汽車油門轉(zhuǎn)換剎車系統(tǒng)觸發(fā)裝置的研究

曹永鳳

【摘要】針對駕駛員在慌亂之中可能把油門當(dāng)成剎車而誤踩這一情況，設(shè)計一種油門剎車轉(zhuǎn)換裝置。這個裝置能根據(jù)駕駛員對油門踏板的不同操作做出不同的反應(yīng)，當(dāng)駕駛員正常踩油門踏板時，系統(tǒng)不工作，而當(dāng)駕駛員猛踩油門踏板時，系統(tǒng)能將油門轉(zhuǎn)換為剎車。本文對轉(zhuǎn)換裝置進行了整體的設(shè)計，并重點對觸發(fā)裝置的工作條件和工作原理進行了詳細(xì)的說明和設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】油門 ； 剎車 ； 誤踩 ； 轉(zhuǎn)換 ； 觸發(fā)裝置

【中圖分類號】G71 【文獻標(biāo)識碼】B 【文章編號】2095-3089（2015）23-0263-01 1.引言

隨著汽車數(shù)量快速增多起來，汽車駕駛的安全性變得日益重要起來。其中，由于駕駛員自身的各種因素造成的交通事故占相當(dāng)大一部分，這里面主要是駕駛員的駕駛錯誤和延誤操作所導(dǎo)致的，其中把油門當(dāng)作剎車是一種相當(dāng)常見的錯誤操作動作。在一些大型的交通事故里面，誤踩油門事故的比例高達13.7%[1]。本意是想踩剎車讓汽車速度慢下來或者停下來卻反而使汽車加速前進，結(jié)果釀成大家都不想看到的結(jié)果。

所以迫切需要一種裝置，它能辨別出駕駛員的錯誤操作并將其糾正，即在駕駛員誤將油門當(dāng)成剎車而猛踩時此裝置能識別出駕駛員的這一錯誤操作并自動將踩油門切換成踩剎車，使汽車制動。

2.油門切換剎車裝置的整體設(shè)計

2.1切換裝置的工作條件

對于誤踩，首先我們能了解到油門與剎車的操作方式是不一樣的，在緊急情況下尤其如此。踩油門時是輕踩慢踩，速度和力都比較小，任何情況都不應(yīng)該出現(xiàn)將油門踏板一腳猛踩到底的情況。而在緊急情況下，駕駛員是在極短的時間內(nèi)做出判斷并采取動作的，這時踩剎車將是快速大力的猛踩。所以當(dāng)出現(xiàn)油門踏板被快速而大力地猛踩的情況時時，我們認(rèn)為這時駕駛員出現(xiàn)了錯誤操作，即誤踩了踏板，而駕駛員的本意是踩剎車。

2.2切換裝置的工作原理

針對上述定義的緊急情況下駕駛員的錯誤操作，提出了一個以一系列簡單機械裝置組合而成的簡易機械系統(tǒng)，以駕駛員對油門踏板的操作為觸發(fā)條件，當(dāng)油門踏板的操作出現(xiàn)不正常情況（即被快速而大力地猛踩）時，裝置能判斷出這一錯誤操作，并做出一系列動作避免車禍的發(fā)生。其工作原理如下圖所示。

1—油門踏板 2—大齒輪 3—小齒輪 4—觸發(fā)裝置

5—回復(fù)桿 6—棘爪 7—棘輪 8—下壓桿 9—剎車踏板

當(dāng)油門踏板被快速大力地猛踩時，經(jīng)一對增速齒輪增速后，其轉(zhuǎn)速輸入到觸發(fā)裝置。觸發(fā)裝置相當(dāng)于一個離合器裝置，它有一個臨界的輸入轉(zhuǎn)速，也就是速度的閾值。當(dāng)輸入的轉(zhuǎn)速低于設(shè)定值時，觸發(fā)裝置兩端的軸處于分離狀態(tài)，即輸入端的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩不會傳遞到輸出端；當(dāng)輸入的轉(zhuǎn)速高于設(shè)定值時，觸發(fā)裝置兩端的軸處于接合狀態(tài)，輸入軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩傳遞給輸出軸。猛踩時轉(zhuǎn)速經(jīng)增速齒輪放大后大于觸發(fā)裝置的設(shè)定值，輸入軸與輸出軸接合，帶動下壓桿從而將剎車踏板壓下。此外猛踩油門踏板后能帶動棘爪，使其與棘輪嚙合，利用棘輪單向轉(zhuǎn)動的特性可以使裝置自鎖，防止剎車踏板自己彈起，使剎車踏板一直處于被踩下的狀態(tài)，從而起到穩(wěn)定的剎車作用。松開油門踏板后，油門踏板帶動回復(fù)桿，將棘爪頂起，使棘輪棘爪脫離嚙合，裝置結(jié)束自鎖狀態(tài)，剎車踏板回復(fù)到初始位置，整個油門切換剎車過程結(jié)束。

3.油門切換剎車裝置的整體設(shè)計

3.1觸發(fā)裝置的觸發(fā)條件

對觸發(fā)裝置而言，其出入量有輸入的角位移？茲i、角速度？棕i、角加速度？琢i，其中角速度？棕i和角加速度？琢i作為觸發(fā)裝置的觸發(fā)條件。

3.2 觸發(fā)裝置的工作原理

觸發(fā)裝置是一個根據(jù)輸入轉(zhuǎn)速不同而做出不同動作的裝置，當(dāng)輸入速度低時，輸入軸與輸出軸處于分離狀態(tài)，當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速較大時，輸入軸與輸出軸處于接合狀態(tài)。而離心力也是隨著轉(zhuǎn)速的變化而變化。所以觸發(fā)裝置可以選離心力作為觸發(fā)條件。

在油門切換剎車系統(tǒng)中的觸發(fā)裝置為一個離心式棘輪離合器。在低的輸入轉(zhuǎn)速下，離心力不足以將棘爪甩出，棘爪收起，離合器處于分離狀態(tài)；在高的輸入轉(zhuǎn)速下，棘爪在巨大的離心力作用下被甩出，進而與棘輪相嚙合，離合器處于接合狀態(tài)，圓盤與棘輪同步運動，將動力和運動傳遞出去。

本設(shè)計研究的觸發(fā)裝置并非傳統(tǒng)的棘輪棘爪裝置，而是一種帶鍵槽圓盤加滑塊的棘輪裝置，觸發(fā)裝置為一個鍵槽式離心棘輪機構(gòu)，其中包含三個零件，即棘輪、滑塊、鍵槽圓。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。

彈簧連接著滑塊底部與鍵槽圓盤的回轉(zhuǎn)中心，滑塊受到的離心力的方向始終與彈簧力的方向在同一直線上，而且這兩個力的方向也與滑塊的運動方向始終在同一直線上。低的輸入轉(zhuǎn)速情況下，滑塊受到的離心力較小，滑塊無法滑出鍵槽，如上圖中左圖所示，鍵槽圓盤與棘輪之間無法傳遞運動和轉(zhuǎn)矩；高的輸入轉(zhuǎn)速下，滑塊受到的離心力很大，滑塊能順利滑出鍵槽，與棘輪相嚙合，如上圖中右圖所示，鍵槽圓盤能將轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩傳遞給棘輪。于是便實現(xiàn)了觸發(fā)裝置的輸入軸與輸出軸根據(jù)輸入轉(zhuǎn)速的不同而處于分離及接合狀態(tài)這一目標(biāo)，即根據(jù)輸入轉(zhuǎn)速自動進行離合。

4.結(jié)束語

本文通過對緊急情況下汽車油門切換剎車裝置原理分析，并對整個裝置進行總體的設(shè)計，特別是觸發(fā)裝置是設(shè)計的重點，觸發(fā)裝置是一個鍵槽式離心棘輪機構(gòu)，其中包含三個零件，即棘輪、滑塊、鍵槽圓。它是以離心力作為觸發(fā)條件，正常踩油門時，離合器處于分離狀態(tài)，非正常情況下，即誤踩猛踩時，離合器處于結(jié)合狀態(tài)，進而讓汽車制動。

參考文獻

[1]張欽，金圭.汽車誤踩油門糾錯裝置的設(shè)計[J]. 汽車電器.2011.8： 4-6.endprint