專利名稱：一種汽車正面碰撞吸能裝置的制作方法
一種汽車正面碰撞吸能裝置
技術(shù)領(lǐng) 域本發(fā)明屬于汽車被動安全領(lǐng)域，具體涉及一種汽車正面碰撞吸能裝置。
背景技術(shù)：
雖然主動安全系統(tǒng)在一定程度上可以避免事故的發(fā)生，但并非可以避開所有的事故，被動安全系統(tǒng)作為駕乘者生命的最后一道防線在汽車安全系統(tǒng)中也十分重要。在正面碰撞中，汽車車頭發(fā)生范性形變而吸收能量。如今的汽車發(fā)生正面碰撞時， 前縱梁發(fā)生潰縮吸收碰撞時的絕大部分能量。研究表明，如果前縱梁能夠?qū)崿F(xiàn)較平穩(wěn)的吸能，S卩加速度曲線的波動比較小的話， 可以更有效地保護(hù)乘員。但是由于制作前縱梁的材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不均勻，前縱梁截面形狀和壁厚變化靈活等，使得前縱梁的潰縮過程不確定性大，故而在實際的碰撞試驗中往往難以獲得較平穩(wěn)的加速度曲線。這也就意味著通過前縱梁潰縮的方式來吸能往往難以實現(xiàn)較平穩(wěn)的吸能過程。此外，前縱梁潰縮完全時吸收的的能量是一定的，若發(fā)生碰撞時速度較大，則前縱梁潰縮完全之后汽車還有相當(dāng)一部分的動能沒有被吸收掉，于是乘員倉開始發(fā)生形變吸收多有的能量，這會大大增加乘員受傷的幾率；如果乘員倉的強(qiáng)度非常大，發(fā)生的形變非常小，那么加速度會瞬間變得非常大，近似于剛性碰撞，這會使乘員收到的沖擊力突然變大很多，也會增加乘員受傷的幾率。綜上所述，目前以前縱梁潰縮的方式難以實現(xiàn)平穩(wěn)的吸能過程，并且由于吸能限度的單一而無法在在較高的速度下充分吸收能量。因此存在一定的不足和限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種可以隨速度改變吸能限度且可以實現(xiàn)較為平穩(wěn)地吸能的正面碰撞吸能裝置。本發(fā)明由電子控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。電子控制系統(tǒng)包含了控制電路和加速度傳感器，控制電路有一個預(yù)設(shè)的最低速度，當(dāng)車速低于這個速度時，步進(jìn)電機(jī)不會工作；當(dāng)車速超過這個預(yù)設(shè)的最低速度后，步進(jìn)電機(jī)會輸出一定的轉(zhuǎn)角，通過執(zhí)行系統(tǒng)的絲杠傳動機(jī)構(gòu)改變彈簧的壓縮量，加速度傳感器用于檢測車輛是否發(fā)生碰撞；執(zhí)行系統(tǒng)中，油缸筒固定于前縱梁，油缸筒的空腔中充滿阻尼油，且用活塞在開口端封住，閥蓋連接在油缸筒上端，閥芯置于閥蓋中，步進(jìn)電機(jī)固定在車身上，并與絲杠傳動機(jī)構(gòu)連接，彈簧置于閥芯和絲杠傳動機(jī)構(gòu)之間，彈簧和閥芯的組合起到限壓閥的作用；步進(jìn)電機(jī)和絲杠傳動機(jī)構(gòu)用來控制彈簧的壓縮量。當(dāng)阻尼油和彈簧對閥芯的壓力相等時，油缸筒內(nèi)的壓強(qiáng)稱為油缸筒的預(yù)設(shè)壓強(qiáng)，其大小取決于彈簧預(yù)先的壓縮量，預(yù)設(shè)壓強(qiáng)的大小決定了在發(fā)生正面碰撞時使車輛減速的力的大小，改變彈簧的預(yù)先壓縮量即可改變發(fā)生正面碰撞時使車輛減速的力。 當(dāng)車速在控制電路預(yù)設(shè)的最低速度之下發(fā)生碰撞時，只通過保險杠吸能而本裝置不發(fā)生潰縮；當(dāng)車速在控制電路預(yù)設(shè)的最低速度之上發(fā)生變化時，彈簧的壓縮量會因為步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動而改變，以便在潰縮相同長度的條件下，裝置吸收的能量的大小取決于發(fā)生碰撞時的車速，且與碰撞時車速的平方成線性關(guān)系，實現(xiàn)隨速調(diào)節(jié)的功能發(fā)生碰撞時，一旦加速度傳感器檢測到車輛發(fā)生碰撞，控制電路就會斷開步進(jìn)電機(jī)的電力來源，使彈簧的壓縮量不再受步進(jìn)電機(jī)控制，同時由于絲杠傳動機(jī)構(gòu)的自鎖功能，彈簧不會反彈，從而使得預(yù)設(shè)壓強(qiáng)始終存在且不變?。辉谡麄€活塞和油缸筒相對運(yùn)動過程中，預(yù)設(shè)壓強(qiáng)始終存在，從而使得阻尼油始終對活塞和油缸筒有作用力，這個內(nèi)在的作用力使得車輛減速。當(dāng)閥芯被阻尼油向上頂至限位時，彈簧會被壓縮相同的長度，但是由于這段長度很小，所以發(fā)生正面碰撞后依舊會有較為平穩(wěn)的能量吸收過程。車輛的動能先轉(zhuǎn)化成為阻尼油的動能，再由阻尼油在減速導(dǎo)管將這些能量耗散掉。 本發(fā)明基于液壓原理，發(fā)生正面碰撞時活塞和油缸筒會發(fā)生相對運(yùn)動而使油缸筒內(nèi)產(chǎn)生高壓且擠壓阻尼油，當(dāng)阻尼油對閥芯的壓力大于彈簧對閥芯的壓力時，阻尼油就會將閥芯向上壓，且從閥蓋上的小孔高速噴出。發(fā)生正面碰撞時使車輛減速的力取決于彈簧預(yù)先的壓縮量，電子控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)的配合可以根據(jù)車速來改變彈簧預(yù)先的壓縮量， 以便在潰縮相同長度的條件下，裝置吸收的能量的大小取決于發(fā)生碰撞時的車速，從而實現(xiàn)隨速可調(diào)功能。當(dāng)車輛發(fā)生碰撞時，加速度傳感器檢測到車輛發(fā)生碰撞，控制電路就會斷開步進(jìn)電機(jī)的電力來源，使彈簧的壓縮量不再受步進(jìn)電機(jī)控制，同時由于絲杠傳動機(jī)構(gòu)的自鎖功能，彈簧不會反彈，從而使得預(yù)設(shè)壓強(qiáng)始終存在且不變?。辉谡麄€碰撞過程中，預(yù)設(shè)壓強(qiáng)始終存在，從而使得阻尼油始終對活塞和油缸筒有作用力，這個內(nèi)在的作用力使得車輛減速；在碰撞過程中，油缸筒內(nèi)的壓強(qiáng)波動很小，所以使車輛減速的力的波動也很小，可以實現(xiàn)平穩(wěn)的吸能過程。本發(fā)明可以保持平穩(wěn)的吸能過程，在發(fā)生正面碰撞時乘客受到的沖擊力平緩均均勻；尤其吸能限度隨車速的增加而增加，當(dāng)車輛在較高速度下發(fā)生碰撞也可充分吸收能量， 更好地保護(hù)乘客。


圖1-本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2-本發(fā)明的A-A剖視圖；圖3-拆去減速導(dǎo)管后的B-B剖視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明?？刂齐娐酚幸粋€預(yù)設(shè)的最低速度，并且從車輛的CAN總線中獲取當(dāng)前的車速，當(dāng)車速低于這個預(yù)設(shè)的最低速度時，步進(jìn)電機(jī)7不會工作，且此時彈簧5處于與此預(yù)設(shè)的最低速度相對應(yīng)的壓縮狀態(tài)；當(dāng)車速在這個預(yù)設(shè)的最低速度以上變化時，若車速上升，則步進(jìn)電機(jī)7正向旋轉(zhuǎn)增加彈簧5的壓縮量；若車速下降，則步進(jìn)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，減少彈簧的壓縮量， 以使油缸筒2的預(yù)設(shè)壓強(qiáng)始終與車速對應(yīng)，從而實現(xiàn)隨速可調(diào)功能。一旦車輛發(fā)生正面碰撞，加速度傳感器配合控制電路，斷開步進(jìn)電機(jī)的電力來源，使步進(jìn)電機(jī)在車輛在碰撞的劇烈減速過程中不再控制彈簧的壓縮量，同時由于絲杠傳動機(jī)構(gòu)8的自鎖功能，彈簧5會始終處于與發(fā)生碰撞時的初速度相對應(yīng)的壓縮狀態(tài)。在碰撞過程中，活塞1和油缸筒發(fā)生2相對運(yùn)動，油缸筒內(nèi)產(chǎn)生高壓，阻尼油9在高壓的作用 下將閥芯4向上頂起后以高速進(jìn)入閥蓋3內(nèi)部的小孔，再流入減速導(dǎo)6，以此將車輛的動能轉(zhuǎn)化成阻尼油的動能，最后阻尼油進(jìn)入減速導(dǎo)管后，其動能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能耗散掉。 在活塞1和油缸筒2相對運(yùn)動過程中，由于彈簧5始終處于與發(fā)生碰撞時的速度相對應(yīng)的壓縮狀態(tài)，油缸筒的預(yù)設(shè)壓強(qiáng)不減小，阻尼油9始終對活塞1和油缸筒2有一對大小相等，方向相反的力，其中對油缸筒的作用力與速度方向相反，使車輛減速。在吸收能量的過程中，閥芯4會被阻尼油9向上頂至限位并且伴隨車速的降低而被彈簧5壓回，當(dāng)碰撞結(jié)束后，閥芯會被彈簧壓回至原位置；雖然在吸能的過程中彈簧5的壓縮量會增加一點，但是由于這段長度很小，所以碰撞時依舊會有較為平穩(wěn)的能量吸收過程，可以在最大程度上降低乘員受傷的幾率。
權(quán)利要求
1.一種汽車正面碰撞吸能裝置，其特征在于由電子控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)兩部分構(gòu)成，電子控制系統(tǒng)包含控制電路和加速度傳感器，控制電路有一個預(yù)設(shè)的最低速度，當(dāng)車速低于這個速度時，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)不會工作；當(dāng)車速超過這個預(yù)設(shè)的最低速度后，步進(jìn)電機(jī)會輸出一定的轉(zhuǎn)角，通過執(zhí)行系統(tǒng)的絲杠傳動機(jī)構(gòu)改變彈簧的壓縮量，加速度傳感器用于檢測車輛是否發(fā)生碰撞；執(zhí)行系統(tǒng)包括活塞，油缸筒，閥蓋，閥芯，彈簧，兩根減速導(dǎo)管， 步進(jìn)電機(jī)，絲杠傳動機(jī)構(gòu)和阻尼油，油缸筒固定于前縱梁，油缸筒的空腔中充滿阻尼油，且用活塞在開口端封住，閥蓋連接在油缸筒上端，閥芯置于閥蓋中，步進(jìn)電機(jī)固定在車身上， 并與絲杠傳動機(jī)構(gòu)連接，彈簧置于閥芯和絲杠傳動機(jī)構(gòu)之間，彈簧和閥芯的組合起到限壓閥的作用；步進(jìn)電機(jī)和絲杠傳動機(jī)構(gòu)用來控制彈簧的壓縮量，當(dāng)車速在控制電路預(yù)設(shè)的最低速度之下發(fā)生碰撞時，只通過保險杠吸能而本裝置不發(fā)生潰縮；當(dāng)車速在控制電路預(yù)設(shè)的最低速度之上發(fā)生變化時，彈簧的壓縮量會因為步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動而改變，實現(xiàn)隨速調(diào)節(jié)的功能，一旦加速度傳感器檢測到車輛發(fā)生碰撞，控制電路就會斷開步進(jìn)電機(jī)的電力來源， 使彈簧的壓縮量不再受步進(jìn)電機(jī)控制，同時由于絲杠傳動機(jī)構(gòu)的自鎖功能，彈簧不會反彈， 從而使得預(yù)設(shè)壓強(qiáng)始終存在且不變?。辉谡麄€活塞和油缸筒相對運(yùn)動過程中，預(yù)設(shè)壓強(qiáng)始終存在，從而使得阻尼油始終對活塞和油缸筒有作用力，這個內(nèi)在的作用力使得車輛減速， 當(dāng)閥芯被阻尼油向上頂至限位時，彈簧會被壓縮相同的長度；車輛的動能先轉(zhuǎn)化成為阻尼油的動能，再由阻尼油在減速導(dǎo)管將這些能量耗散掉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車正面碰撞吸能裝置，其特征在于閥蓋(3)上有一臺階， 用來限制閥芯被阻尼油向上頂起的長度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種隨速調(diào)節(jié)式且能實現(xiàn)平穩(wěn)吸能過程的汽車正面碰撞吸能裝置，主要由活塞、油缸筒、閥芯、閥蓋、彈簧、減速導(dǎo)管、阻尼油、步進(jìn)電機(jī)、絲杠傳動機(jī)構(gòu)、加速度傳感器、控制電路等組成。本發(fā)明通過傳感器、控制電路和步進(jìn)電機(jī)組成的電子系統(tǒng)來控制彈簧的壓縮量，從而改變油缸筒內(nèi)的預(yù)設(shè)壓強(qiáng)，達(dá)到隨速調(diào)節(jié)的目的。本發(fā)明通過阻尼油對油缸筒的與車速方向相反的壓力來使車輛減速，此壓力的大小和油缸筒的預(yù)設(shè)壓強(qiáng)成正比，從而達(dá)到了平穩(wěn)的吸能目的；與此同時車輛的動能轉(zhuǎn)化成了阻尼油的動能，最后由阻尼油在減速導(dǎo)管中將動能耗散掉，從而很大程度地提高了汽車的安全性。
文檔編號B60R21/0136GK102167085SQ201110066920
公開日2011年8月31日 申請日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者張邦基, 盛企豪 申請人:湖南大學(xué)