專利名稱：能控制和化解撞擊力的保險杠的制作方法
技術領域：
一種全新概念的車輛保險杠，它能在車輛劇烈碰撞中控制和化解所產(chǎn)生的巨大撞擊力，配合車輛上原有的保險帶和安全氣囊，極大地提高行車人員的安全。
背景技術：
現(xiàn)代車輛速度越來越快，在碰撞的瞬間產(chǎn)生巨大的撞擊力，一般車輛用保險杠及車頭變形來吸收碰撞能量。有些車輛在保險杠上加有緩沖和吸能裝置，但是在巨大的撞擊力下效果不佳，更由于撞擊力完全作用于車輛并且無法控制，使行車人員不堪承受。我國對車輛碰撞測試標準C-NCAP正面碰撞速度為每小時50公里，現(xiàn)代汽車速度遠遠大于此。當車輛碰撞速度超過每小時50公里，比如每小時60公里或者更高，很多車輛都不能達到行車人員安全的要求?，F(xiàn)在迫切需要一種有效的裝置以解決在高速碰撞中行車人員的安全問題。經(jīng)過長期研究，本發(fā)明提供一種創(chuàng)新的保險杠，它把車輛碰撞所產(chǎn)生的撞擊力從保險杠作用到吸能器上，通過吸能器來控制撞擊力，使撞擊力傳導到人體，對人體產(chǎn)生的沖擊力，控制在人體能承受的范圍內(nèi)。更重要的是在一般情況下的車輛碰撞，本發(fā)明的保險杠會產(chǎn)生旋轉，使撞擊力方向與保險杠之間的夾角變小，引導撞擊物順著保險杠滑向車輛邊側，避免撞擊力對車輛的正面沖擊；可喜的是它結構簡單，成本低廉。如果車輛的主箱體有足夠的強度，對付歐洲NCAP標準及美國NHTSA標準的正面撞擊測試沒有問題，尤其是日本的JNCAP標準測試更顯示出本發(fā)明的優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明由具有拉伸桿(103)的保險杠(104)和左右兩個能設定撞擊力的吸能器 (121) (122)及一組碰撞開關(150)構成(圖1，圖3)。兩個吸能器(121) (122)對稱地安裝在左右兩邊，它們之間的距離為保險杠(104)總寬度的三分之一左右。保險杠的左邊(102) 焊接在左吸能器(121)的折塊(204)上，右邊(10 焊接在右吸能器(122)的折塊(204) 上，兩個吸能器(121) (122)的另一端分別固定在車輛上。一組碰撞開關(150)的功能是當碰撞發(fā)生時，切斷發(fā)動機燃油泵及點火電路，接通剎車電路。在車輛正面單邊(只涉及左邊或右邊)碰撞中，同垂直前進方向的平面所形成斜率的保險杠(104)，比沒有斜率平直的保險杠優(yōu)越。由于斜率的存在，撞擊力作用在斜面上， 會產(chǎn)生一個平行于斜率方向的分力，使得作用在保險杠(104)上的的力要減小不少。斜率越大，正面撞擊力的方向與保險杠(104)之間的夾角越小，作用在保險杠(104)上的力也越小。當斜率大到一定程度，撞擊物會順著保險杠(104)的斜面滑向車輛側邊，避免了正面碰撞。但是斜率過大，保險杠(104)會向前凸出太多，占用過大的空間，強度上也有問題， 無法采用。本發(fā)明采用有一定斜率的保險杠(104)，并使保險杠(104)在碰撞中產(chǎn)生旋轉， 來加大保險杠(104)的斜率，使撞擊力在保險杠(104)上的作用力減少。加大斜率到一定程度，可使撞擊物滑向車輛側邊，避免正面碰撞(圖幻。為使撞擊物滑向車輛側邊，保險杠(104)必需達到一定的斜率，單靠在碰撞中旋轉產(chǎn)生的斜率，是不夠的。因此本發(fā)明的保險杠(104)，采用有一定斜率，從中間向兩邊傾斜的人字形、圓弧形或人字形和圓弧形結合而形成的保險杠(104)，而不采用平直形的保險杠。由于本發(fā)明的保險杠(104)從中間向兩邊傾斜，以中間為界自然形成了左邊(102)右邊(105)兩部分，左邊(102)右邊(105)之間所形成夾角的角度可根據(jù)車輛的參數(shù)設定，一般在150度至90度。保險杠的左邊(102)和右邊(105)之間焊有數(shù)根拉伸桿(103)，拉伸桿(103)根據(jù)車輛在碰撞中的參數(shù)設計成一定的直徑和長度。拉伸桿(103)的功能之一，是與保險杠左邊(102)和右邊(105)三者之間形成三角形組合，以增強保險杠(104)剛性(圖3)。拉伸桿(103)的功能之二，是在車輛發(fā)生嚴重正面碰撞，保險杠的左邊(102)和右邊(105)在超過設定的撞擊力作用下被迫扒開時，對拉伸桿(103)進行拉伸，此時拉伸桿(103)可作為吸收撞擊能量的元件。不同材料及直徑的拉伸桿(103)將有不同的拉伸力，根據(jù)作用力等于反作用力的原理，不同的拉伸力將引起不同的撞擊力。保險杠(104)左右兩端稍微凸出前車輪的外側，并生有彎腳(101)，彎腳(101)是保險杠(104)最外端帶有弧度的凸出部分(圖3)，當保險杠(104)受到撞擊力而轉動時，使其能靠在前車輪(30 外側，以引導撞擊物(30 滑向車輛的側面。本發(fā)明保險杠(104)架在左右兩個吸能器(121) (122)上。保險杠(104)把受到的撞擊力傳導給左右吸能器(121) (122)，由左右吸能器(121) (122)來抵擋全部撞擊力。根據(jù)作用力等于反作用力的原理，作用在左右吸能器(121) (122)上的抵擋力和撞擊力構成了一對大小相同方向向反的作用力，左右吸能器(121)(122)的抵擋力越大，撞擊力也越大， 左右吸能器(121) (122)的抵擋力越小，撞擊力也越小，左右吸能器(121) (122)保持一固定的抵擋力，能使撞擊力也始終保持這一相同大小的力。調(diào)節(jié)設定左右吸能器(121) (122)抵擋力的值，同時使其在碰撞過程中始終保持這一抵擋力的值，也就是設定撞擊力的值，并使撞擊力在碰撞中也始終保持此值。當左右吸能器(121) (122)達到設定的撞擊力的值時，左右吸能器(121)(122)開始向后移動，同時吸收撞擊能量，并把撞擊力保持在設定的值。要使左右吸能器(121) (122)具有上述功能，可采用很多結構方案，如液壓、汽壓、摩擦、機械寸。本發(fā)明的左右吸能器(121) (122)首選采用結構比較簡單的剪斷式吸能器(201) (圖3)，它是由滑套(205)、支架(206)、鉚釘(210)、鏍栓(212)、墊圈(211)及支架鉚釘 016)、支架鏍栓(218)和支架墊圈(217)等組成。支架Q06)是最主要的部件，它與車輛連接，它應根據(jù)連接處車輛不同的構造做變化，圖3是支架(206)與車輛的縱梁(301)連接。吸能器O01)與車輛前廂體或其它結構連接原理相同，只是支架(206)在連接處形狀作一些變化。支架O06)的前端套入滑套(205)并用穿入滑套剪斷槽O07)的鉚釘(210) 和鏍栓(21 將其與支架O06)固定?；?20 的前端是折塊004)，滑套(20 前端和折塊(204)緊貼保險杠(104)內(nèi)側，使撞擊力從保險杠(104)直接傳導到滑套005)。折塊 (204)焊接在保險杠(104)上，折塊(204)與滑套(20 通過彎折處(20 連接(圖4)。車輛發(fā)生碰撞，當保險杠左邊(102)和右邊(105)的撞擊力不相同情況下，只要保險杠一邊吸能器達到設定的撞擊力的值，此邊吸能器將會收縮連同此邊保險杠一起向后移動，這時整個保險杠(104)圍繞受力小的吸能器(201)折塊Q04)的彎折處(203)轉動?；?205) 上開有數(shù)根剪斷槽(207)(事先根據(jù)車輛碰撞將產(chǎn)生的能量來決定剪斷槽的數(shù)量)。剪斷槽(207)中穿入鉚釘(210)和鏍栓(212)用于與支架(206)固定，剪斷槽(207)的寬度比所穿入的鉚釘O10)或鏍栓012)直徑稍大，以便于剪斷槽(207)的滑動。剪斷槽(207) — 端為剪斷口(208)在撞擊力的作用下，用來剪斷所穿入剪斷槽O07)中的鉚釘O10)或鏍栓012)。當車輛發(fā)生碰撞，撞擊力從保險杠(104)傳導給滑套005)，滑套Q05)克服與支架(206)之間的摩擦而移動。滑套O05)的移動，首先滑套(20 上剪斷槽Q07)的剪斷口 (208)移到第一個鉚釘(210)處，由于鉚釘(210)和鏍栓(212)固定在支架(206)上不能動，在撞擊力的推動下，滑套(20 繼續(xù)移動，滑套(20 上的剪斷口(208)在移動中把固定在支架(206)上的這個鉚釘(210)剪斷。剪斷此鉚釘(210)也就是滑套(205)基本上移動了一個鉚釘(210)直徑的距離，這時剪斷槽O07)的剪斷口(208)正好移到第二個鉚釘(210)處，此鉚釘O10)同樣在撞擊力的繼續(xù)推動下被剪斷。這樣在撞擊力的推動下， 滑套(20 在移動中把剪斷槽O07)中的鉚釘(210)及鏍栓(21 —個接著一個地剪斷。 所有穿入剪斷槽O07)中的鉚釘(210)和鏍栓(21 應按一定的規(guī)律布局，使滑套(205) 上剪斷槽Q07)的剪斷口(208)能按設計要求一個接一個或設定的規(guī)律來剪斷鉚釘(210) 和鏍栓012)，使在整個剪斷過程中的剪斷力保持連續(xù)平滑同時保持所設定的值。選擇鉚釘(210)和鏍栓012)的直徑大小可設定剪斷力的大小。由于碰撞中的撞擊力通過保險杠 (104)全部作用在吸能器O01)上，根據(jù)作用力等于反作用力的原理，剪切式吸能器(201) 上的剪斷力加上滑套(205)與支架(206)摩擦力之和的大小就等于車輛的正面撞擊力的大小，設定剪斷力和摩擦力的大小就是設定撞擊力的大小。只要改變鉚釘(210)和鏍栓(211) 的直徑就可改變剪斷力和摩擦力的大小，也就是改變撞擊力的大小。撞擊力應設定在能確保氣囊打開的同時，傳導到行車人員時，使行車人員能承受的范圍內(nèi)。一般情況下左右吸能器O01)的撞擊力設定相同的值。滑套(20 剪斷鉚釘(210)或鏍栓012)的過程，就是吸收碰撞能量的過程，在這過程中碰撞能量逐步減小，當能量減小到不足以剪斷鉚釘(210)或鏍栓012)時，滑套 (205)停止移動。增加剪斷槽O07)以及鉚釘(210)和鏍栓012)的數(shù)量，就能增加吸收碰撞能量。根據(jù)車輛的碰撞參數(shù)來設定所吸收的碰撞能量，吸能器O01)依據(jù)能保證行車人員安全的最大撞擊力的值，以及所需吸收的碰撞能量和車頭位置綜合考慮來設計。支架(206)在與車輛(301)固定處同樣開有數(shù)根支架剪斷槽013)(根據(jù)所吸收的碰撞能量而設定此數(shù)量)，同滑套(20 上的剪斷槽(207)相同，支架剪斷槽013)穿入支架鉚釘(216)和支架鏍栓018)使支架(206)與車輛(301)固定。支架剪斷槽013)的一端為剪斷口 014)，在撞擊力的推動下用于剪斷支架鉚釘(216)或支架鏍栓018)。所有穿入支架剪斷槽013)的支架鉚釘(216)或支架鏍栓(218)按一定規(guī)律布局，使支架剪斷槽013)的剪斷口(214)按設計要求一個接一個或者設定的規(guī)律來剪斷支架鉚釘(216)和支架鏍栓018)，使在整個剪斷所有支架鉚釘(216)和支架鏍栓(218)過程中剪斷力連續(xù)而平滑，并保持所設定的值。支架鉚釘(216)和支架鏍栓(218)應該比固定滑套Q05)的鉚釘(210)和鏍栓(212)粗些，使得撞擊力先剪斷滑套O05)上的鉚釘(210)和鏍栓012)。本發(fā)明還采用液壓式吸能器050)，液壓式吸能器Q50)由油缸051)、活塞 (252)、活塞桿(253)、復位彈簧(2M)、壓力閥(256)、注油管(255)、單向閥(257)及儲油箱 (258)等構成(圖5)?；钊麠U(253)與活塞Q52)固定，共同在油缸051)中移動，平時復位彈簧(254)把活塞(25 頂向油缸051)的一端，使活塞桿(25 全部伸出油缸051)，油缸051)由注油管(25 注滿油液，然后把注油口用封油帽(259)旋緊密封，旋緊密封前必須注意把油液注滿并且空氣排盡，壓力閥(256) —端與油缸(251)相連，另一端與儲油箱 (258)相連?；钊麠U(25 的一端與活塞(25 固定，另一端通過折塊(204)與保險杠的左邊(10 或右邊(10 焊接，油缸051)固定在車輛(301)上。當車輛發(fā)生碰撞，撞擊力從保險杠(104)通過活塞桿(25 傳導到活塞052)，活塞(25 受力擠壓油液，油壓升高，當油壓升高到壓力閥(256)設定的值時，壓力閥(256)打開以維持設定的油壓，油液從壓力閥 (256)流向儲油箱058)。由于碰撞中對車輛的撞擊力通過保險杠(104)和活塞桿(253) 直接作用在活塞(252)上，根據(jù)作用力等于反作用力的原理，油液對活塞(252)的作用力大小等于車輛撞擊力大小。改變油液對活塞052)的作用力大小就可改變撞擊力大小，油液對活塞052)的作用力等于壓力閥(256)所調(diào)定的壓力與活塞(25 面積的乘積，可通過調(diào)整壓力閥056)的調(diào)定壓力或活塞(25 面積來設定車輛的撞擊力。車輛的撞擊力設定后，油缸051)的長度將決定所能吸收的碰撞能量，油缸(251)越長，所吸收的碰撞能量就越大，油缸(251)長度根據(jù)設定的碰撞能量來定。如果車輛上帶有液壓油泵，可用液壓油泵通過單向閥(257)連接油缸(251)直接供油，此法不再多述。為了使吸能器(121) (122)和車輛在碰撞中保持穩(wěn)定，吸能器(121) (122)在按裝時應向外(即向邊側)偏一角度，一般在5度到10度之間(不限定此范圍)，吸能器(121) (122)同時根據(jù)車輛的重心等參數(shù)，向上或向下偏轉一角度，一般在O到10度之間。裝有本發(fā)明保險杠的車輛在碰撞中，根據(jù)左右吸能器(121) (122)所受到的撞擊力情況可分為兩類，一類是左右吸能器(121) (122)受力不一致，另一類是受力一致。先對受力不一致的情況進行分析，當車輛撞向樹木、電桿、橋樁、隔離樁、單邊撞向撞擊物或車輛在接近撞擊物時作一些避讓，使撞擊物偏向一邊，如此種種的碰撞占大多數(shù)，這一類碰撞使保險杠(104)的左邊(102)和右邊(105)受到的撞擊力不平衡，傳導到左右吸能器(121) (122)的力不一致，一個受力大，一個受力小。為了便于分析，假定左吸能器(121)為受力大的吸能器(因左右對稱，如果假定右吸能器也同理)，當左吸能器(121)受到的力達到設定的值時，左吸能器(121)如果是剪斷式吸能器001)，其滑套(205)開始向后移動，剪斷鉚釘 (210)和鏍栓012)，因保險杠左邊(10 與滑套(20 上的折塊(204)焊接在一起，也一起向后移動，右吸能器(12 為受力小的吸能器，撞擊力達不到設定的值，不能移動。此時整個保險杠(104)將圍繞右吸能器(12 折塊(204)的彎折處(20 轉動，如圖2所示，使撞擊力方向與保險杠左邊(102)之間的夾角變小，減小了撞擊力對車輛的正面沖擊。同時保險杠左邊(10 的彎腳(101)靠在前車輪(30 外側，當撞擊力方向與保險杠左邊(102) 之間的夾角變小到一定程度，撞擊物(30 頂著保險杠左邊(10 滑向車輛的左側邊，化解了撞擊力。只要設計合理，可極大地提高行車人員的安全。如果是液壓式吸能器050)，當左吸能器(121)受到的力達到設定的值時，活塞 (252)開始向后移動，保險杠左邊(102)與活塞桿(253) —起向后移動。同時整個保險杠 (104)圍繞右吸能器(12 的折塊(204)的彎折處(20 轉動，使撞擊力方向與保險杠左邊 (102)之間的夾角變小，撞擊物(30 順著保險杠左邊(10 滑向車輛的左側邊，化解了撞擊力(圖2)。車輛碰撞另一類情況是左右吸能器(121) (122)受到的撞擊力一致，撞擊物(303) 撞向保險杠(104)往往不是偏左就是偏右，只有撞擊物(303)不偏不依正對著保險杠(104)的中間，或者全復蓋撞擊物面積比較大，并且正面對著車輛，才能使左右吸能器(121) (122) 的受力一致。這種情況比較少，但是也必須考慮，尤其是許多碰撞測試都設有正面全復蓋碰撞，這更要引起重視。產(chǎn)生此類碰撞，本發(fā)明通過吸能器(121) (122)事先對撞擊力進行設定，避免過大的撞擊力，造成對行車人員的傷害。先從剪斷式吸能器(201)進行分析，當左右吸能器O01)受到的撞擊力同時達到所設定的值時，它們的滑套O05)同時移動，滑套(20 上的剪斷口(208)同時按設定的次序一個接一個地剪斷全部鉚釘(210)和鏍栓 012)，進行第一級吸收碰撞能量。當剪斷所有鉚釘(210)和鏍栓(21 碰撞能量還存在， 撞擊力擠壓保險杠(104)拉斷滑套(205)上的折塊(204)與保險杠(104)的焊接，撕裂保險杠左邊(10 和右邊(105)的中間連接，迫使保險杠左邊(10 和右邊(105)向兩邊扒開，同時拉伸拉伸桿(103)直至拉斷，進行第二級碰撞能量的吸受。經(jīng)過如此兩級能量的吸收，碰撞能量還存在，撞擊力將推動支架(206)移動，剪斷支架鉚釘(216)和支架鏍栓(218) 進行第三級吸收碰撞能量。通過三級吸受碰撞能量，使碰撞能量有很大的衰減，給氣囊打開贏得時間。必須強調(diào)在每級吸收碰撞能量過程中，對撞擊力的設定都應使撞擊力傳導到人體，在人體能承受的范圍內(nèi)。對撞擊力的設定可通過改變(210)鉚釘和鏍栓012)的直徑、 拉伸桿(103)的直徑以及支架鉚釘016)和支架鏍栓017)的直徑來決定。車輛在這類碰撞中如果采用液壓式吸能器Q50)時，保險杠(104)把受到的撞擊力傳導到左右吸能器(121) (122)，使左右吸能器(121) (122)受到相同的作用力，此作用力通過活塞桿(25 作用在活塞(25 上，活塞(25 擠壓油液。當左右吸能器(121) (122) 油壓同時達到設定的值時，左右吸能器(121) (122)的壓力閥(256)差不多同時打開，活塞 (252)同時移動，使壓力保持衡定，從而使撞擊力保持衡定，進行第一級吸收碰撞能量。當活塞(25 移動到油缸(251)底部，活塞(25 不能再移動時，可是碰撞能量還存在，此時撞擊力擠壓保險杠(104)拉斷活塞桿(253)上折塊(204)與保險杠(104)的焊接，撕裂保險杠左邊(102)和右邊(105)的中間連接，并拉伸拉伸桿(103)進行第二級碰撞能量的吸受。 由于液壓式吸能器(250)只進行兩級吸收碰撞能量，因此可加長油缸051)的長度，以增加第一級碰撞能量的吸收。油缸(251)與車輛(301)的連接也可采用剪斷式吸能器Q01)的結構，油缸(251) 在與車輛(301)連接的鏍栓孔，改成長短不同的剪斷槽，鏍栓穿過剪斷槽把油缸(251)與車輛(301)固定，剪斷槽的一端同樣是剪斷口(與剪斷式吸能器支架上的剪斷槽類似)。當?shù)诙壟鲎材芰康奈胀瓿珊螅矒袅ζ仁褂透?251)移動，通過油缸(251)剪斷槽上的剪斷口，一個接一個地剪斷與車輛縱梁(301)固定的鏍拴，從而進行第三級吸收碰撞能量。由于增加了第三級吸收碰撞能量，可適當?shù)販p少第一級碰撞能量的吸收，即減少油缸051)的長度。車輛發(fā)生碰撞原因很多，不排除駕駛員處理不當，如把油門當剎車等原因。為此在碰撞產(chǎn)生的一瞬間切斷發(fā)動機點火電源，啟動剎車是十分必要的，本發(fā)明中的碰撞開關 (150)就是起這個作用。碰撞開關(150)由彈簧(152)、翹板(151)、撥桿(比4)、頂桿(155) 等組成(圖7)(圖8)。碰撞開關(150)固定在車輛上，頂桿(155)的一端頂在保險杠(104) 上，另一端頂在撥桿(154)上。在碰撞前彈簧(15 壓住翹板(151)的一邊，使翹板(151)上與燃油泵和發(fā)動機點火相對應的觸頭(161) (162)相互連接，燃油泵和發(fā)動機點火電路接通。當發(fā)生車輛碰撞后，保險杠(104)的移動帶動頂桿(155)，頂桿(15 頂動撥桿(巧4)，撥桿(154)撥動彈簧(152)，使彈簧(15 移動壓住翹板(151)的另一邊，這樣翹板(151) 另一邊的一對剎車觸頭(163)接通，啟動車輛剎車系統(tǒng)，原來的燃油泵和發(fā)動機點火觸頭 (161) (162)斷開，使發(fā)動機息火。為保險起見，碰撞開關(150)要在保險杠(104)的三處按裝，在車輛各種類形碰撞中，本發(fā)明的保險杠(104)有三個比較敏感的部位，它們在發(fā)生碰撞時首先移動，碰撞開關(150)的頂桿(155)必須與其連接，以便一發(fā)生碰撞，碰撞開關 (150)立即動作。這三個敏感部位分別在保險杠(104)的中點，及左右兩個吸能器(121) (122)的折塊附近。三個碰撞開關(150)的燃油泵觸頭(161)和發(fā)動機點火觸頭(162)應相互串聯(lián)，這樣只要有其中一個開關動作，燃油泵和發(fā)動機點火電路就斷開。三個剎車觸頭 (163)相互并聯(lián)，只要有其中一個動作，剎車就啟動(圖9)。圖9中燃油泵開關(167)對應燃油泵觸頭(161)，發(fā)動機點火開關(168)對應發(fā)動機點火觸頭(162)，剎車開關(169)對應剎車觸頭(163)。


圖1能控制和化解撞擊力的保險杠俯視圖
圖2受到單邊碰撞后保險杠旋轉，使撞擊物滑向邊側俯視圖
圖3采用剪斷式吸能器保險杠的總裝透視圖
圖4只采用鏍栓較簡捷的剪斷式吸能器的視圖
圖5液壓式吸能器油缸剖視圖
圖6碰撞開關剖視圖
圖7碰撞開關A-A向剖視圖
圖8碰撞開關接線圖
各標號說明
101彎腳(人字形保險杠左右兩邊都有)
102左邊(保險杠的左邊一半)
103拉伸桿
104保險杠
105右邊(保險杠的右邊一半)
121左吸能器
122右吸能器
150碰撞開關
151翹板
152彈簧
153彈簧頭
154撥桿
155頂桿
156翹板軸
158開關盒
159頂桿盒
160碰片
161燃油泵觸頭
162發(fā)動機點火觸頭
163剎車觸頭
164燃油泵碰片接線
165發(fā)動機點火碰片接線
166剎車碰片接線
167燃油泵開關(常閉)
168發(fā)動機點火開關(常閉)
169剎車開關(常開)
170頂桿套
171粗桿
172細桿
173中間桿
174外鏍絲
175內(nèi)鏍絲
176緊固鏍帽
201剪斷式吸能器
203彎折處(折塊的中間)
204折塊(吸能器緊貼保險杠內(nèi)側處與保險杠焊接)
205滑套(剪斷式吸能器的主要部件之一)
206支架(剪斷式吸能器的支撐部件)
207剪斷槽(不同長短數(shù)根)
208剪斷口(每根剪斷槽的一端)
209緊固端(每根剪斷槽的另一端)
210鉚釘
211墊圈
212鏍栓
213支架剪斷槽(不同長短數(shù)根)
214支架剪斷口(每根支架剪斷槽的一端)
215支架緊固端(每根支架剪斷槽的另一端)
216支架鉚釘
217支架墊圈
218支架鏍栓
250液壓式吸能器
251油缸
252活塞
253活塞桿
254復位彈簧
255注油管
256壓力閥接口
257單向閥接口
258儲油箱
259封油帽
301車輛縱梁
302前輪
303撞擊物
P接燃油泵電路
E接發(fā)動機點火電路
B接剎車電路
具體實施方案圖3所示的方案是采用剪斷式吸能器(201)所構成的保險杠，針對總重為2000公斤車輛(包括載物)進行的設計，保險杠(104)采用人字形，左邊(10 和右邊(104)之間的夾角為120°。它們之間設置有一根拉伸桿(103)，為延長拉伸桿(103)在斷裂前伸長的過程，拉斷桿(103)采用延伸性較好的低碳鋼，伸長段直徑16毫米。保險杠的左邊(102) 和右邊(10 并非是筆直的，中間分別向外弧凸10毫米以增加強度。保險杠(104)兩端制成彎腳(101)，彎腳(101)凸出前車輪(302)外側，以保證保險杠(104)轉動時彎腳(104) 靠在前車輪(30 外側，使撞擊物順著保險杠(104)滑向車輛側面。保險杠(104)的左邊 (102)和右邊(10 分別焊接在左右吸能器O01)的折塊(204)上，焊接強度適中，這樣當保險杠(104)受到正面全復蓋碰撞時，撞擊力能拉斷此焊接，可以接下去對拉伸桿(103)進行拉伸。左右吸能器O01)對稱安裝在兩邊，它們之間的距離略小于保險杠(104)總寬度的三分之一。吸能器O01)由滑套(205)支架(206)等構成。滑套(205)套在支架Q06)的前端，并用鉚釘(210)和鏍栓(212)與支架(206)固定。支架(206)的后端用支架鉚釘(216) 和支架鏍栓018)，把支架(206)固定在車輛縱梁(301)上。滑套(20 和支架(206)需調(diào)質熱處理以保證一定硬度。為改善吸能器(201)和車輛在碰撞中受力情況，支架(206)在滑套(205)部分向外偏5°。滑套(205)上開有八條長短不一的剪斷槽007)，剪斷槽(207) 一端為剪斷口 008)，另一端為緊固端009)，為了使剪斷鉚釘O10)和鏍栓012)的過程更平滑連續(xù)，每根剪斷槽(207)只在緊固端(209)分別穿入一根鉚釘(210)或鏍栓012)。 第一根剪斷槽(207)長度為11毫米，第二根長度為22毫米，第三根長度為33毫米，第四根長度為44毫米，第五根長度為58毫米，后兩根每根在前一根的基礎上加14毫米，最后一根剪斷槽(207)在前一根基礎上加16毫米。每根剪斷槽(207)的寬度比所穿入的鉚釘(210) 或鏍栓(21 的直徑大半毫米。前四根短的剪斷槽(207)的緊固端(209)分別穿入直徑10 毫米的鉚釘(210)與支架(206)固定，后三根較長的剪斷槽(207)的緊固端(209)分別穿入 14毫米鏍栓(21 與支架Q06)固定，最后一根穿入16毫米鏍栓012)同樣與支架(206) 固定。支架(206)在與車輛縱梁(301)連接處，同樣開有八根支架剪斷槽013)，第一根長度為14毫米，第二根長度為觀毫米，第三根長度為42毫米，第四根長度為56毫米，接著三根每根比前一根長16毫米，最后一根長度為122毫米。與滑套(20 的剪斷槽(207)同理，支架剪斷槽(213) —端為剪斷口(214)另一端為緊固端015)，每根剪斷槽(213)只在緊固端015)穿入一根支架鉚釘016)或支架鏍栓018)。前四根較短的支架剪斷槽013)的緊固端015)分別穿入直徑13毫米的支架鉚釘016)，后三條較長的支架剪斷槽013)的緊固端(21 分別穿入三根16毫米鏍栓018)，最長一根支架剪斷槽013)穿入18毫米鏍栓018)，所有穿入的支架鉚釘(216)和支架鏍栓(218)使支架(206)與車輛縱梁(301) 固定。車輛受到正面碰撞，如果左右吸能器001)所受到的撞擊力一致，當正面撞擊力達到100000牛頓時，左右吸能器O01)同時向后移動，此時車輛受到負45米/秒2的加速度，此加速度可確保氣囊打開，左右吸能器(201)滑塊(205)上的剪斷口(208)依剪斷槽(206)從短到長的次序，首先一個接一個地剪斷四個鉚釘010)，接著一個接一個剪斷四個鏍栓012)，全部剪斷后第一級吸收碰撞能量結束。接著撞擊力拉斷滑套O05)的折塊 (204)與保險杠(104)之間的焊接，撕裂保險杠左邊(102)和右邊(105)的中間連接，迫使保險杠左邊(102)和右邊(105)扒開，拉伸拉伸桿(103)直至拉斷，進行第二級吸受碰撞能量。最后在撞擊力的推動下支架剪斷槽013)的剪斷口(214)按次序一個一個地剪斷與車輛縱梁(301)連接的支架鉚釘(216)和支架鏍栓018)，進行第三級吸收撞擊能量。通過三級吸收撞擊能量，使撞擊能量有極大的衰減。當車輛受到正面單邊碰撞，首先達到撞擊力設定值的吸能器滑套Q05)開始向后移動，滑套上的剪斷口(208)按次序一個接一個地剪斷鉚釘(210)和鏍栓012)。此時整個保險杠(104)圍繞沒有達到撞擊力設定值的吸能器折塊的彎折處(20 轉動，使保險杠 (104)的彎腳(101)正好滑靠在前車輪(302)外側，引導撞擊物(303)滑向車輛邊側。三個碰撞開關(150)分別按裝在車輛左右縱梁(301)上及車輛中間(圖3)。三個碰撞開關頂桿(155)的一端，分別與保險杠(104)固定，兩個分別固定在左右吸能器折塊O04)的附近，另一個固定在保險杠(104)的中間。它們用電焊固定，固定強度不能太高，這樣在車輛碰撞時，當頂桿(15 所受的力不能順著頂桿(15 長度方向時，使其焊接斷開，以免引起碰撞開關(150)的損壞。頂桿(155)的另一端穿過頂桿套(170)頂在撥桿
(154)上。頂桿(155)由粗桿(171)和細桿(172)組成，細桿(172)的外鏍絲(174)旋在粗桿(171)的內(nèi)鏍絲(175)內(nèi)，頂桿(155)的長度可通過內(nèi)外鏍絲(174) (175)的旋進旋出做調(diào)整。當調(diào)整頂桿(15 使其的兩端頂?shù)轿?，即一端頂?shù)綋軛U(154)另一端頂?shù)奖ｋU杠 (104)相應的位置，應用緊固鏍帽(176)把內(nèi)外鏍絲(174) (175)并緊。如果通過調(diào)節(jié)粗細頂桿(171) (172)的內(nèi)外鏍絲(174) (175)，頂桿(155)的長度還不夠，可加接中間桿(173)， 中間桿(173)是一端具有內(nèi)鏍絲(175)另一端具有外鏍絲(174)的長桿。中間桿(173) 一頭的內(nèi)鏍絲(17 旋在細桿(172)的外鏍絲(174)上，中間桿(17 的另一頭的外鏍絲 (174)旋在粗桿(171)的內(nèi)鏍絲(175)上(圖6)。整個碰撞開關(150)由兩部分組合，一部分主要是頂桿(15 和撥桿(154)組合，裝在頂桿盒(159)中，另一部分主要是翹板(151) 彈簧(15 組合，裝在開關盒(158)中，這兩部分用鏍栓連在一起。穿頂桿(155)的頂桿套 (170)不能做得太厚，太結實，因為在碰撞的過程中，撞擊力會通過頂桿(15 傳導到碰撞開關(150)，這對碰撞開關(150)是很不利的，有可能會引起碰撞開關(150)的損壞，當頂桿
(155)受到較大的橫向作用力后，頂桿套(170)應會龜裂，使頂桿(15 脫落，避免引起碰撞開關(150)損壞。翹板(151)的一端有兩個觸頭，一個是燃油泵觸頭(161)，另一個是發(fā)動機的點火觸頭(162)，為保持良好的接觸，觸頭都應有一些彈性，它們都通過碰片(160)與外電路連接。翹板(151)的另一端只有一個觸頭，它就是剎車觸頭(163)。三個碰撞開關 (150)上的三個燃油泵開關(167)及發(fā)動機點火開關(168)分別都串聯(lián)連接，這樣只要一個開關動作，立即引起燃油泵電路及發(fā)動機點火電路斷開。三個剎車電路開關(169)并聯(lián)聯(lián)接，這樣只要有一個開關動作，立即接通剎車電路。(圖9) 對本發(fā)明內(nèi)容和實施方式的闡述，可以理解并不是對權利的限制。本發(fā)明是由具有拉伸桿的保險杠以及吸能器和碰撞開關構成，采用本發(fā)明的一部分或利用本發(fā)明的原理進行設計或改動，所有這些都應該屬于權力保護的范疇。特別需指出的是，利用現(xiàn)有的知識可以很容易地設計出各種形式的吸能器，可設計成氣壓式的，摩擦式的，只有一級吸受碰撞能量剪斷式的等等，這些吸能器可能有各自的優(yōu)點，但是從總的設計看，并沒有超出本發(fā)明的設計原理，相對于本發(fā)明并不能表示出新穎。
權利要求
1.一種車輛保險杠，在車輛發(fā)生碰撞時能有效控制并化解碰撞所產(chǎn)生的巨大撞擊力， 使行車人員免受傷害，其特征是由具有拉伸桿的保險杠，架在左右對稱的兩個能設定撞擊力的吸能器(后簡稱“吸能器”)上，以及一組碰撞開關構成。
2.根據(jù)權利要求1所述的保險杠，其特征是保險杠的形狀是人字形或圓弧形，以及由這兩種形狀變化或結合而成的其它形狀，以保險杠中間垂直平面為界面，保險杠可分為左邊和右邊兩部分，左邊與右邊所形成的夾角在150度至90度之間(并不受此限制)。
3.根據(jù)權利要求1所述的保險杠，其特征是連接保險杠的左邊和右邊置有數(shù)根拉伸桿，這些拉伸桿與保險杠的左邊和右邊形成三角形組合以增加保險杠的強度；在車輛正面受到強烈撞擊，保險杠受到的撞擊力超過限定，保險杠的左邊與右邊在撞擊力的作用下被迫扒開時，將對拉伸桿進行拉伸，此時拉伸桿起到吸收撞擊能量的作用，選擇不同材料、直徑和長度的拉伸桿會有不同的拉伸力，從而影響撞擊力。
4.根據(jù)權利要求1所述左右兩個吸能器，其特征是在車輛碰撞中，撞擊力從保險杠直接作用到吸能器，用吸能器來承接全部的撞擊力，撞擊力大小就等于對吸能器的作用力大小，撞擊力與吸能器的作用力形成了一對大小相同方向向反的作用力，吸能器設計成在設定的作用力下向后收縮移動，并保持所設定的值，通過事先設定吸能器的作用力，來設定碰撞時對車輛的正面撞擊力，所設定撞擊力的值，應考慮其傳導到行車人員所產(chǎn)生的沖擊力， 此沖擊力應在人體能承受的范圍內(nèi)，吸能器所吸收的碰撞能量，可參考車輛碰撞測試所產(chǎn)生的能量來設定。
5.根據(jù)權利要求1所述左右兩個吸能器，其特征是；左右吸能器的前端分別緊貼保險杠的左邊與右邊的內(nèi)側，左右吸能器的前端都生有折塊，折塊一邊與吸能器相連，另一邊焊接在保險杠上，吸能器通過折塊和保險杠固定，折塊與吸能器相連處為彎折處，車輛發(fā)生劇烈碰撞，當撞擊力對保險杠的左邊和右邊的作用力不相同，并且左邊或右邊其中的一條邊達到設定的撞擊力值時，達到設定的撞擊力值的吸能器開始向后收縮，同與其相連處的保險杠一齊向后移動，這時整個保險杠將圍繞沒有達到設定撞擊力值的吸能器的折塊彎折處轉動。
6.根據(jù)權利要求1所述的保險杠受到碰撞時，其特征是如果受到正面單邊碰撞，即只與車輛正面的左邊或右邊碰撞，此時左右吸能器所受到的撞擊力不一致，受力大的吸能器先達到所設定撞擊力的值，開始收縮向后移動，相連此邊的保險杠跟著一起向后移動，受力小的吸能器所受到的力達不到所設定撞擊力的值而會不動，此時整個保險杠圍繞受力小的吸能器折塊彎折處轉動，使撞擊力方向與受力大一邊的保險杠之間夾角變小，撞擊物順著保險杠滑向車輛邊側，避免正面撞擊；如果受到正面全復蓋撞擊，左右吸能器受力將趨于一致，幾乎同時達到所設定撞擊力的值，兩吸能器幾乎同時向后收縮吸收撞擊能量，并且保持所設定的撞擊力的值，當吸能器移動到極限不能再移動，在撞擊力的作用下迫使保險杠的左邊和右邊扒開，對拉伸桿進行拉伸進一步吸收撞擊能量。
7.根據(jù)權利要求1所述左右兩個吸能器在按裝時，為增加吸能器及車輛在碰撞中的穩(wěn)定性，其特征是在水平面上與車輛前進方向外偏5度-10度(即左吸能器向左偏，右吸能器向右偏)，上下偏轉正負10度。
8.根據(jù)權利要求1所述能設定撞擊力的吸能器，其特征是做到能設定撞擊力的吸能器的構造可有多種選擇，可采用液壓、氣壓、摩擦、機械等結構，本發(fā)明首選采用剪斷式結構，其由支架、滑套、鏍拴、鉚釘、墊圈等構成，支架一端與車輛連接，支架另一端套入滑套， 滑套的前端是折塊，折塊與保險杠焊接，支架上在與車輛連接處，以及滑套上在與支架連接處，都開有數(shù)根(根據(jù)碰撞能量大小來決定此數(shù))剪斷槽，在每根剪斷槽中穿入一根或數(shù)根鉚釘或鏍栓，用于支架和車輛以及滑套和支架的固定，剪斷槽的一端為剪斷口，在撞擊力作用下，用于剪斷穿入槽中的鉚釘或鏍拴，為了使剪斷所有鉚釘和鏍栓的整個過程，作用力控制在設定的值并且均勻平滑，所有穿入剪斷槽的鉚釘和鏍拴按一定的規(guī)律均布，使得鉚釘和鏍拴一個接著一個地被剪斷，或者按要求的次序被剪斷，選用不同直徑的鉚釘及鏍栓產(chǎn)生不同的剪斷力和摩擦力，根據(jù)作用力等于反作用的原理，剪斷力加上摩擦力形成的合力與撞擊力，構成了一對大小相同方向相反的作用力，因此鉚釘及鏍栓的直徑可決定撞擊力的大小，撞擊力確定后，即鉚釘及鏍栓的直徑確定后，再按碰撞能量的大小，決定剪斷槽以及穿入其中鉚釘或鏍栓的數(shù)量多少，穿入支架剪斷槽的鉚釘和鏍栓應稍大于穿入滑套剪斷槽的，使得撞擊中先剪斷滑套中的鉚釘和鏍栓。
9.根據(jù)權利要求1所述能設定撞擊力的吸能器，其特征是本發(fā)明再選用液壓結構，由活塞、活塞桿、彈簧、油缸、壓力閥和注油管等組成，油缸固定在車輛上，活塞可在油缸中移動，活塞桿一端與活塞相連，另一端是折塊，通過折塊與保險杠焊接，碰撞前彈簧把活塞推向油缸的頂端，使活塞桿全部外露，并從注油管向油缸中注滿油液，壓力閥用于調(diào)節(jié)控制油缸中的油壓，撞擊力從保險杠通過活塞桿及活塞傳導到油缸，根據(jù)作用力等于反作用的原理，油液對左右吸能器活塞的作用力之和的大小就等于撞擊力的大小，活塞面積的大小以及調(diào)節(jié)壓力閥的油壓可設定油液對活塞的作用力的大小，也就等于撞擊力的大小。撞擊力確定后，油缸的長度決定所吸收的碰撞能量。
10.根據(jù)權利要求1所述碰撞開關，其特征是由彈簧、翹板、觸頭、撥桿和頂桿等組成， 碰撞發(fā)生前彈簧壓在翹板的一端，此時一對燃油泵觸頭及一對點火電路觸頭接通，當發(fā)生碰撞時，頂桿頂動撥桿，撥桿撥動彈簧，使彈簧壓在翹板的另一端，從而切斷燃油泵及點火電路觸頭，接通一對剎車電路觸頭。
全文摘要
本發(fā)明由向兩邊傾斜的保險杠(104)，架在左右對稱兩個能設定撞擊力的吸能器(121)(122)上，以及一組碰撞開關(150)構成。車輛正面受到碰撞，保險杠(104)把撞擊力傳導給吸能器(121)(122)。如果左右吸能器(121)(122)受到的撞擊力一致，并且達到所設定的值，它們同時開始收縮向后移動并把撞擊力控制在設定的值。如果左右吸能器(121)(122)受力不一致，先達到撞擊力設定值一邊的吸能器開始收縮，連同此邊的保險杠一起向后移動，此時整個保險杠(104)圍繞沒有達到撞擊力設定值的吸能器折塊(204)彎折處(203)轉動，使向后移動一邊的保險杠與正面撞擊力之間夾角變小，撞擊物順著保險杠滑向車輛的邊側，避免了車輛的正面碰撞。在碰撞中碰撞開關(150)將關閉燃油泵及點火電路，同時開啟剎車電路。
文檔編號B60R19/02GK102442264SQ20101050250
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月11日 優(yōu)先權日2010年10月11日
發(fā)明者周世愚 申請人:周世愚