汽车油门误操作保护装置研究现状

汽车油门误操作保护装置研究现状
摘要:汽车油门误操作保护装置属于汽车主动安全领域。

通过分析汽车紧急情况下,驾驶员出现误踩加速踏板现象的原因及人们对汽车油门误操作保护装置的研究现状,进而对紧急情况下误踩加速踏板的保护装置进行更深入的研究。

关键词:汽车误踩油门保护装置现状及发展趋势
引言
随着人们生活水平的不断提高,汽车的保有量快速增长,与之相伴,交通事故量也在上升,其中与驾驶员有关的因素占了很大的比重。

目前为止,现有汽车加速踏板遇到误操作时,没有紧急避险的安全保障功能,这说明现有的研究设计还存在一些问题和缺陷,至少在市场有需求的情况下未得到推广。

因此十分有必要对汽车油门误操作保护装置的研究现状进行分析,以便进一步研制一种简单、实用、高效、可靠的汽车油门误操作保护装置。

1 误踩加速踏板现象原因分析
目前的汽车刹车和油门是分别由两个脚踏板控制,并且不管手动变速器和自动变速器都是用右脚控制,在紧急情况下由于紧张,特别是新手慌乱中容易将加速踏板误踩成制动踏板,导致车辆不但没有停止前进,反而会以更快的速度冲向前方,导致汽车失控,从而造成严重的
事故。

驾驶员在驾驶汽车过程中发生加速踏板误操作的原因是多方面的,概括起来有以下几种:
(1)新手上路,对突发情况不能迅速正确应对,慌乱中误把加速踏板当作制动踏板;
(2)驾驶员身体素质欠佳,心神不专,误将加速踏板当制动踏板;
(3)驾驶员酒后驾车,由于酒精对人中枢神经起抑制作用,导致驾驶员判断能力和操作能力降低,遇到突发情况时处置不当,发生误操作;
(4)麻痹心理,尤其是晴天路况好,驾驶员易思想松懈,注意力不集中,突遇险情,措手不及,发生误操作;
(5)疲劳驾驶,由于思维反应不敏捷,容易发生误操作。

2 汽车油门误操作保护装置研究现状及其分析
目前,汽车油门误操作保护装置一般来说有两种形式,一种是纯机械式,如机械联动装置、自动刹车驱动装置;第二种机械与电子结合式,如基于单片机的控制装置等。

2.1 机械联动装置装置
从实际操作和经验可知,驾驶员正常操作加速踏板的速度明显慢
于紧急制动时的操作动作。

当两个动作同时作用于加速踏板时,是可以从速度上加以区分的,以此来判断此次油门踩下是否为误踩。

在正常踩加速踏板和误踩时预设一个作用力,在行车过程中当踩踏力大于这个值时,判定此次为误踩油门,装置将控制加速踏板踩下无效,与此同时还实现一个联动,能把误踩油门的力转化为踩刹车的力,使汽车达到制动的效果。

装置的主体部分由外箱体和内箱体组成,并在内、外箱体之间设有复位弹簧,在内箱体上的连接带分别连接刹车连接带和加速踏板连接带,在内箱体的中部安放转轴,转轴上安装带槽棘轮和齿轮,加速踏板连接带装在带槽棘轮上,带槽齿轮安装在上轴上,油门连接带套在带槽齿轮上;在内箱体两侧内壁设竖向导轨,滑块的底部连接附加弹簧上端,附加弹簧的下端顶在竖向导轨的底,内箱体棘轮齿位于带槽棘轮的正下方。

此装置以纯机械的角度为出发点,设计了油门防误踩装置,相对电控方式的装置来说制作成本低,结构简单,易于实现,抗干扰性强。

但由于每个人出于体质的不同,对踏板的作用力也将不一样,故如果同一辆车在不同的人使用时,需对这个作用力的值进行更改,这将增加驾驶员额外的工作量,同时出于汽车内部结构的考虑,本套装置需采用外接的方式,从而影响了整车的外观。

2.2 自动刹车驱动装置分析
这套装置包括了联接加速踏板及发动机节气门转轴的离合装置及与刹车踏板连杆联接的自动刹车装置,其中离合装置是在一壳体的两端分别伸出联接加速踏板的传动轴和联接节气门转轴的输出轴,传动轴在壳体内的一端通过增速传动机构及超越离合器与装有离心块的离心轮连接,离心轮减速传动机构连接,输出轴与传动轴同步转动;自动刹车驱动装置为一气缸,气缸伸缩杆与刹车踏板连杆联接,气缸充气装置的触发开关为设置在离合器装置壳体内的接近开关;超越离合器使离心轮高速转动的同时,离心轮上的离心块在离心力的作用下与减速传动机构脱离,并到达使接近开关发出刹车信号的位置,触发充气装置使气缸内瞬间充气,气缸伸缩杆驱动刹车踏板连杆刹车。

这套装置的设计在油门操作杆与节气门之间加上一套“超越——离心离合”传动机构。

在低速运动使“超越——离心离合”传动系统作为一个运动整体运动,此时,加速踏板的转速就等于节气门的转速;但是如果猛踩加速踏板,则“超越——离心离合”传动系统内部动作,离心轮上得离心块在离心力的作用下与输出轴脱离,并到达时接近开关发出刹车信号的位置,此刻,自动刹车驱动装置气缸内瞬间充气,气缸伸缩杆驱动刹车踏板连杆迅速刹车。

2.3 基于单片机的电子控制系统装置分析
为了区分正常踩加速踏板和误踩加速踏板,系统分别预设了一套对应的临界值,临界值彼此相互独立。

系统采用节气门开启的角度、角速度和角加速度这3个参数同时超过各自的临界值作为判断误踩
加速踏板的信号。

系统包括了传感器信号收集、电子控制和机械执行三个部分。

主要由电子控制器、节气门位置传感器、信号调理电路、电源、电磁阀、LED显示器、键盘、加速踏板和制动踏板等组成。

装置中节气门传感器的作用是收集角度、角速度和角加速度的参数信号,角速信号直接收集,角速度和角加速度信号分别用差分的方法计算得出,再将这些信号传送给控制器,控制器将信号的瞬时模拟量转换成数字量,并将瞬时数字量与各自设定的临界值相比较,若同时超过各自的临界值,则控制器判断此动作为误踩加速踏板,立即向电磁阀发出指示命令信号,让正常工作电磁阀关闭,放风电磁阀打开,让真空助力器前面腔接通大气,前面后腔间产生较大压差进行紧急制动。

这套系统不需要改变车辆原有的驾驶界面,装置成本低,安装容易,响应速度快,在误踩加速踏板时消除了驾驶员的反应时间,使汽车能在最短的时间内停车。

3 汽车油门误操作保护装置发展趋势
纵观几种汽车油门误操作保护装置,无论是机械式的或是机械与电子结合式的,其目标都是在于在现有的汽车构造基础上设计一种更智能、响应速度更快、更加安全、成本更低,结构更简单的装置系统。

在电子技术更加成熟的今天,采用电子电路控制的方式将得到更多的关注,纯机械结构的装置往往占用空间都较大,而且相比之于电控方式,
对零件安装精度要求更高,而电控方式只需要在电子控制器中输入一定的指令和数值,就会自动执行操作,而且响应速度很快,一旦判断为误踩油门会很快命令相应机构执行规定动作,对汽车进行断油、刹车等一系列保护措施。