CN105416260A - 一种全自动借力紧急刹车装置及其刹车方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种全自动借力紧急刹车装置，在汽车的前部装一个速度传感器，在汽车前部的两侧装六对距离传感器，在汽车的前盖下装一个微处理器、一个时间继电器、多个中间继电器、多个接触器等，在汽车的底部装一个金属架、前高真空吸盘、后高真空吸盘、多组弹簧套、多个电磁铁等。把汽车脚刹杆与一个电磁铁的动铁芯固定在一起；通过各元件之间的关系，来完成紧急刹车；本发明还提供了一种全自动借力紧急刹车装置的刹车方法，本发明不仅大大地缩短了汽车的制动距离，也省掉了汽车在紧急制动时的反应距离。

Description

一种全自动借力紧急刹车装置及其刹车方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，更具体地说，涉及一种全自动借力紧急刹车装置及方法。

背景技术

随着中国经济的高速发展，人民的生活水平是越来越好了。公路交通也越来越完善了，汽车也越来越多了，仅在2014年，中国的轿车便增加了1238万辆。虽然汽车为人们的出行带来了很大的便利，但因汽车造成的交通事故也对人们生命财产的安全造成了很大的伤害。

造成汽车交通事故的原因很多，主要有：疲劳驾驶、酒后驾驶、反应过慢、刹车距离太长，等等，而其中的刹车距离太长又是其中最重要的原因。

刹车距离包括反应距离和制动距离。司机在驾驶汽车时，发现紧急情况到踩下刹车要一段时间，这段时间叫反应时间。一般情况下司机的反应时间在0.7秒左右。反应时间内汽车行驶的距离叫反应距离。司机踩下刹车到汽车停下来所行驶的距离叫制动距离。如下表1中是对一辆小轿车在干燥的沥青路面行驶时刹车距离的统计数据。

表1：现在的刹车距离表

	反应距离	制动距离	刹车距离
				20公里/小时	4米	2米	6米
40公里/小时	8米	8米	16米
				80公里/小时	16米	32米	48米
100公里/小时	20米	50米	70米

当今社会己进入髙度发达的信息化时代了。但是现有的汽车上还没有釆用“能自动探测到有紧急情况、再自动进入紧急刹车”这种——全自动的紧急刹车方法。如果采用了全自动的紧急刹车方法，不仅能省掉在紧急情况下因反应时间而产生的反应距离，有时还能挽救因疲劳驾驶、酒后驾驶而将要发生的交通事故。

现有的汽车还没有采用全自动的紧急刹车方法，其主要原因是现有的汽车制动距离太长了。在汽车的制动距离太长(例如、汽车速度为80km/h时,制动距离要32m。)的情况下，现有的技术无法判定，在汽车正前方的制动距离远处有障碍物时是否要启动紧急刹车：①如果当时启动了，就很有可能是错误地启动了紧急刹车。因为在许多的情况下，在汽车的正前方那么远(如32米)的地方有障碍物是正常现象，不启动紧急刹车汽车也不会撞到障碍物。②如果当时没有启动、又确实有紧急情况发生时，等到在制动距离以内再启动紧急制动就太迟了、汽车还是会撞到障碍物。

现有技术中公开了一种“吸盘式汽车紧急刹车装置”，见公开号为：CN102729963A，公开日为:2012-10-17的中国专利；该吸盘式汽车紧急刹车装置，涉及车辆减速装置领域，具体为吸盘式汽车紧急刹车装置。包括吸盘，以及控制吸盘起落的控制装置，所述吸盘和控制吸盘起落的控制装置安装于汽车后端。该发明在不改变现有的汽车刹车系统，只是在汽车的尾部增加一个吸盘装置当汽车遇到紧急情况时采用的一种应急方法，可以起到保护人员和车辆的安全避免交通事故的发生，降低事故损失。

但是该吸盘式汽车紧急刹车装置还存在有3个关键性问题没解决。该发明权利要求书第1页中记载“所述吸盘和控制吸盘起落的控制装置安装于汽车后端。”；该发明说明书第2页中记载“如果控制开关装在方向盘及其附近，按0.2秒反应时间，汽车的反应距离就是5.55米。”；该发明说明书第4页中记载“吸盘式汽车紧急刹车装置不仅可以缩短驾驶员刹车时的反应时间，而且可以把汽车的制动距离通过弹力带的长度控制在一定范围之内，有效的降低各类交通事故的发生。”；该发明说明书第3页和第4页中记载：该发明的具体工作过程。

从上面的内容可以看出，该发明专利还存在有以下3个关键性问题没解决：

1.该发明的吸盘仅仅安装于汽车后端，这说明该吸盘不够大。该发明想在紧急刹车时用该吸盘通过弹力带把汽车拉停下来是不能做到的。吸盘不够大，在紧急刹车时吸盘会被汽车拉走，根本起不到紧急刹车的作用。

2.该发明没有使用全自动的紧急刹车方法，就算能够把反应时间从0.7秒缩到0.2秒，但是0.2秒也将产生较长的反应距离5.55米。

3.假设该发明能够在紧急刹车时把汽车拉停下来。但是，该发明没有安装汽车被拉停后释放掉弹性势能的装置，所以汽车在被拉停的瞬间，汽车将会象被拉满了弓的箭一样被弹力带反射出去。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种全自动借力紧急刹车装置，不仅大大地缩短了汽车的制动距离，还使用了速度传感器、距离传感器、微处理器等进行全自动探测、控制的方式，因此也省掉了汽车在紧急制动时的反应距离。

本发明要解决的技术问题之一是这样实现的：一种全自动借力紧急刹车装置，所述装置包括一个速度传感器、六对距离传感器、一个微处理器、一个时间继电器、多个中间继电器、多个接触器、一个金属架、至少一个前高真空吸盘、至少一个后高真空吸盘、至少三组弹簧套、至少八个用于固定吸盘的固定电磁铁、至少三个用于挂住弹簧套的挂钩电磁铁、至少三个用于撞击吸盘的撞击电磁铁以及一个用于自动脚刹的脚刹电磁铁；所述速度传感器安装于汽车前悬的下部，六对距离传感器分别安装于汽车前端两侧；所述微处理器、多个中间继电器、多个接触器设置于汽车的前盖下；所述金属架安装于汽车的底部，一组弹簧套设置于前高真空吸盘上，两组弹簧套设置于后高真空吸盘上，所述前高真空吸盘通过四个固定电磁铁挂在金属架前端，且在启动紧急刹车后通过一个挂钩电磁铁将前高真空吸盘上的一组弹簧套进行牵引；所述后高真空吸盘通过四个固定电磁铁挂在金属架后端，且在启动紧急刹车后通过两个挂钩电磁铁将后高真空吸盘上的两组弹簧套进行牵引；启动紧急刹车后，两个撞击电磁铁对前高真空吸盘进行撞击，一个撞击电磁铁对后高真空吸盘进行撞击，所述脚刹电磁铁能带动汽车的脚刹杆对汽车进行频繁点动脚刹。

进一步的，汽车行驶时，速度传感器把探测到的速度信号输入微处理器，微处理器开启与速度相对应的一对距离传感器投入工作，距离传感器在汽车正前方大于刹车距离的范围內展开探测；当距离传感器探测到有障碍物时，把距离信号输入微处理器，微处理器通过时间继电器、中间继电器、接触器的配合来控制固定电磁铁、挂钩电磁铁、撞击电磁铁完成前高真空吸盘和后高真空吸盘的刹车操作；并控制脚刹电磁铁完成脚刹操作。

进一步的，所述前高真空吸盘外形为倒扣锅形，前高真空吸盘底面为椭圆形，所述前高真空吸盘的底面设置有呈弧形的钢化玻璃，钢化玻璃中部向下凸出；所述前高真空吸盘的底圈嵌有橡胶，橡胶的底部刻有纹路，所述前高真空吸盘的吸盘罩表面前端设置有一吊环，吸盘罩表面后端设置有一金属管，所述金属管上安装有气阀和真空计表；所述前高真空吸盘底部四周均设置有一限位挡块；所述后高真空吸盘与前高真空吸盘的区别为后高真空吸盘的吸盘罩表面前端并排设置有两个吊环，后高真空吸盘的其他结构与前高真空吸盘一样。

进一步的，所述每组弹簧套由两个不同大小的弹簧组成，所述小弹簧嵌套在大弹簧内，所述大弹簧的钩头挂在挂钩电磁铁上，小弹簧的钩头挂在吸盘罩的吊环上；所述大弹簧的另一头和小弹簧的另一头在拉力的作用下会自动串联起来。

进一步的，所述固定电磁铁包括固定电磁铁的定铁芯和固定电磁铁的动铁芯，所述动铁芯一端设置有一转轴，动铁芯的底端设置有一用于挂住前高真空吸盘或后高真空吸盘的挂点；动铁芯的背部设置有一吊耳，该吊耳位于挂点上方，所述动铁芯的端部横向连接有一“L”形压杆，所述动铁芯的挂点挂在前高真空吸盘或后高真空吸盘的底部，动铁芯的压杆压在吸盘罩的上方，从而固定前高真空吸盘或后高真空吸盘；前高真空吸盘和后高真空吸盘均通过四个固定电磁铁固定，其中四个固定电磁铁两个两个进行配合使用，四个固定电磁铁中的两个固定电磁铁之间的吊耳通过一拉伸弹簧栓住，且拉伸弹簧平行地压在吸盘罩上的吊环底部和金属管底部，使得固定电磁块的动铁芯能紧紧地靠住前高真空吸盘或后高真空吸盘。

进一步的，所述挂钩电磁铁包括挂钩电磁铁的定铁芯和挂钩电磁铁的动铁芯，所述定铁芯底部设置有一带有钩形槽体的底座，所述动铁芯的下部靠转轴处设置有一鱼钩形吊钩；该吊钩使得动铁芯挂住弹簧套的大弹簧的钩头；所述底座上设置有一喇叭口状的金属圈，且金属圈位于吊钩的前面；金属圈的大口朝向动铁芯、金属圈的小口朝向前高真空吸盘或后高真空吸盘；金属圈的顶部和动铁芯的顶部各设置有一吊耳，且通过一根拉伸弹簧的两个头分别拴在这两个吊耳里，使得动铁芯靠在金属圈上；所述弹簧套的大弹簧穿过该金属圈挂在动铁芯的吊钩里。

进一步的，所述撞击电磁铁包括撞击电磁铁的定铁芯和撞击电磁铁的动铁芯，动铁芯的正面底部延伸出一根杆；当该撞击电磁铁吸合时，通过所述这根杆的顶端去撞击前高真空吸盘或后高真空吸盘。

进一步的，所述脚刹电磁铁包括脚刹电磁铁的定铁芯和脚刹电磁铁的动铁芯，动铁芯的背面底部设置有一吊耳，该吊耳与汽车的脚剎杆连接在一起；当该脚刹电磁铁吸合时进行脚刹；所述汽车驾驶台上安装有两个自动空气开关，一个自动空气开关用来取消紧急刹车功能，另一个自动空气开关用来取消自动脚刹功能。

本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种全自动借力紧急刹车装置的刹车方法，不仅大大地缩短了汽车的制动距离，还使用了雷达速度传感器、雷达距离传感器、微处理器等进行全自动探测、控制的方法，因此也省掉了汽车在紧急制动时的反应距离。

本发明要解决的技术问题之二是这样实现的：一种全自动借力紧急刹车装置的刹车方法，所述方法为：通过微处理器把汽车的行驶速度划分为6个范围进行控制，且设置6个范围对应需要的刹车距离，并对6个刹车距离进行相应的分配一对距离传感器；

开启汽车电门锁后，微处理器开启速度传感器开始探测汽车的速度、并把探测到的速度信号输入微处理器，当汽车的速度在10km/h以上后，微处理器指令与当时的速度相对应的那对距离传感器投入工作，距离传感器在汽车正前方略大于刹车距离的范围内探测是否有障碍物，否，则不进行任何操作；是，自动地进入紧急刹车过程；

距离传感器把探测到障碍物的距离信号输入微处理器，再由微处理器启动进行紧急刹车；

首先，同步进行：启动会蜂鸣、闪光的紧急刹车报警器；控制发动机熄火；自动脚刹的脚刹电磁铁带动脚刹杆进行自动的频繁点动脚刹；固定吸盘的固定电磁铁得电后吸合，该吸合不仅释放掉吸盘、还会把吸盘快速地压下；挂住弹簧套的挂钩电磁铁得电后吸合，牢牢地挂住弹簧套的大弹簧的钩头；

前高真空吸盘和后高真空吸盘快速地下落后，撞击吸盘的撞击电磁铁得电后吸合，在微处理器的控制下，该撞击电磁铁的动铁芯会根据当时汽车速度的大小来选择相应大小的力，用来撞击吸盘的前方，使前高真空吸盘和后高真空吸盘在下落时不会因为要保持惯性而向前运动；

前高真空吸盘和后高真空吸盘带着弹簧套的小弹簧的钩头快速地落到地面时，底部的钢化玻璃立即破碎，在巨大的大气压力的作用下，前高真空吸盘和后高真空吸盘被牢牢地压在地面；

前高真空吸盘和后高真空吸盘带着弹簧套的小弹簧的钩头被牢牢地压在地面后，因为弹簧套的大弹簧的钩头挂在汽车底部的挂钩电磁铁上，前高真空吸盘和后高真空吸盘会马上通过弹簧套迅速地把汽车拉慢下来；

在汽车的速度被刹到1m/s以内时，在微处理器的控制下，挂住弹簧套的挂钩电磁铁失电，弹簧套的大弹簧的钩头在拉力的作用下迅速地从挂钩电磁铁的动铁芯的吊钩里脱出，弹簧套被释放掉；

弹簧套被释放掉以后，汽车的速度只在1m/s以内，这时仅靠自动脚刹把汽车完全刹停下来。

进一步的，所述通过微处理器把汽车的行驶速度划分为6个范围进行控制，且设置6个范围对应需要的刹车距离，并对6个刹车距离进行相应的分配一对距离传感器具体为：

所述微处理器把10-120km/h的行驶速度范围分为6个范围进行控制：10-20km/h，20-40km/h，40-60km/h，60-80km/h，80-100km/h，100-120km/h；

紧急刹车时，所述6个范围需要的刹车距离分别设置为等于或小于：1.5m，2.7m，3.8m，5.1m，6.4m，7.5m；

六对距离传感器能探测到的最远距离依次对应上面的最大刹车距离：第一对距离传感器：1.5m，第二对距离传感器：2.7m，第三对距离传感器：3.8m，第四对距离传感器：5.1m，第五对距离传感器：6.4m，第六对距离传感器：7.5m。

采用上述方案后，本发明具有如下优点：通过对现有汽车制动方法的分析可知，现有汽车在制动时，制动力仅仅是汽车车轮与路面产生的摩擦力。根据摩擦力的计算公式可知，这个摩擦力(制动力)不会很大，所以现有汽车的制动距离要很长。如果要想大大地缩短汽车的制动距离，只能借用强大的外力。

而本发明借用了20万牛以上的大气压力(一个标准大气压等于10.13万帕)来把高真空吸盘牢牢地压在路面上，由真空吸盘通过弹簧套把汽车很快地拉慢到1米/秒以内，再迅速地释放掉弹簧套，最后靠自动脚刹把汽车从1米/秒拉停下来。本发明不仅大大地缩短了汽车的制动距离，还使用了速度传感器、雷达距离传感器、微处理器等进行全自动探测、控制的方法，因此也省掉了汽车在紧急制动时的反应距离。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明前高真空吸盘的俯视图。

图2是本发明后高真空吸盘的俯视图。

图3是本发明前高真空吸盘或后高真空吸盘的剖视图。

图4是本发明弹簧套的分解图。

图5是本发明固定电磁铁的示意图。

图6是本发明挂钩电磁铁的示意图。

图7是本发明撞击电磁铁的示意图。

图8是本发明脚刹电磁铁的示意图。

图9是本发明方法的工作过程示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图8所示，本发明的一种全自动借力紧急刹车装置，所述装置包括一个速度传感器(未图示)、六对距离传感器(未图示)、一个微处理器(未图示)、一个时间继电器(未图示)、多个中间继电器(未图示)、多个接触器(未图示)、一个金属架(未图示)、至少一个前高真空吸盘1、至少一个后高真空吸盘2、至少三组弹簧套3、至少八个用于固定吸盘的固定电磁铁4、至少三个用于挂住弹簧套的挂钩电磁铁5、至少三个用于撞击吸盘的撞击电磁铁6以及一个用于自动脚刹的脚刹电磁铁7；所述速度传感器安装于汽车(未图示)前悬的下部，六对距离传感器分别安装于汽车前端两侧(如：分别装在汽车前面两侧的前雾灯下面)；所述微处理器、多个中间继电器、多个接触器设置于汽车的前盖下；所述金属架安装于汽车的底部，一组弹簧套3设置于前高真空吸盘1上，两组弹簧3套设置于后高真空吸盘2上，所述前高真空吸盘1通过四个固定电磁铁4挂在金属架前端，且在启动紧急刹车后通过一个挂钩电磁铁5将前高真空吸盘1上的一组弹簧套3进行牵引；所述后高真空吸盘2通过四个固定电磁铁4挂在金属架后端，且在启动紧急刹车后通过两个挂钩电磁铁5将后高真空吸盘2上的两组弹簧3套进行牵引；启动紧急刹车后，两个撞击电磁铁6对前高真空吸盘1进行撞击，一个撞击电磁铁6对后高真空吸盘2进行撞击，所述脚刹电磁铁7能带动汽车的脚刹杆对汽车进行频繁点动脚刹。

汽车行驶时，速度传感器把探测到的速度信号输入微处理器，微处理器开启与速度相对应的一对距离传感器投入工作，距离传感器在汽车正前方大于刹车距离的范围內展开探测；当距离传感器探测到有障碍物时，把距离信号输入微处理器，微处理器通过时间继电器、中间继电器、接触器的配合来控制固定电磁铁4、挂钩电磁铁5、撞击电磁铁6完成前高真空吸盘1和后高真空吸盘2的刹车操作。并控制脚刹电磁铁7完成脚刹操作。

在本发明中，所述前高真空吸盘1外形为倒扣锅形，前高真空吸盘1底面为椭圆形，底面积1-2平方米，中部高度约2分米左右。所述前高真空吸盘1的底面设置有呈弧形的钢化玻璃11，钢化玻璃11中部向下凸出；所述前高真空吸盘1的底圈嵌有橡胶12，橡胶12的底部刻有纹路(未图示)，橡胶的底部宽约5厘米；所述前高真空吸盘1的吸盘罩13表面前端设置有一吊环14，吸盘罩13表面后端设置有一金属管15，所述金属管15上安装有气阀16和真空计表17；所述前高真空吸盘1底部四周均设置有一限位挡块(未图示)(其中后面的那个限位挡块要适当的短些)；，这些限位挡块使高真空吸盘不能前、后、左、右的移动。所述后高真空吸盘2与前高真空吸盘1的区别为后高真空吸盘2的吸盘罩13表面前端并排设置有两个吊环14，后高真空吸盘2的其他结构与前高真空吸盘1一样。平时，高真空吸盘被四个固定吸盘的固定电磁铁挂住和压住，再加上四周的限位挡块挡住，高真空吸盘被固定在车下。紧急刹车启动后，高真空吸盘在被释放后下落、高真空吸盘下落几毫秒后，会被撞击吸盘的撞击电磁铁用相应大小的力撞击一下，(由于在时间继电器的延时控制下，撞击吸盘的撞击电磁铁会比固定吸盘的固定电磁铁延迟几毫秒得电。)使高真空吸盘在下落时不会因为要保持惯性而向前运动。高真空吸盘快速地落到地面时，底部的钢化玻璃立即破碎，在巨大的大气压力的作用下，高真空吸盘被牢牢地压在地面。紧接着高真空吸盘通过弹簧套3把汽车拉住，进行刹车。

所述前高真空吸盘1的底面设置有呈弧形的钢化玻璃11是为了：要让后高真空吸盘2和前高真空吸盘1牢牢地吸在地面，高真空吸盘的内部必须处于高真空状态。如果等紧急刹车时再来把吸盘抽成真空状态，一是要浪费时间、也就是要增加刹车距离；二是吸盘内部在临时很难抽成高真空状态。所以在本发明中是先把吸盘内部抽成高真空状态。一般情况下汽车很少采取“紧急刹车”，许多汽车几年都用不到一次。但如果汽车启动了本发明的“紧急刹车”，就很有可能是避免了一起交通事故。使用本发明进行“紧急刹车”后，后高真空吸盘2和前高真空吸盘1和弹簧套还可以再使用，但吸盘底部的钢化玻璃要重新装过。

所述每组弹簧套3由两个不同大小的弹簧组成，所述小弹簧31被套在大弹簧32内，所述大弹簧32的钩头321挂在挂钩电磁铁上，小弹簧31的钩头311挂在吸盘罩13的吊环14上；平时，小弹簧31被套在大弹簧32里；紧急刹车时，所述大弹簧32的另一头处和小弹簧31的另一头处在拉力的作用下会自动串联起来。

在本发明中，用弹簧套3比用单根的弹簧更具有两大优点：一、在同样的自然状态长度下，弹簧套3比单根的弹簧能拉得更长很多。二、在高真空吸盘从汽车底部落到地面的那一瞬间：弹簧套3里的小弹簧31从大弹簧32里出来有一段过程，在这个过程里弹簧套3对高真空吸盘产生的拉力极小，这样，弹簧套3就比单根的弹簧更能缓解对高真空吸盘的拉力。

其中，所述固定电磁铁4包括固定电磁铁的定铁芯41和固定电磁铁的动铁芯42，所述动铁芯42一端设置有一转轴43，动铁芯42的底端设置有一用于挂住前高真空吸盘或后高真空吸盘的挂点44；动铁芯42的背部设置有一吊耳45，该吊耳45位于挂点44上方，所述动铁芯42的端部横向连接有一“L”形压杆46，所述动铁芯42的挂点44挂在前高真空吸盘1或后高真空吸盘2的底部，动铁芯42的压杆46压在吸盘罩13的上方，从而固定前高真空吸盘1或后高真空吸盘2；前高真空吸盘1和后高真空吸盘2均通过四个固定电磁铁4固定，这四个固定电磁铁4对称的装在前高真空吸盘1或后高真空吸盘2的左、右两边，一边装两个。其中四个固定电磁铁4两个两个进行配合使用，四个固定电磁铁4中的两个固定电磁铁4之间的吊耳45通过一拉伸弹簧47栓住，且拉伸弹簧47平行地压在吸盘罩13上的吊环14底部和金属管15底部，使得固定电磁块4的动铁芯能42紧紧地靠住前高真空吸盘1或后高真空吸盘2。平时，这些固定电磁铁4没有吸合，能起固定吸盘的作用；在紧急刹车时，这些固定电磁铁4会同时的迅速吸合(在紧急刹车时，因为所有固定吸盘的固定电磁铁的线圈都是由同一个接触器控制得电的，所以固定吸盘的固定电磁铁都会同时吸合。)，不仅能释放掉高真空吸盘，还能快速地把高真空吸盘压下。

所述挂钩电磁铁5包括挂钩电磁铁的定铁芯51和挂钩电磁铁的动铁芯52，所述定铁芯51底部设置有一带有钩形槽体的底座53，所述动铁芯52的下部靠转轴54处设置有一鱼钩形吊钩55；该吊钩55使得动铁芯52挂住弹簧套3的大弹簧32的钩头；所述底座53上设置有一喇叭口状的金属圈56，且金属圈56位于吊钩55的前面；金属圈56的大口朝向动铁芯52、金属圈56的小口朝向前高真空吸盘1或后高真空吸盘2；金属圈56的顶部和动铁芯52的顶部各设置有一吊耳45，且通过一根拉伸弹簧47的两个头分别拴在这两个吊耳45里，使得动铁芯52靠在金属圈56上；所述弹簧套3的大弹簧32穿过该金属圈56挂在动铁芯52的吊钩55里。平时，这些挂钩电磁铁5没有吸合；在紧急刹车时，这些挂钩电磁铁5迅速吸合，能牢牢地挂住弹簧套3的大弹簧32的钩头321；在汽车的速度被刹到1米/秒以内时、这些挂钩电磁铁5失电，弹簧套3的大弹簧32的钩头321在拉力的作用下迅速地从动铁芯的吊钩里脱出，弹簧套3被释放掉。

所述撞击电磁铁6包括撞击电磁铁的定铁芯61和撞击电磁铁的动铁芯62，动铁芯62的正面底部延伸出一根杆63；当该撞击电磁铁6吸合时，通过所述这根杆63的顶端去撞击前高真空吸盘1或后高真空吸盘2。紧急刹车启动后，前和后高真空吸盘被释放后下落。高真空吸盘下落几毫秒后，这些撞击电磁铁6的动铁芯会用相应大小的力撞击吸盘的前方，使高真空吸盘在下落时不会因为要保持惯性而向前运动。紧急刹车时，汽车的速度越快，撞击电磁铁6的动铁芯撞击高真空吸盘的力就要越大。通过控制这些撞击电磁铁6线圈的电压大小，来控制这些撞击电磁铁6撞击力的大小(本发明在撞击吸盘的撞击电磁铁的线圈上串联了5个分压电阻，就是用来改变电磁铁撞击力的大小的。在紧急刹车启动后，在微处理器、中间继电器、时间继电器、接触器等的控制下，撞击吸盘的电磁铁会根据汽车速度大小使用相应大小的力撞击吸盘)。

所述脚刹电磁铁7包括脚刹电磁铁的定铁芯71和脚刹电磁铁的动铁芯72，动铁芯72的背面底部设置有一吊耳45，该吊耳45与汽车的脚剎杆(未图示)连接在一起；当该脚刹电磁铁7吸合时进行脚刹；紧急刹车时，在三个接触器的相互控制下，该脚刹电磁铁7的动铁芯能带动脚刹杆对汽车进行自动的频繁点动脚刹。如果汽车上已装有ABS电子防抱死刹车装置，就只要用一个接触器来控制该脚刹电磁铁7，把脚刹一直刹住就可以。

所述汽车驾驶台上安装有两个自动空气开关(未图示)，一个自动空气开关用来取消紧急刹车功能，另一个自动空气开关用来取消自动脚刹功能。自动空气开关除了能完成闭合和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、严重过载等进行保护。所述汽车驾驶台上还安装有一个启动按钮(未图示)，启动按钮用来在有必要手动启动紧急刹车时使用，例如，当驾驶员在较远处就发现前方有危险、并且使用原有的脚刹又刹不住车时(比如在高速公路上驾驶员发现前方30米处发生了汽车追尾事故)，驾驶员可以在汽车自动启动紧急刹车之前、就先用手按启动按钮来更早的启动紧急刹车。

其中，根据汽车在紧急刹车时、前高真空吸盘和后高真空吸盘要提供的最大拉力的大小，来确定在汽车底部要装多大底面积的高真空吸盘。一般情况下，轿车、面包车等小车要装两个大的高真空吸盘，中巴车、公交车等大车要装三个以上的高真空吸盘。而大车上的高真空吸盘的结构、控制方法和小车上的高真空吸盘类似。

请参阅图9所示，本发明的一种全自动借力紧急刹车装置的刹车方法，其中，图9中各元件的字母代号请参见如下表2：

表2：图9的备注

在汽车采用全自动探测、控制的方法进行紧急刹车的时候，因为：①汽车当时的速度(初速度)对应决定了刹车距离，②距离传感器需要探测到的探测距离应该等于或略大于刹车距离。所以初速度也对应决定了距离传感器需要探测到的探测距离。

为了做到上述要求，本发明在汽车的前部装一个速度传感器。在汽车前部的两侧装六对距离传感器：每对有两个一样规格的、分别装在汽车的两侧(装在两侧比只装在中间的优点是：①更能避免误触发紧急刹车，②更能避免有探测的死角)。在汽车前盖下装一个微处理器、多个中间继电器、多个接触器等。

所述方法为：通过微处理器把汽车的行驶速度划分为6个范围进行控制，且设置6个范围对应需要的刹车距离，并对6个刹车距离进行相应的分配一对距离传感器；

所述通过微处理器把汽车的行驶速度划分为6个范围进行控制，且设置6个范围对应需要的刹车距离，并对6个刹车距离进行相应的分配一对距离传感器具体为：

所述微处理器把10-120km/h(因为：当速度低于10km/h时,现有的脚刹效果就很好，可以不需要用紧急刹车；120km/h是髙速公路的最髙限速。)的行驶速度范围分为6个范围进行控制：10-20km/h，20-40km/h，40-60km/h，60-80km/h，80-100km/h，100-120km/h；

紧急刹车时，所述6个范围需要的刹车距离分别设置为等于或小于：1.5m，2.7m，3.8m，5.1m，6.4m，7.5m；

六对距离传感器能探测到的最远距离依次对应上面的最大刹车距离：第一对距离传感器：1.5m，第二对距离传感器：2.7m，第三对距离传感器：3.8m，第四对距离传感器：5.1m，第五对距离传感器：6.4m，第六对距离传感器：7.5m。

开启汽车电门锁后，微处理器开启速度传感器开始探测汽车的速度、并把探测到的速度信号输入微处理器，当汽车的速度在10km/h以上后，微处理器指令与当时的速度相对应的那对距离传感器投入工作，距离传感器在汽车正前方略大于刹车距离的范围内探测是否有障碍物，1、如果没有探测到障碍物，就没有后面所有的紧急刹车过程了；2、如果探测到有障碍物，就会自动地进入后续的紧急刹车过程(如果这时还不采取紧急刹车，汽车在当时的速度下、将不可避免地撞到正前方那么近的障碍物)；

距离传感器把探测到障碍物的距离信号输入微处理器，再由微处理器启动进行紧急刹车；

首先：启动会蜂鸣、闪光的紧急刹车报警器；控制发动机熄火；自动脚刹的脚刹电磁铁带动脚刹杆进行自动的频繁点动脚刹；固定吸盘的固定电磁铁得电后吸合，该吸合不仅释放掉吸盘、还会把吸盘快速地压下；挂住弹簧套的挂钩电磁铁得电后吸合，牢牢地挂住弹簧套的大弹簧的钩头；

前高真空吸盘和后高真空吸盘快速地下落后，撞击吸盘的撞击电磁铁得电后吸合，在微处理器的控制下，该撞击电磁铁的动铁芯会根据当时汽车速度的大小来选择相应大小的力，用来撞击吸盘的前方，使前高真空吸盘和后高真空吸盘在下落时不会因为要保持惯性而向前运动；

前高真空吸盘和后高真空吸盘带着弹簧套的小弹簧的钩头快速地落到地面时，底部的钢化玻璃立即破碎，在巨大的大气压力的作用下，前高真空吸盘和后高真空吸盘被牢牢地压在地面；

前高真空吸盘和后高真空吸盘带着弹簧套的小弹簧的钩头被牢牢地压在地面后，因为弹簧套的大弹簧的钩头挂在汽车底部的挂钩电磁铁上，前高真空吸盘和后高真空吸盘会马上通过弹簧套迅速地把汽车拉慢下来；

在汽车的速度被刹到1m/s以内时，在微处理器的控制下，挂住弹簧套的挂钩电磁铁失电，弹簧套的大弹簧的钩头在拉力的作用下迅速地从挂钩电磁铁的动铁芯的吊钩里脱出，弹簧套被释放掉；

弹簧套被释放掉以后，汽车的速度只在1m/s以内，这时仅靠自动脚刹把汽车完全刹停下来。

总之，本发明与已有的汽车紧急刹车专利相比，本发明解决了相似的发明专利“吸盘式汽车紧急刹车装置”存在的3个关键性问题(参见背景技术)。

与现有的汽车紧急刹车方法在紧急刹车的效果上相比，本发明极大地缩短了刹车距离。如表3是采用现有方法和本发明这两种紧急刹车方法在刹车距离上所作的对比。

表3：刹车距离的对比表

如果要使用本发明，就要在汽车底部加装多个元件，一般的现有汽车的底盘要改高才能使用，因此，本发明更适合使用在底盘离地面很高的车型上。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种全自动借力紧急刹车装置，其特征在于：所述装置包括一个速度传感器、六对距离传感器、一个微处理器、一个时间继电器、多个中间继电器、多个接触器、一个金属架、至少一个前高真空吸盘、至少一个后高真空吸盘、至少三组弹簧套、至少八个用于固定吸盘的固定电磁铁、至少三个用于挂住弹簧套的挂钩电磁铁、至少三个用于撞击吸盘的撞击电磁铁以及一个用于自动脚刹的脚刹电磁铁；所述速度传感器安装于汽车前悬的下部，六对距离传感器分别安装于汽车前端两侧；所述微处理器、多个中间继电器、多个接触器设置于汽车的前盖下；所述金属架安装于汽车的底部，一组弹簧套设置于前高真空吸盘上，两组弹簧套设置于后高真空吸盘上，所述前高真空吸盘通过四个固定电磁铁挂在金属架前端，且在启动紧急刹车后通过一个挂钩电磁铁将前高真空吸盘上的一组弹簧套进行牵引；所述后高真空吸盘通过四个固定电磁铁挂在金属架后端，且在启动紧急刹车后通过两个挂钩电磁铁将后高真空吸盘上的两组弹簧套进行牵引；启动紧急刹车后，两个撞击电磁铁对前高真空吸盘进行撞击，一个撞击电磁铁对后高真空吸盘进行撞击，所述脚刹电磁铁能带动汽车的脚刹杆对汽车进行频繁点动脚刹。

2.根据权利要求1所述的一种全自动借力紧急刹车装置，其特征在于：汽车行驶时，速度传感器把探测到的速度信号输入微处理器，微处理器开启与速度相对应的一对距离传感器投入工作，距离传感器在汽车正前方大于刹车距离的范围內展开探测；当距离传感器探测到有障碍物时，把距离信号输入微处理器，微处理器通过时间继电器、中间继电器、接触器的配合来控制固定电磁铁、挂钩电磁铁、撞击电磁铁完成前高真空吸盘和后高真空吸盘的刹车操作，并控制脚刹电磁铁完成脚刹操作。

3.根据权利要求1所述的一种全自动借力紧急刹车装置，其特征在于：所述前高真空吸盘外形为倒扣锅形，前高真空吸盘底面为椭圆形，所述前高真空吸盘的底面设置有呈弧形的钢化玻璃，钢化玻璃中部向下凸出；所述前高真空吸盘的底圈嵌有橡胶，橡胶的底部刻有纹路，所述前高真空吸盘的吸盘罩表面前端设置有一吊环，吸盘罩表面后端设置有一金属管，所述金属管上安装有气阀和真空计表；所述前高真空吸盘底部四周均设置有一限位挡块；所述后高真空吸盘与前高真空吸盘的区别为后高真空吸盘的吸盘罩表面前端并排设置有两个吊环，后高真空吸盘的其他结构与前高真空吸盘一样。

4.根据权利要求3所述的一种全自动借力紧急刹车装置，其特征在于：所述每组弹簧套由两个不同大小的弹簧组成，所述小弹簧被套在大弹簧内，所述大弹簧的钩头挂在挂钩电磁铁上，小弹簧的钩头挂在吸盘罩的吊环上；所述大弹簧的另一头和小弹簧的另一头在拉力的作用下会自动串联起来。

5.根据权利要求3所述的一种全自动借力紧急刹车装置，其特征在于：所述固定电磁铁包括固定电磁铁的定铁芯和固定电磁铁的动铁芯，所述动铁芯一端设置有一转轴，动铁芯的底端设置有一用于挂住前高真空吸盘或后高真空吸盘的挂点；动铁芯的背部设置有一吊耳，该吊耳位于挂点上方，所述动铁芯的端部横向连接有一“L”形压杆，所述动铁芯的挂点挂在前高真空吸盘或后高真空吸盘的底部，动铁芯的压杆压在吸盘罩的上方，从而固定前高真空吸盘或后高真空吸盘；前高真空吸盘和后高真空吸盘均通过四个固定电磁铁固定，其中四个固定电磁铁两个两个进行配合使用，四个固定电磁铁中的两个固定电磁铁之间的吊耳通过一拉伸弹簧栓住，且拉伸弹簧平行地压在吸盘罩上的吊环底部和金属管底部，使得固定电磁块的动铁芯能紧紧地靠住前高真空吸盘或后高真空吸盘。

6.根据权利要求4所述的一种全自动借力紧急刹车装置，其特征在于：所述挂钩电磁铁包括挂钩电磁铁的定铁芯和挂钩电磁铁的动铁芯，所述定铁芯底部设置有一带有钩形槽体的底座，所述动铁芯的下部靠转轴处设置有一鱼钩形吊钩；该吊钩使得动铁芯挂住弹簧套的大弹簧的钩头；所述底座上设置有一喇叭口状的金属圈，且金属圈位于吊钩的前面；金属圈的大口朝向动铁芯、金属圈的小口朝向前高真空吸盘或后高真空吸盘；金属圈的顶部和动铁芯的顶部各设置有一吊耳，且通过一根拉伸弹簧的两个头分别拴在这两个吊耳里，使得动铁芯靠在金属圈上；所述弹簧套的大弹簧穿过该金属圈挂在动铁芯的吊钩里。

7.根据权利要求1所述的一种全自动借力紧急刹车装置，其特征在于：所述撞击电磁铁包括撞击电磁铁的定铁芯和撞击电磁铁的动铁芯，动铁芯的正面底部延伸出一根杆；当该撞击电磁铁吸合时，通过所述这根杆的顶端去撞击前高真空吸盘或后高真空吸盘。

8.根据权利要求1所述的一种全自动借力紧急刹车装置，其特征在于：所述脚刹电磁铁包括脚刹电磁铁的定铁芯和脚刹电磁铁的动铁芯，动铁芯的背面底部设置有一吊耳，该吊耳与汽车的脚剎杆连接在一起；当该脚刹电磁铁吸合时进行脚刹；所述汽车驾驶台上安装有两个自动空气开关，一个自动空气开关用来取消紧急刹车功能，另一个自动空气开关用来取消自动脚刹功能。

9.根据权利要求1所述的一种全自动借力紧急刹车装置的刹车方法，其特征在于：所述方法为：通过微处理器把汽车的行驶速度划分为6个范围进行控制，且设置6个范围对应需要的刹车距离，并对6个刹车距离进行相应的分配一对距离传感器；

开启汽车电门锁后，微处理器开启速度传感器开始探测汽车的速度、并把探测到的速度信号输入微处理器，当汽车的速度在10km/h以上后，微处理器指令与当时的速度相对应的那对距离传感器投入工作，距离传感器在汽车正前方略大于刹车距离的范围内探测是否有障碍物，否，则不进行任何操作；是，自动地进入紧急刹车过程；

距离传感器把探测到障碍物的距离信号输入微处理器，再由微处理器启动进行紧急刹车；

首先：启动会蜂鸣、闪光的紧急刹车报警器；控制发动机熄火；自动脚刹的脚刹电磁铁带动脚刹杆进行自动的频繁点动脚刹；固定吸盘的固定电磁铁得电后吸合，该吸合不仅释放掉吸盘、还会把吸盘快速地压下；挂住弹簧套的挂钩电磁铁得电后吸合，牢牢地挂住弹簧套的大弹簧的钩头；

前高真空吸盘和后高真空吸盘快速地下落后，撞击吸盘的撞击电磁铁得电后吸合，在微处理器的控制下，该撞击电磁铁的动铁芯会根据当时汽车速度的大小来选择相应大小的力，用来撞击吸盘的前方，使前高真空吸盘和后高真空吸盘在下落时不会因为要保持惯性而向前运动；

前高真空吸盘和后高真空吸盘带着弹簧套的小弹簧的钩头快速地落到地面时，底部的钢化玻璃立即破碎，在巨大的大气压力的作用下，前高真空吸盘和后高真空吸盘被牢牢地压在地面；

前高真空吸盘和后高真空吸盘带着弹簧套的小弹簧的钩头被牢牢地压在地面后，因为弹簧套的大弹簧的钩头挂在汽车底部的挂钩电磁铁上，前高真空吸盘和后高真空吸盘会马上通过弹簧套迅速地把汽车拉慢下来；

在汽车的速度被刹到1m/s以内时，在微处理器的控制下，挂住弹簧套的挂钩电磁铁失电，弹簧套的大弹簧的钩头在拉力的作用下迅速地从挂钩电磁铁的动铁芯的吊钩里脱出，弹簧套被释放掉；

弹簧套被释放掉以后，汽车的速度只在1m/s以内，这时仅靠自动脚刹把汽车完全刹停下来。

10.根据权利要求9所述的一种全自动借力紧急刹车装置的刹车方法，其特征在于：所述通过微处理器把汽车的行驶速度划分为6个范围进行控制，且设置6个范围对应需要的刹车距离，并对6个刹车距离进行相应的分配一对距离传感器具体为：

所述微处理器把10-120km/h的行驶速度范围分为6个范围进行控制：10-20km/h，20-40km/h，40-60km/h，60-80km/h，80-100km/h，100-120km/h；

紧急刹车时，所述6个范围需要的刹车距离分别设置为等于或小于：1.5m，2.7m，3.8m，5.1m，6.4m，7.5m；

六对距离传感器能探测到的最远距离依次对应上面的最大刹车距离：第一对距离传感器：1.5m，第二对距离传感器：2.7m，第三对距离传感器：3.8m，第四对距离传感器：5.1m，第五对距离传感器：6.4m，第六对距离传感器：7.5m。