仰首效應

馬的時速可以達到60-75公里/小時，當前方遇到懸崖時，即懸崖勒馬，雙手拉起韁繩，使馬前蹄高抬，重心由馬背中心迅速轉移到馬的臀部，從而可以使馬的停止距離在5米以內實現，即仰首效應。

基本介紹

• 中文名：仰首效應
• 外文名：The effect of head
• 簡述：汽車交通事故的根源
• 依據：《中華人民共和國國家標準》

簡介

自從汽車工業發展一百多年來，先進的科技技術發展不僅給人類生活帶來便捷和高效率，同時它的副產物----汽車交通事故也在每天發生。絕大部分的汽車交通事故的表現形式為“俯首效應”導致駕乘人員傷亡。汽車工業技術在幾十年前就早已被人們掌握，特別是控制輪胎轉動的技術，通過鼓剎或碟剎讓輪胎抱死，但為了儘量減少輪胎側滑，最近十年配置ABS、ESP等電子智慧型控制元件。另外電子控制技術的快速發展，仍然產生大量的事故。究其原因是，首先制動失控，產生拖痕，碰撞的機率與拖痕的長度是成正比例的，其次碰撞發生時所產生的俯首效應帶來的駕乘人員傷亡。因此，要想徹底控制汽車，不僅要通過其它方式或非控制輪胎途徑來控制汽車整體的慣性，而且要讓汽車在正面或偏置碰撞前完成仰首狀態。經過的大量的事故案例分析，得出“俯首效應”的產生是汽車交通事故的根源，通過TRIZ發明理論推演出“仰首效應”的解決方案。

仰首式應急制動系統裝置

技術領域 汽車安全系統

背景技術

目前，公知的汽車制動系統大部分是通過輪胎制動，如鼓剎和碟剎，輪胎制動系統分為五類：一、行車制動系統：是在行車中使用並通過腳制動裝置，制動器通常是安裝在全部的輪胎上；不足點是:儘管有ABS防抱死裝置，但是輪胎在緊急制動時還會在路面上留下拖痕，拖痕的長度與車速呈正比，無法縮短汽車剎車時已經制動狀態下的滑動距離，尤其在緊急狀態下，儘管駕駛員已經實施緊急行車制動但仍然無法迫使汽車停止前進。二、駐車制動系統：是在停車後防止汽車滑溜使用並通過手制動裝置，常規制動器安裝在變速器或分動器後的傳動軸上；三、緊急制動系統；是山區汽車上使用，通過獨立的管路，並行共用安裝在輪胎上的制動器；不足點是：仍然是通過輪胎系統來實現，制動距離仍然較長，達不到理想狀態。四、安全制動系統：是汽車制動氣壓壓力不足時使用，使汽車無法行駛；五、輔助制動系統：是在汽車長下坡時為保護行車制動系統，通過發動機排氣制動的方式；現在還有不通過輪胎系統應急制動系統，例如網際網路上已經有報導：某公司於2011年05月已經開發出“不通過輪胎系統應急制動方式的，底盤氣囊應急制動系統”，該公司將“底盤氣囊應急系統”已經運用到概念車上。這種不足點是：1、儘管氣囊應急系統生效時，能夠在一定程度上阻止汽車前進，但是，汽車始終與路面處於平行狀態，沒有改變汽車重心位置以及駕乘人員所受慣性力方向在身體上的位置上的改變。2、摩擦效果有局限，該種技術是通過增加摩擦面積來提高摩擦力的，而摩擦力的大小並不是完全與接觸面積成正比，而是取決於單位面積上的荷載，通俗來講就是：氣囊應急系統原理之一就是運用“增加接觸面積”來實現，該效果有限。3、氣囊應急系統，適用範圍以及套用效果是與路面的粗糙度呈正比；通俗來講，首先沙石路面效果最佳；其次是新的水泥混凝土、瀝青路面，效果一般；再次雨天路面效果較差；最後結冰路面、積雪路面效果甚微。

技術路徑

本技術是為了克服背景技術中的缺點，提供一種可以克服現有制動系統無法更有效縮短剎車距離且適用任何路面，可以在較短制動距離、較短制動時間內使汽車呈柔性停下來的仰首式應急制動系統。技術方案是：一種仰首式應急制動系統，包括啟動踏板、傳動組件以及制動組件，啟動踏板設定在駕駛艙下方，所述傳動組件包括一端與踏板連線的內推桿，在內推桿上還設有復位裝置，與汽車制動組件連線的聯動桿，聯動桿平行於汽車橫樑設定在汽車發動機艙底盤下方，聯動桿左右兩端設有復位裝置；內推桿前端設有連線孔，連線孔上通過插銷固定有上變向桿，內推桿與上變向桿之間呈軸向運動，上變向桿另一端與聯動桿焊接，所述制動組件包括連線桿與扇形制動器，所述扇形制動器前端設有制動犁，扇形制動器的弧形底邊上均勻設有制動爪，所述的制動組件包括兩組前制動組件和至少一組後制動組件，前制動組件與後制動組件的結構基本一致，區別僅在於前制動組件的連線桿長於後制動組件連線桿的長度，兩組前制動組件分別設定在汽車左右大梁前端的下方，在大梁下方設有加強板，在加強板下方設有與其垂直的相互之間有間隔的兩塊限位板，兩塊限位板間隔的朝向和汽車前後方向一致，兩塊限位板內側中部各設有一軸承，兩個軸承之間設有軸，該軸與前制動組件的連線桿連線形成連線桿的轉動端，聯動桿的左右端點各設有一支撐台，在聯動桿未發生轉動的時，該支撐台支撐連線桿的轉動端，在聯動桿發生轉動時，支撐台隨聯動桿逆時針旋轉脫離對連線桿轉動端支撐的位置，在前制動器的連線桿上部還連線有一防回彈桿，防回彈桿另一端接在車架上,增設防回彈桿可以使得連線桿產生彈性變形使汽車可以柔性停止；後制動組件設定汽車後部底盤下方，汽車後部底盤下設有加強板，在加強板下方設有與其垂直的相互之間有間隔的兩塊限位板，兩塊限位板間隔的朝向和汽車前後方向一致，兩塊限位板內側中部各設有一軸承，兩個軸承之間設有軸，該軸與後制動組件的連線桿連線形成連線桿的轉動端，該後制動組件自然下垂，後制動組件最下端高於路面。所述的防回彈桿包括一與車架焊接的推桿，推桿另一端連線有殼體，該殼體上端封閉且上端外側設有外螺紋，該外螺紋配合設有內螺紋的旋蓋，該殼體下端開口且其主體上下貫通，在殼體內側左右各設有一板簧，在殼體上端端腳處開設兩處開口，板簧頂端從這兩處開口伸出，而伸出的部分受旋蓋的限位，在左右兩個板簧的內側還各設有一齒條片；制動器連線桿初始狀態下被齒條片最外端的齒卡住，在制動器與地面相接觸時，連線桿受作用力向齒條內端的齒移動，這樣連線桿既可以實現階梯式受力變形又可以防止其回彈。在需要解除時，旋鬆旋蓋，板簧頂部擺脫限位，殼體內的齒條片隨板簧向外延位移，此時可以釋放連線桿。在副駕駛艙下方還設有一副啟動踏板，該踏板與另一條內推桿連線，該內推桿上也設有復位裝置，該內推桿與主駕駛艙內的內推桿連線同一條聯動桿，連線方式亦一致。本仰首式應急制動系統還包括設在汽車頭部保險槓前方的啟動板，該啟動板形狀為矩形板狀，該啟動板內側靠近兩端的位置上連線有兩根外推桿，兩根外推桿的另一端均設有一連線孔，連線孔上通過插銷固定有下變向桿，外推桿與下變向桿之間呈軸向運動，下變向桿另一端與聯動桿焊接。所述扇形制動器前端開有槽，制動犁插入該槽中並通過插銷固定。在連線桿轉動端上還接有彈性裝置，該彈性裝置另一端固定在車架上，在支撐台對連線桿轉動端起支撐的狀態下，該彈性裝置處於壓縮狀態。所述扇形制動器的弧形底邊上開有爪孔，制動爪插入爪孔過盈配合或者爪孔上設有內螺紋，制動爪上設有外螺紋，進行螺紋配合。在啟動板的外側還設有至少一根碰觸桿。在汽車高速行駛過程中，障礙物首先與碰觸桿接觸，在汽車主體距離障礙物一個碰觸桿的距離時，就可以通過啟動板啟動制動器，增加了制動器的有效制動時間。本仰首式應急制動系統還包括一解除裝置，該解除裝置為一手搖式千斤頂，該手搖試千斤頂包括搖桿以及兩根頂部相連的支架腿，在該相連位置設有頂板，兩根支架腿上均勻設有定位齒，兩根支架腿下部設有滑輪；所述的搖桿外表面上設有雙向螺紋，搖桿一端設有搖把，在搖桿上還設有左右兩個自掛螺母，該自掛螺母上設有掛鈎，該掛鈎掛在定位齒上。搖動搖把，左右兩個自掛螺母相向位移，兩根支架腿受到拉力抬高，左右兩個自掛螺母相反位移時，兩根支架腿受到推力降低。解除步驟為：為使用千斤頂抬升汽車前部，然後復位前制動器，最後降低汽車前部使輪胎接觸地面。本技術的有益效果是：駕駛艙啟動踏板，副駕駛艙的副啟動踏板或者車前的啟動板通過傳動組件可以使得兩塊前制動組件的扇形制動器與路面柔性接觸，並抬升汽車前部，使汽車兩前輪離開路面；達到制高點後,位於汽車尾部車架後下方的後制動組件的扇形制動器與地面接觸，並抬升汽車尾部，使汽車兩後輪與地面分離；此時汽車強大的慣性力被3個以上扇形摩擦裝置全部呈柔性吸收，與路面發揮犁溝效應，使得汽車停止向前運動。本發明與行車制動系統對比的優點是：行車在危險的情況下，能夠在較近的制動距離和較短的制動時間內使汽車停下來；積極效果是減少交通事故的發生或降低因交通事故所帶來的人身傷亡以及財產損失。本技術方案實施步驟是：1、當汽車處於行車狀態需要應急停止時；2、駕駛員無法或不能有效運用行車制動讓汽車停下來時；3、駕駛員可以通過腳踏裝置啟動本發明；4、當駕駛員無法或不能正常啟動本發明，可以由安裝在副駕駛員腳部位置的聯動裝置啟動本發明；5、當駕駛員、副駕駛員均無法或不能正常通過腳踏裝置啟動時；6、即位於汽車頭部保險槓前方的啟動板，在與障礙物接觸時，同步啟動本發明；7、使位於汽車前部車架下方兩側的前制動組件瞬間與路面柔性接觸；8、並抬升汽車前部，使汽車兩前輪離開路面；9、達到制高點後,位於汽車尾部車架下方的後制動組件與地面接觸；10、並抬升汽車尾部，使汽車兩後輪與地面分離；11、此時汽車強大的慣性力被3個以上的制動組件全部呈柔性吸收；12、且防回彈桿生效；13、本發明系統生效後汽車停止前進；本技術的構造特徵：1．獨立裝置、安裝在汽車車架上；2．結構簡單、純機械結構；3．不含有電子化、電氣化、液壓化；4．與汽車動力系統、傳動系統、行車制動系統、駐車制動系統、轉向系統等不發生關係；5．實物仿生碰撞裝置，是仿照貓的鬍鬚，貓在沿牆壁捉老鼠時，從來不會撞牆的原理，對應本發明在汽車頭部保險槓前方的啟動板的結構。6．運用“板車下坡”原理、“懸崖勒馬”原理以及“牛頓的第二定律的矢量性”原理，在本發明啟動生效後，使汽車所有輪胎與地面分離，汽車呈前高后低的爬坡狀態，即獲得汽車的重心由前向後移動，駕乘人員的慣性力方向由平行於汽車前擋風玻璃向駕乘人員的腿部方向移動。汽車尾部的扇形制動器與路面接觸；附註：“板車下坡”原理是，滿載貨物的板車，在下坡時通常都是車夫在前面，雙手用力將板車兩車把向高空抬起，使得板車尾部儘量與路面接觸，這樣就能使板車低速度下坡，不造成危險；“懸崖勒馬”原理是：疾馳的駿馬時速可以達到每小時60公里以上，要想迅速停下來，就必須用力收起韁繩，使馬頭抬向空中，兩前蹄騰空離地，此時馬可以抬高到離地面70度以上，重心迅速向馬後腿位移，因此，此時是騎馬人最容易滾落下來，通常情況下，馬可以在5米內停下來。7．運用“達·文西的摩擦一”原理，摩擦力的大小與單位面積上的載荷呈正相關；附註：“摩擦的基本特性，一般認為達·文西Leonado da Vinci (1452-1519)是第一個提出摩擦基本概念的。在他的啟發下，法國科學家Amontons進行實驗室並建立了摩擦定律。隨後，Coulomb在進一步實驗的基礎上，發展了Amontons的工作。由這些初期研究得出了四個經典摩擦經歷如下：定律一 ，摩擦力與載荷成正比；定律二，摩擦係數與表觀接觸面積無關；定律三，靜摩擦係數大於動摩擦係數；定律四，摩擦係數與滑動速度無關。（摘自：《摩擦學原理》清華大學學術專著，清華大學出版社，2002ISBN7-302-05904-7溫詩鑄，黃平 著，第271頁）8．運用物理的“犁溝”原理，使本發明的制動組件的爪、犁與路面發生“犁溝”效應，從而形成強大的阻力；附註：“犁溝效應”是指硬金屬的粗糙峰嵌入軟金屬後，在滑動推擠軟金屬，使之塑性流動並犁出一條溝槽。犁溝效應的阻力是摩擦力的組成部分，在磨粒磨損和擦傷磨損中，它是摩擦力的主要分量。（摘自：《摩擦學原理》清華大學學術專著，清華大學出版社，2002ISBN7-302-05904-7溫詩鑄，黃平 著，第281頁）9．運用材料的彈性原理，強大的慣性力使扇形制動器的連線桿發生彈性變形，並呈柔性吸收慣性力；運用“棘輪”防倒原理，使制動器連線桿在彈性變形到達極點時，使汽車不反彈；對應防回彈裝置可以使連線桿保持變形。10．運用螺旋槓桿原理，類似手搖千斤頂的一種附屬解除工具，用於解除本發明生效狀態，使汽車由爬坡狀態下降為所有輪胎與路面接觸的停車狀態；同時，方便收起或更換扇形制動裝置；11．汽車在停車或低速行駛狀態下，即使誤啟動本發明，也不會對駕乘人員、汽車帶來傷害；12．任意一種方式啟動本發明，駕駛員雙手都不需要離開方向盤；

依據

1、 根據《中華人民共和國國家標準》GB 12676-1999 汽車制動繫結構、性能和試驗方法，第二頁，4.1.4.2 應急制動必須在行車制動只有一處失效的情況下，在適當的一段距離內使車輛停住；應急制動必須是可控制的，應使駕駛員在其座位上至少有一隻手握住方向盤的情況下就可以實現的制動。2、“達·文西的摩擦一”原理，摩擦力的大小與單位面積上的載荷呈正相關；附註：“摩擦的基本特性，一般認為達·文西Leonado da Vinci (1452-1519)是第一個提出摩擦基本概念的。在他的啟發下，法國科學家Amontons進行實驗室並建立了摩擦定律。隨後，Coulomb在進一步實驗的基礎上，發展了Amontons的工作。由這些初期研究得出了四個經典摩擦經歷如下：定律一 ，摩擦力與載荷成正比；定律二，摩擦係數與表觀接觸面積無關；定律三，靜摩擦係數大於動摩擦係數；定律四，摩擦係數與滑動速度無關。（摘自：《摩擦學原理》清華大學學術專著，清華大學出版社，2002ISBN7-302-05904-7溫詩鑄，黃平 著，第271頁）3.物理的“犁溝”原理，使本發明的制動組件的爪、犁與路面發生“犁溝”效應，從而形成強大的阻力；附註：“犁溝效應”是指硬金屬的粗糙峰嵌入軟金屬後，在滑動推擠軟金屬，使之塑性流動並犁出一條溝槽。犁溝效應的阻力是摩擦力的組成部分，在磨粒磨損和擦傷磨損中，它是摩擦力的主要分量。（摘自：《摩擦學原理》清華大學學術專著，清華大學出版社，2002ISBN7-302-05904-7溫詩鑄，黃平 著，第281頁）

歷史

根據查新報告以及國際檢索報告結果，截止2014年01月份均未發現雷同技術。

汽車仰首式應急制動系統裝置主要特徵

1、汽車在碰撞前所有輪胎離開地面，目的是切斷動力源，讓輪胎空轉失速；

2、汽車整體呈現前高后低的仰首狀態，目的是完成仰首效應；

3、汽車底盤下方彈出多個扇形柔性制動器，目的是通過柔性吸能扇形裝置以及減少接觸面積，必要時與路面發生犁削效應。