梁式主动防撞装置.pdf

梁式主动防撞装置，本发明属汽车安全技术中的一个领域。为了使汽车具有更好的防撞性能本方案采取了如下技术措施：防撞梁分为固定梁和活动梁，活动梁安装在固定梁上，活动梁可相对固定梁作伸出和缩入的水平移动，固定梁上装有活动梁缩入锁定装置，活动梁缩入锁定装置可对活动梁的缩入状态进行锁定；固定梁上装有活动梁伸出驱动装置用于驱动活动梁向外伸出，固定梁上还装有活动梁伸出锁定装置，活动梁伸出锁定装置可锁定活动梁的伸出状态，活动梁可向外伸出和锁定并迎接撞击；在汽车上安装测距装置，测距装置连接计算机，计算机连接活动梁缩入锁定装置。本发明的好处是：它不增加汽车的总长，但又能获取较大的物理撞击空间。

1.   梁式主动防撞装置，主要包括活动梁缩入锁定装置、活动梁伸出驱动装置和活动梁伸出锁定装置，其特征在于：防撞梁分为固定梁和活动梁，活动梁安装在固定梁上，活动梁可相对固定梁作伸出和缩入的水平移动，固定梁上装有活动梁缩入锁定装置，活动梁缩入锁定装置可对活动梁的缩入状态进行锁定，固定梁上装有活动梁伸出驱动装置用于驱动活动梁向外伸出，固定梁上还装有活动梁伸出锁定装置，活动梁伸出锁定装置可锁定活动梁的伸出状态，活动梁可向外伸出和锁定并迎接撞击；在汽车上安装测距装置，测距装置连接计算机，计算机连接活动梁缩入锁定装置。

梁式主动防撞装置
技术领域
本发明属汽车安全技术中的一个领域。
背景技术
路面上的汽车越来越多，交通事故也越来越频繁。汽车高速行驶时，由于物质的惯性作用，汽车及其乘客都存储有巨大的惯性能量。万一这时汽车发生正面撞击，这些能量瞬间释放，将产生巨大的冲击力，其后果是不堪设想的。因为汽车正面碰撞时，车速瞬间减小，甚至回复静止状态。车内乘客在这过程中，将要承受巨大的向前冲击力，将因此有可能受伤。现有技术中，为了在汽车发生正面碰撞时，能缓和外界的冲击力，都在汽车车架的纵梁的前面和后面，安装有防撞钢梁和低速吸能盒。希望它在撞击发生时，能通金属的变形来吸收冲击能量。减小车内各乘员承受的冲击力，尽量保护汽车及乘客。但是，由于防撞钢梁和低速吸能盒合起来的前后总距离只有约20-30公分。因此，它的几何变形尺寸非常有限，对汽车及乘客的保护也非常有限。理由很简单，在惯性能量的释放过程中，同样惯性能量的前提下，作用距离越长，产生的冲击力越小，反之则反。从目前汽车交通事故伤亡情况来看，20-30公分的变形空间是远远不够的，它能形成的保护能力非常有限。现有技术中，为补这一不足，发明了安全气囊。但是，汽车上并非每一个座位上都装上安全气囊，况且安全气囊的展开自身也有一定的危险性。虽然安全气囊质量不大，但瞬间展开时的速度却极高，这一冲击速度对人体而言并非是一个小数目。根据一些国家公路安全管理部门的统计数据，安全气囊在碰撞交通事故中每挽救100名乘员生命的同时，也因气囊的不适当展开及乘员的不正确乘坐位置和坐姿，不幸导致57名乘员失去了生命。上述的这些，都是撞车事故发生后，特别是在汽车前方撞击的事故中，总是有那么多人受伤甚至死亡的主要原因之一。
发明专利申请消能杆式防撞汽车（申请号：2013105565066）和安全气囊式防撞汽车（申请号2013106260775）两大技术方案，把汽车的车厢活动安装在车架上，并在车架与车厢之间加装消能装置，它能非常有效地减小汽车在撞车时对司乘人员的冲击。能非常有效地保护车厢内的所有人。但是这一技术方案同样有它的不足，就是车厢与车架之间必须要留有防撞的空间。这样会加大汽车的总长，影响汽车的灵活性。
可见，现有技术在这方面的努力并不尽如人意，仍有很大的改善空间。如何能让汽车在发生碰撞时，车厢内的乘客所具有的惯性能量能得到尽可能慢的释放，以便减小车厢内乘员承受的冲击力度、减小伤亡的同时又不影响汽车的灵活性，乃是本发明的目的所在。
发明内容
为了使汽车具有更好的防撞性能的同时,又不因此而增加汽车的总长，本方案采取了如下技术措施：防撞梁分为固定梁和活动梁，活动梁安装在固定梁上，活动梁可相对固定梁作伸出和缩入的水平移动，固定梁上装有活动梁缩入锁定装置，活动梁缩入锁定装置可对活动梁的缩入状态进行锁定；固定梁上装有活动梁伸出驱动装置用于驱动活动梁向外伸出，固定梁上还装有活动梁伸出锁定装置，活动梁伸出锁定装置可锁定活动梁的伸出状态，活动梁可向外伸出和锁定并迎接撞击；在汽车上安装测距装置，测距装置连接计算机，计算机连接活动梁缩入锁定装置。
本发明的好处是：平时活动梁处在缩入状态并收藏在汽车内，不妨碍汽车的正常行驶、不增加汽车总长。当计算机根椐测距装置传来的数据显示，本车与前面的障碍物的相对速度和直线距离达到危险程度时，判断汽车有可能即将发生碰撞，便迅速按既定程序驱动活动梁缩入锁定装置解锁释放活动梁，使活动梁能及时向外伸出并由活动梁伸出锁定装置锁定伸出状态，用活动梁来迎接撞击物。为汽车在撞击过程中赢得了能量释放所需的较大的时间和物理空间，使汽车及其司乘人员得到了更好的保护。同时本方案的活动梁平时处在缩入状态，因此，它能获取较大的物理撞击空间的同时却不增加汽车总长。
附图说明
图1是梁式主动防撞装置，活动梁处在缩入状态时的示意图。
图2是梁式主动防撞装置，活动梁处在伸出状态时的示意图。
图3活动梁处在缩入备用状态时的放大示意图。
图4活动梁处在伸出迎接撞击状态时的放大示意图。
图中：车架1、固定纵梁2、锁勾3、弹簧4、铰轴5、支架6、活动横梁7、电磁铁8、锁定勾9、固定横梁10、活动纵梁11、锁扣12。
具体实施方式   
本申请所述的活动梁缩入锁定装置，是指能把活动梁的缩入状态锁定的机电装置。能完成这个任务的机电装置有多种多样。同时,本申请对活动梁缩入锁定装置没有特殊要求，现有技术中所有能把活动梁缩入状态锁定的机电装置都适合本发明使用。例如锁勾锁扣式、插销式等等。另一方面，活动梁缩入锁定装置还有一个功能，就是它可在计算机的指令下开锁。按执行开锁指令的机关来分又可分为电磁场式、电机式等等。活动梁缩入锁定装置不是必要装置。当本发明不使用弹簧作为活动梁伸出驱动装置时，可不使用活动梁缩入锁定装置。因为这时活动梁的缩入状态锁定可由活动梁伸出驱动装置担当。或在这种情况下，活动梁伸出驱动装置同时兼任活动梁缩入锁定装置的任务，就是说活动梁伸出驱动装置同时也是活动梁缩入锁定装置。
本申请所述的活动梁伸出驱动装置，是指能把活动梁驱动向外伸出的机电装置。活动梁伸出驱动装置形式有多种多样，它主要分为机械式和机电式等。机械式中最简单的是用弹簧，利用弹簧力把活动梁驱动向外伸出。机械式还可以包括液压式和气压式等；电动式主要由电机通过齿条或链条等形式把活动梁驱动向外伸出。本申请对活动梁伸出驱动装置没有特殊要求，所有能把活动梁向外驱动伸出的装置都适合本方案使用。
本申请所述的活动梁伸出锁定装置是指能把向外伸出去的活动梁锁定，迎接撞击的机械或机电装置。本申请对活动梁伸出锁定装置没有特殊要求，所有能把向外伸出去的活动梁锁定的机械或机电装置都适合本发明使用。活动梁伸出锁定装置主要包括有锁勾锁扣式、插销式、棘爪式等等。
为了更好地防撞而又不增加汽车的总长，本发明把汽车的防撞梁分为固定梁和活动梁。其中，固定梁包括固定纵梁和固定横梁；活动梁包括活动横梁和活动纵梁。活动梁安装在固定梁上，活动梁可相对固定梁水平伸缩移动。能实现这种连接方式的机械结构有多种多样，同时本发明对它没有特殊要求，所有能满足上述需要的例如，管套式、卡扣式和导轨式等等都适合本申请使用；固定横梁10上装有活动梁缩入锁定装置，活动梁缩入锁定装置可对活动梁的缩入状态进行锁定。本例的活动梁缩入锁定装置主要由电磁铁8、锁勾9和锁扣12组成。锁勾铰接在固定横梁10上，锁勾9的一端的铁勾用于锁定活动横梁7，锁勾9的另一端铰接有电磁铁8，电磁铁8固定安装有固定横梁10上。当活动横梁缩入时，锁勾正好勾住活动横梁上的锁扣12，把活动梁锁住。当电磁铁8接到计算机开锁指令而吸合时，锁勾9脱离锁扣12，活动梁可自由伸出。如图2和图3所示。
本例的活动梁伸出驱动装置主要由弹簧4构成。弹簧4的一端固定在活动纵梁11上，另端固定在固定纵梁2上，如图3所示、图4所示。当锁勾9释放时，活动梁就在弹簧的作用下向外伸出，完成驱动的任务。
为了能使活动梁承受撞击，固定梁上还装有活动梁伸出锁定装置。活动梁伸出锁定装置可锁定活动梁的伸出状态迎接撞击。本例的活动梁伸出锁定装置主要包括锁勾3、铰轴5、支架6和弹簧等构成。在固定纵梁2对应活动纵梁11伸出时的未端位置上开有一孔，锁勾3可穿过该孔把活动纵梁11勾住锁定。锁勾3通过铰轴5铰接在支架6上，支架6固定安装在固定纵梁2上，铰轴5上装有弹簧，弹簧使锁勾3压向活动纵梁的方向。一旦活动梁向外伸出，锁勾便把它锁定。
要活动梁需要时伸出，没需要时缩入收藏，这样就不增加汽车的总长。但是这样做又产生一个新的问题，就是如何能令活动梁在需要时能伸出。为此。本发明在汽车上安装测距装置，测距装置连接计算机，计算机连接活动梁缩入锁定装置。由计算机根据测距装置传来的数据按既定程序作出准确的判断。
本发明的工作过程：活动梁正常状态下是缩入收藏并由活动梁缩入锁定装置锁定如图1和图3所示。这时的弹簧4外在张紧待发状态；汽车在行驶过程中，测距装置不断测量本车与前面（本装置装在前面）障碍物的距离。测距装置把测得的数据传递给计算机,计算机将这些数据换算成本车与前面障碍物的相对速度。计算机按既定程序处理这些数据。当数据显示，本车与前面障碍物的相对速度和直线距离达到程序设定的危险程度。例如当相对速度大于10公里/小时、直线距离小于2米时，计算机就向电磁铁8发出开锁指令，让活动梁自由伸出。活动梁锁定装置的电磁铁8收到计算机的指令后吸合开锁，锁勾9脱离锁扣12，活动梁在活动梁驱动装置的驱动下，即在弹簧4的驱动下迅速伸出。当活动梁伸出到止点时，活动梁伸出锁定装置上的锁勾9刚好把活动纵梁11锁定，让它不能后去退承受冲击，如图2和图4所示。
上述危险程度的定义主要取决于系统的反应时间,其中活动梁伸出所需要的时间是关键。系统的反应速度越快越好，实际反应速度可由实测确定。以本发明装在汽车的前方为例。为确保安全，在发生碰撞前活动梁一定要向外伸出。也就是说汽车与前方的障外物之间的相对距离Y，除以当前汽车与障外物之间的相对速度X，所得的时间T，必须要大于系统的反应时间Z，这是确保安全的首要条件。也就是说当Z为固定时，X越大，汽车与障外物之间的允许距离（这个速度下的危险距离）就越长。反之则反。这一关系说明了在不同的相对速度下有不同的警戒距离（或称危险距离）。这一规律刚好适用于汽车在使用过程中的不同环境，它能非常有效地避免误动作。例如在停车场泊位时，汽车与周边物体的相对车速X很小，由于Z已是固定，所以允许汽车与障外物的相对距离（这个速度下的危险距离）就很小。能确保在泊车是时，很小的相对距离Y，活动梁也不会误伸出。另一方面，当汽车以正常的速度行驶，系统允许的相对距离就大大增加。这些特性与路面情况相符。
为了使活动梁的活动纵梁11能更好地吸收撞击能量，活动纵梁11可以做成具不同强度的多段。能达到这个目标的手段有多种。例如，可以把活动纵梁冲压成厚薄或大小不同的多段；还可以在多段开不同口径孔的形式等等。这样可使活动纵梁的每一段都具有不同的机械强度、使活动纵梁能按顺序变形而不是整条弯曲变形。这样可大大提高防撞效果。
本发明可装在汽车的四个方向即前、后、左、右方上主动防御这四个方向的撞击。不论在哪个方向上安装，只要在对应的方向上安装测距装置测量这个方向的撞击物的瞬时距离配合计算机就可以实现主动防撞。