汽车油门转换刹车系统触发装置的研究

曹永凤

【摘要】针对驾驶员在慌乱之中可能把油門当成刹车而误踩这一情况，设计一种油门刹车转换装置。这个装置能根据驾驶员对油门踏板的不同操作做出不同的反应，当驾驶员正常踩油门踏板时，系统不工作，而当驾驶员猛踩油门踏板时，系统能将油门转换为刹车。本文对转换装置进行了整体的设计，并重点对触发装置的工作条件和工作原理进行了详细的说明和设计。

【关键词】油门 ； 刹车 ； 误踩 ； 转换 ； 触发装置

【中图分类号】G71 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2015）23-0263-01 1.引言

随着汽车数量快速增多起来，汽车驾驶的安全性变得日益重要起来。其中，由于驾驶员自身的各种因素造成的交通事故占相当大一部分，这里面主要是驾驶员的驾驶错误和延误操作所导致的，其中把油门当作刹车是一种相当常见的错误操作动作。在一些大型的交通事故里面，误踩油门事故的比例高达13.7%[1]。本意是想踩刹车让汽车速度慢下来或者停下来却反而使汽车加速前进，结果酿成大家都不想看到的结果。

所以迫切需要一种装置，它能辨别出驾驶员的错误操作并将其纠正，即在驾驶员误将油门当成刹车而猛踩时此装置能识别出驾驶员的这一错误操作并自动将踩油门切换成踩刹车，使汽车制动。

2.油门切换刹车装置的整体设计

2.1切换装置的工作条件

对于误踩，首先我们能了解到油门与刹车的操作方式是不一样的，在紧急情况下尤其如此。踩油门时是轻踩慢踩，速度和力都比较小，任何情况都不应该出现将油门踏板一脚猛踩到底的情况。而在紧急情况下，驾驶员是在极短的时间内做出判断并采取动作的，这时踩刹车将是快速大力的猛踩。所以当出现油门踏板被快速而大力地猛踩的情况时时，我们认为这时驾驶员出现了错误操作，即误踩了踏板，而驾驶员的本意是踩刹车。

2.2切换装置的工作原理

针对上述定义的紧急情况下驾驶员的错误操作，提出了一个以一系列简单机械装置组合而成的简易机械系统，以驾驶员对油门踏板的操作为触发条件，当油门踏板的操作出现不正常情况（即被快速而大力地猛踩）时，装置能判断出这一错误操作，并做出一系列动作避免车祸的发生。其工作原理如下图所示。

1—油门踏板 2—大齿轮 3—小齿轮 4—触发装置

5—回复杆 6—棘爪 7—棘轮 8—下压杆 9—刹车踏板

当油门踏板被快速大力地猛踩时，经一对增速齿轮增速后，其转速输入到触发装置。触发装置相当于一个离合器装置，它有一个临界的输入转速，也就是速度的阈值。当输入的转速低于设定值时，触发装置两端的轴处于分离状态，即输入端的转速及转矩不会传递到输出端；当输入的转速高于设定值时，触发装置两端的轴处于接合状态，输入轴的转速和转矩传递给输出轴。猛踩时转速经增速齿轮放大后大于触发装置的设定值，输入轴与输出轴接合，带动下压杆从而将刹车踏板压下。此外猛踩油门踏板后能带动棘爪，使其与棘轮啮合，利用棘轮单向转动的特性可以使装置自锁，防止刹车踏板自己弹起，使刹车踏板一直处于被踩下的状态，从而起到稳定的刹车作用。松开油门踏板后，油门踏板带动回复杆，将棘爪顶起，使棘轮棘爪脱离啮合，装置结束自锁状态，刹车踏板回复到初始位置，整个油门切换刹车过程结束。

3.油门切换刹车装置的整体设计

3.1触发装置的触发条件

对触发装置而言，其出入量有输入的角位移？兹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作为触发装置的触发条件。

3.2 触发装置的工作原理

触发装置是一个根据输入转速不同而做出不同动作的装置，当输入速度低时，输入轴与输出轴处于分离状态，当输入转速较大时，输入轴与输出轴处于接合状态。而离心力也是随着转速的变化而变化。所以触发装置可以选离心力作为触发条件。

在油门切换刹车系统中的触发装置为一个离心式棘轮离合器。在低的输入转速下，离心力不足以将棘爪甩出，棘爪收起，离合器处于分离状态；在高的输入转速下，棘爪在巨大的离心力作用下被甩出，进而与棘轮相啮合，离合器处于接合状态，圆盘与棘轮同步运动，将动力和运动传递出去。

本设计研究的触发装置并非传统的棘轮棘爪装置，而是一种带键槽圆盘加滑块的棘轮装置，触发装置为一个键槽式离心棘轮机构，其中包含三个零件，即棘轮、滑块、键槽圆。其结构如下图所示。

弹簧连接着滑块底部与键槽圆盘的回转中心，滑块受到的离心力的方向始终与弹簧力的方向在同一直线上，而且这两个力的方向也与滑块的运动方向始终在同一直线上。低的输入转速情况下，滑块受到的离心力较小，滑块无法滑出键槽，如上图中左图所示，键槽圆盘与棘轮之间无法传递运动和转矩；高的输入转速下，滑块受到的离心力很大，滑块能顺利滑出键槽，与棘轮相啮合，如上图中右图所示，键槽圆盘能将转速与转矩传递给棘轮。于是便实现了触发装置的输入轴与输出轴根据输入转速的不同而处于分离及接合状态这一目标，即根据输入转速自动进行离合。

4.结束语

本文通过对紧急情况下汽车油门切换刹车装置原理分析，并对整个装置进行总体的设计，特别是触发装置是设计的重点，触发装置是一个键槽式离心棘轮机构，其中包含三个零件，即棘轮、滑块、键槽圆。它是以离心力作为触发条件，正常踩油门时，离合器处于分离状态，非正常情况下，即误踩猛踩时，离合器处于结合状态，进而让汽车制动。

参考文献

[1]张钦，金圭.汽车误踩油门纠错装置的设计[J]. 汽车电器.2011.8： 4-6.endprint