CN106522134B - 汽车碰撞障碍器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车碰撞障碍器，包括吸能水箱系统、机械弹簧伸缩系统、吸能气囊系统、电子控制系统、L型钢板组件和旋转钢板，所述吸能水箱系统由可折叠水箱和橡胶密封盖组成；机械弹簧伸缩系统由螺旋弹簧、支撑板、锁止臂、电磁线圈、直流电源、复位电动机、滑索、滑轮和衬套组成；吸能气囊系统由气囊位置传感器、气体发生器、气囊、气囊控制单元ECU、气囊饰盖和气囊安置槽组成，其中气体发生器主要由壳体、雷管、导爆药柱、气体发生剂和过滤器组成；电子控制系统由气囊位置传感器、6个速度传感器、处于地下的单片机系统以及连接气囊位置传感器、6个速度传感器以及处于地下的单片机系统的线路组成；L型钢板组件由接地钢板、吸能钢板和锁止杆组成。本发明可有效吸收碰撞能量，降低对汽车和车内人员的伤害。
Description
技术领域
本发明属于建筑领域，具体涉及一种汽车碰撞障碍器。
背景技术
汽车在行驶过程中由于制动系统失效等突发情况导致的汽车失控、撞击建筑物以及汽车误入道路施工设施等事故，需要快速停止有威胁的车辆，并在一定程度上降低对汽车及车内人员的严重伤害。目前，国内外现有的防撞系统存在结构刚度不足、吸收碰撞能量的效果差、对汽车以及车内人员的伤害较大等缺点。
公开号为CN103510480A的中国专利公开了一种可自动升降式防撞柱系统，该系统包括钢管防撞柱、升降装置、保护套筒和坑体，该系统可用作建筑物和基础设置的外围防护，可自动升降式防撞柱系统的防撞性能较好，能够有效阻止车辆侵入，且能够在短时间内通过遥控设施实现自动升降。
发明内容
本发明提供一种汽车碰撞障碍器，以解决现有技术中存在的问题。
本发明的技术方案涉及一种汽车碰撞障碍器，包括地面以下的机械弹簧伸缩系统、下端面与机械弹簧伸缩系统中的支撑板接触的吸能水箱系统、与地面铰接的L型钢板组件、固定在L型钢板组件中吸能钢板上的吸能气囊系统、电子控制系统和与地面铰接的旋转钢板，
所述机械弹簧伸缩系统包括支撑板、与支撑板下端面接触的螺旋弹簧、位于支撑板四周边缘的锁止臂、衬套、位于锁止臂和衬套内壁上的电磁线圈、支撑板下方的复位电动机、安置于复位电动机转轴上的滑索、滑轮和直流电源，
所述吸能水箱系统包括可折叠水箱和设置在所述可折叠水箱开口处的橡胶密封盖，
所述吸能气囊系统包括气囊安置槽、气囊安置槽内侧的气囊位置传感器、气囊安置槽中央的气体发生器、采用Z字型折叠于气囊安置槽内的气囊、气囊控制单元ECU、气囊安置槽上部的气囊饰盖，其中气体发生器包括壳体、壳体中心的电点火管、壳体内部的燃烧室、燃烧室内的气体发生剂、壳体内部边缘的过滤器，
所述电子控制系统包括气囊位置传感器、6个速度传感器、处于地下的单片机系统以及连接气囊位置传感器、6个速度传感器以及处于地下的单片机系统的线路，
所述L型钢板组件包括接地钢板、与接地钢板铰接的吸能钢板、一端安装在吸能钢板侧边通孔中以及另一端安置在接地钢板上钥形槽中的锁止杆，其中接地钢板和吸能钢板均可绕固定的轴线旋转，当接地钢板与吸能钢板处于垂直状态时，锁止杆使吸能钢板只能绕轴线做单向旋转，另外接地钢板外侧附着有丁苯橡胶垫块，丁苯橡胶垫块内部布置众多的钢钉与接地钢板连接为一个整体。
本发明的汽车碰撞障碍器的进一步改进在于：所述吸能水箱系统壳体由可折叠塑性材料制成，吸能水箱长度为370mm、宽度为440mm、高度为1114.5mm、壳体的厚度为2-3mm，其上部开有六个直径为100mm的通孔，在水箱宽度方向上，两侧各加工有一个对称的直径为200mm的通孔，橡胶密封盖材质为丁苯橡胶。
本发明的汽车碰撞障碍器的进一步改进在于：所述的6个速度传感器在距离汽车碰撞障碍器200米的道路位置处均匀布置，自动感应车速并判断是否需要启动汽车碰撞障碍器。
本发明的汽车碰撞障碍器的进一步改进在于：所述机械弹簧伸缩系统采用4个锁止臂，4个锁止臂沿螺旋弹簧中心轴线的圆周均匀分布。
本发明的汽车碰撞障碍器的进一步改进在于：所述吸能气囊系统由多个气囊展开形成矩形阵列排布，所述气囊的材质为橡胶和纤维编织而成的复合材料。
本发明的汽车碰撞障碍器的进一步改进在于：所述L型钢板组件及旋转钢板可折叠和展开。
本发明的汽车碰撞障碍器的进一步改进在于：所述接地钢板上设置有等直径的圆孔，所述圆孔用于安装钢钉和丁苯橡胶垫块，且所述接地钢板双侧加工钥形槽，所述钥形槽为锁止杆在展开过程中的运动轨道，轨道长度为474.8mm。
本发明的汽车碰撞障碍器的进一步改进在于：所述丁苯橡胶垫块与接地钢板通过钢钉连接在一起，钢钉数量为24个，丁苯橡胶垫块的长度为450mm、宽度为25mm、高度为890mm。
本发明的汽车碰撞障碍器的进一步改进在于：所述旋转钢板高度为993.4mm、宽度为460mm、厚度为20.3mm，吸能钢板距离地面高度为1075mm，吸能钢板宽度为460mm、厚度为10mm，旋转钢板、L型钢板组件中的接地钢板和吸能钢板以及钢钉的材质均为8460钢。
本发明可用于建筑结构外围防护，防止车辆直接对建筑结构造成破坏，也可用于汽车在行驶过程中由于制动系统失效等突发情况导致的汽车失控、汽车误入道路施工设施等状况。由多个气囊展开形成矩形阵列排布，不仅使汽车能够在短距离内停车，同时最大程度地吸收碰撞能量，从而有效地减少对汽车及车内人员的严重伤害。且因为可折叠和展开的特性，本发明在没有触发的情况下不会影响汽车的正常通行能力。同时，可折叠水箱可以有效避免在发生碰撞过程中发生火灾或者爆炸等危险情况。
附图说明
图1为本发明的整体结构的主视图；
图2为本发明的L型钢板组件立体结构示意图；
图3为本发明的接地钢板立体结构示意图；
图4为本发明的旋转钢板立体结构示意图；
图5为本发明的吸能气囊系统立体结构示意图。
图中标号：1-气囊饰盖，2-旋转钢板，3-地面铰接，4-可折叠水箱，5-锁止臂，6-支撑板，7-滑索，8-滑轮，9-螺旋弹簧，10-复位电动机，11-电磁线圈，12-橡胶密封盖，13-地面，14-接地钢板，15-丁苯橡胶垫块，16-钥形槽，17-锁止杆，18-吸能钢板，19-圆孔，20-气体发生器，21-气囊安置槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。
如图1，汽车碰撞障碍器主要由吸能水箱系统、机械弹簧伸缩系统、吸能气囊系统、电子控制系统、L型钢板组件和旋转钢板组成。其中吸能水箱系统由可折叠水箱4和橡胶密封盖12组成；机械弹簧伸缩系统由螺旋弹簧9、支撑板6、锁止臂5、电磁线圈11、直流电源、复位电动机10、滑索7、滑轮8和衬套组成；如图5，吸能气囊系统主要由气囊位置传感器、气体发生器20、气囊、气囊控制单元ECU、气囊饰盖1和气囊安置槽21组成，其中气体发生器主要由壳体、雷管、导爆药柱、气体发生剂和过滤器组成；电子控制系统(图中未示)由气囊位置传感器、6个速度传感器、处于地下的单片机系统以及连接气囊位置传感器、6个速度传感器以及处于地下的单片机系统的线路组成；L型钢板组件由接地钢板14、吸能钢板18和锁止杆17组成，其中接地钢板和吸能钢板均可绕固定的轴线旋转，当接地钢板与吸能钢板处于垂直状态时，锁止杆使吸能钢板只能绕轴线做单向旋转，另外接地钢板外侧附着有丁苯橡胶垫块，丁苯橡胶垫块内部布置众多的钢钉与接地钢板连接为一个整体。
所述L型钢板组件和旋转钢板处于水平接地状态，正常情况下汽车可以无障碍通行。在距离汽车碰撞障碍器200米的道路位置处均匀布置6个速度传感器，当检测到汽车车速超过预设定值(本发明设定为80km/h)时，传感器将信号通过线路传给处于地下的单片机系统，单片机系统根据编写好的程序依次使L型钢板组件、旋转钢板内部的驱动电机运行，L型钢板组件中的吸能钢板绕着其与接地钢板的铰接点旋转90度完成展开，之后旋转钢板旋转到预定位置。同时机械弹簧伸缩系统内部的电磁线圈断电，处于压缩状态的螺旋弹簧脱离锁止臂，从而将水箱举升到预定位置，此时，汽车碰撞障碍器的展开准备状态完成。
所述碰撞过程分成五个阶段，以描述在碰撞过程中汽车碰撞障碍器每个组件的动作过程，同时也便于后续的结构有效性计算评估。
碰撞阶段一：汽车在非常短的时间内与旋转钢板发生接触碰撞，随后汽车和旋转钢板一起运动，碰撞过程建立。
碰撞阶段二：旋转钢板开始绕着与地面的铰接点旋转，同时汽车继续向前行驶，此时L型钢板组件被锁止杆锁死，从而作为一个整体开始绕着地面铰接点轻微旋转，当吸能气囊系统中的气囊位置传感器检测到旋转钢板运动时，气囊位置传感器将信号发送到气囊控制单元ECU中，气囊控制单元ECU发出点火指令，气体发生剂通过化学反应产生大量气体，气囊迅速打开。
碰撞阶段三：旋转钢板在汽车的碰撞作用力下继续转动，进一步压向可折叠水箱，可折叠水箱由于具有可折叠的特性，从而被挤压。可折叠水箱内部的水在压力作用下喷射出来，水箱破裂和水飞溅的过程消耗了汽车部分动能，此时L型钢板组件继续在自身重力以及可折叠水箱的挤压作用下绕着地面铰接点转动。在该阶段结束时，可折叠水箱被完全压扁，L型钢板组件中的接地钢板与地面接触，气囊完全打开，旋转钢板转动到水平状态。
碰撞阶段四：汽车与位于吸能钢板中展开的气囊发生碰撞，通过矩形阵列排布的柔性屏障进一步吸收汽车碰撞能量，汽车的速度得到大幅度降低。
碰撞阶段五：汽车与L型钢板组件中的吸能钢板发生碰撞，在经过吸能钢板吸收了汽车剩余的能量后，汽车处于完全停止的状态。至此，整个碰撞过程结束。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (9)
1.一种汽车碰撞障碍器，包括地面以下的机械弹簧伸缩系统、下端面与机械弹簧伸缩系统中的支撑板接触的吸能水箱系统、与地面铰接的L型钢板组件、固定在L型钢板组件中吸能钢板上的吸能气囊系统、电子控制系统和与地面铰接的旋转钢板，
所述机械弹簧伸缩系统包括支撑板、与支撑板下端面接触的螺旋弹簧、位于支撑板四周边缘的锁止臂、衬套、位于锁止臂和衬套内壁上的电磁线圈、支撑板下方的复位电动机、安置于复位电动机转轴上的滑索、滑轮和直流电源，
所述吸能水箱系统包括可折叠水箱和设置在所述可折叠水箱开口处的橡胶密封盖，
所述吸能气囊系统包括气囊安置槽、气囊安置槽内侧的气囊位置传感器、气囊安置槽中央的气体发生器、采用Z字型折叠于气囊安置槽内的气囊、气囊控制单元ECU、气囊安置槽上部的气囊饰盖，其中气体发生器包括壳体、壳体中心的电点火管、壳体内部的燃烧室、燃烧室内的气体发生剂、壳体内部边缘的过滤器，
所述电子控制系统包括气囊位置传感器、6个速度传感器、处于地下的单片机系统以及连接气囊位置传感器、6个速度传感器以及处于地下的单片机系统的线路，
所述L型钢板组件包括接地钢板、与接地钢板铰接的吸能钢板、一端安装在吸能钢板侧边通孔中以及另一端安置在接地钢板上钥形槽中的锁止杆，其中接地钢板和吸能钢板均可绕固定的轴线旋转，当接地钢板与吸能钢板处于垂直状态时，锁止杆使吸能钢板只能绕轴线做单向旋转，另外接地钢板外侧附着有丁苯橡胶垫块，丁苯橡胶垫块内部布置众多的钢钉与接地钢板连接为一个整体。
2.如权利要求1所述的汽车碰撞障碍器，其特征在于：所述吸能水箱系统壳体由可折叠塑性材料制成，吸能水箱长度为370mm、宽度为440mm、高度为1114.5mm、壳体的厚度为2-3mm，其上部开有六个直径为100mm的通孔，在水箱宽度方向上，两侧各加工有一个对称的直径为200mm的通孔，橡胶密封盖材质为丁苯橡胶。
3.如权利要求1所述的汽车碰撞障碍器，其特征在于：所述的6个速度传感器在距离汽车碰撞障碍器200米的道路位置处均匀布置，自动感应车速并判断是否需要启动汽车碰撞障碍器。
4.如权利要求1所述的汽车碰撞障碍器，其特征在于：所述机械弹簧伸缩系统采用4个锁止臂，4个锁止臂沿螺旋弹簧中心轴线的圆周均匀分布。
5.如权利要求1所述的汽车碰撞障碍器，其特征在于：所述吸能气囊系统由多个气囊展开形成矩形阵列排布，所述气囊的材质为橡胶和纤维编织而成的复合材料。
6.如权利要求1所述的汽车碰撞障碍器，其特征在于：所述L型钢板组件及旋转钢板可折叠和展开。
7.如权利要求1或6所述的汽车碰撞障碍器，其特征在于：所述接地钢板上设置有等直径的圆孔，所述圆孔用于安装钢钉和丁苯橡胶垫块，且所述接地钢板双侧加工钥形槽，所述钥形槽为锁止杆在展开过程中的运动轨道，轨道长度为474.8mm。
8.如权利要求7所述的汽车碰撞障碍器，其特征在于：所述丁苯橡胶垫块与接地钢板通过钢钉连接在一起，钢钉数量为24个，丁苯橡胶垫块的长度为450mm、宽度为25mm、高度为890mm。
9.如权利要求1或6所述的汽车碰撞障碍器，其特征在于：所述旋转钢板高度为993.4mm、宽度为460mm、厚度为20.3mm，吸能钢板距离地面高度为1075mm，吸能钢板宽度为460mm、厚度为10mm，旋转钢板、L型钢板组件中的接地钢板和吸能钢板以及钢钉的材质均为S460钢。
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