碰撞消能装置以及汽车的制作方法

[0001]
本实用新型涉及碰撞消能技术领域，尤其是涉及一种碰撞消能装置以及设置该碰撞消能装置的汽车。


背景技术：

[0002]
目前对于载人移动设备，如汽车、直梯等设备的安全性能越来越高，在汽车遇到碰撞或者直梯发生坠落时，其驾驶室或者客厢会产生较大的碰撞冲击，因此为了提高其安全性，一种碰撞缓冲装置应运而生。授权公告号为cn108482286b的中国实用新型专利公开了一种汽车用碰撞缓冲吸能装置，包括顺次相连的一级结构、二级结构以及三级结构，其中，一级结构和三级结构中设置有铝制蜂窝结构芯材以及填充有流体材料用于吸能。
[0003]
本申请人发现上述碰撞缓冲吸能装置至少存在以下技术问题：
[0004]
1、上述铝制蜂窝结构芯材制造工艺复杂，制造成本较高；
[0005]
2、由于压缩吸能方式的压杆易失稳所以结构体积较大而相对吸能较小；
[0006]
3、吸能受力与相对速度有关所以，对人员车辆的冲击呈陡降式碰撞接触时突然变大而后快速变小，总的吸能较小，对人员车辆安全不利；
[0007]
4、由于不同湿度温度下，流体黏度不同，材料的性能也会发生相应变化，仅能在特定的环境下才能达到相应的吸能效果，环境适应性差。


技术实现要素：

[0008]
本实用新型的目的在于提供一种碰撞消能装置以及设置该碰撞消能装置的汽车，以解决现有技术中存在的碰撞缓冲吸能装置制造成本高且环境适应性差的技术问题。为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
[0009]
本实用新型提供的碰撞消能装置，包括固定架、主体移动部件以及消能组件；其中，
[0010]
所述固定架沿所述主体移动部件的移动方向突出于所述主体移动部件，能在所述主体移动部件的移动方向前端留有缓冲空间，所述消能组件包括相互适配的滑道和滑块，所述滑道的至少部分区段与所述主体移动部件的移动方向平行，所述滑道与固定架和主体移动部件二者其中之一固定连接，所述滑块与所述固定架和所述主体移动部件二者其中另一固定连接；
[0011]
所述消能组件还包括拉杆，所述拉杆与所述主体移动部件的移动方向平行，所述拉杆的其中一端与所述滑道固定连接，所述拉杆的其中另一端与所述滑块相连接；和/或，所述消能组件还包括阻尼件，所述阻尼件设置于所述滑道和所述滑块之间能增大所述滑块和所述滑道之间的摩擦力。
[0012]
在优选或可选的实施例中，所述消能组件还包括固定件和滑动件，所述固定件与所述滑道固定连接，所述拉杆的一端通过所述固定件与所述滑道相连接；所述滑动件与所述滑块固定连接且所述滑动件能在所述滑道内滑动，所述拉杆的另一端通过所述滑动件与
所述滑块固定连接。
[0013]
在优选或可选的实施例中，所述固定件与所述滑动件上均设置有连接孔，所述拉杆的两端均设置有螺纹，所述拉杆的两端分别穿过所述固定件和所述滑动件上的连接孔后用螺母进行固定。
[0014]
在优选或可选的实施例中，所述固定件与所述滑动件上均设置有连接孔，所述拉杆的两端均设置有安装孔，所述安装孔的孔深沿所述拉杆的径向设置，在所述拉杆两端分别穿过所述连接孔后，将销钉插入所述安装孔进行固定，所述销钉的至少部分区段凸出所述拉杆外表面。
[0015]
在优选或可选的实施例中，所述消能组件包括至少两个所述滑块，至少两个所述滑块沿所述滑道的长度方向布置，至少其中之一所述滑块与所述滑动件连接，靠近所述固定件的滑块距所述固定件之间存在距离。
[0016]
在优选或可选的实施例中，至少两个所述滑块之中远离所述固定件的滑块与所述滑动件相连接。
[0017]
在优选或可选的实施例中，所述滑道与所述固定架相连接，所述滑块与所述主体移动部件相连接，所述滑道远离所述固定件的一端弯曲设置。
[0018]
在优选或可选的实施例中，所述拉杆选用晶体结构为面心立方结构的金属材质。
[0019]
在优选或可选的实施例中，所述碰撞消能装置包括至少两个所述消能组件，至少两个所述消能组件布置方向相反。
[0020]
本实用新型提供的汽车，包括汽车本体以及本实用新型任一技术方案提供的碰撞消能装置。
[0021]
基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：
[0022]
本实用新型提供的碰撞消能装置，包括固定架、主体移动部件以及消能组件，所述消能组件包括滑道、滑块以及拉杆，所述滑道与所述固定架和所述主体移动部件二者其中之一固定连接，所述滑块与所述固定架和所述主体移动部件二者其中另一固定连接，所述拉杆的一端与所述滑道相连接另一端与所述滑块相连接，由于固定架沿所述主体移动部件的移动方向突出于所述主体移动部件，在发生碰撞时，所述固定架先经受冲击立即停止，所述主体移动部件由于惯性会沿所述滑道再运动一定距离，此时所述拉杆受拉发生塑性变形，形变的整个过程与主体移动部件的加速度有关，因此人车受到的冲击力相对较为稳定，可以使吸能达到最大化，其将大部分冲击能量吸收后，仅将一小部分冲击力传递至主体移动部件，减少主体移动部件内人体所受的冲击力，提高了安全性，由于所述消能组件为纯机械组件，制造工艺简单，成本较低，且受环境影响较小，适用范围更广。
附图说明
[0023]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]
图1为本实用新型实施例中提供的碰撞消能装置第一种实施方式结构示意图；
[0025]
图2图1所示的碰撞消能装置左视和结构示意图；
[0026]
图3为本使用新型实施例中提供的碰撞消能装置第二种实施方式结构示意图。
[0027]
图中，1、固定架；2、主体移动部件；3、消能组件；31、滑道；32、滑块；33、拉杆；34、固定件；341、连接孔；35、滑动件；36、螺母。
具体实施方式
[0028]
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
[0029]
本实用新型提供了一种结构简单，造价低廉，适用范围广泛的碰撞消能装置。
[0030]
下面结合图1-图3对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。
[0031]
如图1-图3所示，本实用新型提供的碰撞消能装置，包括固定架1、主体移动部件2以及消能组件3；其中，
[0032]
固定架1沿主体移动部件2的移动方向突出于主体移动部件2，能在主体移动部件2的移动方向前端留有缓冲空间，消能组件3包括相互适配的滑道31和滑块32，滑道31的至少部分区段与主体移动部件2的移动方向平行，滑道31与固定架1和主体移动部件2二者其中之一固定连接，滑块32与固定架1和主体移动部件2二者其中另一固定连接；
[0033]
消能组件3还包括拉杆33，拉杆33与主体移动部件2的移动方向平行，拉杆33的其中一端与滑道31固定连接，拉杆33的其中另一端与滑块32相连接；和/或，消能组件3还包括阻尼件，所述阻尼件设置于滑道31和滑块32之间能增大滑块32和滑道31之间的摩擦力。
[0034]
具体地，固定架1可以是车架，主体移动部件2可以是汽车载客区，在发生碰撞时，车架先受到冲击，然后通过消能组件3吸收能量后将一小部分冲击传递至载客区；或者将固定架1安装在直梯的底部，主体移动部件2可以是客厢，在电梯坠落时，固定架1先收到冲击，然后通过消能组件3吸收能量后将一小部分冲击传递至客厢，减少了汽车或者直梯的乘客所受的冲击力，提高其安全性能。
[0035]
本实用新型提供的碰撞消能装置，包括固定架1、主体移动部件2以及消能组件3，消能组件3包括滑道31、滑块32以及拉杆33，滑道31与固定架1和主体移动部件2二者其中之一固定连接，滑块32与固定架1和主体移动部件2二者其中另一固定连接，拉杆33的一端与滑道31相连接另一端与滑块32相连接，由于固定架1沿主体移动部件2的移动方向突出于主体移动部件2，在发生碰撞时，固定架1先经受冲击立即停止，主体移动部件2由于惯性会沿滑道31再运动一定距离，此时拉杆33受拉发生塑性变形，形变的整个过程与主体移动部件2的加速度有关，因此人车受到的冲击力相对较为稳定，可以使吸能达到最大化，其将大部分冲击能量吸收后，仅将一小部分冲击力传递至主体移动部件2，减少主体移动部件2内人体所受的冲击力，提高了安全性，由于消能组件3为纯机械组件，制造工艺简单，成本较低，且受环境影响较小，适用范围更广。
[0036]
具体地，本实用新型的补充实施方式，是采用摩擦力进行消能，滑块32可以位于滑道31内部，也可以套接在滑道31外部，此两种连接方式中，滑块32与滑道31之间均存在间隙，将阻尼件放置于滑块32与滑道31之间，或者直接增大滑块32与滑道31之间的粗糙度，固定架1收到冲击时，滑道31和滑块32之间的摩擦力起到消能作用。
[0037]
作为优选或可选的实施方式，消能组件3还包括固定件34和滑动件35，固定件34与滑道31固定连接，拉杆33的一端通过固定件34与滑道31相连接；滑动件35与滑块32固定连接且滑动件35能在滑道31内滑动，拉杆33的另一端通过滑动件35与滑块32固定连接。
[0038]
具体地，拉杆33与滑道31固定连接的一端可以认为是固定端，拉杆33与滑块32连接的一端可以认为是自由端，如图1所示，碰撞消能装置整体可以向右运动，在其右部碰撞冲击后，固定架1立即停止，主体移动部件2由于惯性还会继续向右运动，此时拉杆33的固定端固定不动，自由端会向右拉长进行消能。
[0039]
具体地，采用拉杆33作为主要的消能部件，使其在受到冲击时产生拉力变形，由于一般材料的抗拉强度是最高的，所以效能效果也更加显著；另外，在受到轴向拉力时，拉杆33轴心不易发生偏移，稳定性更高；选用细长的拉杆33，其所需的材料最少，体积和自重也相对较小，节省成本和空间。
[0040]
举例而言，假设移动物体初速度为v0(m/s)，消能加速度为a(m/s2)，消能作用力f＝m
×
a(n)，消能距离为s(m)，最终碰撞速度为v1(m/s)，消能速度变化为δ
v
(m/s)，由公式s＝0.5
×
a
×
t2和动量定理ft＝mv，化简得δ
v
＝(s
×
2a)
0.5
。
[0041]
假设一辆1.5t的汽车以36km/h(10m/s)行驶，突遇一块巨石发生碰撞，没有踩刹车，车(相当于主体移动部件2)重约1t，车架(相当于固定架1)重约0.5t，车距离车架前端的缓冲空间(消能距离s)约0.5m，选用材质为304l奥氏体不锈钢为消能拉杆，预选约10g(100.5m/s2)作为消能加速度a，则拉杆面积＝1000
×
9.8
×
10/500＝196mm2，直径约16mm。消能作用力f为50
×
π
×8×
8＝100500n，则由上述公式可以得出δ
v
＝10.02m/s,所以本次碰撞前速度为10m/s的车可以被全部消能为0，即36km/h车速消能为0km/h，用时t＝0.09975s人体和车在短时间内平均承受约10g的水平加速度。
[0042]
作为优选或可选的实施方式，固定件34与滑动件35上均设置有连接孔341，拉杆33的两端均设置有螺纹，拉杆33的两端分别穿过固定件34和滑动件35上的连接孔341后用螺母36进行固定。
[0043]
具体地，设置拉杆33的可拆卸连接，便于在拉杆33失效后可以较为快速便捷地进行更换。
[0044]
作为优选或可选的实施方式，固定件34与滑动件35上均设置有连接孔341，拉杆33的两端均设置有安装孔，所述安装孔的孔深沿拉杆33的径向设置，在拉杆33两端分别穿过连接孔341后，将销钉插入所述安装孔进行固定，所述销钉的至少部分区段凸出拉杆33外表面。
[0045]
具体地，所述销钉也可以是金属环等，在拉杆33的两端穿过连接孔341后，将销钉或者金属环插接在所述安装孔内，由于所述销钉或者金属环的部分区段凸出于拉杆33的外表面，可以防止拉杆33从连接孔341内脱出，限制了拉杆33的轴向位移。
[0046]
作为优选或可选的实施方式，消能组件3包括至少两个滑块32，至少两个滑块32沿滑道31的长度方向布置，至少其中之一滑块32与滑动件35连接，靠近固定件34的滑块32距固定件34之间存在距离。
[0047]
具体地，沿滑道31长度方向设置多个滑块32可以用于分摊主体移动部件2的重力，防止变形；在靠近固定件34的滑块32和固定件34之间设置有距离，可以允许一定程度的逆向冲击。
[0048]
作为优选或可选的实施方式，至少两个滑块32之中远离固定件34的滑块32与滑动件35相连接。
[0049]
作为优选或可选的实施方式，滑道31与固定架1相连接，滑块32与主体移动部件2相连接，滑道31远离固定件34的一端弯曲设置。
[0050]
具体地，如图3所示为本实用新型另一实施方式，其在滑道31的末端弯曲设置，可以将其速度进行分解，实现软消能。此处的滑块32可以安装于滑道31之外，在靠近滑动件35的滑块32沿滑道31的弯曲部分移动时，其余的滑块32可以与滑道31脱开，不会干涉主体移动部件2的软消能运动。滑道31末端弯曲方向以实际情况，不与其他结构发生干涉为准，比如安装在汽车上可以是向上弯曲，安装在直梯底部可以是向左右弯曲。
[0051]
举例而言：重1.5t的汽车以60km/h(16.7m/s)行驶发生碰撞，车距离车架前端的缓冲空间约0.5m，滑道31和拉杆33以1/4圆引导主体移动部件2向上运动，消能加速度依旧选择100.5m/s2，消能距离s为(0.5
×
0.5
×
2)
0.5
＝0.705m，由上述公式可以得出δ
v
＝11.9m/s，所以消能后的速度为16.7-11.9＝4.8m/s，车将沿滑道31向上运动，相当于车从1.2m高度落下，即使不进一步利用消能法，车落地时轮胎或者车架也能保证乘客的安全。
[0052]
作为优选或可选的实施方式，拉杆33选用晶体结构为面心立方结构的金属材质。比如304l奥氏体不锈钢。
[0053]
作为优选或可选的实施方式，碰撞消能装置包括至少两个消能组件3，至少两个消能组件3布置方向相反。
[0054]
具体地，布置方向相反的消能组件3可以认为是拉杆33的自由端相反布置，比较适用安装于汽车上面，正向安装的消能组件3用于消解正面碰撞带来的冲击力，反向安装的消能组件用于消解追尾时碰撞带来的冲击力。
[0055]
本实用新型提供的汽车，包括汽车本体以及本实用新型任一技术方案提供的碰撞消能装置。
[0056]
上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。
[0057]
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
[0058]
同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
[0059]
另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
[0060]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。