CN109760620B

CN109760620B - 一种保护行人的发动机罩的工作方法

Info

Publication number: CN109760620B
Application number: CN201910159881.4A
Authority: CN
Inventors: 邹铁方; 李华; 胡林; 李岳林; 武和全
Original assignee: Changsha University of Science and Technology
Current assignee: Changsha University of Science and Technology
Priority date: 2019-03-04
Filing date: 2019-03-04
Publication date: 2021-04-27
Anticipated expiration: 2039-03-04
Also published as: CN109760620A

Abstract

针对现有研究成果大多仅防护人车碰撞损伤的现实，本发明设计一种保护行人的发动机罩及其工作方法。该发动机罩由三层组成，分别为支撑层、气囊层、保护层；气囊层由前、中、后三个气囊组成。该发明保护行人的步骤是：当检测到事故不可避免时，引爆气囊层后完全制动直到检测到人体头部与车体首次撞击时刻t1；随后取消制动并保持车辆直行；若检测到车辆前方有障碍物，则完全制动直到车辆静止，否则直到检测到人体运动学响应满足再次制动条件时完全制动至车辆静止。本发明的有益效果是：通过引爆气囊层以降低人车碰撞伤害，同时中气囊产生摩擦力消耗人体动能并通过移动车辆及前气囊接住人体以阻止人地碰撞，以实现同时防护人车、人地碰撞损伤。

Description

一种保护行人的发动机罩的工作方法

技术领域

本发明涉及智能汽车领域，更具体地，涉及一种保护行人的发动机罩的工作方法。

背景技术

智能汽车虽然在设计之初就承担着零事故的愿景，但考虑到(行)人机(器)难交互等系列不可控因素的作用，人车碰撞事故依然难以避免。考虑到车人碰撞事故涉及到强者对弱者的强势伤害，加之强者还具有智能化的背景而弱者又是与每个人都紧密相关的个体，因而车人碰撞事故将会受到更广泛的舆论关注，故需探索更好的保护事故中行人的方案。

交通事故中，行人的伤害主要来自于车体的第一次撞击及随后与地面的第二次撞击。已有研究表明，多数情况下人体的伤害主要来源于车体的撞击，但地面撞击所致伤害亦不可忽略，特别在低速撞击下地面所致伤害往往更严重。近期更有研究发现，如能避免低于40km/h的事故中的地面所致人体伤害，则行人在事故中所受到的总伤害可以降低约2/3。由此可见，保护车人碰撞事故中的行人，车、地面所致损伤均因考虑。

车人碰撞事故中，一般情况下，人体下肢首先被汽车前保险杠撞击，然后臀部与发动机罩前沿碰撞，接着胸、上肢及头部与发动机罩后沿或挡风玻璃先后碰撞然后人体被视为与车体具有共同初速度而被抛出；人体被抛出后如果车辆继续保持制动，则人车会分离，行人最终会坠落地面而导致人地碰撞损伤的产生。易于发现事故中与人体接触的部位仅有前保险杠、发动机罩及挡风玻璃，其中发动机罩位于这些部位的中间，可对其进行适当设计，以使得发动机罩既能保护人车碰撞又能保护人地碰撞。

发明内容

针对现有研究成果大多仅防护人车碰撞损伤的现实，本发明设计一种发动机罩使其既能防护人车又能防护人地碰撞损伤。该发动机罩由三层组成，底层为支撑层、中层为气囊层、外层为保护层；其中气囊层由前、中、后三个气囊组成，引爆后的前气囊为袋状、中气囊为刺猬状、后气囊为长方体状。该发动机罩保护行人的步骤如下：

S1：当汽车检测到事故不可避免时，引爆气囊层并完全制动车辆直到人体头部与车体首次撞击的t1时刻；

S2：t1时刻后，完全松开制动并保持车辆直线行驶；

S3：检测到车辆前方有障碍物时，再次完全制动直到车辆静止；

S4：检测到人体运动学响应满足再次制动条件时，完全制动直到车辆静止。

当智能汽车检测到事故不可避免时，引爆气囊层后开始完全制动车辆直到检测到人体头部与车体的首次撞击时刻t1；随后完全松开制动并保持车辆直线行驶；若当检测到车辆前方有障碍物时，完全制动直到车辆静止，否则直到检测到人体运动学响应满足再次制动条件时再完全制动直到车辆静止。通过引爆气囊层后展开的安全气囊降低人车碰撞伤害的同时，由展开的中气囊所制造的摩擦力消耗人体动能并通过移动的车辆及前气囊接住人体以阻止人地碰撞，以此实现对人车、人地碰撞损伤的同时防护。

优选地，步骤S1中t1时刻为人体头部与车体首次撞击时刻，在该时刻之前完全制动车辆是尽可能降低人车之间的碰撞速度。

优选地，步骤S2中t1时刻后，松开制动过程中制动系统协调时间由车辆制动系统性能决定。在t1时刻人、车具有相同的向前运动速度，此时松开制动，不会加剧人车碰撞损伤；又因人、车运动速度一致，人体受重力影响必将再次坠落车辆前端，以此实现用移动的车辆接住人体的目的。

优选地，步骤S3中检测到车辆前方有障碍物指车辆前进方向安全距离内有其他人、车等物体。安全距离d可根据车辆速度v、车路间摩擦系数miu及重力加速度g计算获得

在保护事故参与者过程中应以不伤害其他未参与者为基本原则，故一旦事故车辆安全距离内有障碍物或障碍物闯入其安全距离内时需完全制动车辆以避免碰撞的发生。

优选地，步骤S4中再次制动条件有三：

其一是人体下肢或躯干位置在侧向开始离开车体。出现此条件表明移动的车辆很难再次接住行人(比如高速奔跑的行人)，故而需完全制动以避免运动的车辆加剧对人体的伤害。

其二是人体下肢击打挡风玻璃。出现此条件表明人体受到的冲击速度很大且其有向车顶移动的趋势，故需制动车辆以尽快让车辆减速进而实现让发动机罩能够接住人体的目的。

其三是人体头部、胸部、臀部之一高度低于发动机罩前沿高度。此时表明人体即将滑入前气囊，为减少车辆的运动距离以避免在此过程中其他不可预估的安全风险，需再次完全制动车辆。

优选地，一种保护行人的发动机罩由三层组成，底层为支撑层，中层为气囊层，外层为保护层。气囊层由前、中、后三个气囊组成；引爆后的前气囊为袋状、中气囊为刺猬状、后气囊为长方体状；气囊引爆装置与车辆中控台连接。

优选地，一种保护行人的发动机罩的外层由具有防止环境腐蚀、在由内往外冲击力作用下易于破碎且由外往内冲击力作用下不易破碎的复合材料板制成，外层四周与底层固定连接。外层的作用是保护中层的气囊并能确保在发生事故后能够在气囊冲击下破碎而不阻碍气囊展开。

优选地，一种保护行人的发动机罩的气囊层中前气囊位于发动机罩前沿，尾端与底层支撑层固定连接，引爆后呈袋状并下垂经过前保险杠至其下沿位置。展开后的气囊与车体同宽。前气囊有两个作用：其一是降低事故中车体对人体下肢的直接碰撞力；其二是接住人体以阻止人体与地面的接触。

优选地，一种保护行人的发动机罩的气囊层中中气囊下端与底层支撑层固定连接，引爆后的气囊覆盖整个发动机罩，气囊表面附着很多小气柱，中间气柱低、两边气柱高。中气囊作用有四：其一是降低人体与发动机罩的直接撞击力；其二是在接住人体过程中降低人车的二次撞击且减缓之后人体坠向地面的速度；其三是引导人体坠入前气囊袋中；其四是利用气柱为未受致命伤害的人体提供手抓物体以消耗人体动能、阻碍人体下滑。

优选地，一种保护行人的发动机罩的气囊层中后气囊位于发动机罩后沿，尾端与底层支撑层固定连接，引爆后沿着前挡风玻璃向上延伸至挡风玻璃中部位置。展开后的气囊与车体同宽。其作用有二：其一是降低人体与挡风玻璃的直接碰撞力；其二是在再次接人过程中降低人车碰撞损伤。

优选地，一种保护行人的发动机罩的支撑层由具有较强刚度、强度的复合材料板制成。其作用在于固定气囊层并承受一定的人体冲击力，以保证在人体冲击下可正常发挥发动机罩功能。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：通过引爆气囊层后展开的安全气囊降低人车碰撞伤害的同时，由展开的中气囊所制造的摩擦力消耗人体动能并通过移动的车辆及前气囊接住人体以阻止人地碰撞，以此实现对人车、人地碰撞损伤的同时防护。

附图说明

图1为本发明中发动机罩的工作流程图。

图2为发动机罩示意图。

图3为气囊层引爆后的侧面示意图。

图4为气囊层引爆后的俯视图。

图5为中层中气囊引爆后的正面示意图。

其中，图中对应的附图标记为：1-底层支撑层，2-中层气囊层，3-外层保护层，4-中层前气囊，5-中层中气囊，6-中层后气囊，7-挡风玻璃，8-气囊表面气柱，9-前保险杠，10-车顶。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

当某安装有本发明的发动机罩的智能汽车检测到车人碰撞不可避免时，其通过如下途径保护行人：

S1：当检测到事故不可避免时，引爆气囊层并完全制动车辆直到t1时刻。在气囊层冲击下发动机罩外层保护层破碎，气囊完全舒展开以做好保护行人的准备。而t1时刻为头部首次碰撞车体的时刻；当检测不到头部与车体撞击但人体开始整体往外抛出时，将该时刻视为t1时刻。

S2：t1时刻后，完全松开制动并保持车辆直线行驶。

S3：在车辆向前行驶过程中，如果检测到车辆前方有障碍物时，再次完全制动直到车辆静止。其中障碍物指车辆前进方向安全距离内有其他人、车等物体。安全距离d可根据车辆速度v、车路间摩擦系数miu及重力加速度g计算获得：

S4：当检测到人体运动学响应满足再次制动条件时，完全制动直到车辆静止。其中再次制动条件有三：其一是人体下肢或躯干位置在侧向开始离开车体；其二是人体下肢击打挡风玻璃；其三是人体躯干(头部、胸部、臀部)高度低于发动机罩前沿高度。

通过步骤S2可以使得车辆追上人体并再次接住人体；通过步骤S3可避免在保护事故参与者过程中伤害其他未参与事故者；通过步骤S4则可利用引爆后中气囊引导人体缓慢滑入前气囊袋中，以此阻止人地碰撞。

本发明发明了一种保护行人的发动机罩的工作方法：通过引爆气囊层后展开的安全气囊降低人车碰撞伤害的同时，由展开的中气囊所制造的摩擦力消耗人体动能并通过移动的车辆及前气囊接住人体以阻止人地碰撞，以此实现对人车、人地碰撞损伤的同时防护。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种保护行人的发动机罩的工作方法，其特征在于：所述发动机罩由三层组成，底层为支撑层、中层为气囊层、外层为保护层，其中气囊层由前、中、后3个气囊组成，引爆后的前气囊为袋状、中气囊为刺猬状、后气囊为长方体状；其保护行人的实施步骤如下：

S2：t1时刻后，完全松开制动并保持车辆直线行驶；

2.根据权利要求1所述的一种保护行人的发动机罩的工作方法，其特征在于：步骤S3中检测到车辆前方有障碍物指车辆前进方向安全距离内有其他物体，其中安全距离d可根据车辆速度v、车路间摩擦系数miu及重力加速度g计算获得

3.根据权利要求1所述的一种保护行人的发动机罩的工作方法，其特征在于步骤S4中再次制动条件有三：其一是人体下肢或躯干位置在侧向开始离开车体；其二是人体下肢击打挡风玻璃；其三是人体头部、胸部、臀部之一高度低于发动机罩前沿高度。

4.根据权利要求1所述的一种保护行人的发动机罩的工作方法，其特征在于：所述发动机罩的气囊层中的气囊引爆装置与车辆中控台连接。

5.根据权利要求1所述的一种保护行人的发动机罩的工作方法，其特征在于：所述发动机罩的外层由具有防止环境腐蚀、在由内往外冲击力作用下易于破碎且由外往内冲击力作用下不易破碎的复合材料板构成，外层四周与底层固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种保护行人的发动机罩的工作方法，其特征在于：所述发动机罩的气囊层中前气囊位于发动机罩前沿，尾端与底层支撑层固定连接，引爆后呈袋状并下垂经过前保险杠至其下沿位置；展开后的气囊与车体同宽。

7.根据权利要求1所述的一种保护行人的发动机罩的工作方法，其特征在于：所述发动机罩的气囊层中中气囊下端与底层支撑层固定连接，引爆后的气囊覆盖整个发动机罩，气囊表面附着很多小气柱，中间气柱低、两边气柱高。

8.根据权利要求1所述的一种保护行人的发动机罩的工作方法，其特征在于：所述发动机罩的气囊层中后气囊位于发动机罩后沿，尾端与底层支撑层固定连接，引爆后沿着前挡风玻璃向上延伸至挡风玻璃中部位置；展开后的气囊与车体同宽。

9.根据权利要求1所述的一种保护行人的发动机罩的工作方法，其特征在于：发动机罩的支撑层由具有较强刚度、强度的复合材料板制成。