专利名称：商用车后防护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用在汽车上的安全防护装置，更具体地说，本实用新型涉 及一种商用车后防护装置。
背景技术：
按照结构的刚度分，现有的商用车后防护装置可分为两种形式一种结构偏“软”， 另一种结构偏“硬”。偏“软”的后防护装置，碰撞时既没有阻挡功能，又没有吸能功能；偏 “硬”的后防护装置，增加了支架的刚度，使得碰撞时只有阻挡功能，但没有吸能功能。因此， 使用以上类型的后防护装置时，不能有效地起到防护作用，使用起来存在安全隐患。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的问题，提供了一种商用 车后防护装置。为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的所述的商用车后 防护装置包括两套结构相同的防护装置立柱、防护装置斜立柱和防护装置横梁。所述的防 护装置斜立柱由冲头、扩胀管与套管组成。冲头的一端插入扩胀管的一端内为过盈配合，冲头的另一端与防护装置立柱的下 端和防护装置横梁一侧铰链连接。扩胀管的另一端与商用车纵梁的下工作面铰链连接，套 管套装在扩胀管的外面为过盈配合。技术方案中所述的扩胀管是阶梯管式的钢质结构件，和冲头相配装的粗口径管与 细口径管之间由圆台形锥管连接，扩胀管的细口径管端和一个端面加工成圆柱面的并加工 有通孔的长方体形的上端固定连接。粗口径管、细口径管与长方体形的上端的对称轴线共 线；所述的冲头由圆台形锥管的头部、筒身和一个端面加工成圆柱面的并加工有通孔的长 方体形的尾端组成，头部、筒身和尾端依次固定连接。通孔的对称轴线与筒身的对称轴线垂 直，头部、筒身和长方体形的尾端的对称轴线共线；所述的冲头的另一端与防护装置立柱的 下端和防护装置横梁一侧铰链连接是采用3号铰链组件连接。所述的3号铰链组件由3号 销柱、3号铰链座与3号开口销组成。将U字形的3号铰链座固定在防护装置横梁的右侧面 上，采用3号销柱依次穿过3号铰链座、插入3号铰链座的U字形槽内的防护装置立柱下端 和插入防护装置立柱下端U字形槽内的冲头下端上的通孔，再用3号开口销将3号销柱锁 住；所述的扩胀管的另一端与商用车纵梁的下工作面铰链连接是采用1号铰链组件连接。 所述的1号铰链组件由1号销柱、1号铰链座与1号开口销组成。将U字形的1号铰链座固 定在商用车纵梁车尾处的下工作面上，采用1号销柱穿过1号铰链座和插入1号铰链座的 U字形槽内的扩胀管上端的通孔，再用1号开口销将1号销柱锁住。与现有技术相比本实用新型的有益效果是1.扩胀管式后防护装置法规验证参阅
图1，为考核该防护装置的防护功能，对该防护装置按国标GB11567. 2-2001的动态试验要求进行法规验证。图中是建立的动态试验仿真模型(铰链组件采用铰链单元 模拟)。包括移动壁障、扩胀管式后防护装置和车架等。参阅图2，如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表示移动壁障的钻入量，由图中可 知，移动壁障的最大钻入量为156mm，小于法规所规定的400mm，满足国标GB11567. 2-2001 的相关要求。参阅图3，如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表示移动壁障的速度，由图中 可知，移动壁障碰撞后的的反弹速度为1. lrn/s,小于法规所规定的2m/s，满足国标 GBl 1567. 2-2001的相关要求。参阅图4，如图所示，横坐标表示时间，纵坐标表示移动壁障的减速度，由图中可 知，移动壁障的减速度最大值为27. 3g，小于法规所要求的40g，满足国标GB11567. 2-2001 的相关要求。因此，该防护装置满足国标GBl 1567. 2-2001的相关要求。另外可以看到移动壁障 在碰撞过程中的减速度较小，且脉宽较大，表明扩胀管式后防护具有较好的吸能效果。2.扩胀管式后防护装置缓冲阻挡功能验证参阅图5和图6，碰撞速度为90km/h，并分别建立了相应的碰撞仿真模型(铰链组 件采用铰链单元模拟)。图5和图6分别给出了两车(Dodge Neon和TOYOTA RAV4)在碰 撞速度为90km/h与70ms时和在碰撞速度为90km/h与46ms时达到最大钻入量时的变形结
^ ο从图中可以看出，发生碰撞时，追尾车辆的乘员舱没有钻入商用车的底部，因此， 此扩胀管式后防护装置具有阻挡车辆钻入的功能。3.扩胀管式后防护装置缓冲吸能功能验证参阅图7和图8，为了考核该防护装置缓冲吸能功能，将Dodge Neon和TOYOTA RAV4各自分别以48km/h、56km/h、65km/h三种速度撞击后防护装置。分别建立了相应的碰 撞仿真模型(铰链组件采用铰链单元模拟)。图7和图8分别给出了两车在碰撞速度为 65km/h与91ms时刻的碰撞变形结果。参阅图9a_d，这四幅图片表示了扩胀管在碰撞过程中的变化情况。可以看出扩胀 管在与整车碰撞过程中变形较为理想。Dodge Neon和TOYOTA RAV4两车与扩胀管式后防护装置碰撞仿真得到的车身B柱 下部减速度峰值及后防护装置吸能量如表1所示。表1车身减速度峰值和后防护装置所吸收的能量
4[0022] 由上表1可以看出Dodge Neon和TOYOTA RAV4两款车分别与扩胀管式防护装置 碰撞，扩胀管具有良好的吸能功能。由以上验证可知扩胀管式后防护装置在满足国标GB11567. 2-2001的要求的前提 下，不仅具有阻挡功能，同时也具有吸能功能，因此，可以有效地保护乘员。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明
图1为考核本实用新型所述的商用车后防护装置的防护功能所建立的扩胀管动 态试验仿真模型图；图2是说明碰撞过程中移动壁障钻入量和时间的关系曲线；图3是说明碰撞过程中移动壁障的速度变化关系曲线；图4是说明碰撞过程中移动壁障的减速度变化关系曲线；图5是说明Neon车在碰撞速度为90km/h与70ms时刻建立的碰撞仿真模型即当 Neon车在碰撞速度90km/h与70ms时刻达到最大钻入量时的变形结果；图6是说明RAV4车在碰撞速度为90km/h与46ms时刻建立的碰撞仿真模型即当 RAV4车在碰撞速度90km/h与46ms时刻达到最大钻入量时的变形结果；图7是说明Neon车在碰撞速度为65km/h与91ms时刻建立的碰撞变形结果的仿 真模型图；图8是说明RAV4车在碰撞速度为65km/h与91ms时刻建立的碰撞变形结果的仿 真模型图；图9a_d是说明组成商用车后防护装置的扩胀管在碰撞过程中变形情况的仿真模 型图；
图10是本实用新型所述的商用车后防护装置的结构示意轴测投影图；
图11是本实用新型所述的商用车后防护装置结构的主视图；
图12a_d是表示组成本实用新型所述的商用车后防护装置中1号铰链的1号销 柱、1号铰链座与1号开口销的结构，并表示1号销柱、1号铰链座与1号开口销和扩胀管上 端连接关系的轴测投影图；
图13a_d是表示组成本实用新型所述的商用车后防护装置中2号铰链的2号销 柱、2号铰链座与2号开口销的结构，并表示2号销柱、2号铰链座与2号开口销和防护装置立柱上端连接关系的轴测投影图；
图14a_e是表示组成本实用新型所述的商用车后防护装置中3号铰链组件的3号 销柱、3号铰链座与3号开口销的结构，并表示3号销柱、3号开口销与防护装置立柱下端和 冲头下端连接关系的轴测投影图；
图15是表示1实施例中组成防护装置斜立柱的冲头零件的结构与尺寸的主视 图；
图16是表示1实施例中组成防护装置斜立柱的扩胀管零件的结构与尺寸的主视 图；
图17是表示1实施例中组成防护装置斜立柱的套管零件的结构与尺寸的主视 图；
图18是表示1实施例中组成商用车后防护装置的防护装置横梁零件的结构与尺 寸的主视图；
图19是表示1实施例中安装本实用新型所述的商用车后防护装置的结构与安装 尺寸的主视图；图中1.冲头，2.套管，3.扩胀管，4. 1号铰链组件，5.商用车车架，6.防护装置横 梁，7. 2号铰链组件，8.防护装置立柱，9. 3号铰链组件，10. 1号销柱，11. 1号铰链座，12. 1 号开口销，13. 2号销柱，14. 2号铰链座，15. 2号开口销，16. 3号开口销，17. 3号销柱，18. 3 号铰链座，19.防护装置斜立柱。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细的描述由于扩胀管具有稳定的吸能效果，在国内已经被应用于碰撞波形发生器，如清华 大学安全与节能碰撞实验室用它来得到欧洲法规ECE R80中所要求的减速度曲线，而上海 冠驰汽车安全公司则将扩胀变形管应用于台车实验的波形发生器，上海机动车检测中心杨 辉等人将其作为某轻型车前端吸能构件。实际上，扩胀变形管不仅可以用作波形发生器、轻型车前端吸能构件，还可直接应 用于商用车后防护装置上，起到吸收碰撞能量和降低车身减速度的作用，以达到有效地保 护车内乘员。本实用新型所述的商用车的后下部防护装置旨在当商用车发生追尾碰撞时，既可 以阻挡碰撞车辆的钻入(阻挡功能)，又可以最大限度的吸收碰撞能量(吸能功能)，以有 效地保护车内乘员。参阅
图10，本新型所述的商用车后防护装置由两套结构完全相同的1号铰链组件 4、2号铰链组件7、防护装置立柱8、3号铰链组件9、防护装置斜立柱19和1个防护装置横 梁6组成。两个结构完全相同的防护装置立柱8的上端通过两个结构完全相同的2号铰链 组件7与商用车两根纵梁端部的下工作面实现铰链连接，两个结构完全相同的防护装置立 柱8的下端通过两个结构完全相同的3号铰链组件9与防护装置横梁6的(一侧)里侧和 两个结构完全相同的防护装置斜立柱19的下端(即组成防护装置斜立柱19的冲头1的下 端)实现铰链连接，两个结构完全相同的防护装置斜立柱19的上端通过两个结构完全相同 的1号铰链组件4与商用车两根纵梁的下工作面实现铰链连接。其中两个结构完全相同的防护装置立柱8的对称轴线应平行共面，两个结构完全相同的防护装置斜立柱19也应平行 共面。参阅
图10与14，防护装置斜立柱19是由冲头1、扩胀管3与套管2组成。冲头1 是采用屈服强度为400Mpa的壁厚为IOmm的钢管材制成。冲头1由圆台形状锥管的头部、 圆管形筒身和一个端面加工成圆柱面的并加工有通孔的长方体形的尾端组成。长方体形的 尾端上的通孔的对称轴线与筒身的对称轴线垂直。头部、筒身和尾端依次固定连接，头部、 筒身和长方体形的尾端的对称轴线共线。冲头1的尾端通过3号铰链组件9与防护装置横 梁6的里侧和防护装置立柱8的下端实现铰链连接。参阅
图11与12，扩胀管3是采用屈服强度为235Mpa的壁厚为4mm的钢管材制成。 扩胀管3制成阶梯管式结构，粗口径管端套装在冲头1上，扩胀管3的粗口径管端与冲头1 之间为小过盈配合连接。冲头1受外力作用(在发生追尾碰撞)时向扩胀管3内移动而将 扩胀管3细口径管部分扩展至粗口径管部分的尺寸，将扩胀管3细口径管部分扩展至粗口 径部分的尺寸的同时实现了碰撞吸能的过程，避免了追尾车内人员的伤亡。和冲头1相配 装的粗口径管端与细口径管端之间由圆台形锥管连接，扩胀管3的上端(细口径管端)和 一个端面加工成圆柱面的并加工有通孔的长方体固定连接。粗口径管端、细口径管端与长 方体形的上端的对称轴线共线。扩胀管3的上端通过1号铰链组件4与商用车纵梁一端的 下工作面实现铰链连接。参阅
图17，为防止冲头1和扩胀管3在碰撞吸能过程中发生相对弯曲变形，在扩胀 管3的外面增加了一个套管2，套管2是采用屈服强度为386Mpa的壁厚为7mm的钢管材制 成。套管2与扩胀管3之间为小过盈配合连接。参阅
图18，防护装置横梁6采用的是方管型钢(2300 X 140 X 70 X 3mm)。安装时， 应保证防护装置横梁6与商用车纵梁空间交叉垂直。参阅
图12，1号铰链组件4由1号销柱10、1号铰链座11与1号开口销12组成。 首先将U字形的1号铰链座11用螺栓固定在商用车两根纵梁靠近车尾处的下工作面上，然 后采用1号销柱10穿过1号铰链座11和插入1号铰链座11的U字形槽内的扩胀管3上 端的通孔，再用1号开口销12将1号销柱10定位锁住。即实现了扩胀管3或者说实现了 防护装置斜立柱19与商用车两根纵梁的铰链连接。参阅
图13，2号铰链组件7由2号销柱13、2号铰链座14与2号开口销15组成。 首先将T字形的2号铰链座14用螺栓固定在商用车两根纵梁车尾处的下工作面上，然后采 用2号销柱13穿过两个结构完全相同的防护装置立柱8的上端和2号铰链座14上的通孔， 再用2号开口销15将2号销柱13定位锁住。即实现了防护装置立柱8的上端和商用车两 根纵梁的铰链连接。参阅
图14，3号铰链组件9由3号销柱17、3号铰链座18与3号开口销16组成。 首先将U字形的3号铰链座18用螺栓固定在防护装置横梁6的里侧(右侧)面上，然后采 用3号销柱17依次穿过3号铰链座18、插入3号铰链座18的U字形槽内的防护装置立柱 8下端和插入防护装置立柱8下端U字形槽内的冲头1下端上的通孔，再用3号开口销16 将3号销柱17定位锁住。即实现了防护装置立柱8的下端、防护装置横梁6和两个结构完 全相同的防护装置斜立柱19的下端(即组成防护装置斜立柱19的冲头1的下端)的铰链 连接。
7[0058]第二种方案是3号铰链组件9由3号销柱17与3号开口销16组成。首先将防护 装置立柱8下端外侧面(左侧面)焊接在防护装置横梁6的里侧(右侧)面上，然后采用 3号销柱17穿过防护装置立柱8下端U字形槽和冲头1下端上的通孔，再用3号开口销16 将3号销柱17定位锁住。同样实现了防护装置立柱8的下端、防护装置横梁6和两个结构 完全相同的防护装置斜立柱19的下端(即组成防护装置斜立柱19的冲头1的下端)的铰 链连接。实施例为了便于实施本新型所述的商用车后防护装置给出了 1个实施例参阅
图15，冲头1是采用屈服强度为400Mpa的壁厚为IOmm的优质碳素结构钢的 管材制成。管外径为70mm，长度为315mm等。参阅
图16，扩胀管3是采用屈服强度为235Mpa的壁厚为4mm的碳素结构钢的管材 制成。长度为355mm，粗口径管外径为74mm，细口径管外径为60mm，壁厚为2mm和冲头1插 入扩胀管3中的深度为45mm等。参阅
图17，套管2是采用屈服强度为386Mpa的壁厚为7mm的低合金高强度结构钢 的管材制成。规格为297mmX Φ 80 X 70 X 7mm。参阅
图18，防护装置横梁6采用的是方管型钢，规格为2300 X 140 X 70 X 3mm参阅
图18，图中给出了防护装置横梁6、防护装置斜立柱19和防护装置立柱8装 配后的外形尺寸640X390mm。
权利要求一种商用车后防护装置，包括两套结构相同的防护装置立柱(8)、防护装置斜立柱(19)和防护装置横梁(6)，其特征在于，所述的防护装置斜立柱(19)由冲头(1)、扩胀管(3)与套管(2)组成；冲头(1)的一端插入扩胀管(3)的一端内为过盈配合，冲头(1)的另一端与防护装置立柱(8)的下端和防护装置横梁(6)一侧铰链连接，扩胀管(3)的另一端与商用车纵梁的下工作面铰链连接，套管(2)套装在扩胀管(3)的外面为过盈配合。
2.按照权利要求1所述的商用车后防护装置，其特征在于，所述的扩胀管(3)是阶梯管 式的钢质结构件，和冲头(1)相配装的粗口径管与细口径管之间由圆台形锥管连接，扩胀 管(3)的细口径管端和一个端面加工成圆柱面的并加工有通孔的长方体形的上端固定连 接，粗口径管、细口径管与长方体形的上端的对称轴线共线。
3.按照权利要求1所述的商用车后防护装置，其特征在于，所述的冲头(1)由圆台形锥 管的头部、筒身和一个端面加工成圆柱面的并加工有通孔的长方体形的尾端组成，头部、筒 身和尾端依次固定连接，通孔的对称轴线与筒身的对称轴线垂直，头部、筒身和长方体形的 尾端的对称轴线共线。
4.按照权利要求1所述的商用车后防护装置，其特征在于，所述的冲头(1)的另一端 与防护装置立柱(8)的下端和防护装置横梁(6) —侧铰链连接是采用3号铰链组件(9)连 接；所述的3号铰链组件(9)由3号销柱(17)、3号铰链座(18)与3号开口销(16)组成； 将U字形的3号铰链座(18)固定在防护装置横梁(6)的右侧面上，采用3号销柱(17)依 次穿过3号铰链座(18)、插入3号铰链座(18)的U字形槽内的防护装置立柱(8)下端和插 入防护装置立柱(8)下端U字形槽内的冲头(1)下端上的通孔，再用3号开口销(16)将3 号销柱(17)锁住。
5.按照权利要求1所述的商用车后防护装置，其特征在于，所述的扩胀管(3)的另一端 与商用车纵梁的下工作面铰链连接是采用1号铰链组件(4)连接；所述的1号铰链组件⑷由1号销柱(10)、1号铰链座(11)与1号开口销(12)组成； 将U字形的1号铰链座(11)固定在商用车纵梁车尾处的下工作面上，采用1号销柱(10) 穿过1号铰链座(11)和插入1号铰链座(11)的U字形槽内的扩胀管(3)上端的通孔，再 用1号开口销(12)将1号销柱(10)锁住。
专利摘要本实用新型公开了一种商用车后防护装置。旨在克服现有防护装置存在偏“软”或偏“硬”的问题。所述的商用车后防护装置包括两套结构相同的防护装置立柱(8)、防护装置斜立柱(19)和一根防护装置横梁(6)。所述的防护装置斜立柱(19)由冲头(1)、扩胀管(3)与套管(2)组成。冲头(1)一端插入扩胀管(3)一端内为过盈配合，冲头(1)的另一端与防护装置立柱(8)的下端和防护装置横梁(6)一侧通过3号铰链组件(9)连接。防护装置立柱(8)的上端与商用车纵梁尾端的下工作面通过2号铰链组件(7)连接。扩胀管(3)另一端与商用车纵梁下工作面通过1号铰链组件(4)连接，套管(2)套装在扩胀管(3)外面为过盈配合。
文档编号B60R19/04GK201685775SQ20092009486
公开日2010年12月29日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者刘乐丹, 刘海立, 安月, 张君媛, 张昕, 方剑光, 田迪斯, 范溢洲, 陆善彬, 陈 光 申请人:吉林大学