CN106828400A - 一种多角度保护行人和车辆的商用车主动控制防撞机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及商用车尾部防撞装置，公开了一种多角度保护行人和车辆的商用车主动控制防撞机构，该机构具有多种防碰撞功能，可主动控制机构的参数来减小碰撞对车辆和行人的危害，利用弹簧和阻尼器配合作用吸收车辆追尾时的冲击能量，对不同位置碰撞进行主动控制，从而缓减车辆追尾对车辆和乘客的损伤；同时，该机构安装的摄像头与雷达通过电控***可以实现对弹簧阻尼器的主动控制，通过主动调节弹簧和阻尼器的参数来达到最大限度减轻撞击带来的危害，并且利用多种驾驶模式实现雷达和摄像头配合工作，保护行人尤其儿童、建筑物和车辆等，实现安全驾驶。

Description

一种多角度保护行人和车辆的商用车主动控制防撞机构

技术领域：

本发明涉及商用车的主动安全，用于商用车在行驶过程中保护行人和车辆的防撞机构。

技术背景：

世界范围内，每年有超过50万人死于交通事故，1000万人受伤于交通事故中，平均每分钟就至少有一人死于交通事故，并且随着我国经济社会的不断发展，商用车的产量和保有量不断增加，而公路发展、交通管理却相对落后，导致交通事故发生率逐年攀升，其中商用车的追尾事故占了很大比例；商用车尤其是货车，其车身高度较高，车身长度较长，而乘用车车身高度相对较低，在行驶时发生追尾事故，乘用车极易钻入商用车底部产生严重的后果，即使加装普通的防护装置，也很难实现不同位置撞击产生最大的防护效果；与此同时，由于商用车尾部对驾驶员的盲区较大，在行驶时对行人和建筑物的碰撞也时有发生，而目前商用车的防撞装置还一直使用被动安全的防撞结构。鉴于此，开发一种商用车的主动安全装置势在必行。

商用车防撞机构有很多种，但目前国内外公开的专利多数为被动安全的防撞装置。专利CN 205524103 U在重型车尾部加装一个保险杠的方式进行缓冲撞击，目的在于防止小型车钻入重型车尾部，既可防止发生小型车钻入重型车尾部造成严重的人员和车辆损失，又可缓冲撞击降低碰撞的强度。该专利的想法较好，属于被动安全的范畴，本人对商用车发生追尾事故的分析和对商用车事故的总结，提出一种商用车主动安全的防碰撞机构，该机构主要目的在于在各种路况下采用四种驾驶模式的方式来对车辆的行驶状况作出监测，并对可能发生的事故作出分析，主动控制防撞机构的刚度和阻尼参数来降低碰撞的危害，实现多角度对行人尤其儿童、车辆进行保护，同时还可以实现驾驶员尾部无盲区倒车和转向行驶，可大大降低对行人和建筑物的碰撞。

发明内容：

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种应用于商用车保护行人和车辆的防撞机构，该机构可以实现主动降低碰撞对行人和车辆的损伤，并且为商用车提供了更安全的驾驶环境。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案实现的：

一种多角度保护行人和车辆的商用车主动控制防撞机构，其特征在于包括磁流变液阻尼器、电控弹簧、机械弹簧、防撞梁、单片机电控***、雷达***、摄像头、可滑动的尾部横梁；其中磁流变液阻尼器与电控弹簧相连接，在工作中相互配合；防撞梁用来接受外界撞击；单片机电控***用来接收所述雷达和摄像头采集的有效行人和车辆信息进而控制所述磁流变液阻尼器的阻尼和电控弹簧的刚度；可滑动的尾部横梁用来安装弹簧并承受载荷。

技术方案中所述的使用两个可以实现多自由度调节的磁流变液阻尼器和两个与磁流变液阻尼器配合使用的电控弹簧，其中两个电控弹簧横向左右对称嵌入尾部横梁，其一端固定于尾部横梁的内部，另一端与滑轮铰接，滑轮同时与磁流变液阻尼器的一端铰接，实现二者的配合使用，这样防撞机构可以实现多角度防撞功能，在发生不同角度碰撞时，可产生不同的防撞效果；当发生碰撞时，电控弹簧被压缩距离小于30毫米的过程中其刚度最小，阻尼器阻尼最大，当电控弹簧压缩距离大于或等于30毫米时，电控弹簧开始逐渐增大其刚度，阻尼器开始逐渐减小其阻尼，这样可实现阻尼器受力的角度的快速变化使得所述电控弹簧向压缩方向移动，延长强烈撞击时间。

技术方案中所述的防撞梁为内部为刚性结构，在其外表面附有橡胶材料，其内侧上端中点处固定安装所述机械弹簧，可使防撞梁多方向移动，同时机械弹簧可以降低机构的成本；下端设置有两铰接支座，用铰链连接磁流液变阻尼器，防撞梁外侧用来安装摄像头和雷达。

技术方案中所述的可滑动的尾部横梁两端均有一段滑轨，两端结构对称，左端和右端两电控弹簧分别嵌入滑轨，可横向运动。

技术方案中所述的采用三个摄像头，分别安装于防撞梁外侧的三个不同位置，其中一个安装于防撞梁中间位置附近，另外两个分别安装于防撞梁的左、右两端，且三个安装位置水平共线；在汽车行驶过程中，可以分别采集尾部左侧、尾部中间和尾部右侧的车辆、行人和建筑物信息，并将此信息传输到单片机电控***，同时这三个摄像头也可以实现将车辆尾部左侧、尾部中间和尾部右侧三个主要影响驾驶员驾驶视野的实时画面传输到驾驶室，消除商用车尾部的盲区，使得驾驶员在倒车或转弯时，避免了对行人尤其是儿童以及其他车辆的碰撞。

技术方案中所述的采用1个雷达，安转于防撞梁外侧的中间位置，其作用主要用来在车辆行驶时测量尾部车辆与该车的距离和相对速度，该雷达得到的数据只需要作为控制摄像头开关、电控弹簧刚度和磁流变液阻尼器阻尼大小的依据，无需传输到驾驶室。

技术方案中所述的雷达和摄像头配合使用，分为四种工作模式，分别是高速公路行驶工作模式、国道或省道的工作模式、城市或乡村等较为复杂路况的工作模式、倒车的工作模式；当处于高速公路行驶模式时，雷达测出后车距该车尾部小于或等于3米时，且相对车速大于或等于20公里/小时，摄像头才开始工作，否则摄像头不工作，可以减少车辆电能的损耗；当处于国道或省道行驶模式时，车速相对高速行驶时较低，雷达测出后车距该车尾部小于或等于2米时，且相对车速大于或等于10公里/小时时，摄像头才开始工作，否则摄像头不工作，这样更有利于汽车节能；当处于城市或乡村模式时，由于路况较为复杂，雷达和摄像头全部开启，并且将摄像头采集的画面传到驾驶时以供驾驶员参考，避免撞伤行人或撞击到自行车或其他车辆；当处于倒车工作模式时，摄像头和雷达全部打开，用于保护行人、车辆和建筑物。

技术方案中所述的3个摄像头采集该车尾部不同位置的车辆信息，在3种模式下当雷达测出后车与前车车距小于或等于1米时，根据各个摄像头所采集到尾部车辆面积的大小来判断尾部车辆的位置，当即将追尾的车辆位于商用车尾部中间位置时，控制左右两电控弹簧和阻尼器刚度和阻尼大小一致；当即将追尾的的车辆位于商用车尾部的左侧时，左侧弹簧刚度和阻尼器阻尼由小到大随碰撞开始到迅速增大，而右侧弹簧刚度和阻尼器的阻尼大小一直保持最大值，这样可以有效提高左侧碰撞的缓冲效果，降低碰撞的危害；当即将追尾的的车辆位于商用车尾部的右侧时，右侧弹簧刚度和阻尼器阻尼由小到大随碰撞开始到迅速增大，而左侧弹簧刚度和阻尼器的阻尼大小一直保持最大值，这样可以有效提高右侧碰撞的缓冲效果，降低碰撞的危害；此时左右两端的电控弹簧和阻尼器的刚度和阻尼大小不一致。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1，现有的商用车防撞机构只能靠防撞材料或结构的吸能来缓减撞击，本发明采用弹簧加阻尼器来吸收撞击能量缓冲撞击强度，而且可以实现左、中、右三个位置追尾的主动控制，充分利用材料吸能的优点的同时，还将弹簧和阻尼器应用到该装置中；于此同时，由于碰撞发生的随机性，在不同位置撞击时，各个弹簧阻尼器协同作用，将撞击对车辆的伤害降到最低，也可有力的保护商用车对行人和建筑物。

2，通过加装摄像头和雷达，并且采用可实现主动控制的磁流变液阻尼器和电控弹簧，由于磁流变液阻尼器的阻尼和电控弹簧的刚度调节迅速，在发生瞬间的碰撞时，可更好地实现防撞结构所要达到的理想效果，同时在碰撞发生到结束的过程中主动变化机构的阻尼、刚度和结构受力方向，最大限度缓减冲击，看似一个简单的商用车防撞机构，但实际具有较多对驾驶员驾驶起很大作用的功能，结构较为简单，有效提高了碰撞和驾驶的安全性。

3，通过设置四种驾驶模式，驾驶员可轻松调节不同的驾驶模式，既可减轻驾驶员遇复杂路况的驾驶困难，又可实现在各种路况下队行人尤其是儿童、建筑物和车辆的保护，并且实现汽车的节能环保。

4，通过实现实时采集商用车尾部的车辆和行人信息，可以使驾驶员轻松实现转弯调头。

附图说明：

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

附图1是本发明带滑道的尾部横梁结构图。

附图2是本发明防撞梁的结构图。

附图3是本发明安装后的简图。

附图4是本发明正常工作的侧视简图。

附图5带滑道的尾部横梁装配简图。

附图6发明机构的俯视简图。

图中，1，防撞梁；2，防撞梁弹簧固定支座；3，右端摄像头；4，连接阻尼器的铰支座；5，雷达；6，机械弹簧；7，磁流变液阻尼器；8，带滑到的尾部横梁；9，尾部横梁与车架连接的拉杆；10，车架；11，尾部横梁上与拉杆连接的铰支座；12，尾部横梁滑道内连接电控弹簧的铰支座；13，滑轮的滑道；14，与车架固定连接的螺栓孔；15，中部的摄像头；16，右端摄像头；17，商用车尾部简图；18，商用车行驶时尾部左侧车辆；19，商用车行驶时尾部中间车辆；20，商用车行驶时尾部右侧车辆；21，嵌入滑道的滑轮；22，电控弹簧；23，尾部横梁弹簧固定支座。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的描述。

参看图1，带有滑道的尾部横梁8通过铰链将铰接支座11与商用车的车架10连接，上端的留有的四个固定安装孔14将其与车架1进行螺栓固定连接，这样便使得如图2的尾部横梁8与车架1固定，与车架形成一体。尾部横梁8在其滑道13内可以使得两个小滑轮21自由滑动，两个电控弹簧22一端与滑道内的铰接支座12连接，一端各自铰接一个小滑轮21。另一个弹簧6固定在横梁的弹簧固定支座23上。

参看图2，防撞梁外侧安装了左侧摄像头3，中间摄像头15，右侧摄像头16和雷达5，内侧有与弹簧安装的支座2、与阻尼器安装的支座4。图1的尾部横梁8与图2的防撞梁1通过弹簧6和阻尼器7进行连接，两个磁流变液阻尼器7通过铰接的分别连接滑轮21和防撞梁的铰支座12，固定弹簧通过尾部横梁的弹簧支座23与防撞梁的弹簧支座2固定连接，这样便形成了一个具有弹性特性和阻尼特性的缓冲机构。

参看图3，整体安装之后的简图，当防撞梁受到冲击力时，就会将力传递到机械弹簧6和阻尼器7，阻尼器由于与滑轮21铰接电控弹簧22，这样便可实现弹簧，阻尼器多个缓冲机构来缓减冲击，最大限度的降低瞬间的撞击对车辆和人员的损伤。

参看图4，商用车在行驶过程中，左侧摄像头3，中间摄像头15，右侧摄像头16和雷达5可实时监测尾部的车辆、行人和建筑物信息，可以使驾驶员获知尾部的路面信息，同时，三个区域的监测信息可以通过传输到单片机电控***，如果即将发生追尾的车辆19位于商用车的中间位置，则电控***接收到该信号并控制左右两侧的电控弹簧和阻尼器开始工作，此时左右两端的电控弹簧和阻尼器的刚度和阻尼大小变化相同；如果即将发生的碰撞位于防撞梁的两侧，则电控***则控制两侧的电控弹簧和阻尼器的刚度和阻尼大小变化不同。左侧发生碰撞，左侧的刚度和阻尼值较右侧的小且变化更大，同理，右侧发生碰撞，右侧的刚度和阻尼值较左侧的小且变化更大。

参看图5带滑道的尾部横梁装配简图，该简图是安装机械弹簧6、阻尼器7和滑轮21后的结构简图，该结构中，机械弹簧6与阻尼器7有一定夹角，且与尾部横梁8不共面。

参看图6该发明机构的俯视图，该俯视图可结合图3和图5可清晰表达该机构的空间结构。

Claims (9)

1.一种多角度保护行人和车辆的商用车主动控制防撞机构，其特征在于包括磁流变液阻尼器、电控弹簧、机械弹簧、防撞梁、单片机电控***、雷达***、摄像头、可滑动的尾部横梁；其中磁流变液阻尼器与电控弹簧相连接，在工作中相互配合；防撞梁用来接受外界撞击；单片机电控***用来接收所述雷达和摄像头采集的有效行人和车辆信息进而控制所述磁流变液阻尼器的阻尼和电控弹簧的刚度；可滑动的尾部横梁用来安装弹簧并承受载荷。

2.如权利要求1所述的一种多角度保护行人和车辆的商用车主动控制防撞机构，其特征在于使用两个可以实现多自由度调节的磁流变液阻尼器和两个与磁流变液阻尼器配合使用的电控弹簧，其中两个电控弹簧横向左右对称嵌入尾部横梁，其一端固定于尾部横梁的内部，另一端与滑轮铰接，滑轮同时与磁流变液阻尼器的一端铰接，实现二者的配合使用，这样防撞机构可以实现多角度防撞功能，在发生不同角度碰撞时，可产生不同的防撞效果；当发生碰撞时，电控弹簧被压缩距离小于30毫米的过程中其刚度最小，阻尼器阻尼最大，当电控弹簧压缩距离大于或等于30毫米时，电控弹簧开始逐渐增大其刚度，阻尼器开始逐渐减小其阻尼，这样可实现阻尼器受力的角度的快速变化使得所述电控弹簧向压缩方向移动，延长强烈撞击时间。

3.如权利要求1所述的一种多角度保护行人和车辆的商用车主动控制防撞机构，其特征在于防撞梁为内部为刚性结构，在其外表面附有橡胶材料，其内侧上端中点处固定安装所述机械弹簧，可使防撞梁多方向移动，同时机械弹簧可以降低机构的成本；下端设置有两铰接支座，用铰链连接磁流液变阻尼器，防撞梁外侧用来安装摄像头和雷达。

4.如权利要求1所述的一种多角度保护行人和车辆的商用车主动控制防撞机构，其特征在于可滑动的尾部横梁两端均有一段滑轨，两端结构对称，左端和右端两电控弹簧分别嵌入滑轨，可横向运动。

5.如权利要求1所述的一种多角度保护行人和车辆的商用车主动控制防撞机构，其特征在于采用三个摄像头，分别安装于防撞梁外侧的三个不同位置，其中一个安装于防撞梁中间位置附近，另外两个分别安装于防撞梁的左、右两端，且三个安装位置水平共线；在汽车行驶过程中，可以分别采集尾部左侧、尾部中间和尾部右侧的车辆、行人和建筑物信息，并将此信息传输到单片机电控***，同时这三个摄像头也可以实现将车辆尾部左侧、尾部中间和尾部右侧三个主要影响驾驶员驾驶视野的实时画面传输到驾驶室，消除商用车尾部的盲区，使得驾驶员在倒车或转弯时，避免了对行人尤其是儿童以及其他车辆的碰撞。

6.如权利要求1所述的一种多角度保护行人和车辆的商用车主动控制防撞机构，其特征在于采用1个雷达，安转于防撞梁外侧的中间位置，其作用主要用来在车辆行驶时测量尾部车辆与该车的距离和相对速度，该雷达得到的数据只需要作为控制摄像头开关、电控弹簧刚度和磁流变液阻尼器阻尼大小的依据，无需传输到驾驶室。

7.如权利要求1所述的一种多角度保护行人和车辆的商用车主动控制防撞机构，其特征在于雷达和摄像头配合使用，分为四种工作模式，分别是高速公路行驶工作模式、国道或省道的工作模式、城市或乡村等较为复杂路况的工作模式、倒车的工作模式；当处于高速公路行驶模式时，雷达测出后车距该车尾部小于或等于3米时，且相对车速大于或等于20公里/小时，摄像头才开始工作，否则摄像头不工作，可以减少车辆电能的损耗；当处于国道或省道行驶模式时，车速相对高速行驶时较低，雷达测出后车距该车尾部小于或等于2米时，且相对车速大于或等于10公里/小时时，摄像头才开始工作，否则摄像头不工作，这样更有利于汽车节能；当处于城市或乡村模式时，由于路况较为复杂，雷达和摄像头全部开启，并且将摄像头采集的画面传到驾驶时以供驾驶员参考，避免撞伤行人或撞击到自行车或其他车辆；当处于倒车工作模式时，摄像头和雷达全部打开，用于保护行人、车辆和建筑物。

8.如权利要求7所述的一种多角度保护行人和车辆的商用车主动控制防撞机构，其特征在于3个摄像头采集该车尾部不同位置的车辆信息，在3种模式下当雷达测出后车与前车车距小于或等于1米时，根据各个摄像头所采集到尾部车辆面积的大小来判断尾部车辆的位置，当即将追尾的车辆位于商用车尾部中间位置时，控制左右两电控弹簧和阻尼器刚度和阻尼大小一致；当即将追尾的的车辆位于商用车尾部的左侧或右侧时，此时左右两端的电控弹簧和阻尼器的刚度和阻尼大小不一致。

9.如权利要求1所述的一种多角度保护行人和车辆的商用车主动控制防撞机构，其特征在于磁流变液阻尼器和电控弹簧来增大撞击时的缓冲，增加碰撞时间，减小碰撞加速度，将乘用车追尾商用车的碰撞过程由刚性过程转为柔性过程，降低了危险。