專利名稱：預(yù)警車輛側(cè)翻的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種安全預(yù)警裝置，特別是一種預(yù)警車輛側(cè)翻的裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國汽車工業(yè)的不斷發(fā)展和道路交通設(shè)施的改善，汽車行駛速度不斷提高， 導(dǎo)致大量交通事故的發(fā)生，造成人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，汽車行駛的安全性越來越受到人們的重視。一些汽車如油罐車、中重型貨車、重型半掛車等由于其質(zhì)心位置高、質(zhì)量和體積較大等特點，在高速轉(zhuǎn)彎和彎道直徑較小時極易發(fā)生側(cè)翻事故。據(jù)美國公路交通安全管理局(NHTSA)車輛側(cè)翻所引起事故的危害程度僅次于車輛碰撞所引起的事故，位居第二。歐洲及北美交通事故統(tǒng)計分析表明，汽車側(cè)翻占導(dǎo)致人身傷害交通事故的5%，占存在人員死亡的交通事故的20%。車輛側(cè)翻之車輛在行駛過程中繞縱軸轉(zhuǎn)動車輛側(cè)翻是指車輛在行駛過程中繞縱軸轉(zhuǎn)動90°或更大的角度，以致車身和地面相接觸的危險側(cè)向運(yùn)動。 車輛側(cè)翻一般分為兩種一種是絆倒側(cè)翻，即車輛行駛時發(fā)生側(cè)向滑移，與路面上的障礙物側(cè)向撞擊而將其“絆倒”；一種是曲線運(yùn)動引起的側(cè)翻，即車輛在道路上行駛時，車輛側(cè)向加速度超過側(cè)翻閾值，內(nèi)側(cè)車輪垂直反作用力為零時引起側(cè)翻。影響車輛側(cè)翻的因素很多，通常分為兩大類一是與汽車設(shè)計參數(shù)有關(guān)的靜態(tài)因素，如質(zhì)心高度、輪距、懸架和輪胎特性等；二是隨汽車行駛而異的因素，如司機(jī)的轉(zhuǎn)向模式，道路表面的形狀及附著系數(shù)，汽車承載型式，路面上有無障礙等。例如罐式汽車的罐內(nèi)裝滿液體時，液體貨物的質(zhì)量均勻分布于罐內(nèi)，車輛的側(cè)翻特性與運(yùn)輸?shù)攘抗腆w貨物時基本相同。但當(dāng)罐內(nèi)只是部分裝載液體貨物并轉(zhuǎn)向行駛時，由于液體的流動性，罐內(nèi)液體將晃動，在重力與慣性力等的作用下，整車的質(zhì)心位置也將發(fā)生變化，使罐式汽車的側(cè)翻特性受到影響，其側(cè)翻閾值減小，容易導(dǎo)致側(cè)翻事故的發(fā)生。目前，中國專利公開號C擬825373Y，名稱為“自卸車防側(cè)翻報警裝置”的申請案，其特征是采用兩路傾角開關(guān)根據(jù)自卸車工作時的實際情況，感知橫向斜坡角度，在兩個不同的角度分別閉合導(dǎo)通。用電阻進(jìn)行限流，高亮度的發(fā)光二極管和蜂鳴器對傾角開關(guān)所感知斜坡角度進(jìn)行聲光報警提示，該系統(tǒng)功能單一，采用機(jī)械開關(guān)，測量的可靠性差，測量的汽車種類單一，限制了系統(tǒng)的普及和應(yīng)用。傳統(tǒng)的側(cè)傾測量裝置只是單純的測量汽車的側(cè)傾角或單純的測量汽車的側(cè)向加速度。而汽車的側(cè)傾角實驗值和實際側(cè)傾值相差很大， 不能準(zhǔn)確的判斷汽車是否達(dá)到側(cè)傾條件。本實用新型采用同時測量側(cè)向加速度和橫向載荷轉(zhuǎn)移率兩個值作為評價汽車側(cè)傾的條件，使測量結(jié)果更準(zhǔn)確，可靠性更強(qiáng)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種預(yù)警車輛側(cè)翻的裝置，其準(zhǔn)確性好、 可靠性強(qiáng)且具有普遍使用性，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。本實用新型的是這樣實現(xiàn)的預(yù)警車輛側(cè)翻的裝置，它包括微處理單元，電源，微處理單元與電源連接，在微處理單元上連接有左側(cè)鋼板彈簧應(yīng)變傳感器、右側(cè)鋼板彈簧應(yīng)變傳感器、側(cè)向加速度傳感器及報警裝置。[0005]報警裝置包括報警器、安全燈、預(yù)警燈、報警燈及顯示器。本實用新型針對實驗車型在實驗研究的基礎(chǔ)上，根據(jù)車輛臨界側(cè)翻時車輛兩側(cè)鋼板彈簧變形和側(cè)向加速度特征，運(yùn)用應(yīng)力應(yīng)變傳感器和側(cè)向加速度傳感器并結(jié)合智能控制器對行駛中的車輛進(jìn)行側(cè)翻檢測，當(dāng)車輛有側(cè)翻趨勢時對駕駛員進(jìn)行聲光報警，使駕駛員采取減速行駛等措施避免側(cè)翻事故的發(fā)生，或為以后的防側(cè)翻裝置提供側(cè)翻預(yù)警信號。具體來說，主要判斷依據(jù)為利用橫向載荷轉(zhuǎn)移情況來判斷車輛側(cè)翻，即側(cè)翻預(yù)警算法，側(cè)翻預(yù)警算法通過車輛兩側(cè)的鋼板彈簧形變應(yīng)力值的比值來估算橫向載荷轉(zhuǎn)移情況及橫向載荷轉(zhuǎn)移率。橫向載荷轉(zhuǎn)移率LLTR (Lateral Load Transfer Rate)定義為車輛兩側(cè)車輪上
的垂直載荷之差與垂直荷載之和的比值，如下式所示
Σ(ρ -ρΗ>
LLTR=^-
Σ(ρ +ρΗ> i=l式中，F(xiàn)li為車輛左側(cè)車輪上的垂直載荷；F,車輛右側(cè)車輪上的垂直載荷；i和η 分別為軸的位置和總的車軸數(shù)。在本實用新型中我們?nèi)≤囕v的最后一根車軸即i=l，取一根車軸，計算簡單方便，因車輛側(cè)翻時最后一根車軸最先Y側(cè)翻趨有側(cè)傾趨勢，因此，對最后一根車軸進(jìn)行計算。此外，本實用新型還運(yùn)用側(cè)向加速度傳感器監(jiān)測車輛的側(cè)向加速，對側(cè)翻條件進(jìn)行補(bǔ)充和修正。在車輛行駛過程中的某些特殊情況，如車輛通過較大的凸包、凹坑和傾斜的路面時，會對車輛的橫向載荷轉(zhuǎn)移率產(chǎn)生較大的影響，如果只用橫向載荷轉(zhuǎn)移率作為側(cè)翻因子，則報警系統(tǒng)容易產(chǎn)生誤報。本實用新型運(yùn)用橫向載荷轉(zhuǎn)移率和側(cè)向加速度作為側(cè)翻因子，只有當(dāng)兩個因子的實測值都超過預(yù)設(shè)閾值時，報警裝置才會報警。與其它的側(cè)翻預(yù)警系統(tǒng)相比擺脫了單一側(cè)翻因子帶來的實際準(zhǔn)確性低和可靠性差的缺點，由于本實用新型通過測定車輛兩側(cè)的鋼板彈簧形變應(yīng)力值來計算出橫向載荷轉(zhuǎn)移率，因此適用于所有以鋼板彈簧作為懸架系統(tǒng)彈性元件的車輛。微處理單元通過獲取傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)來判斷車輛的行駛狀態(tài)，傳感器將實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳送到微處理單元，微處理單元將這些數(shù)據(jù)帶入預(yù)先設(shè)置在微處理單元內(nèi)部的程序中，計算得到橫向載荷轉(zhuǎn)移率并與側(cè)向加速度值一起與預(yù)設(shè)在微處理單元程序里的側(cè)翻閾值進(jìn)行比較，如果小于側(cè)翻閾值，報警裝置不報警；如果大于側(cè)翻閾值，則表明車輛有側(cè)翻趨勢，報警裝置開始報警。本實用新型的工作原理如圖2所示，當(dāng)啟動車輛時，微處理單元啟動，并開始接收來自于傳感器輸出的信號。工作時微處理單元會實時檢測兩側(cè)的鋼板彈簧應(yīng)變傳感器傳輸來的數(shù)據(jù)，并把該數(shù)據(jù)代入已有程序，計算出橫向載荷轉(zhuǎn)移率。同時，微處理單元會實時檢測側(cè)向加速度傳感器傳輸來的側(cè)向加速度值，微處理單元將這兩個值與預(yù)設(shè)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)這兩個值都大于預(yù)設(shè)側(cè)翻閾值時，微處理單元將打開報警裝置的開關(guān)，報警裝置開始工作進(jìn)行聲光，即報警器發(fā)出報警蜂鳴，報警燈閃爍。工作原理圖2的右半部分是輔助工作部分該部分的作用是計算車輛兩側(cè)的載荷之比，并通過報警顯示器告知司機(jī)。當(dāng)貨物擺放不均或由于途中貨物位置發(fā)生變化致使車輛兩側(cè)的載荷比例太過失調(diào)時，系統(tǒng)將會提醒司機(jī)。判斷車輛兩側(cè)的載荷之比的依據(jù)是比較車輛兩側(cè)鋼板彈簧形變應(yīng)力值的比值，其先決條件是車輛行駛平穩(wěn)，即側(cè)向加速度接近于0的狀態(tài)。如原理圖2所示，當(dāng)微處理單元檢測到鋼板彈簧形變沒有恢復(fù)初值時，會再檢測側(cè)向加速度傳感器判斷側(cè)向加速度是否接近于0，如果是，微處理單元將會檢測并對比兩側(cè)的鋼板彈簧形變應(yīng)力值，并將所算比例顯示報警顯示器上，然后再判斷這個比例是否超程，如果超程，預(yù)報警燈將會閃爍以提醒司機(jī)。由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型將鋼板彈簧出的應(yīng)變傳感器與側(cè)向加速度傳感器連接在微處理單元上的結(jié)構(gòu)，利用微處理單元對傳感器的信號發(fā)送來的信號進(jìn)行判別，并根據(jù)判別情況控制報警裝置進(jìn)行工作；本實用新型通過兩側(cè)的鋼板彈簧應(yīng)變力的比值來估算橫向載荷轉(zhuǎn)移情況，并采用側(cè)向加速度對橫向載荷轉(zhuǎn)移率進(jìn)行修正，綜合考慮了橫向載荷轉(zhuǎn)移率和側(cè)向加速度側(cè)翻因子，防止車輛實際行駛情況下的類似情況對橫向載荷轉(zhuǎn)移率判斷指標(biāo)的干擾而造成的誤報警和過早報警，極大的提高了報警的際準(zhǔn)確性低和抗干擾能力，實際運(yùn)用性強(qiáng)。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，所采用元器件技術(shù)成熟，體積小，工作可靠性高，無需對現(xiàn)有車型進(jìn)行大的結(jié)構(gòu)改動，適合各種類型和新舊車輛， 對于提高車輛的行駛安全具有顯著的作用。

附圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本實用新型的工作原理圖；附圖3、附圖4為鋼板彈簧應(yīng)變傳感器與微處理單元連接電路圖；附圖5為側(cè)向加速度傳感器與微處理單元連接電路圖；附圖6為報警器電路圖；附圖7為安全等、預(yù)警燈及報警燈電路圖；附圖8為報警顯示器電路圖。
具體實施方式
本實用新型的實施例預(yù)警車輛側(cè)翻的裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，采用STC89C52單片機(jī)作為微處理單元1，將其與電源2進(jìn)行連接，在微處理單元1上連接左側(cè)鋼板彈簧應(yīng)變傳感器3、右側(cè)鋼板彈簧應(yīng)變傳感器4、側(cè)向加速度傳感器5及報警裝置；報警裝置包括報警器6、安全燈7、預(yù)警燈8及報警燈9及顯示器10 ；各部件與微處理單元1之間采用通訊信號線進(jìn)行連接。電源2采用車載電源；左側(cè)鋼板彈簧應(yīng)變傳感器3和右側(cè)鋼板彈簧應(yīng)變傳感器4 采用型號為HBM K-LY4X-3/350的應(yīng)變傳感器；側(cè)向加速度傳感器5采用型號為MMAmma7455 的加速度傳感器；報警器6采用揚(yáng)聲器；安全燈7、預(yù)警燈8及報警燈9采用LED燈；報警顯示器10采用數(shù)碼顯示管或車載液晶顯示器。
權(quán)利要求1.一種預(yù)警車輛側(cè)翻的裝置，它包括微處理單元(1)，電源O)，微處理單元(1)與電源 (2)連接，其特征在于在微處理單元(1)上連接有左側(cè)鋼板彈簧應(yīng)變傳感器( 、右側(cè)鋼板彈簧應(yīng)變傳感器G)、側(cè)向加速度傳感器( 及報警裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)警車輛側(cè)翻的裝置，其特征在于報警裝置包括報警器 (6)、安全燈(7)、預(yù)警燈(8)、報警燈(9)及顯示器(10)。
專利摘要本實用新型公開了一種預(yù)警車輛側(cè)翻的裝置，它包括微處理單元，電源，微處理單元與電源連接，其特征在于在微處理單元上連接有左側(cè)鋼板彈簧應(yīng)變傳感器、右側(cè)鋼板彈簧應(yīng)變傳感器、側(cè)向加速度傳感器及報警裝置。由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型將鋼板彈簧出的應(yīng)變傳感器與側(cè)向加速度傳感器連接在微處理單元上的結(jié)構(gòu)，利用微處理單元對傳感器的信號發(fā)送來的信號進(jìn)行判別，并根據(jù)判別情況控制報警裝置進(jìn)行工作。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，所采用元器件技術(shù)成熟，體積小，工作可靠性高，無需對現(xiàn)有車型進(jìn)行大的結(jié)構(gòu)改動，適合各種類型和新舊車輛，對于提高車輛的行駛安全具有顯著的作用。
文檔編號B60R21/013GK202029798SQ20112012609
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者何麗華, 何鋒, 吳遠(yuǎn)偉, 周加冬, 李威, 熊巧巧, 陳啟鵬 申請人:貴州大學(xué)