汽車自動防撞器的製作方法

2023-10-23 17:20:37 2

專利名稱：汽車自動防撞器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車安全防護裝置，特別是涉及一種汽車防撞裝置。
在現有技術中，與本實用新型相近的一種汽車自動防撞裝置，主要由發射控制器、信號發射器、信號接收器、減速報警器、緊急剎車執行部分組成。發射控制器控制信號發射器發出一種調製的雷射光束，信號接收器在一定距離內接收到被前方物體反射回來的調製雷射信號，指令減速報警緊急剎車執行機構報警並使汽車減速或剎車。例如王天厚先生的實用新型《紅外雷射全自動汽車防撞裝置》，中國專利，審定公告號2083552，審定公告日91.08.28。這種裝置由於採用紅外雷射裝置，其發射控制器、信號發射器、信號接收器電路設計複雜，成本較高。另一種光電式防撞裝置，採用紅外線做為檢測光源，並設有兩個紅外發射燈體間夾角隨車速變化的連杆調節機構和燈體隨車身同步轉動機構，以解決剎車與車輛行速同步及車體轉變時探測光束始終跟蹤路面的問題。例如權進常先生等人的實用新型《汽車紅外光電防撞裝置》，中國專利，審定公告號2128220。這種裝置電路設計雖較前一種簡單，但其隨車速變化而檢測物體距離的方式增加了機械成本和安裝複雜程度，並有一定的失真性。
本實用新型的目的在於克服上述裝置的缺點，提供一種集光、電、機械於一體的自動測距及制動防撞器。
本實用新型的目的是這樣實現的採用一個與汽車變速器相聯的測速機組，檢測不同的車速，產生不同的電壓值，經電路控制盒的比較電路後，一路控制汽車畜電池＋12V電壓加至安置於汽車駕駛室的聲光報警顯示盤，用於檢測到障礙物時驅動顯示報警；另一路控制汽車畜電池＋12V經不同降壓後，加至於汽車前端的兩個紅外探測器的紅外線發射管按不同的電壓和一定的脈衝發射不同有效射程(即探測距離)的紅外光線，並由與紅外發射管同步工作的紅外接收管接收該有效射程處障礙物反射回的紅外光線，經光電轉換判斷後，驅動與汽車制動系統銜接的執行機構，採取相應的制動措施。為了汽車能靈活安全轉彎，在兩個汽車轉向節臂處各設置一個轉向限位開關，當汽車轉彎達15°時，通過電路控制盒自動切斷測速機組的工作電源，使紅外探測器發射管的驅動電壓，改由汽車畜電池經最大降壓後提供，使探測距離收回至2～3米。當汽車剛起動車速低於20km／h時，測試機組產生的電壓低於汽車畜電池提供給電路控制盒的比較電路的＋12V基準電壓，亦自動採用汽車畜電池經最大降壓後提供驅動電壓，使探測距離為2～3米。為使汽車倒車亦具有防撞功能，當汽車倒車擋掛上後，即使汽車尾部的紅外探測器開始工作，亦由汽車畜電池經最大降壓後提供驅動電壓，探測距離距後車身約2米。
上述技術方案與現有技術相比，探測距離是以紅外探測器發射管紅外光線的有效射程為依據，勿需對反射回的紅外光線進行過多的處理，故可降低測距失真率和成本。


圖1是汽車自動防撞器總體結構示意圖；圖2是測速機組與汽車變速器的一種聯接示意圖；圖3是電路控制盒電氣原理圖；圖4是電路控制盒的比較電路原理圖；圖5是紅外探測器邏輯框圖；圖6是紅外探測器的驅動放大電路圖；圖7是紅外探測器的脈衝形成、頻率檢測電路圖；圖8是執行機構構造及與汽車制動系統聯接示意圖；圖9是聲光報警顯示盤電氣原理圖。
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳述。
圖1是汽車自動防撞器總體結構示意圖。本實用新型設計了一個電路控制盒5控制銜接各部分工作。通過電路控制盒5分配的各部分工作電壓均以汽車畜電池11的＋12V為基礎。一個與汽車變速器7相聯的測速機組6，通過對不同車速的檢測，產生不同的電壓值送至電路控制盒5，經電路控制盒5的比較電路比較控制繼電器後，一路將＋12V電壓送至汽車駕駛室的聲光報警顯示盤4，用於檢測到障礙物時驅動顯示報警；另一路將＋12V降為與車速有關的不同的電壓值送至汽車前端的兩個紅外探測器1和15，用於驅動紅外探測器1和15』的紅外線發射管按一定的脈衝發射隨車速變化有效射程(即探測距離)的紅外光線，並由與紅外發射管同步工作的紅外接收管接收該有效射程處障礙物反射回來的紅外光線，其光電轉換信號經頻率檢測後，回送至電路控制盒5，用於驅動與汽車制動系統12相聯的執行機構9，採取制動防撞措施。當障礙物撤除而無反射信號回送電路控制盒5時，電路控制盒5即控制執行機構9自動解除制動措施。為防止阻礙汽車靈活轉彎，在兩個汽車轉向節臂3和13處各設一個轉向限位開關2和14，通過電路控制盒以串聯方式聯接，當汽車轉彎達15°時，轉向限位開關2或14將自動切斷測試機組6的工作電源，通過電路控制盒5提供給紅外探測器1和15發射管的驅動電壓為＋12V經最大降壓後的電壓值，使探測距離收回至2～3米。當車速低於20km／h時，測試機組6提供的比較電壓低於電路控制盒5的比較電路的基準電壓＋12V，亦由＋12V經最大降壓後提供紅外發射驅動電壓，使探測距離為2～3米。為使汽車倒車亦具有防撞功能，當汽車倒車擋掛上後，即接通汽車尾部的紅外探測器8開始工作，亦由＋12V經最大降壓後提供紅外發射驅動電壓，探測距離距後車身約2米。另外，為了保證執行機構9採取制動措施的可靠性，在執行機構9與汽車制動系統12的銜接處設了一個行程開關10，用於保證障礙物撤除前汽車始終處於制動狀態。
圖2是測速機組與汽車變速器的一種聯接示意圖。本實用新型所設測速機組6與汽車變速器7的聯接有多種方式，圖2為一種傳動帶聯接方式，汽車變速器7的軟軸由軟軸外殼16和軟軸芯17組成，測速機組6的小半徑帶輪19通過傳動帶18與軟軸芯17的大半徑帶輪20相聯，其半徑配合比視具體車型而定。汽車在行駛中，慢速轉動的帶輪20通過傳動帶18帶動帶輪19而快速轉動，使測試機組6根據自身的輸出斜率(如2.5V／1000轉／分鐘)產生一定的電壓，送至電路控制盒5進行比較。
圖3和圖4分別是電路控制盒電氣原理圖和其比較電路原理圖。由上述測試機組6產生的電壓值送至電路控制盒的CZ－E埠③後，首先進入圖4比較電路的c端，經過一個穩壓管VDw進入電壓比較器的IC(運算放大器LM324)的4個輸入腳3、5、10、12進行比較，由IC的4個輸出腳1、7、8、14輸出信號分別通過R6和Q1』、R7和Q2』、R8和Q3』、R9和Q4』驅動後，由輸出端J4、J3、J2、J1低電平輸出，分別對應4個幹簧繼電器J40、J30、J20、J10，當某輸出端為低電平時，即驅動與該端對應的幹簧繼電器吸合，將＋12V電壓一路送至CZ－D1的對應端，用於驅動聲光報警顯示盤4的對應位顯示報警；另一路接至對應的G4、G3、G2、G1端，經VD3和VD4、VD5和VD6、VD7和VD8降壓後，再由G4端輸出，輸出端G4的輸出電壓接至CZ－A和CZ－B的④端，用於驅動紅外探測器1和15的紅外發射管發射一定有效射程的紅外光線。紅外探測器1、15或8接收的反射信號，通過CZ－A、CZ－B或CZ－C的③端驅動啟動繼電器J5吸合，將＋12V電壓送至CZ－F的②和③端，用於驅動執行機構9的車用起動電機30和起動機電磁鐵31工作，此時轉向限位開關2和14及行程開關10始終閉合，使CZ－H的①和②相通、CZ－G的①和②相通。當行程開關10被切斷，使CZ－G的①和②斷開，取消CZ－F中③的＋12V電壓，進而關閉車用起動電機30；當障礙物撤除，CZ－A、CZ－B和CZ－C的③端無反射信號，使啟動繼電器J5斷開，取消CZ－F中②的＋12V電壓，切斷起動機電磁鐵31的電源。當向限位開關2或14被切斷，CZ－H的①和②斷開，即切斷通過CZ－E的②端提供給測試機組6的工作電源，使CZ－E的③端無車速檢測電壓進入，此時因汽車向前行駛時前後進檢測開關Dk置於Ak端，由汽車畜電池11提供的＋12V電壓接至比較電路的G0端，經VD1和VD2、VD3和VD4、VD5和VD6、VD7和VD8降壓後由G4端輸出，作為紅外探測器1和15發射管的驅動電壓。當車速低於20km／h時，測速機組6提供的檢測電壓低於汽車畜電池11提供的＋12V電壓，使＋12V電壓經G0至G4降壓後，作為紅外探測器1和15發射管的驅動電壓。當汽車倒車擋掛上後，前後進檢測開關Dk置於Bk端，關閉紅外探測器1和15發射管，啟用紅外探測器8工作，亦將＋12V電壓經G0至G4降壓後，通過CZ－C的④端提供紅外探測器8發射管的驅動電壓。
圖5是紅外探測器邏輯框圖，圖6、圖7分別是其驅動放大電路圖和脈衝形成、頻率檢測電路圖。圖6中，由IN端進入的經＋12V降壓後的電壓加至紅外發射管的LED＋端。由A端進入的佔空比為14的方波脈衝信號，經Q1推動、Q2倒相、Q3功率放大後(Q1、Q2、Q3均處於開關狀態)，加至紅外發射管的LED－端，使流過紅外發射管(採用HG527型高功率管)的電流為佔空比14的斷續電流，即發射14的脈衝紅外光線。在無障礙物反射信號時，由B端進入的為高電平，使Q4導通，Q5、Q6截止，OUT端無輸出而處於開路狀態。當有反射信號時，進入B端的為低電平，使Q4截止，Q5、Q6導通，OUT端輸出一低電平，以控制電路控制盒5中的啟動繼電器J5吸合，並驅動光電報警顯示盤4報警。圖7中，由555時基電路產生頻率約10kHz的佔空比為14的脈衝方波，由A端輸出。當有反射信號時，由與發射管工作頻率相同的紅外接收管PIN接收，經R4』和C4』耦合至運算放大器LM741的2腳進行放大，由LM741的6腳輸出，通過C6』耦合至LM567。當LM567的3腳輸入信號頻率與其自身頻率相同時，LM567的8腳為低電平，並送至B端。LM567是頻率解碼專用集成電路，有一定的同步帶。鎖相中心頻率由LM567的5和6腳外接的R9』和C9』來決定，當LM567工作時，LM567的5腳有一標準矩形脈衝，這個脈衝的頻率就是LM567的鎖相中心頻率，利用這一脈衝經C1』引至555時基電路的2腳，這樣就實現了解碼頻率和紅外發射頻率的自動同步。
圖8是執行機構構造及與汽車制動系統聯接示意圖。汽車腳剎制動是通過制動拉杆21使汽車制動系統12完成制動工作。本實用新型設計了一個與制動系統12相銜接的執行機構9實現自動制動的目的。從電路控制盒5的CZ－F的②和③傳來的＋12V同時加於起動機電磁鐵31和車用起動電機30，通過電磁鐵31的吸合，將起動機軸28上的起動機齒輪29推至與經被動齒輪軸26固定於機殼的被動齒輪27咬合，起動機齒輪29帶動被動齒輪27轉動，進而帶動通過傳動杆定位軸25固定於被動齒輪27上的傳動杆24做往復運動，並帶動與傳動杆24銜接的推桿22往復運動，通過定位滑輪23保證推桿22的運動呈直線，當推桿22運動到制動位時，位於推桿22上的行程銷32頂開行程開關10，切斷車用起動電機30的電源，使其停轉，推桿22保持於制動位，此時電磁鐵31仍吸合保持起動機齒輪29與被動齒輪27咬合。當障物物撤除，電路控制盒5自動切斷電磁鐵31的電源，使電磁鐵31斷開將起動機齒輪29與被動齒輪27分離，被動齒輪27在汽車制動系統12的反作用力下迴轉，即解除制動。
圖9是聲光報警顯示盤電氣原理圖。在聲光報警顯示盤4上裝有本實用新型的總開關K，當總開關K閉合時，光電管LED1發光，說明各部分即開始工作。LED2用於指示車速低於20km／h、轉彎、倒車的探測距離；來自電路控制盒5的已吸合的幹簧繼電器J40、J30、J20、J10的＋12V電壓，經過CZ－D1的⑥⑤④③端驅動發光管LED3～LED6，以指示對應不同車速範圍的探測距離。當障礙物反射信號進入CZ－D2的③端時，LED2～LED6的對應位即發光，同時峰鳴器JY即以聲音報警。
權利要求1.一種汽車自動防撞器，主要由測速機組，電路控制盒，紅外探測器，聲光報警顯示盤，制動執行機構和轉向限位開關組成，其特徵是電路控制盒[5]控制銜接各組成部分工作；與汽車變速器[7]相聯的測速機組[6]，檢測不同車速產生一定電壓值，通過電路控制盒[5]驅動紅外探測器[1]和[15]發射一定有效射程的紅外光線，並由紅外探測器[1]和[15]接收反射信號，經電路控制盒[5]驅動聲光報警顯示盤[4]報警和與汽車制動系統[12]銜接的執行機構[9]採取制動；轉向限位開關[2]和[14]用於汽車轉彎時關斷測速機組[6]工作。
2.根據權利要求1所述的汽車自動防撞器，其特徵在於執行機構［9］與汽車制動系統［12］街接處設有一個行程開關［10］，用於障礙物撤除前保持制動。
專利摘要一種用於汽車安全防護的汽車自動防撞器，採用一個與汽車變速器相聯的測速機組根據車速產生不同的電壓值，經電路控制盒後，控制安置於汽車駕駛室的聲光報警顯示盤，用於檢測到障礙物時驅動顯示報警，同時控制安置於汽車前端的兩個紅外探測器的紅外線發射管發射不同有效射程的紅外光線，並由與紅外發射管同步工作的紅外接收管接收該有效射程處障礙物反射信號，驅動與汽車制動系統銜接的執行機構採取制動措施，其測距以發射管的有效射程為依據，可降低失真率和成本。
文檔編號B60T7/12GK2183940SQ9324620
公開日1994年11月30日 申請日期1993年12月1日 優先權日1993年12月1日
發明者張餘慶, 張勇 申請人:張餘慶