CN104002752B - 汽车电磁主动防撞装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车电磁主动防撞装置，其包括刚性内防护框、吸能机构、抗压减震机构、电磁场安全屏蔽罩及刚性外防护框，其中，吸能机构主要是由多个电磁铁及可伸缩的连接件所组合成的推拉机构，抗压减震机构也是主要由电磁铁组成，吸能机构和抗压减震机构均连接到刚性内防护框上而以该刚性内防护框作为支撑点，屏蔽罩和刚性外防护框依次将吸能机构和抗压减震机构罩住而分别提供了电磁场屏蔽和刚性防撞作用。本发明主要利用电磁铁同极相斥和异极相吸的原理，以特殊的电磁铁磁极布局来构建强效的吸能抗压减震结构，最大限度的抵消汽车碰撞所产生的强大撞击力，防止或减少汽车迎面相撞和追尾事故的发生，并有效降低二次伤害的程度。

Description

汽车电磁主动防撞装置

技术领域

本发明涉及汽车安全技术领域，更具体地涉及一种汽车电磁主动防撞装置。

背景技术

在汽车制造技术不断趋于成熟的形势下，随着人们生活水平的不断提高，对汽车的安全要求也越来越高，汽车市场的竟争将不再是汽车制造本身的竟争，而是汽车安全领域的全面竟争，对于汽车厂商而言，如何使汽车变得更安全，是竟争能否取胜的关键。

现有的汽车常见安全设计可分为主动安全设计和被动安全设计两大部分。

其中，被动安全设计主要是从以下三个方面入手：一是汽车通过特殊设计的车身，将撞击力分散转移，从而减少传递到驾乘人员的撞击力，起到保护车内乘员的目的；二是针对车门防撞梁及汽车车架的改进，设计制造时，在不同的位置使用不同的材料，当发生碰撞时，让一部分机构先溃缩，吸收一部分能量，从而减少传递到驾乘人员的撞击力，达到保护车内乘员的目的；三是通过充分利用发动机周围的汽车本身的固有架构和空间，引用分隔区间的办法，将相近部分通过钢板相连，中间加入弹簧等吸能材料，利用现有技术对汽车进行安全改造，将其它车辆对本车的前车撞击力逐级减弱，从而达到保护驾乘人员的目的。

而对于主动安全设计，较为典型的是电子智能防撞系统，这种系统通过雷达、激光、声纳等侦测技术来发现前方车辆、行人等障碍物，然后，通过微处理器对发现物进行分析，如有对汽车安全构成威胁的物体，即发出警报提醒驾驶员，并同时采取相应的制动措施，躲避碰撞的发生。

上述被动安全设计和主动安全设计虽然都能在某种程度上提高汽车的安全性能。然而，前者由于大多只是利用刚性材料的硬度或弹性材料的吸能特性来缓解碰撞的冲击力，其所提供的吸能效果非常有限，效果不佳，而且一旦发生撞击仍会对汽车本身带来重大损害；后者通常是利用智能控制技术来提前发出警报或制动，对于汽车没有直接的防护作用，当系统出现故障或刹车失灵时则不能起到任何的防撞作用。

鉴于此，有必要提供一种可解决上述缺陷的汽车电磁主动防撞装置。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种可较好改善汽车安全性能的汽车电磁主动防撞装置。

为了解决上述问题，本发明提供一种汽车电磁主动防撞装置，其包括：一刚性内防护框，该刚性内防护框包括一内防护板、两分别从内防护板两端面向前延伸出来的侧边防护板及连接在两侧边防护板之间的中间防护板，所述中间防护板与汽车前进方向相垂直；一吸能机构，该吸能机构包括均呈板状的第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁及第四电磁铁，所述第三电磁铁和第二电磁铁异极相对地分别设置在中间防护板的前侧和后侧且与所述中间防护板固定在一起而共同形成一组合体，该组合体上贯穿有多个可伸缩的第一连接杆，每个所述可伸缩的第一连接杆均一端固定在所述第一电磁铁上，另一端固定在所述第四电磁铁上，所述第一电磁铁位于第二电磁铁的后侧且与该第二电磁铁异极相对，所述第四电磁铁位于第三电磁铁的前侧且与该第三电磁铁同极相对；一抗压减震机构，该抗压减震机构包括均呈板状的第六电磁铁和第七电磁铁，所述第六电磁铁固定在所述内防护板上，所述第七电磁铁设置在第六电磁铁和第一电磁铁之间且该第七电磁铁均与所述第六电磁铁和第一电磁铁同极相对；一电磁场安全屏蔽罩，该电磁场安全屏蔽罩包括第一电磁场屏蔽罩体和第二电磁场屏蔽罩体，所述刚性内防护框固定于所述第一电磁场屏蔽罩体内，所述第二电磁场屏蔽罩体可移动地盖合在所述第一电磁场屏蔽罩体上而与该第一屏蔽罩体共同形成有一屏蔽空间，所述内吸能机构和抗压减震机构均收容在该屏蔽空间内；一刚性外防护框，该刚性外防护框包括第一外防护框体和第二外防护框体，所述第一外防护框体固定在汽车车体上，所述第二外防护框体可移动地与所述第一外防护框体卡合在一起而形成有一收容空间，所述电磁场安全屏蔽罩置于该收容空间内且其第一电磁场屏蔽罩体与所述第一外防护框体固定在一起；其中，在外力的作用下，所述第二外防护框体、第二电磁场屏蔽罩体、第一电磁铁、第四电磁铁、第七电磁铁及可伸缩的第一连接杆均可沿着汽车行进方向一起相对汽车车体来回移动。

优选地，所述吸能机构还包括有第五电磁铁，该第五电磁铁通过限位环套连接在所述第四电磁铁的前侧且可相对于该第四电磁铁沿汽车行进方向平行移动，所述第五电磁铁与所述第四电磁铁同极相对。

优选地，所述第三电磁铁和第四电磁铁之间、所述第四电磁铁和第五电磁铁之间以及所述第六电磁铁和第七电磁铁之间分别设置有第一吸能部件、第二吸能部件和第三吸能部件。

优选地，所述第二电磁场屏蔽罩体与所述刚性内防护框之间通过可伸缩的第二连接杆相连；所述第二外防护框体与所述第一外防护框体之间通过可伸缩的第三连接杆相连；所述第二连接杆和第三连接杆均可沿着平行于汽车行进方向进行伸缩。

在本发明的某些实施例中，所述汽车电磁主动防撞装置内所设置的所有电磁铁均为电永磁铁；所述电磁场安全屏蔽罩为封闭的屏蔽罩。

优选地，所述汽车电磁主动防撞装置还包括一防撞机构，所述防撞机构包括有第四吸能部件及永久性减震气囊，所述永久性减震气囊通过第四吸能部件连接到所述第二外防护框体的正面上，该正面垂直于汽车行进方向。

优选地，所述防撞机构还包括有主动防撞气囊，该主动防撞气囊固定在永久性减震气囊的正前面且连接到一充气机，所述充气机设于汽车内且受控于汽车内的控制电路。

在本发明的某些实施例中，所述汽车电磁主动防撞装置内所设置的所有电磁铁均为普通电磁铁，所述普通电磁铁受控于汽车内的控制电路；所述第二电磁场屏蔽罩体和第二外防护框体上与汽车行进方向相垂直的一面均为镂空结构。

优选地，所述汽车电磁主动防撞装置还包括一防撞机构，所述防撞机构包括有主动防撞气囊，该主动防撞气囊设置在第二外防护框的上部且连接到一充气机，所述充气机设于汽车内且受控于汽车内的控制电路。

在本发明的某些实施例中，所述汽车电磁主动防撞装置内所设置的所有电磁铁均为电永磁铁；每一电永磁铁由一普通电磁铁所包裹，所述普通电磁铁受控于汽车内的控制电路；所述电磁场安全屏蔽罩为封闭的屏蔽罩。

与现有技术相比，本发明所提供的汽车电磁主动防撞装置用于安装在汽车车头的最前方和车尾的最后方，其主要是利用电磁铁同极相斥、异极相吸的原理设计出主要由电磁铁组成的吸能机构和抗压减震机构，以磁力来抵消汽车迎面相撞或追尾时产生的极大撞击力。其中，吸能机构与第二电磁场屏蔽罩和第二外防护框体一起构建了一个“可重复使用的防撞区域”，当汽车发生撞击事故时，该“可重复使用的防撞区域”受到外力作用而向车体收缩，该收缩过程需克服多个电磁铁之间的相互作用力，从而撞击产生的绝大部分冲击力都会被抵消掉以减少其对车内乘客所造成的伤害。在上述撞击过程，上述“可重复使用的防撞区域”中的部件只是产生位移变化而不会产生形变，因此，在撞击警报解除后，该区域内的部件可自动复位，从而回复原状。由此可见，本发明的汽车电磁主动防撞装置可在保障车内驾乘人员安全的同时也对汽车本身起到较好的保护作用，可大大改善汽车的安全性能。

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。

附图说明

图1为车头车尾均安装有本发明汽车电磁主动防撞装置的汽车结构示意图。

图2为本发明汽车电磁主动防撞装置第一实施例的结构示意图。

图3为图2所示汽车电磁主动防撞装置中推拉机构的示意图。

图4为图2所示汽车电磁主动防撞装置中电磁铁与刚性内防护框之间配合关系的示意图。

图5为图2所示汽车电磁主动防撞装置的部分结构示意图。

图6为图2所示汽车电磁主动防撞装置中电磁铁与汽车内控制电路的连接关系示意图。

图7为图2所示汽车电磁主动防撞装置中主动防撞气囊与汽车内控制电路的连接关系示意图。

图8和图9展示了图2所示汽车电磁主动防撞装置应用于汽车中且处于不同使用状态。

图10为图2所示汽车电磁主动防撞装置处于受力压缩状态的示意图。

图11为本发明汽车电磁主动防撞装置第二实施例的结构示意图。

图12为图11所示汽车电磁主动防撞装置的立体示意图。

图13展示了图12所示汽车电磁主动防撞装置的内部结构。

图14为图11所示汽车电磁主动防撞装置的部分结构示意图。

图15为本发明汽车电磁主动防撞装置第三实施例中的电磁铁结构示意图。具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，附图中类似的组件标号代表类似的组件。显然，以下将描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明主要利用磁铁同极相斥、异极相吸的特点来构建一种汽车电磁主动防撞装置，该汽车电磁主动防撞装置用于设置在汽车的车头最前方及车尾最后方的位置。如图1所示，要采用本发明的电磁主动防撞装置的汽车需要在生产制造时对现有汽车车体架构稍作改进，例如，延长现有汽车的车头和车尾空间，在车头内部安装发动机的安装区域1前方设置有电磁主动防撞装置的安装区域2，而在车尾后备箱3的后方也设置有电磁主动防撞装置的安装区域4。本发明利用磁力来达到防撞效果有两种途径：一种是将提供磁力的电磁铁裸露在外而将磁力作为对外的作用力，以尽可能避免两车相撞，该方式强调的是从汽车外部将危险撞击化解。另一种是强化系统内部各机构的防撞能力，也就是利用电磁铁来作为主要的吸能元件，构建出多级吸能防撞层，从而提高防撞能力。基于上述设计理念，本发明汽车电磁主动防撞装置可通过“分体敞口式”、“一体密封式”及“一体混合式”三种防撞作用模式来实现。其中，分体敞口式的防撞装置必须制定统一使用电磁铁的标准，因为分体敞口式的防撞必须是假定双方汽车的电磁都是同一个磁极(同为N极或S极)，才能起到同极相斥的作用，而一体密封式及一体混合式则不需要确定这个标准。

首先，请参照图2，其展示了本发明汽车电磁主动防撞装置的第一实施例，该实施例实现的是一种分体敞口式的电磁主动防撞装置100，此为本发明汽车电磁主动防撞装置的基础方案。在本实施例中，汽车电磁主动防撞装置包括有：刚性内防护框110、吸能机构120、抗压减震机构130、电磁场安全屏蔽罩140、刚性外防护框150及防撞机构160，其中，所述刚性防护框110包括一内防护板111、两分别从内防护板111两端面向前延伸出来的侧边防护板112和113及连接在两侧边防护板112和113之间的中间防护板114，其中，所述内防护板111和中间防护板114均垂直于汽车行进方向。如图2所示，以中间防护板114作为固定分隔点，中间防护板114的前侧主要为吸能机构120，后侧主要为抗压减震机构130，电磁场安全屏蔽罩140罩住吸能机构120和抗压减震机构130以提供电磁屏蔽作用，而刚性外防护框150再将电磁场安全屏蔽罩140罩于其内以起到刚性防护作用。

所述吸能机构120包括从后向前依次设置的第一电磁铁121、第二电磁铁122、第三电磁铁123、第四电磁铁124及第五电磁铁125，每个电磁铁均呈板状且大致相互平行。所述第二电磁铁122和第三电磁铁123异极相对地设置在中间防护板114的后侧和前侧且与该中间防护板114固定在一起而共同形成一组合体，该组合体上贯穿有多个可伸缩的第一连接杆126，每个所述第一连接杆126均平行于汽车行进方向，且均一端固定在所述第一电磁铁121上，另一端固定在所述第四电磁铁上，所述第一电磁铁121位于第二电磁铁122的后侧且与该第二电磁铁122异极相对，所述第四电磁铁124位于第三电磁铁123的前侧且与该第三电磁铁122同极相对，所述第五电磁铁125位于所述第四电磁铁124的前侧且与该第四电磁铁124同极相对。具体地，参照图2，在本实施例中，第二电磁铁122的S极吸附在中间防护板114的左侧，第三电磁铁123的N极吸附在中间防护板114的右侧，在由此组成的组合体上打上多个孔，例如设置矩阵排列的16个孔，每个孔内安装一套筒126a，套筒126a用于固定第一连接杆126，为第一连接杆提供稳定的支撑点，在工艺制作上可以是打孔后加上去，也可与钢性内防护框一道一次性压模成型。所有的第一连接杆126的一端与第一电磁铁121的S极固定在一起，所有第一连接杆126的另一端与第四电磁铁124的S极固定在一起，从而形成一个强效推拉机构，如图3所示。其中，第四电磁铁124的N极与第五电磁铁125的N极相对，并且通过限位环套129将该第四电磁铁124和第五电磁铁125相对地固定在一起，从而使得第五电磁铁125不会脱离吸能机构，第四电磁铁124和第五电磁铁125的两端均设有限位件129a，其用来限制限位环套129的位置，使之不会随便移动，使第四电磁铁124和第五电磁铁125的相互作用力趋于平行。为了保护电磁铁，第一电磁铁121、第四电磁铁124和第五电磁铁125的两侧(两极)上均安装有防护铁板，而第二电磁铁122的N极和第三电磁铁123的S极也均设置有防护铁板，如图3所示，其中标示了第一电磁铁121两侧的防护铁板121a和121b。

抗压减震机构130包括第六电磁铁131和第七电磁铁132，该两电磁铁均呈板状且大致平行于第一电磁铁121。其中，第六电磁铁131固定在内防护板111上，而第七电磁铁132设置在第六电磁铁131和第一电磁铁121之间且该第七电磁铁132均与所述第六电磁铁131和第一电磁铁121同极相对。具体地，参照图2，在本实施例中，第六电磁铁131的N极固定在内防护板111上，其S极与第七电磁铁132的S极相对，该第七电磁铁132的N极与第一电磁铁121的N极相对。第六电磁铁131的S极上及第七电磁铁132的两侧(两极)上均安装有防护铁板以保护电磁铁。

为了提高吸能抗压减震效果，所述第三电磁铁123和第四电磁铁124之间设置有第一吸能部件127；所述第四电磁铁124和第五电磁铁125之间设置有第二吸能部件128；所述第六电磁铁131和第七电磁铁132之间设置有第三吸能部件133。所述第一吸能部件127、第二吸能部件128及第三吸能部件133均由若干高强度抗压弹簧构成，这些高强度抗压弹簧是除了电磁铁外最主要的抗压吸能元件。以10mm以上弹簧钢丝茎所做的10公分长的弹簧为例，其每下压1公分，需使用的力是5kg，若在一平方米内将使用20根弹簧，将能吸收至少一吨以上的撞击力。采用多大丝径和长度的弹簧以及设计成何种形状，均可根据实际情况的需要来选择，但从成本的角度考虑，压缩弹簧的选择，应选择运用最广泛、设计最简单、制造控制也最容易的常规压缩弹簧，也就是说，高强度抗压弹簧将采用圆柱形压缩弹簧，依据实际需要，选择高强度弹簧钢作弹簧原材料进行加工，弹簧长度以10到20公分为宜，太长增加汽车长度和宽度，太短吸能效果不够。每个吸能部件内的多个高强度抗压弹簧需有序地平铺排列，通过相应的防护铁板而设置在相应的两电磁铁之间。具体地，电磁铁和高强度抗压弹簧的连接方式，可以采用以下两种方式来实现：一是将弹簧的两端分别安装在防护铁板上，使其作为一个完整的抗压弹簧结构，然后直接放于两个同极相对的电磁铁之间，并将防护铁板分别固定于两边的电磁铁上；二是先将防护铁板安装在电磁铁上，再把弹簧的两端分别安装在相应的防护铁板上。其中，前者有利于将所有机构直接变成一个整体，后者有利于安装的便利性。

电磁场安全屏蔽罩140包括第一电磁场屏蔽罩体141和第二电磁场屏蔽罩体142，该第一电磁场屏蔽罩体141和第二电磁场屏蔽罩体142均呈具有一开口的长方体或正方体结构，其中，所述第一电磁场屏蔽罩体141固定在汽车车体上，所述第二电磁场屏蔽罩体142与第一电磁场屏蔽罩体141以开口相对的方式盖合在一起而共同形成有一屏蔽空间，所述刚性内防护框110、吸能机构120和抗压减震机构130均收容在该屏蔽空间内，其中，第一电磁场屏蔽罩与刚性内防护框110固定在一起，而第二电磁场屏蔽罩体142与每个侧边防护板112和113的末端面通过至少一可伸缩的第二连接杆143进行连接，所述第二连接杆143平行于汽车行进方向。

刚性外防护框150包括第一外防护框体151和第二外防护框体152，所述第二外防护框体152可移动地卡合在所述第一外防护框体151上而共同形成有一收容空间，所述电磁场安全屏蔽罩140置于该收容空间内。其中，所述电磁场安全屏蔽罩140的第一电磁场屏蔽罩体141固定在第一外防护框体151上，而该第一外防护框体151则与汽车车体固定在一起，所述第二外防护框体152与所述第一外防护框体151每一侧之间固定连接至少一可伸缩的第三连接杆153，所述第三连接杆153平行于汽车行进方向。在本实施例中，所述第二电磁场屏蔽罩体142和第二外防护框体152上与汽车行进方向相垂直的一面均设计为镂空结构，如图5所示。

上述第一连接杆126、第二连接杆143及第三连接杆153等可伸缩连接杆均可选用弹簧压力杆来实现，也可用液压压力杆或空气压力杆替代，但从成本和实际运用的角度考虑，优先选用高强度抗压弹簧压力杆来作为传递撞击力的支撑媒介。高强度抗压弹簧压力杆分上下两部分，上部是圆柱形金属压力杆，下部是装有高强度抗压弹簧的圆柱桶，高强度抗压弹簧放于圆柱桶内，能起到较好的抗压吸能减震作用。当然，只具有可伸缩功能的其它杆件也可被采用。

参照图4，本实施例中，刚性内防护框110的每个侧边防护板例如侧边防护板112的内侧面上设置有多个槽轨，例如在与第四电磁铁124相对的一侧设置有槽轨112a；相应地，第七电磁铁132、第一电磁铁121及第四电磁铁124的两端面上均设置有可在相应槽轨内滑行的滑轮，例如第四电磁铁124上的滑轮124a，从而，多个电磁铁可稳定地沿着各自的轨道滑行。此外，还可在第七电磁铁132、第一电磁铁121、第四电磁铁124及第五电磁铁125的底面安装多个滑轮。

本实施例的防撞机构160包括有主动防撞气囊161，该主动防撞气囊161设置在汽车车体的最前方和最后方，能有效防止或减轻汽车追尾和撞击所造成的强度和烈度。主动防撞气囊161选用耐撞击的高弹性塑胶材料制作而成，例如采用广泛使用的天然橡胶、顺丁橡胶、丁苯橡胶、丁基橡胶等。该主动防撞气囊161的气囊壁厚度适中，优选地，设计为1到10公分之间。如图6和图7所示，与本发明汽车电磁主动防撞装置配套设置的硬件设备还有中央处理器11、大功率储电箱12、电压器13及大功率充气机14，其均设置于车体内。其中，中央处理器11、大功率储电箱12及电压器13依次相连而为第一电磁铁121、第二电磁铁122、第三电磁铁123、第四电磁铁124、第五电磁铁125、第六电磁铁131及第七电磁铁132提供了可控供电电路。上述七个电磁铁选用普通电磁铁，其电磁铁芯使用软铁或硅钢，电磁线圈可使用铜线等金属导线，当条件成熟时可使用超导体作为产生磁场的材料，这样能以最少的电能产生最大的磁力。该类电磁铁在通电时有磁性，断电后磁性就随之消失，磁场的有无可以用通断电流来控制，磁性的大小可以用电流的强弱或线圈的匝数来控制，也可通过改变电阻控制电流大小来控制磁性大小，磁极也可以通过改变电流的方向来控制，因此，利用上述可控供电电路可依据实际需要控制多个电磁铁是否工作。同时，中央处理器11、大功率储电箱12及大功率充气机14依次相连形成另一控制回路，其中，大功率充气机14通过一充气管输出给主动防撞气囊161，从而实现对主动防撞气囊161进行充气控制。优选地，可在汽车车体的车头顶端和车尾尾端均设置气囊槽和相应的气囊盖而形成了收容盒5和6，主动防撞气囊161以折叠的方式放于收容盒5和6内，如图1所示。主动防撞气囊可采用完全充好或临时充气两种方式，前者不利于美观，后者由驾驶员发现危险紧急启动，恐延误安全时间，本发明一改常规，其主动防撞气囊161的启动方式选择以汽车行进速度来衡量主动防撞气囊的收缩程度，即车速越快，其防撞气囊充气也同时加速，这样能有效防止因突发危险时充气时间不足的风险，因为撞击危险与车速成正比，车速越快，危险程度也相应提高，当车速减慢，气囊又相应收缩回复原位，这样，在运行时能最大限度地防止危险，在减速停车时又能保证汽车的美观。

参照图8，当发生碰撞的两部汽车中有一部没有安装该电磁主动防撞装置，或者是所安装的电磁主动防撞装置已损坏时，在发现危险后，装有电磁主动防撞装置的汽车将不启动电磁主动防撞装置的电磁功能，以免所产生的强大磁场和吸力会对来袭汽车内的铁制品产生强大吸引力，从而造成伤害，而是会立即启动汽车最前面的主动防撞气囊，把危险尽量阻拦在汽车之外，这样不仅能最大限度地保护车辆，同时减少损失和伤害。而且，由于电磁主动防撞装置设置有多个吸能部件和压力杆，尽管在无通电状态下，除去外主动防撞气囊外的电磁主动防撞装置也具有较高的抗压吸能防撞能力。

参照图9和图10，当发生碰撞的两部汽车均安装有电磁主动防撞装置，则双方的电磁主动防撞装置的电磁功能将被启动，两电磁主动防撞装置中的第五电磁铁125将产生相同磁极的电磁磁场，其将会在两汽车前方形成一道无形的磁场阻拦力，在汽车相互撞击之前，即以同极磁场进行第一层无形抗压防撞。如果一方的第五电磁铁125所产生的电磁抗撞压力能够抵挡得住来另一方的电磁撞击力，那么汽车撞击将被制止，也就是说，最前方的防撞方式是以同极磁场难以相互靠近为基本原理，将以汽车前方的电磁空间撞击取代硬对硬的汽车本身撞击，从而为汽车赢得安全时间和制动距离。同时，双方的第五电磁铁125所产生的电磁防撞压力，除分别会对对方向前释放的电磁产生阻拦力之外，一方的电磁阻拦力还将会分别推动另一方的第五电磁铁125向后运动。这股电磁撞击压力将首先作用于第二连接杆143、第三连接杆153及第二吸能部件128，使其向左吸能收缩，如果撞击力没有超过第二电磁铁122对第一电磁铁121的异极吸附力以及第三电磁铁123和第四电磁铁124的同极排斥力，那么电磁推拉机构在吸能防撞这一动作上，对汽车本身不会有多大影响，影响仅局限于汽车可重复有效防撞区域(图2中由虚线箭头所框起来的那部分结构)上；如果撞击力太大，超过了第二电磁铁122对第一电磁铁121的吸附能力以及第三电磁铁123和第四电磁铁124的同极排斥力，那么电磁推拉机构就会在巨大外在压力作用下，向左移动而使第一电磁铁121和第二电磁铁122相分离，并向左边的抗压减震机构130施加压力，从而通过克服抗压减震机构130中的高弹性抗压弹簧(第三吸能部件133)的弹力及第六电磁铁131和第七电磁铁132之间的排斥力来达到进一步的抗压减震效果，从而将剩余冲击力尽量吸收干净，并提供安全空间。当碰撞警报解除后，对电磁主动防撞装置进行断电，则电磁主动防撞装置在多个高弹性抗压弹簧及压力杆的作用下可自动恢复到图2所示的平衡状态。当来袭车辆没装电磁主动防撞装置或者对方的电磁防撞装置损坏了，或者因为对方的撞击力实在太大，当系统或驾乘人员认为无法有效阻拦，需要加强撞击防护时，均可强制启动主动防撞气囊，为汽车赢得宝贵的安全时间和距离，它是电磁主动防撞的有益补充，以有形的主动防撞气囊和无形的主动电磁防撞技术，共同为汽车提供最好的安全防护。

请参照图11至图14，其展示了本发明汽车电磁主动防撞装置的第二实施例，该实施例实现的是一种一体密封式电磁主动防撞装置，此为本发明电磁主动防撞装置的优选方案。在本实施例中，汽车电磁主动防撞装置200同样包括有：刚性内防护框、吸能机构、抗压减震机构、电磁场安全屏蔽罩、刚性外防护框及防撞机构。其中，其大部分结构与第一实施例相同，其主要不同点在于：第一电磁铁221、第二电磁铁222、第三电磁铁223、第四电磁铁224、第五电磁铁225、第六电磁铁231及第七电磁铁232均采用电永磁铁来实现，优选地，采用钕铁硼磁铁等稀土永磁体，一方面可使电磁铁的本体质量和体积大为减少，同时抗撞击防变形能力得到了空前的提高，另一方面使电磁铁在首次通电磁化后便能获得长期强大恒定的磁力和磁性。一般来说，采用电永磁铁作为磁力来源时，可不再需要电力供应，防撞能力大为强化，更为重要的是防撞的时间也立即扩大到全程终身防撞。由于直接采用电永磁铁作为产生磁力的电磁来源，本实施例中由第一屏蔽罩体241和第二屏蔽罩体242所组成的电磁场安全屏蔽罩240需设计为封闭的屏蔽罩，如图14所示，也即第二电磁场屏蔽罩体142朝向汽车行进方向的正前方或正后方的那个面不再设计为镂空结构，而是封闭的屏蔽面，从而避免长期存在的磁吸力和电磁辐射会对周围环境的人和物带来影响，同时，由第一外防护框体251和第二外防护框体252所组成刚性外防护框250也相应设计为封闭的以对屏蔽罩提供更全面的刚性防护。此外，在本实施例中，第二外防护框体152的正面(垂直于汽车行进方向)依次连接有第四吸能部件261、永久性减震气囊262及主动防撞气囊263而形成防撞机构260。其中，第四吸能部件261包括若干高弹性抗压弹簧，这些弹簧连接在两防护铁板之间，该两防护铁板一个可通过打孔及螺钉等紧固件固定到第二外防护框体152上，另一个可通过强力胶水固定到永久性减震气囊262的一侧，而永久性减震气囊262的另一侧与主动防撞气囊263相连。其中，永久性减震气囊262始终处于充气状态，而主动防撞气囊263与第一实施例类似，也是连接到汽车内的控制电路，可根据实际情况的需要自动启动。

该一体密封式电磁主动防撞装置由于使用电永磁铁，只有主动防撞气囊263在使用时才会需要用到电能。当永久性减震气囊262的性能可被进一步改善到足以强大时，可去除掉主动防撞气囊，只保留永久性减震气囊，从而使一体密封式电磁主动防撞装置不再需要任何电能，可实现更为安全稳定、环保节能的效果。当然，在理论上还可使用普通电磁铁或超导电磁线圈作为产生磁力的材料来源。

本实施例的一体密封式电磁主动防撞装置同样运用电磁同极相斥异极相吸的原理，通过加强防撞机构260的吸能防撞功能，把危险撞击能量尽量压缩消化在各级吸能减震机构上。这种方法要求汽车可重复有效防撞区域(图11中由虚线箭头所框出来的的那部分结构)要能在刚碰撞的瞬间就把撞击的强度和烈度尽量降低，并能将残余撞击力转化吸收为压力，从而能在这个区域将撞击力向后传递到后方的各级抗压减震机构中，其强调的是系统内部对撞击力的消化吸收能力，因为第五电磁铁225正前方一侧不再电磁爆露，整个防撞装置中的电磁部件处于密封状态，所以其环保和安全性能更优秀，而且有利于将整个电磁防撞区域进行磁场屏蔽，这样在使用电磁技术获得安全防撞保护时，对安装有该装置的汽车双方都不会造成电磁伤害。

参照图15，其展示了本发明汽车电磁主动防撞装置的第三实施例，该实施例实现的是一种一体混合式电磁主动防撞装置，此为本发明电磁主动防撞装置的备选方案。该“混合式”是综合利用“密封式”和“敞口式”两者的优点，将可控的普通电磁铁和节能的电永磁铁进行优势互补所形成的第三个方案。其具体实现方式是：在第二实施例的一体密封式电磁主动防撞装置中，使用可通电控制的普通电磁铁321来包裹住电永磁铁322，使电永磁铁322在不需重新充磁的情况下，由外围的通电电磁铁321产生强大磁场，从而起到增加防撞的效果。由于电永磁铁充电后长期保持恒定磁场，但是这个磁场是固定的，并不会增加，如果由电永磁铁所构成的防撞机构产生的防撞效果，不足以使大型或特种汽车防止撞击，那么就需要在电永磁铁的基础上增加这种电磁磁场。这种方案，与“敞口式”相比，有利于节省电能，用相对较少的电能即可起到意想不到的防撞效果，比较适合于重型汽车或特大型汽车的防撞设计，可作为在超导体还未正式进入大规模运用之前的一种替代备选方案。

不管是上述分体敞口式、一体密封式还是一体混合式中的哪一种电磁主动防撞装置，其电磁场安全屏蔽罩均提供以下作用：一方面，杜绝各种电磁铁产生的磁场对外部的影响；另一方面，又要尽量不受外部磁场的影响，使之成为一个相对独立的能有效保护汽车安全的结构。因此，本发明中的电磁场安全屏蔽应在静电屏蔽、静磁屏蔽和电磁屏蔽三个方面进行全方位的有效屏蔽。

除进行必要的静电屏蔽外，尤其要重视静磁屏蔽，这是电磁场屏蔽的重点，可用高磁导率的铁磁材料如铁氧体、硅钢片、碳钢、坡莫合金、电工纯铁等做屏蔽层或屏蔽罩以屏蔽磁场，其材料的磁导率愈高，筒壁愈厚，屏蔽效果就愈显著。为防漏磁，可采用多层屏蔽，把残余磁通量逐层屏蔽，但要取得绝对的“静磁真空”，则可采用超导体，利用超导体的迈斯纳效应，将超导体放在外磁场中，通过超导体的完全抗磁性，使磁感应强度永远为零，具有最理想的静磁屏蔽效果。

电磁屏蔽是抑制干扰，增强设备的可靠性、提高质量及解决电磁兼容问题的有效手段，合理使用电磁屏蔽，可抑制外来高频或低频电磁波的干扰，并可避免作为干扰源去影响其他设备，也可采用不同的金属材料组成多层屏蔽体，具体采用何种电磁屏蔽方式，取决于实际的需求和条件。

如上所述，本发明所提供的汽车电磁主动防撞装置用于安装在汽车车头的最前方和车尾的最后方，其主要是利用电磁铁同极相斥、异极相吸的原理设计出主要由电磁铁组成的吸能机构和抗压减震机构，以磁力来抵消汽车迎面相撞或追尾时产生的极大撞击力。其中，吸能机构与第二电磁场屏蔽罩和第二外防护框体一起构建了一个“可重复使用的防撞区域”，当汽车发生撞击事故时，该“可重复使用的防撞区域”受到外力作用而向车体收缩，该收缩过程需克服多个电磁铁之间的相互作用力，从而撞击产生的绝大部分冲击力都会被抵消掉以减少其对车内乘客所造成的伤害。在上述撞击过程，上述“可重复使用的防撞区域”中的部件只是产生位移变化而不会产生形变，因此，在撞击警报解除后，该区域内的部件可自动复位，从而回复原状。由此可见，本发明的汽车电磁主动防撞装置可在保障车内乘客安全的同时也对汽车本身起到较好的保护作用，可大大改善汽车的安全性能。

可理解地，本发明中的吸能机构、抗压减震机构及防撞机构并不限于上述实施例所描述的结构，任何由电磁铁、弹簧及气囊等多种吸能元件组合成可实现本发明类似的吸能抗压减震功能的组合结构均可采用，例如，本发明中的第一吸能部件、第二吸能部件及第三吸能部件可采用气囊、气囊组、气囊结合弹簧、弹簧组、多层同级电磁铁、多层压力杆或其它弹性填充材料等来实现。

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (10)

1.一种汽车电磁主动防撞装置，用于设置在汽车车头的最前方和车尾的最后方，其特征在于：所述汽车电磁主动防撞装置包括：

一刚性内防护框，该刚性内防护框包括一内防护板、两分别从内防护板两端面向前延伸出来的侧边防护板及连接在两侧边防护板之间的中间防护板，所述中间防护板与汽车前进方向相垂直；

一吸能机构，该吸能机构包括均呈板状的第一电磁铁、第二电磁铁、第三电磁铁及第四电磁铁，所述第三电磁铁和第二电磁铁异极相对地分别设置在中间防护板的前侧和后侧且与所述中间防护板固定在一起而共同形成一组合体，该组合体上贯穿有多个可伸缩的第一连接杆，每个所述可伸缩的第一连接杆均一端固定在所述第一电磁铁上，另一端固定在所述第四电磁铁上，所述第一电磁铁位于第二电磁铁的后侧且与该第二电磁铁异极相对，所述第四电磁铁位于第三电磁铁的前侧且与该第三电磁铁同极相对；

一抗压减震机构，该抗压减震机构包括均呈板状的第六电磁铁和第七电磁铁，所述第六电磁铁固定在所述内防护板上，所述第七电磁铁设置在第六电磁铁和第一电磁铁之间且该第七电磁铁均与所述第六电磁铁和第一电磁铁同极相对；

一电磁场安全屏蔽罩，该电磁场安全屏蔽罩包括第一电磁场屏蔽罩体和第二电磁场屏蔽罩体，所述刚性内防护框固定于所述第一电磁场屏蔽罩体内，所述第二电磁场屏蔽罩体可移动地盖合在所述第一电磁场屏蔽罩体上而与该第一电磁场屏蔽罩体共同形成有一屏蔽空间，所述吸能机构和抗压减震机构均收容在该屏蔽空间内；

一刚性外防护框，该刚性外防护框包括第一外防护框体和第二外防护框体，所述第一外防护框体固定在汽车车体上，所述第二外防护框体可移动地与所述第一外防护框体卡合在一起而形成有一收容空间，所述电磁场安全屏蔽罩置于该收容空间内且其第一电磁场屏蔽罩体与所述第一外防护框体固定在一起；

其中，在外力的作用下，所述第二外防护框体、第二电磁场屏蔽罩体、第一电磁铁、第四电磁铁、第七电磁铁及第一连接杆均可沿着汽车行进方向一起相对汽车车体来回移动。

2.如权利要求1所述的汽车电磁主动防撞装置，其特征在于：所述吸能机构还包括有第五电磁铁，该第五电磁铁通过限位环套连接在所述第四电磁铁的前侧且可相对于该第四电磁铁沿汽车行进方向移动，所述第五电磁铁与所述第四电磁铁同极相对。

3.如权利要求2所述的汽车电磁主动防撞装置，其特征在于：所述第三电磁铁和第四电磁铁之间、所述第四电磁铁和第五电磁铁之间以及所述第六电磁铁和第七电磁铁之间分别设置有第一吸能部件、第二吸能部件和第三吸能部件。

4.如权利要求1所述的汽车电磁主动防撞装置，其特征在于：所述第二电磁场屏蔽罩体与所述刚性内防护框之间通过可伸缩的第二连接杆相连；所述第二外防护框体与所述第一外防护框体之间通过可伸缩的第三连接杆相连；所述第二连接杆和第三连接杆均可沿着平行于汽车行进方向进行伸缩。

5.如权利要求1-4任一项所述的汽车电磁主动防撞装置，其特征在于：所述汽车电磁主动防撞装置内所设置的所有电磁铁均为电永磁铁；所述电磁场安全屏蔽罩为封闭的屏蔽罩。

6.如权利要求5所述的汽车电磁主动防撞装置，其特征在于：还包括一防撞机构，所述防撞机构包括有第四吸能部件及永久性减震气囊，所述永久性减震气囊通过第四吸能部件连接到所述第二外防护框体的正面上，该正面垂直于汽车行进方向。

7.如权利要求6所述的汽车电磁主动防撞装置，其特征在于：所述防撞机构还包括有主动防撞气囊，该主动防撞气囊固定在永久性减震气囊的正前面且连接到一充气机，所述充气机设于汽车内且受控于汽车内的控制电路。

8.如权利要求1-4任一项所述的汽车电磁主动防撞装置，其特征在于：所述汽车电磁主动防撞装置内所设置的所有电磁铁均为普通电磁铁，所述普通电磁铁受控于汽车内的控制电路；所述第二电磁场屏蔽罩体和第二外防护框体上与汽车行进方向相垂直的一面均为镂空结构。

9.如权利要求8所述的汽车电磁主动防撞装置，其特征在于：还包括一防撞机构，所述防撞机构包括有主动防撞气囊，该主动防撞气囊设置在第二外防护框的上部且连接到一充气机，所述充气机设于汽车内且受控于汽车内的控制电路。

10.如权利要求1-4任一项所述的汽车电磁主动防撞装置，其特征在于：所述汽车电磁主动防撞装置内所设置的所有电磁铁均为电永磁铁；每一电永磁铁由一普通电磁铁所包裹，所述普通电磁铁受控于汽车内的控制电路；所述电磁场安全屏蔽罩为封闭的屏蔽罩。