CN117881581A - 汽车碰撞冲击衰减装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种冲击衰减装置，作为一种以模块安装在汽车的框架的冲击衰减装置，包括：速度传感器，其对车辆的行驶速度进行检测；距离感知传感器，其对车辆与车辆前方或后方物体的距离进行测量；碰撞感知判断部，其基于车辆的行驶速度和与物体的距离信息，判断车辆与物体的碰撞可能性；缓冲气缸；活塞，其在缓冲气缸内部以可移动的形式设置，并且在前方与吸收冲击用保险杠相连接；以及气体发生装置，其在缓冲气缸的后方与活塞的头部相邻，并设置于缓冲气缸的内部。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车碰撞冲击衰减装置。
背景技术
全世界运行的汽车的数量众多,行驶过程中因碰撞及追尾而死亡或受伤的人也非常多，由于碰撞导致汽车破损的经济损失实际上也难以估量。
作为一种用于预防因汽车碰撞而发生的人身事故及物质事故的直接装置，安全气囊预防人员和物质的损伤程度是有限的，尤其在预防物质损失(汽车破损)方面效果微乎其微。
最近，为了预防汽车碰撞事故的危害，很多车辆都安装了软件安全系统，可自动保持与前车的距离或停止以防止碰撞，这种碰撞安全系统是今后汽车无人驾驶时代的必要事项。但是，尽管具备了这样的碰撞安全系统，但由于该装置的故障及错误等而导致发生碰撞事故，并且驾驶员及乘客相信无人驾驶汽车而掉以轻心时，上面的软件安全系统发生故障或错误，并在无法减速的状态下发生碰撞时，其损失可以说是致命的。因此，当安装本发明中提出的汽车碰撞冲击衰减装置时，可消除该问题，从而大大减少因汽车碰撞造成的人员和物质事故的损失。
为了防止因汽车的碰撞或追尾而导致的灾害，存在很多关于前方保险杠或安全气囊的专利申请。
专利第10-1491309号(申请人：现代汽车/登记日：2015年2月2日)公开了一种车辆用外装安全气囊，作为一种车辆用外装安全气囊，其包括能量吸收器，其沿配置于保险杠后梁的前方的安全气囊的展开方向配置，以覆盖安全气囊的形式形成，并且通过安全气囊的展开力上下分离，以使得前方开放。但是，安全气囊是天然材质，虽然膨胀，但不足以吸收因大型事故或大型车辆的碰撞带来的巨大冲击。
专利第10-2295215号(申请人：(株)乐尔幸华奥斯(LX Hausys,Ltd.)/登记日：2021年8月24日)公开了一种车辆保险杠，其包括：前保险杠，其形成有托架结合部，以便使得从内侧向着车体侧延长；碰撞导向结构部，其包括前端托架，位于与前保险杠的内侧相对向的地方，并且形成有与托架结合部相对应的保险杠结合部，当车辆的前方发生碰撞时，前保险杠在一定碰撞力以上的情况下被导向移动，并且通过摩擦力减震。但是，该专利为了保护步行者的腿不受碰撞的影响而限制前保险杠的移动，在保护驾驶车辆或驾驶员方面存在局限性。
专利第10-1326925号(申请人：现代汽车/登记日：2013年11月1日)如图8所示，公开了如下一种结构：在由侧架11'、后梁12'、保险杠13'和移动轴14'构成的车辆的冲击吸收装置中，在低速碰撞时，车体直接撞到障碍物之前，向前凸出的移动保险杠13b首先接触障碍物。低速碰撞主要以与停车中的大型商用车或结构物发生碰撞为前提，但碰撞发生后保险杠13'的移动部分向前方移动，从这一点来看，很难尽全力保护车辆，而且移动轴14'是通过链接机构进行旋转的方式，因此保险杠13'具有移动力较弱的缺点。
为了预防因汽车碰撞而引发的事故，优选地，在实际碰撞发生之前启动安全装置。在预见汽车的事故时，重要的是车辆的速度、车辆周围特别是与前方的物体或车辆的距离。与此相关，专利第10-2198466号(申请人：釜山大学产学合作团/登记日：2020年12月29日)公开了如下一种技术：基于与车辆的速度和外部事物的距离来判断碰撞可能性，并且在碰撞可能性最高的第三阶段，延长碰撞时间或延迟碰撞时间。该专利作为一种延长碰撞时间的结构，如图9所示，公开了处于车身500'前方的前保险杠510'通过液压弹簧520'的动作向前方凸出的内容。但是，该专利不仅没有公开液压弹簧520'的操作，也没有公开保险杠510'结构的详情，只是提供了抽象的想法。
发明内容
因此，本发明的目的在于通过感知汽车碰撞并且事先弹出碰撞衰减压缩保险杠或防护装置(guard)来充分缓和强烈的冲击，从而大大减少诸如车辆破损之类的物质损失，并且与之相应地大大减少死亡和受伤，从而为预防人类交通事故的损失和安全做出贡献。
为了实现上述目的，本发明提供一种冲击衰减装置，其作为一种以模块安装在汽车框架的冲击衰减装置，包括：速度传感器，其对车辆的行驶速度进行检测；距离感知传感器，其对车辆与车辆前方或后方物体的距离进行测量；碰撞感知判断部，其基于车辆的行驶速度和与物体的距离信息，判断车辆与物体的碰撞可能性；缓冲气缸；活塞，其在缓冲气缸内部以可移动的形式设置，并且在前方与吸收冲击用保险杠相连接；以及气体发生装置，其在缓冲气缸的后方与活塞的头部相邻，并设置于缓冲气缸的内部。
气体发生装置包含火药，并且可因火药的爆炸而产生推动活塞的移动力。
保险杠可以是形成前保险杠或前保险杠的一部分并且只移动与活塞相连接的部分的混合动力型保险杠或覆盖前保险杠的前方或后方的单独的防护装置中的任意一个。
缓冲气缸的一侧端部被封闭，另一侧的外观由开放的长圆形的套管构成，并且设置有包围缓冲气缸的开放的入口并引导活塞移动的活塞枢轴，而且从套管的中心到入口穿孔有多个销孔，在封闭的部分可设置有泄露(leak)阀。
当活塞开始移动时，销孔通过释放缓冲气缸内部的空气来助力活塞的移动，并且当活塞到达最大前进距离即上止点之前，销孔使得爆炸气体的压力逐渐减少，并且当活塞接收汽车碰撞时的冲击而获得被推向车体的内部的力时，销孔以使得缓冲气缸内部的爆炸气体压力逐渐降低的形式进行减震，从而缓和冲击。
活塞包括大直径的头部和从头部长长地延长的杆，并且在头部从接近缓冲气缸的封闭部的位置开始依次安装有压缩环、导向件和缓冲弹簧，当通过爆炸气体的压力使得活塞急速移动时，缓冲弹簧保护缓冲气缸不受破坏，并且活塞压缩环可提高气密性，以防止在缓冲气缸内部产生的爆炸气体泄露出来。
为了准确地判断与前方或后方物体的碰撞可能性，碰撞感知判断部在存储部包含制动行驶距离信息，并且当物体为移动体时可考虑车辆和物体的相对速度或相对速度变化率来判断碰撞可能性。
根据本发明，通过大大减少对汽车碰撞的冲击，可大大减少人命和财产上的损失，并且可适用于所有汽车，通过确保操作和性能的机制，通过对汽车安全的巨大发展和预防和减轻人员和物质事故，发挥提供一种具有经济性高价值的汽车碰撞冲击衰减装置的效果。
附图说明
图1是本发明的汽车碰撞冲击衰减装置的整体构成图。
图2是示出本发明的碰撞感知判断部判断有碰撞可能性，通过气体发生装置的操作将活塞移动至车辆的前方，使得保险杠从原位置凸出的图。
图3是本发明的缓冲气缸的截面图。
图4是本发明的活塞的截面图。
图5是本发明的保险杠的平面图。
图6及图7是示出本发明的冲击衰减装置的操作的图，图6是示出操作之前的状态的图，图7是示出通过操作使得活塞到达上止点的状态的图。
图8是示出先行专利的车辆的冲击吸收装置的图；以及
图9是示出又另一个先行专利的车辆的冲击吸收装置的图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选实施例进行了说明。
图1是本发明的汽车碰撞冲击衰减装置1(以下简称“冲击衰减装置”)的整体构成图。为了便于理解，示出了在汽车的基本框架250安装冲击吸收模块。框架250设计为安装冲击衰减装置1。冲击衰减装置1根据车辆种类及车辆的重量，安装不同的大小和强度。本发明的冲击衰减装置1可适用于轿车、卡车及公交车等各种车辆种类。
本发明的冲击衰减装置1包括速度传感器260、碰撞感知判断部270、气体发生装置220、缓冲气缸200和活塞210、保险杠230以及距离感知传感器240。
速度传感器260作为对行驶中的车辆速度进行感知的传感器，可利用已安装于车辆的速度传感器。速度传感器260的安装位置可不是图示一样的挡风玻璃，而是可附属于使得车辆车轮旋转的轴。
优选地，在本发明中，距离感知传感器240如图所示，附着在保险杠230的前面，即车辆的最前方，原因在于，以厘米为单位准确地感知与前方障碍物的距离。距离感知传感器240可以是超声波传感器或识别图像的视觉传感器。
附着有距离感知传感器240的保险杠230可使用现有的前保险杠，但最好不要永久固定在侧架或后梁，以便可向前移动。否则，即使活塞210移动，保险杠230也会抵抗移动力而变形或破损。
在本发明中的保险杠230用于吸收车辆的冲击，因此不一定与现有的前保险杠具有相同的形状或材质。例如，可实现如下多种结构和制作：制作形成前保险杠的一部分并且只移动与活塞210相连接的部分的混合型保险杠或者覆盖现有的前保险杠前方的单独的板，从而用作本发明的“保险杠”等。从这一点来看，本发明的“保险杠”是具有防护装置(guard)含义的部件，应该最大限度地解释为广义。
保险杠230应制作为当车辆碰撞时充分承受冲击的强度和结构。
缓冲气缸200以长长的线形从保险杠230的后面一直延长至围绕气体发生装置220的位置。
气体发生装置220安装于汽车前方车身内部，但不是独立安装，而是安装在形成于缓冲气缸200后方的套管内部。气体发生装置220可包括例如，火药(powder)。
活塞210安装为可在缓冲气缸200内部移动。
碰撞感知判断部270包括电子控制单元(ECU，electronic control unit)和存储器，并且基于速度传感器260的速度信息和距离感知传感器240的距离信息来判断与前方的障碍物发生碰撞的可能性，如果有碰撞可能性，则驱动气体发生装置220，例如，点燃火药使得爆炸。
碰撞感知判断部270为了准确判断与前方障碍物碰撞的可能性，可将制动行驶距离信息包含在存储器中。因为即使是高速行驶，根据是否踩刹车和踩的程度，也有可能不会碰撞到前方物体。制动行驶距离信息是在目前速度下，驾驶员最大程度地踩刹车踏板时车辆的移动距离，并且因车型而异。如果前方物体是静止物体，考虑到速度、距离信息和制动行驶距离信息三个变数，可准确判断碰撞的可能性。
另外，考虑到前方的物体是与行驶中的其他车辆相同的移动体的情况，本发明的碰撞感知判断部270可进一步考虑将自己的车与其他车辆间的相对速度作为碰撞可能性的判断因素。因为即使两辆车高速近距离行驶，如果继续保持这种状态行驶，发生事故的可能性也很低。随着相对速度的突然减少导致距离缩短或相对速度变化率突然增大而导致距离缩短时，结合前述的制动行驶距离信息进行判断，可准确判断碰撞的可能性。
图2是示出本发明的碰撞感知判断部270判断有碰撞的可能性，通过气体发生装置220的操作将活塞210移动至车辆的前方，使得保险杠230从原位置凸出的图。
保险杠230的前进距离可能因车型而异。例如，轿车及小型卡车最好为500～700毫米，大型卡车及公交车最好为700～1,200毫米。如前所述，保险杠230不是现有的“前保险杠”，而是可制作成防护装置，在这种情况下，前保险杠完全不移动，而防护装置移动，以吸收冲击。
缓冲气缸200的气体发生装置220和活塞210以保险杠230的正面为基准，在左右分别配置一个，以成对的形式配置，因此同时以相同的力推保险杠230的两侧面并均衡地移动保险杠230。但是，这些部件的配置数字不受限制，在左右两侧共有4个或火药爆炸力强时，可进行在保险杠230的中央配置一个等多种变形。
以下，对本发明的冲击衰减装置1的各个物理部件进行说明。
图3为缓冲气缸200的截面图。缓冲气缸200的一侧端部(车辆的内侧)被封闭，另一侧的外观以开放的长圆形套管构成。在封闭的套管一侧安装有气体发生装置220。当使用炸药时，还可包括通过驱动碰撞感知判断部270来点火的点火装置。
设置有包围缓冲气缸200开放的入口部的引导活塞210的移动的活塞枢轴200-2。在套管的中心附近，与入口部相邻地穿孔有多个销孔200-1，并且在封闭的部分设置有泄漏(leak)阀200-3。缓冲气缸200与车辆的碰撞无关而保持原位置，因此必须牢固地固定在车辆的框架250。
图4是活塞210的截面图。活塞210可沿着缓冲气缸200的内部以可滑动移动的形式安装。
活塞210包括大直径的头部和从头部长长地延长的杆。在头部从接近缓冲气缸200的封闭部的位置开始依次安装有压缩环210-1、导向件210-2和缓冲弹簧210-3。活塞210的杆的前方端部与保险杠230相连接并固定。
在以上的结构中，销孔200-1的大小和数量可根据车型或车重而改变。在气体发生装置220的火药爆炸的压力下，活塞210和固定在其上的保险杠230以非常快的速度向前方弹出，当活塞210移动时，通过销孔200-1起到排出缓冲气缸200内部的空气的作用，有助于更快地推出活塞210。此时，由于内部的空气是缓冲气缸200内部原来残留的空气，因此担心会妨碍活塞210的移动，所以通过销孔200-1初期排出。
另外，在活塞210到达最大前进距离即上止点之前，通过销孔200-1使得爆炸气体的压力逐渐减少，并且当活塞210接收汽车碰撞时的冲击而获得被推向后方(车体的内部)的力时，通过销孔200-1减震使得缓冲气缸200内部的爆炸气体压力逐渐降低，从而起到缓和冲击的作用。为了执行这种功能，优选地，销孔200-1如前所述偏向缓冲气缸200的开放部侧设置。
活塞210的缓冲弹簧210-3具有防止缓冲气缸200被因爆炸气体的压力导致活塞210急剧移动而引起的冲击损坏的作用。
导向件210-2起到在活塞210通过爆炸气体压力下移动时使活塞210停在上止点位置的阻挡器作用，同时当活塞210在气缸内部往返时起到引导作用，并且减少活塞210相对于缓冲气缸200内部前面的摩擦面积，起到保持平稳运转的作用。
活塞压缩环210-1具有提高气密性以防止在缓冲气缸200内部产生的爆炸气体泄漏并快速且强力推动活塞210的作用，并且当汽车碰撞后活塞被向后推时，对缓冲气缸200内部残留的气体进行压缩，以起到保持气密的作用。
泄露阀200-3用于在冲击衰减装置1启动后使得前进的活塞210和保险杠230往复时排出缓冲气缸200内部的爆炸残留气体。
因此，如图4所示，从接近缓冲气缸200的封闭部的位置开始依次安装压缩环210-1、导向件210-2以及在活塞210移动时最先与缓冲气缸的活塞枢轴200-2接触的缓冲弹簧210-3是合理的配置。
图5是保险杠230的平面图。
在保险杠230的后方，与活塞210的前端相接处形成有活塞连接件230-1，以收容活塞210的前面。活塞连接件230-1可制作为冲击吸收用垫片或具有凹陷部分的插座。在保险杠230的前方安装有距离感知传感器240。如果安装多个距离感知传感器240，则不仅可准确测量与位于正中央的物体的距离，还可准确测量与位于前方侧面的物体的距离。
图6和图7是示出以上说明的本发明的冲击衰减装置1的操作的图。
如图6所示，在冲击衰减装置1启动之前，在活塞210的后端部，活塞压缩环210-1与气体发生装置220相邻或接触，并且前端部与保险杠230相连接，保持固定的状态。活塞导向件210-2支撑活塞210的外面，导向件210-2和缓冲弹簧210-3固定于活塞210的头部，并设置为与缓冲气缸200的内面相接触。
如图7所示，启动冲击衰减装置1，在活塞210最大程度前进至的上止点，活塞210的后端一直前进到缓冲气缸200的开放入口。活塞210通过缓冲弹簧210-3和导向件210-2以及活塞枢轴200-2保持稳定的支撑状态的同时，快速向前方移动以推动保险杠230。当保险杠230碰撞前方的物体而吸收冲击力时，如前所述，当活塞210获得被推向后方的力时，通过销孔200-1使得缓冲气缸200内部的爆炸气体压力逐渐降低的同时减震，以缓和冲击。
因此，根据本发明，可大大减少汽车碰撞的冲击，实现确保运转及性能的机制。
以上，虽然对本发明的优选实施例进行了说明，但是可对本发明进行多种变更和修改。
例如，以上以汽车的前方为主进行了说明，但在汽车的后方也可安装同样的冲击衰减装置1。在这种情况下，部分改造的后保险杠或单独的防护装置将代替保险杠230的作用。
显而易见地，本发明的权利范围涉及与记述的权利要求书相同或均等的领域。
Claims (7)
1.一种冲击衰减装置，作为一种以模块安装在汽车框架的冲击衰减装置，其特征在于，包括：
速度传感器，其对车辆的行驶速度进行检测；
距离感知传感器，其对车辆与车辆前方或后方物体的距离进行测量；
碰撞感知判断部，其基于车辆的行驶速度和与物体的距离信息，判断车辆与物体的碰撞可能性；
缓冲气缸；
活塞，其在缓冲气缸内部以可移动的形式设置，并且在前方与吸收冲击用保险杠相连接；以及
气体发生装置，其在缓冲气缸的后方与活塞的头部相邻，并设置于缓冲气缸的内部。
2.根据权利要求1所述的冲击衰减装置，其特征在于，
气体发生装置包含火药，并且因火药的爆炸而产生推动活塞的移动力。
3.根据权利要求1所述的冲击衰减装置，其特征在于，
保险杠是形成前保险杠或前保险杠的一部分并且只移动与活塞相连接的部分的混合动力型保险杠或覆盖前保险杠的前方或后方的单独的防护装置中的任意一个。
4.根据权利要求3所述的冲击衰减装置，其特征在于，
缓冲气缸的一侧端部被封闭，另一侧的外观由开放的长圆形的套管构成，并且设置有包围缓冲气缸的开放的入口并引导活塞移动的活塞枢轴，而且从套管的中心到入口穿孔有多个销孔，在封闭的部分设置有泄露阀。
5.根据权利要求4所述的冲击衰减装置，其特征在于，
当活塞开始移动时，销孔通过释放缓冲气缸内部的空气来助力活塞的移动，并且当活塞到达最大前进距离即上止点之前，销孔使得爆炸气体的压力逐渐减少，并且当活塞接收汽车碰撞时的冲击而获得被推向车体的内部的力时，销孔以使得缓冲气缸内部的爆炸气体压力逐渐降低的形式进行减震，从而缓和冲击。
6.根据权利要求5所述的冲击衰减装置，其特征在于，
活塞包括大直径的头部和从头部长长地延长的杆，并且在头部从接近缓冲气缸的封闭部的位置开始依次安装有压缩环、导向件和缓冲弹簧，当通过爆炸气体的压力使得活塞急速移动时，缓冲弹簧保护缓冲气缸不受破坏，并且活塞压缩环提高气密性，以防止在缓冲气缸内部产生的爆炸气体泄露出来。
7.根据权利要求3所述的冲击衰减装置，其特征在于，
为了准确地判断与前方或后方物体的碰撞可能性，碰撞感知判断部在存储部包含制动行驶距离信息，并且当物体为移动体时考虑车辆和物体的相对速度或相对速度变化率来判断碰撞可能性。
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