CN108482287B - 一种自动紧急后防护装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动紧急后防护装置及方法，包括：车架、驱动机构、后保险杠和控制装置；所述驱动机构安装在所述车架上，并且与所述后保险杠传动连接，所述控制装置与所述驱动机构电性连接。本发明提供了一种自动紧急后防护装置及方法，采用机电一体化技术既可以在保证碰撞时后方车辆的安全，又能提高车辆的通过性，并且保护车辆在正常行驶时,其后防护装置不易损坏；当己车车辆降低其速度或停车时，或者当后车等高速运动或突然加速导致可能追尾时整个装置启动，并且向驾驶者提供与后车发生碰撞的危险警告，并操作后保险杠降至工作位置，以降低碰撞事故的危害程度。

Description

一种自动紧急后防护装置及方法
技术领域
本发明涉及车辆安全技术领域，更具体的说是涉及一种自动紧急后防护装置及方法。
背景技术
目前，国内外关于重型车辆后防护装置的研究，主要基于纯机械式后防护装置，纯机械式后防护装置与重型车后车架为刚性连接，不仅影响重型车的通过性，又会因为车辆在恶劣地面上行驶造成后防护装置的损坏，无法保证其良好的防护功能。此外，由于重型车辆的后防护距离地面较高,在轿车或等类型的车辆与重型车发生追尾时，容易造成轿车或等车辆“钻入”重型车后悬部分，造成较大的交通事故。
虽然，目前已研制出的基于机电一体化的可调车辆后防护，但是其成本较高，重量较大，实用性和耐久性较差，不易普及和推广。
因此，如何提供一种提高车辆通过性，保证后方车辆安全，并且经久耐用，成本低廉的自动紧急后防护装置及方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种自动紧急后防护装置及方法，采用机电一体化技术既可以在保证碰撞时后方车辆的安全，又能提高车辆的通过性，并且保护车辆在正常行驶时,其后防护装置不易损坏；当己车车辆降低其速度或停车时，或者当后车等高速运动或突然加速导致可能追尾时整个装置启动，并且向驾驶者提供与后车发生碰撞的危险警告，并操作后保险杠降至工作位置，以降低碰撞事故的危害程度。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种自动紧急后防护装置，包括车架、驱动机构、后保险杠和控制装置；所述驱动机构安装在所述车架上，并且与所述后保险杠传动连接，所述控制装置与所述驱动机构电性连接；
其中所述车架包括：右纵梁、后盖板、左纵梁和前盖板；其中所述右纵梁和所述左纵梁上分别设置两个槽口，并且所述右纵梁上设置的所述槽口与所述左纵梁上设置的所述槽口两两对应设置；所述后盖板与所述前盖板的右端分别装入所述右纵梁的两个所述槽口内，所述后盖板与所述前盖板的左端分别装入所述左纵梁的两个所述槽口内，所述右纵梁、所述左纵梁、所述后盖板和所述前盖板构成矩形框架式结构件；
所述后保险杠包括Y型叉座和保险杠杆；所述保险杠杆的两端分别固定连接有所述Y型叉座；
所述驱动机构包括：步进电机、滑块，滑道、传动机构、后保支架和Y型叉座；其中所述滑道固定设置在所述左纵梁和所述右纵梁尾部的两侧，所述滑块一端与所述滑道进行配合，另一端通过所述后保支架与所述Y型叉座固定连接；所述后保支架为阶梯板状结构，并且所述后保支架一侧设置有传动齿牙；所述步进电机通过传动机构与所述后保支架传动连接，所述传动机构包括：第一级斜齿轮组、第二级斜齿轮组、第一传动轴、第二传动轴和蜗杆；所述第一传动轴与所述步进电机的扭矩输出轴通过联轴器进行连接，所述第一级斜齿轮组设置在所述第一传动轴与所述第二传动轴间进行传动，并且所述第一传动轴与所述第二传动垂直设置；第二级斜齿轮设置在第二传动轴与所述蜗杆之间进行传动，所述蜗杆通过托架竖直安装在所述纵梁上，通过安装在所述托架上的圆锥滚子轴承进行轴向定位；所述蜗杆轴线与所述后保支架运动方向平行，所述蜗杆与所述后保支架一侧的传动齿牙配合，进行减速增大扭矩传动，驱动所述后保支架上下运动；蜗杆通过安装在托架上的圆锥滚子轴承进行轴向定位；所述步进电机安装在所述前盖板上；
控制装置包括：车速传感器、雷达传感器、中央控制器、电机控制器和报警装置；所述车速传感器、雷达传感器、电机控制器和报警装置均与所述中央控制器电性连接；所述电机控制器与所述步进电机电性连接，所述步进电机接收所述电机控制器的执行动作信号后使所述步进电机转动，经所述传动机构传动后使两个所述保险杠杆同步上下移动；所述雷达传感器通过雷达固定支架固定于两个所述保险杠杆之间；所述车速传感器安装在车辆变速器壳内，检测变速箱输出轴转速得到车速。
本发明提供的一种自动紧急防护装置强度较高，坚固耐用，寿命长久；机构设计合理，传动高效稳定，并且具有较好的碰撞吸能效果，从而能够更大限度的保证车内人员的安全；同时保证了车辆具有良好的通过性。
优选的，在上述一种自动紧急后防护装置中，所述右纵梁和所述左纵梁与所述后盖板和所述前盖板两端的搭接处采用铆接方式连接固定。
优选的，在上述一种自动紧急后防护装置中，所述滑道通过位于其四周的螺栓连接座与所述左纵梁和右纵梁固定连接。
优选的，在上述一种自动紧急后防护装置中，所述滑道内设置有T型滑槽，所述滑块为工字型，所述滑块设置在所述T型滑槽内，并且在外力驱动下可进行上下滑动，所述T型滑槽与所述滑块能够形成稳固的配合。
优选的，在上述一种自动紧急后防护装置中，所述步进电机通过位于其四周的螺栓连接座安装在所述前盖板上。
一种自动紧急后防护的方法，包括以下步骤：
步骤1：车速传感器和雷达传感器接收自身车辆信息和后车检测信息；
步骤2：中央控制器从车速传感器和雷达传感器接收的自身车辆信息和后车检测信息中，求到v1、v2、a1、a2、vrel和D；D为两车之间的瞬时距离，v1为己车速度，v2为后车速度；中央控制器通过取间隔时间点的速度值进行计算，分别求得己车加速度a1和后车加速度a2；vrel为相对速度，vrel＝v2－v1；
步骤3：将中央控制器求得的v1、v2、a1、a2和vrel代入临界安全距离计算公式中，求得临界安全距离dbr；
步骤4：将步骤3中求得的临界安全距离dbr与步骤2中求得的D对比，判断是否可能碰撞，决定动作是否触发，当D≤1.5dbr时，中央控制器发出指令信号到报警装置进行报警提醒驾驶员适当加速；当D≤dbr时，中央控制器发出指令给电机控制器，电机控制器控制电机转动，从而驱动后保险杠迅速下降，降低追尾事故造成的危害。
优选的，在上述一种自动紧急后防护方法中，临界安全距离计算公式为：
Figure GDA0004131434320000031
vrel≤v1，式中：dbr＝0，vrel≤0；dbr＝(t1+t2)vrel+d0，0<vrel≤v1；t1、t2分别为系统延迟时间和后保险杠从开始工作至到达工作位置的时间，d0为安全停车距离，正常情况取d0＝3m。
优选的，在上述一种自动紧急后防护方法中，雷达传感器发送雷达信号并接收从后车反射的反射波来检测后车的车辆信息；若己车与后车之间的纵向距离小于计算出的临界安全距离，且己车与后车的横向距离小于半个车道宽度，则认定后车与己车位于同一车道，若上述判断结果在计算出的安全距离以内，且上述后车与己车的横向距离小于半个车道宽度即后车与己车位于同一车道，则中央控制器发出指令给电机控制器，电机控制器控制步进电机转动，从而驱动后保险杠迅速下降，降低追尾事故造成的危害。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种自动紧急后防护装置及方法，采用机电一体化技术既可以在保证碰撞时后方车辆的安全，又能提高车辆的通过性，并且保护车辆在正常行驶时,其后防护装置不易损坏；当己车车辆降低其速度或停车时，或者当后车等高速运动或突然加速导致可能追尾时整个装置启动，并且向驾驶者提供与后车发生碰撞的危险警告，并操作后保险杠降至工作位置，以降低碰撞事故的危害程度；
本发明坚固耐用，寿命长久，机构设计合理，传动高效稳定，并且具有较好的碰撞吸能效果，从而能够更大限度的保证车内人员的安全；同时保证了车辆具有良好的通过性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的结构示意图；
图2附图为本发明的装配示意图；
图3附图为车架的结构示意图；
图4附图为控制装置的结构框架图；
图5附图为一种自动紧急后防护方法中控制流程图；
图6附图为普通后保险杠逐步施加外载荷时的等效应力图；
图7附图为本发明中后保险杠逐步施加外载荷时的等效应力图；
图8附图为普通后保险杠逐步施加外载荷时的等效应变图；
图9附图为本发明中后保险杠逐步施加外载荷时的等效应变图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所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做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。
本发明实施例公开了一种自动紧急后防护装置及方法，采用机电一体化技术既可以在保证碰撞时后方车辆的安全，又能提高车辆的通过性，并且保护车辆在正常行驶时,其后防护装置不易损坏；当己车车辆降低其速度或停车时，或者当后车等高速运动或突然加速导致可能追尾时整个装置启动，并且向驾驶者提供与后车发生碰撞的危险警告，并操作后保险杠降至工作位置，以降低碰撞事故的危害程度。
结合附图1-4本发明公开了一种自动紧急后防护装置，包括车架1、驱动机构3、后保险杠2和控制装置；驱动机构3安装在车架1上，并且与后保险杠2传动连接，控制装置与驱动机构3电性连接；
其中车架1包括：右纵梁4、后盖板6、左纵梁5和前盖板7；其中右纵梁4和左纵梁5上分别设置两个槽口，并且右纵梁4上设置的槽口与左纵梁5上设置的槽口两两对应设置；后盖板6与前盖板7的右端分别装入右纵梁4的两个槽口内，后盖板6与前盖板7的左端分别装入左纵梁5的两个槽口内，右纵梁4、左纵梁5、后盖板6和前盖板7构成矩形框架式结构件；
后保险杠2包括Y型叉座11和保险杠杆12；保险杠杆12的两端分别固定连接有Y型叉座11；
驱动机构3包括：步进电机17、滑块9，滑道10、传动机构、后保支架8和Y型叉座11；其中滑道10固定设置在左纵梁5和右纵梁4尾部的两侧，滑块9一端与滑道10进行配合，另一端通过后保支架8与Y型叉座11固定连接；步进电机17通过传动机构与后保支架8传动连接；步进电机17安装在前盖板7上；
控制装置包括：车速传感器20、雷达传感器21、中央控制器22、电机控制器23和报警装置24；车速传感器20、雷达传感器21、电机控制器23和报警装置24均与中央控制器22电性连接；电机控制器23与步进电机17电性连接，步进电机17接收电机控制器23的执行动作信号后使步进电机17转动，经传动机构传动后使两个保险杠杆12同步上下移动；雷达传感器21通过雷达固定支架25固定于两个保险杠杆12之间；车速传感器20安装在车辆变速器壳内，检测变速箱输出轴转速得到车速。
为了进一步优化上述技术方案，右纵梁4和左纵梁5与后盖板6和前盖板7两端的搭接处采用铆接方式连接固定。
为了进一步优化上述技术方案，滑道10通过位于其四周的螺栓连接座与左纵梁5和右纵梁4固定连接。
为了进一步优化上述技术方案，滑道10内设置有T型滑槽，滑块9为工字型，滑块9设置在T型滑槽内，并且在外力驱动下可进行上下滑动，T型滑槽与滑块9能够形成稳固的配合。
为了进一步优化上述技术方案，后保支架8为阶梯板状结构，并且后保支架8一侧设置有传动齿牙19。
为了进一步优化上述技术方案，传动机构包括：第一级斜齿轮组13、第二级斜齿轮组14、第一传动轴15、第二传动轴16和蜗杆18；第一传动轴15与步进电机17的扭矩输出轴通过联轴器进行连接，第一级斜齿轮组13设置在第一传动轴15与第二传动轴16间进行传动，并且第一传动轴15与第二传动垂直设置；第二级斜齿轮组14设置在第二传动轴16与蜗杆18之间进行传动，蜗杆18通过托架竖直安装在纵梁上，通过安装在托架上的圆锥滚子轴承进行轴向定位；蜗杆18轴线与后保支架8运动方向平行，蜗杆18与后保支架8一侧的传动齿牙19配合，进行减速增大扭矩传动，驱动后保支架8上下运动；蜗杆18通过安装在托架上的圆锥滚子轴承进行轴向定位。
为了进一步优化上述技术方案，步进电机17通过位于其四周的螺栓连接座安装在前盖板7上。
一种自动紧急后防护的方法，包括以下步骤：
步骤1：车速传感器和雷达传感器接收自身车辆信息和后车检测信息；
步骤2：中央控制器从车速传感器和雷达传感器接收的自身车辆信息和后车检测信息中，求到v1、v2、a1、a2、vrel和D；D为两车之间的瞬时距离，v1为己车速度，v2为后车速度；中央控制器通过取间隔时间点的速度值进行计算，分别求得己车加速度a1和后车加速度a2；vrel为相对速度，vrel＝v2－v1；
步骤3：将中央控制器求得的v1、v2、a1、a2和vrel代入临界安全距离计算公式中，求得临界安全距离dbr；
步骤4：将步骤3中求得的临界安全距离dbr与步骤2中求得的D对比，判断是否可能碰撞，决定动作是否触发，当D≤1.5dbr时，中央控制器发出指令信号到报警装置进行报警提醒驾驶员适当加速；当D≤dbr时，中央控制器发出指令给电机控制器，电机控制器控制电机转动，从而驱动后保险杠迅速下降，降低追尾事故造成的危害。
为了进一步优化上述技术方案，临界安全距离计算公式为：
Figure GDA0004131434320000061
vrel≤v1，式中：dbr＝0，vrel≤0；dbr＝(t1+t2)vrel+d0，0vrel≤v1；t1、t2分别为系统延迟时间和后保险杠从开始工作至到达工作位置的时间，d0为安全停车距离，正常情况取d0＝3m。
为了进一步优化上述技术方案，雷达传感器发送雷达信号并接收从后车反射的反射波来检测后车的车辆信息；若己车与后车之间的纵向距离小于计算出的临界安全距离，且己车与后车的横向距离小于半个车道宽度，则认定后车与己车位于同一车道，若上述判断结果在计算出的安全距离以内，且上述后车与己车的横向距离小于半个车道宽度即后车与己车位于同一车道，则中央控制器发出指令给电机控制器，电机控制器控制步进电机转动，从而驱动后保险杠迅速下降，降低追尾事故造成的危害。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种自动紧急后防护装置，其特征在于，包括：车架、驱动机构、后保险杠和控制装置；所述驱动机构安装在所述车架上，并且与所述后保险杠传动连接，所述控制装置与所述驱动机构电性连接；
其中所述车架包括：右纵梁、后盖板、左纵梁和前盖板；其中所述右纵梁和所述左纵梁上分别设置两个槽口，并且所述右纵梁上设置的所述槽口与所述左纵梁上设置的所述槽口两两对应设置；所述后盖板与所述前盖板的右端分别装入所述右纵梁的两个所述槽口内，所述后盖板与所述前盖板的左端分别装入所述左纵梁的两个所述槽口内，所述右纵梁、所述左纵梁、所述后盖板和所述前盖板构成矩形框架式结构件；
所述后保险杠包括Y型叉座和保险杠杆；所述保险杠杆的两端分别固定连接有所述Y型叉座；
所述驱动机构包括：步进电机、滑块，滑道、传动机构、后保支架和Y型叉座；其中所述滑道固定设置在所述左纵梁和所述右纵梁尾部的两侧，所述滑块一端与所述滑道进行配合，另一端通过所述后保支架与所述Y型叉座固定连接；所述后保支架为阶梯板状结构，并且所述后保支架一侧设置有传动齿牙,所述步进电机通过传动机构与所述后保支架传动连接；所述步进电机安装在所述前盖板上；所述传动机构包括：第一级斜齿轮组、第二级斜齿轮组、第一传动轴、第二传动轴和蜗杆；所述第一传动轴与所述步进电机的扭矩输出轴通过联轴器进行连接，所述第一级斜齿轮组设置在所述第一传动轴与所述第二传动轴间进行传动，并且所述第一传动轴与所述第二传动垂直设置；第二级斜齿轮设置在第二传动轴与所述蜗杆之间进行传动，所述蜗杆通过托架竖直安装在所述纵梁上，通过安装在所述托架上的圆锥滚子轴承进行轴向定位；所述蜗杆轴线与所述后保支架运动方向平行，所述蜗杆与所述后保支架一侧的传动齿牙配合，进行减速增大扭矩传动，驱动所述后保支架上下运动；蜗杆通过安装在托架上的圆锥滚子轴承进行轴向定位；
控制装置包括：车速传感器、雷达传感器、中央控制器、电机控制器和报警装置；所述车速传感器、雷达传感器、电机控制器和报警装置均与所述中央控制器电性连接；所述电机控制器与所述步进电机电性连接，所述步进电机接收所述电机控制器的执行动作信号后使所述步进电机转动，经所述传动机构传动后使两个所述保险杠杆同步上下移动；所述雷达传感器通过雷达固定支架固定于两个所述保险杠杆之间；所述车速传感器安装在车辆变速器壳内，检测变速箱输出轴转速得到车速。
2.根据权利要求1所述的一种自动紧急后防护装置，其特征在于，所述右纵梁和所述左纵梁与所述后盖板和所述前盖板两端的搭接处采用铆接方式连接固定。
3.根据权利要求1所述的一种自动紧急后防护装置，其特征在于，所述滑道通过位于其四周的螺栓连接座与所述左纵梁和右纵梁固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种自动紧急后防护装置，其特征在于，所述滑道内设置有T型滑槽，所述滑块为工字型，所述滑块设置在所述T型滑槽内，并且在外力驱动下可进行上下滑动。
5.根据权利要求1所述的一种自动紧急后防护装置，其特征在于，所述步进电机通过位于其四周的螺栓连接座安装在所述前盖板上。
6.一种基于权利要求1-5所述的自动紧急后防护装置实现的自动紧急后防护的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：车速传感器和雷达传感器接收自身车辆信息和后车检测信息；
步骤2：中央控制器从车速传感器和雷达传感器接收的自身车辆信息和后车检测信息中，求到v1、v2、a1、a2、vrel和D；D为两车之间的瞬时距离，v1为己车速度，v2为后车速度；中央控制器通过取间隔时间点的速度值进行计算，分别求得己车加速度a1和后车加速度a2；vrel为相对速度，vrel＝v2－v1；
步骤3：将中央控制器求得的v1、v2、a1、a2和vrel代入临界安全距离计算公式中，求得临界安全距离dbr；
步骤4：将步骤3中求得的临界安全距离dbr与步骤2中求得的D对比，判断是否可能碰撞，决定动作是否触发，当D≤1.5dbr时，中央控制器发出指令信号到报警装置进行报警提醒驾驶员适当加速；当D≤dbr时，中央控制器发出指令给电机控制器，电机控制器控制步进电机转动，从而驱动后保险杠迅速下降，降低追尾事故造成的危害。
7.根据权利要求6所述的一种自动紧急后防护的方法，其特征在于，临界安全距离计算公式为：
Figure QLYQS_1
式中：dbr＝0，vrel≤0；dbr＝(t1+t2)vrel+d0，0<vrel≤V1；t1、t2分别为系统延迟时间和后保险杠从开始工作至到达工作位置的时间，d0为安全停车距离，正常情况取d0＝3m。
8.根据权利要求7所述的一种自动紧急后防护的方法，其特征在于，雷达传感器发送雷达信号并接收从后车反射的反射波来检测后车的车辆信息；若己车与后车之间的纵向距离小于计算出的临界安全距离，且己车与后车的横向距离小于半个车道宽度，则认定后车与己车位于同一车道，若判断结果在计算出的安全距离以内，且后车与己车的横向距离小于半个车道宽度即后车与己车位于同一车道，则中央控制器发出指令给电机控制器，电机控制器控制步进电机转动，从而驱动后保险杠迅速下降，降低追尾事故造成的危害。
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