專利名稱：車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及車輛工程領(lǐng)域，尤其涉及車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置。
背景技術(shù)：
沖擊能量吸收裝置廣泛應(yīng)用于汽車的安全設(shè)計技術(shù)中，傳統(tǒng)的沖擊能量吸收裝置 采用壓潰式吸能機理，利用沖壓成型的金屬方梁或金屬圓管制成碰撞縱梁，通過碰撞縱梁 和車頭處的金屬變形以及屈曲來吸收碰撞能量。這種結(jié)構(gòu)對布置型式的要求不是很高，但 碰撞吸能能力只能是預(yù)先設(shè)計好，不能調(diào)整；碰撞后將造成車身的大面積變形，維修費用高。 專利號為ZL03124568. 4的實用新型專利公開了一種螺紋剪切式汽車碰撞吸能裝 置，它利用了每圈螺紋的剪切破壞力基本為常數(shù)的特征，在碰撞時，既能瞬時吸收巨大動 能，又能提供無回彈且平穩(wěn)的阻力來減速。但它直接利用螺紋桿上的外螺紋去沖擊螺紋套 管上的內(nèi)螺紋，由于螺紋桿與螺紋套管的嚙合為兩圈或兩圈以上，那么初始沖斷螺紋力為 沖斷一圈螺紋力的兩倍或兩倍以上，而且又是面面接觸的沖擊，因此在碰撞初始階段需要 遠大于沖斷一圈螺紋力的初始力才能沖斷螺紋，這使得初始碰撞加速度巨大，汽車高速碰 撞時，駕乘員承受不了巨大的減速過程而導(dǎo)致生命危險。 專利號為ZL200710034933. 2的實用新型專利公開了一種自適應(yīng)沖擊能量吸收裝 置，該實用新型克服了 "螺紋剪切式汽車碰撞吸能裝置"中的不足，在沖擊螺桿上通過螺紋 連接有螺母，避免直接利用沖擊螺桿上的外螺紋去沖擊螺紋套管上的內(nèi)螺紋，保證在碰撞 初始階段只需要沖斷一圈螺紋的力即可啟動本裝置，使得碰撞時初始加速度減小，汽車高 速碰撞時，減速過程平穩(wěn)，有利于保護乘員的生命安全，但該實用新型的伸縮動力源為安裝 在保險杠上的電機，當沖擊螺桿伸縮時，在自重的作用下，螺母與沖擊螺桿之間的嚙合區(qū)將 產(chǎn)生巨大的彎曲力矩，有可能導(dǎo)致沖擊螺桿的伸縮無法進行或所需功率太大。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、適用 范圍廣、可保證沖擊螺桿按照預(yù)期要求自如伸縮的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置。 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用以下技術(shù)方案 —種車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，包括螺紋套管、沖擊螺桿和螺母，所述螺紋
套管內(nèi)一端為內(nèi)螺紋段，另一端為通孔段，所述沖擊螺桿的一端套裝于螺紋套管內(nèi)，另一端
伸出螺紋套管外，所述螺母通過螺紋套裝于沖擊螺桿上，螺母的外徑大于內(nèi)螺紋段的內(nèi)徑，
螺母一端通過軸承支承于通孔段內(nèi)，另一端伸出螺紋套管外，所述螺紋套管旁設(shè)有固定于
車體構(gòu)件上的驅(qū)動電機，所述驅(qū)動電機的輸出端經(jīng)傳動機構(gòu)與螺母連接。 所述傳動機構(gòu)包括第一齒輪和第二齒輪，所述第一齒輪鍵連接于螺母上，所述第
二齒輪裝設(shè)于驅(qū)動電機的輸出端，第二齒輪與第一齒輪嚙合。 所述螺紋套管內(nèi)遠離螺母的一端裝設(shè)有支承沖擊螺桿的后支承，沖擊螺桿位于后支承端的端部設(shè)有限位凸臺。 所述沖擊螺桿伸出螺紋套管外的一端裝設(shè)保險杠組件，所述保險杠組件上設(shè)有腰 形孔，沖擊螺桿通過腰形孔與保險杠組件連接。 所述螺母與第一齒輪通過花鍵連接。 所述螺紋套管上的螺紋為梯形螺紋或三角形螺紋或矩形螺紋或鋸齒形螺紋或圓 形螺紋。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于 將螺母的一端伸出螺紋套管外，同時將驅(qū)動電機固定于螺紋套管旁的車體構(gòu)件 上，再經(jīng)傳動機構(gòu)使驅(qū)動電機的輸出端與螺母連接，傳動機構(gòu)將驅(qū)動電機提供的動力傳遞 到螺母，通過螺母的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動沖擊螺桿伸縮，從而增大傳動扭矩，降低螺母與沖擊螺桿之間 的嚙合區(qū)所產(chǎn)生的彎曲力矩對沖擊螺桿伸縮的影響，避免沖擊螺桿無法進行伸縮或伸縮時 所需電機功率太大，使得沖擊螺桿能夠按照預(yù)期要求真正實現(xiàn)伸縮自如，選用一對齒輪作 為傳動機構(gòu)時，可進一步提高傳動扭矩，使沖擊螺桿的伸縮更加平穩(wěn)。沖擊螺桿通過腰形孔 與保險杠組件連接，當發(fā)生斜向碰撞時，腰形孔可以起到一定的導(dǎo)向吸能作用。螺紋套管內(nèi) 遠離螺母的一端裝設(shè)有支承沖擊螺桿的后支承，在發(fā)生斜向碰撞時，該后支承可以減小沖 擊螺桿的彎曲量，避免沖擊螺桿上的螺母徑向剪切螺紋套管，使沖擊螺桿能順利沿著其軸 線運動，確保碰撞過程具有平穩(wěn)的受力變形特性，保證吸能裝置能夠正常運行、穩(wěn)定發(fā)揮其 安全保護作用，同時還減少了螺紋傳動過程中的振動和噪聲；沖擊螺桿位于后支承的一端 設(shè)有限位凸臺，該限位凸臺可防止沖擊螺桿伸出時脫離螺紋套管。本實用新型的車輛用螺 紋剪切式碰撞吸能裝置，結(jié)構(gòu)簡單、便于安裝更換，當發(fā)生碰撞后，更換本實用新型的吸能 裝置就可使車輛恢復(fù)原樣；同時，本實用新型的吸能裝置適用范圍廣，可廣泛應(yīng)用于各種車 輛。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中A-A剖面視圖； 圖3是本實用新型裝設(shè)于車輛縱梁上的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中各標號表示 1、螺紋套管；2、沖擊螺桿；3、車體構(gòu)件；4、驅(qū)動電機；5、第一齒輪；6、第二齒輪； 7、保險杠組件；8、后支承；9、花鍵；10、車輛縱梁；11、內(nèi)螺紋段；12、通孔段；13、螺母；14、 限位凸臺；15、腰形孔；16、腰形凸臺。
具體實施方式如圖1和圖2所示，本實用新型的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，包括螺紋套管 1、沖擊螺桿2、螺母13、傳動機構(gòu)和驅(qū)動電機4，螺紋套管1和驅(qū)動電機4均固定于車體構(gòu) 件3上，螺紋套管1內(nèi)一端為內(nèi)螺紋段11，另一端為通孔段12，沖擊螺桿2的一端套裝于螺 紋套管1內(nèi)，另一端伸出螺紋套管1夕卜，螺母13通過螺紋套裝于沖擊螺桿2上，螺母13的 外徑大于內(nèi)螺紋段11的內(nèi)徑，螺母13 —端通過軸承支承于通孔段12內(nèi)，另一端伸出螺紋 套管1外并連有傳動機構(gòu)，傳動機構(gòu)與驅(qū)動電機4的輸出軸相連，驅(qū)動電機4經(jīng)傳動機構(gòu)驅(qū)動螺母13旋轉(zhuǎn)，從而帶動沖擊螺桿2伸縮，這種沖擊螺桿2的伸縮控制方式具有較大的傳 動扭矩，并降低了在螺母13與沖擊螺桿2之間的嚙合區(qū)所產(chǎn)生的彎曲力矩對沖擊螺桿2伸 縮的影響，避免沖擊螺桿2無法進行伸縮或伸縮時所需電機功率太大，使得沖擊螺桿2能夠 按照預(yù)期要求真正實現(xiàn)伸縮自如。本實施例中，傳動機構(gòu)包括第一齒輪5和第二齒輪6，第 一齒輪5通過花鍵9套裝于螺母13上，第二齒輪6裝設(shè)于驅(qū)動電機4的輸出端，第二齒輪 6與第一齒輪5嚙合，驅(qū)動電機4的輸出軸經(jīng)第二齒輪6和第一齒輪5將動力傳遞到螺母 13，通過螺母13的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動沖擊螺桿2伸縮，通過傳動齒輪傳動，可進一步提高傳動扭矩， 使沖擊螺桿2的伸縮更加平穩(wěn)。本實施例中，螺紋套管1內(nèi)遠離螺母13的一端還裝設(shè)有支 承沖擊螺桿2的后支承8，在發(fā)生斜向碰撞時，該后支承8可以減小沖擊螺桿2的彎曲量，避 免裝設(shè)于沖擊螺桿2上的螺母13徑向剪切螺紋套管l，使沖擊螺桿2能順利沿著其軸線運 動，保證吸能裝置能夠正常運行、穩(wěn)定發(fā)揮其安全保護作用，同時還減少了螺紋傳動過程中 的振動和噪聲；沖擊螺桿2位于后支承8端的端部設(shè)有限位凸臺14，該限位凸臺14可防止 沖擊螺桿2伸出時脫離螺紋套管l，避免發(fā)生事故。沖擊螺桿2伸出螺紋套管1外的一端安 裝保險杠組件7，并在該端設(shè)腰形凸臺16，在保險杠組件7上設(shè)腰形孔15，沖擊螺桿2伸出 腰形孔15并通過腰形凸臺16定位，當發(fā)生斜向碰撞時，腰形孔15可以起到一定的導(dǎo)向吸 能作用。本實施例中，螺紋套管1的內(nèi)螺紋為梯形螺紋，此外，螺紋套管1上的螺紋還可以 根據(jù)需要選用三角形螺紋、矩形螺紋、鋸齒形螺紋或圓形螺紋。螺母13上的內(nèi)螺紋一般設(shè) 為兩圈以上，螺母13沖擊部分的硬度大于螺紋套管1上內(nèi)螺紋段11的硬度，便于能過剪切 內(nèi)螺紋段11的螺紋實現(xiàn)吸能，螺母13內(nèi)螺紋部分為耐磨材料，且硬度稍大，以保證發(fā)生碰 撞時，首先被剪斷的是螺紋套管1上內(nèi)螺紋段11的內(nèi)螺紋。本實用新型的車輛用螺紋剪切 式碰撞吸能裝置，結(jié)構(gòu)簡單、便于安裝更換，同時，本實用新型的吸能裝置適用范圍廣，可廣 泛應(yīng)用于各種車輛。 如圖3所示，將本實用新型的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置裝設(shè)于車輛上，其 兩件螺紋套管1裝設(shè)于車輛縱梁10上，要求車輛縱梁10具有足夠的空間和強度，可以支撐 車輛碰撞時作用在螺紋剪切式碰撞吸能裝置上的沖載荷，本實用新型的車輛用螺紋剪切式 碰撞吸能裝置的結(jié)構(gòu)尺寸和相關(guān)參數(shù)根據(jù)車型的實際應(yīng)用空間進行設(shè)定。在不影響車輛原 有電控系統(tǒng)的前提下，配備一套驅(qū)動電機4啟?？刂圃O(shè)備，自車輛發(fā)動起，開始檢測車輛運 行狀態(tài)的即時速度，根據(jù)檢測到的即時速度決定驅(qū)動電機4的啟停時間，由驅(qū)動電機4經(jīng)第 二齒輪6和第一齒輪5帶動螺母13轉(zhuǎn)動，從而控制沖擊螺桿2的伸縮長度，將螺桿調(diào)整到 合適的沖擊位置，以使吸能裝置在不同的車速運行狀態(tài)下具有不同的吸能能力。如車速較 低或停止時，電控設(shè)備控制沖擊螺桿2處于全縮狀態(tài)，此時吸能裝置的吸能能力最低；如車 速較高時，根據(jù)電控設(shè)備檢測到的即時車速，計算所需要的吸能能力，再控制驅(qū)動電機4的 啟停時間，使沖擊螺桿2伸出相應(yīng)的長度，完成吸能能力的自動調(diào)整；當車速達到吸能裝置 的極限吸能能力時，螺桿就全部伸出，此時，吸能能力最大。在車輛運行的過程中，沖擊螺桿 2隨著車速作相應(yīng)的伸縮調(diào)整，當車速穩(wěn)定在一個速度段內(nèi)穩(wěn)速前進時，沖擊螺桿2就維持 在該速度段的適當吸能位置，不再來回伸縮。整個吸能能力調(diào)節(jié)過程無需任何手動操作，使 用方便，非常實用。由于本實用新型采用傳動齒輪作為控制沖擊螺桿2伸縮的動力傳遞機 構(gòu)，增大了傳動扭矩，使沖擊螺桿2能夠伸縮自如，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。當車輛發(fā) 生碰撞時，螺母13在瞬間沖破用于對軸承、連接鍵限位的擋圈，然后開始沿軸向逐級剪切螺紋套管1上內(nèi)螺紋段11的內(nèi)螺紋，達到吸收碰撞能量的目的，并確保碰撞過程具有平穩(wěn) 的力變形特性，碰撞后，只需要更換本實用新型的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置就可使 車輛恢復(fù)原樣。 上述實施例僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實用新型的原理的前提下，還可以作出若干等同變換，這些等同變換 均應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求一種車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，包括螺紋套管(1)、沖擊螺桿(2)和螺母(13)，所述螺紋套管(1)內(nèi)一端為內(nèi)螺紋段(11)，另一端為通孔段(12)，其特征在于所述沖擊螺桿(2)的一端套裝于螺紋套管(1)內(nèi)，另一端伸出螺紋套管(1)外，所述螺母(13)通過螺紋套裝于沖擊螺桿(2)上，螺母(13)的外徑大于內(nèi)螺紋段(11)的內(nèi)徑，螺母(13)一端通過軸承支承于通孔段(12)內(nèi)，另一端伸出螺紋套管(1)外并連有傳動機構(gòu)，所述傳動機構(gòu)與固定于車體構(gòu)件(3)上的驅(qū)動電機(4)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，其特征在于所述傳動機 構(gòu)包括第一齒輪(5)和第二齒輪(6)，所述第一齒輪(5)鍵連接于螺母< 13)上，所述第二齒 輪(6)裝設(shè)于驅(qū)動電機(4)的輸出端，第二齒輪(6)與第一齒輪(5)嚙合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，其特征在于所述螺 紋套管(1)內(nèi)遠離螺母(13)的一端裝設(shè)有支承沖擊螺桿(2)的后支承(8)，沖擊螺桿(2) 位于后支承(8)端的端部設(shè)有限位凸臺(14)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，其特征在于所述沖 擊螺桿(2)伸出螺紋套管(1)外的一端裝設(shè)保險杠組件(7)，所述保險杠組件(7)上設(shè)有腰 形孔(15)，沖擊螺桿(2)通過腰形孔(15)與保險杠組件(7)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，其特征在于所述沖擊螺 桿(2)伸出螺紋套管(1)外的一端裝設(shè)保險杠組件(7)，所述保險杠組件(7)上設(shè)有腰形孔 (15)，沖擊螺桿(2)通過腰形孔(15)與保險杠組件(7)連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，其特征在于所述螺 母(13)與第一齒輪(5)通過花鍵(9)連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，其特征在于所述螺母 (13)與第一齒輪(5)通過花鍵(9)連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，其特征在于所述螺 紋套管(1)上的螺紋為梯形螺紋或三角形螺紋或矩形螺紋或鋸齒形螺紋或圓形螺紋。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，其特征在于所述螺紋套 管(1)上的螺紋為梯形螺紋或三角形螺紋或矩形螺紋或鋸齒形螺紋或圓形螺紋。
專利摘要本實用新型公開了一種車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，包括螺紋套管、沖擊螺桿和螺母，所述螺紋套管內(nèi)一端為內(nèi)螺紋段，另一端為通孔段，所述沖擊螺桿的一端套裝于螺紋套管內(nèi)，另一端伸出螺紋套管外，所述螺母通過螺紋套裝于沖擊螺桿上，螺母的外徑大于內(nèi)螺紋段的內(nèi)徑，螺母一端通過軸承支承于通孔段內(nèi)，另一端伸出螺紋套管外，所述螺紋套管旁設(shè)有固定于車體構(gòu)件上的驅(qū)動電機，所述驅(qū)動電機的輸出端經(jīng)傳動機構(gòu)與螺母連接。該車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、適用范圍廣、可保證沖擊螺桿按照預(yù)期要求自如伸縮的優(yōu)點。
文檔編號B60R19/18GK201472283SQ20092030434
公開日2010年5月19日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者雷正保 申請人:長沙理工大學(xué)