CN113459984B - 一种轿车自主支护装置及其支护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轿车自主支护装置及其支护方法。本发明装置包括传感器系统、置于轿车底盘下方的四个电动缸支护单元和置于轿车后备箱内的平面支护机构；电动缸支护单元通过电动推杆一、电动推杆二和电动缸实现正常情况下电动缸支护单元折叠于轿车底盘下方，应急情况下展开支撑重物；平面支护机构通过电动推杆三驱动升降台面和剪叉式伸缩平台的升降，再结合电磁伸缩杆驱动剪叉式伸缩网的伸缩，实现正常情况下平面支护机构折叠于后备箱内，应急情况下展开支撑重物。本发明在不明物体砸向汽车时，通过车顶的超声波传感器和速度传感器提前探测，并由控制器控制电动缸支护机构和平面支护机构对车顶进行支撑，有效保护轿车及车内人员的生命安全。

Description

一种轿车自主支护装置及其支护方法

技术领域

本发明属于轿车安全应用技术领域，具体涉及一种收缩在轿车底盘下方和后备箱内的轿车自主支护装置及其支护方法。

背景技术

现有的轿车在发生危险时没有主动触发的支护装置，当厢式货车、渣土车等大型车辆在行驶过程中发生侧翻事故时，存在着车身倒塌并砸向轿车的风险，此外轿车在行驶过程中还始终存在着被货车掉落的货物或其他不明重物砸中的安全隐患，不仅严重威胁轿车司机与乘客的生命安全，还会给司机带来巨大的财产损失。

如果在大型车辆的车身或其他不明重物砸向轿车前，轿车可以主动触发一套支护装置，利用支护装置支撑起砸向轿车的大型车辆车身和其他不明重物，那么就可以极大地保障轿车内人员的安全，且在一定程度上可以避免车辆的损毁和车祸的发生。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种轿车自主支护装置及其支护方法。

本发明一种轿车自主支护装置，包括电动缸支护机构、平面支护机构和传感器系统；所述的电动缸支护机构包括四个电动缸支护单元；所述的电动缸支护单元包括滑块一、滑块二、电动缸、台形脚支撑、电动推杆一、电动推杆二、支撑梁和工字形滑轨；所述电动缸的缸体与滑块一构成转动副；滑块一与工字形滑轨构成移动副；所述电动推杆一的伸缩杆与电动缸的缸体构成转动副；电动推杆二的伸缩杆与滑块二和电动推杆一的外壳在同一铰接位铰接；滑块二与工字形滑轨构成移动副；电动推杆二的外壳通过固定板与工字形滑轨固定；电动缸的伸缩杆与旋转电机的外壳固定，旋转电机的输出轴与台形支撑脚固定；所述的支撑梁与台形支撑脚固定；所述的平面支护机构包括升降平台和剪叉式伸缩平台；所述的升降平台包括升降台面和阵列布置在升降台面下方的四个电动推杆三；所述电动推杆三的伸缩杆与升降台面固定；所述的剪叉式伸缩平台包括剪叉式伸缩网、电磁伸缩杆和尾座；所述的电磁伸缩杆由并排布置的n个推拉式电磁铁组成，n≥3；位于后部的推拉式电磁铁的推拉杆与前一个推拉式电磁铁的外壳固定；最后部的那个推拉式电磁铁的外壳与尾座固定，尾座固定在升降台面上；所述的电磁伸缩杆设有平行且间距设置的两个；剪叉式伸缩网的两侧支撑在两个电磁伸缩杆上；电磁伸缩杆最后部推拉式电磁铁的外壳以及最前部推拉式电磁铁的推拉杆上均固定有U形卡扣，每个电磁伸缩杆上的两个U形卡扣与剪叉式伸缩网对应侧最前部以及最后部的剪叉杆端部铰接；所述的传感器系统包括超声波传感器和速度传感器；所述的电动缸、电动推杆一、电动推杆二、电动推杆三、电磁收缩杆和旋转电机均由控制器控制；所述超声波传感器和速度传感器的信号输出端与控制器连接。

优选地，其中两个电动缸支护单元分设在轿车的两个前轮前方，另外两个电动缸支护单元分设在轿车的两个后轮后方。

优选地，每个电动缸支护单元包含两个由转轴二、电动推杆一、转轴三、滑块二、电动推杆二和固定板组成的组合件；两个组合件置于电动缸的两侧。

优选地，所述电动推杆一、电动推杆二和电动推杆三的结构完全相同，均包括驱动电机、螺杆、螺母、导套、推拉杆、滑座、弹簧和外壳；所述的驱动电机直接驱动螺杆；与螺杆构成螺旋副的螺母和推拉杆固定，推拉杆上固定有导套，导套与滑座构成滑动副，滑座与外壳固定，且推拉杆与外壳通过弹簧连接，驱动电机由控制器控制。

优选地，所述剪叉式伸缩网的各剪叉杆交错形成网状，交错叠放的每两根剪叉杆中部均通过销轴铰接；各U形卡扣也与剪叉式伸缩网侧部对应位置的两根剪叉杆所连接的销轴铰接。

优选地，所述的超声波传感器和速度传感器均设有多个。

优选地，所述的控制器与车载中控连接。

该一种轿车自主支护装置的支护方法，具体如下：

将四个电动缸支护单元设置在轿车底盘下方两侧，电动缸支护单元的工字形滑轨与轿车底盘固定；四个电动推杆三的外壳均穿过汽车后备箱底部，且均与轿车底盘固定；将多个超声波传感器以及速度传感器间隔且交错地固定在轿车车顶。轿车行驶过程中，超声波传感器和速度传感器向控制器发送轿车车顶上方物况信息；当超声波传感器检测到轿车车顶上方有大于预设体积的物体靠近轿车车顶时，控制器首先根据物体体积得到物体的最大长度，并判别物体的最大长度是否大于轿车的轴距；若物体的最大长度大于轿车的轴距，则根据速度传感器检测到的物体速度，进一步判别物体是否有竖直向下的速度分量，若物体有竖直向下的速度分量，则电动缸支护机构和平面支护机构同时展开，且车载中控接收控制器的指令，控制汽车电动尾门弹开；若控制器判别物体的最大长度不大于轿车的轴距，则进一步判别物体体积是否大于预设体积，若物体体积大于预设体积，控制器判别物体竖直向下的速度分量是否大于预设值，若大于预设值，控制器再根据超声波传感器检测到的物体距离，结合速度传感器检测到的物体速度，判别物体速度是否大于预设速度且物体是否能运动到轿车顶部砸向轿车；若判别结果为物体速度大于预设速度且物体会砸向轿车，则控制器控制电动缸支护机构和平面支护机构同时展开，且车载中控接收控制器的指令，控制汽车电动尾门弹开。

电动缸支护机构的展开过程具体如下：

控制器控制电动推杆二的伸缩杆推出，从而推动滑块一和滑块二沿工字形滑轨向外滑动，同时由滑块二带动电动推杆一向外侧移动，滑块一带动电动缸向外侧移动；当电动推杆二的伸缩杆伸长至极限位置时，滑块一位于轿车底盘边缘位置处；然后，控制器控制电动推杆一的伸缩杆推出，推动电动缸绕转轴一向外转动至竖直状态，此时电动缸的缸体与地面接触，支撑梁水平设置；接着，控制器控制电动缸的伸缩杆伸长至最大伸长量时，再控制旋转电机驱动台型支撑脚向轿车内侧旋转90°，使得支撑梁沿轿车宽度方向布置。

平面支护机构的展开过程具体如下：

控制器控制电动推杆三的伸缩杆推出，驱动升降台面上升；在电动推杆三的伸缩杆达到最大伸长量后，控制器控制电磁伸缩杆中各推拉式电磁铁的推拉杆同时弹出，从而带动剪叉式伸缩网展开；剪叉式伸缩网完全展开后，电磁伸缩杆和剪叉式伸缩网的两端均由支撑梁提供支撑力。

本发明具有的有益效果：

(1)本发明在轿车正常行驶时收缩在底盘下方和后备箱内，对于底盘相对较低的轿车仍具有普遍适用性；在不明物体砸向汽车时，可通过轿车车顶均匀布置的超声波传感器和速度传感器提前探测，传感器系统将检测信号发送给控制器，由控制器控制电动缸支护机构和平面支护机构对车顶进行支撑，有效保护轿车及车内人员的生命安全，具有良好的应用前景。

(2)本发明利用超声波传感器提前探测砸向轿车重物的距离和体积，利用速度传感器提前探测不明重物的速度，仅当检测到除轻质物体以及车旁移动速度很慢且比轿车高的人或其它小于轿车轴距的物体以外的、体积较大的、能砸向轿车(能到达轿车车顶)的不明重物，或检测到大型车辆倾翻时，控制器才会触发控制电动缸支护机构和平面支护机构展开，避免对正常行驶的大型车辆、人、轻质泡沫箱以及在地面上移动靠向轿车的高于轿车物体的误判，极大程度地降低了误触状况的发生，避免造成人员误伤，或电动缸支护机构和平面支护机构误触导致行车事故的发生(虽然电动缸支护机构和平面支护机构展开时不会直接导致轿车侧翻，只是增加了与地面的摩擦力，但在轿车转弯时难免对行车平稳性造成影响)。

(3)本发明的电动缸、电动推杆一、电动推杆二、电动尾门、电动推杆三和电磁伸缩杆均能实现快速运动，从而及时阻挡物体对轿车的严重损伤，保证驾驶员和乘客的人身安全。

(4)本发明的电动缸支护机构中各个电动缸上的台形支撑脚，可在箱式货车等大型车辆砸向轿车时形成支护；平面支护机构的剪叉式伸缩网展开时高度位于电动缸支护机构的支撑梁上方，由支撑梁提供支撑力，可有效防护较大体积的石块等重物砸向轿车。因此，本发明从多方面有效保护轿车内人员的生命安全以及轿车的财产安全。

附图说明

图1为本发明安装在轿车上展开状态的立体图；

图2为本发明与轿车底盘装配后的收缩状态后部视图；

图3为本发明与轿车底盘装配后的收缩状态的立体图；

图4为本发明与轿车底盘装配后电动缸支护机构的收缩状态仰视图；

图5为本发明与轿车底盘装配后的完全展开状态立体图；

图6为本发明与轿车底盘装配后的完全展开状态后部视图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

如图1、2、3、4、5和6所示，一种轿车自主支护装置，包括电动缸支护机构、平面支护机构和传感器系统；电动缸支护机构包括四个电动缸支护单元；电动缸支护单元包括转轴一2、转轴二4、转轴三6、滑块一3、滑块二7、电动缸13、转轴连接块1、台形脚支撑11、电动推杆一5、电动推杆二8、支撑梁12、固定板9和工字形滑轨10；固定在电动缸13的缸体上的转轴连接块1与滑块一3通过转轴一2构成转动副；滑块一3与工字形滑轨10构成移动副；电动推杆一5的伸缩杆与电动缸13的缸体通过转轴二4构成转动副；转轴三6与电动推杆二8的伸缩杆固定，并与滑块二7和电动推杆一5的外壳均构成转动副；滑块二7与工字形滑轨10构成移动副；电动推杆二8的外壳与固定板9固定，固定板9与工字形滑轨10固定；电动缸13的伸缩杆与旋转电机的外壳固定，旋转电机的输出轴与台形支撑脚11固定，可实现台形脚支撑11相对电动缸13做周向转动；支撑梁12与台形支撑脚11(通过焊接)固定；平面支护机构包括升降平台和剪叉式伸缩平台；升降平台包括升降台面15和阵列布置在升降台面15下方的四个电动推杆三14；电动推杆三14的伸缩杆与升降台面15固定；剪叉式伸缩平台包括剪叉式伸缩网18、电磁伸缩杆17和尾座16；电磁伸缩杆17由并排布置的n个推拉式电磁铁组成，n≥3；位于后部的推拉式电磁铁的推拉杆与前一个推拉式电磁铁的外壳固定；最后部的那个推拉式电磁铁的外壳与尾座16固定，尾座16固定在升降台面15上；电磁伸缩杆17设有平行且间距设置的两个；剪叉式伸缩网18的两侧支撑在两个电磁伸缩杆17上；电磁伸缩杆17最后部推拉式电磁铁的外壳以及最前部推拉式电磁铁的推拉杆上均固定有U形卡扣21，每个电磁伸缩杆17上的两个U形卡扣21与剪叉式伸缩网18对应侧最前部以及最后部的剪叉杆端部铰接；传感器系统包括超声波传感器和速度传感器；电动缸、电动推杆一5、电动推杆二8、电动推杆三14、电磁收缩杆和旋转电机均由控制器控制；超声波传感器和速度传感器的信号输出端与控制器连接。

优选地，其中两个电动缸支护单元分设在轿车的两个前轮前方，另外两个电动缸支护单元分设在轿车的两个后轮后方。

优选地，每个电动缸支护单元包含两个由转轴二4、电动推杆一5、转轴三6、滑块二7、电动推杆二8和固定板9组成的组合件；两个组合件置于电动缸13的两侧。

优选地，电动推杆一5、电动推杆二8和电动推杆三14的结构完全相同，均由现有成熟电动推杆去除齿轮减速机构或蜗轮蜗杆减速机构后得到，即均包括驱动电机、螺杆、螺母、导套、推拉杆、滑座、弹簧和外壳；驱动电机直接驱动螺杆，与螺杆构成螺旋副的螺母和推拉杆固定，推拉杆上固定有导套，导套与滑座构成滑动副，滑座与外壳固定，且推拉杆与外壳通过弹簧连接，驱动电机由控制器控制。

优选地，剪叉式伸缩网的各剪叉杆交错形成网状，交错叠放的每两根剪叉杆中部均通过销轴19铰接；各U形卡扣21也与剪叉式伸缩网侧部对应位置的两根剪叉杆所连接的销轴19铰接。

优选地，超声波传感器和速度传感器均设有多个。

优选地，控制器与车载中控连接。

该一种轿车自主支护装置的支护方法，具体如下：

将四个电动缸支护单元设置在轿车底盘20下方两侧，电动缸支护单元的工字形滑轨10与轿车底盘20固定；四个电动推杆三14的外壳均穿过汽车后备箱底部，且均与轿车底盘20固定；将多个超声波传感器以及速度传感器间隔且交错地固定在轿车车顶。

轿车行驶过程中，超声波传感器和速度传感器向控制器发送轿车车顶上方物况信息；当超声波传感器检测到轿车车顶上方有大于预设体积的物体靠近轿车车顶时，控制器首先根据物体体积得到物体的最大长度，并判别物体的最大长度是否大于轿车的轴距；若物体的最大长度大于轿车的轴距，则根据速度传感器检测到的物体速度，进一步判别物体是否有竖直向下的速度分量，若物体有竖直向下的速度分量(说明该情况为大型车辆侧翻)，则电动缸支护机构和平面支护机构同时展开，且车载中控接收控制器的指令，控制汽车电动尾门弹开(当控制器未给车载中控发送指令时，手动经车载中控屏控制电动尾门的驱动件驱动电动尾门开合时速度较慢，与平常使用无异；但当车载中控接收控制器的指令控制汽车电动尾门弹开时，速度很快)；若控制器判别物体的最大长度不大于轿车的轴距，则进一步判别物体体积是否大于预设体积，若物体体积大于预设体积，控制器判别物体竖直向下的速度分量是否大于预设值，若大于预设值(说明该物体不是泡沫箱等轻质物体，也不是车旁的移动速度很慢且比轿车高的人或其它小于轿车轴距的物体)，控制器再根据超声波传感器检测到的物体距离，结合速度传感器检测到的物体速度，判别物体速度是否大于预设速度且物体是否能运动到轿车顶部砸向轿车；若判别结果为物体速度大于预设速度且物体会砸向轿车，则控制器控制电动缸支护机构和平面支护机构同时展开，且车载中控接收控制器的指令，控制汽车电动尾门弹开。

电动缸支护机构的展开过程具体如下：

控制器控制电动推杆二8的伸缩杆推出，从而推动滑块一3和滑块二7沿工字形滑轨10向外滑动，同时由滑块二7带动电动推杆一5向外侧移动，滑块一3带动电动缸向外侧移动；当电动推杆二8的伸缩杆伸长至极限位置时，滑块一3位于轿车底盘20边缘位置处；然后，控制器控制电动推杆一5的伸缩杆推出，推动电动缸13绕转轴一2向外转动至竖直状态，此时电动缸13的缸体与地面接触，支撑梁12水平设置；接着，控制器控制电动缸13的伸缩杆伸长至最大伸长量时，再控制旋转电机驱动台型支撑脚11向轿车内侧旋转90°，使得支撑梁12沿轿车宽度方向布置；电动缸支护机构中四个电动缸支护单元的支撑梁12同时支撑，可以有效阻挡货车、渣土车等大型车辆侧翻时压扁轿车的情况发生。

平面支护机构的展开过程具体如下：

控制器控制电动推杆三14的伸缩杆推出，驱动升降台面15上升；在电动推杆三14的伸缩杆达到最大伸长量后，控制器控制电磁伸缩杆17中各推拉式电磁铁的推拉杆同时弹出，从而带动剪叉式伸缩网展开；剪叉式伸缩网完全展开后，电磁伸缩杆17和剪叉式伸缩网的两端均由支撑梁12提供支撑力，而剪叉式伸缩网能起到阻挡砸向轿车的体积较大重物的作用。

本发明中，电动缸13、电动推杆一5、电动推杆二8、电动尾门、电动推杆三14和电磁伸缩杆17均能实现快速运动，从而及时阻挡物体对轿车的严重损伤，保证驾驶员和乘客的人身安全。

当事故解除后，驾驶员可通过车载中控屏手动触发控制器，由控制器控制电动缸支护机构和平面支护机构同时收缩；平面支护机构收缩时，先是电磁伸缩杆17中各推拉式电磁铁断电，使得剪叉式伸缩网回缩至初始状态；然后，控制器控制电动推杆三14的伸缩杆回缩，带动升降台面15下降至轿车后备箱内；电动尾门则由驾驶员适时通过车载中控屏手动关闭即可。电动缸支护机构收缩时，控制器控制旋转电机驱动台型脚支撑11向轿车外侧旋转90°，使得支撑梁12沿轿车长度方向布置；之后控制器依次控制电动缸13的伸缩杆、电动推杆一5的伸缩杆以及电动推杆二8的伸缩杆回缩，使得电动缸支护机构收缩在轿车底盘20下方。

Claims (7)

1.一种轿车自主支护装置，其特征在于：包括电动缸支护机构、平面支护机构和传感器系统；所述的电动缸支护机构包括四个电动缸支护单元；所述的电动缸支护单元包括滑块一、滑块二、电动缸、台形脚支撑、电动推杆一、电动推杆二、支撑梁和工字形滑轨；所述电动缸的缸体与滑块一构成转动副；滑块一与工字形滑轨构成移动副；所述电动推杆一的伸缩杆与电动缸的缸体构成转动副；电动推杆二的伸缩杆与滑块二和电动推杆一的外壳在同一铰接位铰接；滑块二与工字形滑轨构成移动副；电动推杆二的外壳通过固定板与工字形滑轨固定；电动缸的伸缩杆与旋转电机的外壳固定，旋转电机的输出轴与台形支撑脚固定；所述的支撑梁与台形支撑脚固定；所述的平面支护机构包括升降平台和剪叉式伸缩平台；所述的升降平台包括升降台面和阵列布置在升降台面下方的四个电动推杆三；所述电动推杆三的伸缩杆与升降台面固定；所述的剪叉式伸缩平台包括剪叉式伸缩网、电磁伸缩杆和尾座；所述的电磁伸缩杆由并排布置的n个推拉式电磁铁组成，n≥3；位于后部的推拉式电磁铁的推拉杆与前一个推拉式电磁铁的外壳固定；最后部的那个推拉式电磁铁的外壳与尾座固定，尾座固定在升降台面上；所述的电磁伸缩杆设有平行且间距设置的两个；剪叉式伸缩网的两侧支撑在两个电磁伸缩杆上；电磁伸缩杆最后部推拉式电磁铁的外壳以及最前部推拉式电磁铁的推拉杆上均固定有U形卡扣，每个电磁伸缩杆上的两个U形卡扣与剪叉式伸缩网对应侧最前部以及最后部的剪叉杆端部铰接；所述的传感器系统包括超声波传感器和速度传感器；所述的电动缸、电动推杆一、电动推杆二、电动推杆三、电磁收缩杆和旋转电机均由控制器控制；所述超声波传感器和速度传感器的信号输出端与控制器连接；

所述电动推杆一、电动推杆二和电动推杆三的结构完全相同，均包括驱动电机、螺杆、螺母、导套、推拉杆、滑座、弹簧和外壳；所述的驱动电机直接驱动螺杆；与螺杆构成螺旋副的螺母和推拉杆固定，推拉杆上固定有导套，导套与滑座构成滑动副，滑座与外壳固定，且推拉杆与外壳通过弹簧连接，驱动电机由控制器控制。

2.根据权利要求1所述的一种轿车自主支护装置，其特征在于：其中两个电动缸支护单元分设在轿车的两个前轮前方，另外两个电动缸支护单元分设在轿车的两个后轮后方。

3.根据权利要求2所述的一种轿车自主支护装置，其特征在于：每个电动缸支护单元包含两个由转轴二、电动推杆一、转轴三、滑块二、电动推杆二和固定板组成的组合件；两个组合件置于电动缸的两侧。

4.根据权利要求1所述的一种轿车自主支护装置，其特征在于：所述剪叉式伸缩网的各剪叉杆交错形成网状，交错叠放的每两根剪叉杆中部均通过销轴铰接；各U形卡扣也与剪叉式伸缩网侧部对应位置的两根剪叉杆所连接的销轴铰接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种轿车自主支护装置，其特征在于：所述的超声波传感器和速度传感器均设有多个。

6.根据权利要求5所述的一种轿车自主支护装置，其特征在于：所述的控制器与车载中控连接。

7.根据权利要求6所述的一种轿车自主支护装置的支护方法，其特征在于：该方法具体如下：

将四个电动缸支护单元设置在轿车底盘下方两侧，电动缸支护单元的工字形滑轨与轿车底盘固定；四个电动推杆三的外壳均穿过汽车后备箱底部，且均与轿车底盘固定；将多个超声波传感器以及速度传感器间隔且交错地固定在轿车车顶；轿车行驶过程中，超声波传感器和速度传感器向控制器发送轿车车顶上方物况信息；当超声波传感器检测到轿车车顶上方有大于预设体积的物体靠近轿车车顶时，控制器首先根据物体体积得到物体的最大长度，并判别物体的最大长度是否大于轿车的轴距；若物体的最大长度大于轿车的轴距，则根据速度传感器检测到的物体速度，进一步判别物体是否有竖直向下的速度分量，若物体有竖直向下的速度分量，则电动缸支护机构和平面支护机构同时展开，且车载中控接收控制器的指令，控制汽车电动尾门弹开；若控制器判别物体的最大长度不大于轿车的轴距，则进一步判别物体体积是否大于预设体积，若物体体积大于预设体积，控制器判别物体竖直向下的速度分量是否大于预设值，若大于预设值，控制器再根据超声波传感器检测到的物体距离，结合速度传感器检测到的物体速度，判别物体速度是否大于预设速度且物体是否能运动到轿车顶部砸向轿车；若判别结果为物体速度大于预设速度且物体会砸向轿车，则控制器控制电动缸支护机构和平面支护机构同时展开，且车载中控接收控制器的指令，控制汽车电动尾门弹开；

电动缸支护机构的展开过程具体如下：

控制器控制电动推杆二的伸缩杆推出，从而推动滑块一和滑块二沿工字形滑轨向外滑动，同时由滑块二带动电动推杆一向外侧移动，滑块一带动电动缸向外侧移动；当电动推杆二的伸缩杆伸长至极限位置时，滑块一位于轿车底盘边缘位置处；然后，控制器控制电动推杆一的伸缩杆推出，推动电动缸绕转轴一向外转动至竖直状态，此时电动缸的缸体与地面接触，支撑梁水平设置；接着，控制器控制电动缸的伸缩杆伸长至最大伸长量时，再控制旋转电机驱动台型支撑脚向轿车内侧旋转90°，使得支撑梁沿轿车宽度方向布置；

平面支护机构的展开过程具体如下：

控制器控制电动推杆三的伸缩杆推出，驱动升降台面上升；在电动推杆三的伸缩杆达到最大伸长量后，控制器控制电磁伸缩杆中各推拉式电磁铁的推拉杆同时弹出，从而带动剪叉式伸缩网展开；剪叉式伸缩网完全展开后，电磁伸缩杆和剪叉式伸缩网的两端均由支撑梁提供支撑力。

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