一种新能源无纵梁电动汽车抗追尾及前撞的缓冲吸能装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本专利设及新能源汽车抗追尾及前撞、防电池组件被撞起火的安全技术领域，具 体设及一种新能源无纵梁电动汽车抗追尾及前撞的缓冲吸能装置。
【背景技术】
[0002] 新能源无纵梁电动汽车的显著优势是取代燃油、减少排放、有效保护环境，成为新 一代汽车的研发重点和汽车产业发展的方向，但与成熟的汽油车相比，还存在明显的不足， 一是电池容量不大，续行能力弱，长途行驶需多次充电，带来使用的不便；二是裡电池电解 质燃点低，一旦受撞击，电源短路、电解质外漏，常常引起自燃；=是为提高续行能力，追求 车型结构轻量化，部分车型设计成底盘无纵梁、无后保险杠，前保险杠的设计也非常单薄， 车体结构防碰撞能力弱，特别是电动车受续行能力的影响，有限速的要求，与速度较高的汽 油车同向行驶时，成为高发追尾事故的受害者，甚至带来车毁人亡的严重后果；四是成本 高，目前采取政策性补贴购买，终归不是发展新能源电动汽车的长远之计。
[0003] 当今世界汽车发展的S大主题一-安全、环境、新能源。人命关天，安全排首位，评 价一辆新车，首先评价其安全性，然后才是其他方面。新能源电动汽车也不例外，也应将安 全性放在首位。发明人针对汽油车的安全性，开发了 "刚柔结合高效缓冲吸能汽车前、后安 全梁"（专利号2012101001731)及用于汽油车的"碳纤维复合材料及增强金属多孔材料的 汽车前、后安全梁"（专利号2013207815555)两项安全保护装置专利，均授予了专利权，在 汽车纵梁上安装高效缓冲吸能的前、后安全梁，一举解决了现有各种类型汽油车在高、中速 行驶时，发生前撞或追尾事故瞬间，能避免或大大减轻司乘人员伤亡的技术难题。本专利是 在上述专利基础上，针对新能源电动汽车防撞性能差、易自燃的弱点，开发出一种新能源无 纵梁电动车使用的抗追尾及前撞的缓冲吸能装置，能显著提高车辆结构的抗追尾能力，在 保护人的同时，也保护车的电源系统。
【发明内容】
[0004] 本专利所要解决的技术问题是：在保有新能源无纵梁电动车优势的前提下，引入 提高汽车安全性的新组件，减轻甚至基本消除发生前撞或追尾车祸瞬间，所导致的对司乘 人员的二种伤害，即冲击力对人的一次伤害和因加速度引起的二次伤害，同时也减轻对车 辆结构，特别是电池组件的破坏。为实现上述技术效果，在已有的自主研发专利基础上，开 发出适用于无纵梁电动汽车抗追尾与前撞的缓冲吸能装置，它由前、后安全梁、一端带空屯、 扩口面一端带正方形平板面的碳纤维正方形传导管(简称传导方管）W及汽车后轮胎组合 而成，有效解决了W下=个技术难题： 第一、后安全梁溃缩吸能的着力点问题。新能源无纵梁电动车虽然在减轻车辆自重， 增大车辆承载空间等方面具有优势，但其致命弱点是无抗追尾功能，安全性差，一旦发生追 尾，必然对人带来伤亡，同时破坏车辆中电池组件结构，易引起自燃，因此需要设计一种能 显著提高抗追尾功能的安全梁，收到一举多得的技术效果。在有纵梁汽车上，安全梁是安装 在纵梁的前、后端部，纵梁既是支撑点又是着力点，而无纵梁电动车则必须解决安全梁的支 撑点与着力点问题，支撑点可W按常规技术，利用汽车尾部钢结构件或新增钢结构件加W 解决，而承受巨大冲击力的着力点选择成为后安全梁设计时遇到的首要技术难题，否则无 从解决安全梁发挥溃缩吸能的作用。 阳〇化]通过多年来对汽车各种有关的结构件及动、静装置的反复观察和研究，终于发现 完全可W利用汽车即动又静的两个后轮轮胎，作为车后部遭遇追尾碰撞瞬间，通过与吸能 装置紧密连接的碳纤维制作的传导管，与后车轮外沿接触，并被轮胎紧紧顶住，使其成为 吸能装置瞬间发生溃缩变形时由线到面的着力点。因为当汽车被追尾时，不管是车轮立 即被制动或继续低速往前转动，两后车轮立即变成了两个近似刚性且静止不会动的着力 点，加上轮胎本身还具有一定的缓冲吸能及传递追尾撞击力的功能。当汽车在正常运行 时，由于汽车两后轮与吸能装置中的两刚性碳纤维传导管中一端带正方形碳纤维板之间 有60-lOOmm间隙，不会影响汽车正常的行驶。其缓冲吸能过程的完成程序是，当汽车被追 尾时，尾部安装的轻质缓冲吸能装置被巨大撞击力碰撞瞬间（几十毫秒至几百毫秒)，沿水 平方向向车轮推进，直至装置中的碳纤维传导管有方形板的一端被直接推至与车轮轮胎面 接触，并被处于静态或动态的车轮紧紧顶住，与此同时，装置中的吸能部件立即发生溃缩变 形，完成缓冲吸能的全过程，从而巧妙地解决了缓冲吸能装置在无纵梁电动汽车中无着力 点的技术难题。
[0006] 轮胎是汽车的最重要零部件之一，在汽车行驶中起着承受载荷、产生驱动力与制 动力、缓冲吸能W及改变汽车行驶方向的作用，当发生追尾事故时，利用轮胎本身具有一定 的缓冲吸能作用与可设计计算出的缓冲吸能装置溃缩变形时所产生的吸能作用相结合，自 然地产生了吸能叠加效应，极大缓冲并吸收了追尾时的冲击力，同时减轻被追尾车与追尾 车中所有司乘人员的一次与二次伤害。特别是无纵梁电动车的电池组件，一般都安装在底 盘与轮胎处于同一水平且相分离的前、中部独立位置上，轮胎承受追尾冲击力时，基本不歹央 及电池组件，从而有效消除因追尾造成汽车自燃事故的发生，实现=重保护作用。将轮胎 作为吸能器的着力点，根据轮胎类型与受冲击力大小而定，轮胎一般分为充气轮胎(可爆 胎）与实屯、轮胎(不爆胎）两种，对爆胎轮胎而言，有两种状态发生，当冲击力大于轮胎承载 力时，在静态或低速下发生爆胎，缓冲吸能达到极限，W轮胎的损坏，换来司乘人员与电池 组件的安全(它与汽车在高速、气溫高及其它状态下自然发生爆胎时的严重后果有所区别）； 当冲击力小于轮胎承受力（经理论测算，若两车追尾的速度差<20kg/h时，则冲击力与自重 力的合力介于轮胎爆与不爆的边缘值)，因此不管爆胎与否，都能起到减轻两车司乘人员的 一次、二次伤害与保护电池组件免受破坏的技术效果。对被追尾车而言，事故大小无从选 择，即使爆胎，也只是发挥丢车保帅！或曰捡了西瓜丢了芝麻，利远大于弊！ 第二、抗前撞安全梁着力点固定问题 现有新能源无纵梁电动汽车都设计有抗前撞的前保险杠，其着力点固定在车头内相邻 钢结构件上，运种钢结构件抗前撞的缓冲吸能作用明显低于同类有纵梁的乘用汽油车的保 险杠。采用轻质缓冲吸能安全梁取代前保险杠时，安全梁底梁选用的碳纤维复合材料，其 抗撞击力大于与其相连的钢结构件，当碰撞发生时，与之相连的钢结构件的溃缩变形将发 生在碳纤维作底梁的吸能装置溃缩变形前，此时，吸能装置不能起到任何缓冲吸能作用，只 有相反，把碳纤维装置的缓冲吸能量设计得低于相邻的钢结构时，碳纤维吸能装置在前撞 车祸中才能起到缓冲吸能作用。因此，抗前撞安全梁的底梁设计厚度较薄，约2-2. 5mm，与 2012101001731专利相比，底梁重量减轻30〇/〇。
[0007] 第S、吸能器选材问题。为提高电动汽车续行能力，要求所有零部件尽可 能轻，防前撞与抗追尾安全梁，也必须要求尽可能轻且高效。经多方考察与研究，在 2012101001731专利选材基础上，设计选用碳纤维复合材料作为安全梁的罩壳和底梁(其中 罩壳厚1-1. 2mm，前安全梁底梁厚2-2. 5mm，后安全梁底梁厚3. 5-4. 5mm);用材质厚度为 0. 1-0. 4mm左右、比重约0. 3g/cm3、压缩率达90%W上的六边形蜂窝侣作吸能器材料；选用 厚度为4-4. 5mm的碳纤维复合材料作为吸能器与轮胎接触的传导方管，此时，汽车两后轮 轮胎构成了追尾时吸能器溃缩的着力点。经测算，按总重为1. 5吨的小车设计，后安全梁+ 两根传导方管总重为9. 92kg，仅占车重0. 7%，而吸能量达到70KJ，与2012101001731专利相 比，抗追尾的能力提高75%W上。
[0008] 为解决上述技术难题，采取的技术方案是： 一种新能源无纵梁电动汽车抗追尾及前撞的缓冲吸能装置，其特征在于它由抗前撞安 全梁（1)、抗追尾安全梁（2)、一端带空屯、扩口面一端带正方形平板面的传导方管（3)、汽车 后轮胎（4)组合而成；前安全梁（1)由碳纤维复合材料罩壳（1-1 )、2~2. 5IM碳纤维复合材料 底梁（1-2)、蜂窝侣吸能器（1-3)组装而成；后安全梁（2)由碳纤维复合材料罩壳（2 - 1)、 3. 5~4. 5IM碳纤维复合材料底梁（2-2)、蜂窝侣吸能器（2-3)组装而成；两根碳纤维复合材 料传导方管（3)的带空屯、扩口面（3-2)，用螺栓紧固连接在后安全梁的底梁（2-2)上；追尾 发生瞬间，汽车后轮胎（4)为后安全梁（2)的着力点。