一种可调节气压式吸能结构的制作方法

本实用新型涉及吸能装置领域，更具体地涉及一种可调节气压式吸能结构。

背景技术：

吸能装置是一种安装于汽车前后防撞梁与车身纵梁之间的结构，在汽车发生碰撞时，通过该装置吸收碰撞发生的能量。现有的吸能装置普遍采用一种盒状结构，主要以钢板钣金或铝合金为材料，通过对吸能装置的局部弱化和溃缩导向设计以达到在碰撞过程中产生溃缩从而达到吸能效果。其中一种常见的吸能盒结构是通过波浪形的溃缩导向和局部的弱化孔达到吸能目的。

虽然现有的吸能装置目前得到广泛应用，但是还是存在诸多不足：

1)碰撞后直接溃缩损坏，需要更换，无法重复利用。2)材料的溃缩存在压缩极限，无法最大限度的利用吸能空间，此项问题在某些车型吸能空间较小时尤为突出。3)弱化设计难度较高，很难满足不同的碰撞工况。例如，弱化不足时，在低速碰撞时，可能出现无法溃缩吸能而将大部分能量直接传递到纵梁导致纵梁变形，增加维修成本；而过弱化时，在高速碰撞时，由于吸能盒刚度较差，无法吸收大量的能量，无法有效保护车辆和乘员。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种可调节气压式吸能结构，从而解决现有技术中的吸能装置无法重复利用、存在压缩极限、很难满足不同的碰撞工况的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种可调节气压式吸能结构，安装于防撞梁与车身纵梁之间，所述吸能结构包括：沿着车身长度方向安装于车身纵梁内部的气弹簧缸体；安装于所述气弹簧缸体内并自所述气弹簧缸体的前端伸出的气弹簧柱，所述气弹簧柱的前端安装于防撞梁上；连接于所述气弹簧柱的后端并与所述气弹簧缸体的内壁形成气密封的活塞；安装于所述气弹簧缸体内部的回位弹簧，所述回位弹簧的一端与所述气弹簧缸体的底部连接，另一端与所述活塞连接；设置于所述气弹簧缸体的侧壁上的进气阀与泄气阀；以及安装于所述气弹簧缸体后端外侧的控制器。

所述控制器与所述进气阀和泄气阀信号连接。

所述控制器与行车电脑和/或测距雷达信号连接。

所述气弹簧柱的前端与防撞梁通过防撞梁侧安装法兰连接。

所述气弹簧缸体的前端与所述车身纵梁通过纵梁侧安装法兰连接。

所述车身纵梁内具有用于安装所述气弹簧缸体的空腔。

所述气弹簧缸体与车身纵梁内的空腔的壁之间具有供气流进入和逸出的空隙。

所述回位弹簧处于极限压缩状态下时，所述防撞梁与车身纵梁之间保持一定距离相互间隔。

所述回位弹簧处于未压缩状态下时，所述气弹簧柱弹性支撑于所述防撞梁与车身纵梁之间。

根据本实用新型提供的可调节气压式吸能结构，安装于车身纵梁与防撞梁之间，正常状态时，气弹簧缸体内充满气体，气弹簧柱伸展到最大行程，弹性支撑于防撞梁与车身纵梁之间，此时的最大行程即为车辆设计状态的最大吸能空间；碰撞过程发生前，通过测距雷达持续测量两车相对距离，由行车电脑计算出碰撞瞬时的速度或冲击力，利用行车电脑通过该速度或冲击力计算出碰撞的动态过程中吸能结构的最优动态吸能曲线，进而通过控制进气阀和泄气阀的开张程度，即可调节气弹簧缸体内的气压情况，使该吸能结构在碰撞过程中达到最佳吸能状态。当回位弹簧处于极限压缩状态下时，防撞梁与车身纵梁之间仍然得以保持一定距离相互间隔，因此避免了车辆在碰撞中发生较大的车体损坏，降低了维修成本。

根据本实用新型提供的可调节气压式吸能结构，相对现有技术具有以下显著的有益效果：

1)该可调节气压式吸能结构在吸能过程中始终保持结构完好，无需更换，因此可重复利用，不仅节约材料成本也节省了维修成本；

2)通过回位弹簧的使用使得吸能空间最大化，克服了现有技术通过材料的溃缩变形存在压缩极限无法最大限度的利用吸能空间的问题；

3)通过控制器与行车电脑和/或测距雷达的信号连接实现了智能控制，适用于不同的碰撞工况，最大程度地避免了车辆在碰撞中发生的车体损坏，大幅降低了维修成本。

总之，本实用新型提供了一种可重复使用的、吸能空间最大化的、智能调节适用于不同碰撞工况的可调节气压式吸能结构。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个优选实施例的吸能结构安装于车身上的总装示意图；

图2是根据本实用新型的一个优选实施例的车身纵梁的结构示意图；

图3是如图1所示的吸能结构在回位弹簧处于最大伸展状态下的结构示意图；

图4是如图1所示的吸能结构在回位弹簧处于极限压缩状态下的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，给出本实用新型的较佳实施例，并予以详细描述，使能更好地理解本实用新型的功能、特点。

如图1所示，是根据本实用新型的一个优选实施例的一种可调节气压式吸能结构100，该吸能结构100安装于防撞梁200与车身纵梁300之间。

结合图3、图4所示，该吸能结构100主要包括：气弹簧缸体1，气弹簧柱2，活塞3，回位弹簧4，进气阀5，泄气阀6，控制器7，防撞梁侧安装法兰8，纵梁侧安装法兰9。

其中，气弹簧缸体1沿着车身长度方向安装于车身纵梁300内部，气弹簧缸体1的前端与车身纵梁300通过纵梁侧安装法兰9以及螺栓连接；气弹簧柱2安装于气弹簧缸体1内并自气弹簧缸体1的前端伸出，该气弹簧柱2的前端通过防撞梁侧安装法兰8以及螺栓安装于防撞梁200上；活塞3连接于气弹簧柱2的后端并与气弹簧缸体1的内壁形成气密封；回位弹簧4安装于气弹簧缸体1的内部，回位弹簧4的一端与气弹簧缸体1的底部连接，另一端与活塞3连接；进气阀5与泄气阀6分别设置于气弹簧缸体1的侧壁上；控制器7安装于气弹簧缸体1的后端外侧。

根据该优选实施例，如图2所示，车身纵梁300内具有用于安装气弹簧缸体1的空腔301，气弹簧缸体1与车身纵梁300内的空腔301的壁之间具有供气流进入和逸出的空隙。

根据该优选实施例，为了实现智能控制，控制器7与进气阀5和泄气阀6信号连接，控制器7进一步与行车电脑和/或测距雷达和/或车辆其他总控制装置信号连接。

根据本实用新型的一个优选实施例，车辆前端还可装配测距雷达，行车电脑对测距雷达信号进行计算，控制器7使用该计算结果进行工作。

根据本实用新型的另一优选实施例，车辆在设计阶段可通过cae仿真预先计算出该车型在不同碰撞速度下需要吸能装置吸收多少能量，通过这些结果设置控制程序。测距雷达和行车电脑获取碰撞时刻的碰撞速度，通过程序计算出需要吸能结构提供的吸能状态，该吸能装置中的控制器接受该信号进行调节进气阀和泄气阀的状态，以达到控制气压的目的。

根据本实用新型的一个优选实施例，气弹簧缸体1内部的气压也可以通过液压方式实现。

根据本实用新型的一个优选实施例提供的可调节气压式吸能结构100，其工作原理如下：

初始状态下，气弹簧缸体1内充满气体，气弹簧柱2伸展到最大行程，如图3所示，此时回位弹簧4刚度较大，不易压缩，气弹簧柱2弹性支撑于防撞梁200与车身纵梁300之间，此时的最大行程即为车辆设计状态的最大吸能空间。

当车体前方或后方发生碰撞前，通过测距雷达和行车电脑计算出碰撞瞬时的速度或冲击力，利用行车电脑通过该速度或冲击力计算出碰撞的动态过程中吸能结构的最优动态吸能曲线，进而通过控制进气阀5和泄气阀6的开张程度，即可调节气弹簧缸体1内的气压情况，使该吸能结构100在碰撞过程中达到最佳吸能状态。

在碰撞过程中，在行车电脑的智能控制下，气弹簧缸体1内的气体通过泄气阀6按照设计的程序逸出，回位弹簧4逐渐压缩，气弹簧柱2逐渐向车身纵梁300的空腔301内移动，即可达到吸能的效果。

当回位弹簧4处于极限压缩状态下时，防撞梁200与车身纵梁300之间仍然得以保持一定距离相互间隔，从而尽可能地降低了维修成本。

碰撞结束后，气流逐渐从进气阀5流入气弹簧缸体1内，回位弹簧4逐渐回位，气弹簧柱2从气弹簧缸体1的前端逐渐伸出，直到恢复到初始状态，从而实现了该吸能结构的重复利用，无需更换。

对于无测距雷达的经济型车型，可在设计阶段通过cae仿真预先计算出该车型在不同碰撞速度下需要吸能装置吸收多少能量，根据这些条件设计出本装置初始状态的气压，碰撞过程的进气阀和泄气阀开合状态，保证碰撞中较好的维修经济型，此应用还可选择地不需要控制器配合。例如，通过设置低速级别碰撞(如16km/h)达到最充分的吸能效果，减少车身其他零件的损坏或者永久变形，降低维修成本。

以上所述的，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的范围，本实用新型的上述实施例还可以做出各种变化。凡是依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本实用新型专利的权利要求保护范围。本实用新型未详尽描述的均为常规技术内容。