用于限制汽車油門踏板猛踩動作的制動器設計

摘 要：為避免駕駛員在緊急情況下將油門踏板當成剎車踏板猛然踩下造成的事故和經濟損失，設計一種油門踏板制動器。通過檢測油門踏板下落狀態判斷是否為誤踩，是否執行制動。并給出了計算實例，具有一定的創新和參考意義。

關鍵詞：油門踏板；剎車踏板；彈簧；重物塊；制動器引言

在我國，每年因誤把汽車油門當成剎車踩下所導致的汽車行駛事故高達上萬起，給人們造成了較大的生命財產損失。此外，惡意飆車、醉酒駕駛、新手上路也常會猛踩汽車油門，給公共安全帶來較大危害。為了提高行車安全性，降低事故發生率，文章提出一種用于限制油門踏板猛踩動作的制動器設計，具有結構簡單、便于安裝、不影響正常駕駛操作等優點。

1 制動器工作原理

由于油門踏板猛踩動作具有瞬時作用力大，加速度大的特點，與正常踩油門踏板加速不同，故制動器設計的思路以采用機械裝置限制較大加速為主。圖1所示為制動器的工作原理圖。

如圖1所示，該制動器由傳動帶6、彈簧3、棘爪2、棘輪9和重物塊4等部件組成。制動器采用帶傳動方式，將油門踏板7的下踩力傳遞給制動器的旋轉軸5。旋轉軸5通過鍵傳動帶動裝有彈簧3和棘爪2的鎖止機構轉動。棘爪2依靠彈簧3提供彈力推動裝在旋轉軸5上且可以自由轉動的長方體重物塊4轉動。當轉動加速度超過臨界值，重物塊4由于慣性較大，產生抵抗棘爪2的推力，此時棘爪2將會向外擴張，與制動器上的棘輪9嚙合，實現制動。當抬起油門踏板7，制動器內置的彈簧3會迅速卷收傳動帶，使制動器快速歸位。更換不同彈性系數的彈簧，可以預設制動力大小。

2 制動器的等效機構

建立如圖2所示的制動器等效機構簡圖以便于制動器參數計算。如圖2，油門踏板下落時，機構安裝位置原點（C點）、傳動帶與旋轉軸的切點、傳動帶與油門踏板交點三點始終保持在同一直線上。因此，傳動帶被拉長可以等效為等效滑塊2在等效滑桿3上滑動，等效滑桿3與等效滑塊2的相對位移即為傳動帶的伸出量，相對加速度為旋轉軸的切向加速度。

3 制動器主要參數計算

如圖2，設油門踏板繞A點旋轉的最高轉速為？棕1，油門踏板旋轉速度大于？棕1時被制動機構制動，小于？棕1時可以正常被踩下；制動機構的各構件尺寸已知。制動器主要設計參數是彈簧的彈性系數k，重物塊的幾何尺寸。計算思路為：首先計算旋轉軸的角加速度？琢，基于此求得推動重物塊達到此加速度時所需的力，再計算出彈簧的彈力，確定彈簧參數和重物塊參數。

建立速度與加速度分析矢量圖如圖3所示，用小寫字母表示各矢量在矢量圖上的終點（如b3表示構件3上的B點的絕對速度矢量終點，b'3表示構架3的絕對加速度終點；p為速度矢量絕對坐標原點，p'為加速度矢量絕對坐標原點）。