CN2688553Y - 保险杠前伸式汽车自动防撞安全装置 - Google Patents

Abstract

一种汽车用智能化主动作用型外部防撞安全装置。它是由一套能自动监测与控制的微电脑控制系统和一套可以前伸的液压缓冲后座系统连接组成。微电脑控制系统主要由单片机、测距机、报警器、刹车和防撞控制器组成；液压缓冲后座系统主要由两个安装在汽车前横梁上内部带有节制装置的阻退机和防撞保险杠组成，阻退机内腔装有油液。其优点是：可以自动监测汽车是否存在碰撞的危险并能自动刹车减速，有效减少汽车发生碰撞事故；可以在碰撞无法避免时主动防撞、大幅度缓冲吸能，变硬碰撞为软接触，有效防止发生碰撞时对汽车造成的损毁和对乘员造成的损伤。本装置装配在汽车上后能反复使用，自动化程度高，安全效果好。

Description

保险杠前伸式汽车自动防撞安全装置

技术领域

本实用新型属于一种汽车用智能化主动作用型外部防撞安全装置。

背景技术

汽车的安全性是汽车最基本也是最重要的性能，尤其是随着汽车数量日益增多、高速公路和高等级公路不断延伸，车速愈来愈高，汽车交通事故随之增多。有资料显示，我国是交通事故最严重的国家之一，年万车死亡人数(平均每年每万辆机动车的致死亡人数)大大高于发达国家及一些发展中国家。仅2002年全国就发生交通事故77万起，死亡10.9万人，直接经济损失达31亿元，同年全球交通事故死亡人数达126万人。交通事故不仅造成巨额的经济损失，而且导致了诸多社会问题。汽车安全方面的研究工作已引起世界各大汽车公司的高度重视。

统计资料显示，在不同的汽车交通事故形态的次数和死亡人数中，正面碰撞事故次数及其导致的死亡人数占首位，侧面碰撞和追尾碰撞次之。因此，世界各国都把避免和减少交通事故，尤其是汽车碰撞事故作为共同关注的紧迫课题。而到目前为止，包括正被日趋推广的汽车防抱死制动系统(ABS)、车距报警系统、驾驶辅助预警系统等在内的汽车主动安全装置，虽然技术上已日臻成熟，但在雨雪、大雾等特定气候和路面条件下，汽车碰撞的交通事故仍然无法避免。理论分析表明，汽车在正常的道路条件下行驶，就静止障碍物而言，司机若未能在安全的预警时间3秒前发现目标并开始作出反应，则碰撞已是不可避免，而障碍物为运动目标或在潮湿道路条件下时有效的处理时间会变得更短。在汽车被动安全防护方面，包括安全气囊、安全带、安全座椅头枕、防撞车身、塑性吸能保险杠等在内的汽车被动安全装置，虽挽救了不少人的生命，但随着平均车速不断提高、发生的碰撞不断加剧，仍然不能有效地抵抗巨大的碰撞力而降低交通事故的死亡率。即使作为高技术产品之一的安全气囊也常因早爆、误爆和对儿童妇女的不适保护等事故而导致汽车乘员不应有的伤亡。研究表明，碰撞对汽车乘员的伤害除因汽车结构破损而使乘员被挤压或暴露在汽车外面的原因外，还由于汽车的速度急剧减小甚至反向运动，此时乘员因惯性作用继续向前运动而与汽车内部结构发生第二次碰撞所造成。用弹性材料做成的各种防撞装置虽有一定的缓冲作用，但因弹性物体只能储能不能吸能，汽车碰撞后往往出现反向加速度而使车体和乘员不能幸免于难。现有的各种防撞吸能保险杠和缓冲吸能装置专利，却因其作用范围有限和作用效果欠佳而得不到应用和推广。例如CN1056462A虽采用了油缸缓冲阻尼器及随动刹车活门结构，但由于其前端的保险杠不能主动前伸，碰撞缓冲幅度十分有限，汽车主体和乘员仍然会受到强大的碰撞力，前端车体也会因碰撞而变形；其随动刹车装置也因必须在碰撞发生后才起作用，此时路面提供的摩擦阻力对于减少巨大的瞬间碰撞力已意义不大。CN2464581Y虽采用了保险杠可以伸出车外的缓冲机构，但因是靠手拉式控制，而汽车发生碰撞主要就是意外情况，驾驶员往往措手不及，不可能有时间去拉动伸缩拉线；且其阻流门片上的回流小孔不能随碰撞过程而变化，不能保证伸缩杆被压缩到极限位置时硬性碰撞不会发生。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服现有汽车安全技术防撞效果不佳、现有缓冲装置不能有效抵抗汽车中高速碰撞力的不足，本实用新型在不改变汽车原有的正常状态外观造型的情况下，提供一种兼有预警、自动刹车、主动防撞、高效缓冲吸能的智能化保险杠前伸式汽车自动防撞安全装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：由一套带有激光或超声测距机的微电脑控制系统和一套可以前伸的液压缓冲后座系统连接组成。微电脑控制系统由一台单片机为核心部件，它与测距机采用输出/输入双回路电连接；它的报警信号输出端与报警器电连接；它的刹车和防撞信号输出端与汽车刹车和防撞控制器电连接；刹车和防撞控制器分别与刹车压力继电器和防撞压力继电器电连接。单片机和防撞控制器安装在仪表板下适当位置，测距机安装在汽车前部两侧与前车灯同高位置，报警器安装在驾驶室仪表板上，刹车压力继电器和防撞压力继电器设置在汽车刹车踏板下，二者的高度位置不同，防撞压力继电器的位置低于刹车压力继电器。液压缓冲后座系统主要由两个内部带有节制装置的阻退机和防撞保险杠组成，它安装在汽车前横梁上，其中两个阻退机筒通过固定体分别固定在汽车左右前纵梁位置的前横梁上，两个阻退机的驻退杆的前端与防撞保险杠用螺钉连接，该连接可以在水平方向作一定角度的转动，其中一个连接点还可以同时向保险杠的外侧作一定距离的滑动，以应对来自前方一侧的正面偏置碰撞。阻退机内腔装有油液(阻退液)，机筒内为阻退杆，阻退杆是一后端带有大活塞的空腔管，开口向后，在其后部靠近大活塞位置开有四个导流孔，使油液能通过小孔在管腔内外间高速流动；其内腔壁上沿轴向开有两条前浅后深的凹槽，凹槽始于阻退杆在回缩的正常位置时小活塞与阻退杆内腔的结合处，终于阻退杆内腔的最后端；阻退杆内腔后端通过螺纹连接有一个中心沿轴向开孔的节制环。阻退杆内为一根前端带小活塞的节制杆，节制杆是一前细后粗的空心长杆，前端与小活塞用螺纹连接，后端与阻退机筒后盖螺纹连接。节制杆与节制环之间以及凹槽与小活塞之间的配合作用使节制环内能通过液体的环形面积和凹槽内通过液体的面积随着阻退杆的回缩而逐渐变小，该节制装置可以使阻退杆受压后不会出现减速度的巨大峰值，减缓碰撞开始瞬间的碰撞强度，并能使阻退杆的运动最终停下来。在节制杆外小活塞与节制环之间套有细长弹簧，细长弹簧使阻退杆在正常状态下处于回缩的正常位置。当汽车与障碍物间的相对速度超出额定量而相对距离小于安全值时，微电脑控制系统发出危险警告信号，此时若司机仍未采取减速制动措施而危险值继续升高时，微电脑控制系统将进一步发出自动刹车和主动防撞控制信号，刹车和防撞控制器通过刹车压力继电器和防撞压力继电器的作用即时自动刹车和启动液压缓冲后座系统进行工作，使防撞保险杠立即大幅度前伸(60至80厘米)。当碰撞发生时，防撞保险杠首先接触障碍物，碰撞力经保险杠作用在两个阻退机上，阻退杆大活塞和节制杆小活塞推动阻退液高速运动而使巨大的动能转化为热能，达到能够大幅度缓冲吸能的防撞效果。

本实用新型的有益效果是：可以自动监测汽车是否存在碰撞的危险并自动刹车减速，能有效减少汽车发生碰撞事故；可以在碰撞无法避免时主动防撞、大幅度缓冲吸能，变硬碰撞为软接触，能有效防止发生碰撞时对汽车造成的损毁和对乘员造成的损伤。本装置装配在汽车上后能反复使用，自动化程度高，安全效果好。

附图说明：

图1是本实用新型的总体结构图；

图2是本实用新型的微电脑控制系统电路图；

图3是本实用新型的液压缓冲后座系统的一个阻退机的纵剖面构造图。

图中：1是单片机，2是测距机，3是报警器，4是控制器，5是电源，6是刹车压力继电器，7是防撞压力继电器，8是刹车踏板，9是阻退机筒，10是阻退杆，11是保险杠，12是节制杆，13是固定体，14是节制环，15是后盖，16是导管，17是紧塞器，18是小活塞，19是凹槽，20是导流孔，21是大活塞，22是储油箱，23是超压阀，24是油泵，25是高压油箱，26是单向限流阀，27是人工复位座，28是细长弹簧。

具体实施方式：

具体实施例一：当汽车启动或打开电源开关后，本装置即进入工作状态。微电脑控制系统的单片机(1)不断地向测距机(2)发出4kHz以上的高频遥测信号，测距机(2)把测得数据即时传回单片机(1)。单片机(1)经计算和判断，若汽车与障碍物间的相对速度和相对距离达到报警设定值时，单片机(1)即向报警器(3)输出报警信号，此时报警器(3)向驾驶员发出报警的声光信号；若相对速度和相对距离达到碰撞设定值时，单片机(1)进一步向刹车和防撞控制器(4)发出信号，刹车和防撞控制器(4)即分别向刹车压力继电器(6)和防撞压力继电器(7)发出刹车和防撞控制电信号，刹车压力继电器(6)即自动打开刹车高压气(油)阀而使汽车刹车减速；防撞压力继电器(7)即自动接通防撞高压油箱(25)油路上的高压油阀，高压油箱(25)内的油液通过防撞压力继电器(7)下的高压油阀和单向限流阀(26)流经节制杆(12)的空心内腔进入阻退杆(10)内前腔，从而克服细长弹簧(28)的弹力使阻退杆(10)和防撞保险杠(11)立即大幅度前伸。当阻退杆(10)前伸到位后，单向限压阀(26)的阀门在阀门弹簧力的作用下随即关闭。碰撞发生时，防撞保险杠(11)首先接触障碍物，碰撞力经保险杠(11)作用在两个阻退杆(10)上，阻退杆大活塞(21)和节制杆小活塞(18)互为反向推动阻退液通过导流孔(20)和凹槽(19)高速运动而使巨大的动能转化为热能。大活塞(21)后腔内的阻退液因受压流过节制环(14)后大部分通过导流孔(20)流向阻退杆(10)外的大活塞(21)前腔；小部分因阻退机内有效容积变小而通过小活塞(18)处的凹槽(19)流向阻退杆(10)的内腔前端，再通过节制杆(12)的空心内腔后冲开人工复位座(27)下的超高压油阀流回储油箱(22)。由于节制杆(12)和节制环(14)之间以及小活塞(18)和凹槽(19)之间的配合作用，使阻退杆(10)的运动速度逐渐变小，并最终停止运动，一次碰撞缓冲过程终了，液压缓冲后座系统的阻退杆(10)和防撞保险杠(11)恢复到正常位置。

具体实施例二：本装置采用自动控制与人工控制并列设置，当司机认为有必要人工启用液压缓冲系统时，只要将刹车踏板(8)踩到向下极限位置，也能在脚踩刹车的基础上接通防撞高压油阀，而使阻退杆(10)和防撞保险杠(11)立即前伸，完成人工防撞缓冲过程。若阻退杆(10)和防撞保险杠(11)前伸后碰撞并没有发生，此时只要用力按下人工复位座(27)的压杆，阻退机内的高压油液即可从复位座(27)下的压力阀门流回储油箱(22)内，阻退杆(10)和防撞保险杠(11)在细长弹簧(28)的弹力作用下缓慢回缩到正常状态的位置。

本实用新型汽车用智能化主动作用型外部防撞安全装置也可以安装在汽车尾部，用于防止追尾事故的发生。当同一辆汽车上安装两套本装置时，还可以共用同一台单片机实现自动控制，以充分利用设备资源，降低成本。

Claims (4)

1、一种保险杠前伸式汽车自动防撞安全装置，由微电脑控制系统和液压缓冲后座系统组成，其特征是：微电脑控制系统主要由单片机、测距机、报警器、刹车和防撞控制器组成，液压缓冲后座系统主要由两个内部带有节制装置的阻退机和防撞保险杠组成，二者通过控制器作用下的刹车压力继电器和防撞压力继电器连接。

2、根据权利要求1所述的保险杠前伸式汽车自动防撞安全装置，特征是：其微电脑控制系统由一台单片机为核心部件，它与测距机采用输出/输入双回路电连接，它的报警信号输出端与报警器电连接，它的刹车和防撞信号输出端与汽车刹车和防撞控制器电连接，刹车和防撞控制器分别与刹车压力继电器和防撞压力继电器电连接。

3、根据权利要求1所述的保险杠前伸式汽车自动防撞安全装置，其特征是：系统控制下的刹车压力继电器与汽车的刹车高压气(油)阀相连接，防撞压力继电器与防撞高压油阀相连接，且都设置在汽车刹车踏板下，二者的高度位置不同，防撞压力继电器的位置低于刹车压力继电器。

4、根据权利要求1所述的保险杠前伸式汽车自动防撞安全装置，特征是：其液压缓冲后座系统安装在汽车前横梁上，其中两个阻退机筒通过固定体分别固定在汽车左右前纵梁位置的前横梁上，阻退机内腔装有油液(阻退液)，机筒内为带有活塞的空腔阻退杆，两个驻退杆的前端与防撞保险杠用螺钉连接，该连接可以在水平方向作一定角度的转动，其中一个连接点还可以同时向保险杠的外侧作一定距离的滑动；阻退杆后部靠近大活塞位置有沟通腔内外的导流孔，在阻退杆内腔壁上沿轴向开有前浅后深的凹槽，在阻退杆后部末端内腔通过螺纹连接有一个中心沿轴向开孔的节制环；阻退杆内是一根前端带小活塞的空心的节制杆，其前端与小活塞用螺纹连接，后端与阻退机筒后盖螺纹连接，节制杆与节制环之间以及凹槽与小活塞之间的配合作用使节制环内能通过液体的环形面积和凹槽内通过液体的面积随着阻退杆的回缩而逐渐变小，该节制装置可以使阻退杆受压后不会出现减速度的巨大峰值，减缓碰撞开始瞬间的碰撞强度，并能使阻退杆的运动最终停下来；在节制杆外小活塞与节制环之间套有细长弹簧，细长弹簧使阻退杆在正常状态下处于回缩的正常位置。

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