專利名稱：機(jī)動(dòng)車碰撞安全保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造應(yīng)用技術(shù)方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)車碰撞安全保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造應(yīng)用技術(shù)方案，尤其是應(yīng)用在機(jī)動(dòng)車上，當(dāng)發(fā)生碰撞和被碰撞時(shí)，直接保護(hù)車，間接保護(hù)人，以達(dá)到車不毀人不亡的目的。屬機(jī)動(dòng)車被動(dòng)碰撞安全保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
從汽車誕生至今的百多年來(lái)，一直存在著嚴(yán)重的碰撞安全防護(hù)缺陷。雖然其安全性能比以前有所提高，對(duì)乘員的保護(hù)也達(dá)到了一定的高度，但對(duì)車的碰撞安全保護(hù)卻無(wú)大的進(jìn)展。盡管每輛車上都設(shè)置有“保險(xiǎn)杠”，但都是用塑料、鐵皮薄板、鋼管制成，在碰撞時(shí)所起到的作用極其有限，形同擺設(shè)而不戡一撞。特別是面包車、平頭類車和轎車等，一旦發(fā)生碰撞，車頭就會(huì)嚴(yán)重凹陷變形損壞，擠占車內(nèi)空間，前排乘員首當(dāng)其沖的受到威脅與傷害。
現(xiàn)在，盡管很多車?yán)锒佳b設(shè)有安全帶、高級(jí)的車還裝有安全氣囊，但都是裝設(shè)在車內(nèi)，在車已經(jīng)受到碰撞之后，在特定的條件下，碰撞不嚴(yán)重時(shí)才起到一些作用，但對(duì)車沒(méi)有任何防護(hù)作用。當(dāng)碰撞沖擊動(dòng)能巨大，車廂凹陷變形損壞嚴(yán)重時(shí)，乘員沒(méi)有了生存空間，安全帶和安全氣囊的作用也就隨之消失，即使不被撞死也會(huì)被擠傷擠死。這也是造成車毀人亡的重要根源。
隨著公路交通的發(fā)展，各種機(jī)動(dòng)車的增多，特別是有了高速公路，惡性碰撞事故日日發(fā)生。如車與車的迎面撞、側(cè)面撞，車與物的碰撞、群車的追尾撞等日漸增多，全球2003年死亡50多萬(wàn)，僅中國(guó)就10.4萬(wàn)人。在目前所有的碰撞事故中，都是硬碰硬的，以車體永久變形損壞的代價(jià)來(lái)吸收碰撞沖擊動(dòng)能，其結(jié)果必然是很嚴(yán)重的，給人們的生命、財(cái)產(chǎn)造成了巨大的無(wú)法統(tǒng)計(jì)的損失，給本來(lái)很幸福的家庭帶來(lái)了不幸和災(zāi)難，也給國(guó)家、社會(huì)造成了沉重的負(fù)擔(dān)。故此，車毀在先，人亡(傷)在后，車毀是因，人亡是果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于從根本上解決現(xiàn)有技術(shù)的缺失、嚴(yán)重不足和無(wú)法解決的問(wèn)題，提供一種能可靠的轉(zhuǎn)化、利用、減弱、消除由碰撞產(chǎn)生的沖擊動(dòng)能，防止或降低車輛損壞程度，使車不毀，人不亡，有效的保護(hù)人、車安全的設(shè)計(jì)制造應(yīng)用技術(shù)方案。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是充分利用橡膠(橡塑、泡沫)材料的彈性、伸縮性、柔韌性和自恢復(fù)性，加入提高強(qiáng)度性能的鋼絲纜繩、簾布、簾網(wǎng)制成C型胎體、橡膠氣囊、裝嵌在用具有剛性、彈性的金屬材料制成的靠背梁架上、用壓條連接固定，裝設(shè)在車橋主梁的前、后端部及其它部位上，伸出車外一定長(zhǎng)度，用較小直徑氣管將前、后連通形成相互聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，這樣一來(lái)，不論是發(fā)生前面還是后面碰撞，都可使其聯(lián)合工作，提高效能。再在較小直徑氣管或橡膠氣囊的充氣管接頭上連接上用于自動(dòng)剎車的由剎車控制閥、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、剎車驅(qū)動(dòng)器、剎車泵組成的自動(dòng)剎車系統(tǒng)、為進(jìn)一步提高性能的一個(gè)或n個(gè)并聯(lián)的由緩沖器筒、帶阻尼孔的固定擋板、帶密封可往復(fù)移動(dòng)的活塞、帶充氣嘴的單向閥、保護(hù)二級(jí)緩沖器自身安全的安全閥、壓力表組成的二級(jí)緩沖器系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)自身安全的安全閥、用于充入可壓縮氣體和阻止其回流、外泄的帶充氣嘴的單向閥、監(jiān)視壓力變化的壓力表，通過(guò)單向閥上的充氣嘴給橡膠氣囊、二級(jí)緩沖器中分別預(yù)先充入與車輛參數(shù)有關(guān)的守候壓力不等的具有良好壓縮彈性、可壓縮性的氣體，即組成了碰撞安全保護(hù)系統(tǒng)總成，處于守候狀態(tài)。一旦發(fā)生碰撞事故，即刻對(duì)車、對(duì)人提供安全保護(hù)，以達(dá)到直接保護(hù)車，間接保護(hù)人，使車不毀，人不傷亡的目的和作用。
當(dāng)機(jī)動(dòng)車配置應(yīng)用上本發(fā)明后的有益效果是，若在停放、行駛中發(fā)生意外碰撞接觸1、處于守候狀態(tài)下的可壓縮氣體的壓力升高，驅(qū)動(dòng)剎車控制閥，輸出一個(gè)壓力信號(hào)，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后控制剎車驅(qū)動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)剎車泵將車剎住。這樣，一即使人沒(méi)有剎車或防止人誤踩油門而加大動(dòng)力，二是減小車在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下的直接碰撞沖力，三是利用剎車時(shí)車輪胎與地面的巨大摩擦阻力，來(lái)降低一部分碰撞動(dòng)能、沖力；2、把碰撞產(chǎn)生的巨大沖擊動(dòng)能迅速而沒(méi)有時(shí)間遲滯的轉(zhuǎn)化為對(duì)橡膠、空氣等的壓縮、阻尼摩擦、膨脹、壓力升高等形式的能量和力，在靠背梁架和車橋主梁的支撐下，又反向利用、轉(zhuǎn)化、消耗、釋放、延長(zhǎng)作用時(shí)間，直至各種作用與反作用相等時(shí)車停下來(lái)，使人、車所受之沖撞力和慣性力大為減弱直至為零；3、將現(xiàn)在的點(diǎn)線接觸硬碰硬導(dǎo)致的車頭、車箱大面積凹陷永久變形、嚴(yán)重?fù)p壞，轉(zhuǎn)變?yōu)樽饔迷诒景l(fā)明上而非直接作用在車頭、車箱上的柔性可恢復(fù)式的點(diǎn)或線接觸迅速變成面接觸，將外來(lái)的碰撞動(dòng)能、沖力轉(zhuǎn)變成為本發(fā)明內(nèi)部的保守能量，經(jīng)多種形式的轉(zhuǎn)化，利用、消耗、釋放，延緩直至相等或零；4、由于本發(fā)明充分的利用了橡膠、可壓縮氣體的柔性、壓縮彈性，金屬材料的剛性、韌性等，經(jīng)巧妙組合而成，具有良好的自恢復(fù)性和堅(jiān)固度。一般的碰撞，即不損壞(或降低程度)車和人的生存空間，又盡最大限度的保護(hù)人，有效的防止碰撞而產(chǎn)生的巨大沖擊動(dòng)能和慣性對(duì)人、車造成的嚴(yán)重危害和生命財(cái)產(chǎn)損失，當(dāng)脫離接觸后，即刻自行恢復(fù)，故此，通過(guò)直接保護(hù)車，間接保護(hù)人的手段，達(dá)到車不毀，人則不傷亡的目的。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)型圖。
圖2是本發(fā)明的增強(qiáng)型圖。
圖3是圖1、圖2中的簾布網(wǎng)[LW]的結(jié)構(gòu)圖。
標(biāo)準(zhǔn)型圖1、增強(qiáng)型圖2中相同的部分1.C形胎體，2.橡膠氣囊，3.可壓縮氣體，4.壓條，5、8.螺栓，5-1.壓條上的螺栓孔，6.靠背梁架，7.連接件，8-1.C形胎體端部后彎延長(zhǎng)[YC]部分的螺栓孔，8-2.靠背梁架兩端后彎延長(zhǎng)[HW]部分上的螺栓孔，8-3.螺栓襯套，9.裝飾保護(hù)罩，10.較小直徑氣管，10-1.橡膠氣囊的充氣管接頭，10-2.壓條上的充氣管孔，10-3.靠背梁架上的充氣管孔，11.安全閥，12.連接件上的連接孔，13.監(jiān)視橡膠氣囊內(nèi)壓力的壓力表，14.單向閥，15.單向閥的充氣嘴，16.車橋主梁，17.靠背梁架的加強(qiáng)筋，18.靠背梁架的凹槽，19.C形胎體迎撞側(cè)加厚層，20.C形口的延長(zhǎng)邊，20-1.C形口兩側(cè)含加強(qiáng)筋的凸肩，21、27.氣管，22.剎車控制閥閥芯，23.回復(fù)彈簧，24.調(diào)節(jié)螺絲，25.剎車控制閥，26.剎車控制閥氣口，28.靠背梁架上的螺栓孔，29.閥室，30.C形口延長(zhǎng)邊上的螺栓孔，31.信號(hào)轉(zhuǎn)換器，32、38.剎車驅(qū)動(dòng)器，33.車上原有的剎車踏板，34、37、39.剎車泵，35.剎車泵管線，36.三通換向閥，40.安全閥上的調(diào)節(jié)螺栓，41.手動(dòng)復(fù)位開關(guān)，A、B.車橋主梁上固定的保護(hù)系統(tǒng)，HW.靠背梁架端部后彎延長(zhǎng)部分，LW.C形胎體內(nèi)的簾布網(wǎng)，YC.C形胎體端部后彎延長(zhǎng)部分，SC.剎車制動(dòng)力，PS.剎車控制壓力信號(hào)，P.充入橡膠氣囊中的守候壓力。
在標(biāo)準(zhǔn)型圖1基礎(chǔ)上增加為增強(qiáng)型圖2中不同的部分42.單向閥，42-1.單向閥的充氣嘴，43.監(jiān)視二級(jí)緩沖器左氣室中壓力的壓力表，44.安全閥，45.安全閥閥芯，46.調(diào)節(jié)螺絲，47.左氣室，47-1.可壓縮氣體，48.活塞，49.調(diào)壓板，50.常閉阻尼孔，51.密封墊，51-1.壓板，52.壓緊彈簧，53.壓緊螺栓，54.二級(jí)緩沖器，55.右氣室，56.氣管，57.常開阻尼孔或縫隙，58.密封圈，59.左氣室，60.緩沖器筒，PzPZ.充入二級(jí)緩沖器左氣室中的守候壓力。
圖3中1.緯纜，2.圍纜，3.圈纜，4、6、11.簾網(wǎng)、簾布，5、8.周向經(jīng)纜，7.兩端固定螺栓，9.螺栓襯套，10.中間固定螺栓。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的目的可由以下實(shí)施例來(lái)實(shí)現(xiàn)，但由于車種多樣、大小繁雜，本發(fā)明包括和大致分為標(biāo)準(zhǔn)型、增強(qiáng)型，且不限制本發(fā)明。
在圖1所示的標(biāo)準(zhǔn)型實(shí)施例中1、靠背梁架[6]靠背梁架[6](或工字形)，有加強(qiáng)筋[17]、凹槽[18]，其內(nèi)有連接螺栓孔[28]，可穿入螺栓[5]、充氣管孔[10-3]可穿入充氣管接頭[10-1]，兩端后彎延長(zhǎng)[HW]部分、帶有螺栓孔[8-2]可穿入螺栓[8]，其凹槽[18]用于裝入和固定壓緊C形胎體[1]，用具有良好剛性、韌性的材料制成，是堅(jiān)固的；2、壓條[4]壓條[4]，有充氣管孔[10-2]、螺栓孔[5-1]，其中固定有螺栓[5]，用具有良好剛性、韌性的材料制成；3、C形胎體[1]C形胎體[1]，用富有彈性、伸縮性、柔韌性和自恢復(fù)性、強(qiáng)度高的橡膠(橡塑、泡沫)材料加簾布網(wǎng)[LW](見(jiàn)圖3)制成，兩端向后彎延長(zhǎng)[YC]部分，其上帶有螺栓孔[8-1]可穿入螺栓[8]和螺栓襯套[8-3]、C形口兩側(cè)有含加強(qiáng)筋的凸肩[20-1]和延長(zhǎng)邊[20]，其上帶有螺栓孔[30]可穿入螺栓[5]，能嵌入靠背梁架[6]的凹槽[18]里，迎撞面?zhèn)扔屑雍駥覽19]，C形口內(nèi)可裝入橡膠氣囊[2]；4、橡膠氣囊[2]橡膠氣囊[2]，用富有彈性、伸縮性、柔韌性和自恢復(fù)性、強(qiáng)度高的橡膠材料制成，其上有充氣管接頭[10-1]，可裝進(jìn)C形胎體[1]的C形口內(nèi)并受其約束，能充入可壓縮氣體[3]。
將橡膠氣囊[2]裝入C形胎體[1]的C形口內(nèi)，把橡膠氣囊[2]上的充氣管接頭[10-1]從壓條[4]上的充氣管孔[10-2]、靠背梁架[6]上的充氣管孔[10-3]中穿出，用帶螺栓[5]的壓條[4]由內(nèi)向外穿過(guò)C形胎體[1]的C形口兩側(cè)延長(zhǎng)邊[20]上的螺栓孔[30]和靠背梁架[6]上的螺栓孔[28]，嵌入壓緊固定在靠背梁架[6]的凹槽[18]里，再用螺栓[8]、螺栓襯套[8-3]穿過(guò)C形胎體[1]兩端向后彎延長(zhǎng)[YC]部分的螺栓孔[8-1]、靠背梁架[6]兩端后彎[HW]部分的螺栓孔[8-1]固定連結(jié)成一體，通過(guò)帶連接孔[12]的連接件[7]裝設(shè)在車前和車后的車橋主梁[16]的端部，伸出車外一定長(zhǎng)度，取代現(xiàn)有技術(shù)中的“保險(xiǎn)杠”。為敘述方便，設(shè)裝在車前的為[A]，車后的為[B]。用較小直徑氣管[10]把[A]和[B]中的橡膠氣囊[2]經(jīng)其上的充氣管接頭[10-1]連通、再連接上用于充入可壓縮氣體[3]和始終保持一個(gè)守候壓力值為P的帶充氣嘴[15]的單向閥[14]、用于碰撞時(shí)及時(shí)自動(dòng)剎車的自動(dòng)剎車裝置、用于釋放超載沖擊動(dòng)能轉(zhuǎn)化來(lái)的壓力Pb和保護(hù)系統(tǒng)安全壓力閾值Pj的安全閥[11]，組成相互聯(lián)動(dòng)的整體系統(tǒng)。
當(dāng)經(jīng)單向閥[14]的充氣嘴[15]給前[A]、后[B]內(nèi)的橡膠氣囊[2]中充入可壓縮氣體[3]，在單向閥[14]的作用下，充入的可壓縮氣體[3]不能回流，停止充氣后阻擋其不能外泄，并始終保持守候壓力值P，其值與車的大小、參數(shù)、安全保護(hù)范圍、級(jí)別有關(guān)，是由車的具體參數(shù)來(lái)設(shè)定的，由壓力表[13]顯知和監(jiān)視。這樣一來(lái)，就形如在車前、車后加設(shè)了作用力與反作用力、壓力、彈力可隨碰撞動(dòng)能和沖力自變的“柔性軟墊”。不論是來(lái)自前面的、后面的碰撞，都能起到同樣的安全保護(hù)作用。
本發(fā)明的實(shí)施例中的較小直徑氣管[10]，除連通前端的[A]、后端的[B]、充入和在碰撞發(fā)生時(shí)起著兩端的可壓縮氣體[3]在其中流動(dòng)傳遞等外，還起調(diào)節(jié)氣流、提供巨大阻尼力fz，降低沖力的重要作用。當(dāng)碰撞力小時(shí)，氣流速度低，阻尼力fz小，當(dāng)碰撞動(dòng)能大，其流速高，阻尼力fz就大，降低沖力的作用自動(dòng)調(diào)節(jié)和提高。
其壓力設(shè)定與變化范圍系統(tǒng)的守候壓力與安全閥打開泄載的壓力閾值，設(shè)定為P＜＜Pj，其安全工作壓力范圍為P＜Pb≥Pj。當(dāng)且當(dāng)發(fā)生碰撞而擠壓前[A]的C形胎體[1]，橡膠氣囊[2]和其中的可壓縮氣體[3]時(shí)，守候壓力P升高，碰撞動(dòng)能、沖力被轉(zhuǎn)換為壓力Pb，并經(jīng)較小直徑氣管[10]以阻尼流動(dòng)形式向后[B]中傳遞，使其壓力也升高并膨脹C形胎體[1]，橡膠氣囊[2]吸收、轉(zhuǎn)化、消耗能量，當(dāng)兩端壓力相等時(shí)停止，若碰撞動(dòng)能、沖力巨大，使Pb大于安全閥[11]的安全壓力閾值Pj時(shí)，安全閥[11]打開泄出一部分可壓縮氣體[3]及壓力，當(dāng)Pb降低小于Pj時(shí)關(guān)閉，即Pj≥Pb＞P時(shí)，內(nèi)部轉(zhuǎn)化吸收；當(dāng)Pj＜Pb＞P時(shí)，打開泄載。
由于本發(fā)明是裝在車前、車后并伸出一定的長(zhǎng)度，在碰撞發(fā)生時(shí)，必先與之接觸而不直接與車體接觸，碰撞動(dòng)能、沖力是在本發(fā)明的內(nèi)部轉(zhuǎn)化、利用、消耗、泄出，已不象現(xiàn)有技術(shù)中直接與車頭、車箱接觸造成輕重不同的損壞了。所以，當(dāng)碰撞動(dòng)能、沖力不大于設(shè)計(jì)值時(shí)，車不會(huì)損壞，不大于C形胎體[1]的破壞強(qiáng)度時(shí)，車不會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞，故而，直接保護(hù)了車，間接保護(hù)了人，達(dá)到了車不毀，人不(傷)亡的目的。
在高檔車上應(yīng)用時(shí)，為了造型美觀，在其[A]和[B]外面可根據(jù)車形和顏色加設(shè)裝飾保護(hù)罩[9]將其全部罩起來(lái)，與車混為一體，與前述不同的是碰撞結(jié)束后可能要換一個(gè)新的了。由于車的品種、類型繁多，其式樣可由車型來(lái)確定。
在圖2所示的增強(qiáng)型實(shí)施例中，除了與圖1所示的標(biāo)準(zhǔn)型一樣外，根據(jù)車的動(dòng)態(tài)參數(shù)和保護(hù)等級(jí)，增加連接了一至n個(gè)并聯(lián)的二級(jí)緩沖器[54]。在二級(jí)緩沖器[54]的緩沖器筒[60]內(nèi)部，右端固定有調(diào)壓板[49]，上面設(shè)有用于自動(dòng)調(diào)節(jié)氣體流動(dòng)阻尼力fh的常開阻尼孔或縫隙[57]、被螺栓[53]、彈簧[52]、壓板[51-1]和密封墊[51]壓緊的常閉阻尼孔[50]，形成右氣室[55]和左氣室[59]，有一可往復(fù)移動(dòng)帶有密封圈[58]的活塞[48]，將左氣室[59]一分為二形成了又一個(gè)左氣室[47]，其左端裝設(shè)有帶充氣嘴[42-1]的單向閥[42]與氣源相連，經(jīng)單向閥[42]上的充氣嘴[42-1]給左氣室[47]中充入可壓縮氣體[47-1]，在單向閥[42]的阻擋作用下保持守候壓力值為Pz，當(dāng)Pz＞P時(shí)，活塞[48]向右移并始終處于右側(cè)壓緊在調(diào)壓板[49]上；另還裝設(shè)有用于釋放泄出特別巨大沖擊動(dòng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的壓力Pc和用于保護(hù)二級(jí)緩沖器[54]安全的安全閥[44]，其打開閾值為Ph，守候壓力Pz與Ph的變化，由壓力表[43]監(jiān)視；其右端用氣管[56]與較小直徑氣管[10]、前[A]、后[B]中橡膠氣囊[2]的充氣管接頭[10-1]相連通，經(jīng)單向閥[14]上的充氣嘴[15]與氣源連通，當(dāng)壓力為P的可壓縮氣體[3]充入前[A]、后[B]中的橡膠氣囊[2]和二級(jí)緩沖器[54]中的右氣室[55]和左氣室[59]中，在單向閥[14]的作用下保持守候壓力值P，處于守候狀態(tài)，其壓力值由壓力表[13]監(jiān)視。當(dāng)因突然碰撞使守候壓力值P升高為Pb時(shí)，可壓縮氣體[3]流過(guò)常開阻尼孔或縫隙[57]的阻尼力fh、壓力大于通過(guò)常閉阻尼孔[50]加在密封墊[51]和壓板[51-1]上的壓力大于彈簧[52]的壓緊力時(shí)打開，壓力為Pb的可壓縮氣體[3]進(jìn)入左氣室[59]中，作用在活塞[48]右側(cè)面上，當(dāng)Pb＞Pz時(shí)，左移壓縮左氣室[47]中可壓縮氣體[47-1]使其壓力升高為Pc、重度γ增大。這可綜合、有效利用氣流的流動(dòng)阻力、壓縮彈性，耐沖擊力等等來(lái)轉(zhuǎn)化、消耗碰撞動(dòng)能和沖力。
本發(fā)明組成的相互聯(lián)動(dòng)的整體系統(tǒng)，其壓力設(shè)定與工作變化范圍1、整個(gè)系統(tǒng)的守候狀態(tài)設(shè)置是P＜＜Pz＜＜Ph＜＜Pj；2、當(dāng)因碰撞擠壓C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]中的可壓縮氣體[3]時(shí)，使守候壓力P升高為Pb且小于或等于Pz，即Pz≥Pb＞P時(shí)，處于圖1所示的實(shí)施例狀態(tài)下工作；3、當(dāng)碰撞動(dòng)能、沖力較大，Pb＞Pz時(shí)，可壓縮氣體[3]通過(guò)右端固定的調(diào)壓板[49]上的常開阻尼孔或縫隙[57]、常閉阻尼孔[50]進(jìn)入二級(jí)緩沖器[54]的左氣室[59]內(nèi)，推動(dòng)帶有密封圈[58]的活塞[48]向左移動(dòng)，壓縮左氣室[47]中守候壓力值為Pz的可壓縮氣體[47-1]，使守候壓力Pz升高為Pc時(shí)，其[A]、[B]和二級(jí)緩沖器[54]聯(lián)合工作，轉(zhuǎn)化吸收碰撞動(dòng)能、沖力；4、當(dāng)碰撞動(dòng)能、沖力巨大時(shí)，Pb繼續(xù)升高使Pc也繼續(xù)升高，當(dāng)大于安全閥[44]的安全保護(hù)設(shè)定閾值Ph時(shí)，即Pb＝Pc≥Ph時(shí)，可立即打開泄掉一部分可壓縮氣體[47-1]，來(lái)保護(hù)二級(jí)緩沖器[54]的安全；5、當(dāng)碰撞動(dòng)能、沖力特別巨大時(shí)，即Pb＝Pc＞＞Ph≥Pj時(shí)，二級(jí)緩沖器[54]上的安全閥[44]打開泄載，其內(nèi)帶有密封圈[58]的活塞[48]被推壓到左端終點(diǎn)，使左氣室[47]中可壓縮氣體[47-1]基本大部泄出，如依然升高時(shí)，安全閥[11]也打開泄出橡膠氣囊[2]中的可壓縮氣體[3]，當(dāng)Pc＝Pb≤Pj時(shí)，安全閥[11]關(guān)閉；6、當(dāng)Pb＞＞Pj時(shí)，碰撞接觸端橡膠氣囊[2]中等于接觸壓入體積的可壓縮氣體[3]將全部泄出，C形胎體[1]被壓靠墊在靠背梁架[6]上，成為最后的防線，但在此狀態(tài)下，相當(dāng)一部分的碰撞動(dòng)能、沖力也消耗了一大部分，車的損壞程度也已大大降低；7、當(dāng)C形胎體[1]被壓靠墊在靠背梁架[6]上，并被割裂，這時(shí)碰撞動(dòng)能、沖力才會(huì)真正作用在靠背梁架[6]上，傳遞到車橋主梁[16]上。
在本發(fā)明圖1、圖2所示的實(shí)施例中，設(shè)有一個(gè)由剎車控制閥[25]、信號(hào)轉(zhuǎn)換器[31]、手動(dòng)復(fù)位開關(guān)[41]、剎車驅(qū)動(dòng)器[32]或[38]、剎車泵[37]或[39]和車上原有的剎車泵[34]、剎車泵管線[35]、三通換向閥[36]組成的自動(dòng)剎車系統(tǒng)，經(jīng)氣管[21]與剎車控制閥[25]和較小直徑氣管[10]連通。當(dāng)發(fā)生碰撞接觸和壓縮C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]和其中的可壓縮氣體[3]時(shí)，守候壓力P即刻升高為工作壓力Pb，經(jīng)與較小直徑氣管[10]連通的氣管[21]傳遞進(jìn)入閥室[29]，推動(dòng)閥芯[22]向一端移動(dòng)，壓縮回復(fù)彈簧[23]，打開氣口[26]輸出一壓力信號(hào)Ps，經(jīng)氣管[27]進(jìn)入信號(hào)轉(zhuǎn)換器[31]中，接通剎車驅(qū)動(dòng)器[32]或[38]的動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)剎車泵[37]或[39]，產(chǎn)生剎車制動(dòng)力[SC]去將車剎住。故此，一可防止碰撞發(fā)生時(shí)誤踩油門而加大了碰撞動(dòng)能、沖力，二是有效利用剎車時(shí)車輪與地面的巨大摩擦阻力來(lái)降低、減小碰撞動(dòng)能、沖力，及對(duì)車的損壞程度與慣性力對(duì)人的損害。圖中[33]是車上原有的剎車踏板、[34]是剎車泵，經(jīng)剎車泵管線[35]與三通換向閥[36]并聯(lián)，使兩套系統(tǒng)并聯(lián)為即統(tǒng)一，又獨(dú)立工作而不相互干擾。
圖3是本發(fā)明圖1、圖2所示實(shí)施例中簾布網(wǎng)[LW]的實(shí)施例。在C形胎體[1]的橡膠層中設(shè)有用來(lái)提高強(qiáng)度、防崩脫、防刺破、形狀約束、和與靠背梁架[6]連接固定用的簾布網(wǎng)[LW]。它由高強(qiáng)度柔順性好的鋼繩(絲)制成繞過(guò)螺栓[7](圖1、圖2中[8])和螺栓襯套[9](圖1、圖2中[8-3])用于兩端固定的緯纜[1]，用于固定中心、定位經(jīng)纜[5]或[8]的圍纜[2]，用于固定和防止C形胎體[1]局部膨脹和崩脫的周向經(jīng)纜[5]或[8]，用于固定和均分經(jīng)纜[5]或[8]、C形胎體[1]受力并通過(guò)壓條[4]上的螺栓[10](圖1、圖2中[5])與靠背梁架[6]連接壓緊固定的圈纜[3]，在經(jīng)纜[5]或[8]的內(nèi)側(cè)和外側(cè)與緯纜[1]之間、之外設(shè)有簾網(wǎng)、簾布[4]、[6]和[11]。纜的根數(shù)密度和簾網(wǎng)、簾布的層數(shù)厚度等與車的動(dòng)態(tài)參數(shù)和安全保護(hù)級(jí)別有關(guān)。
本發(fā)明中的C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]由橡膠材料制成。也可用塑膠、泡沫材料制成和取代，但性能要低的多的多。
本發(fā)明適用于各種機(jī)動(dòng)車，可按車型、式樣和大小與動(dòng)態(tài)參數(shù)及特殊需要進(jìn)行配套設(shè)計(jì)生產(chǎn)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于巧妙、有效的利用氣體的可壓縮性、來(lái)源的豐富性、橡膠(橡塑、泡沫)材料的彈性、柔韌性及自恢復(fù)性，金屬材料的剛性、彈性和高強(qiáng)度，簾布網(wǎng)和相關(guān)經(jīng)、緯纜的相對(duì)強(qiáng)度和約束力，經(jīng)設(shè)計(jì)、組合，按工藝要求加工制造而成。將其裝設(shè)在車的前[A]、后[B]，并與車的主梁或底板牢固連接。當(dāng)發(fā)生車與車、車與物碰撞時(shí)，不再是硬碰硬的點(diǎn)、線接觸，快速不可逆的永久變形的車體直接受力的嚴(yán)重?fù)p壞。而是相當(dāng)于在其之間加入了“彈性軟墊”，由點(diǎn)線接觸進(jìn)而快速變成面，壓力、彈力可隨撞擊力大令自變的軟接觸。即在碰撞接觸時(shí)，立即產(chǎn)生柔性、彈性變形，壓縮C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]和預(yù)先充入的守候壓力為P的可壓縮氣體[3]，使其產(chǎn)生由小到大自動(dòng)變化的壓力與反作用力，把碰撞時(shí)產(chǎn)生的沖擊動(dòng)能迅速轉(zhuǎn)變成壓縮膨脹C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]中的可壓縮氣體[3]、二級(jí)緩沖器[54]中的可壓縮氣體[47-1]，及其壓力升高的能量和熱能、與在較小直徑氣管[10]、調(diào)壓板[49]上的常開阻尼孔或縫隙[57]、常閉阻尼孔[50]中傳導(dǎo)、流動(dòng)的摩擦阻尼力fh等。與此同時(shí)，利用其碰撞接觸時(shí)瞬間產(chǎn)生的壓力變化為信號(hào)，去控制剎車，再利用車輪胎與地面的摩擦力將碰撞動(dòng)能迅速降下來(lái)一部分，直至碰撞沖力和反作用力相等時(shí)車自行停住，以期達(dá)到車不毀(或大幅度降低損壞程度)，人不(傷)亡(或減輕傷亡程度)的目的。
本發(fā)明中的可壓縮氣體[3]和[47-1]可利用車上自有氣源或其它外來(lái)氣源供氣或補(bǔ)充，并始終保持其設(shè)定的守候壓力P、Pz。一旦發(fā)生碰撞，即刻發(fā)揮作用而沒(méi)有任何遲滯。但它只在第一次使用或是泄載、漏氣后補(bǔ)充時(shí)消耗一點(diǎn)能量，在守候狀態(tài)下，不消耗任何能量。在一般情況下，特別是經(jīng)常性的小碰撞、擦擠，能反復(fù)多次發(fā)揮作用，而不需維修。
本發(fā)明的工作原理是當(dāng)安裝設(shè)置完畢，如果車上有自帶的氣體壓縮機(jī)，用連接管與充氣嘴[15]接通，車啟動(dòng)，可壓縮氣體[3]經(jīng)由充氣嘴[15]、單向閥[14]和較小直徑氣管[10]進(jìn)入橡膠氣囊[2]中，使其升壓膨脹，直到把C形胎體[1]脹滿并達(dá)到設(shè)定的守候壓力值P時(shí)即停止充氣。如果沒(méi)有自帶氣源或氣源壓力達(dá)不到設(shè)定的守候壓力值P、Pz產(chǎn)時(shí)，可用其它能達(dá)到要求的氣源進(jìn)行充氣。由于有單向閥[14]的阻擋作用，即使車停止運(yùn)行或久放，可壓縮氣體[3]也不能回流和跑掉，守候壓力值P也基本保持不變。一旦發(fā)生碰撞事故，如受撞的是前[A](后[B]也相同)會(huì)有下列變化和情況1、物體先與C形胎體[1]接觸，隨著車的前移，開始發(fā)生柔性壓縮變形，使碰撞初始的點(diǎn)、線接觸，迅速變?yōu)槊娣e增大的面接觸，使橡膠氣囊[2]中的可壓縮氣體[3]被壓縮，壓力升高①、由于是前[A]、后[B]聯(lián)通的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，其中一部分可壓縮氣體[3]經(jīng)較小直徑氣管[10]快速流向后端[B]內(nèi)，并傳遞能量和產(chǎn)生摩擦阻尼力fz，也使其產(chǎn)生膨脹壓力，前[A]中部分是受力壓縮，后[B]部分則是受力膨脹。這是一個(gè)將碰撞動(dòng)能、沖力能量形式，轉(zhuǎn)化為對(duì)C形胎體[1]的橡膠、橡膠氣囊[2]中可壓縮氣體[3]被彈性壓縮而壓力升高、重度γ增加的能量形式，也是做功和能量消耗、積聚的過(guò)程，也是由碰撞產(chǎn)生的巨大的局部接觸動(dòng)能、沖力，被迅速轉(zhuǎn)化為分散到整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)單位面積上處處壓力相等，同時(shí)升高、管路磨擦、發(fā)熱的反作用機(jī)械能和熱能，其沖擊動(dòng)能所造成的破壞力也就被迅速轉(zhuǎn)化、消耗、分散和降低，直至兩力相等或?yàn)榱銜r(shí)車停下來(lái)。由于這也是一個(gè)需要時(shí)間才能完成的過(guò)程，即延長(zhǎng)了碰撞沖擊動(dòng)能——沖力作用的過(guò)程，根據(jù)物理學(xué)定律，相對(duì)的降低了對(duì)車和人的沖量、慣性損害程度。
②、利用碰撞接觸和壓縮，使橡膠氣囊[2]中可壓縮氣體[3]瞬間升高的壓力，作為驅(qū)動(dòng)剎車控制閥[25]的動(dòng)力和信號(hào)輸出Ps，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換器[31]轉(zhuǎn)換成與原車上相同的動(dòng)力信號(hào)，再接通控制剎車驅(qū)動(dòng)器[32]或[38]的動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)剎車泵[37]或[39]，產(chǎn)生剎車制動(dòng)力[SC]去將車剎住。有效的利用剎車時(shí)車輪胎與地面的制動(dòng)摩擦力來(lái)降低一部分碰撞沖擊動(dòng)能或沖量。剩余的部分能量則由本發(fā)明來(lái)轉(zhuǎn)換、消耗掉。
本發(fā)明通過(guò)各種有效的手段和方法，利用系統(tǒng)的內(nèi)在條件和外部條件，最大限度的消耗、轉(zhuǎn)化、降低碰撞動(dòng)能、沖量、將損害、損失減少到極限程度，使車不毀損、人不傷亡。
2、當(dāng)碰撞動(dòng)能、沖力相對(duì)不很大時(shí)，C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]被壓縮、膨脹變形，壓力升高，直到把碰撞產(chǎn)生的動(dòng)能沖力消耗完，達(dá)到兩力平衡時(shí)車即停下來(lái)。當(dāng)相對(duì)值不很大，可壓縮氣體[3]經(jīng)較小直徑氣管[10]向后[B]中傳遞或流動(dòng)時(shí)，流速也較低，單位面積上的壓力也就低的多，脫離接觸后可壓縮氣體[3]又經(jīng)原路返回，即刻恢復(fù)原狀。
3、當(dāng)碰撞動(dòng)能、沖力相對(duì)很大時(shí)，C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]被壓縮而急速變形，其中的可壓縮氣體[3]迅速經(jīng)過(guò)較小直徑氣管[10]向后[B]內(nèi)流動(dòng)傳遞使其壓力升高、膨脹，由于較小直徑氣管[10]的直徑相對(duì)橡膠氣囊[2]細(xì)的多，流速很大，將會(huì)與管壁產(chǎn)生劇烈摩擦，阻尼力fz、摩擦熱必然增加，形成很大的阻尼作用，消耗掉一部分碰撞動(dòng)能。與此同時(shí)，可壓縮氣體[3]的壓力Pb、重度γ也升高，直到大于安全閥[11]的設(shè)定閾值Pj時(shí)，就自動(dòng)打開外泄，較小直徑氣管[10]中的氣流速度將會(huì)更高，阻尼力fz作用也更大，撞擊力消耗的速度也更快，直到前[A]和后[B]中橡膠氣囊[2]里的壓力Pb低于安全閥[11]設(shè)定的閾值Pj時(shí)停止外泄，由撞擊產(chǎn)生的動(dòng)能也就消耗完使車停下。脫離接觸后，再補(bǔ)充上泄出的那部分可壓縮氣體[3]即可。
4、當(dāng)碰撞沖擊力特別巨大時(shí)，由于安全閥[11]的泄壓作用，可能會(huì)把受撞擊擠壓一端的橡膠氣囊[2]中等于壓入體積的可壓縮氣體[3]通過(guò)安全閥[11]泄出，最后使C形胎體[1]壓扁直至貼在靠背梁架[6]上，這時(shí)，沖力F通過(guò)C形胎體[1]的加厚層[19]傳遞到靠背梁架[6]、車橋主梁[16]上的動(dòng)能才會(huì)相對(duì)較大，但是，此時(shí)所受到的撞擊動(dòng)能和沖量已經(jīng)過(guò)前述的功能處理，會(huì)降低到不足嚴(yán)重?fù)p壞車體的值上，其車中乘員也就不會(huì)造成重傷和死亡了。
5、當(dāng)碰撞動(dòng)能、沖力特別、特別巨大時(shí)，最后使C形胎體[1]在碰撞擠壓和靠背梁架[6]的相對(duì)作用下被全部擠破、經(jīng)纜[5]、[8]被擠斷，而直接作用在靠背梁架[6]或車橋主梁[16]上，這時(shí)，碰撞沖力F才會(huì)通過(guò)靠背梁架[6]傳遞到車橋主梁[16]上的動(dòng)能才會(huì)最大，但是，此時(shí)所受到的撞擊動(dòng)能和沖力在經(jīng)過(guò)前述的功能處理后，會(huì)降低到不足非常嚴(yán)重?fù)p壞車箱、車體的值上，且也許車體會(huì)有一些變形、損壞等。
6、在車上裝設(shè)了本發(fā)明后，在碰撞接觸時(shí)不先直接與車頭、車箱接觸，盡管在最后與之接觸時(shí)，其破壞力已經(jīng)大大削弱，即使有所損壞，也與目前有極大的不同了，故而，保護(hù)了車內(nèi)的空間，車中的人、物也就自然的得到了保護(hù)，把生命財(cái)產(chǎn)也最大限度的保護(hù)起來(lái)。
圖2所示的實(shí)施例，增強(qiáng)型，是為高級(jí)車輛和中、大、重型車輛發(fā)明的，是在標(biāo)準(zhǔn)型的基礎(chǔ)上增加了一至n個(gè)并聯(lián)的二級(jí)緩沖器[54]，用氣管[56]與較小直徑氣管[10]連通，在其右端，有一固定的帶常開阻尼孔或縫隙[57]和用密封墊[51]、壓板[51-1]、彈簧[52]和螺栓[53]壓緊并密封的常閉阻尼孔[50]的調(diào)壓板[49]，并在右端形成右氣室[55]和左氣室[59]；在緩沖器[54]中，還有一能往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞[48]用密封圈[58]密封，它將左氣室[59]一分為二形成了另一個(gè)通過(guò)單向閥[42]和充氣嘴[42-1]與氣源連接的左氣室[47]，可充入可壓縮氣體[47-1]，其守候壓力值為Pz，且遠(yuǎn)大于橡膠氣囊[2]中的守候壓力值P；其左端尾部裝有用于保護(hù)二級(jí)緩沖器[54]安全的安全閥[44]，及監(jiān)視用的壓力表[43]。下就與標(biāo)準(zhǔn)型(圖1)不同的部分詳細(xì)說(shuō)明將其安裝設(shè)置在車上后，通過(guò)單向閥[42]和充氣嘴[42-1]與氣源連接，先給左氣室[47]中充入可壓縮氣體[47-1]，活塞[48]向右移動(dòng)至調(diào)壓板[49]處并頂緊，壓力升高至設(shè)定并保持其值為Pz的守候壓力為止；再經(jīng)單向閥[14]上的氣嘴[15]和較小直徑氣管[10]向前[A]和后[B]內(nèi)的橡膠氣囊[2]和二級(jí)緩沖器[54]中的右氣室[55]和左氣定[59]中充入可壓縮氣體[3]，直到壓力升高至設(shè)定的守候壓力值P為止。其左右兩端的守候壓力值產(chǎn)Pz、P由壓力表[43]、[13]監(jiān)視，處于守候待用狀態(tài)。當(dāng)發(fā)生碰撞時(shí)，除與標(biāo)準(zhǔn)型有相同作用外，還會(huì)有下列情況1、當(dāng)碰撞沖力相對(duì)不是很大時(shí)，其消除撞擊動(dòng)能的作用方式與標(biāo)準(zhǔn)型相同；2、當(dāng)碰撞沖力相對(duì)較大時(shí)，橡膠氣囊[2]中的可壓縮氣體[3]的一部分急速經(jīng)過(guò)較小直徑氣管[10]和氣管[56]傳遞到緩沖器[54]的右氣室[55]中使其壓力升高，又經(jīng)調(diào)壓板[49]上的常開阻尼孔或縫隙[57]進(jìn)入左氣室[59]中，當(dāng)其壓力升高并當(dāng)大于Pz時(shí)，活塞[48]開始向左移動(dòng)一定距離，壓縮左氣室[47]中的可壓縮氣體[47-1]，使其壓力升高為Pc、重度γ增加、變熱而做功，直到兩者聯(lián)合把碰撞動(dòng)能、沖力轉(zhuǎn)化、消耗完使車停下；3、當(dāng)撞擊力相對(duì)特別大時(shí)，橡膠氣囊[2]中的可壓縮氣體[3]的一部分流經(jīng)調(diào)壓板[49]上的常開阻尼孔或縫隙[57]的速度陡升，阻尼力fh劇增，右氣室[55]中的壓力Pb也突然增高，當(dāng)其通過(guò)常閉阻尼孔[50]作用在密封墊[51]和壓板[51-1]上的壓力大于彈簧[52]和螺栓[53]的壓緊力時(shí)，常閉阻尼孔[50]被打開和常開阻尼孔或縫隙[57]一起向左氣室[59]內(nèi)流充，使其內(nèi)壓力Pb迅速升高并大于Pz時(shí)，推動(dòng)活塞[48]左移一定距離，壓縮左氣室[47]中的可壓縮氣體[47-1]使其壓力Pc也迅速升高，當(dāng)達(dá)到Pb＝Pc即相對(duì)的平衡值時(shí)，停止移動(dòng)，也即抵消掉了碰撞動(dòng)能、沖力而使車停下來(lái)；4、當(dāng)碰撞力特別巨大，壓縮左氣室[47]中的可壓縮氣體[47-1]，使壓力升高超過(guò)二級(jí)緩沖器[54]上的安全閥[44]的保護(hù)設(shè)定閾值Ph時(shí)，打開泄掉左氣室[47]中的一部分可壓縮氣體[47-1]和壓力；與此同時(shí)，當(dāng)橡膠氣囊[2]中可壓縮氣體[3]的壓力Pb超過(guò)了安全閥[11]的保護(hù)設(shè)定閾值Pj時(shí)，自動(dòng)打開泄掉其中的一部分可壓縮氣體[3]和壓力，直到小于設(shè)定閾值Pj或相等時(shí)停止。
本發(fā)明的守候壓力值P、Pz與安全閥[11]、[44]的安全保護(hù)極限閾值、卸載壓力值Pj、Ph的設(shè)置，是根據(jù)所配車輛在滿載時(shí)的速度和保護(hù)級(jí)別來(lái)設(shè)計(jì)確定在圖1中，根據(jù)所配車的參數(shù)，預(yù)先給安全閥[11]設(shè)置好安全保護(hù)極限，打開卸載的閾值Pj，再給橡膠氣囊[2]中充入可壓縮氣體[3]，其守候壓力為P，因此，Pj＞＞P；當(dāng)因碰撞擠壓C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]中的可壓縮氣體[3]，使守候壓力P升高為Pb并大于Pj，即P＜Pb＞Pj時(shí)，安全閥[11]打開泄載。當(dāng)P＜Pb≥Pj時(shí)關(guān)閉。
在圖2中，根據(jù)所配車的參數(shù)，預(yù)先給安全閥[11]設(shè)置好安全保護(hù)極限，打開卸載的閾值Pj、安全閥[44]的安全保護(hù)極限，打開卸載的闡值Ph，再給二級(jí)緩沖器[54]左氣室[47]中充入守候壓力值為Pz的可壓縮氣體[47-1]，給橡膠氣囊[2]中充入守候壓力值為P的可壓縮氣體[3]，因此Pj＞＞Ph＞＞Pz＞＞P。
安全閥[11]、[44]的安全保護(hù)閾值Pj、Ph可由調(diào)節(jié)螺絲[40]、[46]對(duì)彈簧[23]及閥芯[45]等在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)確定，以達(dá)到能及時(shí)泄放、消除撞擊動(dòng)能產(chǎn)生的過(guò)載壓力來(lái)保護(hù)系統(tǒng)。
本發(fā)明實(shí)施例中的自動(dòng)剎車系統(tǒng)，是用氣管[21]從較小直徑氣管[10]上引出并與剎車控制閥[25]連接，利用碰撞接觸擠壓C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]和其內(nèi)的可壓縮氣體[3]時(shí)的瞬間，會(huì)使原來(lái)的守候壓力值P改變和升高為Pb，推動(dòng)閥芯[22]移動(dòng)并壓縮回復(fù)彈簧[23]，打開通氣口[26]，輸出一個(gè)壓力為Ps的可壓縮氣體[3]經(jīng)氣管[27]進(jìn)入信號(hào)轉(zhuǎn)換器[31]，轉(zhuǎn)換成與原車上相同的動(dòng)力源，接通剎車驅(qū)動(dòng)器[32]或[38]，驅(qū)動(dòng)剎車泵[37]或[39]，產(chǎn)生剎車制動(dòng)力[SC]去將車剎住。用于在碰撞發(fā)生時(shí)踩剎車而誤踩車油門，在碰撞接觸時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為剎車、防止和降低碰撞接觸后的反彈及連環(huán)碰撞?？傊酶鞣N有利因素，增強(qiáng)和更可靠有效的發(fā)揮碰撞安全保護(hù)作用和功能。也可有效的直接的利用剎車時(shí)車輪胎與地面的摩擦力，來(lái)降低一部分碰撞動(dòng)能、沖力。
本發(fā)明圖1、圖2中所說(shuō)的自動(dòng)剎車系統(tǒng)，有并聯(lián)式和串聯(lián)式之分。并聯(lián)式由剎車驅(qū)動(dòng)器[32]，剎車泵[37]與車上已有的剎車踏板[33]中的剎車泵[34]、剎車管線[35]通過(guò)三通換向閥[36]連通成并聯(lián)形式，再連接到車的剎車系統(tǒng)上。串聯(lián)式將剎車泵[34]與改進(jìn)后的剎車驅(qū)動(dòng)器[38]與剎車泵[39]串聯(lián)起來(lái)組成一體，再與已有的剎車踏板[33]裝配成一體，成串聯(lián)方式使用。
當(dāng)碰撞停止、消除，橡膠氣囊[2]里的壓力降低到設(shè)定的守候壓力值P時(shí)，閥芯[22]在彈簧[23]的推動(dòng)下回復(fù)，切斷和關(guān)閉由碰撞而升高的壓力Ps，剎車制動(dòng)力[SC]撤除。調(diào)節(jié)螺絲[24]是微調(diào)剎車控制閥[25]打開碰撞壓力Ps和靈敏度用的。在系統(tǒng)中還設(shè)有開關(guān)[41]是當(dāng)碰撞停止后剎車制動(dòng)力[SC]仍然沒(méi)有撤除時(shí)，用于手動(dòng)關(guān)掉卸載。
在圖2所示的增強(qiáng)型實(shí)施例中，能通過(guò)增加氣管[56]的接口個(gè)數(shù)來(lái)并聯(lián)n個(gè)二級(jí)緩沖器[54]，以擴(kuò)展保護(hù)能力和安全系數(shù)，來(lái)提高其碰撞保護(hù)的性能和級(jí)別，具體并聯(lián)的個(gè)數(shù)，可根據(jù)車的重量、速度、保護(hù)級(jí)別來(lái)確定。
碰撞安全保護(hù)的依據(jù)、碰撞動(dòng)能、沖力的轉(zhuǎn)化、消耗方法和程序是由下列基本要素、參數(shù)確定和完成①、標(biāo)準(zhǔn)型系統(tǒng)(圖1所示實(shí)施例)當(dāng)質(zhì)量為m的車以速度u行駛，加速度是a，在t時(shí)間碰撞結(jié)束，其固有碰撞力
F＝ma或F=Kt=mut----(1)]]>當(dāng)碰撞接觸時(shí)的車速度為u0，時(shí)間為t0。碰撞結(jié)束時(shí)的車速度為u和時(shí)間為t，其沖量mu0-mu=∫t0t1Fdt=K]]>，即K-K0＝F(t1-t0)或K=mu=mst----(2)]]>設(shè)，若碰撞接觸的是前端[A]，接觸瞬間的面積與接觸形狀有關(guān)，可能是線式(長(zhǎng)寬b×h)，也可能是點(diǎn)式 az＝bh或 由于是軟接觸，在其剛接觸時(shí)的面積為az，由小變大為az，作用在接觸面上的壓力Pb=F∂az----(4)]]>當(dāng)其接觸并壓縮前移，接觸面積az也隨之?dāng)U大，進(jìn)一步擠壓前[A]的C形胎體[1]和其內(nèi)的橡膠氣囊[2]、可壓縮氣體[3]，壓力Pb傳遞作用到直徑為R、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的橡膠氣囊[2]內(nèi)的總內(nèi)表面積an＝2π·RL+4π·R2(5)橡膠氣囊[2]的總?cè)莘eV＝π·R2L+4π·R3/3 (6)由于本發(fā)明是將前[A]后[B]用較小直徑氣管[10]連成一體的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，其實(shí)際總?cè)莘eVQ＝2V+Vq(7)式中的Vq是系統(tǒng)中其它部分的容積之和。充入系統(tǒng)中，在守候狀態(tài)下的可壓縮氣體[3]的壓縮因子或壓力Z=PbRTγ]]>或Pb=GRTVQ----(8)]]>式中的R、T、G、γ是與充入的可壓縮氣體的物理參數(shù)有關(guān)。
當(dāng)碰撞擠壓時(shí)，接觸端橡膠氣囊[2]的內(nèi)容積V變化縮小，其縮小量為V，由于C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]是用橡膠材料制成的，會(huì)有一定的膨脹容積Vp，故而VQ變?yōu)閂bVB＝2V+Vq-V+Vp(9)將式(9)代入式(8)得工作狀態(tài)下的可壓縮氣體[3]的壓縮因子或壓力Z=PbRTγ]]>或Pb=GRTVb----(10)]]>當(dāng)碰撞擠壓時(shí)，使可壓縮氣體[3]膨脹、壓縮，其重度γ增加體積縮小，壓力由守候靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的P，隨碰撞動(dòng)能和沖力的大小而上升到Pb，并被傳遞分配到系統(tǒng)中包括其它面積at的全部上，因此，系統(tǒng)工作時(shí)的總有效面積
Ap＝2an+at，則Ap＞＞az(11)當(dāng)碰撞使守候壓力由P上升到工作時(shí)的動(dòng)態(tài)Pb，又上升到安全閥[11]的安全保護(hù)設(shè)定閾值Pj時(shí)，打開泄放一部可壓縮氣體[3]，這也是系統(tǒng)內(nèi)部單位面積上的“極限”壓力，故Pj=FAP----(12)]]>將式(4)中F代入式(12)中得PjAp＝Pbaz或PjPb=∂azAp=δ----(13)]]>從式中可看出，δ即是碰撞接觸面積與系統(tǒng)中所有的受力面積、“極限”壓力與工作動(dòng)態(tài)壓力Pb之比，也是系統(tǒng)消耗或降低的碰撞動(dòng)能、沖力之比例系數(shù)。
根據(jù)實(shí)際情況，從式(13)中還可看出，當(dāng)系統(tǒng)方案確定后，總面積Ap也就確定為常數(shù)，碰撞接觸面積az是變數(shù)，其值大，如迎面或后追同軸線碰撞接觸，對(duì)系統(tǒng)本身破壞力最小，效果最好，反之，如與棱、尖之物碰撞接觸，由于接觸面積az小，破壞力則大，其壓力變化范圍在1、當(dāng)P＜Pb≤Pj時(shí)，碰撞動(dòng)能、沖力基本都由系統(tǒng)內(nèi)部消化；2、當(dāng)在P＜Pb≥Pj內(nèi)時(shí)，安全閥[11]自動(dòng)打開泄載一部分；當(dāng)滿足或回到條件1時(shí)，再由系統(tǒng)內(nèi)部消化。
用Pb代替Pj，將式(12)代入式(10)整理得碰撞壓縮可壓縮氣體[3]所消耗的沖擊力FQ＝ApZRTγ或FQ＝ApGRT/Vb(14)由于前[A]和后[B]是用較小直徑氣管[10]連通的，當(dāng)碰撞擠壓前[A]中橡膠氣囊[2]里的可壓縮氣體[3]時(shí)，是以阻尼流動(dòng)形式向后[B]中傳遞的，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的阻尼力fz，故(14)式要加上它才能是實(shí)際消耗的沖擊力FQ＝ApZRTγ+fz，或FQ＝fz+ApGRT/Vb(15)當(dāng)碰撞從接觸開始到車停下為止，系統(tǒng)內(nèi)壓力由P升高到Pb，是一由動(dòng)能、沖力轉(zhuǎn)化為對(duì)C形胎體[1]的橡膠、簾網(wǎng)、簾布、各纜、橡膠氣囊[2]、可壓縮氣體[3]的彈性壓縮、膨脹、阻尼流動(dòng)、壓力由低到高的作用在系統(tǒng)內(nèi)、過(guò)載泄壓的過(guò)程，其實(shí)，也是系統(tǒng)的反作用力，故而，就需要時(shí)間t才能完成。將式(15)代入式(2)，即可得知從碰撞接觸到車停下的時(shí)間t=(t1-t0)=mu0-muFQ=mu0-muApZRTγ+fz=mu0-mufz+ApGRT/Vb----(16)]]>將FQ代替F，式(15)代入式(1)整理得碰撞沖量K＝t·(fz+ApZRTγ)或K＝t·(fz+ApGRT/Vb) (17)②、增強(qiáng)型系統(tǒng)(圖2所示的實(shí)施例)增強(qiáng)型是在標(biāo)準(zhǔn)型基礎(chǔ)上增加了一至n個(gè)并聯(lián)二級(jí)緩沖器[54]，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)就要增加上與n個(gè)二級(jí)緩沖器[54]有關(guān)的參數(shù)。
當(dāng)活塞[48]的半徑為r(直徑為D)，其端面積as＝π·r2＝π·D2/4(18)當(dāng)左氣室[47]中可壓縮氣體[47-1]的守候壓力為Pz時(shí)，作用在活塞[48]左側(cè)端面上的初始力與壓力Fsz＝nPzas，則Pz＝Fsz/nas(19)當(dāng)Pz等于作用在活塞[48]右側(cè)端面上的橡膠氣囊[2]中的壓力Pb時(shí)，將式(19)代入式(10)得活塞[48]壓縮可壓縮氣體[47-1]的力Fsz＝nasZRTγ，或Fsz＝nasGRT/Vz(20)式(20)中的Vz是長(zhǎng)度為l的左氣室[47]的有效容積Vz＝asl＝π·r2l(21)在工作狀態(tài)下，由于活塞[48]是可左右移動(dòng)的，其值是變化的。當(dāng)發(fā)生碰撞擠壓，可壓縮氣體[3]由守候狀態(tài)的P升高為工作狀態(tài)的Pb，通過(guò)二級(jí)緩沖器[54]中調(diào)壓板[49]上的阻尼孔[57]或[50]進(jìn)入右氣室[55]和左氣室[59]中，壓力Pb施加在活塞[48]右側(cè)面上，當(dāng)Pb＞Pz時(shí)，推動(dòng)活塞[48]左移一定距離ly，壓縮左氣室[47]中可壓縮氣體[47-1]，使守候狀態(tài)的壓力Pz升高為Pc，其體積Vz改變縮小量Vy＝asly＝π·r2ly(22)其變化范圍是0≤Vy≤Vq。
若當(dāng)并聯(lián)有n個(gè)二級(jí)緩沖器[54]時(shí)，其壓力Pb的變化將同時(shí)傳遞分布作用在n個(gè)二級(jí)緩沖器[54]中的活塞[48]右側(cè)端面上，使其左移，壓縮左氣室[47]中的可壓縮氣體[47-1]，其消耗的力與壓力Fsy＝nPbas，則Pb＝Fsy/nas(23)將式(23)代入式(10)整理得Fsy＝nasZRTγ或Fsy＝nasGRT/Vy(24)由式(19)、(20)、(23)、(24)可知，若Pz＜Pb或Fsz＜Fsy時(shí)，橡膠氣囊[2]中的可壓縮氣體[3]進(jìn)入二級(jí)緩沖器[54]的左氣室[59]和右氣室[55]]中，推動(dòng)活塞[48]左移，壓縮左氣室[47]中的可壓縮氣體[47-1]使其壓力由Pz升高為Pc直至達(dá)到Ph，即Pz＜Pc≤Ph，由系統(tǒng)內(nèi)部轉(zhuǎn)化、消耗；當(dāng)Pb＝Pc≥Ph時(shí)，安全閥[44]打開泄載一部分，當(dāng)Pb＝Pc≤Ph時(shí)停止，剩余的轉(zhuǎn)由系統(tǒng)內(nèi)部轉(zhuǎn)化、消耗。當(dāng)Pb＝Pc＞＞Ph時(shí)，可壓縮氣體[47-1]將被泄出大部。在此狀態(tài)下，若Pb依然很高，即Pb≥Pj時(shí)，安全閥[11]打開，橡膠氣囊[2]中的可壓縮氣體[3]也泄載一部分。當(dāng)Pb＞＞Pj時(shí)，會(huì)將碰撞接觸端C形胎體[1]中橡膠氣囊[2]里的可壓縮氣體[3]泄出到等于接觸壓縮的體積為止，此時(shí)，碰撞沖力(物體)在C形胎體[1]的加厚層[19]的襯墊下會(huì)局部的作用到靠背梁架[6]上。當(dāng)Pb＞＞＞Pj時(shí)，可能會(huì)將C形胎體[1]的加厚層[19]在靠背梁架[6]的反作用下被擠破，而碰撞沖力(物體)才會(huì)直接作用在車橋主梁[16]上。至此，經(jīng)前述各種措施的處理，對(duì)車和損害程度也會(huì)被大大降低。
由于增加了一至n個(gè)并聯(lián)的二級(jí)緩沖器[54]，系統(tǒng)受力的總面積是由前[A]后[B]中橡膠氣囊[2]的內(nèi)表面積、加上n個(gè)活塞[48]的端面積as和其它受力面積at之和，因而，受力總面積Aq＝2an+at+nas(25)因此，將式(25)代入式(12)得作用在前[A]、后[B]中橡膠氣囊[2]內(nèi)和n個(gè)二級(jí)緩沖器[54]左氣室[59]和右氣室[55]側(cè)活塞[48]的總面積上的總壓力PQ=FAq=F2an+at+nas----(26)]]>將式(1)代入式(26)得PQ=FAq=F2an+at+nas=am2an+at+nas----(27)]]>將式(9)與式(22)相加得橡膠氣襄[2]和二級(jí)緩沖器[54]右端在工作時(shí)的動(dòng)態(tài)容積Vn＝Vb+Vy(28)將(26)代入式(15)、由Vn取代Vb得可壓縮氣體[3]被壓縮時(shí)轉(zhuǎn)化、消耗的力FQ＝ApZRTγ+fz＝ZRTγ(2an+al+nas)+fz或FQ＝fz+ApGRT/Vn＝fz+GRT(2an+az+nas)/Vn(29)將式(29)、(20)相加得其系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化、消耗的總合力，也即C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]中的膨脹力Fp＝FQ+Fsz(30)根據(jù)物理學(xué)可知，氣體具有可壓縮性和彈性力fQ也即可壓縮氣體[47-1]所受的力Fsy，橡膠材料制成的C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]的抗張性力和彈性力ftn、金屬材料制成的二級(jí)緩沖器[54]具有抗張性力和彈性力fj，這些也可認(rèn)為是對(duì)氣體的約束力，還有可壓縮氣體[3]、[47-1]在安全閥[11]、[44]泄出過(guò)載時(shí)的阻尼力fn相加的總合力Fy＝Fsy+ftn+fj+fn(31)由于反作用力等于作用力，F(xiàn)p-Fy＝0或FQ+Fsz＝Fsy+ftn+fj+fn(32)由前述可知，將以碰撞沖擊、擠壓局部使接觸面積由az變成a為主的能量形式轉(zhuǎn)化為一端壓縮前[A]一端膨脹后[B]和壓縮其中的可壓縮氣體[3]、二級(jí)緩沖器[54]的左氣室[47]中可壓縮氣體[47-1]等的能量形式，使其傳遞分布到整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)所有面積Aq上，各處壓力趨于相等，氣體重度γ增加，即az＜a＜＜Aq，P＜Pb≤Pj和Pz＜Pb≤Ph或Pz＜Pc≤Ph。
由于在碰撞接觸時(shí)觸發(fā)了自動(dòng)剎車系統(tǒng)而使車剎住，輪胎以車重為N、摩擦系數(shù)為μ0與地面產(chǎn)生摩擦阻力
fs＝μ0N (33)并以慣性向前滑動(dòng)，與碰撞力F方向相反。
經(jīng)過(guò)本發(fā)明上述手段和變化程序的處理，當(dāng)碰撞發(fā)生前的瞬間，車的總質(zhì)量m、速度u是已知的，其理論沖量K＝mu也是可知的。但從碰撞接觸到碰撞結(jié)束而停車則與時(shí)間t的變化有關(guān)，還與接觸的面積大小、方式、剛?cè)彳浻蚕禂?shù)、系統(tǒng)的彈性模量等綜合系數(shù)k有關(guān)。其結(jié)合進(jìn)剎車制動(dòng)摩擦力fs，其碰撞沖力也就由沒(méi)有剎車的式(1)變?yōu)榧由蟿x車制動(dòng)力式(33)引入系數(shù)k得F=kma-fs=kKt-fs=kmut-fs----(34)]]>將式(34)代入式(26)得剎車后的系統(tǒng)內(nèi)的壓力PQ=FAq=kma-fsAq=kmut-fsAq=kmutAq-fsAq-]]>或PQ=kma(2an+at+nas)-fs(2an+at+nas)----(35)]]>=kmut(2an+at+nas)-fs(2an+at+nas)]]>根據(jù)能量守恒定律，車在碰撞時(shí)的實(shí)際受力FS＝F-Fp-fs(36)從式(36)中可知，碰撞時(shí)的受力有①、當(dāng)F-fs＝Fp時(shí)(“-”是剎車制動(dòng)摩擦力fs與碰撞沖擊力F的方向相反)，F(xiàn)S＝0，即碰撞與被碰撞的力相等，將被系統(tǒng)轉(zhuǎn)化、消耗、吸收，對(duì)車基本沒(méi)有破壞力；②、當(dāng)Fp＜F時(shí)，車身才受力；③、當(dāng)Fp＜＜F且超過(guò)車橋主梁[16]的強(qiáng)度時(shí)，才對(duì)車有破壞力；④、當(dāng)Fp＞F時(shí)，可能會(huì)把被碰撞的物體撞、彈出去。
由本發(fā)明所示的實(shí)施例，其工作程序和流程為從碰撞的點(diǎn)或線接觸az→壓縮一端的C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]和其中的守候壓力為P的可壓縮氣體[3]，變?yōu)樵龃蟮拿娼佑|a→變形、在較小直徑氣管[10]中的阻尼摩擦流動(dòng)、傳遞，使壓力P升高為Pb→膨脹另一端的C形胎體[1]→當(dāng)Pb＞Pz時(shí)推動(dòng)面積為as的活塞[48]向左移動(dòng)，壓縮左氣室[47]中壓力為Pz的可壓縮氣體[47-1]使壓力升高為Pc；利用碰撞接觸的瞬間，使守候壓力P升高為Pb，驅(qū)動(dòng)剎車控制閥[25]的閥芯[22]移動(dòng)，輸出剎車控制信號(hào)Ps去將車剎住，當(dāng)Pb＝Pc＞Ph時(shí)→安全閥[44]打開泄載，Pb＝Pc≥Ph時(shí)關(guān)閉，當(dāng)碰撞動(dòng)能巨大，守候壓力P升高為Pb并作用在活塞[48]上左移，壓縮可壓縮氣體[47-1]，使守候壓力Pz升高為Pb＝Pc，當(dāng)遠(yuǎn)大于安全閥[44]的安全保護(hù)值Ph，即Pc＞＞Ph時(shí)，安全閥[44]打開，可壓縮氣體[47-1]會(huì)泄出大部，活塞[48]將頂在左氣室[47]的左端，直到Ph≥Pb時(shí)關(guān)閉，當(dāng)Pb仍然升高大于安全閥[11]的安全保護(hù)值Pj，即Pb＞Pj時(shí)打開泄載，直至其Pj≥Pb時(shí)停止。至此，從碰撞接觸到車停下，是一個(gè)需要時(shí)間t才能完成的在各個(gè)環(huán)節(jié)中被轉(zhuǎn)化變換成不同的能量形式，進(jìn)行利用和消耗的過(guò)程，也是通過(guò)時(shí)間t的延長(zhǎng)來(lái)將沖量K降低的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，將過(guò)去的硬碰硬的點(diǎn)或線接觸碰撞力F分散到柔性接觸面az上，再傳遞、分散、變換成對(duì)C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]、可壓縮氣體[3]、[47-1]的壓縮、膨脹、壓力變化、摩擦、生熱做功和彈力可變的反作用力Fp，進(jìn)行利用、轉(zhuǎn)化和消除，將超過(guò)系統(tǒng)處理能力和安全的部分直接泄載，使發(fā)生碰撞的車輛和車內(nèi)乘員得以最大限度的保護(hù)。
通過(guò)以上方法和手段，在車輛應(yīng)用上本發(fā)明后，從碰撞接觸到最終停止的整個(gè)過(guò)程中，先是軟接觸，把碰撞沖擊動(dòng)能、沖量進(jìn)行一級(jí)、二級(jí)或并聯(lián)多級(jí)的緩沖，轉(zhuǎn)化、升壓、反利用、消耗、泄載，將由碰撞產(chǎn)生的外力，變成了在本發(fā)明系統(tǒng)內(nèi)、外的其它的能量形式進(jìn)行卸載和消耗、轉(zhuǎn)化。這樣一來(lái)，對(duì)車及車內(nèi)乘員來(lái)說(shuō)，不再承受現(xiàn)有技術(shù)中那種硬碰硬及巨大的慣性和沖擊力了。即能保證車不毀損、人不傷亡，又能保證本發(fā)明的安全和多次反復(fù)使用與發(fā)揮作用的基本條件。如果是裝有裝飾罩[9]的車，不免是要換一個(gè)新的了。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種機(jī)動(dòng)車碰撞安全保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造應(yīng)用技術(shù)方案，其包括用具有良好剛性、韌性材料制成的靠背梁架[6](或工字形)、壓條[4]，是堅(jiān)固的，用富有彈性、伸縮性、柔韌性和自恢復(fù)性、高強(qiáng)度的橡膠(橡塑、泡沫)材料加簾布網(wǎng)[LW]制成的C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]，和C形胎體[1]內(nèi)橡膠氣囊[2]中、二級(jí)緩沖器[54]中充入的可壓縮氣體[3]、[47-1]是柔性的，通過(guò)靠背梁架[6]上的連接件[7]、連接孔[12]安裝固定在車橋主梁[16]的前[A]后[B]兩端上，用較小直徑氣管[10]與橡膠氣囊[2]的充氣管接頭[10-1]、單向閥[14]、安全閥[11]、n個(gè)二級(jí)緩沖器[54]、剎車控制系統(tǒng)中的剎車控制閥[25]、監(jiān)視壓力表[13]連通成相互聯(lián)動(dòng)的一體化碰撞安全保護(hù)系統(tǒng)總成，二級(jí)緩沖器[54]包括緩沖器筒[60]、調(diào)壓板[49]、用密封圈[58]密封的活塞[48]、右側(cè)的左氣室[59]和右氣室[55]、左氣室[47]和充入的可壓縮氣體[47-1]、安全閥[44]、帶充氣嘴[42-1]的單向閥[42]、監(jiān)視壓力表[43]組成二級(jí)緩沖系統(tǒng)，其右端通過(guò)氣管[56]可并聯(lián)n個(gè)二級(jí)緩沖器[54]，與較小直徑氣管[10]、橡膠氣囊[2]連通，剎車控制系統(tǒng)包括剎車控制閥[25]、信號(hào)轉(zhuǎn)換器[31]、手動(dòng)復(fù)位開關(guān)[41]、剎車驅(qū)動(dòng)器[32]或[38]、剎車泵[37]或[39]、和其產(chǎn)生的剎車制動(dòng)力[SC]，其特征在于將橡膠氣囊[2]裝于C形胎體[1]內(nèi)，裝入靠背梁架[6]上的凹槽[18]里，用壓條[4]從里向外將螺栓[5]穿過(guò)C形口的延長(zhǎng)邊[20]上的螺栓孔[30]、靠背梁架[6]上的螺栓孔[28]固定中間，用螺栓[8]([7])和螺栓襯套[8-3]([9])穿過(guò)C形胎體[1]端部向后彎延長(zhǎng)[YC]部分上的螺栓孔[8-1]、靠背梁架[6]端部后彎延長(zhǎng)[HW]部分上的螺栓孔[8-2]固定兩端，橡膠氣囊[2]的管接頭[10-1]從壓條[4]、靠背梁架[6]上的充氣管孔[10-2]和[10-3]中穿出，并連結(jié)緊固成一體，用較小直徑氣管[10]把前[A]、后[B]兩端中橡膠氣囊[2]的管接頭[10-1]、n個(gè)二級(jí)緩沖的緩沖器[54]、安全閥[11]、自動(dòng)剎車系統(tǒng)、單向閥[14]、壓力表[13]連通，經(jīng)單向閥[14]上的氣嘴[15]充入可壓縮氣體[3]，在單向閥[14]的阻擋作用下并保持其值為P的守候壓力，經(jīng)單向閥[42]上的氣嘴[42-1]向二級(jí)緩沖器[54]的左氣室[47]中充入可壓縮氣體[47-1]，在單向閥[42]的阻擋作用下并保持其值為Pz的守候壓力，處于守候待用狀態(tài)，當(dāng)發(fā)生碰撞擠壓C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]和壓縮可壓縮氣體[3]使守候壓力P變化升高為Pb時(shí)，推動(dòng)剎車控制閥[25]中閥芯[22]，從氣管[27]輸出一個(gè)壓力為Ps的信號(hào)，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換器[31]轉(zhuǎn)換，控制剎車驅(qū)動(dòng)器[32]或[38]驅(qū)動(dòng)剎車泵[37]或[39]產(chǎn)生剎車制動(dòng)力[SC]自動(dòng)剎車，有效利用剎車時(shí)輪胎與地面的巨大摩擦阻力降低碰撞動(dòng)能和沖力，碰撞壓縮C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]中的可壓縮氣體[3]，迅速由守候壓力P變化升高為Pb，經(jīng)較小直徑氣管[10]快速向另一端橡膠氣囊[2]中流動(dòng)，并產(chǎn)生阻尼摩擦力和膨脹力及熱量，當(dāng)Pb＞P時(shí)，通過(guò)氣管[56]進(jìn)入二級(jí)緩沖器[54]內(nèi)右氣室[55]中，經(jīng)調(diào)壓板[49]上的常開阻尼孔或縫隙[57]、常閉阻尼孔[50]向左氣室[59]內(nèi)以阻尼流動(dòng)并作用在活塞[48]上，當(dāng)Pb＞Pz時(shí)，推動(dòng)活塞[48]向左移動(dòng)，壓縮左氣室[47]中可壓縮氣體[47-1]，使其由守候壓力Pz迅速升高為Pc，當(dāng)Pb＝Pc，Pz＜Pc＜Ph達(dá)到相對(duì)平衡值時(shí)停止移動(dòng)，由系統(tǒng)內(nèi)轉(zhuǎn)化消耗碰撞動(dòng)能和沖力，當(dāng)可壓縮氣體[3]的壓力Pb繼續(xù)升高，推動(dòng)活塞[48]繼續(xù)左移，可壓縮氣體[47-1]的壓力Pc也繼續(xù)升高，當(dāng)Pz＜Pc＞Ph，即大于安全閥[44]的安全設(shè)置閾值Ph時(shí)，打開泄載一部分碰撞動(dòng)能和沖力，當(dāng)Pz＜Pc≤Ph時(shí)關(guān)閉停止泄載，轉(zhuǎn)由系統(tǒng)內(nèi)轉(zhuǎn)化、消耗，當(dāng)壓縮可壓縮氣體[3]的壓力Pb仍然繼續(xù)升高，即Pb＝Pc，Pz＜Pc＞＞Ph時(shí)，二級(jí)緩沖器[54]左氣室[47]中可壓縮氣體[47-1]基本泄出大部分，當(dāng)Pz＜Pc＞＞Ph時(shí)，并大于安全閥[11]的安全設(shè)定閾值Pj，即Pb＝Pc＞＞Ph＞Pj時(shí)，打開卸載掉等于碰撞接觸部分的體積的那一部分橡膠氣囊[2]中的可壓縮氣體[3]，當(dāng)Pb≤Pj時(shí)，安全閥[11]關(guān)閉，當(dāng)碰撞動(dòng)能、沖力特別巨大時(shí)，安全閥[44]打開卸載完了左氣室[47]中可壓縮氣體[47-1]、安全閥[11]打開卸載完了碰撞接觸側(cè)橡膠氣囊[2]中等于碰撞接觸部分的體積的可壓縮氣體[3]，C形胎體[1]和橡膠氣囊[2]被最后壓扁墊伏在靠背梁架[6]上，才將剩余的碰撞動(dòng)能經(jīng)加厚層[19]傳遞到車橋主梁[16]上轉(zhuǎn)化消耗掉，當(dāng)碰撞動(dòng)能、沖力依然很大，會(huì)在靠背梁架[6]的反作用下將C形胎體[1]、加厚層[19]、橡膠氣囊[2]硌破后才會(huì)直接作用在靠背梁架[6]、車橋主梁[16]上，整個(gè)系統(tǒng)的C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]和其中的可壓縮氣體[3]、加左氣室[47]中可壓縮氣體[47-1]組成前柔，靠背梁架[6]和車橋主梁[16]組成后剛，兩者剛?cè)岵⒋?，富有彈性、伸縮性、柔韌性和自恢復(fù)性、強(qiáng)度高而堅(jiān)固，彈力、壓力隨碰撞動(dòng)能、沖力大小自變的碰撞安全保護(hù)系統(tǒng)總成，在其[A]和[B]外面加設(shè)有裝飾保護(hù)罩[9]將其全部罩起來(lái)，與車混為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的靠背梁架[6]，其特征在于用具有良好剛性、韌性的材料制成，帶有凹槽[18](或工字形)、螺栓孔[28]、充氣管孔[10-3]，兩端后彎延長(zhǎng)[HW]并帶有螺栓孔[8-2]，背側(cè)有加強(qiáng)筋[17]、帶連接孔[12]的連接件[7]，能與車橋主梁[16]兩端連接固定，是堅(jiān)固的，形狀隨與所配車形確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的C形胎體[1]，其特征在于用富有彈性、伸縮性、柔韌性和自恢復(fù)性、強(qiáng)度高的橡膠(橡塑、泡沫)材料加簾布網(wǎng)[LW]制成，兩端向后彎延長(zhǎng)[YC]并帶有螺栓孔[8-1]，C形口兩側(cè)有含加強(qiáng)筋的凸肩[20-1]和帶螺栓孔[30]的延長(zhǎng)邊[20]，迎撞面?zhèn)扔屑雍駥覽19]，其內(nèi)側(cè)能裝入帶有充氣管接頭[10-1]的橡膠氣囊[2]，用壓條[4]、螺栓[5]、[8]([7])與靠背梁架[6]固定成一體，形狀隨所配車形確定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的橡膠氣囊[2]，其特征在于用富有彈性、伸縮性、柔韌性和自恢復(fù)性、高強(qiáng)度的橡膠(橡塑、泡沫)材料制成，其上設(shè)有充氣管接頭[10-1]，能裝入C形胎體[1]內(nèi)固定在靠背梁架[6]上，連通上較小直徑氣管[10]、單向閥[14]、n個(gè)二級(jí)緩沖器[54]、安全閥[11]、自動(dòng)剎車系統(tǒng)，經(jīng)單向閥[14]上的充氣嘴[15]充入可壓縮氣體[3]，在其阻擋下保持設(shè)定的守候壓力P，當(dāng)碰撞接觸的瞬間使其由P升高為Pb時(shí)，推動(dòng)剎車控制閥[25]的閥芯[22]移動(dòng)，輸出控制信號(hào)Ps去控制剎車，當(dāng)碰撞擠壓C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]和其中的可壓縮氣體[3]，使其內(nèi)守候壓力P升高為Pb，當(dāng)P＜Pb＞Pj時(shí)，碰撞動(dòng)能和沖力由系統(tǒng)轉(zhuǎn)化、利用，當(dāng)超過(guò)安全閥[11]設(shè)定的系統(tǒng)安全閾值Pj，即Pb≥Pj時(shí)，安全閥[11]自動(dòng)打開泄載，當(dāng)Pb≤Pj時(shí)關(guān)閉，當(dāng)Pb＞＞Pj時(shí)，泄出到等于接觸壓縮的體積為止，當(dāng)脫離接觸后，再給橡膠氣囊[2]和系統(tǒng)中充氣補(bǔ)充至P，下次再重復(fù)使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的二級(jí)緩沖器[54]，其特征在于有緩沖器筒[60]，其內(nèi)右端設(shè)有固定的帶常開阻尼孔或縫隙[57]、用密封墊[51]、壓板[51-1]、彈簧[52]、螺栓[53]壓緊并密封的常閉阻尼孔[50]的調(diào)壓板[49]，用于調(diào)節(jié)氣流阻尼力，將右側(cè)分成左氣室[59]和右氣室[55]，其內(nèi)還有能往復(fù)移動(dòng)的活塞[48]用密封圈[58]密封形成左氣室[47]，在左端設(shè)有安全閥[44]，用于保護(hù)二級(jí)緩沖器[54]的安全，安全泄載閾值為Ph、帶氣嘴[42-1]的單向閥[42]和壓力表[43]，通過(guò)單向閥[42]上的充氣嘴[42-1]能給左氣室[47]中充入可壓縮氣體[47-1]，在單向閥[42]的阻擋作用下保持守候壓力值Pz，使活塞[48]右移頂緊在調(diào)壓板[49]上，其右端通過(guò)氣管[56]可并聯(lián)n個(gè)二級(jí)緩沖器[54]，與較小直徑氣管[10]、橡膠氣囊[2]連通，通過(guò)單向閥[14]的充氣嘴[15]充入可壓縮氣體[3]，在單向閥[14]的阻擋作用下使左氣室[59]和右氣室[55]、橡膠氣囊[2]中保持守候壓力P，其值設(shè)定P＜＜Pz，當(dāng)碰撞擠壓C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]和其中的可壓縮氣體[3]時(shí)，壓力由P升高為Pb，當(dāng)Pb＜Pz時(shí)，活塞[48]保持在原來(lái)的位置上不移動(dòng)，當(dāng)Pb＞Pz時(shí)，推動(dòng)活塞[48]左移一段距離，壓縮左氣室[47]中可壓縮氣體[47-1]，使其守候壓力由Pz升高為Pc，當(dāng)Pb＝Pc，Pz＜Pc＜Ph時(shí)．碰撞動(dòng)能和沖力由系統(tǒng)轉(zhuǎn)化、利用，當(dāng)Pz＜Pc＞Ph時(shí)，即超過(guò)安全閥[44]設(shè)定的安全泄載閾值Pb時(shí)，自動(dòng)打開泄載一部分，當(dāng)Pc≤Ph時(shí)關(guān)閉，當(dāng)碰撞動(dòng)能巨大，Pc＞＞Ph時(shí)，即遠(yuǎn)超過(guò)Ph，左氣室[47]中可壓縮氣體[47-1]滑出至Pc≤Ph時(shí)關(guān)閉，若Pb仍然升高并超過(guò)安全閥[11]設(shè)定的系統(tǒng)安全閾值Pj，即當(dāng)Pb＜Pb＞Pj時(shí)，安全閥[11]自動(dòng)打開泄出橡膠氣囊[2]中的可壓縮氣體[3]，當(dāng)Pb≥Pb≤Pj時(shí)，安全閥[11]、[44]關(guān)閉，當(dāng)脫離接觸后，再分另給橡膠氣囊[2]、二級(jí)緩沖器[54]系統(tǒng)中充氣補(bǔ)充至P和Pz，下次再重復(fù)使用。
6.根掘權(quán)利要求l中所述的簾布網(wǎng)[LW]，其特征在于用高強(qiáng)度、柔顧性好的鋼繩(絲)制成緯纜[1]。繞過(guò)螺栓[7]([8])和螺栓襯套[9]([8-2])用于兩端固定，圍纜[2]用于定位經(jīng)纜[5]或[8]和固定中心，經(jīng)纜[5]或[8]用于周向固定和防止C形胎體[1]局部膨脹、崩脫，圈纜[7]用于固定和均分經(jīng)纜[5]或[8]、C形胎體[1]受力、通過(guò)壓板[4]和其上的蠕栓[5]([10])與靠背粱架[6]璉接固定，在經(jīng)纜[5或[8]內(nèi)側(cè)和外側(cè)與緯纜[1]之間或之外有簾網(wǎng)、簾布[4]、[6]和[11]，用于提高抗撞擊沖力、耐壓強(qiáng)度、抗刺破、防爆裂、防崩脫的能力。
7.根據(jù)權(quán)利要求l中所述的機(jī)動(dòng)車碰撞安全保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造應(yīng)用技術(shù)方案．其特征在于碰撞安全保護(hù)的依據(jù)，磋撞動(dòng)能、沖力的轉(zhuǎn)化、消耗方法和程序是由下列基本要素、參數(shù)確定和完成①、標(biāo)準(zhǔn)型系統(tǒng)當(dāng)質(zhì)量為m的車以速度u行駛，加速度是a，在t時(shí)間碰撞結(jié)束，其固有碰撞力F＝ma或F=Kt=mut----(1)]]>當(dāng)碰撞接觸時(shí)的車速度為u0，時(shí)間為t0。碰撞結(jié)束時(shí)的車速度為u和時(shí)間為t，其沖量mu0-mu=∫t0t1Fdt=K,]]>即K-K0＝F(t1-t0)或K=mu=mst----(2)]]>設(shè)，若碰撞接觸的是前端[A]，接觸瞬間的面積與接觸形狀有關(guān)，可能是線式(長(zhǎng)寬b×h)，也可能是點(diǎn)式 az＝bh或 由于是軟接觸，在其剛接觸時(shí)的面積為az，由小變大為az，作用在接觸面上的壓力Pb=F∂az----(4)]]>當(dāng)其接觸并壓縮前移，接觸面積az也隨之?dāng)U大，進(jìn)—步擠壓前[A]的C形胎體[1]和其內(nèi)的橡膠氣囊[2]、可壓縮氣體[3]，壓力Pb傳遞作用到直徑為R、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的橡膠氣囊[2]內(nèi)的總內(nèi)表面積an＝2π·RL+4π·R2(5)橡膠氣囊[2]的總?cè)莘eV＝π·R2L+4π·R3/3 (6)由于本發(fā)明是將前[A]后[B]用較小直徑氣管[10]連成一體的聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)。其實(shí)際總?cè)莘eVQ＝2V+Vq(7)式中的Vq是系統(tǒng)中其它部分的容積之和。充入系統(tǒng)中，在守候狀態(tài)下的可壓縮氣體[3]的壓縮因子或壓力Z=PbRTγ]]>或Pb=GRTVQ----(8)]]>當(dāng)碰撞擠壓時(shí)，接觸端橡膠氣囊[2]的內(nèi)容積V變化縮小，其縮小量為V，由于C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]是用橡膠材料制成的，會(huì)有一定的膨脹容積Vp，故而VQ變?yōu)閂bVb＝2V+Vq-V+Vp(9)將式(9)代入式(8)得工作狀態(tài)下的可壓縮氣體[3]的壓縮因子或壓力Z=PbRTγ]]>或Pb=GRTVb]]>當(dāng)碰撞擠壓時(shí)，使可壓縮氣體[3]膨脹、壓縮，其重度γ增加體積縮小，壓力由守候靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的P，隨碰撞動(dòng)能和沖力的大小而上升到Pb，并被傳遞分配到包括其它面積at在內(nèi)的全部系統(tǒng)中，因此，系統(tǒng)工作時(shí)的總有效面積Ap＝2an+at，則Ap＞＞az(11)當(dāng)碰撞使守候壓力由P上升到工作時(shí)的動(dòng)態(tài)Pb，又上升到安全閥[11]的安全保護(hù)設(shè)定閾值Pj時(shí)，打開泄放一部可壓縮氣體[3]，這也是系統(tǒng)內(nèi)部單位面積上的“極限”壓力，故Pj=FAP----(12)]]>將式(4)中F代入式(12)中得PjAp＝Pbaz或PjPb=∂azAp=δ----(13)]]>從式中可看出，δ即是碰撞接觸面積與系統(tǒng)中所有的受力面積、“極限”壓力與工作動(dòng)態(tài)壓力Pb之比，也是系統(tǒng)消耗或降低的碰撞動(dòng)能、沖力之比例系數(shù)。根據(jù)實(shí)際情況，從式(13)中還可看出，當(dāng)系統(tǒng)方案確定后，總面積Ap也就確定為常數(shù)，碰撞接觸面積az是變數(shù)，其值大，如迎面或后追同軸線碰撞接觸，對(duì)系統(tǒng)本身破壞力最小，效果最好，反之，如與棱、尖之物碰撞接觸，由于接觸面積az小，破壞力則大，其壓力變化范圍在1、當(dāng)P＜Pb≤Pj時(shí)，碰撞動(dòng)能、沖力基本都由系統(tǒng)內(nèi)部消化；2、當(dāng)在P＜Pb≥Pj內(nèi)時(shí)，安全閥[11]自動(dòng)打開泄載一部分；當(dāng)滿足或回到條件1時(shí)，再由系統(tǒng)內(nèi)部消化。用Pb代替Pj，將式(12)代入式(10)整理得碰撞壓縮可壓縮氣體[3]所消耗的沖擊力FQ＝ApZRTγ或FQ＝ApGRT/Vb(14)由于前[A]和后[B]是用較小直徑氣管[10]連通的，當(dāng)碰撞擠壓前[A]中橡膠氣囊[2]里的可壓縮氣體[3]時(shí)，是以阻尼流動(dòng)形式向后[B]中傳遞的，會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的阻尼力fz，故(14)式要加上它才能是實(shí)際消耗的沖擊力FQ＝ApZRTγ+fz，或FQ＝fz+ApGRT/Vb(15)當(dāng)碰撞從接觸開始到車停下為止，系統(tǒng)內(nèi)壓力由P升高到Pb，是一由動(dòng)能、沖力轉(zhuǎn)化為對(duì)C形胎體[1]的橡膠、簾網(wǎng)、簾布、各纜、橡膠氣囊[2]、可壓縮氣體[3]的彈性壓縮、膨脹、阻尼流動(dòng)、壓力由低到高的作用在系統(tǒng)內(nèi)、過(guò)載泄壓的過(guò)程，其實(shí)，也是系統(tǒng)的反作用力，故而，就需要時(shí)間t才能完成。將式(15)代入式(2)，即可得知從碰撞接觸到車停下的時(shí)間t=(t1-t0)=mu0-muFQ=mu0-muApZRTγ+fz=mu0-mufz+ApGRT/Vb----(16)]]>將FQ代替F，式(15)代入式(1)整理得碰撞沖量K＝t·(fz+ApZRTγ)或K＝t·(fz+ApGRT/Vb) (17)②、增強(qiáng)型系統(tǒng)增強(qiáng)型是在標(biāo)準(zhǔn)型基礎(chǔ)上增加了一至n個(gè)并聯(lián)二級(jí)緩沖器[54]，在計(jì)算時(shí)就要增加上n個(gè)與二級(jí)緩沖器[54]有關(guān)的參數(shù)。當(dāng)活塞[48]的半徑為r，其端面積as＝π·r2＝π·D2/4 (18)當(dāng)左氣室[47]中可壓縮氣體[47-1]的守候壓力為Pz時(shí)，作用在活塞[48]左側(cè)端面上的初始力與壓力Fsz＝nPzas，則Pz＝Fsz/nas(19)當(dāng)Pz等于作用在活塞[48]右側(cè)端面上的橡膠氣囊[2]中的壓力Pb時(shí)，將式(19)代入(10)得活塞[48]壓縮可壓縮氣體[47-1]的力Fsz＝nasZRTγ，或Fsz＝nasGRT/Vz(20)式(20)中的Vz是長(zhǎng)度為l的左氣室[47]的有效容積Vz＝asl＝π·r2l (21)在工作狀態(tài)下，由于活塞[48]是可左右移動(dòng)的，其值是變化的。當(dāng)發(fā)生碰撞擠壓，可壓縮氣體[3]由守候狀態(tài)的P升高為工作狀態(tài)的Pb，通過(guò)二級(jí)緩沖器[54]中調(diào)壓板[49]上的阻尼孔[57]或[50]進(jìn)入右氣室[55]和左氣室[59]中，壓力Pb施加在活塞[48]右側(cè)面上，當(dāng)Pb＞Pz時(shí)，推動(dòng)活塞[48]左移一定距離ly，壓縮左氣室[47]中可壓縮氣體[47-1]，使守候狀態(tài)的壓力Pz升高為Pc，其體積Vz改變縮小量Vy＝asly＝π·r2ly(22)其變化范圍是0≤Vy≤Vq。若當(dāng)并聯(lián)有n個(gè)二級(jí)緩沖器[54]時(shí)，其壓力Pb的變化將同時(shí)傳遞分布作用在n個(gè)二級(jí)緩沖器[54]中的活塞[48]右側(cè)端面上，使其左移，壓縮左氣室[47]中的可壓縮氣體[47-1]，其消耗的力與壓力Fsy＝nPbas，則Pb＝Fsy/nas(23)將式(23)代入(10)整理得Fsy＝nasZRTγ或Fsy＝nasGRT/Vy(24)由式(19)、(20)、(23)、(24)可知，若Pz＜Pb或Fsz＜Fsy時(shí)，橡膠氣囊[2]中的可壓縮氣體[3]進(jìn)入二級(jí)緩沖器[54]的左氣室[59]和右氣室[55]]中，推動(dòng)活塞[48]左移，壓縮左氣室[47]中的可壓縮氣體[47-1]使其壓力由Pz升高為Pc直至達(dá)到Ph，即Pz＜Pc≤Ph，由系統(tǒng)內(nèi)部轉(zhuǎn)化、消耗；當(dāng)Pb＝Pc≥Ph時(shí)，安全閥[44]打開泄載一部分，當(dāng)Pb＝Pc≤Ph時(shí)停止，剩余的轉(zhuǎn)由系統(tǒng)內(nèi)部轉(zhuǎn)化、消耗。當(dāng)Pb＝Pc＞＞Ph時(shí)，可壓縮氣體[47-1]將被泄出大部。在此狀態(tài)下，若Pb依然很高，即Pb≥Pj時(shí)，安全閥[11]打開，橡膠氣囊[2]中的可壓縮氣體[3]也泄載一部分。當(dāng)Pb＞＞Pj時(shí)，會(huì)將碰撞接觸端C形胎體[1]中橡膠氣囊[2]里的可壓縮氣體[3]泄出到等于接觸壓縮的體積為止，此時(shí)，碰撞沖力(物體)在C形胎體[1]的加厚層[19]的襯墊下會(huì)局部的作用到靠背梁架[6]上。當(dāng)Pb＞＞＞Pj時(shí)，可能會(huì)將C形胎體[1]的加厚層[19]在靠背梁架[6]的反作用下被擠破，而碰撞沖力(物體)才會(huì)直接作用在車橋主梁[16]上。至此，經(jīng)前述各種措施的處理，對(duì)車和損害程度也會(huì)被大大降低。由于增加了一至n個(gè)并聯(lián)的二級(jí)緩沖器[54]，系統(tǒng)受力的總面積是由前[A]后[B]中橡膠氣囊[2]的內(nèi)表面積、加上n個(gè)活塞[48]的端面積as和其它受力面積at之和，因而，受力總面積Aq＝2an+at+nas(25)因此，將式(25)代入式(12)得作用在前[A]、后[B]中橡膠氣囊[2]內(nèi)和n個(gè)二級(jí)緩沖器[54]左氣室[59]和右氣室[55]側(cè)活塞[48]的總面積上的總壓力PQ=FAq=F2an+at+nas----(26)]]>將式(1)代入式(26)得PQ=FAq=F2an+at+nas=am2an+at+nas----(27)]]>將式(9)與式(22)相加得橡膠氣囊[2]和二級(jí)緩沖器[54]右端在工作時(shí)的動(dòng)態(tài)容積Vn＝Vb+Vy(28)將(26)代入式(15)、由Vn取代Vb得可壓縮氣體[3]被壓縮時(shí)轉(zhuǎn)化、消耗的力FQ＝ApZRTγ+fz＝ZRTγ(2an+at+nas)+fz或FQ＝fa+ApGRT/Vn＝fz+GRT(2an+az+nas)/VN(29)將式(29)、(20)相加得其系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化、消耗的總合力，也即C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]中的膨脹力Fp＝FQ+Fz(30)根據(jù)物理學(xué)可知，氣體具有可壓縮性和彈性力fQ也即可壓縮氣體[47-1]所受的力Fsy，橡膠材料制成的C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]的抗張性力和彈性力ftm、金屬材料制成的二級(jí)緩沖器[54]具有抗張性力和彈性力fj，這些也可認(rèn)為是對(duì)氣體的約束力，還有可壓縮氣體[3]、[47-1]在安全閥[11]、[44]泄出過(guò)載時(shí)的阻尼力fn相加的總合力Fy＝Fsy+sn+fj+fn(31)由于反作用力等于作用力，F(xiàn)p-Fy＝0或FQ+Fsz＝Fsy+fsn+fj+fn(32)由前述可知，將以碰撞沖擊、擠壓局部使接觸面積由az變成a為主的能量形式轉(zhuǎn)化為一端壓縮前[A]一端膨脹后[B]和壓縮其中的可壓縮氣體[3]、二級(jí)緩沖器[54]的左氣室[47]中可壓縮氣體[47-1]等的能量形式，使其傳遞分布到整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)所有面積Aq上，各處壓力趨于相等，氣體重度γ增加，即az＜a＜＜Aq，P＜Pb≤Pj和Pz＜Pb≤Ph或Pz＜Pc≤Ph。由于在碰撞接觸時(shí)觸發(fā)了自動(dòng)剎車系統(tǒng)而使車剎住，輪胎以車重為N、摩擦系數(shù)為μ0與地面產(chǎn)生摩擦阻力fs＝μ0N (33)并以慣性向前滑動(dòng)，與碰撞力F方向相反。經(jīng)過(guò)本發(fā)明上述手段和變化程序的處理，當(dāng)碰撞發(fā)生前的瞬間，車的總質(zhì)量m、速度u是已知的，其理論沖量K＝mu也是可知的。但從碰撞接觸到碰撞結(jié)束而停車則與時(shí)間t的變化有關(guān)，還與接觸的面積大小、方式、剛?cè)彳浻蚕禂?shù)、系統(tǒng)的彈性模量等綜合系數(shù)k有關(guān)。其結(jié)合進(jìn)剎車制動(dòng)摩擦力fs，其碰撞沖力也就由沒(méi)有剎車的式(1)變?yōu)榧由蟿x車制動(dòng)力式(33)引入系數(shù)k得F=kma-fs=kKt-fs=kmut-fs----(34)]]>將式(34)代入式(26)得剎車后的系統(tǒng)內(nèi)的壓力PQ=FAq=kma-fsAq=kmut-fsAq=kmutAq-fsAq-]]>或PQ=kma(2an+at+nas)-fs(2an+at+nas)----(35)]]>=kmut(2an+at+nas)-fs(2an+at+nas)]]>根據(jù)能量守恒定律，車在碰撞時(shí)的實(shí)際受力Fs＝F-Fp-fs(36)從式(36)中可知，碰撞時(shí)的受力有①、當(dāng)F-fs＝Fp時(shí)(“-”是剎車制動(dòng)摩擦力fs與碰撞沖擊力F的方向相反)，F(xiàn)s＝0，即碰撞與被碰撞的力相等，將被系統(tǒng)轉(zhuǎn)化、消耗、吸收，對(duì)車基本沒(méi)有破壞力；②、當(dāng)Fp＜F時(shí)，車身才受力；③、當(dāng)Fp＜＜F且超過(guò)車橋主梁[16]的強(qiáng)度時(shí)，才對(duì)車有破壞力；④、當(dāng)Fp＞F時(shí)，可能會(huì)把被碰撞的物體撞、彈出去。由本發(fā)明所示的實(shí)施例，其工作程序和流程為從碰撞的點(diǎn)或線接觸az→壓縮一端的C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]和其中的守候壓力為P的可壓縮氣體[3]，變?yōu)樵龃蟮拿娼佑|a→變形、在較小直徑氣管[10]中的阻尼摩擦流動(dòng)、傳遞，使壓力P升高為Pb→膨脹另一端的C形胎體[1]→當(dāng)Pb＞Pz時(shí)推動(dòng)面積為as的活塞[48]向左移動(dòng)，壓縮左氣室[47]中壓力為Pz的可壓縮氣體[47-1]使壓力升高為Pc；利用碰撞接觸的瞬間，使守候壓力P升高為Pb，驅(qū)動(dòng)剎車控制閥[25]的閥芯[22]移動(dòng)，輸出剎車控制信號(hào)Ps去將車剎住，當(dāng)Pb＝Pc＞Ph時(shí)→安全閥[44]打開泄載，Ph＝Pc≥Ph時(shí)關(guān)閉，當(dāng)碰撞動(dòng)能巨大，守候壓力P升高為Pb并作用在活塞[48]上左移，壓縮可壓縮氣體[47-1]，使守候壓力Pz升高為Pb＝Pc，當(dāng)遠(yuǎn)大于安全閥[44]的安全保護(hù)值Ph，即Pc＞＞Ph時(shí)，安全閥[44]打開，可壓縮氣體[47-1]會(huì)泄出大部，活塞[48]將頂在左氣室[47]的左端，直到Ph≥Pb時(shí)關(guān)閉，當(dāng)Pb仍然升高大于安全閥[11]的安全保護(hù)值Pj，即Pb＞Pj時(shí)打開泄載，直至其Pj≥Pb時(shí)停止。至此，從碰撞接觸到車停下，是一個(gè)需要時(shí)間t才能完成的在各個(gè)環(huán)節(jié)中被轉(zhuǎn)化變換成不同的能量形式，進(jìn)行利用和消耗的過(guò)程，也是通過(guò)時(shí)間t的延長(zhǎng)來(lái)將沖量K降低的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，將過(guò)去的硬碰硬的點(diǎn)或線接觸碰撞力F分散到柔性接觸面az上，再傳遞、分散、變換成對(duì)C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]、可壓縮氣體[3]、[47-1]的壓縮、膨脹、壓力變化、摩擦、生熱做功和彈力可變的反作用力Fp，進(jìn)行利用、轉(zhuǎn)化和消除，將超過(guò)系統(tǒng)處理能力和安全的部分直接泄載，使發(fā)生碰撞的車輛和車內(nèi)乘員得以最大限度的保護(hù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的自動(dòng)剎車系統(tǒng)，其特征在于；由剎車控制閥[25]、信號(hào)轉(zhuǎn)換器[31]、手動(dòng)復(fù)位開關(guān)[41]、剎車驅(qū)動(dòng)器[32]或[38]、剎車泵[37]或[39]和車上原有的剎車泵[34]、剎車泵管線[35]、三通換向閥[36]組成，經(jīng)氣管[21]與剎車控制閥[25]和較小直徑氣管[10]、橡膠氣囊[2]連通，當(dāng)發(fā)生碰撞接觸壓縮C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]和其中的可壓縮氣體[3]時(shí)，壓力即刻升高為Pb，經(jīng)與較小直徑氣管[10]連通的氣管[21]傳遞進(jìn)入閥室[29]，推動(dòng)閥芯[22]向一端移動(dòng)，壓縮回復(fù)彈簧[23]，打開氣口[26]輸出一壓力信號(hào)Ps，經(jīng)氣管[27]進(jìn)入信號(hào)轉(zhuǎn)換器[31]中，接通剎車驅(qū)動(dòng)器[32]或[38]的動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)剎車泵[37]或[39]，產(chǎn)生剎車制動(dòng)力[SC]將車剎住，用于防止碰撞發(fā)生時(shí)誤踩油門，有效利用剎車時(shí)車輪與地面的巨大摩擦力，當(dāng)橡膠氣囊[2]中壓力Pb下降低于回復(fù)彈簧[23]和螺絲[24]的設(shè)定值時(shí)，閥芯[22]回復(fù)，解除剎車，自動(dòng)剎車系統(tǒng)有并聯(lián)式和串聯(lián)式之分，并聯(lián)式由剎車驅(qū)動(dòng)器[32]，剎車泵[37]與車上已有的剎車系統(tǒng)[33]中的剎車泵[34]、剎車管線[35]通過(guò)三通換向閥[36]連通組成，再連接到車的剎車系統(tǒng)上，串聯(lián)式將剎車泵[34]與改進(jìn)后的剎車驅(qū)動(dòng)器[38]與剎車泵[39]串聯(lián)起來(lái)成一體，與車上已有的剎車踏板[33]裝配成一體，當(dāng)碰撞停止、消除，橡膠氣囊[2]里的壓力降低到設(shè)定的守候壓力值P，閥芯[22]在彈簧[23]的推動(dòng)下回復(fù)，切斷和關(guān)閉由碰撞而升高的壓力Ps，剎車制動(dòng)力[SC]撤除，手動(dòng)復(fù)位開關(guān)[41]用于手動(dòng)關(guān)掉撤除剎車制動(dòng)力[SC]，調(diào)節(jié)螺絲[24]用于微調(diào)剎車控制閥[25]打開碰撞壓力Ps和靈敏度。
9.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的調(diào)壓板[49]，其特征在于固定在二級(jí)緩沖器[54]的緩沖器筒[60]內(nèi)的一端，它上面設(shè)有常開阻尼孔或縫隙[57]、常閉阻尼孔[50]，在常閉阻尼孔[50]的一側(cè)有密封墊[51]、壓板[51-1]，用彈簧[52]和螺栓[53]壓緊，當(dāng)碰撞接觸壓縮C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]和其中的可壓縮氣體[3]時(shí)，守候壓力P即刻升高為Pb，當(dāng)Pb＝Pc，Pz＜Pc＜Ph較低時(shí)，可壓縮氣體[3]可通過(guò)常開阻尼孔或縫隙[57]，進(jìn)入右氣室[55]和左氣室[59]中作用在活塞[48]上，推動(dòng)其移動(dòng)，當(dāng)Pb＝Pc，較大時(shí)，通過(guò)常閉阻尼孔[50]作用在密封墊[51]、壓板[51-1]上的壓力Pb大于彈簧[52]和螺栓[53]的壓緊力時(shí)打開，與常開阻尼孔或縫隙[57]一同向左氣室[59]中流動(dòng)，作用在活塞[48]上，推動(dòng)其移動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的前[A]、后[B]和較小直徑氣管[10]、裝飾罩[9]，其特征在于前[A]、后[B]由C形胎體[1]、橡膠氣囊[2]、壓條[4]和靠背梁架[6]組成，用靠背梁架[6]上帶連接孔[12]的連接件[7]與車橋主梁[16]的前端和后端連接固定成一體，伸出車外一定的長(zhǎng)度，用較小直徑氣管[10]與前[A]、后[B]中的橡膠氣囊[2]上的充氣管接頭[10-1]連通成聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，不論是發(fā)生前面、還是后面碰撞，都能起到聯(lián)合互動(dòng)的保護(hù)作用，在前[A]、后[B]外面加設(shè)上裝飾罩[9]，將其全部罩起來(lái)，裝飾罩[9]是根據(jù)車形、需要和顏色確定，與車混為一體的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)車碰撞安全保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造應(yīng)用技術(shù)方案，屬機(jī)動(dòng)車被動(dòng)安全保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。將本發(fā)明裝設(shè)在機(jī)動(dòng)車的前、后端部，伸出車外一定長(zhǎng)度。當(dāng)發(fā)生車與車、車與物碰撞時(shí)，不再是硬碰硬的點(diǎn)、線接觸，快速不可逆的永久變形的車體直接受力，而是由點(diǎn)、線接觸進(jìn)而快速變成面接觸，和壓力、彈力可隨撞擊力大小自變的軟接觸，形如在其間加設(shè)了“彈性軟墊”。還設(shè)有自動(dòng)剎車系統(tǒng)，能自行把車剎住，充分的利用剎車時(shí)輪胎與地面的摩擦阻力。本發(fā)明能把巨大的碰撞沖擊動(dòng)能、沖力迅速而沒(méi)有時(shí)間遲滯的轉(zhuǎn)化為對(duì)橡膠、氣體等的壓縮、摩擦、膨脹、壓力升高等形式的能量，與此同時(shí)，反向利用、降低、泄載釋放、消耗、減弱，直至車停下來(lái)，有效的防止和消除了因碰撞而產(chǎn)生的巨大沖擊動(dòng)能和慣性對(duì)人、車的危害程度，甚至減輕為零。以達(dá)到雙向的直接保護(hù)車，間接保護(hù)人，使車不毀，人則不亡的應(yīng)用技術(shù)方案。
文檔編號(hào)B60R19/02GK1740007SQ20041005682
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2004年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月23日
發(fā)明者趙誓革 申請(qǐng)人:趙誓革