专利名称：一种气压驱动式摩擦自锁碰撞吸能装置的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及汽车碰撞安全性设计领域，特指一种可以在客车及货车等具有高 压气源的车辆上使用的气压驱动式摩擦自锁碰撞吸能装置。该装置的吸能梁在气压驱动下 可快速伸出，并实现可靠自锁，在碰撞过程中增加吸能空间。
背景技术：
随着我国公路交通系统的不断发展和完善，公路客运量和客运周转量均遥遥领先 于其他客运运输方式的总和。从城市的公共交通，到城际之间的中长途客运，再到城镇和农 村的短途客运，客车都是方便快捷的交通工具，但是客车交通安全事故却不容忽视。大客车 具有载客量大，单位运输成本较低等优点。然而，大客车为了充分利用空间，通常设计成平 头结构，使得其在碰撞过程中没有足够的吸能空间吸收碰撞能量，碰撞安全性较差，容易造 成乘员伤亡。平头货车同样也存在驾驶室前部吸能空间短的缺点。因此有必要研制一种碰 撞吸能装置，以扩展客车及平头货车的前部碰撞吸能空间，提高其碰撞安全性。该装置具有 重要的社会意义和应用前景。
发明内容
本发明的目的是，提供一种气压驱动式摩擦自锁碰撞吸能装置，它的摩擦自锁可 靠性强、碰撞吸能效果好、结构简单紧凑、成本低廉，可有效解决大客车及平头货车前部碰 撞吸能空间不足的问题。本发明的技术方案是，所述气压驱动式摩擦自锁碰撞吸能装置有圆筒形外壳，其 结构特点是，所述外壳的后端固定安装有底板，底板中部开有进气孔；外壳前端与销座的 后端固定连接，销座的前端口固定安装了盖板，吸能梁装在外壳中且吸能梁的前端位于盖 板外，吸能梁的后端同活塞的前端固定连接，活塞外圆面有两道沟槽，起密封润滑作用的0 型圈和密封圈分别嵌在对应的沟槽中；活塞外周有台阶与销座后端面相对，销座后端面装 有橡皮垫；销座内腔与吸能梁之间有锥形环隙且该锥形环隙的较大口径端位于销座前端， 至少三只与锥形环隙锥度对应的楔形锁块装在所述锥形环隙中，并于锥形环隙圆周均勻分 布；盖板端面上的导向孔与各楔形锁块前端面上的导向孔相对应，导向孔中装有导向弹簧 和导向销；外壳前端、吸能梁与小座体之间沿外壳径向设有四个装有锁定钢球和锁定弹簧 的锁定机构，并沿圆周均勻分布。以下对本发明做出进一步说明。参见图1，壳体6前后分别与销座2、底板8相连接，在壳体6内部形成气缸，活塞 7与吸能梁5后端固定连接，可在气缸内滑动；盖板1和楔形锁块3导向孔内的导向销9和 导向弹簧10对楔形锁块3的摩擦自锁导向；所述外壳前端与吸能梁之间的锁定机构可限制 吸能梁相对于外壳的轴向移动，即防止吸能梁5意外滑出。参见图1，实际使用时，本装置安装在汽车前部纵梁与保险杠之间，吸能梁的前端 (图1中该构件左端)朝向车辆前进方向，底板8上的进气孔13连接进气管，吸能梁5回缩于气缸(外壳)中。当即将发生碰撞时，高压气体从与底板8的进气孔13相连的进气管进入气缸，在 活塞7表面施加巨大的驱动力，从而克服所述锁定机构对与活塞7相连的吸能梁5的锁定 力而向前(图1左侧)运动。气缸尽头的橡皮垫4与活塞7的外周台阶相对，可对高速运动 的活塞7起缓冲作用；吸能梁5在向前推出的过程中，通过摩擦力带动楔形锁块3向前运 动，吸能梁5与销座2之间的间隙增大，楔形锁块3松动，从而对吸能梁5不具有摩擦自锁 作用；当吸能梁5开始向后的反方向(图1中向右)运动时，楔形锁块3在导向弹簧10的弹 力作用下与吸能梁5产生的摩擦力使楔形锁块3产生向后的运动，楔形块锁3在销座2的 锥面作用下与吸能梁5越压越紧，从而使摩擦力迅速增加，机构实现可靠自锁。吸能梁5可 在向后方向任意位置通过各楔形锁块3和吸能梁5之间的摩擦力实现可靠自锁；另外，可设 计为吸能梁5壁厚小于壳体6壁厚，在碰撞力的作用下，首先接触碰撞的吸能梁5发生压溃 塑性变形，吸收碰撞能量；然后，壳体6再发生压溃塑性变形，吸收剩余碰撞能量，实现碰撞 能量的逐级吸收；当没有发生碰撞且危险消除后，可调节相应自锁机构使楔形锁块3摩擦 自锁失效，收回吸能梁5，使装置恢复缩回状态。由以上可知，本发明为一种气压驱动式摩擦自锁碰撞吸能装置，它在气压的驱动 下，快速伸出吸能梁，并通过摩擦力实现吸能梁在任意位置的可靠自锁，从而增加吸能空 间；其结构简单紧凑，可在现有车辆的前纵梁直接改装，成本低廉、可靠性强，能有效解决大 客车及平头货车前部碰撞吸能空间不足的问题，适用范围广。
图1是本发明一种实施例的剖视结构示意图(吸能梁回缩于气缸中)； 图2是图1所示装置中吸能梁伸出气缸的剖视结构示意图3是图1中楔形锁块的纵向剖结构示意图； 图4是楔形锁块在锥形环隙中沿圆周均勻分布示意图。在图中 1 一盖板， 4一橡皮垫， 7—活塞， 10—导向弹簧， 13—进气孔， 16—密封圈，
具体实施例方式以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。如图1、图2所示，本发明的气压驱动式摩擦自锁碰撞吸能装置有圆筒形外壳6，该 外壳6的后端固定安装有底板8，底板8中部开有进气孔13 ；外壳6前端与销座2的后端固 定连接，销座2的前端口固定安装了盖板1，吸能梁5装在外壳6中且该吸能梁5的前端(图 1中左端)位于盖板1外，吸能梁5的后端同活塞7的前端固定连接，活塞7外圆面有两道 沟槽，起润滑作用的0型圈15和密封圈16分别嵌在对应的沟槽中；活塞7外周有台阶14
2--销座，3--楔形锁块，5--吸能梁，6-一壳体，8-_底板，9-一导向销，11-一锁定弹簧，12-一锁定钢球，14-一台阶，15-一0型圈，17-—小座体。与销座2后端面相对，销座2后端面装有橡皮垫4 ；销座2内腔与吸能梁5之间有锥形环隙 且该锥形环槽的较大口径端位于销座2前端(图1左端)，如图3和图4，至少三只与锥形环 隙锥度对应的楔形锁块3装在所述锥形环隙中，并于锥形环隙圆周均勻分布；盖板1前端面 上的导向孔与各楔形锁块3前端面上的导向孔相对应，导向孔中装有导向弹簧10和导向销 9。外壳6前端、吸能梁5与小座体17之间设有四个装有锁定钢球和锁定弹簧的锁定机构， 并沿圆周均勻分布。如图1，所述锁定机构的一种实施例结构是，在外壳6上焊接小座体，该小 座体顶面至吸能梁5之间开有径向小通孔，吸能梁5开有对应于该小通孔的锁球孔；小通孔 由内至外依次装有锁定钢球12、锁定弹簧11、螺钉。在车辆正常行驶吸能梁5处于缩回状 态下，锁定钢球12在锁定弹簧11的弹簧力的作用下锁定在吸能梁5的锁球孔处，防止吸能 梁5意外滑出。如图1，所述的摩擦自锁机构的一种实施例结构是，在销座2内腔和吸能梁5之间 的锥形环隙，装有至少三只与环隙锥度对应的楔形锁块3，并沿圆周方向均勻分布。当即将 发生碰撞，吸能梁5在向前推出过程中，通过摩擦力带动楔形锁块3向前运动，吸能梁5与 销座2之间的间隙增大，楔形锁块3松动，从而对吸能梁5不具有摩擦自锁作用；当吸能梁 5开始向后的反方向(图1中向右)运动时，楔形锁块3在导向弹簧10的弹力作用下与吸能 梁5产生的摩擦力使楔形锁块3产生向后的运动，楔形块锁3在销座2的锥面作用下与吸 能梁5越压越紧，从而使摩擦力迅速增加，机构实现可靠自锁。避免吸能梁在碰撞力的作用 下缩回气缸，使吸能梁5丧失吸能作用。吸能梁5可在向后方向任意位置通过各楔形锁块3 和吸能梁5之间的摩擦力实现可靠自锁；另外，可设计为吸能梁5壁厚小于壳体6壁厚，在 碰撞力的作用下，首先接触碰撞的吸能梁5发生压溃塑性变形，吸收碰撞能量；然后，壳体6 再发生压溃塑性变形，吸收剩余碰撞能量，实现碰撞能量的逐级吸收，可有效的降低乘员的 损伤和减轻车体的受损，减少车辆的维修费用；当没有发生碰撞且危险消除后，可调节相应 自锁机构使楔形锁块3摩擦自锁失效，收回吸能梁5，使装置恢复缩回状态。
权利要求
一种气压驱动式摩擦自锁碰撞吸能装置，其特征是，有圆筒形外壳(6)，该外壳6的后端固定安装有底板(8)，底板(8)中部开有进气孔(13)；外壳(6)前端与销座(2)的后端固定连接，销座(2)的前端固定安装盖板(1)，吸能梁(5)装在外壳(6)中且该吸能梁(5)的前端位于盖板(1)外，吸能梁(5)的后端同活塞(7)的前端固定连接，活塞(7)外圆面有两道沟槽， O型圈(15)和密封圈(16)分别嵌在对应的沟槽中；活塞(7)外周有台阶(14)与销座(2)后端面相对，销座(2)后端面装有橡皮垫(4)；销座(2)内腔与吸能梁(5)之间有锥形环隙且该锥形环槽的较大口径端位于销座(2)前端，至少三只与锥形环隙锥度对应的楔形锁块(3)装在所述锥形环隙中，并于锥形环隙圆周均匀分布而组成摩擦自锁机构；盖板(1)前端面上的导向孔与各楔形锁块(3)前端面上的导向孔相对应，导向孔中装有导向弹簧(10)和导向销(9)；外壳(6)前端、吸能梁(5)与小座体(17)之间设有四个装有锁定钢球和锁定弹簧的锁定机构，并沿圆周均匀分布。
2.根据权利要求1所述气压驱动式摩擦自锁碰撞吸能装置，其特征是，所述锁定机构 的结构是，在外壳(6)上焊接小座体，该小座体顶面至吸能梁(5)之间开有径向小通孔，吸 能梁(5)开有对应于该小通孔的锁球孔；小通孔由内至外依次装有锁定钢球(12)、锁定弹 簧(11)、螺钉。
3.根据权利要求1所述气压驱动式摩擦自锁碰撞吸能装置，其特征是，所述摩擦自锁 机构的结构是，盖板(1)端面上的导向孔与各楔形锁块(3)前端面上的导向孔相对应，导向 孔中装有导向弹簧(10)和导向销(9)；在销座⑵内腔和吸能梁(5)之间的锥形环隙，装 有至少三只与环隙锥度对应的楔形锁块(3)，并沿圆周方向均勻分布。
全文摘要
一种气压驱动式摩擦自锁碰撞吸能装置，其外壳的后端装有底板，底板中部开有进气孔；外壳前端与销座连接，销座的前端口固定安装了盖板，装在外壳中的吸能梁的后端同活塞前端连接，活塞外圆面的两道沟槽中对应嵌有O型圈和密封圈；活塞外周有台阶与装有橡皮垫的销座相对，销座内腔与吸能梁之间有环向锥形环隙，至少三只与锥形环隙锥度对应的楔形锁块装在所述锥形环隙中，并于锥形环隙圆周均匀分布；盖板与各楔形锁块前端设有内装导向弹簧和导向销的导向孔；外壳前端、吸能梁与小座体之间沿外壳径向有四个锁定机构。该装置具有摩擦自锁可靠性强、碰撞吸能效果好、结构简单紧凑、成本低廉等优点，能实现能量的逐级吸收，可广泛应用于现有大客车及平头货车的碰撞安全性改进和新型车的开发。
文档编号B60R19/26GK101992739SQ201010551250
公开日2011年3月30日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者曹立波 申请人:湖南大学