專利名稱：可限速巡航的gps汽車智能限速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種汽車限速裝置，尤其涉及一種可限速巡航的GPS汽車智能限
速器O
背景技術(shù)：
為保證行車安全，經(jīng)修訂后的ECE R-89國際標準“I、關(guān)于車輛最高車速及可調(diào)車 速限制；II、車輛安裝已認證的最高車速限制或可調(diào)速度裝置；III、限速裝置(SLD)及可調(diào) 車速限制裝置(ASLD) ”已于2002年正式頒布推薦。由于汽車型號的繁雜和車況的復(fù)雜，現(xiàn)有的車速限制裝置存在以下的缺點1、達到ECE R-89國際標準的國外品牌的汽車限速器由于改動了汽車的操控結(jié)構(gòu)， 只能在極少數(shù)被汽車制造商許可的品牌型號的車輛上推廣，因而無法大面積推廣和迅速普 及。2、以往的控制汽車油門踏板的機械手沒有調(diào)節(jié)動作距離的功能，該限速器存在兩 個缺陷(1)動作距離固定，無法與眾多車型的不同的油門踩板距離匹配，例如固定動作距 離為50mm，當小客車油門踩板距離為30mm時，由于動作時間過長影響限速效果；當大客車 或公交車的油門踩板距離為70mm時，由于動作距離過短油門無法踩到底而影響汽車動力 發(fā)揮。(2)固定的動作距離無法調(diào)節(jié)油門開度，要么放開，要么關(guān)閉，無法用自動控制精確調(diào) 整的方法調(diào)節(jié)汽車進入限速穩(wěn)速狀態(tài)，因而達不到ECE R-89國際標準限速穩(wěn)速400米以上 的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種機械手的動作行程可調(diào)的可限速 巡航的GPS汽車智能限速器，該GPS汽車智能限速器無需改動汽車的操控結(jié)構(gòu)，安裝后能自 動調(diào)節(jié)油門開度，達到國際標準的限速穩(wěn)速的目的。本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種可限速巡航的GPS汽車智能限速器，包括 控制儀、機械手和軟軸傳力機構(gòu)，其特點在于，該機械手包括電機、電機驅(qū)動電路、螺旋副、 限位裝置和計數(shù)裝置，該螺旋副包括由電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的螺旋軸和旋套在該螺旋軸上的螺旋 套，限位裝置用于限定螺旋套的移動位置，該螺旋套可通過軟軸傳力機構(gòu)拉動汽車的油門 踏板向上移動；計數(shù)裝置用于對螺旋軸的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進行計數(shù)；控制儀包括控制模塊、與GPS 天線相連的GPS模塊以及存儲限速信息的限速值數(shù)據(jù)庫，控制模塊的信號輸入端分別與 GPS模塊、限位裝置以及計數(shù)裝置的信號輸出端電連接；該控制模塊的控制端與電機驅(qū)動 電路的輸入端相連，該電機驅(qū)動電路的輸出端與電機相連；該控制模塊與限速值數(shù)據(jù)庫雙 向電連接。采用上述技術(shù)方案后，本實用新型具有以下有益效果1.該限速器的機械手動作行程從30mm 70mm可調(diào)，可以適應(yīng)不同油門踩板的距
離變化。[0010]2.能根據(jù)速度參數(shù)自動調(diào)節(jié)和固定汽車油門的最佳開度，讓汽車用最匹配供油的 方式定速巡航。3.該限速器的安裝不改變汽車原有結(jié)構(gòu)，不影響汽車原有動力，不影響汽車原有 性能，不改變司機操作習(xí)慣，并適用所有在用汽車。4.該限速器根據(jù)當前道路限速值不間斷比對GPS或速度傳感器提供的速度參數(shù)， 及時啟動機械手控制汽車油門限速或解除限速。5.該限速器預(yù)先設(shè)定行車路線各個路段的限速值，使限速器具有“路變速變”的功 能，達到了管理要求和管理手段的統(tǒng)一，可以充分滿足公交車、長途車、危險品運輸車、大型 集裝箱運輸車、土方車、攪拌車、出租車、租賃車等的管理要求。6.該限速器的機械手拉力大于200kg，大大超過司機的腳力，能強制執(zhí)行安全行
車限速管理要求。7. ECE R-89標準允許限速器在0. 9VK時啟動限速動作，但是本限速器可以高于該 標準5個百分點啟動限速動作，并仍可將汽車速度控制在限速值范圍內(nèi)。

圖1是本實用新型的原理框圖；圖2是本實用新型的控制儀的控制模塊的原理框圖；圖3是本實用新型的機械手的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型控制油門開度的原理示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做出進一步說明。如圖1所示，本實用新型的GPS汽車智能限速器包括控制儀1、機械手2和軟軸傳 力機構(gòu)3。其中，控制儀1包括控制模塊11、與GPS天線4相連的GPS模塊12、存儲限速信 息的限速值數(shù)據(jù)庫13和顯示器14。機械手2包括電機驅(qū)動電路21、電機22、傳動機構(gòu)23、 螺旋副24、限位裝置25和計數(shù)裝置26。控制模塊11的信號輸入端分別與GPS模塊12、限 位裝置25以及計數(shù)裝置26的信號輸出端電連接；控制模塊11的控制端與電機驅(qū)動電路21 的輸入端相連，該電機驅(qū)動電路21的輸出端與電機22相連；控制模塊11與限速值數(shù)據(jù)庫 13雙向電連接。顯示器14與控制模塊11連接?？刂颇K11可采用一微處理器。結(jié)合圖3所示，上述的電機驅(qū)動電路21、電機22、傳動機構(gòu)23、螺旋副24、限位裝 置25和計數(shù)裝置26均設(shè)置在機械手2的內(nèi)殼27內(nèi)。在內(nèi)殼27的外面還套有外殼，外殼 由外殼本體281以及設(shè)置在外殼本體281兩端的端蓋282構(gòu)成，外殼本體281采用防水隔 音材料，提高了限速器的防水能力，并使機械手2的工作噪音大大降低。電機驅(qū)動電路21設(shè)置于一電路板211上，電路板211通過一電源線212供電。傳 動機構(gòu)23包括變速箱231和平面軸承232，螺旋副24包括由電機22驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的螺旋軸241 和旋套在該螺旋軸241上的螺旋套242，變速箱231的輸入端與電機22的主軸連接，輸出 端通過平面軸承232與螺旋軸241連接。在圖3所示的實施方式中，螺旋軸241為一蝸桿， 螺旋套242為一蝸輪拖板。限位裝置25用于限定螺旋套242的移動位置，該螺旋套242可 通過軟軸傳力機構(gòu)3拉動汽車的油門踏板5向上移動，計數(shù)裝置26用于對螺旋軸241的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進行計數(shù)。限位裝置25包括間隔設(shè)置的兩個限位開關(guān)，該兩個限位開關(guān)例如均可由 一霍爾元件251構(gòu)成，在螺旋軸241上設(shè)有一磁鋼252。圖3中左邊的限位開關(guān)用于復(fù)位， 右邊的限位開關(guān)用于限定螺旋套242向右移動的極限位置。計數(shù)裝置26包括霍爾計數(shù)傳 感器261和磁鋼262，磁鋼262設(shè)置在螺旋軸241上，霍爾計數(shù)傳感器261與兩個霍爾元件 251均固定在一定位板29上，霍爾計數(shù)傳感器261的輸出端與控制模塊11相連。軟軸傳力機構(gòu)3包括軟軸、受力支架和施力繩。軟軸包括套管311和穿設(shè)于該套 管中的鋼絲312，該軟軸的一端與螺旋套242連接，另一端與受力支架連接，受力支架通過 施力繩與油門踏板5連接。如圖2所示，本實用新型的控制模塊11進一步包括限速值設(shè)定單元111、油門踏板 動作距離設(shè)定單元112、當前限速值判定單元113、限速單元114和限速定速單元115。其 中，限速值設(shè)定單元111用于設(shè)定限速值數(shù)據(jù)庫13中存儲的限速值；當前限速值判定單元 113用于將從GPS模塊12接收的汽車當前位置信息與限速值數(shù)據(jù)庫13存儲的位置信息進 行對比，選擇限速值數(shù)據(jù)庫13中存儲的與汽車當前位置相對應(yīng)的限速值為汽車的當前限 速值Vk ；油門踏板動作距離設(shè)定單元112用于設(shè)定螺旋軸241沿第一方向旋轉(zhuǎn)時旋轉(zhuǎn)圈數(shù) 的上限值，接收計數(shù)裝置26發(fā)送的計數(shù)信號，在螺旋軸241沿第一方向旋轉(zhuǎn)時的旋轉(zhuǎn)圈數(shù) 的計數(shù)達到該設(shè)定的上限值時，控制電機22停轉(zhuǎn)，上述第一方向是指驅(qū)動汽車的油門踏板 5向上移動的螺旋軸旋轉(zhuǎn)方向；限速單元114用于實時對比GPS模塊12提供的汽車車速V ￥與當前限速值判定單元113提供的當前限速值~，在、> 95% ^時，通過電機驅(qū)動電路 21控制電機22帶動螺旋軸241沿第一方向旋轉(zhuǎn)，在收到限位裝置25發(fā)送的限位信號后， 控制電機22停轉(zhuǎn)；當限速后的V￥< 95% Vk時，通過電機驅(qū)動電路21控制電機22帶動螺 旋軸241沿第二方向旋轉(zhuǎn)，在收到限位裝置25發(fā)送的限位信號后，控制電機22停轉(zhuǎn)，上述 第二方向是指驅(qū)動汽車的油門踏板5向下復(fù)位的螺旋軸旋轉(zhuǎn)方向；限速定速單元115用于 在限速單元限速后，將汽車的油門調(diào)節(jié)至一定速開度，該定速開度可使汽車在滿足98% Vk 〈、車< 102% V限的情況下連續(xù)行駛400米以上。限速值數(shù)據(jù)庫13可以僅僅是一存儲器，或者還可采用地圖供應(yīng)商提供的電子地 圖SD卡。若采用電子地圖SD卡，則限速器根據(jù)SD卡的覆蓋范圍和存儲器存儲的限速值 標記點執(zhí)行限速功能。本實用新型的限速器可利用GPS技術(shù)判別地點坐標和方向，把道路 速度標志的經(jīng)度、緯度、高度、矢量、速度標志以數(shù)據(jù)的形式存儲在存儲器或電子地圖SD卡 內(nèi)。本實用新型的控制儀1還可設(shè)有IC卡讀卡器15，用戶可采用IC編程卡設(shè)定技術(shù)參數(shù)， 例如設(shè)定、創(chuàng)建、下載、輸入存儲器所存儲的限速值標記點；用IC編程卡預(yù)先設(shè)定GPS信 號盲區(qū)限速值、軌跡外道路限速值、最高限速值、最低限速值、K值(轉(zhuǎn)數(shù)/km)、機械手動作 行程距離等參數(shù)，滿足各類管理要求；用IC檢查卡檢查機械手是否完好。本實用新型的限速器以GPS速度信號為基本信號源，可以不受汽車型號、品牌、汽 車變速箱輸出端口結(jié)構(gòu)等的約束限制，適用所有在用汽車。由于GPS測速方法存在信號盲 區(qū)，所以本實用新型的控制儀1留有常規(guī)機械脈沖式傳感器或汽車轉(zhuǎn)速里程表自帶的電子 式傳感器的信號接口，可以與速度傳感器6方便連接，從而滿足隧道、涵洞、集裝箱堆場、山 溝等信號盲區(qū)的使用要求。本實用新型可對機械手的動作行程范圍進行調(diào)節(jié)，從而適應(yīng)不同的油門踩板距 離。假設(shè)霍爾計數(shù)傳感器261的每個計數(shù)距離單位為0. 5mm，要安裝該限速器的汽車的油門踩板動作距離為L，則用戶可利用控制儀設(shè)定螺旋軸241正轉(zhuǎn)時旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的上限值U = L/0. 5mm，設(shè)定U值后，限速器的動作過程是這樣的控制儀通過電機驅(qū)動電路21控制電機 22正轉(zhuǎn)，當霍爾計數(shù)傳感器和磁鋼組合計數(shù)達到U值時，控制儀命令電機22停止旋轉(zhuǎn)，于是 螺旋套242準確移動0. 5Umm,油門踏板不能踩動，汽車因而不能加速。U值設(shè)定后，0. 5Umm 就是機械手的最大動作行程，所有限速、定速功能的微調(diào)動作都在此范圍內(nèi)進行。軟軸傳力機構(gòu)3將機械手的拉力通過受力支架作用于油門踏板5。限速時，油門踏 板5被拉起而無法踩動，于是汽車速度得到控制；限速、定速時，油門踏板5可以有限踩下； 解除限速時，油門踏板放松到原位置，于是汽車駕駛恢復(fù)如初。本實用新型的限速過程的一個實施例如下當汽車速度達到95% ~6時控制儀1 命令機械手2關(guān)閉油門，機械手2馬上收緊軟軸。此時圖3所示的控制電路板211控制電機 22正轉(zhuǎn)，螺旋套242在螺旋軸241和變速箱231的帶動下向右移動，于是軟軸向右移動至油 門踏板5不能踩動；此時，剩余在發(fā)動機里的汽油使汽車繼續(xù)加速，當剩余的汽油逐漸減少 或耗盡時，汽車慢慢減速，整個過程等同于司機主動減速的動作，汽車限速曲線平滑、自然。當汽車速度慢慢減速后低于95% Vk時，控制儀1命令機械手2放松油門，于是機 械手2馬上放松軟軸，圖3所示的控制電路板211連接電機22反轉(zhuǎn)，螺旋套242在螺旋軸 241和變速箱231的帶動下向左移動，于是軟軸向左移動放松油門踏板，螺旋套242移動至 定位板29位于左邊的限位開關(guān)的位置時復(fù)位停止，汽車解除限速狀態(tài)。當汽車速度低于95% Vk時，限速器呈“監(jiān)視”狀態(tài)，汽車行駛不受影響。下面結(jié)合圖4對本實用新型限速器的限速、定速過程的一種實施方式做一詳細描 述。當限速器執(zhí)行限速動作后，汽車先加速后減速至98. 5%、6時(此時油門開度處 于圖4的Z 4位置)，控制儀1開始自動調(diào)節(jié)程序(此時駕駛員須踩住油門踏板)1秒鐘 后，如果汽車速度大于98% Vk且小于102% Vk時，機械手2位置固定不動；如果汽車速度 小于98% Vk,則機械手2放松Dl個距離單位，此時圖3所示的直流電機22反轉(zhuǎn)，使螺旋套 242左移，霍爾計數(shù)傳感器261開始計數(shù)，當左移達到Dl個距離單位時，電機22停轉(zhuǎn)，此時 油門踏板5可以踩下Dl個距離單位，汽車可以有限地加油加速。假設(shè)霍爾計數(shù)傳感器261 的每個計數(shù)距離單位為0. 5mm，調(diào)節(jié)的油門踩板的距離即向下放松0. 5Dlmm。再過1秒鐘， 如果汽車速度大于98% Vk且小于102% VK，機械手2的位置固定不動；如果汽車速度小于 98% Vk,則機械手2放松D2個距離單位，此時電機22反轉(zhuǎn)，使螺旋套242再次左移，霍爾 計數(shù)傳感器261再次開始計數(shù)，當左移達到D2個距離單位時，電機22停轉(zhuǎn)，此時汽車油門 踏板5可以踩動D1+D2個距離單位，因此汽車速度比原來略微加快；反之，如果汽車速度大 于102% VK，則機械手2收緊Ul個距離單位，使汽車減速，此時電機22正轉(zhuǎn)，使螺旋套242 右移，霍爾計數(shù)傳感器261開始計數(shù)，當滿足Ul參數(shù)時，電機22停轉(zhuǎn)，此時汽車油門踏板5 向上提升了 0.5Ulmm，現(xiàn)在油門踏板向下踩動的距離為(Dl-Ul)mm，因此汽車速度比略微降
低。D1、D2......以及U1、U2......為等差數(shù)列，在編制控制儀程序時已經(jīng)編制內(nèi)存，供控
制儀根據(jù)實際情況“由粗到細，逐漸調(diào)正、對號入座”地選擇使用。當調(diào)整后汽車速度大于 98% Vk小于102% Vk并連續(xù)穩(wěn)定16秒時(或汽車行駛距離達到400米時)，控制儀記錄 了這個最佳開度，以后當汽車執(zhí)行限速定速功能，汽車加速減速后速度為98. 5% Vk時控制 儀1直接命令機械手2收緊軟軸運動到該位置。如果由于負載、坡度、操作等原因，該位置不能使汽車速度穩(wěn)定在大于98% Vk且小于102% Vk時，則控制儀1自動重復(fù)以上過程重 新調(diào)正油門開度。如果汽車速度小于95% VK，則機械手2退回到原始位置，油門踏板5恢 復(fù)如初。
權(quán)利要求一種可限速巡航的GPS汽車智能限速器，包括控制儀、機械手和軟軸傳力機構(gòu)，其特征在于，所述機械手包括電機、電機驅(qū)動電路、螺旋副、限位裝置和計數(shù)裝置，所述螺旋副包括由所述電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的螺旋軸和旋套在該螺旋軸上的螺旋套，所述限位裝置用于限定所述螺旋套的移動位置，該螺旋套可通過所述軟軸傳力機構(gòu)拉動汽車的油門踏板向上移動；所述計數(shù)裝置用于對所述螺旋軸的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進行計數(shù)；所述控制儀包括控制模塊、與GPS天線相連的GPS模塊以及存儲限速信息的限速值數(shù)據(jù)庫，所述控制模塊的信號輸入端分別與所述GPS模塊、所述限位裝置以及所述計數(shù)裝置的信號輸出端電連接；該控制模塊的控制端與所述電機驅(qū)動電路的輸入端相連，該電機驅(qū)動電路的輸出端與電機相連；該控制模塊與所述限速值數(shù)據(jù)庫雙向電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的GPS汽車智能限速器，其特征在于，所述計數(shù)裝置包括磁鋼和霍 爾計數(shù)傳感器，所述磁鋼設(shè)置在螺旋軸上，所述霍爾計數(shù)傳感器的輸出端與所述控制模塊 相連。
3.如權(quán)利要求1所述的GPS汽車智能限速器，其特征在于，所述螺旋軸為一蝸桿，所述 螺旋套為一蝸輪拖板。
4.如權(quán)利要求1所述的GPS汽車智能限速器，其特征在于，所述控制模塊進一步包括限速值設(shè)定單元，設(shè)定限速值數(shù)據(jù)庫中存儲的限速值；當前限速值判定單元，將從GPS模塊接收的汽車當前位置信息與限速值數(shù)據(jù)庫存儲的 位置信息進行對比，選擇限速值數(shù)據(jù)庫中存儲的與汽車當前位置相對應(yīng)的限速值為汽車的 當前限速值VK;油門踏板動作距離設(shè)定單元，設(shè)定所述螺旋軸沿第一方向旋轉(zhuǎn)時旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的上限值， 接收所述計數(shù)裝置發(fā)送的計數(shù)信號，在螺旋軸沿第一方向旋轉(zhuǎn)時的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)的計數(shù)達到該 上限值時，控制所述電機停轉(zhuǎn)，所述第一方向是指驅(qū)動汽車的油門踏板向上移動的螺旋軸 旋轉(zhuǎn)方向；限速單元，實時對比GPS模塊提供的汽車車速與所述當前限速值判定單元提供的 當前限速值VK，在95% ~6時，通過所述電機驅(qū)動電路控制所述電機帶動螺旋軸沿所 述第一方向旋轉(zhuǎn)，在收到所述限位裝置發(fā)送的限位信號后，控制電機停轉(zhuǎn)；當限速后的 < 95% Vk時，通過所述電機驅(qū)動電路控制電機帶動螺旋軸沿第二方向旋轉(zhuǎn)，在收到所述限 位裝置發(fā)送的限位信號后，控制電機停轉(zhuǎn)，所述第二方向是指驅(qū)動汽車的油門踏板向下復(fù) 位的螺旋軸旋轉(zhuǎn)方向；限速定速單元，用于在所述限速單元限速后，將汽車的油門調(diào)節(jié)至一定速開度，該定速 開度可使汽車在滿足98% VK< V￥< 102% Vk的情況下連續(xù)行駛400米以上。
5.如權(quán)利要求1所述的GPS汽車智能限速器，其特征在于，所述限位裝置包括間隔設(shè)置 的兩個限位開關(guān)。
6.如權(quán)利要求1所述的GPS汽車智能限速器，其特征在于，所述軟軸傳力機構(gòu)包括軟 軸、受力支架和施力繩；所述軟軸包括套管和穿設(shè)于該套管中的鋼絲，該軟軸的一端與所述 螺旋套連接，另一端與所述受力支架連接，所述受力支架通過施力繩與油門踏板連接。
7.如權(quán)利要求1所述的GPS汽車智能限速器，其特征在于，所述控制儀還包括一IC卡 讀卡器，所述IC卡讀卡器與所述控制模塊連接。
8.如權(quán)利要求1所述的GPS汽車智能限速器，其特征在于，所述控制儀還包括一顯示 器，所述顯示器與所述控制模塊連接。
專利摘要本實用新型公開了一種可限速巡航的GPS汽車智能限速器，包括控制儀、機械手和軟軸傳力機構(gòu)。該機械手包括電機、電機驅(qū)動電路、螺旋副、限位裝置和計數(shù)裝置，螺旋副包括由電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的螺旋軸和旋套在螺旋軸上的螺旋套，該螺旋套可通過軟軸傳力機構(gòu)拉動汽車的油門踏板向上移動。計數(shù)裝置可對螺旋軸的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)進行計數(shù)?？刂苾x包括控制模塊、與GPS天線相連的GPS模塊以及限速值數(shù)據(jù)庫，控制模塊的信號輸入端分別與GPS模塊、限位裝置以及計數(shù)裝置的信號輸出端電連接；控制模塊的控制端與電機驅(qū)動電路的輸入端相連，控制模塊還與限速值數(shù)據(jù)庫雙向電連接。本實用新型的機械手的動作行程可調(diào)，且本實用新型還能自動調(diào)節(jié)油門開度。
文檔編號B60K26/02GK201712479SQ20102024229
公開日2011年1月19日 申請日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者宋允之 申請人:宋允之