專利名稱：自適應沖擊能量吸收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛工程領(lǐng)域，尤其涉及一種能適應不同速度狀態(tài)、不同沖擊方向的自適應沖擊能量吸收裝置。
背景技術(shù)：
沖擊能量吸收裝置廣泛應用于汽車的安全設(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。
現(xiàn)有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?，F(xiàn)有的螺紋剪切式汽車碰撞吸能裝置，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2圈或2圈以上，那么初始沖斷螺紋力為沖斷1圈螺紋力的2倍或2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1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致生命危險。該裝置對于100％的正面碰撞，它還俱備一定能力吸收碰撞時產(chǎn)生的巨大能量，但根據(jù)統(tǒng)計顯示，100％的正面碰撞在所有的汽車前碰事故中只占少數(shù)部分，大部分都是有一定傾斜角度的碰撞。螺紋剪切式汽車碰撞吸能裝置中的螺紋桿比螺紋管的金屬強度要高，如果是斜碰撞，碰撞車輛首先接觸到螺紋桿端部，螺紋桿前部產(chǎn)生彎曲，并且沿螺紋套管徑向剪切螺紋套管，造成螺紋套管損壞，不能保證螺紋桿沿螺紋套管的軸線沖擊螺紋，起不到碰撞時吸收巨大能量的作用，使整個吸能裝置失效。
綜上所述，目前在汽車安全設(shè)計中還存在非常危險的隱患，必須對沖擊能量吸收裝置的結(jié)構(gòu)進行改進。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在汽車碰撞時能夠平穩(wěn)減速、在發(fā)生有一定傾斜角度的碰撞時同樣能夠平穩(wěn)吸收能量的自適應沖擊能量吸收裝置。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種自適應沖擊能量吸收裝置，包括螺紋套管、沖擊桿、電機和保險杠組件，沖擊桿一端套裝于螺紋套管內(nèi)，另一端伸出螺紋套管外，并與電機的輸出端相連，電機機身固定于保險杠組件上，所述螺紋套管內(nèi)一端設(shè)內(nèi)螺紋段，另一端設(shè)通孔段，沖擊桿上套裝有通過螺紋連接的沖擊套，沖擊套位于通孔段內(nèi)，沖擊套的外徑大于內(nèi)螺紋段的內(nèi)徑，沖擊桿上的螺紋外徑小于內(nèi)螺紋段的內(nèi)徑，螺紋套管的通孔段設(shè)有兩個或兩個以上銷孔，沖擊桿的沖擊套上設(shè)有分別與各銷孔相對應的定位孔，各銷孔內(nèi)設(shè)有延伸至相對應的定位孔內(nèi)的固定銷。
所述螺紋套管靠近保險杠組件的一端設(shè)有支承沖擊桿的前支承，另一端設(shè)有支承沖擊桿的后支承，沖擊桿位于后支承的一端設(shè)有限位凸臺。
所述前支承和后支承套設(shè)于螺紋套管內(nèi)，與螺紋套管過盈連接。
所述前支承和后支承固設(shè)于螺紋套管兩端。
所述沖擊套設(shè)有兩圈或兩圈以上內(nèi)螺紋。
所述螺紋套管、沖擊桿和沖擊套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，本發(fā)明的優(yōu)點就在于在沖擊桿上通過螺紋連接有沖擊套，避免直接利用沖擊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1圈螺紋的力即可啟動本裝置，這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)，從而保護了駕乘員的生命安全；沖擊套沖擊螺紋套管的內(nèi)螺紋屬斜刃沖擊剪切金屬，其力學特性優(yōu)于面面接觸的平刃沖擊剪切；沖擊套與沖擊桿螺紋連接，根據(jù)不同的車速，電機帶動沖擊桿旋轉(zhuǎn)，使車身之外的螺紋桿長度相應改變，當車速較慢或停車時可調(diào)整沖擊桿縮短，當車速較快時可調(diào)整沖擊桿伸長，以增加沖擊行程，提高吸能能力，從而實現(xiàn)吸能能力的自動適應；在未發(fā)生碰撞時，沖擊套通過固定銷定位，固定銷從銷孔內(nèi)延伸至相對應的定位孔內(nèi)，通過兩個或兩個以上這樣的固定銷對沖擊套進行軸向和徑向定位，便于對沖擊桿長度的調(diào)整，當發(fā)生碰撞時，固定銷先被沖擊套剪切脫離，其剪切力大小與剪切1圈螺紋的剪切力大小相等，使減速吸能過程保持平穩(wěn)；螺紋套管上裝有沖擊桿的前支承和后支承，當發(fā)生斜向碰撞時，碰撞力傳遞到?jīng)_擊桿端部，使沖擊桿發(fā)生一定的彎曲，但由于前支承和后支承的限位，保證了兩個支承之間的沖擊桿彎曲非常小，避免沖擊桿徑向剪切螺紋套管，使沖擊桿能順利沿著其軸線運動，實現(xiàn)軸向剪切螺紋套管中的內(nèi)螺紋，保證了自適應沖擊能量吸收裝置能夠正常運行、穩(wěn)定發(fā)揮其安全保護作用；沖擊套設(shè)有兩圈或兩圈以上內(nèi)螺紋，承受剪切力的螺紋圈數(shù)和強度均高于螺紋套管的內(nèi)螺紋，故能保證沖擊套能夠剪斷螺紋套管的內(nèi)螺紋；前支承和后支承的設(shè)置方式，以及螺紋種類的選擇靈活多變，便于設(shè)計和生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是沖擊桿全縮狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是沖擊桿全伸狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是碰撞剪切狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是保險杠組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是前支承與后支承的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖例說明1、螺紋套管 2、沖擊桿3、電機 4、保險杠組件5、前支承 6、后支承11、內(nèi)螺紋段12、通孔段13、銷孔21、沖擊套22、限位凸臺23、定位孔24、固定銷 41、法蘭42、套筒43、軸承44、保險杠具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明的自適應沖擊能量吸收裝置，包括螺紋套管1、沖擊桿2、電機3和保險杠組件4，沖擊桿2一端套裝于螺紋套管1內(nèi)，另一端伸出螺紋套管1外，并與電機3的輸出端相連。如圖5所示，保險杠組件4包括法蘭41、套筒42、軸承43和保險杠44，法蘭41與套筒42通過螺釘連接在一起，法蘭41通過螺栓與保險杠44連接，電機3機身固定于保險杠44上，沖擊桿2通過軸承43支承于套筒42上，沖擊桿2端部與電機3輸出端相連。在不同車速下，電機3帶動沖擊桿2進行周向旋轉(zhuǎn)，使沖擊桿2產(chǎn)生軸向移動，實現(xiàn)伸縮功能，伸出距離長，可吸收的碰撞能量多，伸出距離少，可吸收的碰撞能量少，如圖2所示，當車速較慢或停車時可調(diào)整沖擊桿2縮短或完全縮回；如圖3所示，當車速較快時可調(diào)整沖擊桿2伸長，以增加沖擊行程，提高吸能能力，從而實現(xiàn)吸能能力的自動適應。軸承43通過軸用擋圈以及法蘭41進行限位，保證連接整體的穩(wěn)定性，設(shè)有氈圈進行密封，保證軸承43的潤滑系統(tǒng)潔凈、無灰塵。螺紋套管1內(nèi)一端設(shè)內(nèi)螺紋段11，另一端設(shè)通孔段12，沖擊桿2上套裝有通過螺紋連接的沖擊套21，沖擊套21位于通孔段12內(nèi)，沖擊套21的外徑大于內(nèi)螺紋段11的內(nèi)徑，沖擊桿2上的螺紋外徑小于內(nèi)螺紋段11的內(nèi)徑，如圖4所示，沖擊套21可避免直接利用沖擊桿2上的外螺紋去沖擊螺紋套管1上的內(nèi)螺紋，保證在碰撞初始階段只需要沖斷1圈螺紋的力即可啟動本裝置，這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)，從而保護了駕乘員的生命安全；沖擊套21沖擊螺紋套管1內(nèi)螺紋的方式屬斜刃沖擊剪切，其力學特性優(yōu)于面面接觸的平刃沖擊剪切。螺紋套管1的通孔段12設(shè)有4個均勻分布的銷孔13，沖擊桿2的沖擊套21上設(shè)有分別與各銷孔13相對應的定位孔23，各銷孔13內(nèi)設(shè)有延伸至相對應的定位孔23內(nèi)的固定銷24，在未發(fā)生碰撞時，沖擊套21通過兩個或兩個以上固定銷24進行軸向和徑向定位，便于對沖擊桿2長度的調(diào)整，當發(fā)生碰撞時，固定銷24先被沖擊套21剪切脫離，其剪切力大小與剪切1圈螺紋的剪切力大小相等，使減速吸能過程保持平穩(wěn)，固定銷24的剪切力大小可以通過增減固定銷24的數(shù)量、改變固定銷24本身的強度來調(diào)整。螺紋套管1靠近保險杠組件4的一端設(shè)有支承沖擊桿2的前支承5，另一端設(shè)有支承沖擊桿2的后支承6，沖擊桿2位于后支承6的一端設(shè)有限位凸臺22，沖擊桿2通過前支承5和后支承6限位。如圖6所示，當發(fā)生斜向碰撞時，斜碰撞力F傳遞到?jīng)_擊桿2端部，使沖擊桿2位于螺紋套管1外的部分發(fā)生一定的彎曲，但通過具有一定長度的前支承5和后支承6限位，保證了兩個支承之間沖擊桿2的彎曲量非常小，避免沖擊桿2徑向剪切螺紋套管1，使沖擊桿2能順利沿著其軸線運動，實現(xiàn)軸向剪切螺紋套管1中的內(nèi)螺紋，保證了自適應沖擊能量吸收裝置能夠正常運行、穩(wěn)定發(fā)揮其安全保護作用。前支承5和后支承6套設(shè)于螺紋套管1內(nèi)，與螺紋套管1過盈連接。沖擊套21設(shè)有5圈內(nèi)螺紋，承受剪切力的螺紋圈數(shù)和強度均高于螺紋套管1的內(nèi)螺紋，故能保證沖擊套21能夠剪斷螺紋套管1的內(nèi)螺紋。螺紋套管1、沖擊桿2和沖擊套21上的螺紋為梯形螺紋。前支承5和后支承6也可以通過螺栓固定在螺紋套管1兩端，螺紋還可以選擇三角形螺紋、矩形螺紋、鋸齒形螺紋或圓形螺紋，便于設(shè)計和生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種自適應沖擊能量吸收裝置，包括螺紋套管(1)、沖擊桿(2)、電機(3)和保險杠組件(4)，沖擊桿(2)一端套裝于螺紋套管(1)內(nèi)，另一端伸出螺紋套管(1)外，并與電機(3)的輸出端相連，電機(3)機身固定于保險杠組件(4)上，其特征在于所述螺紋套管(1)內(nèi)一端設(shè)內(nèi)螺紋段(11)，另一端設(shè)通孔段(12)，沖擊桿(2)上套裝有通過螺紋連接的沖擊套(21)，沖擊套(21)位于通孔段(12)內(nèi)，沖擊套(21)的外徑大于內(nèi)螺紋段(11)的內(nèi)徑，沖擊桿(2)上的螺紋外徑小于內(nèi)螺紋段(11)的內(nèi)徑，所述螺紋套管(1)的通孔段(12)設(shè)有兩個或兩個以上銷孔(13)，沖擊桿(2)的沖擊套(21)上設(shè)有分別與各銷孔(13)相對應的定位孔(23)，各銷孔(13)內(nèi)設(shè)有延伸至相對應的定位孔(23)內(nèi)的固定銷(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述自適應沖擊能量吸收裝置，其特征在于所述螺紋套管(1)靠近保險杠組件(4)的一端設(shè)有支承沖擊桿(2)的前支承(5)，另一端設(shè)有支承沖擊桿(2)的后支承(6)，沖擊桿(2)位于后支承(6)的一端設(shè)有限位凸臺(22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述自適應沖擊能量吸收裝置，其特征在于所述前支承(5)和后支承(6)套設(shè)于螺紋套管(1)內(nèi)，與螺紋套管(1)過盈連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述自適應沖擊能量吸收裝置，其特征在于所述前支承(5)和后支承(6)固設(shè)于螺紋套管(1)兩端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述自適應沖擊能量吸收裝置，其特征在于所述沖擊套(21)設(shè)有兩圈或兩圈以上內(nèi)螺紋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述自適應沖擊能量吸收裝置，其特征在于所述螺紋套管(1)、沖擊桿(2)和沖擊套(21)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。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述自適應沖擊能量吸收裝置，其特征在于所述螺紋套管(1)、沖擊桿(2)和沖擊套(21)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。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自適應沖擊能量吸收裝置，它包括螺紋套管、沖擊桿、電機和保險杠組件，沖擊桿一端套裝于螺紋套管內(nèi)，另一端伸出螺紋套管外，并與電機的輸出端相連，電機機身固定于保險杠組件上，所述螺紋套管內(nèi)一端設(shè)內(nèi)螺紋段，另一端設(shè)通孔段，沖擊桿上套裝有通過螺紋連接的沖擊套，沖擊套位于通孔段內(nèi)，沖擊套的外徑大于內(nèi)螺紋段的內(nèi)徑，沖擊桿上的螺紋外徑小于內(nèi)螺紋段的內(nèi)徑，螺紋套管的通孔段設(shè)有兩個或兩個以上銷孔，沖擊桿的沖擊套上設(shè)有分別與各銷孔相對應的定位孔，各銷孔內(nèi)設(shè)有延伸至相對應的定位孔內(nèi)的固定銷，沖擊桿通過前支承和后支承限位。該裝置在汽車碰撞時能夠平穩(wěn)減速、在發(fā)生有一定傾斜角度的碰撞時同樣能夠平穩(wěn)吸收能量。
文檔編號B60R19/16GK101049811SQ20071003493
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月17日
發(fā)明者雷正保, 顏海棋 申請人:長沙理工大學