CN101301886A - 汽车强附着地面式超级阻力源制动系统 - Google Patents

Abstract

原理：由于汽车制动时受轮胎与地面摩擦力的限制，使目前汽车最短制动距离已几乎达到了极限。该发明是：在汽车的底部安装一套可以瞬间能与地面粘附装置和吸附装置以及检测距离、速度和控制等附属装置。该强附着系统与地面粘附和吸附可产生数十倍于轮胎于地面的摩擦力的制动阻力源，以形成巨大制动阻力储备。因此，该制动系统将成倍缩短制动距离，能本质性地改变汽车行驶状态的安全状况。实施过程：制造该系统可采用现有原材料、技术及工艺制造完成。粘附装置和吸附装置可以独立作用，进行紧急制动；可以任意控制制动距离的长短，不碰到障碍物；也可设计制造成只用人工操控的简易附着系统，这样结构简单成本低，同样可达到很好的效果。

Description

汽车强附着地面式超级阻力源制动系统

(一)、技术领域：

本发明为：汽车强附着地面式超级阻力源制动系统(以下简称强附着式超级制动系统)，属于汽车制动安全领域。

(二)、背景技术：

汽车科技发展到今天，汽车的各大系统也日臻完善，尤其是在安全系统方面，已有主动安全系统、被动安全系统以及对行人保护，其安全装置日臻完善，如：ABS、ABL+EBD、DZM+YZ、EDL、ELP及LRL安全气囊等；然而，汽车的高速行驶所储存的强大动能是安全的最大隐患，当遇到紧急情况时在乘员能承受载荷的最短距离内减低车速停车，即：使汽车遇到紧急情况时尽可能减短制动距离，是减少和避免汽车安全事故发生的绝佳方案，如果汽车在100km/h速度时制动距离在10米之内，将可以避免绝大多数事故发生，目前把汽车制动系统中ABS、ABL+EBD、DZM+YZ、EDL等制动综合系统全部都用上，才可使100(公里/小时)速度的制动距离达到40米左右(标致307试验数据)，是所已知现有普通轿车制动的最短距离，这是因为目前所有汽车制动阻力全部都来自于轮胎与地面的摩擦阻力，现在的各种系统也就是改善和充分利用这个摩擦阻力罢了，由于受摩擦阻力的限制，这使汽车最短制动距离已几乎达到了极限，为了突破制动阻力有限的瓶颈只有另寻它法。

(三)、发明内容：

一)、前言

发展科技以人为本，对于高速运动的汽车来说，其安全性就尤为重要，汽车的制动性能也就是重中之重。本人所学的是汽车专业，多年来一直在钻研汽车安全和制动方面的技术，经过多年的探索和研究发明了此强附着式超级制动系统，可使高速运动的汽车制动距离大大缩短，该系统的诞生使汽车的制动性能及安全性同以前相比，有质的飞跃，是革命性的进步。

工作原理：由于汽车高速行驶时都是在很好路面上，即路面清洁平整，正符合该系统工作条件。该发明是：在汽车的底部安装一套可以瞬间能与地面粘连的粘性履带(或粘性轮装置)和吸附地面的吸附装置及检测、控制附加装置，如：工作状态时的总体示意图(见附图1)，未工作收起状态总体示意图(见附图2)，其主要装置是：粘性履带原理图(见附图3)或粘性滚轮原理图(见附图4)及负压吸附装置原理图(见附图5)，力学分析计算示意图(见附图6)；A、粘附装置：即在履带或滚轮上预附强力湿胶或即喷瞬干强力粘胶；由于普通强力快干胶或强力不干胶的粘力都在1MPa(即10kg/cm²)以上6MPa以下，而这个粘结强度又不至于损坏路面，每米²的有效面积，其粘力可达到100000kg即100吨；B、安装负压吸附装置，真空负压状态每米²的有效面积，其负压吸附力可达到10000kg即10吨。瞬时粘连、吸附所产生的强附着力，可超过现有制动摩力的100倍以上，这样将有足够强大的制动阻力储备，只需调整制动机构的压力或夹紧力的大小即可控制制动距离的长短，其可达到人体所能承受的最大倍数G的最短距离，能使100公里/小时速度的汽车制动距离缩短到10米以内(最短在5米以内)，因此，该强附着式超级制动系统将本质性地改变汽车高速行驶的安全状况。

二)、目的、要求

在高速情况下紧急制动时：1、有足够的外加制动阻力储备；2、地面潮湿、有灰尘、杂物的路况下该系统不失效；3、制动时仍可控制方向；4、遇到紧急情况时可根据离障碍物的距离和自身的车速使制动距离在相应范围自动调整，制动平稳，最大限度地不碰上障碍物；5、对路面不造成损伤，不造环境成污染；6、可反复多次使用，性价比高。

三)、目前轿车最新相关数据及理论计算：

1、目前轿车最新相关数据(以中档轿车为例)：最短制动距离L＝37m；离地间隙h＝125～195mm；最小转弯半径R＝4.5～6dzm；车重m＝1450～1800kg；标致307在100(公里/小时)试验各种轮胎制动距离数据：固特异轮胎/40.8米、邓禄普轮胎/42.4米、佳通轮胎/42.2米；设定汽车制动时的时速为：V＝100公里/小时，即V＝27.78米/秒。

2、可行性分析计算：

粘性履带或粘性滚轮表面采用粘鼠胶类强力不干胶或强力快干胶的粘结强度大于1MPa，考虑实际使用情况，设定为0.6MPa粘附力即按：6kg/cm²，真空时负压强为0.1MPa，吸附力即为：1kg/cm²。

各符号注释：S_面-粘性履带或粘性滚轮触地面积，F_理粘-理论粘连力，F_实粘-实际粘连力，F_摩-摩擦阻力，F_总-制动阻力，a-减加速度，m-汽车质量，L_总-总制动距离，V-制动时速度，S_面-吸地面积，F_吸-实际吸力，kgf-千克力。cm²-平方厘米，MPa-兆帕

设定：

车重m＝1600千克，摩擦系数＝1，重力加速度g＝9.8m/s²，瞬间粘结强度q＝6kg/cm²(0.6MPa)，实际半真空负压吸附力按DY＝0.3kg/cm²。

(1)、粘附力(主要制动阻力源)、制动距离计算：

a)、粘附力及制动时间：假设粘连面积S_面＝125(cm)×90(cm)＝11250(cm²)，

那么强附着力：F_理粘＝S_面×q＝6(kgf/cm²)×11250(cm²)＝67500(kgf)

☆假设有效系数为0.2即有效率为20％时，

即实际粘结力F_粘＝67500×0.2＝13500(kgf)时，

b)、总制动距离：

经计算粘性履带或粘轮触地瞬间拖距

c)、粘性履带或粘轮所受应力：15100(kg)/(3cm宽×30根×0.3cm厚)＝560kg/cm²(56MPa)所需要的材料抗拉强度要求不太高，可以用化学纤维、尼龙类材料制作即可。

(2)、吸附力计算：

如果吸附面积S_面＝140长(cm)×70宽(cm)＝9800(cm²)，

那么吸附力：

(3)、工作状态时前后车轴受力计算：

力矩计算：重心高H＝0.56m，重心距离前轮L₁＝1.2m，F_制动＝15100(kgf)，吸附力距离前轮

(四)、附图及说明：

一)、附图1是汽车强附着式超级制动系统工作状态的总体示意图。

其中，序号1、是由汽车动力抽真空+高压气囊密封幕帘(包括可单面蜷曲的支撑加强筋和滚轮)也可采用骨架+软纤维类材料+滚轮瞬间伸缩密封幕帘组成的真空负压吸附装置，其原理是制动瞬间发动机动力空闲，利用此时的发动机强大动力转化为抽真空动力，同时利用预设的真空罐，一并对类似吸盘的真空密封负压腔快速抽气形成真空状态，以达到吸附的目的，使汽车制动时尾部对地面有强大的强附着力，可以产生正向下的吸附力，以阻止制动时由于制动惯性造成的汽车后轮减荷或离地，同时产生与地面一定摩擦阻力(安装滚轮目的是减小密封幕帘与路面摩擦力以提高负压腔密封质量)；序号2、是粘性滚轮装置工作状态，由多个带预附强力胶的滚轮组成，与地面滚动粘连，以提供强大制动阻力源；序号3、是粘性履带装置工作状态，由多条带预附强力胶的履带组成，履带面与地面瞬时静止粘连，以提供强大制动阻力源；序号4、是路面清洁装置包括一组高压吹气嘴：吹去路面浮尘，刮板：刮掉吹不开的石子类杂物，附弱粘胶的清洁履带：再次除尘，一组强力胶喷嘴：向地面喷涂强力胶增加粘性滚轮和粘性履带与地面粘结力；序号5、是控制装置可人工控制或自动控制，自动控制时，感应装置距离和速度转换成控制命令，当采用普通制动，距离不够时，超强紧急制动会制动击发，使汽车在碰到障碍物前停住，可根据实际情况单独击发吸附或粘附装置(如：雨天路面潮湿就只能使用吸附装置)；序号7、是一组高压喷胶喷气装置：向各轮胎及轮胎前地面吹高压气除尘和喷涂强力粘胶，增加汽车制动力；序号8、是感应装置是感测制动瞬时的速度和前进方向离障碍物的距离；也可以安装简易强附着系统，采用纯粹人工操纵，只需安装吸附装置和粘性履带装置，这样简单且成本低，适合中低档汽车，同样可提供强大制动阻力，达到良好效果。

二)、附图2是汽车强附着式超级制动系统未工作状态的总体示意图，附图的序号与说明同附图1。

三)、附图3是粘性履带装置示意图

序号10～15是汽车底盘粘性履带装置支撑组件，作用是支撑粘性履带装置，有足够的强度，并能收放自如，当需要激发工作时在预储力的作用下让粘性履带装置迅速着地并粘附地面；序号16～20是粘性履带组件、清洁及制动夹紧装置，履带表面上附有粘胶或类似壁虎脚掌上的绒毛的纳米绒毛纤维，作用是使粘性履带与地面瞬间静止粘连，可产生强大附着力。

四)、附图4是粘性滚轮装置示意图

序号21～25是汽车底盘粘性滚轮装置支撑组件，作用是支撑粘性滚轮装置，有足够的强度，并能收放自如，当需要激发工作时在预储力的作用下让粘性滚轮装置迅速着地并粘附地面；序号26～30是粘性滚轮组件、清洁及制动夹紧装置，滚轮表面上附有粘胶或类似壁虎脚掌上的绒毛的纳米绒毛纤维，作用是使粘滚轮与地面瞬间静止粘连，可产生强大附着力。

五)、附图5是真空负压吸附装置示意图

序号31是汽车底盘连接处；序号32是气囊内的压缩空气，撑开气囊并有足够的强度、硬度，对中间真空负压腔形成密封腔；序号33是气囊密封幕帘支撑板，用于加强气囊支撑强度，加强密封；序号34是通往预设真空罐及通道组件；序号35是由气囊密封幕帘形成的空腔，瞬间抽气后产生负压吸附力；序号36是通往抽真空机的通道；序号37是气囊密封幕帘的裙部胶滚轮，作用是减小幕帘裙部与地面间的摩擦力，使其密封幕帘能在高速运动中起到密封作用，增加幕帘在高速运动中的密封性；序号39是高压组合气囊，当工作时由气囊内的压缩空气的作用下使气囊迅速膨胀形成一圈由气囊构成的密封幕帘。

六)、附图6是强附着式超级制动系统作用时力及力矩示意图

从图前轮至后轮说明：1.2m为汽车重心位置距前轮距离；1500为汽车自重1500kg；1.8m为粘附力位置距前轮距离；15100为粘附力15100kg；2.6m汽车轮距；0.5m为吸附力位置距后轮距离；2940为吸附力2940kg；1000为吸附时产生的摩擦力约为1000kg。

(五)、整个系统具体实施方式：

1、信息获取：安装一个可手动或根据车速自动激活强附着式超级制动系统的装置，使强附着式超级制动系统处于待命状态。

(1)、在良好路面时速超过60公里需要紧急制动时，系统自动击发或任何状态手动击发，可进行有效进行紧急制动；

(2)、自动控制状态可采用现已有成熟技术：雷达(GLP)、激光(DWZ)、声波(DY)感应，测出车与障碍物之间的距离，再根据自身当时的车速，以调整制动力的大小控制制动距离的长短，以至于不碰到障碍物。

2、信息转化：将获得的距离数据与此时的车速进行分析、对比计算(已有成熟技术)，以调整制动所需的制动力。对当时环境信息可采用激光雷达方式测试离障碍物的距离，结合当时的瞬时速度，利用比较简单的芯片，将信息进行比较分析，转化成命令，以决定是否实施紧急超级制动，当人控不及时时，强附着式超级制动系统将会自动击发实施紧急制动。

3、强附着装置工作过程

(1)、当采用纯粹人工操控时，只需安装瞬时强附着装置(负压吸附装置或粘附装置)，遇有紧急情况时，驾驶员手动操作此强附着系统，这结构简单，成本低廉，也同样达到很好的效果。

(2)、制动控制时

a)、在高速状态即：如60公里/小时(可调)以上，系统自动激活待命(可手控)；

b)、遇有紧急状况，当采用普通制动而制动距离不够要碰到障碍物时，强附着式超级制动系统被立即击发进行紧急制动，各触地装置均有弹簧预紧力及电机动力作用下，此时路面清理装置及负压吸附装置最先触地，约0.05秒路面清理后，粘性履带或粘轮触地，约0.05秒后粘性履带或粘轮已全面积强附着地面，制动夹紧触发实施紧急制动，负压吸附装置和粘附装置可单独分开使用；

c)、制动过程完成后在动力的作用下路面清理装置、吸附装置及粘附装置自动清理收起，备再次使用。

Claims (13)

1、一种汽车紧急制动的阻力源系统，其特征是，由安装在汽车底盘上的粘附、吸附装置以及附属清洁装置与汽车上安装的附属探测和控制装置连接构成。

2、根据权利要求1所述的汽车紧急制动的阻力源系统，其特征是，所述的附属探测装置由雷达、激光、摄像装置构成。

3、根据权利要求1所述的汽车紧急制动的阻力源系统，其特征是，所述的附属控制装置由机械、电子装置构成。

4、根据权利要求1所述的汽车紧急制动的阻力源系统，其特征是，所述的粘附装置由一组或多组履带、滚轮组构成。

5、根据权利要求1所述的汽车紧急制动的阻力源系统，其特征是，所述的粘附装置可以是直接在汽车轮胎及相应部位地面喷瞬时快干胶装置。

6、根据权利要求4所述的汽车紧急制动的阻力源系统，其特征是，所述的履带、滚轮其表面附有的粘性物质为瞬时快干胶、预附不干胶(湿胶)或是类似于壁虎脚掌上绒毛的纳米绒毛纤维材料。

7、根据权利要求1所述的汽车紧急制动的阻力源系统，其特征是，所述的附属清洁装置由高压吹气、粘胶轮、粘胶履带、刮板装置组成。

8、根据权利要求1所述的汽车紧急制动的阻力源系统，其特征是，所述的吸附装置的主体由可伸缩的密封幕帘与地面和汽车底盘共同形成一个或多个中间真空密封腔。

9、根据权利要求8所述的汽车紧急制动的阻力源系统，其特征是，所述的可伸缩密封幕帘是由瞬间充气气囊、带可伸缩弹性骨架的软纤维类材料或其它密封幕帘构成。

10、根据权利要求8所述的汽车紧急制动的阻力源系统，其特征是，所述的可伸缩密封幕帘的裙部设置有可使所述的密封幕帘相对于地面移动的滚轮。

11、根据权利要求8所述的汽车紧急制动的阻力源系统，其特征是，所述的吸附装置的真空负压密封腔与预置真空罐或真空抽气泵相连。

12、根据权利要求9所述的汽车紧急制动的阻力源系统，其特征是，所述的吸附装置的瞬间充气气囊与高压储气罐或打气泵相连。

13、根据权利要求1所述的汽车紧急制动的阻力源系统，其特征是，所述的粘附、吸附装置或附属装置所需要的动力来源于汽车本身的发动机或加装电机。

Images