩下还是远远不够的, 因为这样只是能 起到防止汽车进一步加速的作用, 而在紧急情况下, 驾驶员的真正 目的是想让车子停下来, 因此设计机构要能实现正常情

7、况下油门被 踩下, 紧急情况下能判断误踩, 并防止油门不被踩下, 同时控制刹车 踩下, 实现一个联动, 或者说是把误踩油门的力转化为踩刹车的力, 实现驾驶员真正的目的, 使汽车达到制动的效果, 减少事故发生 。2.2汽车油门防误踩紧急刹车装置设计方案本设计中汽车油门防误踩紧急刹车装置的具体结构如图 1所示, 装置主要由外箱体和内箱体两部分组成, 内箱体和外箱体 之间设置有复位弹簧, 内箱体上的连接带连接刹车连接带和油门 踏板连接带, 内箱体的中部设有转轴, 转轴的两端安装在内轴承 内, 转轴上安装带槽棘轮和齿轮, 油门踏板连接带装在带槽棘轮 上, 齿轮和带槽齿轮啮合, 带槽齿轮安装在上轴上,

8、上轴的两端安 装在上轴承内, 油门连接带套装在带槽齿轮上; 内轴承安装在滑 块内, 内箱体的两侧内壁设有竖向导轨, 滑块可上下移动地安装 在竖向导轨内, 滑块的底部连接附加弹簧的上端, 附加弹簧的下 端顶在竖向导轨的底部, 内箱体底部设有内箱体棘轮齿, 内箱体 棘轮齿位于带槽棘轮的正下方 。具体实施方式:正常情况下踩下油门踏板, 踏板连杆拉动油中图分类号:TH116文献标识码:A汽车油门防误踩紧急刹车装置 *梅哲文 李晓佳 王明环 彭 伟(浙江工业大学 机械工程学院,杭州 310014Automobile anti-false stepping accelerator and emergenc

9、y brake deviceMEI Zhe-wen , LI Xiao-jia , WANG Ming-huan , PENG Wei(Mechanical and Engineering College , Zhejiang University of Technology , Hangzhou 310014, China *来稿日期:2009-12-4Machinery Design &Manufacture机械设计与制造第 10期2010年 10月201门踏板连接带, 油门踏板连接带拉动带槽棘轮, 使带槽棘轮转动, 带动轴转动, 从而使齿轮转动, 齿轮再带动与之啮合的带槽齿轮 转

10、动, 使之拉动油门连接带, 从而保证了踩油门正常加速, 此时, 汽车误踩油门紧急刹车装置油门所保持的状态称之为状态一, 如 图 1所示 。 在紧急情况下误踩了油门踏板, 由于踩油门的加速度 过大, 使油门踏板连带拽动带槽棘轮, 转轴向下的牵引力大于附 加弹簧的弹力, 使转轴随着带槽棘轮沿内箱体竖向导轨方向向下 滑动, 附加弹簧被压缩, 带槽棘轮向下滑动一段距离后与内箱体 棘轮齿啮合, 从而油门踏板连带拉动整个内箱体向下滑动, 复位 弹簧压缩, 内箱体带动绕在内箱体拉环上的刹车连接带, 使汽车 刹车, 另一方面, 油门连接带不被拉动, 从而起到了误踩油门使汽 车紧急刹车的作用 。 此时, 汽车误

11、踩油门紧急刹车装置油门所保 持的状态称之为状态二, 如图 2所示 。24567891011112131415161731819图 1汽车误踩油门紧急刹车装置结构图1. 油门踏板连接带 2. 刹车连接带, 3. 油门连接带 4. 防误踩装置由外箱体 5. 弹簧 6. 轴 7. 挡圈 8. 带槽棘轮 9. 内箱体 10. 齿轮 11. 棘齿 12. 弹簧 13. 滑块 14. 轴承 15. 内箱体拉环 16. 轴承 17. 挡圈 18. 带槽齿轮 19. 轴31819245678910111121314151617图 2紧急情况下装置工作状态图1. 油门踏板连接带 2. 刹车连接带 3. 油门连接

12、带 4. 防误踩装置由外箱体 5. 弹簧 6. 轴 7. 挡圈 8. 带槽棘轮 9. 内箱体 10. 齿轮 11. 棘齿 12. 弹簧 13. 滑块 14. 轴承 15. 内箱体拉环 16. 轴承 17. 挡圈 18. 带槽齿轮 19. 轴汽车误踩油门紧急刹车装置在车体内部的安装方式,考虑 到车体内部结构 10,此装置采用汽车外接的形式, 在不需要的时 候可以拆卸, 具体安装, 如图 3所示 。12876543图 3汽车误踩油门紧急刹车装置安装图1. 油门踏板 2. 踏板连杆 3. 滑轮 4. 油门踏板连接 5. 防误踩装置6. 刹车连接带 7. 油门连接带 8. 车体底板3主要部件的分析计算

13、由调查分析 11, 12可知正常情况下的踏板力为 100N , 而在紧急制 动的情况下所产生的踏板力为 350N 。 现在考虑 (10 这对预紧弹簧, 我们取预紧力 F 1=100N 而最大工作负荷为 F 2=350N 。 而这里有左右 对称的两个弹簧承受这力的作用, 所以每个弹簧上所受的力是已知 力的一半 。 现在对这个弹簧进行分析计算和校核, 如图 4所示 。D 2FdFFF图 4弹簧受力分析图3.1根据工作条件选择材料并确定其许用应力根据弹簧工作强度需要, 通过查阅相关表格得出选用弹簧, 选用碳素钢丝弹簧 B 级, 选用弹簧的绕旋比 c =7.2, =640Mpa。3.2根据强度条件计算

14、簧丝直径由公式 13K =4c -1+0.615(1式中:c 旋绕比, 得出曲度系数 K =1.21由公式 13d =1.6n 姨(2 式中:F n 最大工作负荷, k 弹簧曲度系数, c 旋绕比, 最大切应力 。 计算得出:d =2.5mm确定 d 值后, 即可按其计算弹簧的中径和外径, 得 :D 2=C d =17.5mmD =D 2+d =20mm3.3根据刚度条件, 计算弹簧有效圈数 n弹簧刚度 k=F max max =175=12(3式中:F max 最大工作载荷, max 最大轴向变形量 。 由公式可解得 n=Gd 8C k =79000×2.58×7.2&#

15、215;12=5.5(圈 (4式中:G 材料切变模量 。3.4计算弹簧的其它尺寸内径 D 1=D 2-d =17.5-2.5=15(5 间距 叟 =3.3(mm (6 取 =3.5mm, 节距 t=+d=3.5+2.5=6(7 螺旋升角 =arctg t 2=6.2°(8在 (59 °之间, 合适 。 两端各并紧一圈并磨平, 则得, 总圈数 n 1=5.5+2=7.5(圈 弹簧丝展开长度:(9自由高度:H 0=n +(n 1-0.5 d =5.5×3.5+(7.5-0.5 ×2.5=36.75(mm (103.5验证稳定性b =H 02=36.75=2.

16、1(11第 10期梅哲文等:汽车油门防误踩紧急刹车装置 202因为当压缩弹簧的长径比 b 太大时, 可能在受载时失稳, 发生侧 弯, 导致弹簧失效, 此处安装的弹簧为两端均可自由转动, 查阅机械设 计手册 13, 当这个 b 值大于 2.6时, 弹簧将失稳, 所以此处满足要求 。该组弹簧的弹簧丝直径可取 2.5mm ,弹簧直径取 18mm 满足 要求 。 同样对 (17 这对弹簧进行分析, 取弹簧的预紧力为 100N , 而 取最大工作负荷为 250N 。以同样的方法得出, 该组弹簧的弹簧丝直 径可取 1.8mm , 弹簧直径取 9mm 满足要求 。4结论(1 论文从机械的角度出发设计了油门防

17、误踩装置, 制作成 本低 、 安装方便 。 (2 克服了前人机构只能够实现部分功能, 可以 防止油门被误踩, 但没有实现及时刹车的功能的缺陷, 既可以防 止油门被误踩, 又可以及时制动 。参考文献 1王烈芹 . 道路交通事故分析 . 青海交通科技, 2006(6 :162周春华 , 殷继友 . 汽车油门踏板实施紧急制动的模糊控制 . 交通世界, 2006(8 :58593张德元 . 实用新型专利说明书 专利号 :200620123970.14张东伟 . 实用新型专利说明书 专利号 :200620023729.15张威 . 实用新型专利说明书 专利号 :200520013306.76李骏 . 实

18、用新型专利说明书 专利号 :03254107.47张钦, 金圭 . 汽车误踩油门纠错装置的设计 . 汽车电器 , 2008.8:468贾佳鹏 . 防误踩油门装置的设计构想 . 汽车电器 , 2006.8:9109余志生 . 汽车理论 . 北京:机械工业出版社, 199610林慕义, 张福生 . 车辆底盘构造与设计 . 北京:冶金工业出版社, 200711陈雪梅 , 高利 , 魏中华 . 紧急避障驾驶员制动操纵特性研究 . 北京工业大 学学报 , 2007.6:60460712郑宏宇 , 宗长富 , 高越 . 线控制动系统踏板力模拟研究 , 系统仿真学报, 2008(2 :1016101913成

19、大先 . 机械设计手册 . 北京:化学工业出版社 , 2008文章编号:1001-3997(2010 10-0203-021引言随着各种先进制造技术的快速发展,旋转机越来越趋向于高 速重载和大功率发展 。 因此, 对数控加工设备的回转工作台转速及 负载能力要求越来越高 1。 液体静压轴承因能提供广泛的液膜厚度 以及较高的液膜刚度, 功率损耗小, 即使在很低的转速下也能平稳 工作等特点而被广泛应用到重型装备中并成为核心部件 2-3。数值模拟是研究液体静压轴承流场与压力场的有效手段之 一 。 国外, Satish C.Sharma 4利用有限元方法对不同油腔形状的圆形静压推力轴承的动静特性进行了分

20、析, 发现它们的性能 (刚度 、 承载能力 、 压力和流量 有所不同; A. van Beek 5等对倾斜的多垫 静压推力承载进行有限元分析, 得出油膜厚度的减小与载荷的偏 心度线性相关 。 国内, 邵俊鹏等利用 FLUENT 研究静压轴承椭圆 腔与扇形腔的静止状态流场 。2静压轴承工作原理及计算模型静压轴承是借助于液压供油系统,强制地将压力润滑油注 入摩擦副之间的油腔, 利用油腔的封油边和工作台间隙的节流作中图分类号:TH133.36文献标识码:A重型静压轴承流场与压力场仿真分析 *孙仲元 黄筱调 方成刚(南京工业大学 机械与动力工程学院, 南京 210009Simulation analy

21、sis of flow and pressure field for heavy hydrostatic bearingSUN Zhong-yuan , HUANG Xiao-diao , FANG Cheng-gang(School of Mechanic and Power Engineering , Nanjing University of technology , Nanjing 210009, China 【 摘 要 】 采用 FLUENT 软件对重型恒流静压轴承油膜的三维压力分布及流场分布进行了数值分析,重点分析进出口区域的流速, 并研究了出口压力与流速变化趋势 。 分析结果表明, 流场进口附近流速变化剧 烈, 但是整体流动呈现很强的规律性 。 油膜整体压力场成均匀对称分布, 不受出口位置影响 。 为进一步研究重 型静压轴承的性能与设计提供理论依据 。关键词:静压轴承; FLUENT ; 压力场; 流场【 Abstract 】 A three -dimensional simulation was performed numerically for pressure distribution andflow distribution of heavy hydrostatic bearing under the condition of constant flow u