机动车碰撞安全保护系统设计制造应用技术方案的制作方法

专利名称：机动车碰撞安全保护系统设计制造应用技术方案的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机动车碰撞安全保护系统设计制造应用技术方案，尤其是应用在机动车上，当发生碰撞和被碰撞时，直接保护车，间接保护人，以达到车不毁人不亡的目的。属机动车被动碰撞安全保护技术领域。
背景技术：
从汽车诞生至今的百多年来，一直存在着严重的碰撞安全防护缺陷。虽然其安全性能比以前有所提高，对乘员的保护也达到了一定的高度，但对车的碰撞安全保护却无大的进展。尽管每辆车上都设置有“保险杠”，但都是用塑料、铁皮薄板、钢管制成，在碰撞时所起到的作用极其有限，形同摆设而不戡一撞。特别是面包车、平头类车和轿车等，一旦发生碰撞，车头就会严重凹陷变形损坏，挤占车内空间，前排乘员首当其冲的受到威胁与伤害。
现在，尽管很多车里都装设有安全带、高级的车还装有安全气囊，但都是装设在车内，在车已经受到碰撞之后，在特定的条件下，碰撞不严重时才起到一些作用，但对车没有任何防护作用。当碰撞冲击动能巨大，车厢凹陷变形损坏严重时，乘员没有了生存空间，安全带和安全气囊的作用也就随之消失，即使不被撞死也会被挤伤挤死。这也是造成车毁人亡的重要根源。
随着公路交通的发展，各种机动车的增多，特别是有了高速公路，恶性碰撞事故日日发生。如车与车的迎面撞、侧面撞，车与物的碰撞、群车的追尾撞等日渐增多，全球2003年死亡50多万，仅中国就10.4万人。在目前所有的碰撞事故中，都是硬碰硬的，以车体永久变形损坏的代价来吸收碰撞冲击动能，其结果必然是很严重的，给人们的生命、财产造成了巨大的无法统计的损失，给本来很幸福的家庭带来了不幸和灾难，也给国家、社会造成了沉重的负担。故此，车毁在先，人亡(伤)在后，车毁是因，人亡是果。

发明内容
本发明的目的在于从根本上解决现有技术的缺失、严重不足和无法解决的问题，提供一种能可靠的转化、利用、减弱、消除由碰撞产生的冲击动能，防止或降低车辆损坏程度，使车不毁，人不亡，有效的保护人、车安全的设计制造应用技术方案。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是充分利用橡胶(橡塑、泡沫)材料的弹性、伸缩性、柔韧性和自恢复性，加入提高强度性能的钢丝缆绳、帘布、帘网制成C型胎体、橡胶气囊、装嵌在用具有刚性、弹性的金属材料制成的靠背梁架上、用压条连接固定，装设在车桥主梁的前、后端部及其它部位上，伸出车外一定长度，用较小直径气管将前、后连通形成相互联动系统，这样一来，不论是发生前面还是后面碰撞，都可使其联合工作，提高效能。再在较小直径气管或橡胶气囊的充气管接头上连接上用于自动刹车的由刹车控制阀、信号转换器、刹车驱动器、刹车泵组成的自动刹车系统、为进一步提高性能的一个或n个并联的由缓冲器筒、带阻尼孔的固定挡板、带密封可往复移动的活塞、带充气嘴的单向阀、保护二级缓冲器自身安全的安全阀、压力表组成的二级缓冲器系统、保护系统自身安全的安全阀、用于充入可压缩气体和阻止其回流、外泄的带充气嘴的单向阀、监视压力变化的压力表，通过单向阀上的充气嘴给橡胶气囊、二级缓冲器中分别预先充入与车辆参数有关的守候压力不等的具有良好压缩弹性、可压缩性的气体，即组成了碰撞安全保护系统总成，处于守候状态。一旦发生碰撞事故，即刻对车、对人提供安全保护，以达到直接保护车，间接保护人，使车不毁，人不伤亡的目的和作用。
当机动车配置应用上本发明后的有益效果是，若在停放、行驶中发生意外碰撞接触1、处于守候状态下的可压缩气体的压力升高，驱动刹车控制阀，输出一个压力信号，经信号转换器转换后控制刹车驱动器、驱动刹车泵将车刹住。这样，一即使人没有刹车或防止人误踩油门而加大动力，二是减小车在发动机驱动下的直接碰撞冲力，三是利用刹车时车轮胎与地面的巨大摩擦阻力，来降低一部分碰撞动能、冲力；2、把碰撞产生的巨大冲击动能迅速而没有时间迟滞的转化为对橡胶、空气等的压缩、阻尼摩擦、膨胀、压力升高等形式的能量和力，在靠背梁架和车桥主梁的支撑下，又反向利用、转化、消耗、释放、延长作用时间，直至各种作用与反作用相等时车停下来，使人、车所受之冲撞力和惯性力大为减弱直至为零；3、将现在的点线接触硬碰硬导致的车头、车箱大面积凹陷永久变形、严重损坏，转变为作用在本发明上而非直接作用在车头、车箱上的柔性可恢复式的点或线接触迅速变成面接触，将外来的碰撞动能、冲力转变成为本发明内部的保守能量，经多种形式的转化，利用、消耗、释放，延缓直至相等或零；4、由于本发明充分的利用了橡胶、可压缩气体的柔性、压缩弹性，金属材料的刚性、韧性等，经巧妙组合而成，具有良好的自恢复性和坚固度。一般的碰撞，即不损坏(或降低程度)车和人的生存空间，又尽最大限度的保护人，有效的防止碰撞而产生的巨大冲击动能和惯性对人、车造成的严重危害和生命财产损失，当脱离接触后，即刻自行恢复，故此，通过直接保护车，间接保护人的手段，达到车不毁，人则不伤亡的目的。


下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的标准型图。
图2是本发明的增强型图。
图3是图1、图2中的帘布网[LW]的结构图。
标准型图1、增强型图2中相同的部分1.C形胎体，2.橡胶气囊，3.可压缩气体，4.压条，5、8.螺栓，5-1.压条上的螺栓孔，6.靠背梁架，7.连接件，8-1.C形胎体端部后弯延长[YC]部分的螺栓孔，8-2.靠背梁架两端后弯延长[HW]部分上的螺栓孔，8-3.螺栓衬套，9.装饰保护罩，10.较小直径气管，10-1.橡胶气囊的充气管接头，10-2.压条上的充气管孔，10-3.靠背梁架上的充气管孔，11.安全阀，12.连接件上的连接孔，13.监视橡胶气囊内压力的压力表，14.单向阀，15.单向阀的充气嘴，16.车桥主梁，17.靠背梁架的加强筋，18.靠背梁架的凹槽，19.C形胎体迎撞侧加厚层，20.C形口的延长边，20-1.C形口两侧含加强筋的凸肩，21、27.气管，22.刹车控制阀阀芯，23.回复弹簧，24.调节螺丝，25.刹车控制阀，26.刹车控制阀气口，28.靠背梁架上的螺栓孔，29.阀室，30.C形口延长边上的螺栓孔，31.信号转换器，32、38.刹车驱动器，33.车上原有的刹车踏板，34、37、39.刹车泵，35.刹车泵管线，36.三通换向阀，40.安全阀上的调节螺栓，41.手动复位开关，A、B.车桥主梁上固定的保护系统，HW.靠背梁架端部后弯延长部分，LW.C形胎体内的帘布网，YC.C形胎体端部后弯延长部分，SC.刹车制动力，PS.刹车控制压力信号，P.充入橡胶气囊中的守候压力。
在标准型图1基础上增加为增强型图2中不同的部分42.单向阀，42-1.单向阀的充气嘴，43.监视二级缓冲器左气室中压力的压力表，44.安全阀，45.安全阀阀芯，46.调节螺丝，47.左气室，47-1.可压缩气体，48.活塞，49.调压板，50.常闭阻尼孔，51.密封垫，51-1.压板，52.压紧弹簧，53.压紧螺栓，54.二级缓冲器，55.右气室，56.气管，57.常开阻尼孔或缝隙，58.密封圈，59.左气室，60.缓冲器筒，PzPZ.充入二级缓冲器左气室中的守候压力。
图3中1.纬缆，2.围缆，3.圈缆，4、6、11.帘网、帘布，5、8.周向经缆，7.两端固定螺栓，9.螺栓衬套，10.中间固定螺栓。
具体实施例方式
本发明的目的可由以下实施例来实现，但由于车种多样、大小繁杂，本发明包括和大致分为标准型、增强型，且不限制本发明。
在图1所示的标准型实施例中1、靠背梁架[6]靠背梁架[6](或工字形)，有加强筋[17]、凹槽[18]，其内有连接螺栓孔[28]，可穿入螺栓[5]、充气管孔[10-3]可穿入充气管接头[10-1]，两端后弯延长[HW]部分、带有螺栓孔[8-2]可穿入螺栓[8]，其凹槽[18]用于装入和固定压紧C形胎体[1]，用具有良好刚性、韧性的材料制成，是坚固的；2、压条[4]压条[4]，有充气管孔[10-2]、螺栓孔[5-1]，其中固定有螺栓[5]，用具有良好刚性、韧性的材料制成；3、C形胎体[1]C形胎体[1]，用富有弹性、伸缩性、柔韧性和自恢复性、强度高的橡胶(橡塑、泡沫)材料加帘布网[LW](见图3)制成，两端向后弯延长[YC]部分，其上带有螺栓孔[8-1]可穿入螺栓[8]和螺栓衬套[8-3]、C形口两侧有含加强筋的凸肩[20-1]和延长边[20]，其上带有螺栓孔[30]可穿入螺栓[5]，能嵌入靠背梁架[6]的凹槽[18]里，迎撞面侧有加厚层[19]，C形口内可装入橡胶气囊[2]；4、橡胶气囊[2]橡胶气囊[2]，用富有弹性、伸缩性、柔韧性和自恢复性、强度高的橡胶材料制成，其上有充气管接头[10-1]，可装进C形胎体[1]的C形口内并受其约束，能充入可压缩气体[3]。
将橡胶气囊[2]装入C形胎体[1]的C形口内，把橡胶气囊[2]上的充气管接头[10-1]从压条[4]上的充气管孔[10-2]、靠背梁架[6]上的充气管孔[10-3]中穿出，用带螺栓[5]的压条[4]由内向外穿过C形胎体[1]的C形口两侧延长边[20]上的螺栓孔[30]和靠背梁架[6]上的螺栓孔[28]，嵌入压紧固定在靠背梁架[6]的凹槽[18]里，再用螺栓[8]、螺栓衬套[8-3]穿过C形胎体[1]两端向后弯延长[YC]部分的螺栓孔[8-1]、靠背梁架[6]两端后弯[HW]部分的螺栓孔[8-1]固定连结成一体，通过带连接孔[12]的连接件[7]装设在车前和车后的车桥主梁[16]的端部，伸出车外一定长度，取代现有技术中的“保险杠”。为叙述方便，设装在车前的为[A]，车后的为[B]。用较小直径气管[10]把[A]和[B]中的橡胶气囊[2]经其上的充气管接头[10-1]连通、再连接上用于充入可压缩气体[3]和始终保持一个守候压力值为P的带充气嘴[15]的单向阀[14]、用于碰撞时及时自动刹车的自动刹车装置、用于释放超载冲击动能转化来的压力Pb和保护系统安全压力阈值Pj的安全阀[11]，组成相互联动的整体系统。
当经单向阀[14]的充气嘴[15]给前[A]、后[B]内的橡胶气囊[2]中充入可压缩气体[3]，在单向阀[14]的作用下，充入的可压缩气体[3]不能回流，停止充气后阻挡其不能外泄，并始终保持守候压力值P，其值与车的大小、参数、安全保护范围、级别有关，是由车的具体参数来设定的，由压力表[13]显知和监视。这样一来，就形如在车前、车后加设了作用力与反作用力、压力、弹力可随碰撞动能和冲力自变的“柔性软垫”。不论是来自前面的、后面的碰撞，都能起到同样的安全保护作用。
本发明的实施例中的较小直径气管[10]，除连通前端的[A]、后端的[B]、充入和在碰撞发生时起着两端的可压缩气体[3]在其中流动传递等外，还起调节气流、提供巨大阻尼力fz，降低冲力的重要作用。当碰撞力小时，气流速度低，阻尼力fz小，当碰撞动能大，其流速高，阻尼力fz就大，降低冲力的作用自动调节和提高。
其压力设定与变化范围系统的守候压力与安全阀打开泄载的压力阈值，设定为P＜＜Pj，其安全工作压力范围为P＜Pb≥Pj。当且当发生碰撞而挤压前[A]的C形胎体[1]，橡胶气囊[2]和其中的可压缩气体[3]时，守候压力P升高，碰撞动能、冲力被转换为压力Pb，并经较小直径气管[10]以阻尼流动形式向后[B]中传递，使其压力也升高并膨胀C形胎体[1]，橡胶气囊[2]吸收、转化、消耗能量，当两端压力相等时停止，若碰撞动能、冲力巨大，使Pb大于安全阀[11]的安全压力阈值Pj时，安全阀[11]打开泄出一部分可压缩气体[3]及压力，当Pb降低小于Pj时关闭，即Pj≥Pb＞P时，内部转化吸收；当Pj＜Pb＞P时，打开泄载。
由于本发明是装在车前、车后并伸出一定的长度，在碰撞发生时，必先与之接触而不直接与车体接触，碰撞动能、冲力是在本发明的内部转化、利用、消耗、泄出，已不象现有技术中直接与车头、车箱接触造成轻重不同的损坏了。所以，当碰撞动能、冲力不大于设计值时，车不会损坏，不大于C形胎体[1]的破坏强度时，车不会严重损坏，故而，直接保护了车，间接保护了人，达到了车不毁，人不(伤)亡的目的。
在高档车上应用时，为了造型美观，在其[A]和[B]外面可根据车形和颜色加设装饰保护罩[9]将其全部罩起来，与车混为一体，与前述不同的是碰撞结束后可能要换一个新的了。由于车的品种、类型繁多，其式样可由车型来确定。
在图2所示的增强型实施例中，除了与图1所示的标准型一样外，根据车的动态参数和保护等级，增加连接了一至n个并联的二级缓冲器[54]。在二级缓冲器[54]的缓冲器筒[60]内部，右端固定有调压板[49]，上面设有用于自动调节气体流动阻尼力fh的常开阻尼孔或缝隙[57]、被螺栓[53]、弹簧[52]、压板[51-1]和密封垫[51]压紧的常闭阻尼孔[50]，形成右气室[55]和左气室[59]，有一可往复移动带有密封圈[58]的活塞[48]，将左气室[59]一分为二形成了又一个左气室[47]，其左端装设有带充气嘴[42-1]的单向阀[42]与气源相连，经单向阀[42]上的充气嘴[42-1]给左气室[47]中充入可压缩气体[47-1]，在单向阀[42]的阻挡作用下保持守候压力值为Pz，当Pz＞P时，活塞[48]向右移并始终处于右侧压紧在调压板[49]上；另还装设有用于释放泄出特别巨大冲击动能转化而来的压力Pc和用于保护二级缓冲器[54]安全的安全阀[44]，其打开阈值为Ph，守候压力Pz与Ph的变化，由压力表[43]监视；其右端用气管[56]与较小直径气管[10]、前[A]、后[B]中橡胶气囊[2]的充气管接头[10-1]相连通，经单向阀[14]上的充气嘴[15]与气源连通，当压力为P的可压缩气体[3]充入前[A]、后[B]中的橡胶气囊[2]和二级缓冲器[54]中的右气室[55]和左气室[59]中，在单向阀[14]的作用下保持守候压力值P，处于守候状态，其压力值由压力表[13]监视。当因突然碰撞使守候压力值P升高为Pb时，可压缩气体[3]流过常开阻尼孔或缝隙[57]的阻尼力fh、压力大于通过常闭阻尼孔[50]加在密封垫[51]和压板[51-1]上的压力大于弹簧[52]的压紧力时打开，压力为Pb的可压缩气体[3]进入左气室[59]中，作用在活塞[48]右侧面上，当Pb＞Pz时，左移压缩左气室[47]中可压缩气体[47-1]使其压力升高为Pc、重度γ增大。这可综合、有效利用气流的流动阻力、压缩弹性，耐冲击力等等来转化、消耗碰撞动能和冲力。
本发明组成的相互联动的整体系统，其压力设定与工作变化范围1、整个系统的守候状态设置是P＜＜Pz＜＜Ph＜＜Pj；2、当因碰撞挤压C形胎体[1]、橡胶气囊[2]中的可压缩气体[3]时，使守候压力P升高为Pb且小于或等于Pz，即Pz≥Pb＞P时，处于图1所示的实施例状态下工作；3、当碰撞动能、冲力较大，Pb＞Pz时，可压缩气体[3]通过右端固定的调压板[49]上的常开阻尼孔或缝隙[57]、常闭阻尼孔[50]进入二级缓冲器[54]的左气室[59]内，推动带有密封圈[58]的活塞[48]向左移动，压缩左气室[47]中守候压力值为Pz的可压缩气体[47-1]，使守候压力Pz升高为Pc时，其[A]、[B]和二级缓冲器[54]联合工作，转化吸收碰撞动能、冲力；4、当碰撞动能、冲力巨大时，Pb继续升高使Pc也继续升高，当大于安全阀[44]的安全保护设定阈值Ph时，即Pb＝Pc≥Ph时，可立即打开泄掉一部分可压缩气体[47-1]，来保护二级缓冲器[54]的安全；5、当碰撞动能、冲力特别巨大时，即Pb＝Pc＞＞Ph≥Pj时，二级缓冲器[54]上的安全阀[44]打开泄载，其内带有密封圈[58]的活塞[48]被推压到左端终点，使左气室[47]中可压缩气体[47-1]基本大部泄出，如依然升高时，安全阀[11]也打开泄出橡胶气囊[2]中的可压缩气体[3]，当Pc＝Pb≤Pj时，安全阀[11]关闭；6、当Pb＞＞Pj时，碰撞接触端橡胶气囊[2]中等于接触压入体积的可压缩气体[3]将全部泄出，C形胎体[1]被压靠垫在靠背梁架[6]上，成为最后的防线，但在此状态下，相当一部分的碰撞动能、冲力也消耗了一大部分，车的损坏程度也已大大降低；7、当C形胎体[1]被压靠垫在靠背梁架[6]上，并被割裂，这时碰撞动能、冲力才会真正作用在靠背梁架[6]上，传递到车桥主梁[16]上。
在本发明图1、图2所示的实施例中，设有一个由刹车控制阀[25]、信号转换器[31]、手动复位开关[41]、刹车驱动器[32]或[38]、刹车泵[37]或[39]和车上原有的刹车泵[34]、刹车泵管线[35]、三通换向阀[36]组成的自动刹车系统，经气管[21]与刹车控制阀[25]和较小直径气管[10]连通。当发生碰撞接触和压缩C形胎体[1]、橡胶气囊[2]和其中的可压缩气体[3]时，守候压力P即刻升高为工作压力Pb，经与较小直径气管[10]连通的气管[21]传递进入阀室[29]，推动阀芯[22]向一端移动，压缩回复弹簧[23]，打开气口[26]输出一压力信号Ps，经气管[27]进入信号转换器[31]中，接通刹车驱动器[32]或[38]的动力源，驱动刹车泵[37]或[39]，产生刹车制动力[SC]去将车刹住。故此，一可防止碰撞发生时误踩油门而加大了碰撞动能、冲力，二是有效利用刹车时车轮与地面的巨大摩擦阻力来降低、减小碰撞动能、冲力，及对车的损坏程度与惯性力对人的损害。图中[33]是车上原有的刹车踏板、[34]是刹车泵，经刹车泵管线[35]与三通换向阀[36]并联，使两套系统并联为即统一，又独立工作而不相互干扰。
图3是本发明图1、图2所示实施例中帘布网[LW]的实施例。在C形胎体[1]的橡胶层中设有用来提高强度、防崩脱、防刺破、形状约束、和与靠背梁架[6]连接固定用的帘布网[LW]。它由高强度柔顺性好的钢绳(丝)制成绕过螺栓[7](图1、图2中[8])和螺栓衬套[9](图1、图2中[8-3])用于两端固定的纬缆[1]，用于固定中心、定位经缆[5]或[8]的围缆[2]，用于固定和防止C形胎体[1]局部膨胀和崩脱的周向经缆[5]或[8]，用于固定和均分经缆[5]或[8]、C形胎体[1]受力并通过压条[4]上的螺栓[10](图1、图2中[5])与靠背梁架[6]连接压紧固定的圈缆[3]，在经缆[5]或[8]的内侧和外侧与纬缆[1]之间、之外设有帘网、帘布[4]、[6]和[11]。缆的根数密度和帘网、帘布的层数厚度等与车的动态参数和安全保护级别有关。
本发明中的C形胎体[1]、橡胶气囊[2]由橡胶材料制成。也可用塑胶、泡沫材料制成和取代，但性能要低的多的多。
本发明适用于各种机动车，可按车型、式样和大小与动态参数及特殊需要进行配套设计生产。
本发明的优点在于巧妙、有效的利用气体的可压缩性、来源的丰富性、橡胶(橡塑、泡沫)材料的弹性、柔韧性及自恢复性，金属材料的刚性、弹性和高强度，帘布网和相关经、纬缆的相对强度和约束力，经设计、组合，按工艺要求加工制造而成。将其装设在车的前[A]、后[B]，并与车的主梁或底板牢固连接。当发生车与车、车与物碰撞时，不再是硬碰硬的点、线接触，快速不可逆的永久变形的车体直接受力的严重损坏。而是相当于在其之间加入了“弹性软垫”，由点线接触进而快速变成面，压力、弹力可随撞击力大令自变的软接触。即在碰撞接触时，立即产生柔性、弹性变形，压缩C形胎体[1]、橡胶气囊[2]和预先充入的守候压力为P的可压缩气体[3]，使其产生由小到大自动变化的压力与反作用力，把碰撞时产生的冲击动能迅速转变成压缩膨胀C形胎体[1]、橡胶气囊[2]中的可压缩气体[3]、二级缓冲器[54]中的可压缩气体[47-1]，及其压力升高的能量和热能、与在较小直径气管[10]、调压板[49]上的常开阻尼孔或缝隙[57]、常闭阻尼孔[50]中传导、流动的摩擦阻尼力fh等。与此同时，利用其碰撞接触时瞬间产生的压力变化为信号，去控制刹车，再利用车轮胎与地面的摩擦力将碰撞动能迅速降下来一部分，直至碰撞冲力和反作用力相等时车自行停住，以期达到车不毁(或大幅度降低损坏程度)，人不(伤)亡(或减轻伤亡程度)的目的。
本发明中的可压缩气体[3]和[47-1]可利用车上自有气源或其它外来气源供气或补充，并始终保持其设定的守候压力P、Pz。一旦发生碰撞，即刻发挥作用而没有任何迟滞。但它只在第一次使用或是泄载、漏气后补充时消耗一点能量，在守候状态下，不消耗任何能量。在一般情况下，特别是经常性的小碰撞、擦挤，能反复多次发挥作用，而不需维修。
本发明的工作原理是当安装设置完毕，如果车上有自带的气体压缩机，用连接管与充气嘴[15]接通，车启动，可压缩气体[3]经由充气嘴[15]、单向阀[14]和较小直径气管[10]进入橡胶气囊[2]中，使其升压膨胀，直到把C形胎体[1]胀满并达到设定的守候压力值P时即停止充气。如果没有自带气源或气源压力达不到设定的守候压力值P、Pz产时，可用其它能达到要求的气源进行充气。由于有单向阀[14]的阻挡作用，即使车停止运行或久放，可压缩气体[3]也不能回流和跑掉，守候压力值P也基本保持不变。一旦发生碰撞事故，如受撞的是前[A](后[B]也相同)会有下列变化和情况1、物体先与C形胎体[1]接触，随着车的前移，开始发生柔性压缩变形，使碰撞初始的点、线接触，迅速变为面积增大的面接触，使橡胶气囊[2]中的可压缩气体[3]被压缩，压力升高①、由于是前[A]、后[B]联通的联动系统，其中一部分可压缩气体[3]经较小直径气管[10]快速流向后端[B]内，并传递能量和产生摩擦阻尼力fz，也使其产生膨胀压力，前[A]中部分是受力压缩，后[B]部分则是受力膨胀。这是一个将碰撞动能、冲力能量形式，转化为对C形胎体[1]的橡胶、橡胶气囊[2]中可压缩气体[3]被弹性压缩而压力升高、重度γ增加的能量形式，也是做功和能量消耗、积聚的过程，也是由碰撞产生的巨大的局部接触动能、冲力，被迅速转化为分散到整个系统内单位面积上处处压力相等，同时升高、管路磨擦、发热的反作用机械能和热能，其冲击动能所造成的破坏力也就被迅速转化、消耗、分散和降低，直至两力相等或为零时车停下来。由于这也是一个需要时间才能完成的过程，即延长了碰撞冲击动能——冲力作用的过程，根据物理学定律，相对的降低了对车和人的冲量、惯性损害程度。
②、利用碰撞接触和压缩，使橡胶气囊[2]中可压缩气体[3]瞬间升高的压力，作为驱动刹车控制阀[25]的动力和信号输出Ps，经信号转换器[31]转换成与原车上相同的动力信号，再接通控制刹车驱动器[32]或[38]的动力源，驱动刹车泵[37]或[39]，产生刹车制动力[SC]去将车刹住。有效的利用刹车时车轮胎与地面的制动摩擦力来降低一部分碰撞冲击动能或冲量。剩余的部分能量则由本发明来转换、消耗掉。
本发明通过各种有效的手段和方法，利用系统的内在条件和外部条件，最大限度的消耗、转化、降低碰撞动能、冲量、将损害、损失减少到极限程度，使车不毁损、人不伤亡。
2、当碰撞动能、冲力相对不很大时，C形胎体[1]、橡胶气囊[2]被压缩、膨胀变形，压力升高，直到把碰撞产生的动能冲力消耗完，达到两力平衡时车即停下来。当相对值不很大，可压缩气体[3]经较小直径气管[10]向后[B]中传递或流动时，流速也较低，单位面积上的压力也就低的多，脱离接触后可压缩气体[3]又经原路返回，即刻恢复原状。
3、当碰撞动能、冲力相对很大时，C形胎体[1]、橡胶气囊[2]被压缩而急速变形，其中的可压缩气体[3]迅速经过较小直径气管[10]向后[B]内流动传递使其压力升高、膨胀，由于较小直径气管[10]的直径相对橡胶气囊[2]细的多，流速很大，将会与管壁产生剧烈摩擦，阻尼力fz、摩擦热必然增加，形成很大的阻尼作用，消耗掉一部分碰撞动能。与此同时，可压缩气体[3]的压力Pb、重度γ也升高，直到大于安全阀[11]的设定阈值Pj时，就自动打开外泄，较小直径气管[10]中的气流速度将会更高，阻尼力fz作用也更大，撞击力消耗的速度也更快，直到前[A]和后[B]中橡胶气囊[2]里的压力Pb低于安全阀[11]设定的阈值Pj时停止外泄，由撞击产生的动能也就消耗完使车停下。脱离接触后，再补充上泄出的那部分可压缩气体[3]即可。
4、当碰撞冲击力特别巨大时，由于安全阀[11]的泄压作用，可能会把受撞击挤压一端的橡胶气囊[2]中等于压入体积的可压缩气体[3]通过安全阀[11]泄出，最后使C形胎体[1]压扁直至贴在靠背梁架[6]上，这时，冲力F通过C形胎体[1]的加厚层[19]传递到靠背梁架[6]、车桥主梁[16]上的动能才会相对较大，但是，此时所受到的撞击动能和冲量已经过前述的功能处理，会降低到不足严重损坏车体的值上，其车中乘员也就不会造成重伤和死亡了。
5、当碰撞动能、冲力特别、特别巨大时，最后使C形胎体[1]在碰撞挤压和靠背梁架[6]的相对作用下被全部挤破、经缆[5]、[8]被挤断，而直接作用在靠背梁架[6]或车桥主梁[16]上，这时，碰撞冲力F才会通过靠背梁架[6]传递到车桥主梁[16]上的动能才会最大，但是，此时所受到的撞击动能和冲力在经过前述的功能处理后，会降低到不足非常严重损坏车箱、车体的值上，且也许车体会有一些变形、损坏等。
6、在车上装设了本发明后，在碰撞接触时不先直接与车头、车箱接触，尽管在最后与之接触时，其破坏力已经大大削弱，即使有所损坏，也与目前有极大的不同了，故而，保护了车内的空间，车中的人、物也就自然的得到了保护，把生命财产也最大限度的保护起来。
图2所示的实施例，增强型，是为高级车辆和中、大、重型车辆发明的，是在标准型的基础上增加了一至n个并联的二级缓冲器[54]，用气管[56]与较小直径气管[10]连通，在其右端，有一固定的带常开阻尼孔或缝隙[57]和用密封垫[51]、压板[51-1]、弹簧[52]和螺栓[53]压紧并密封的常闭阻尼孔[50]的调压板[49]，并在右端形成右气室[55]和左气室[59]；在缓冲器[54]中，还有一能往复运动的活塞[48]用密封圈[58]密封，它将左气室[59]一分为二形成了另一个通过单向阀[42]和充气嘴[42-1]与气源连接的左气室[47]，可充入可压缩气体[47-1]，其守候压力值为Pz，且远大于橡胶气囊[2]中的守候压力值P；其左端尾部装有用于保护二级缓冲器[54]安全的安全阀[44]，及监视用的压力表[43]。下就与标准型(图1)不同的部分详细说明将其安装设置在车上后，通过单向阀[42]和充气嘴[42-1]与气源连接，先给左气室[47]中充入可压缩气体[47-1]，活塞[48]向右移动至调压板[49]处并顶紧，压力升高至设定并保持其值为Pz的守候压力为止；再经单向阀[14]上的气嘴[15]和较小直径气管[10]向前[A]和后[B]内的橡胶气囊[2]和二级缓冲器[54]中的右气室[55]和左气定[59]中充入可压缩气体[3]，直到压力升高至设定的守候压力值P为止。其左右两端的守候压力值产Pz、P由压力表[43]、[13]监视，处于守候待用状态。当发生碰撞时，除与标准型有相同作用外，还会有下列情况1、当碰撞冲力相对不是很大时，其消除撞击动能的作用方式与标准型相同；2、当碰撞冲力相对较大时，橡胶气囊[2]中的可压缩气体[3]的一部分急速经过较小直径气管[10]和气管[56]传递到缓冲器[54]的右气室[55]中使其压力升高，又经调压板[49]上的常开阻尼孔或缝隙[57]进入左气室[59]中，当其压力升高并当大于Pz时，活塞[48]开始向左移动一定距离，压缩左气室[47]中的可压缩气体[47-1]，使其压力升高为Pc、重度γ增加、变热而做功，直到两者联合把碰撞动能、冲力转化、消耗完使车停下；3、当撞击力相对特别大时，橡胶气囊[2]中的可压缩气体[3]的一部分流经调压板[49]上的常开阻尼孔或缝隙[57]的速度陡升，阻尼力fh剧增，右气室[55]中的压力Pb也突然增高，当其通过常闭阻尼孔[50]作用在密封垫[51]和压板[51-1]上的压力大于弹簧[52]和螺栓[53]的压紧力时，常闭阻尼孔[50]被打开和常开阻尼孔或缝隙[57]一起向左气室[59]内流充，使其内压力Pb迅速升高并大于Pz时，推动活塞[48]左移一定距离，压缩左气室[47]中的可压缩气体[47-1]使其压力Pc也迅速升高，当达到Pb＝Pc即相对的平衡值时，停止移动，也即抵消掉了碰撞动能、冲力而使车停下来；4、当碰撞力特别巨大，压缩左气室[47]中的可压缩气体[47-1]，使压力升高超过二级缓冲器[54]上的安全阀[44]的保护设定阈值Ph时，打开泄掉左气室[47]中的一部分可压缩气体[47-1]和压力；与此同时，当橡胶气囊[2]中可压缩气体[3]的压力Pb超过了安全阀[11]的保护设定阈值Pj时，自动打开泄掉其中的一部分可压缩气体[3]和压力，直到小于设定阈值Pj或相等时停止。
本发明的守候压力值P、Pz与安全阀[11]、[44]的安全保护极限阈值、卸载压力值Pj、Ph的设置，是根据所配车辆在满载时的速度和保护级别来设计确定在图1中，根据所配车的参数，预先给安全阀[11]设置好安全保护极限，打开卸载的阈值Pj，再给橡胶气囊[2]中充入可压缩气体[3]，其守候压力为P，因此，Pj＞＞P；当因碰撞挤压C形胎体[1]、橡胶气囊[2]中的可压缩气体[3]，使守候压力P升高为Pb并大于Pj，即P＜Pb＞Pj时，安全阀[11]打开泄载。当P＜Pb≥Pj时关闭。
在图2中，根据所配车的参数，预先给安全阀[11]设置好安全保护极限，打开卸载的阈值Pj、安全阀[44]的安全保护极限，打开卸载的阐值Ph，再给二级缓冲器[54]左气室[47]中充入守候压力值为Pz的可压缩气体[47-1]，给橡胶气囊[2]中充入守候压力值为P的可压缩气体[3]，因此Pj＞＞Ph＞＞Pz＞＞P。
安全阀[11]、[44]的安全保护阈值Pj、Ph可由调节螺丝[40]、[46]对弹簧[23]及阀芯[45]等在一定范围内进行调节确定，以达到能及时泄放、消除撞击动能产生的过载压力来保护系统。
本发明实施例中的自动刹车系统，是用气管[21]从较小直径气管[10]上引出并与刹车控制阀[25]连接，利用碰撞接触挤压C形胎体[1]、橡胶气囊[2]和其内的可压缩气体[3]时的瞬间，会使原来的守候压力值P改变和升高为Pb，推动阀芯[22]移动并压缩回复弹簧[23]，打开通气口[26]，输出一个压力为Ps的可压缩气体[3]经气管[27]进入信号转换器[31]，转换成与原车上相同的动力源，接通刹车驱动器[32]或[38]，驱动刹车泵[37]或[39]，产生刹车制动力[SC]去将车刹住。用于在碰撞发生时踩刹车而误踩车油门，在碰撞接触时自动转换为刹车、防止和降低碰撞接触后的反弹及连环碰撞。总之，利用各种有利因素，增强和更可靠有效的发挥碰撞安全保护作用和功能。也可有效的直接的利用刹车时车轮胎与地面的摩擦力，来降低一部分碰撞动能、冲力。
本发明图1、图2中所说的自动刹车系统，有并联式和串联式之分。并联式由刹车驱动器[32]，刹车泵[37]与车上已有的刹车踏板[33]中的刹车泵[34]、刹车管线[35]通过三通换向阀[36]连通成并联形式，再连接到车的刹车系统上。串联式将刹车泵[34]与改进后的刹车驱动器[38]与刹车泵[39]串联起来组成一体，再与已有的刹车踏板[33]装配成一体，成串联方式使用。
当碰撞停止、消除，橡胶气囊[2]里的压力降低到设定的守候压力值P时，阀芯[22]在弹簧[23]的推动下回复，切断和关闭由碰撞而升高的压力Ps，刹车制动力[SC]撤除。调节螺丝[24]是微调刹车控制阀[25]打开碰撞压力Ps和灵敏度用的。在系统中还设有开关[41]是当碰撞停止后刹车制动力[SC]仍然没有撤除时，用于手动关掉卸载。
在图2所示的增强型实施例中，能通过增加气管[56]的接口个数来并联n个二级缓冲器[54]，以扩展保护能力和安全系数，来提高其碰撞保护的性能和级别，具体并联的个数，可根据车的重量、速度、保护级别来确定。
碰撞安全保护的依据、碰撞动能、冲力的转化、消耗方法和程序是由下列基本要素、参数确定和完成①、标准型系统(图1所示实施例)当质量为m的车以速度u行驶，加速度是a，在t时间碰撞结束，其固有碰撞力
F＝ma或F=Kt=mut----(1)]]>当碰撞接触时的车速度为u0，时间为t0。碰撞结束时的车速度为u和时间为t，其冲量mu0-mu=∫t0t1Fdt=K]]>，即K-K0＝F(t1-t0)或K=mu=mst----(2)]]>设，若碰撞接触的是前端[A]，接触瞬间的面积与接触形状有关，可能是线式(长宽b×h)，也可能是点式 az＝bh或 由于是软接触，在其刚接触时的面积为az，由小变大为az，作用在接触面上的压力Pb=F∂az----(4)]]>当其接触并压缩前移，接触面积az也随之扩大，进一步挤压前[A]的C形胎体[1]和其内的橡胶气囊[2]、可压缩气体[3]，压力Pb传递作用到直径为R、长度为L的橡胶气囊[2]内的总内表面积an＝2π·RL+4π·R2(5)橡胶气囊[2]的总容积V＝π·R2L+4π·R3/3 (6)由于本发明是将前[A]后[B]用较小直径气管[10]连成一体的联动系统，其实际总容积VQ＝2V+Vq(7)式中的Vq是系统中其它部分的容积之和。充入系统中，在守候状态下的可压缩气体[3]的压缩因子或压力Z=PbRTγ]]>或Pb=GRTVQ----(8)]]>式中的R、T、G、γ是与充入的可压缩气体的物理参数有关。
当碰撞挤压时，接触端橡胶气囊[2]的内容积V变化缩小，其缩小量为V，由于C形胎体[1]、橡胶气囊[2]是用橡胶材料制成的，会有一定的膨胀容积Vp，故而VQ变为VbVB＝2V+Vq-V+Vp(9)将式(9)代入式(8)得工作状态下的可压缩气体[3]的压缩因子或压力Z=PbRTγ]]>或Pb=GRTVb----(10)]]>当碰撞挤压时，使可压缩气体[3]膨胀、压缩，其重度γ增加体积缩小，压力由守候静止状态时的P，随碰撞动能和冲力的大小而上升到Pb，并被传递分配到系统中包括其它面积at的全部上，因此，系统工作时的总有效面积
Ap＝2an+at，则Ap＞＞az(11)当碰撞使守候压力由P上升到工作时的动态Pb，又上升到安全阀[11]的安全保护设定阈值Pj时，打开泄放一部可压缩气体[3]，这也是系统内部单位面积上的“极限”压力，故Pj=FAP----(12)]]>将式(4)中F代入式(12)中得PjAp＝Pbaz或PjPb=∂azAp=δ----(13)]]>从式中可看出，δ即是碰撞接触面积与系统中所有的受力面积、“极限”压力与工作动态压力Pb之比，也是系统消耗或降低的碰撞动能、冲力之比例系数。
根据实际情况，从式(13)中还可看出，当系统方案确定后，总面积Ap也就确定为常数，碰撞接触面积az是变数，其值大，如迎面或后追同轴线碰撞接触，对系统本身破坏力最小，效果最好，反之，如与棱、尖之物碰撞接触，由于接触面积az小，破坏力则大，其压力变化范围在1、当P＜Pb≤Pj时，碰撞动能、冲力基本都由系统内部消化；2、当在P＜Pb≥Pj内时，安全阀[11]自动打开泄载一部分；当满足或回到条件1时，再由系统内部消化。
用Pb代替Pj，将式(12)代入式(10)整理得碰撞压缩可压缩气体[3]所消耗的冲击力FQ＝ApZRTγ或FQ＝ApGRT/Vb(14)由于前[A]和后[B]是用较小直径气管[10]连通的，当碰撞挤压前[A]中橡胶气囊[2]里的可压缩气体[3]时，是以阻尼流动形式向后[B]中传递的，会产生相当大的阻尼力fz，故(14)式要加上它才能是实际消耗的冲击力FQ＝ApZRTγ+fz，或FQ＝fz+ApGRT/Vb(15)当碰撞从接触开始到车停下为止，系统内压力由P升高到Pb，是一由动能、冲力转化为对C形胎体[1]的橡胶、帘网、帘布、各缆、橡胶气囊[2]、可压缩气体[3]的弹性压缩、膨胀、阻尼流动、压力由低到高的作用在系统内、过载泄压的过程，其实，也是系统的反作用力，故而，就需要时间t才能完成。将式(15)代入式(2)，即可得知从碰撞接触到车停下的时间t=(t1-t0)=mu0-muFQ=mu0-muApZRTγ+fz=mu0-mufz+ApGRT/Vb----(16)]]>将FQ代替F，式(15)代入式(1)整理得碰撞冲量K＝t·(fz+ApZRTγ)或K＝t·(fz+ApGRT/Vb) (17)②、增强型系统(图2所示的实施例)增强型是在标准型基础上增加了一至n个并联二级缓冲器[54]，在设计计算时就要增加上与n个二级缓冲器[54]有关的参数。
当活塞[48]的半径为r(直径为D)，其端面积as＝π·r2＝π·D2/4(18)当左气室[47]中可压缩气体[47-1]的守候压力为Pz时，作用在活塞[48]左侧端面上的初始力与压力Fsz＝nPzas，则Pz＝Fsz/nas(19)当Pz等于作用在活塞[48]右侧端面上的橡胶气囊[2]中的压力Pb时，将式(19)代入式(10)得活塞[48]压缩可压缩气体[47-1]的力Fsz＝nasZRTγ，或Fsz＝nasGRT/Vz(20)式(20)中的Vz是长度为l的左气室[47]的有效容积Vz＝asl＝π·r2l(21)在工作状态下，由于活塞[48]是可左右移动的，其值是变化的。当发生碰撞挤压，可压缩气体[3]由守候状态的P升高为工作状态的Pb，通过二级缓冲器[54]中调压板[49]上的阻尼孔[57]或[50]进入右气室[55]和左气室[59]中，压力Pb施加在活塞[48]右侧面上，当Pb＞Pz时，推动活塞[48]左移一定距离ly，压缩左气室[47]中可压缩气体[47-1]，使守候状态的压力Pz升高为Pc，其体积Vz改变缩小量Vy＝asly＝π·r2ly(22)其变化范围是0≤Vy≤Vq。
若当并联有n个二级缓冲器[54]时，其压力Pb的变化将同时传递分布作用在n个二级缓冲器[54]中的活塞[48]右侧端面上，使其左移，压缩左气室[47]中的可压缩气体[47-1]，其消耗的力与压力Fsy＝nPbas，则Pb＝Fsy/nas(23)将式(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时，橡胶气囊[2]中的可压缩气体[3]进入二级缓冲器[54]的左气室[59]和右气室[55]]中，推动活塞[48]左移，压缩左气室[47]中的可压缩气体[47-1]使其压力由Pz升高为Pc直至达到Ph，即Pz＜Pc≤Ph，由系统内部转化、消耗；当Pb＝Pc≥Ph时，安全阀[44]打开泄载一部分，当Pb＝Pc≤Ph时停止，剩余的转由系统内部转化、消耗。当Pb＝Pc＞＞Ph时，可压缩气体[47-1]将被泄出大部。在此状态下，若Pb依然很高，即Pb≥Pj时，安全阀[11]打开，橡胶气囊[2]中的可压缩气体[3]也泄载一部分。当Pb＞＞Pj时，会将碰撞接触端C形胎体[1]中橡胶气囊[2]里的可压缩气体[3]泄出到等于接触压缩的体积为止，此时，碰撞冲力(物体)在C形胎体[1]的加厚层[19]的衬垫下会局部的作用到靠背梁架[6]上。当Pb＞＞＞Pj时，可能会将C形胎体[1]的加厚层[19]在靠背梁架[6]的反作用下被挤破，而碰撞冲力(物体)才会直接作用在车桥主梁[16]上。至此，经前述各种措施的处理，对车和损害程度也会被大大降低。
由于增加了一至n个并联的二级缓冲器[54]，系统受力的总面积是由前[A]后[B]中橡胶气囊[2]的内表面积、加上n个活塞[48]的端面积as和其它受力面积at之和，因而，受力总面积Aq＝2an+at+nas(25)因此，将式(25)代入式(12)得作用在前[A]、后[B]中橡胶气囊[2]内和n个二级缓冲器[54]左气室[59]和右气室[55]侧活塞[48]的总面积上的总压力PQ=FAq=F2an+at+nas----(26)]]>将式(1)代入式(26)得PQ=FAq=F2an+at+nas=am2an+at+nas----(27)]]>将式(9)与式(22)相加得橡胶气襄[2]和二级缓冲器[54]右端在工作时的动态容积Vn＝Vb+Vy(28)将(26)代入式(15)、由Vn取代Vb得可压缩气体[3]被压缩时转化、消耗的力FQ＝ApZRTγ+fz＝ZRTγ(2an+al+nas)+fz或FQ＝fz+ApGRT/Vn＝fz+GRT(2an+az+nas)/Vn(29)将式(29)、(20)相加得其系统中转化、消耗的总合力，也即C形胎体[1]、橡胶气囊[2]中的膨胀力Fp＝FQ+Fsz(30)根据物理学可知，气体具有可压缩性和弹性力fQ也即可压缩气体[47-1]所受的力Fsy，橡胶材料制成的C形胎体[1]、橡胶气囊[2]的抗张性力和弹性力ftn、金属材料制成的二级缓冲器[54]具有抗张性力和弹性力fj，这些也可认为是对气体的约束力，还有可压缩气体[3]、[47-1]在安全阀[11]、[44]泄出过载时的阻尼力fn相加的总合力Fy＝Fsy+ftn+fj+fn(31)由于反作用力等于作用力，Fp-Fy＝0或FQ+Fsz＝Fsy+ftn+fj+fn(32)由前述可知，将以碰撞冲击、挤压局部使接触面积由az变成a为主的能量形式转化为一端压缩前[A]一端膨胀后[B]和压缩其中的可压缩气体[3]、二级缓冲器[54]的左气室[47]中可压缩气体[47-1]等的能量形式，使其传递分布到整个系统内所有面积Aq上，各处压力趋于相等，气体重度γ增加，即az＜a＜＜Aq，P＜Pb≤Pj和Pz＜Pb≤Ph或Pz＜Pc≤Ph。
由于在碰撞接触时触发了自动刹车系统而使车刹住，轮胎以车重为N、摩擦系数为μ0与地面产生摩擦阻力
fs＝μ0N (33)并以惯性向前滑动，与碰撞力F方向相反。
经过本发明上述手段和变化程序的处理，当碰撞发生前的瞬间，车的总质量m、速度u是已知的，其理论冲量K＝mu也是可知的。但从碰撞接触到碰撞结束而停车则与时间t的变化有关，还与接触的面积大小、方式、刚柔软硬系数、系统的弹性模量等综合系数k有关。其结合进刹车制动摩擦力fs，其碰撞冲力也就由没有刹车的式(1)变为加上刹车制动力式(33)引入系数k得F=kma-fs=kKt-fs=kmut-fs----(34)]]>将式(34)代入式(26)得刹车后的系统内的压力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)]]>根据能量守恒定律，车在碰撞时的实际受力FS＝F-Fp-fs(36)从式(36)中可知，碰撞时的受力有①、当F-fs＝Fp时(“-”是刹车制动摩擦力fs与碰撞冲击力F的方向相反)，FS＝0，即碰撞与被碰撞的力相等，将被系统转化、消耗、吸收，对车基本没有破坏力；②、当Fp＜F时，车身才受力；③、当Fp＜＜F且超过车桥主梁[16]的强度时，才对车有破坏力；④、当Fp＞F时，可能会把被碰撞的物体撞、弹出去。
由本发明所示的实施例，其工作程序和流程为从碰撞的点或线接触az→压缩一端的C形胎体[1]、橡胶气囊[2]和其中的守候压力为P的可压缩气体[3]，变为增大的面接触a→变形、在较小直径气管[10]中的阻尼摩擦流动、传递，使压力P升高为Pb→膨胀另一端的C形胎体[1]→当Pb＞Pz时推动面积为as的活塞[48]向左移动，压缩左气室[47]中压力为Pz的可压缩气体[47-1]使压力升高为Pc；利用碰撞接触的瞬间，使守候压力P升高为Pb，驱动刹车控制阀[25]的阀芯[22]移动，输出刹车控制信号Ps去将车刹住，当Pb＝Pc＞Ph时→安全阀[44]打开泄载，Pb＝Pc≥Ph时关闭，当碰撞动能巨大，守候压力P升高为Pb并作用在活塞[48]上左移，压缩可压缩气体[47-1]，使守候压力Pz升高为Pb＝Pc，当远大于安全阀[44]的安全保护值Ph，即Pc＞＞Ph时，安全阀[44]打开，可压缩气体[47-1]会泄出大部，活塞[48]将顶在左气室[47]的左端，直到Ph≥Pb时关闭，当Pb仍然升高大于安全阀[11]的安全保护值Pj，即Pb＞Pj时打开泄载，直至其Pj≥Pb时停止。至此，从碰撞接触到车停下，是一个需要时间t才能完成的在各个环节中被转化变换成不同的能量形式，进行利用和消耗的过程，也是通过时间t的延长来将冲量K降低的过程。在这个过程中，将过去的硬碰硬的点或线接触碰撞力F分散到柔性接触面az上，再传递、分散、变换成对C形胎体[1]、橡胶气囊[2]、可压缩气体[3]、[47-1]的压缩、膨胀、压力变化、摩擦、生热做功和弹力可变的反作用力Fp，进行利用、转化和消除，将超过系统处理能力和安全的部分直接泄载，使发生碰撞的车辆和车内乘员得以最大限度的保护。
通过以上方法和手段，在车辆应用上本发明后，从碰撞接触到最终停止的整个过程中，先是软接触，把碰撞冲击动能、冲量进行一级、二级或并联多级的缓冲，转化、升压、反利用、消耗、泄载，将由碰撞产生的外力，变成了在本发明系统内、外的其它的能量形式进行卸载和消耗、转化。这样一来，对车及车内乘员来说，不再承受现有技术中那种硬碰硬及巨大的惯性和冲击力了。即能保证车不毁损、人不伤亡，又能保证本发明的安全和多次反复使用与发挥作用的基本条件。如果是装有装饰罩[9]的车，不免是要换一个新的了。
权利要求
1.本发明是一种机动车碰撞安全保护系统设计制造应用技术方案，其包括用具有良好刚性、韧性材料制成的靠背梁架[6](或工字形)、压条[4]，是坚固的，用富有弹性、伸缩性、柔韧性和自恢复性、高强度的橡胶(橡塑、泡沫)材料加帘布网[LW]制成的C形胎体[1]、橡胶气囊[2]，和C形胎体[1]内橡胶气囊[2]中、二级缓冲器[54]中充入的可压缩气体[3]、[47-1]是柔性的，通过靠背梁架[6]上的连接件[7]、连接孔[12]安装固定在车桥主梁[16]的前[A]后[B]两端上，用较小直径气管[10]与橡胶气囊[2]的充气管接头[10-1]、单向阀[14]、安全阀[11]、n个二级缓冲器[54]、刹车控制系统中的刹车控制阀[25]、监视压力表[13]连通成相互联动的一体化碰撞安全保护系统总成，二级缓冲器[54]包括缓冲器筒[60]、调压板[49]、用密封圈[58]密封的活塞[48]、右侧的左气室[59]和右气室[55]、左气室[47]和充入的可压缩气体[47-1]、安全阀[44]、带充气嘴[42-1]的单向阀[42]、监视压力表[43]组成二级缓冲系统，其右端通过气管[56]可并联n个二级缓冲器[54]，与较小直径气管[10]、橡胶气囊[2]连通，刹车控制系统包括刹车控制阀[25]、信号转换器[31]、手动复位开关[41]、刹车驱动器[32]或[38]、刹车泵[37]或[39]、和其产生的刹车制动力[SC]，其特征在于将橡胶气囊[2]装于C形胎体[1]内，装入靠背梁架[6]上的凹槽[18]里，用压条[4]从里向外将螺栓[5]穿过C形口的延长边[20]上的螺栓孔[30]、靠背梁架[6]上的螺栓孔[28]固定中间，用螺栓[8]([7])和螺栓衬套[8-3]([9])穿过C形胎体[1]端部向后弯延长[YC]部分上的螺栓孔[8-1]、靠背梁架[6]端部后弯延长[HW]部分上的螺栓孔[8-2]固定两端，橡胶气囊[2]的管接头[10-1]从压条[4]、靠背梁架[6]上的充气管孔[10-2]和[10-3]中穿出，并连结紧固成一体，用较小直径气管[10]把前[A]、后[B]两端中橡胶气囊[2]的管接头[10-1]、n个二级缓冲的缓冲器[54]、安全阀[11]、自动刹车系统、单向阀[14]、压力表[13]连通，经单向阀[14]上的气嘴[15]充入可压缩气体[3]，在单向阀[14]的阻挡作用下并保持其值为P的守候压力，经单向阀[42]上的气嘴[42-1]向二级缓冲器[54]的左气室[47]中充入可压缩气体[47-1]，在单向阀[42]的阻挡作用下并保持其值为Pz的守候压力，处于守候待用状态，当发生碰撞挤压C形胎体[1]、橡胶气囊[2]和压缩可压缩气体[3]使守候压力P变化升高为Pb时，推动刹车控制阀[25]中阀芯[22]，从气管[27]输出一个压力为Ps的信号，经信号转换器[31]转换，控制刹车驱动器[32]或[38]驱动刹车泵[37]或[39]产生刹车制动力[SC]自动刹车，有效利用刹车时轮胎与地面的巨大摩擦阻力降低碰撞动能和冲力，碰撞压缩C形胎体[1]、橡胶气囊[2]中的可压缩气体[3]，迅速由守候压力P变化升高为Pb，经较小直径气管[10]快速向另一端橡胶气囊[2]中流动，并产生阻尼摩擦力和膨胀力及热量，当Pb＞P时，通过气管[56]进入二级缓冲器[54]内右气室[55]中，经调压板[49]上的常开阻尼孔或缝隙[57]、常闭阻尼孔[50]向左气室[59]内以阻尼流动并作用在活塞[48]上，当Pb＞Pz时，推动活塞[48]向左移动，压缩左气室[47]中可压缩气体[47-1]，使其由守候压力Pz迅速升高为Pc，当Pb＝Pc，Pz＜Pc＜Ph达到相对平衡值时停止移动，由系统内转化消耗碰撞动能和冲力，当可压缩气体[3]的压力Pb继续升高，推动活塞[48]继续左移，可压缩气体[47-1]的压力Pc也继续升高，当Pz＜Pc＞Ph，即大于安全阀[44]的安全设置阈值Ph时，打开泄载一部分碰撞动能和冲力，当Pz＜Pc≤Ph时关闭停止泄载，转由系统内转化、消耗，当压缩可压缩气体[3]的压力Pb仍然继续升高，即Pb＝Pc，Pz＜Pc＞＞Ph时，二级缓冲器[54]左气室[47]中可压缩气体[47-1]基本泄出大部分，当Pz＜Pc＞＞Ph时，并大于安全阀[11]的安全设定阈值Pj，即Pb＝Pc＞＞Ph＞Pj时，打开卸载掉等于碰撞接触部分的体积的那一部分橡胶气囊[2]中的可压缩气体[3]，当Pb≤Pj时，安全阀[11]关闭，当碰撞动能、冲力特别巨大时，安全阀[44]打开卸载完了左气室[47]中可压缩气体[47-1]、安全阀[11]打开卸载完了碰撞接触侧橡胶气囊[2]中等于碰撞接触部分的体积的可压缩气体[3]，C形胎体[1]和橡胶气囊[2]被最后压扁垫伏在靠背梁架[6]上，才将剩余的碰撞动能经加厚层[19]传递到车桥主梁[16]上转化消耗掉，当碰撞动能、冲力依然很大，会在靠背梁架[6]的反作用下将C形胎体[1]、加厚层[19]、橡胶气囊[2]硌破后才会直接作用在靠背梁架[6]、车桥主梁[16]上，整个系统的C形胎体[1]、橡胶气囊[2]和其中的可压缩气体[3]、加左气室[47]中可压缩气体[47-1]组成前柔，靠背梁架[6]和车桥主梁[16]组成后刚，两者刚柔并存，富有弹性、伸缩性、柔韧性和自恢复性、强度高而坚固，弹力、压力随碰撞动能、冲力大小自变的碰撞安全保护系统总成，在其[A]和[B]外面加设有装饰保护罩[9]将其全部罩起来，与车混为一体。
2.根据权利要求1中所述的靠背梁架[6]，其特征在于用具有良好刚性、韧性的材料制成，带有凹槽[18](或工字形)、螺栓孔[28]、充气管孔[10-3]，两端后弯延长[HW]并带有螺栓孔[8-2]，背侧有加强筋[17]、带连接孔[12]的连接件[7]，能与车桥主梁[16]两端连接固定，是坚固的，形状随与所配车形确定。
3.根据权利要求1中所述的C形胎体[1]，其特征在于用富有弹性、伸缩性、柔韧性和自恢复性、强度高的橡胶(橡塑、泡沫)材料加帘布网[LW]制成，两端向后弯延长[YC]并带有螺栓孔[8-1]，C形口两侧有含加强筋的凸肩[20-1]和带螺栓孔[30]的延长边[20]，迎撞面侧有加厚层[19]，其内侧能装入带有充气管接头[10-1]的橡胶气囊[2]，用压条[4]、螺栓[5]、[8]([7])与靠背梁架[6]固定成一体，形状随所配车形确定。
4.根据权利要求1中所述的橡胶气囊[2]，其特征在于用富有弹性、伸缩性、柔韧性和自恢复性、高强度的橡胶(橡塑、泡沫)材料制成，其上设有充气管接头[10-1]，能装入C形胎体[1]内固定在靠背梁架[6]上，连通上较小直径气管[10]、单向阀[14]、n个二级缓冲器[54]、安全阀[11]、自动刹车系统，经单向阀[14]上的充气嘴[15]充入可压缩气体[3]，在其阻挡下保持设定的守候压力P，当碰撞接触的瞬间使其由P升高为Pb时，推动刹车控制阀[25]的阀芯[22]移动，输出控制信号Ps去控制刹车，当碰撞挤压C形胎体[1]、橡胶气囊[2]和其中的可压缩气体[3]，使其内守候压力P升高为Pb，当P＜Pb＞Pj时，碰撞动能和冲力由系统转化、利用，当超过安全阀[11]设定的系统安全阈值Pj，即Pb≥Pj时，安全阀[11]自动打开泄载，当Pb≤Pj时关闭，当Pb＞＞Pj时，泄出到等于接触压缩的体积为止，当脱离接触后，再给橡胶气囊[2]和系统中充气补充至P，下次再重复使用。
5.根据权利要求1中所述的二级缓冲器[54]，其特征在于有缓冲器筒[60]，其内右端设有固定的带常开阻尼孔或缝隙[57]、用密封垫[51]、压板[51-1]、弹簧[52]、螺栓[53]压紧并密封的常闭阻尼孔[50]的调压板[49]，用于调节气流阻尼力，将右侧分成左气室[59]和右气室[55]，其内还有能往复移动的活塞[48]用密封圈[58]密封形成左气室[47]，在左端设有安全阀[44]，用于保护二级缓冲器[54]的安全，安全泄载阈值为Ph、带气嘴[42-1]的单向阀[42]和压力表[43]，通过单向阀[42]上的充气嘴[42-1]能给左气室[47]中充入可压缩气体[47-1]，在单向阀[42]的阻挡作用下保持守候压力值Pz，使活塞[48]右移顶紧在调压板[49]上，其右端通过气管[56]可并联n个二级缓冲器[54]，与较小直径气管[10]、橡胶气囊[2]连通，通过单向阀[14]的充气嘴[15]充入可压缩气体[3]，在单向阀[14]的阻挡作用下使左气室[59]和右气室[55]、橡胶气囊[2]中保持守候压力P，其值设定P＜＜Pz，当碰撞挤压C形胎体[1]、橡胶气囊[2]和其中的可压缩气体[3]时，压力由P升高为Pb，当Pb＜Pz时，活塞[48]保持在原来的位置上不移动，当Pb＞Pz时，推动活塞[48]左移一段距离，压缩左气室[47]中可压缩气体[47-1]，使其守候压力由Pz升高为Pc，当Pb＝Pc，Pz＜Pc＜Ph时．碰撞动能和冲力由系统转化、利用，当Pz＜Pc＞Ph时，即超过安全阀[44]设定的安全泄载阈值Pb时，自动打开泄载一部分，当Pc≤Ph时关闭，当碰撞动能巨大，Pc＞＞Ph时，即远超过Ph，左气室[47]中可压缩气体[47-1]滑出至Pc≤Ph时关闭，若Pb仍然升高并超过安全阀[11]设定的系统安全阈值Pj，即当Pb＜Pb＞Pj时，安全阀[11]自动打开泄出橡胶气囊[2]中的可压缩气体[3]，当Pb≥Pb≤Pj时，安全阀[11]、[44]关闭，当脱离接触后，再分另给橡胶气囊[2]、二级缓冲器[54]系统中充气补充至P和Pz，下次再重复使用。
6.根掘权利要求l中所述的帘布网[LW]，其特征在于用高强度、柔顾性好的钢绳(丝)制成纬缆[1]。绕过螺栓[7]([8])和螺栓衬套[9]([8-2])用于两端固定，围缆[2]用于定位经缆[5]或[8]和固定中心，经缆[5]或[8]用于周向固定和防止C形胎体[1]局部膨胀、崩脱，圈缆[7]用于固定和均分经缆[5]或[8]、C形胎体[1]受力、通过压板[4]和其上的蠕栓[5]([10])与靠背粱架[6]琏接固定，在经缆[5或[8]内侧和外侧与纬缆[1]之间或之外有帘网、帘布[4]、[6]和[11]，用于提高抗撞击冲力、耐压强度、抗刺破、防爆裂、防崩脱的能力。
7.根据权利要求l中所述的机动车碰撞安全保护系统设计制造应用技术方案．其特征在于碰撞安全保护的依据，磋撞动能、冲力的转化、消耗方法和程序是由下列基本要素、参数确定和完成①、标准型系统当质量为m的车以速度u行驶，加速度是a，在t时间碰撞结束，其固有碰撞力F＝ma或F=Kt=mut----(1)]]>当碰撞接触时的车速度为u0，时间为t0。碰撞结束时的车速度为u和时间为t，其冲量mu0-mu=∫t0t1Fdt=K,]]>即K-K0＝F(t1-t0)或K=mu=mst----(2)]]>设，若碰撞接触的是前端[A]，接触瞬间的面积与接触形状有关，可能是线式(长宽b×h)，也可能是点式 az＝bh或 由于是软接触，在其刚接触时的面积为az，由小变大为az，作用在接触面上的压力Pb=F∂az----(4)]]>当其接触并压缩前移，接触面积az也随之扩大，进—步挤压前[A]的C形胎体[1]和其内的橡胶气囊[2]、可压缩气体[3]，压力Pb传递作用到直径为R、长度为L的橡胶气囊[2]内的总内表面积an＝2π·RL+4π·R2(5)橡胶气囊[2]的总容积V＝π·R2L+4π·R3/3 (6)由于本发明是将前[A]后[B]用较小直径气管[10]连成一体的联动系统。其实际总容积VQ＝2V+Vq(7)式中的Vq是系统中其它部分的容积之和。充入系统中，在守候状态下的可压缩气体[3]的压缩因子或压力Z=PbRTγ]]>或Pb=GRTVQ----(8)]]>当碰撞挤压时，接触端橡胶气囊[2]的内容积V变化缩小，其缩小量为V，由于C形胎体[1]、橡胶气囊[2]是用橡胶材料制成的，会有一定的膨胀容积Vp，故而VQ变为VbVb＝2V+Vq-V+Vp(9)将式(9)代入式(8)得工作状态下的可压缩气体[3]的压缩因子或压力Z=PbRTγ]]>或Pb=GRTVb]]>当碰撞挤压时，使可压缩气体[3]膨胀、压缩，其重度γ增加体积缩小，压力由守候静止状态时的P，随碰撞动能和冲力的大小而上升到Pb，并被传递分配到包括其它面积at在内的全部系统中，因此，系统工作时的总有效面积Ap＝2an+at，则Ap＞＞az(11)当碰撞使守候压力由P上升到工作时的动态Pb，又上升到安全阀[11]的安全保护设定阈值Pj时，打开泄放一部可压缩气体[3]，这也是系统内部单位面积上的“极限”压力，故Pj=FAP----(12)]]>将式(4)中F代入式(12)中得PjAp＝Pbaz或PjPb=∂azAp=δ----(13)]]>从式中可看出，δ即是碰撞接触面积与系统中所有的受力面积、“极限”压力与工作动态压力Pb之比，也是系统消耗或降低的碰撞动能、冲力之比例系数。根据实际情况，从式(13)中还可看出，当系统方案确定后，总面积Ap也就确定为常数，碰撞接触面积az是变数，其值大，如迎面或后追同轴线碰撞接触，对系统本身破坏力最小，效果最好，反之，如与棱、尖之物碰撞接触，由于接触面积az小，破坏力则大，其压力变化范围在1、当P＜Pb≤Pj时，碰撞动能、冲力基本都由系统内部消化；2、当在P＜Pb≥Pj内时，安全阀[11]自动打开泄载一部分；当满足或回到条件1时，再由系统内部消化。用Pb代替Pj，将式(12)代入式(10)整理得碰撞压缩可压缩气体[3]所消耗的冲击力FQ＝ApZRTγ或FQ＝ApGRT/Vb(14)由于前[A]和后[B]是用较小直径气管[10]连通的，当碰撞挤压前[A]中橡胶气囊[2]里的可压缩气体[3]时，是以阻尼流动形式向后[B]中传递的，会产生相当大的阻尼力fz，故(14)式要加上它才能是实际消耗的冲击力FQ＝ApZRTγ+fz，或FQ＝fz+ApGRT/Vb(15)当碰撞从接触开始到车停下为止，系统内压力由P升高到Pb，是一由动能、冲力转化为对C形胎体[1]的橡胶、帘网、帘布、各缆、橡胶气囊[2]、可压缩气体[3]的弹性压缩、膨胀、阻尼流动、压力由低到高的作用在系统内、过载泄压的过程，其实，也是系统的反作用力，故而，就需要时间t才能完成。将式(15)代入式(2)，即可得知从碰撞接触到车停下的时间t=(t1-t0)=mu0-muFQ=mu0-muApZRTγ+fz=mu0-mufz+ApGRT/Vb----(16)]]>将FQ代替F，式(15)代入式(1)整理得碰撞冲量K＝t·(fz+ApZRTγ)或K＝t·(fz+ApGRT/Vb) (17)②、增强型系统增强型是在标准型基础上增加了一至n个并联二级缓冲器[54]，在计算时就要增加上n个与二级缓冲器[54]有关的参数。当活塞[48]的半径为r，其端面积as＝π·r2＝π·D2/4 (18)当左气室[47]中可压缩气体[47-1]的守候压力为Pz时，作用在活塞[48]左侧端面上的初始力与压力Fsz＝nPzas，则Pz＝Fsz/nas(19)当Pz等于作用在活塞[48]右侧端面上的橡胶气囊[2]中的压力Pb时，将式(19)代入(10)得活塞[48]压缩可压缩气体[47-1]的力Fsz＝nasZRTγ，或Fsz＝nasGRT/Vz(20)式(20)中的Vz是长度为l的左气室[47]的有效容积Vz＝asl＝π·r2l (21)在工作状态下，由于活塞[48]是可左右移动的，其值是变化的。当发生碰撞挤压，可压缩气体[3]由守候状态的P升高为工作状态的Pb，通过二级缓冲器[54]中调压板[49]上的阻尼孔[57]或[50]进入右气室[55]和左气室[59]中，压力Pb施加在活塞[48]右侧面上，当Pb＞Pz时，推动活塞[48]左移一定距离ly，压缩左气室[47]中可压缩气体[47-1]，使守候状态的压力Pz升高为Pc，其体积Vz改变缩小量Vy＝asly＝π·r2ly(22)其变化范围是0≤Vy≤Vq。若当并联有n个二级缓冲器[54]时，其压力Pb的变化将同时传递分布作用在n个二级缓冲器[54]中的活塞[48]右侧端面上，使其左移，压缩左气室[47]中的可压缩气体[47-1]，其消耗的力与压力Fsy＝nPbas，则Pb＝Fsy/nas(23)将式(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时，橡胶气囊[2]中的可压缩气体[3]进入二级缓冲器[54]的左气室[59]和右气室[55]]中，推动活塞[48]左移，压缩左气室[47]中的可压缩气体[47-1]使其压力由Pz升高为Pc直至达到Ph，即Pz＜Pc≤Ph，由系统内部转化、消耗；当Pb＝Pc≥Ph时，安全阀[44]打开泄载一部分，当Pb＝Pc≤Ph时停止，剩余的转由系统内部转化、消耗。当Pb＝Pc＞＞Ph时，可压缩气体[47-1]将被泄出大部。在此状态下，若Pb依然很高，即Pb≥Pj时，安全阀[11]打开，橡胶气囊[2]中的可压缩气体[3]也泄载一部分。当Pb＞＞Pj时，会将碰撞接触端C形胎体[1]中橡胶气囊[2]里的可压缩气体[3]泄出到等于接触压缩的体积为止，此时，碰撞冲力(物体)在C形胎体[1]的加厚层[19]的衬垫下会局部的作用到靠背梁架[6]上。当Pb＞＞＞Pj时，可能会将C形胎体[1]的加厚层[19]在靠背梁架[6]的反作用下被挤破，而碰撞冲力(物体)才会直接作用在车桥主梁[16]上。至此，经前述各种措施的处理，对车和损害程度也会被大大降低。由于增加了一至n个并联的二级缓冲器[54]，系统受力的总面积是由前[A]后[B]中橡胶气囊[2]的内表面积、加上n个活塞[48]的端面积as和其它受力面积at之和，因而，受力总面积Aq＝2an+at+nas(25)因此，将式(25)代入式(12)得作用在前[A]、后[B]中橡胶气囊[2]内和n个二级缓冲器[54]左气室[59]和右气室[55]侧活塞[48]的总面积上的总压力PQ=FAq=F2an+at+nas----(26)]]>将式(1)代入式(26)得PQ=FAq=F2an+at+nas=am2an+at+nas----(27)]]>将式(9)与式(22)相加得橡胶气囊[2]和二级缓冲器[54]右端在工作时的动态容积Vn＝Vb+Vy(28)将(26)代入式(15)、由Vn取代Vb得可压缩气体[3]被压缩时转化、消耗的力FQ＝ApZRTγ+fz＝ZRTγ(2an+at+nas)+fz或FQ＝fa+ApGRT/Vn＝fz+GRT(2an+az+nas)/VN(29)将式(29)、(20)相加得其系统中转化、消耗的总合力，也即C形胎体[1]、橡胶气囊[2]中的膨胀力Fp＝FQ+Fz(30)根据物理学可知，气体具有可压缩性和弹性力fQ也即可压缩气体[47-1]所受的力Fsy，橡胶材料制成的C形胎体[1]、橡胶气囊[2]的抗张性力和弹性力ftm、金属材料制成的二级缓冲器[54]具有抗张性力和弹性力fj，这些也可认为是对气体的约束力，还有可压缩气体[3]、[47-1]在安全阀[11]、[44]泄出过载时的阻尼力fn相加的总合力Fy＝Fsy+sn+fj+fn(31)由于反作用力等于作用力，Fp-Fy＝0或FQ+Fsz＝Fsy+fsn+fj+fn(32)由前述可知，将以碰撞冲击、挤压局部使接触面积由az变成a为主的能量形式转化为一端压缩前[A]一端膨胀后[B]和压缩其中的可压缩气体[3]、二级缓冲器[54]的左气室[47]中可压缩气体[47-1]等的能量形式，使其传递分布到整个系统内所有面积Aq上，各处压力趋于相等，气体重度γ增加，即az＜a＜＜Aq，P＜Pb≤Pj和Pz＜Pb≤Ph或Pz＜Pc≤Ph。由于在碰撞接触时触发了自动刹车系统而使车刹住，轮胎以车重为N、摩擦系数为μ0与地面产生摩擦阻力fs＝μ0N (33)并以惯性向前滑动，与碰撞力F方向相反。经过本发明上述手段和变化程序的处理，当碰撞发生前的瞬间，车的总质量m、速度u是已知的，其理论冲量K＝mu也是可知的。但从碰撞接触到碰撞结束而停车则与时间t的变化有关，还与接触的面积大小、方式、刚柔软硬系数、系统的弹性模量等综合系数k有关。其结合进刹车制动摩擦力fs，其碰撞冲力也就由没有刹车的式(1)变为加上刹车制动力式(33)引入系数k得F=kma-fs=kKt-fs=kmut-fs----(34)]]>将式(34)代入式(26)得刹车后的系统内的压力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)]]>根据能量守恒定律，车在碰撞时的实际受力Fs＝F-Fp-fs(36)从式(36)中可知，碰撞时的受力有①、当F-fs＝Fp时(“-”是刹车制动摩擦力fs与碰撞冲击力F的方向相反)，Fs＝0，即碰撞与被碰撞的力相等，将被系统转化、消耗、吸收，对车基本没有破坏力；②、当Fp＜F时，车身才受力；③、当Fp＜＜F且超过车桥主梁[16]的强度时，才对车有破坏力；④、当Fp＞F时，可能会把被碰撞的物体撞、弹出去。由本发明所示的实施例，其工作程序和流程为从碰撞的点或线接触az→压缩一端的C形胎体[1]、橡胶气囊[2]和其中的守候压力为P的可压缩气体[3]，变为增大的面接触a→变形、在较小直径气管[10]中的阻尼摩擦流动、传递，使压力P升高为Pb→膨胀另一端的C形胎体[1]→当Pb＞Pz时推动面积为as的活塞[48]向左移动，压缩左气室[47]中压力为Pz的可压缩气体[47-1]使压力升高为Pc；利用碰撞接触的瞬间，使守候压力P升高为Pb，驱动刹车控制阀[25]的阀芯[22]移动，输出刹车控制信号Ps去将车刹住，当Pb＝Pc＞Ph时→安全阀[44]打开泄载，Ph＝Pc≥Ph时关闭，当碰撞动能巨大，守候压力P升高为Pb并作用在活塞[48]上左移，压缩可压缩气体[47-1]，使守候压力Pz升高为Pb＝Pc，当远大于安全阀[44]的安全保护值Ph，即Pc＞＞Ph时，安全阀[44]打开，可压缩气体[47-1]会泄出大部，活塞[48]将顶在左气室[47]的左端，直到Ph≥Pb时关闭，当Pb仍然升高大于安全阀[11]的安全保护值Pj，即Pb＞Pj时打开泄载，直至其Pj≥Pb时停止。至此，从碰撞接触到车停下，是一个需要时间t才能完成的在各个环节中被转化变换成不同的能量形式，进行利用和消耗的过程，也是通过时间t的延长来将冲量K降低的过程。在这个过程中，将过去的硬碰硬的点或线接触碰撞力F分散到柔性接触面az上，再传递、分散、变换成对C形胎体[1]、橡胶气囊[2]、可压缩气体[3]、[47-1]的压缩、膨胀、压力变化、摩擦、生热做功和弹力可变的反作用力Fp，进行利用、转化和消除，将超过系统处理能力和安全的部分直接泄载，使发生碰撞的车辆和车内乘员得以最大限度的保护。
8.根据权利要求1中所述的自动刹车系统，其特征在于；由刹车控制阀[25]、信号转换器[31]、手动复位开关[41]、刹车驱动器[32]或[38]、刹车泵[37]或[39]和车上原有的刹车泵[34]、刹车泵管线[35]、三通换向阀[36]组成，经气管[21]与刹车控制阀[25]和较小直径气管[10]、橡胶气囊[2]连通，当发生碰撞接触压缩C形胎体[1]、橡胶气囊[2]和其中的可压缩气体[3]时，压力即刻升高为Pb，经与较小直径气管[10]连通的气管[21]传递进入阀室[29]，推动阀芯[22]向一端移动，压缩回复弹簧[23]，打开气口[26]输出一压力信号Ps，经气管[27]进入信号转换器[31]中，接通刹车驱动器[32]或[38]的动力源，驱动刹车泵[37]或[39]，产生刹车制动力[SC]将车刹住，用于防止碰撞发生时误踩油门，有效利用刹车时车轮与地面的巨大摩擦力，当橡胶气囊[2]中压力Pb下降低于回复弹簧[23]和螺丝[24]的设定值时，阀芯[22]回复，解除刹车，自动刹车系统有并联式和串联式之分，并联式由刹车驱动器[32]，刹车泵[37]与车上已有的刹车系统[33]中的刹车泵[34]、刹车管线[35]通过三通换向阀[36]连通组成，再连接到车的刹车系统上，串联式将刹车泵[34]与改进后的刹车驱动器[38]与刹车泵[39]串联起来成一体，与车上已有的刹车踏板[33]装配成一体，当碰撞停止、消除，橡胶气囊[2]里的压力降低到设定的守候压力值P，阀芯[22]在弹簧[23]的推动下回复，切断和关闭由碰撞而升高的压力Ps，刹车制动力[SC]撤除，手动复位开关[41]用于手动关掉撤除刹车制动力[SC]，调节螺丝[24]用于微调刹车控制阀[25]打开碰撞压力Ps和灵敏度。
9.根据权利要求5中所述的调压板[49]，其特征在于固定在二级缓冲器[54]的缓冲器筒[60]内的一端，它上面设有常开阻尼孔或缝隙[57]、常闭阻尼孔[50]，在常闭阻尼孔[50]的一侧有密封垫[51]、压板[51-1]，用弹簧[52]和螺栓[53]压紧，当碰撞接触压缩C形胎体[1]、橡胶气囊[2]和其中的可压缩气体[3]时，守候压力P即刻升高为Pb，当Pb＝Pc，Pz＜Pc＜Ph较低时，可压缩气体[3]可通过常开阻尼孔或缝隙[57]，进入右气室[55]和左气室[59]中作用在活塞[48]上，推动其移动，当Pb＝Pc，较大时，通过常闭阻尼孔[50]作用在密封垫[51]、压板[51-1]上的压力Pb大于弹簧[52]和螺栓[53]的压紧力时打开，与常开阻尼孔或缝隙[57]一同向左气室[59]中流动，作用在活塞[48]上，推动其移动。
10.根据权利要求1中所述的前[A]、后[B]和较小直径气管[10]、装饰罩[9]，其特征在于前[A]、后[B]由C形胎体[1]、橡胶气囊[2]、压条[4]和靠背梁架[6]组成，用靠背梁架[6]上带连接孔[12]的连接件[7]与车桥主梁[16]的前端和后端连接固定成一体，伸出车外一定的长度，用较小直径气管[10]与前[A]、后[B]中的橡胶气囊[2]上的充气管接头[10-1]连通成联动系统，不论是发生前面、还是后面碰撞，都能起到联合互动的保护作用，在前[A]、后[B]外面加设上装饰罩[9]，将其全部罩起来，装饰罩[9]是根据车形、需要和颜色确定，与车混为一体的。
全文摘要
本发明涉及一种机动车碰撞安全保护系统设计制造应用技术方案，属机动车被动安全保护技术领域。将本发明装设在机动车的前、后端部，伸出车外一定长度。当发生车与车、车与物碰撞时，不再是硬碰硬的点、线接触，快速不可逆的永久变形的车体直接受力，而是由点、线接触进而快速变成面接触，和压力、弹力可随撞击力大小自变的软接触，形如在其间加设了“弹性软垫”。还设有自动刹车系统，能自行把车刹住，充分的利用刹车时轮胎与地面的摩擦阻力。本发明能把巨大的碰撞冲击动能、冲力迅速而没有时间迟滞的转化为对橡胶、气体等的压缩、摩擦、膨胀、压力升高等形式的能量，与此同时，反向利用、降低、泄载释放、消耗、减弱，直至车停下来，有效的防止和消除了因碰撞而产生的巨大冲击动能和惯性对人、车的危害程度，甚至减轻为零。以达到双向的直接保护车，间接保护人，使车不毁，人则不亡的应用技术方案。
文档编号B60R19/02GK1740007SQ20041005682
公开日2006年3月1日 申请日期2004年8月23日 优先权日2004年8月23日
发明者赵誓革 申请人:赵誓革