一種無線遙控側(cè)方停車液壓輔助裝置的研發(fā)

汪功明，姚道如

(安徽職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程系，安徽合肥 230011)

隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速增長，城市中汽車的保有量逐年增加，特別是一些擁有兩輛以上汽車的家庭非常普遍，而寸土寸金的大城市，很少有足夠的空間供人們停車。隨著車輛數(shù)量的急劇增長，城市停車問題日益突出。在繁忙的街道、在擁擠的小區(qū)，一方面停車位數(shù)量緊張、供不應(yīng)求，另一方面因停車不規(guī)范而導(dǎo)致緊鄰的停車位不能正常停靠車輛，從而造成了停車資源的浪費(fèi)，甚至?xí)蚩臻g狹小而導(dǎo)致在車輛進(jìn)出車位時(shí)和緊鄰的車輛發(fā)生刮蹭現(xiàn)象。研發(fā)一種側(cè)方停車液壓輔助裝置，采用無線遙控手段操作，可以有序、規(guī)范、安全、快捷地完成側(cè)方停車，亦能緩解部分停車壓力。

1 無線遙控側(cè)方停車液壓輔助裝置研發(fā)的關(guān)鍵問題

研發(fā)此裝置，著重要解決兩個(gè)技術(shù)問題：(1)驅(qū)動(dòng)方式問題?？烧{(diào)式機(jī)座采用何種驅(qū)動(dòng)方式，以保證在有限的空間進(jìn)行側(cè)方停車時(shí)，能夠自動(dòng)、平穩(wěn)移出并停在車輛正前方，當(dāng)車輛駛上機(jī)座后，又能隨著機(jī)座整體直接、安全進(jìn)入指定停車位并鎖緊? (2)操控手段問題。采取哪一種無線操縱方式更利于駕駛員在車內(nèi)獨(dú)立完成所有的停車動(dòng)作，而且不影響其他同類停車輔助裝置的工作狀態(tài)?

2 無線遙控側(cè)方停車液壓輔助裝置的設(shè)計(jì)方案

針對上述問題，研發(fā)了一種無線電遙控、液壓驅(qū)動(dòng)的側(cè)方停車輔助裝置。該停車輔助裝置由無線電遙控、液壓驅(qū)動(dòng)、可調(diào)式機(jī)座等三大主體部分組成，見圖1。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括油箱、液壓泵、節(jié)流閥、三位四通電磁換向閥、雙向液壓鎖、伸縮缸等主要元件組成;可調(diào)式機(jī)座由4 塊專用底板以螺栓連接而成;無線遙控系統(tǒng)采用無線電遙控技術(shù)，主要由一對帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的無線遙控模塊PT2262/PT2272無線遙控發(fā)射、接收芯片組成。

圖1 無線遙控側(cè)方停車液壓輔助裝置結(jié)構(gòu)組成圖

3 無線遙控側(cè)方停車液壓輔助裝置的工作原理

無線電遙控器發(fā)射器外殼設(shè)置的4 個(gè)按鈕分別標(biāo)記為“啟動(dòng)”、“移出”、“移入”、“停機(jī)”，見圖2。將汽車駛?cè)雮?cè)方停車指定位置，駕駛員按下無線遙控器“啟動(dòng)”按鈕，電氣系統(tǒng)工作，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，液壓泵2 開始運(yùn)轉(zhuǎn)。見圖3，按下遙控器“移出”按鈕，三位四通電磁閥5 右側(cè)電磁鐵通電，壓力油經(jīng)節(jié)流閥4、三位四通電磁閥5、雙向液壓鎖6 進(jìn)入伸縮缸7，活塞桿頂出，推動(dòng)可調(diào)式機(jī)座8 沿導(dǎo)軌9 伸出到位后，將車子駛上機(jī)座;再按下遙控器“移入”按鈕，三位四通電磁閥5 左側(cè)電磁鐵通電，電磁閥換成左位，在壓力油的作用下，伸縮缸的活塞桿縮回缸內(nèi)，拉動(dòng)底座沿導(dǎo)軌回到起始位置，車輛即落在了指定的停車位上;按下遙控器“停機(jī)”按鈕，三位四通電磁閥斷電，電動(dòng)機(jī)停機(jī)，雙向液壓鎖將機(jī)座鎖緊，保證車輛在其他外力下不會(huì)移動(dòng)位置。出車的遙控操作程序與停車入庫時(shí)完全相同，先后按下“啟動(dòng)”、“移出”按鈕，液壓系統(tǒng)工作，三位四通電磁閥通電，將機(jī)座推出，車輛即順利駛出，然后依次按下遙控器“移入”、“停機(jī)”按鈕，機(jī)座回到停車位后，全套停車輔助裝置保持停機(jī)鎖緊狀態(tài)。

圖2 無線電遙控器按鈕設(shè)置外觀圖

圖3 無線遙控側(cè)方停車液壓輔助裝置工作原理圖

4 主要機(jī)械部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及選型

4.1 液壓系統(tǒng)關(guān)鍵元件的選型

4.1.1 伸縮缸的選型與主要參數(shù)設(shè)計(jì)

伸縮缸全稱伸縮式套筒液壓缸，由多個(gè)活塞式液壓缸套裝而成，前一級(jí)活塞缸的活塞是后一級(jí)活塞缸的缸筒。伸出時(shí)可以獲得很長的工作行程，縮回時(shí)保持很小的結(jié)構(gòu)尺寸［1］。無線遙控側(cè)方停車液壓輔助裝置的液壓缸既要有足夠的伸縮長度，又要考慮占用空間較小，故選用兩級(jí)套裝的伸縮缸。

小型汽車空載質(zhì)量m 通常超過1 000 kg，大型客車空載質(zhì)量m 不低于10 000 kg，此系統(tǒng)中考慮承載質(zhì)量mmax為20 000 kg，系統(tǒng)工作壓力7 MPa，設(shè)計(jì)為中壓系統(tǒng)。由于以滾輪支撐機(jī)座動(dòng)作，滾輪在導(dǎo)軌里面的移動(dòng)采用邊界摩擦類型，邊界摩擦因數(shù)f 取0.1［2］，故機(jī)座載車進(jìn)出移動(dòng)時(shí)，液壓系統(tǒng)承受的外部載荷F 按照F=f·mmax·g 設(shè)計(jì)，取2 ×104N?；钊揭簤焊椎闹饕夹g(shù)參數(shù)是缸體內(nèi)徑D 和活塞桿直徑d。一級(jí)活塞缸的缸體D1內(nèi)徑取160 mm，一級(jí)活塞缸的活塞桿是中空的，桿外徑d1取100 mm，桿內(nèi)徑D2取63 mm;二級(jí)活塞桿是實(shí)心桿件，桿徑d2取22 mm［3］。

4.1.2 液壓泵選型

此裝置選用了中壓系統(tǒng)，綜合考慮壓力脈動(dòng)及噪聲小等因素，選用YB-B113B-L 單級(jí)葉片泵。其排量113.0 mL/r，額 定 壓 力7 MPa，輸 入 功 率16.15 kW［3］。

4.2 可調(diào)式機(jī)座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)4 塊專用底板以螺栓連接組成可調(diào)式機(jī)座主體，見圖4、圖5。為便于組裝及整體外形尺寸調(diào)節(jié)，專用底板設(shè)計(jì)成L 型板件，兩端開設(shè)U 型槽，可根據(jù)前后車軸、左右車輪的中心距調(diào)試螺栓最準(zhǔn)確的緊固位置，最終獲得合理的機(jī)座整體外形尺寸以適應(yīng)不同的車型使用。

圖4 專用底板圖

圖5 可調(diào)式機(jī)座主體結(jié)構(gòu)圖

5 無線遙控技術(shù)方案的選用

5.1 無線電遙控技術(shù)方案的選定

無線遙控技術(shù)有超聲波遙控、紅外線遙控技術(shù)和無線電遙控技術(shù)等［4］。紅外遙控是利用近紅外光傳送遙控指令的，波長為0.76～1.5 μm，考慮到紅外遙控有方向性、不能有阻擋、距離一般不超過7 m，故不利于駕駛員在車內(nèi)操控停車輔助裝置。無線電遙控器是利用無線電信號(hào)對一定距離的機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制的遙控設(shè)備，可以發(fā)出指令以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備完成各種操作，無方向性、可以不“面對面”控制、距離遠(yuǎn)，具有穿透控制能力，常用的載波頻率為國家規(guī)定的開放頻段315 MHz 或者433 MHz，在工業(yè)控制以及無線智能家居領(lǐng)域得到應(yīng)用廣泛，故此裝置選用無線電遙控作為操控手段。

5.2 無線電遙控系統(tǒng)發(fā)射與接收芯片的選用

PT2262/2272 是一對帶地址、數(shù)據(jù)編碼功能的無線遙控發(fā)射、接收芯片，發(fā)射端PT2262 和接收端PT2272 的地址編碼完全相同。為了保持每套停車輔助裝置的獨(dú)控性，避免干擾，選擇滾動(dòng)編碼方式。用戶可以選擇各種編碼狀態(tài)，將PT2262 和PT2272 的1～8腳設(shè)置相同。

(1) 無線電遙控器的發(fā)射電路結(jié)構(gòu)

此無線電遙控器發(fā)射部分由編碼芯片PT2262、315M 調(diào)制器、按鍵等部分組成，其電路結(jié)構(gòu)見圖6。

圖6 無線電遙控器發(fā)射電路圖

(2) 無線電遙控器的接收電路結(jié)構(gòu)

此無線電遙控器接收部分由解碼芯片PT2272 和無線信號(hào)接收電路構(gòu)成，其電路結(jié)構(gòu)見圖7。

圖7 無線電遙控器接收電路圖

6 結(jié)束語

無線遙控側(cè)方停車液壓輔助裝置由無線電遙控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、可調(diào)式機(jī)座等三部分組成，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，性能可靠，使狹小空間的側(cè)方停車操作變得安全、快捷，有助于緩解停車壓力，解決部分城市社區(qū)由停車引發(fā)的矛盾，服務(wù)社會(huì)，具有現(xiàn)實(shí)的研發(fā)和推廣價(jià)值。

［1］左健民.液壓與氣壓傳動(dòng)［M］.2 版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［2］濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.5 版.北京：高等教育出版社，1990.

［3］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊：第4 卷［M］.3 版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993.

［4］張玲莉.基于PT2262/2272 四路遙控接收發(fā)射模塊設(shè)計(jì)［J］.電子技術(shù)，2010(3) ：82 -84.

［5］李曉輝.四路無線遙控開關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2007(12) ：66 -68.