汽車側(cè)向傾斜角度傳感器的應(yīng)用

針對(duì)汽車行駛中發(fā)生的側(cè)向傾翻, 本文提出了一種解決方法———汽車側(cè)向傾斜角度傳感器的應(yīng)用。利用角度傳感器檢測(cè)出汽車的傾翻力, 初步討論了使汽車減速的2 種方法, 使傾翻力矩下降, 可避免汽車行駛中傾翻事故的發(fā)生。

1 概述

隨著電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用, 汽車的安全性、舒適性和智能性越來(lái)越高。汽車側(cè)向傾斜角度傳感器的應(yīng)用是防止汽車在行駛中發(fā)生傾翻事故的一種有效方法, 是提高汽車安全性的重要措施, 特別是越野車、雙層客車等重心較高的汽車更有必要。

汽車傾翻的實(shí)質(zhì)是: 行駛中向外的傾翻力矩大于向里的穩(wěn)定力矩, 當(dāng)重心高度一定時(shí), 傾翻力矩由傾翻力(向外的側(cè)向力) 決定。根據(jù)物理學(xué)知識(shí), 傾翻力由路面的側(cè)向(亦稱橫向) 坡度產(chǎn)生的下滑力F1 和轉(zhuǎn)彎時(shí)所受向心力F2 共同作用所產(chǎn)生, 具體如下:

F1 = mgsinα

F2 = mv2PR

式中　m ———汽車質(zhì)量

g ———重力加速度

α———路面與水平面的側(cè)向夾角

v ———汽車行駛速度

R ———轉(zhuǎn)彎半徑

由以上2式可知,為了減小傾翻力,只有減小v 是可行的, 而且F2∝v2 。根據(jù)牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律, 轉(zhuǎn)彎時(shí)汽車在受到向心力作用的同時(shí), 產(chǎn)生與向心力大小相等、方向相反的離心力, 因?yàn)槠囐|(zhì)量m 是一定的, 當(dāng)向心力不能滿足v2PR 的增大時(shí), 傾翻力矩大于穩(wěn)定力矩, 就會(huì)發(fā)生傾翻。

因此, 應(yīng)降低車速, 進(jìn)而減小傾翻力矩, 將角度傳感器按擺動(dòng)方向在汽車上側(cè)向布置, 根據(jù)角度傳感器產(chǎn)生的角位移, 可得出汽車所受下滑力、向心力作用產(chǎn)生的傾翻力的大小, 當(dāng)角位移達(dá)到預(yù)先設(shè)定的數(shù)值時(shí), 使汽車減速。

2 角度傳感器原理

角度傳感器利用重力原理制造的角度傳感器如圖1 所示。擺動(dòng)部分的質(zhì)量為m , 重心距轉(zhuǎn)軸的距離為L(zhǎng) , 當(dāng)汽車車體傾斜或做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí), 均能使擺動(dòng)部分偏轉(zhuǎn)。設(shè)圖1 中的受力分析是無(wú)任何摩擦的理想狀態(tài)下,力F 為下滑力F1 和向心力F2 共同作用的結(jié)圖1 　角度傳感器果, 力F 與傾翻力成正比, 所產(chǎn)生的偏轉(zhuǎn)角度β也就與傾翻力成正比。擺動(dòng)部分所受重力G 與F 的合力T 是擺桿所受拉力, 擺動(dòng)角度β= tg - 1 ( FPG) , 與L 無(wú)關(guān), 當(dāng)質(zhì)量m 一定時(shí), β只與F 有關(guān), 且成正比。實(shí)際上, 由于存在轉(zhuǎn)軸等處的摩擦, 則L 越長(zhǎng), 擺動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大, 精度越高。