CN200999028Y - 汽车电磁缓冲装置 - Google Patents

Abstract

一种应用于汽车行业及交通运输***的汽车电磁缓冲装置，能够在高速行驶的车辆间产生连续变化的电磁斥力，有效缓冲车辆间的速度差，避免车辆间发生碰撞和追尾事故。它是以电源、光收发器、双层螺线管的外层线圈顺序电连接，双层螺线管的内层螺线管线圈自成回路，内层螺线管内填充大磁导率的铁氧体磁性材料，双层螺线管结构的外形根据车的尺寸设计为适当尺寸的长方体形或椭圆柱形。当车速高于某设定的非安全车速后，开启本装置，若光收发器接收到反馈信号，则接通整个电路，双层螺线管结构产生电磁场，车辆间产生电磁斥力。

Description

汽车电磁缓冲装置

所属技术领域

本实用新型涉及一种应用于汽车制造行业和交通运输***的汽车电磁缓冲装置。

背景技术

目前，由于高速公路上轿车速度快，刹车制动时间、距离长等原因，轿车追尾事故时有发生，造成重大人员伤亡。现有汽车减速装置基本上是鼓式摩擦减速器或盘式摩擦减速器，这种减速装置使车在减速时获得的最大阻力是车轮与路面的滑动摩擦力，但是，一般为保证车辆的可操纵性，常使用自动防抱死装置(ABS)来防止车轮抱死，即防止车轮与路面产生滑动摩擦。因此，如果能使车辆在减速时获得一个更大的阻力，就可以使车辆在更短的时间内减速，即使车辆获得更大的负加速度，缩短制动距离。

发明内容

为了克服目前汽车制动时间长，制动距离长的问题，以避免轿车追尾事故的发生，本装置即使车辆在减速过程中获得除摩擦减速装置外的额外阻力-电磁阻力，以减少轿车追尾事故。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：根据毕奥-萨伐尔-拉普拉斯定律、法拉第电磁感应定律、磁场的同极相斥原理和楞次定律设计该装置，如图1所示在车辆(主要是轿车)前后两端车底盘上安装双层螺线管及相应的电路(即汽车电磁缓冲装置)，前后两端的双层螺线管距地面的高度应相同，它们的尺寸可根据车的形状稍有变化，但是，最好不要牺牲螺线管的磁场强度。该双重螺线管的材料应具有足够强度，以免损坏，内层螺线管可在外层螺线管内沿轴向往复移动。该电磁装置的作用原理及其电路如图2所示。这样，使快速同向同车道行驶的相邻车辆间产生“电磁缓冲垫”，即汽车电磁缓冲装置产生的电磁斥力，通过该装置来快速减小相邻车辆的速度差，以避免车辆相撞，尤其是追尾事故的发生。

应该指出：该技术的实现和现有问题的解决，需要所有或尽可能多的高速车辆都安装该装置。

以整车为研究对象，车辆在减速时的受力分析如图3所示。对于后车，所受电磁斥力和刹车制动力的合力F应满足以下关系

Ft＝Δmv

其中t为制动时间，Δmv为车辆制动前后的动量差。

要使两车在足够短的时间内减小速度差，对于后车来说，即在足够短的时间内减速，这就要求F足够大，于是，应设计电路a和电路b能产生足够大的电流，以便使内、外螺线管产生较强的磁场，使车辆在未接近时就能获得较大电磁斥力，保证安全性。

电路a的电源使用高功率强电流电源，其回路中可安装变阻器，来调节电流强度的大小。电路b设计为低电阻的简单回路，使其在感应电动势一定的条件下能产生较大的感应电流。

由于螺线管端部的磁感应强度B与线圈电流强度I存在以下关系

B＝kμnI

其中k为随位置变化而变化的系数，μ为磁介质的磁导率，n为内螺线管的匝数。

为增大μ，可在内螺线管内加入铁氧体磁性材料，同时增大匝数n。

对于外螺线管，根据法拉第电磁感应定律，由于

$\mathrm{\ϵ}=-\frac{\mathrm{d\φ}}{\mathrm{dt}}$

φ＝BS

其中ε为外螺线管的感应电动势，t表示时间，为磁通量，B为磁感应强度，S为内螺线管的截面积。

因此，增大内螺线管的截面积S，可增大外螺线管的感应电动势ε，于是，可增大电路b的电流强度，以增大内、外螺线管间的斥力作用。

本实用新型的有益效果是：该装置在两车撞前产生一定斥力作用，只要两车间的电磁斥力足够大，就可避免后车追尾。而且，两车间的电磁斥力是一个变力，它随两车之间间距的缩小而增大，随两车间距的增大而减小，因此，该电磁斥力能有效地缓冲两车的速度差，避免汽车追尾。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为该电磁装置在车上的安装位置图，其中阴影部分表示该装置。

图2为该电磁装置的电路及电磁场的分布图，其中(a)前车后端的该电磁装置，(b)后车前端的该电磁装置；1.电路a，2.电路b，3.光收发器，其以光信号在非安全距离内探测是否存在其它车辆；I表示外螺线管的底部位置，II表示外螺线管的外端部位置；N、S和N`、S`分别表示内、外螺线管的极性。

图3为前后两车在接近时的受力分析图，其中(a)前车，(b)后车，V表示车辆行驶方向，F1’、F1表示前车后端内层螺线管、后车前端内层螺线管间的作用力与反作用力，F2、F2’表示后车前端双层螺线管电磁装置的内、外层螺线管间的作用力与反作用力，F3、F3’分别表示前车后端双层螺线管电磁装置的内、外层螺线管间的作用力与反作用力。

图4为该装置的内、外螺线管的相对长度(沿车身方向)及线圈的缠绕位置图。

具体实施方式

当车速超过某个非安全车速后，图2中电路a进入工作状态，现假设高速公路上两辆汽车一前一后同向同车道行驶，后车速度快于前车，当后车接近前车到一个非安全距离内时，前、后车的光收发器同时探测到非安全距离内的第二辆车，于是立即接通图2中的电路a，此时，内螺线管产生磁场(磁极方向由右手法则确定)，磁场的极性和磁力线的方向N，S如图2所示，同时，外螺线管由于磁通量突增，根据法拉第电磁感应定律，外螺线管推动内螺线管向外运动到设计的边缘位置，即由位置I到位置II，同时图2中电路b中产生感应电流，感应电流的方向依楞次定律确定，其产生的磁场方向如图2中N`，S`所示，此时，内、外螺线管的磁场方向如图2所示。由于自感作用，电路b中的感应电流不会在短时间内消失。当两车进一步接近时，由于磁场的同极相斥作用，两车的内螺线管之间产生相互斥力F1和F1’(F1＝F1’)，此时，两车的内螺线管被压，反向移动，即由位置II向位置I运动。在反向运动时，依楞次定律，电路b中再次产生的感应电流的方向与先前产生的感应电流的方向相同，其磁场的两极方向不变，仍阻碍内、外两螺线管的相对运动，故两车内螺线管受到各自外螺线管的斥力作用F2和F3，同时外螺线管受到反作用力F2’和F3’。因此，后车受到大小为F1的额外电磁阻碍作用，从而获得更大的负加速度，得到更快的减速；而前车受到一个向前的推力，获得一定的正加速度，加速向前运动(不确定的是前车的操纵性可能受到影响)。

当电路a的电流强度减小时，由电磁感应定律及楞次定律可知，内螺线管将在外螺线管的作用下由外端回到底部，即由位置II回到位置I。

因此，该装置在两车撞前产生一定斥力作用，尤其使后车获得除摩擦减速力外的额外阻力-电磁斥力，使后车更快的减速，更快的减小两车的速度差，避免后车追尾。

Claims (2)

1、一种汽车电磁缓冲装置，包括安装在前车后端和后车前端的一对双层螺线管电磁装置，其特征在于：

所述的双层螺线管电磁装置包括内层螺线管及其电路和外层螺线管及其电路；

内层螺线管安装在外层螺线管内，内层螺线管电路闭合时产生磁场，感应外层螺线管产生磁场使内层螺线管沿轴向往复运动；

前车后端的内层螺线管与后车前端的内层螺线管的磁场交互作用产生电磁阻力，阻碍车辆相遇。

2、根据权利要求1所述的汽车电磁缓冲装置，其特征在于内层螺线管电路中包括电源和光收发器。

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