CN102069768A - 一种机动车安全防撞装置及带有该防撞装置的机动车底盘 - Google Patents

Abstract

一种机动车安全防撞装置，其包括活塞式喷射耗能装置和管壁式喷射耗能装置；所述的活塞式喷射耗能装置包括活塞缸、活塞、活塞顶杆、活塞缸端盖、防撞杆、防冻液；所述的活塞开有至少一个活塞喷射孔，这些活塞喷射孔从活塞的底部贯穿活塞的顶部；所述的管壁式喷射耗能装置包括至少一个管壁喷射孔、喷射缓冲室、喷射缓冲室卸压管、连接管和防冻液盒；可确保机动车具备双向防撞功能即先防正面碰撞紧接着又能防追尾碰撞，可确保机动车车身在高速正面碰撞过程中也总是处于拉伸状态；可极大地改善防侧面碰撞性能，可大大提高机动车的安全性。本发明还涉及了带有该防撞装置的机动车底盘。

Description

一种机动车安全防撞装置及带有该防撞装置的机动车底盘

技术领域

本发明涉及一种机动车安全防撞装置和涉及一种带有该防撞装置的机动车底盘。

背景技术

汽车自1886年问世以来，给人类的生活和工作带来便利的同时，也因道路交通事故导致了大量的人员伤亡和财产损失。到目前为止全球因车祸死亡人数累计超过3400万人，同时导致数亿人受伤或致残。据世界卫生组织(WHO)在2009年6月15日发表的《道路安全全球状况》报告中指出：2008年涉及道路交通事故的死亡人数高达120万，受伤或致残达2000万～3000万，全球每年因道路交通事故造成的经济损失超过7000亿美元。

现有机动车在撞击过程中车身都处于压缩状态，这一方面将导致机动车车身发生变形而损坏，另一方面可能导致驾乘人员的乘座空间受到挤压，严重时可能危急乘员的生命安全。例如转向管柱和方向盘在机动车受到撞击时都会向后移动而猛击人的头部和胸部，NCAP(新车评价规程)规定在标准测试速度50～64km/h下，转向管柱向后移动的距离只要不超过12.7cm即可；如在机动车受到撞击时脚踏板都会向后移动而使下肢受伤，NCAP规定在标准测试速度下脚踏板向后移动的距离只要不超过20cm即可。在实际车祸中，许多机动车的速度都超过了NCAP的标准测试速度，乘员室变形剧烈，甚至完全消失，许多人实际上是被挤压而死的，这是车祸死亡率和受伤率居高不下的主要原因。另外现有机动车的防追尾性能明显差于防正面碰撞性能，这是导致追尾车祸死亡率也比较高的主要原因。

美国专利US3797872提出了在机动车前部和尾部都安装活塞推进吸能机构，在前活塞缸与连接管之间安装了缩径阀(reducing valve)，在后活塞缸与连接管之间也安装了缩径阀；当前部发生碰撞时，前部防撞杆将通过活塞顶杆带着活塞向后运动，向后运动的活塞将迫使活塞缸内的流体压力增加，增压后的流体将通过缩径阀高速喷到连接管中，由于缩径阀的节流作用，缩径阀前后有巨大的压差，将产生一个向后的推力，这个向后的推力将使连接管处于挤压状态，也就是说机动车车身处于压缩状态，当碰撞速度较高时，机动车将发生严重变形，甚至可能将前排驾乘人员挤死。同理，当尾部发生碰撞时，尾部防撞杆将通过活塞顶杆带着活塞向前运动，向前运动的活塞将迫使活塞缸内的液压增加，增压后的流体将通过缩径阀高速喷到连接管中，由于缩径阀的节流作用，缩径阀前后有巨大的压差，将产生一个向前的推力，这个向前的推力将使连接管处于挤压状态，也就是说机动车车身处于压缩状态，当碰撞速度较高时，机动车将发生严重变形，甚至可能将后排乘员挤死。也就是说，该专利在碰撞过程中机动车车身总是处于压缩状态，即该专利不能确保机动车车身在碰撞过程中处于拉伸状态。

本申请人提交的专利CN201046689公布了一种带防撞装置的新型机动车车身，该专利可使机动车车身在撞击过程中处于拉伸状态，能量通过安装在管式纵梁上的喷嘴式耗能器和活塞式耗能器来消耗。但是该专利存在以下问题：①当机动车前部先碰撞之后紧接着发生追尾碰撞时，机动车车身可能处于压缩状态。这是由于发生前部碰撞时，前活塞已经伸入前活塞缸的底部，此时发生追尾碰撞，后活塞向前推进时，前活塞也将同时向前运动，前活塞的复位过程几乎不消耗任何能量，管式纵梁内的液体的压力也建立不起来，此时喷嘴耗能器和活塞式耗能器均无法发挥作用，此时机动车车身可能被严重挤压变形，甚至导致乘员被挤压伤亡。②当机动车以非常高的速度发生碰撞时，前活塞顶杆的推进距离可能大于设计距离，此时防撞杆将直接冲击到活塞缸端盖上，将导致机动车车身处于压缩状态，严重时可能导致人员伤亡。③不管是100％完全正面碰撞还是70％偏置碰撞参与喷射的喷嘴数量是不变的，不可能同时满足100％完全正面碰撞和70％偏置碰撞。这是由于100％完全正面碰撞两个前活塞都参与吸收能量，可供喷射的液体体积是两个活塞缸的体积之和，相比而言此时管式纵梁内的压力低，液体喷射速度低，在相同喷嘴个数的情况下喷射出来的液体体积偏小，将出现供过于求的情况；而当70％偏置碰撞时只有一个活塞参与吸收能量，可供喷射的液体体积只有一个活塞缸的体积，相比而言此时管式纵梁内的压力大，液体喷射速度大，在相同喷嘴个数的情况下喷射出来的液体体积偏多，将出现供不应求的情况，严重时可能导致机动车车身挤压变形，甚至出现人员伤亡。④不管是追尾碰撞还是正面碰撞，参与喷射的喷嘴个数是不变的，这样不利于优化防正面碰撞设计和防追尾碰撞设计。⑤发生侧面碰撞时，参与喷射的喷嘴个数与正面碰撞过程参与喷射的喷嘴个数是一样多的，不利于液体压力的迅速建立，不利于迅速把一侧的撞击力传到另一侧。⑥在机动车碰撞过程中，参与喷射的喷嘴个数是固定不变的，即碰撞早期参与喷射的喷嘴个数和碰撞后期参与喷射的喷嘴个数是不变的，不利于缩短活塞有效行程。⑦从喷嘴喷射出来的高速流体将产生较大的冲击力，该专利不能利用这个冲击力帮助机动车车身处于拉伸状态。⑧由前面分析可以看出：发生正面碰撞后，前活塞回退过程中几乎不消耗能量，前活塞复位没有遇到阻力，这样容易导致机动车出现反弹速度偏大的情况，不利于人员保护。⑨假如只使用喷嘴式耗能器，所有的喷射流体都要喷到流体缓冲室，这就要求流体缓冲室设计出更大的体积。⑩弹簧太软，很轻的碰撞都会导致车体变形，不利于工业化应用；另外弹簧放到活塞缸底部不利于降低活塞缸长度，也不利于工业化应用。

发明内容

本发明就是要确保机动车具备双向防撞功能即先防正面碰撞紧接着又能防追尾碰撞，并总能确保车身处于拉伸状态；就是要确保机动车车身在高速正面碰撞过程中也总是处于拉伸状态；就是要改善侧面碰撞；就是要减少机动车在正面碰撞过程中的翻车事故；就是要实现既能100％防正面碰撞，又能有效地防止偏置碰撞；就是要使正面碰撞过程参与喷射的喷射孔个数与追尾碰撞过程参与喷射的喷射孔个数不同，以分别适应正面碰撞特性和追尾碰撞特性；就是要使侧面碰撞过程参与喷射的喷射孔个数少于正面碰撞过程参与喷射的喷射孔个数。

本发明一种机动车安全防撞装置，其包括活塞式喷射耗能装置，所述的活塞式喷射耗能装置包括活塞缸、活塞、活塞顶杆、活塞缸端盖、防撞杆、防冻液；其特征在于所述的活塞开有至少一个活塞喷射孔，这些活塞喷射孔从活塞的底部贯穿活塞的顶部。所述的活塞缸一端与所述的管式纵梁固定连接，另一端与活塞缸端盖相连；所述的活塞顶杆一端与活塞的顶部相连，另一端穿过活塞缸端盖与防撞杆相连。

本发明一种机动车安全防撞装置还包括管壁式喷射耗能装置，所述的管壁式喷射耗能装置包括至少一个管壁喷射孔、喷射缓冲室、喷射缓冲室卸压管；所述的管壁喷射孔开在活塞缸上；所述的喷射缓冲室一端与活塞缸相连，另一端与喷射缓冲室卸压管相连；所述的管壁式喷射耗能装置还包括连接管和防冻液盒；所述的连接管一端与喷射缓冲室卸压管相连，另一端与防冻液盒相连；所述的管壁式喷射耗能装置还包括卸压密封盖；所述的卸压密封盖安装在喷射缓冲室卸压管上。

本发明一种机动车安全防撞装置还包括兼有液体通道的管式纵梁；所述的兼有液体通道的管式纵梁与活塞式喷射耗能装置的尾部相连通。所述的兼有液体通道的管式纵梁包括兼有液体通道的第一管式纵梁、兼有液体通道的第二管式纵梁、兼有液体通道的第一管式横梁、兼有液体通道的第二管式横梁、兼有液体通道的第三管式横梁；上述兼有液体通道的第一、二、三管式横梁分别与上述兼有液体通道的第一、二管式纵梁相连通。

本发明一种机动车安全防撞装置还包括兼有液体通道的导压管和端盖堵头，所述的导压管与活塞式喷射耗能装置的尾部相连通；所述的端盖堵头安装导压管的尾部。

本发明一种机动车安全防撞装置还包括活塞缸尾部堵头，所述的活塞缸尾部堵头与活塞式喷射耗能装置的尾部相连。

本发明一种机动车安全防撞装置还包括至少一个销钉孔和至少一个销钉，所述的销钉孔开在活塞顶杆上，所述的销钉安装在销钉孔中。

本发明一种机动车安全防撞装置还包括至少一个预紧套管，所述的预紧套管一端与活塞缸相连，另一端与防撞杆相连。

本发明是这样实现的：

1)采用刚性管道作为车身的纵梁和横梁。

2)在兼有液体通道的管式纵梁两端分别安装前活塞式喷射耗能装置、后活塞式喷射耗能装置。

3)在活塞缸的壁上安装管壁式喷射耗能装置。

4)在活塞顶杆上开销钉孔，并安装销钉。

5)将预紧套管一端与防撞杆相连，另一端与活塞缸相连。预紧套管有五个作用：一是可以使活塞紧紧压住活塞喷射孔密封垫圈，从而使活塞喷射孔密封垫圈封堵活塞上的活塞喷射孔；二是提供初始变形力，即碰撞力达到一定程度后，预紧套管才能被挤坏；三是避免污泥污染活塞顶杆；四是为机动车的水箱、风扇等提供悬挂；五是预紧套管本身还可吸收部分能量。

本发明有如下效果：

1)可确保机动车具备双向防撞功能即先防正面碰撞紧接着又能防追尾碰撞，并总能确保机动车车身处于拉伸状态。

2)可确保机动车车身在高速正面碰撞过程中也总是处于拉伸状态。

3)可使侧面碰撞过程参与喷射的喷射孔个数减少，可大大改善防侧面碰撞的性能。

4)可实现既能防100％正面碰撞，又能有效地防止偏置碰撞。

5)可实现正面碰撞过程参与喷射的喷射孔个数与追尾碰撞过程参与喷射的喷射孔个数不同，以分别适应正面碰撞特性和追尾碰撞特性。

6)由于乘员室不变形，可以避免机动车在高速行驶时发生前部碰撞后转向管柱及方向盘向后移动，从而可以更好地保护乘员的头部和胸部，可大大减少乘员的伤害或死亡。

7)可以避免机动车在高速行驶时发生前部碰撞后脚踏板向后移动，从而可以更好地保护乘员的下肢。

8)可极大地减少翻车和摆尾事故。

附图说明

图1为本发明一种机动车安全防撞装置的垂直剖视示意图；

图2为本发明一种机动车安全防撞装置的活塞及活塞顶杆剖视图；

图3为本发明一种机动车安全防撞装置的活塞及活塞顶杆左视图；

图4为本发明一种机动车安全防撞装置的活塞及活塞顶杆右视图；

图5为本发明一种机动车安全防撞装置的A-A面剖视图示意图；

图6为本发明一种机动车安全防撞装置的B-B面剖视图示意图；

图7为本发明一种机动车安全防撞装置的俯视示意图；

图8为本发明一种机动车安全防撞装置的喷射孔部分封堵示意图；

图9为本发明一种机动车安全防撞装置的喷射孔全部封堵示意图；

图10为本发明一种机动车安全防撞装置的先防正面碰撞紧接着防追尾碰撞示意图；

图11为本发明一种机动车安全防撞装置的第二实施方式的剖视示意图；

图12为本发明一种机动车安全防撞装置的第三实施方式的剖视示意图；

图13为本发明一种机动车安全防撞装置的第四实施方式的剖视示意图；

图14为本发明一种机动车安全防撞装置的第五实施方式的剖视示意图；

图15为本发明一种机动车安全防撞装置的第六实施方式的剖视示意图；

图16为本发明一种机动车安全防撞装置的第七实施方式示意图。

其中附图标记如下：

第一防撞杆1、第一活塞顶杆2、第一预紧套管3、第一活塞缸端盖4、第一活塞喷射孔密封垫圈5、第一活塞缸6、第一活塞密封环7、第一活塞8、第一销钉孔9、第一销钉10、第一固定螺钉11、第一排气管12、第一丝堵13、喷射缓冲室14、喷射缓冲室卸压管15、连接管16、防冻液盒17、第一管式纵梁18、第二防撞杆19、第二活塞顶杆20、第二预紧套管21、第二活塞缸端盖22、第二活塞喷射孔密封垫圈23、第二活塞缸24、第二活塞密封环25、第二活塞26、第二销钉孔27、第二销钉28、第二固定螺钉29、第二排气管30、第二丝堵31、第二管式纵梁32、第一管式横梁33、第二管式横梁34、第三管式横梁35、卸压密封盖36、端盖堵头37、导压管38、活塞缸尾部堵头39、活塞缸尾部盲板40、第一活塞喷射孔801、第二活塞喷射孔802、第三活塞喷射孔803、第四活塞喷射孔804、第五活塞喷射孔805、第六活塞喷射孔806、第七活塞喷射孔807、第八活塞喷射孔808、第一管壁喷射孔601、第二管壁喷射孔602、第三管壁喷射孔603、第四管壁喷射孔604、第五管壁喷射孔605、第六管壁喷射孔606、防冻液。

具体实施方式

第一实施方式

为了描述简便，本申请只描述一种机动车安全防撞装置的左侧部分，其右侧部分与左侧部分对称对应。为了简明，略去对其右侧部分的描述。

图1为本发明一种机动车安全防撞装置的垂直剖视示意图；图2为本发明一种机动车安全防撞装置的活塞及活塞顶杆剖视图；图3为本发明一种机动车安全防撞装置的活塞及活塞顶杆左视图；图4为本发明一种机动车安全防撞装置的活塞及活塞顶杆右视图；图5为本发明一种机动车安全防撞装置的A-A面剖视图示意图；图6为本发明一种机动车安全防撞装置的B-B面剖视图示意图；图7为本发明一种机动车安全防撞装置的俯视示意图；图8为本发明一种机动车安全防撞装置的喷射孔部分封堵示意图；图9为本发明一种机动车安全防撞装置的喷射孔全部封堵示意图。图中实线箭头表示活塞推进方向，虚线箭头表示流体喷射方向。

如图1～图9所示，本发明一种机动车安全防撞装置包括活塞式喷射耗能装置，该活塞式喷射耗能装置又包括前部活塞式喷射耗能装置和后部活塞式喷射耗能装置。

其前部活塞式喷射耗能装置包括第一防撞杆1、第一活塞顶杆2、第一预紧套管3、第一活塞缸端盖4、第一活塞喷射孔密封垫圈5、第一活塞缸6、第一活塞密封环7、第一活塞8、第一销钉孔9、第一销钉10、第一固定螺钉11、第一排气管12、第一丝堵13。其后部活塞式喷射耗能装置包括第二防撞杆19、第二活塞顶杆20、第二预紧套管21、第二活塞缸端盖22、第二活塞喷射孔密封垫圈23、第二活塞缸24、第二活塞密封环25、第二活塞26、第二销钉孔27、第二销钉28、第二固定螺钉29、第二排气管30、第二丝堵31。

所述的第一活塞缸6与兼有液体通道的第一管式纵梁18的前端固定连接；所述的第一活塞缸端盖4安装在第一活塞缸6的前部；所述的第一活塞8处于第一活塞缸6之内；所述的第一活塞顶杆2一端与第一活塞8的顶部相连，另一端依次穿过第一活塞喷射孔密封垫圈5、第一活塞缸端盖4，最后与第一防撞杆1相连。所述的第一活塞8又包括第一活塞喷射孔801、第二活塞喷射孔802、第三活塞喷射孔803、第四活塞喷射孔804、第五活塞喷射孔805、第六活塞喷射孔806、第七活塞喷射孔807、第八活塞喷射孔808。所述的第二活塞26与所述的第一活塞8原理相同，同理，由于机动车的前部安全防撞装置的诸第一部件与后部安全防撞装置的诸第二部件原理相同。上述这些活塞喷射孔从第一活塞8的底部贯穿第一活塞8的顶部；所述的第一活塞密封环7安装在第一活塞8上；所述的第一销钉孔9开在第一活塞顶杆2上；所述的第一销钉10安装在第一销钉孔9中；所述的第一预紧套管3一端与第一活塞缸6相连，另一端与第一防撞杆1相连；所述的第一排气管12开在第一活塞缸6上；所述的第一丝堵13安装在第一排气管12上；在第一预紧套管3的作用下，第一活塞喷射孔密封垫圈5被紧紧地压在第一活塞8的顶面和第一活塞缸端盖4之间；所述的第一固定螺钉11用于连接第一预紧套管3与第一活塞缸6。

所述的第二活塞缸24与兼有液体通道的第一管式纵梁18的后端固定连接；所述的第二活塞缸端盖22安装在第二活塞缸24的前部；所述的第二活塞26处于第二活塞缸24之内；所述的第二活塞顶杆20一端与第二活塞26的顶部相连，另一端依次穿过第二活塞喷射孔密封垫圈23、第二活塞缸端盖22，最后与第二防撞杆19相连；所述的第二活塞26与第一活塞8一样都开有多个活塞喷射孔；所述的第二活塞密封环25安装在第二活塞26上；所述的第二销钉孔27开在第二活塞顶杆20上；所述的第二销钉28安装在第二销钉孔27中；所述的第二预紧套管21一端与第二活塞缸24相连，另一端与第二防撞杆19相连；所述的第二排气管30开在第二活塞缸24上；所述的第二丝堵31安装在第二排气管30上；在第二预紧套管21的作用下，第二活塞喷射孔密封垫圈23被紧紧地压在第二活塞26的顶面和第二活塞缸端盖22之间；所述的第二固定螺钉29用于连接第二预紧套管21与第二活塞缸24。

兼有液体通道的第一管式纵梁18和兼有液体通道的第二管式纵梁32构成兼有液体通道的管式纵梁。所述的兼有液体通道的第一管式横梁33一端与兼有液体通道的第一管式纵梁18相连，另一端与兼有液体通道的第二管式纵梁32相连；所述的兼有液体通道的第二管式横梁34一端与兼有液体通道的第一管式纵梁18相连，另一端与兼有液体通道的第二管式纵梁32相连；所述的兼有液体通道的第三管式横梁35一端与兼有液体通道的第一管式纵梁18相连，另一端与兼有液体通道的第二管式纵梁32相连。

本发明一种机动车安全防撞装置还包括管壁式喷射耗能装置(见图5和图6)，所述的管壁式喷射耗能装置包括第一管壁喷射孔601、第二管壁喷射孔602、第三管壁喷射孔603、第四管壁喷射孔604、第五管壁喷射孔605、第六管壁喷射孔606、喷射缓冲室14、喷射缓冲室卸压管15、连接管16、防冻液盒17；所述的第一管壁喷射孔601、第二管壁喷射孔602、第三管壁喷射孔603、第四管壁喷射孔604、第五管壁喷射孔605、第六管壁喷射孔606贯穿第一活塞缸6的壁；所述的喷射缓冲室14安装在第一活塞缸6上；所述的喷射缓冲室卸压管15安装在喷射缓冲室14上；所述的连接管16一端连接喷射缓冲室卸压管15，另一端连接防冻液盒17。

所述的兼有液体通道的第一管式纵梁18、兼有液体通道的第二管式纵梁32、兼有液体通道的第一管式横梁33、兼有液体通道的第二管式横梁34、兼有液体通道的第三管式横梁35、第一活塞缸6、第二活塞缸24、第一活塞8上的活塞喷射孔、第二活塞26上的活塞喷射孔、开在第一活塞缸6上的管壁喷射孔、喷射缓冲室14是相互贯通的，并充满防冻液。

下面分析本发明如何防止正面碰撞并确保车身在碰撞过程中处于拉伸状态？机动车的巨大能量是如何通过液体高速喷射来消耗掉的？如何防止追尾碰撞并确保车身在碰撞过程中处于拉伸状态？如何先防正面碰撞紧接着防追尾碰撞并确保车身在碰撞过程中处于拉伸状态？如何保持机动车车身在高速正面碰撞过程中也总是处于拉伸状态？如何改善侧面防碰撞性能？如何减少机动车在碰撞过程中的翻车事故？如何减少机动车在碰撞过程中的摆尾？

1)本发明如何防止正面碰撞并确保车身在碰撞过程中处于拉伸状态？

当机动车发生正面碰撞时，即此时第一防撞杆1位于机动车的前部，撞击力首先将第一销钉10剪断和把第一预紧套管3挤坏，然后第一防撞杆1、第一活塞顶杆2与带有诸活塞喷射孔801、802、803、804、805、806、807、808的第一活塞8一起向后移动，在第一活塞8的挤压下，撞击力立即传到第二活塞26的底部，第二活塞26再把撞击力通过第二活塞喷射孔密封垫圈23传到第二活塞缸端盖22上，由于第二活塞缸端盖22、第二活塞缸24和兼有液体通道的第一管式纵梁18依次相连通，所以兼有液体通道的第一管式纵梁18和第二活塞缸24将受到向后的拉伸力，即兼有液体通道的第一管式纵梁18和第二活塞缸24处于拉伸状态，从而可以有效地保证乘员空间在前部碰撞过程中不被挤压变形。

由于防冻液的压力迅速上升，高压液体将通过两个途径喷射消耗能量：第一个途径是高压液体将通过第一活塞8上的诸活塞喷射孔801、802、803、804、805、806、807、808向前高速喷射而消耗能量；从诸活塞喷射孔801、802、803、804、805、806、807、808喷射出来的防冻液进入第一活塞8的顶面、第一活塞缸端盖4、第一活塞缸6、第一活塞顶杆2形成的环形空间内；由于高速喷射的液体直接喷射在第一活塞喷射孔密封垫圈5和第一活塞缸端盖4上，从而第一活塞缸6将受到向前的拉伸力，即第一活塞缸6也处于拉伸状态；综上所述第一活塞缸6、兼有液体通道的第一管式纵梁18和第二活塞缸24都是处于拉伸状态，这意味着不但乘员空间在前部碰撞过程中不被挤压变形，而且可以保证发动机不会发生挤压破坏。

第二个途径是高压液体将通过第一活塞缸6上的诸管壁喷射孔601、602、603、604、605、606高速喷射而消耗能量；高速喷射出来的液体将首先进入喷射缓冲室14、然后通过喷射缓冲室卸压管15、连接管16达到防冻液盒17中。从图8和图9可以看出：在正面碰撞后期，喷射孔将逐个关闭，此时活塞式喷射孔变成唯一耗能的途径。

2)机动车的巨大能量是如何通过液体高速喷射来消耗掉的？

机动车的巨大能量通过液体高速喷射消耗掉的原理就是运动物体的动能与速度的平方成正比，例如一台质量为1500kg的试验机动车以72km/h(相当于20m/s)的速度发生碰撞，则机动车所具有的动能为300000J，这与速度为387.3m/s的4kg水具有的动能是相当的。也就是说只要能在第一活塞8的推进下使第一管式纵梁18建立起较高的压力，则可产生很高的高速喷射速度，即可消耗掉机动车的动能。

3)本发明如何防止追尾碰撞并确保车身在碰撞过程中处于拉伸状态？

当机动车发生追尾碰撞时，即此时第二防撞杆19位于机动车的后部，撞击力首先将第二销钉28剪断和把第二预紧套管21挤坏，然后第二防撞杆19、第二活塞顶杆20与带有活塞喷射孔的第二活塞26一起向前移动，在第二活塞26的挤压下，防冻液的压力迅速上升，撞击力立即传到第一活塞8的底部，第一活塞8再把撞击力通过第一活塞喷射孔密封垫圈5传到第一活塞缸端盖4上，由于第一活塞缸端盖4、第一活塞缸6和兼有液体通道的第一管式纵梁18依次相连通，所以兼有液体通道的第一管式纵梁18和第一活塞缸6将受到向前的拉伸力，即兼有液体通道的第一管式纵梁18和第一活塞缸6处于拉伸状态，从而可以有效地保证乘员空间在后部碰撞过程中不被挤压变形。

由于防冻液的压力迅速上升，高压液体将通过两个途径喷射消耗能量：第一个途径是高压液体将通过第二活塞26的活塞喷射孔向后高速喷射而消耗能量，第二活塞26上的喷射孔个数可以与第一活塞8上喷射孔个数不同；从这些活塞喷射孔喷射出来的防冻液进入第二活塞26顶面、第二活塞缸端盖22、第二活塞缸24、第二活塞顶杆20形成的环形空间内；由于高速喷射的液体直接喷射在第二活塞喷射孔密封垫圈23和第二活塞缸端盖22上，从而第二活塞缸24将受到向后的拉伸力，即第二活塞缸24也处于拉伸状态；综上所述第二活塞缸24、兼有液体通道的第一管式纵梁18和第一活塞缸6均处于拉伸状态。第二个途径是高压液体将通过第一活塞缸6上的诸管壁喷射孔601、602、603、604、605、606高速喷射而消耗能量；高速喷射出来的液体将首先进入喷射缓冲室14、然后通过喷射缓冲室卸压管15、连接管16到达防冻液盒17中。

4)如何先防正面碰撞紧接着防追尾碰撞并确保车身在碰撞过程中处于拉伸状态？

在高速公路上经常出现连环追尾导致大量伤亡，即一台车首先发生正面碰撞接着发生追尾碰撞的现实车祸相当多，发生正面碰撞与发生追尾碰撞之间的时间间隔很短。

图10展示了本发明一种机动车安全防撞装置的先防正面碰撞紧接着防追尾碰撞示意图，图中未标出已经被破坏的第一预紧套管3、第一销钉10、第二预紧套管21、第二销钉28。首先假如机动车已经发生了正面碰撞，从上面的分析可以知道，此时第一活塞8处于第一活塞缸6的中后部，且由第一活塞8的顶面、第一活塞缸端盖4、第一活塞缸6、第一活塞顶杆2形成的环形空间有防冻液；当正面碰撞发生结束后很短时间内，甚至在0.1秒之内就接着发生了追尾碰撞，撞击力首先将第二销钉28剪断和把第二预紧套管21挤坏，然后第二防撞杆19、第二活塞顶杆20与带有活塞喷射孔的第二活塞26一起向前移动，在第二活塞26的挤压下，防冻液的压力迅速上升，防冻液将通过第二活塞26上的活塞喷射孔向后喷射和将通过第一活塞缸6上的喷射孔喷射而消耗能量，另外最重要的一点是第一活塞8的底部将承受强大向前推力，第一活塞8将向前运动，从而第一活塞8的顶面、第一活塞缸端盖4、第一活塞缸6、第一活塞顶杆2构成的环形空间中的防冻液的压力也将迅速上升，一方面将撞击力传到了第一活塞缸端盖4，由于第一活塞缸端盖4、第一活塞缸6、第一管式纵梁18是相互连接的，这样第一活塞缸6和第一管式纵梁18将处于拉伸状态。另外一方面环形空间中的防冻液将通过第一活塞8上的活塞喷射孔向后喷射而消耗能量，也就是说第一活塞8快速复位过程也将消耗大量能量。也就是说在先完成正面碰撞之后的紧接着的追尾碰撞过程中，一方面第二活塞26上的活塞喷射孔、第一活塞缸6上的管壁喷射孔和第一活塞8上的活塞喷射孔都将发生喷射耗能，另一方面可喷射的防冻液体积除了第二活塞缸24的体积外，还有第一活塞8的顶面、第一活塞缸端盖4、第一活塞缸6、第一活塞顶杆2构成的环形空间的液体也参加喷射耗能。

5)如何保持机动车车身在高速正面碰撞过程中也总是处于拉伸状态？

从图8和图9可以看出：当机动车发生高速碰撞时，当第一活塞8快到第一活塞缸6的底部时，第一活塞8将封闭第一活塞缸6上的管壁喷射孔，管壁喷射孔被封闭后第一活塞8将继续前进，开始时有一些防冻液将通过第一活塞8上的活塞喷射孔进入第一活塞8的顶面、第一活塞缸端盖4、第一活塞缸6、第一活塞顶杆2构成的环形空间，不久之后上述环形空间被防冻液充满，第一活塞8试图继续前进将导致第一管式纵梁18内液体压力回升，防冻液处于压缩状态，这样就使第二活塞缸24、第一管式纵梁18和第一活塞缸6将处于拉伸状态，即能保持机动车车身在高速正面碰撞过程中总是处于拉伸状态。

6)如何改善侧面防碰撞性能？

从图7可以看出：当机动车左侧面发生碰撞时，兼有液体通道的第一管式纵梁18将发生挤压变形，由于只有第一活塞缸6上的管壁喷射孔发生喷射而消耗部分能量，导致兼有液体通道的第一管式纵梁18、兼有液体通道的第二管式纵梁32、兼有液体通道的第一管式横梁33、兼有液体通道的第二管式横梁34、兼有液体通道的第三管式横梁35内的防冻液压力迅速上升，压力将导致兼有液体通道的管式横梁(33、34、35)处于拉伸状态，撞击力将从左侧传到右侧，这样可以最大限度地减少乘员室变形。同理，右侧面发生碰撞时，撞击力将从右侧传到左侧，同样可以最大限度地减少乘员室变形。

7)如何减少机动车在碰撞过程中的翻车事故？如何减少机动车在碰撞过程中的摆尾？

从前面的分析可以知道，当机动车发生正面碰撞时，巨大的撞击力传到了机动车的尾部并使车身处于拉伸状态，这个尾部拉力向后，与机动车的惯性力的方向向前，两个力量方向完全相反，可以极大地减少翻车事故的发生。另一方面由于巨大撞击力传到了机动车尾部，巨大的力量抓着机动车尾部，机动车尾部就很难摆动；另外由于尾部拉力产生的扭矩向后，后轮抓地很紧，也可减少摆尾。

第二实施方式

图11为本发明一种机动车安全防撞装置的第二实施方式的剖视示意图。第二实施方式与第一实施方式基本相同。在第一实施方式的前提下，去掉了连接管16、防冻液盒17，而换成了卸压密封盖36。

当机动车发生正面碰撞时，即此时第一防撞杆1位于机动车的前部，撞击力首先将第一销钉10剪断和把第一预紧套管3挤坏，然后第一防撞杆1、第一活塞顶杆2与带有诸活塞喷射孔801、802、803、804、805、806、807、808的第一活塞8一起向后移动，在第一活塞8的挤压下，防冻液的压力迅速上升，撞击力立即传到第二活塞26的底部，第二活塞26再把撞击力通过第二活塞喷射孔密封垫圈23传到第二活塞缸端盖22上，由于第二活塞缸端盖22、第二活塞缸24和兼有液体通道的第一管式纵梁18依次相连通，所以兼有液体通道的第一管式纵梁18和第二活塞缸24将受到向后的拉伸力，即兼有液体通道的第一管式纵梁18和第二活塞缸24处于拉伸状态，从而可以有效地保证乘员空间在前部碰撞过程中不被挤压变形。

由于防冻液的压力迅速上升，高压液体将通过两个途径喷射消耗能量：第一个途径是高压液体将通过第一活塞8上的诸活塞喷射孔801、802、803、804、805、806、807、808向前高速喷射而消耗能量；从诸活塞喷射孔801、802、803、804、805、806、807、808喷射出来的防冻液进入第一活塞8的顶面、第一活塞缸端盖4、第一活塞缸6、第一活塞顶杆2形成的环形空间内；由于高速喷射的液体直接喷射在第一活塞缸端盖4上，从而第一活塞缸6将受到向前的拉伸力，即第一活塞缸6也处于拉伸状态；综上所述第一活塞缸6、兼有液体通道的第一管式纵梁18和第二活塞缸24均处于拉伸状态，这意味着不但乘员空间在前部碰撞过程中不被挤压变形，而且可以保证发动机不会发生挤压破坏。第二个途径是高压液体将通过第一活塞缸6上的诸管壁喷射孔601、602、603、604、605、606高速喷射而消耗能量；高速喷射出来的液体将首先进入喷射缓冲室14、当喷射缓冲室14压力达到一定值时，卸压密封盖36将被破坏，接着防冻液将喷洒到空气中。

当机动车发生追尾碰撞时，即此时第二防撞杆19位于机动车的后部，撞击力首先将第二销钉28剪断和把第二预紧套管21挤坏，然后第二防撞杆19、第二活塞顶杆20与带有活塞喷射孔的第二活塞26一起向前移动，在第二活塞26的挤压下，防冻液的压力迅速上升，撞击力立即传到第一活塞8的底部，第一活塞8再把撞击力通过第一活塞喷射孔密封垫圈5传到第一活塞缸端盖4上，由于第一活塞缸端盖4、第一活塞缸6和兼有液体通道的第一管式纵梁18依次相连通，所以兼有液体通道的第一管式纵梁18和第一活塞缸6将受到向前的拉伸力，即兼有液体通道的第一管式纵梁18和第一活塞缸6处于拉伸状态，从而可以有效地保证乘员空间在后部碰撞过程中不被挤压变形。由于防冻液的压力迅速上升，高压液体将通过两个途径喷射消耗能量：第一个途径是高压液体将通过第二活塞26的活塞喷射孔向后高速喷射而消耗能量；从这些活塞喷射孔喷射出来的防冻液进入第二活塞26顶面、第二活塞缸端盖22、第二活塞缸24、第二活塞顶杆20形成的环形空间内；由于高速喷射的液体直接喷射在第二活塞喷射孔密封垫圈23和第二活塞缸端盖22上，从而第二活塞缸24将受到向后的拉伸力，即第二活塞缸24也处于拉伸状态；综上所述第二活塞缸24、兼有液体通道的第一管式纵梁18和第一活塞缸6均处于拉伸状态。第二个途径是高压液体将通过第一活塞缸6上的诸管壁喷射孔601、602、603、604、605、606高速喷射而消耗能量；高速喷射出来的液体将首先进入喷射缓冲室14、当喷射缓冲室14的压力达到一定值时，卸压密封盖36将被破坏，接着防冻液将喷洒到空气中。

第三实施方式

图12为本发明一种机动车安全防撞装置的第三实施方式的剖视示意图。

第三实施方式前部与第一实施方式前部基本上相同；在第一实施方式前部基础上去掉了第二防撞杆19、第二活塞顶杆20、第二预紧套管21、第二活塞缸端盖22、第二活塞喷射孔密封垫圈23、第二活塞缸24、第二活塞密封环25、第二活塞26、第二销钉孔27、第二销钉28、第二固定螺钉29、第二排气管30、第二丝堵31，在第一管式纵梁18的尾部安装端盖堵头37。此种实施方式可以理解为独立的防撞装置，可以安装在机动车的前部或后部。

第四实施方式

图13为本发明一种机动车安全防撞装置的第四实施方式的剖视示意图。

第四实施方式前部与第三实施方式前部基本上相同；在第三实施方式的基础上去掉了第一管式纵梁18，而换成了导压管38，在导压管38尾部安装了端盖堵头37。此种实施方式可以理解为独立的防撞装置，可以安装在机动车的前部或后部。

第五实施方式

图14为本发明一种机动车安全防撞装置的第五实施方式的剖视示意图。

第五实施方式与第四实施方式基本上相同；在第四实施方式的基础上只是去掉了导压管38，将活塞缸尾部堵头39安装在活塞缸6的底部。该种实施方式可以理解为独立的防撞装置，可以安装在机动车的前部或后部。

第六实施方式

图15为本发明一种机动车安全防撞装置的第六实施方式的剖视示意图。

第六实施方式与第五实施方式基本上相同；在第五实施方式的基础上去掉了活塞缸尾部堵头39，将活塞缸6加工为盲孔，即其底部留了活塞缸尾部盲板40。此种实施方式可以理解为独立的防撞装置，可以安装在机动车的前部或后部。

第七实施方式

图16为本发明一种机动车安全防撞装置的第七实施方式示意图。

第七实施方式与第一实施方式基本相同。唯一不同的是将管壁式喷射耗能装置安装到了第一管式纵梁18上。

其它实施方式

上述实施方式所述的卸压密封盖可以应用到其它实施方式中，从而构成许多不同的实施方式；上述实施方式所述的排气管还可以开在管式纵梁上或开在管式横梁上，从而构成许多不同的实施方式；上述实施方式所述的兼有液体通道的管式纵梁既可以是直的，也可以是弯曲的，从而构成许多不同的实施方式；上述实施方式所述的销钉孔、销钉可同时取消，可采用气压迫使活塞紧紧压住活塞喷射孔密封垫圈，从而构成许多不同实施方式；上述实施方式所述的预紧套管可取消，可采用气压迫使活塞紧紧压住活塞喷射孔密封垫圈，从而构成许多不同的实施方式。

应该理解本发明并不局限于上述实施方式，上述优选实施方式仅为示例性的，本领域的技术人员可以根据本发明的精神实质，做出各种等同的修改和替换及不同组合，而得到不同的实施方式。

Claims (16)

1.一种机动车安全防撞装置，其包括活塞式喷射耗能装置，所述的活塞式喷射耗能装置包括活塞缸、活塞、活塞顶杆、活塞缸端盖、防撞杆、防冻液；其特征在于所述的活塞开有至少一个活塞喷射孔，这些活塞喷射孔从活塞的底部贯穿活塞的顶部。

2.根据权利要求1所述的机动车安全防撞装置，其特征在于还包括管壁式喷射耗能装置，所述的管壁式喷射耗能装置包括至少一个管壁喷射孔、喷射缓冲室、喷射缓冲室卸压管；所述的管壁喷射孔开在活塞缸上；所述的喷射缓冲室一端与活塞缸相连，另一端与喷射缓冲室卸压管相连。

3.根据权利要求2所述的机动车安全防撞装置，其特征在于所述的管壁式喷射耗能装置还包括连接管和防冻液盒；所述的连接管一端与喷射缓冲室卸压管相连，另一端与防冻液盒相连。

4.根据权利要求2所述的机动车安全防撞装置，其特征在于所述的管壁式喷射耗能装置还包括卸压密封盖；所述的卸压密封盖安装在喷射缓冲室卸压管上。

5.根据权利要求1所述的机动车安全防撞装置，其特征在于还包括兼有液体通道的管式纵梁；所述的兼有液体通道的管式纵梁与活塞式喷射耗能装置的尾部相连通。

6.根据权利要求1所述的机动车安全防撞装置，其特征在于还包括兼有液体通道的导压管，所述的导压管与活塞式喷射耗能装置的尾部相连通。

7.根据权利要求1所述的机动车安全防撞装置，其特征在于还包括活塞缸尾部堵头，所述的活塞缸尾部堵头与活塞式喷射耗能装置的尾部相连。

8.根据权利要求1所述的机动车安全防撞装置，所述的活塞式喷射耗能装置包括前部活塞式喷射耗能装置和后部活塞式喷射耗能装置。

9.根据权利要求5所述的机动车安全防撞装置，所述的兼有液体通道的管式纵梁包括兼有液体通道的第一管式纵梁、兼有液体通道的第二管式纵梁。

10.根据权利要求9所述的机动车安全防撞装置，其特征在于还包括兼有液体通道的第一管式横梁、兼有液体通道的第二管式横梁、兼有液体通道的第三管式横梁；上述兼有液体通道的第一、二、三管式横梁分别与上述兼有液体通道的第一、二管式纵梁相连通。

11.根据权利要求8所述的一种机动车安全防撞装置，其特征在于所述的活塞缸一端与所述的管式纵梁固定连接，另一端与活塞缸端盖相连；所述的活塞顶杆一端与活塞的顶部相连，另一端穿过活塞缸端盖与防撞杆相连。

12.根据权利要求10或11所述的一种机动车安全防撞装置，其特征在于兼有液体通道的管式纵梁一端与所述的活塞式喷射耗能装置相连通，另一端设置端盖堵头。

13.根据权利要求10或11所述的一种机动车安全防撞装置，其特征在于兼有液体通道的管式纵梁两端分别与所述的前、后活塞式喷射耗能装置相连通。

14.根据权利要11所述的一种机动车安全防撞装置，其特征在于还包括至少一个销钉孔、至少一个销钉、活塞喷射孔密封垫圈、活塞密封环；所述的销钉孔开在活塞顶杆上，所述的销钉安装在销钉孔中，所述的活塞喷射孔密封垫圈套安装在活塞顶面和活塞缸端盖之间，所述的活塞密封环安装在活塞上。

15.根据权利要求11所述的一种机动车安全防撞装置，其特征在于还包括至少一个预紧套管，所述的预紧套管一端与活塞缸相连，另一端与防撞杆相连。

16.一种机动车底盘，其特征在于带有根据权利要求1-15所述的防撞装置。

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