CN101269640B - 一种前端带防撞装置的新型机动车车身 - Google Patents

Abstract

一种前端带防撞装置的新型机动车车身，其包括前防撞杆、前活塞顶杆、前活塞缸端盖、前活塞缸、前活塞、前活塞复位弹簧、第一管式纵梁、第二管式纵梁、前部管式横梁、后部管式横梁、底部封闭式活塞缸、后活塞、后部塑性变形件、后保险杠、液压流体、活塞式耗能器、喷嘴式耗能器；所述的前活塞缸与管式纵梁的前端固定连接；所述的底部封闭式活塞缸与管式纵梁的后端固定连接，并且管式纵梁将前活塞缸、底部封闭式活塞缸相连通，并充满液压流体；可改变机动车撞击过程中的受力状态，并由活塞式耗能器、喷嘴式耗能器消耗撞击能量。

Description

一种前端带防撞装置的新型机动车车身

所属技术领域

本发明涉及机动车主动式安全防撞方法及装置，特别涉及一种前端带防撞装置的新型机动车车身，不但适合有刚性车架的非承载式车身、而且也适合承载式车身和半承载式车身。

背景技术

汽车自1886年问世以来，给人类的生活和工作带来便利的同时，也因道路交通事故导致了大量的人员伤亡和财产损失。全世界死于汽车事故的累计人数已超过20世纪死于战争的人数，到2006年为止全球因车祸死亡人数累计超过3200万人，同时导致数亿人受伤或致残。目前全球正在行驶的汽车高达7.2亿辆，尽管广泛采用了安全带、安全气囊等安全技术，每年仍有70多万人死于车祸，1000～1500万人受伤或致残，全球每年因道路交通事故造成的经济损失约5180亿美元。由于占人口优势的发展中国家的汽车总数在迅速增加，全世界每年死于汽车事故的总人数还将增加，预计到2010年全球道路交通事故死亡人数每年将达100万人，伤残人数超过1500万，全球每年因道路交通事故造成的经济损失将超过7000亿美元。

有时在交通事故中尽管发生了前部撞击或追尾，在安全带和安全气囊的保护下，没有人员伤亡，但却造成了汽车受损，甚至需要大修、严重时还可能导致汽车报废，给车主和保险公司带来巨大损失，这是汽车保险费居高不下的最主要原因。

汽车交通事故在带来死亡、伤残的同时，还给人们的出行带来了诸多不便，几乎所有驾车人和乘车人都遇到过因交通事故导致交通瘫痪的局面，从而导致人们无法赶上飞机航班或火车，导致人们上班、开会及商务谈判迟到或耽误。

汽车安全性时刻牵动着政府、企业、保险公司、驾车人、乘车人及家人的心，如何提高汽车的安全性是摆在全人类面前的重大科研课题。

目前汽车最广泛采用的安全措施就是三点式安全带和安全气囊。交通事故统计数据表明：在系好三点式安全带的情况下，有效保护率可达43％～49％；在仅使用安全气囊的情况下，有效保护率只有18％；在三点式安全带和安全气囊的双重保护下，可以起到更好的保护作用，但仍不可避免出现人员伤亡。值得注意的是，安全气囊只有在前部撞击时才能打开，对于发生追尾这样的交通事故毫无保护作用。

为了保护车内人员的安全，一般小车把车前部和尾部作为塑性变形吸能耗能区，以最大限度地使车内人员所在的空间不变形，但有时仍不能保证车内人员的安全，另外这种方式不适合平头车。

为此许多人对汽车防撞进行了大量研究，到目前为止已经公开了数百件专利，例如ZL200320119672.1公开了保险杆前伸式汽车自动防撞安全装置；ZL00205037.4公开了储能式汽车防撞装置；ZL03248553.0公开了汽车头部防碰撞安全装置；ZL96233407.3公开了汽车防撞击减震机构；ZL02277281.2公开了追尾防撞装置；ZL90105824.6公开了汽车碰撞吸能减震保险杆。这些防撞措施可以分为以下几种方式：利用压缩弹簧吸能；利用液压流体缸吸能；采用气囊或轮胎吸能；或在实施过程中把这些方式进行组合。

这些专利公开的防撞装置之所以不能得到推广和应用，其原因是存在以下问题：

1)机动车在撞击过程中车身都处于压缩状态，一方面将导致机动车车身发生变形而损坏，另一方面可能导致驾乘人员的乘座空间受到挤压，严重时可能危急人的生命安全。

2)只能吸能无法耗能，即不能把巨大的能量消耗或部分消耗掉，由此带来的问题是汽车剧烈碰撞后可能出现反方向加速度而使车内人员遭受更大的伤害，甚至被抛出车外导致人员伤亡。

3)几个同时受力的弹簧要么无法吸收巨大的能量，要么无法适应小碰撞。

4)将液压减震装置和弹簧减震装置同时并联平行连接保险杆和汽车横梁或大梁，不能同时发挥作用，一般情况下弹簧减震装置根本无法发挥作用，其原因是流体的压缩性很小。

5)任何撞击都会导致汽车受损，致使车主和保险公司承受经济损失。

发明内容

一种前端带防撞装置的新型机动车车身，其包括前防撞杆、前活塞顶杆、前活塞缸端盖、前活塞缸、前活塞、前活塞复位弹簧、第一管式纵梁、第二管式纵梁、前部管式横梁、后部管式横梁、底部封闭式活塞缸、后保险杠、液压流体；所述的前活塞缸与管式纵梁的前端固定连接；所述的底部封闭式活塞缸与管式纵梁的后端固定连接，并且管式纵梁将前活塞缸、底部封闭式活塞缸相连通，并充满液压流体；所述的前活塞顶杆一端与前活塞相连，而另一端与前防撞杆相连；所述的前活塞处于前活塞缸之内，且其底面与前活塞复位弹簧接触；所述的前活塞缸端盖与前活塞缸相连。其特征在于所述的前活塞缸与管式纵梁的前端固定连接；所述的底部封闭式活塞缸与管式纵梁的后端固定连接，并且管式纵梁将前活塞缸、底部封闭式活塞缸相连通，并充满液压流体；在前部撞击过程中，前活塞在前活塞顶杆及前防撞杆的驱动下可使前活塞缸内及管式车架总成中的液压流体的压力迅速上升，压力同步传到底部封闭式活塞缸的底面，通过底部封闭式活塞缸把撞击力传到管式纵梁的后部。

由于在前部撞击过程中能把撞击力传到管式纵梁的后部，这样便可使车身处于拉伸状态而不是压缩状态，从而改变了机动车在撞击过程中的受力状态。

本发明还利用连接在管式车架总成上的活塞式耗能器和喷嘴式耗能器来消耗能量，本发明不但适合有刚性车架的非承载式车身，而且也适合承载式车身或半承载式车身。

本发明是这样实现的：

1)采用刚性管道作为车身的纵梁和横梁，构成管式车架总成。

2)在管式车架总成的前部安装前活塞缸，在管式车架总成的后部安装底部封闭式活塞缸；前活塞缸内有可以活动的活塞，前活塞的一端与前活塞顶杆相连、另一端与前活塞复位弹簧相连，前活塞顶杆的末端装有防撞杆。

3)前活塞缸、底部封闭式活塞缸、管式纵梁、管式横梁之间是相互连通的，并充满液体。

4)管式车架总成上安装有活塞式耗能器。该活塞式耗能器包括高压管、活塞缸、活塞、施压杆、塑性变形件外套、塑性变形件。

5)管式车架总成上还安装有喷嘴式耗能器。该喷嘴式耗能器包括高压管、流体缓冲室、喷嘴母管、喷嘴。喷嘴母管上可安装多个喷嘴(孔)，并有足够的空间可容纳喷射出来的所有流体。撞击结束后，这些流体又可通过喷嘴(孔)回流到管式车架总成内。

附图说明

图1为本发明一种前端带防撞装置的新型机动车车身示意图；

图2为本发明一种前端带防撞装置的新型机动车车身的活塞式耗能器的示意图；

图3为本发明一种前端带防撞装置的新型机动车车身的喷嘴式耗能器的示意图；

图4为本发明一种前端带防撞装置的新型机动车车身地第二实施方式示意图；

图5为图4的A-A剖视图。

其中附图标记如下：

前防撞杆1、前活塞顶杆2、前活塞缸端盖3、前活塞缸4、前活塞5、前活塞复位弹簧6、第一管式纵梁7、第二管式纵梁8、前部管式横梁9、活塞式耗能器10、喷嘴式耗能器11、后部管式横梁12、后活塞13、底部封闭式活塞缸14、后部塑性变形件15、后保险杠16、前弯管接头17、活塞高压管101、活塞缸102、活塞103、施压杆104、塑性变形件外套105、塑性变形件106、喷嘴高压管111、流体缓冲室112、喷嘴母管113、喷嘴114。

具体实施方式

第一实施方式：

图1为本发明一种前端带防撞装置的新型机动车车身示意图；图2为本发明一种前端带防撞装置的新型机动车车身的活塞式耗能器的示意图；图3为本发明一种前端带防撞装置的新型机动车车身的喷嘴式耗能器的示意图。

为了描述简便，本申请只描述一种前端带防撞装置的新型机动车车身左侧部分，其右侧部分与左侧部分对称对应。为了简明，略去对其右侧部分的描述。

如图1～图3所示，本发明一种前端带防撞装置的新型机动车车身包括前防撞杆1、前活塞顶杆2、前活塞缸端盖3、前活塞缸4、前活塞5、前活塞复位弹簧6、第一管式纵梁7、第二管式纵梁8、前部管式横梁9、活塞式耗能器10、喷嘴式耗能器11、后部管式横梁12、后活塞13、底部封闭式活塞缸14、后部塑性变形件15、后保险杠16、液压流体。若干中部管式横梁未在图中标出

所述的第一管式纵梁7、第二管式纵梁8、前部管式横梁9、后部管式横梁12、若干中部管式横梁都是刚性管道，所述的第一管式纵梁7是通过前部管式横梁9、后部管式横梁12、若干中部管式横梁与第二管式纵梁8相互连接的，所述的第一管式纵梁7、第二管式纵梁8、前部管式横梁9、后部管式横梁12、若干中部管式横梁之间相互贯通，并充满液压流体。

所述的第一管式纵梁7、第二管式纵梁8、前部管式横梁9、后部管式横梁12和若干中部管式横梁构成管式车架总成，这些管式车架总成可以是非承载式车身、或承载式车身、或半承载式车身。

所述的前活塞缸4与第一管式纵梁7的前端固定连接；所述的底部封闭式活塞缸14与第一管式纵梁7的后端固定连接，并且第一管式纵梁7将前活塞缸4、底部封闭式活塞缸14相连通，并充满液压流体；所述的前活塞顶杆2一端与前活塞5相连，而另一端穿过前活塞缸端盖3与前防撞杆1相连；所述的前活塞5处于前活塞缸4之内，且其底面与前活塞复位弹簧6接触；所述的前活塞缸端盖3与前活塞缸4相连；所述的后活塞13处于底部封闭式活塞缸14之内，其底面与所述的后部塑性变形件15接触。

当机动车发生前部碰撞时，前防撞杆1、前活塞顶杆2与前活塞5整体后座，前活塞5挤压液压流体和前活塞复位弹簧6，从而压缩的液压流体从前活塞缸4的后端过流孔流向第一管式纵梁7。碰撞结束后，前防撞杆1、前活塞顶杆2与前活塞5在前活塞复位弹簧6作用下，整体前移，恢复原状。当然，也可以在前防撞杆1和前活塞缸端盖3之间放置弹性元件，以达到对前活塞5的复位作用，图中未示出。

如图2所示，所述的活塞式耗能器10包括活塞高压管101，活塞缸102、活塞103、施压杆104、塑性变形件外套105、塑性变形件106；其中活塞高压管101与上述的第一管式纵梁7相通，当车辆发生前部碰撞时，承受碰撞压力的液压流体从第一管式纵梁7流向所述的活塞式耗能器10，依次进入活塞高压管101和活塞缸102，推动活塞103运动，活塞103带动施压杆104整体挤压塑性变形件106，从而将碰撞所产生的巨大动能通过塑性变形件106的塑性变形而部分消耗。

如图3所示，所述的喷嘴式耗能器11包括喷嘴高压管111、流体缓冲室112、喷嘴母管113、喷嘴114。其中喷嘴高压管111与上述的第一管式纵梁7相通，当车辆发生前部碰撞时，承受碰撞压力的液压流体从第一管式纵梁7流向所述的喷嘴式耗能器11，依次进入喷嘴高压管111和喷嘴母管113，高压的液压流体经喷嘴母管113的喷嘴114喷向流体缓冲室112中，从而将碰撞所产生的巨大动能，经喷嘴114转换成液压流体的动能和热能而消耗掉。

所述的第一管式纵梁7又分别与前部管式横梁9、后部管式横梁12、所述的活塞式耗能器10、所述的喷嘴式耗能器11相连。

同理，机动车另一侧的前活塞缸通过第二管式纵梁8相连，所述的第二管式纵梁8又分别与前部管式横梁9、后部管式横梁12、另一侧的活塞式耗能器、另一侧的喷嘴式耗能器相连。

所述的管式纵梁、管式横梁、活塞缸、底部封闭式活塞缸和高压管都是充满液压流体的。

当机动车在道路上行驶时，一旦前部撞击无法避免时，被撞物体首先接触前防撞杆1及前活塞顶杆2，前活塞顶杆2立即将撞击力传给前活塞5，前活塞5将在前活塞缸4内移动，从而将撞击力传给前活塞复位弹簧6和第一管式纵梁7内的液压流体，导致压力上升，压力同步传到后活塞13上，后活塞13再将撞击力传到后部塑性变形件15上，最后通过与后部塑性变形件接触的底部封闭式活塞缸传到管式纵梁的后部，此时车身将处于拉伸状态，从而可以有效地保证机动车在前部碰撞过程中不被挤压变形。

当前部撞击开始后，管式车架总成内的流体压力迅速上升，高压液压流体将通过活塞高压管101推动活塞式耗能器10的活塞103前进，而与之相连的施压杆104同步前进，施压杆104将迫使塑性变形件106发生塑性变形，从而达到部分消耗撞击能量的目的。

当前部撞击开始后，管式车架总成内的流体压力迅速上升，高压液压流体将通过喷嘴高压管111流向喷嘴式耗能器11，高压液压流体从喷嘴114高速喷出，从而达到部分消耗撞击能量的目的。

当前部撞击刚刚结束时，管式车架总成内的流体仍然是高压状态，可以继续通过喷嘴114喷射而降低管式车架总成内的流体压力，一直达到平衡不再喷射，从而达到释放能量的目的。

当前部撞击结束后，前活塞5和前活塞顶杆2在前活塞复位弹簧6的作用下，将恢复原位，此时液压流体将从流体缓冲室112回流到第一管式纵梁7内。

第二实施方式：

图4为本发明一种前端带防撞装置的新型机动车车身第二实施方式的示意图，图5为图4的A-A剖视图。第二实施方式与第一实施基本上相同，与第一实施方式不同是：第二实施方式在第一管式纵梁7前端分别增加了前弯管接头17，在另一侧也同样增加了前弯管接头。

其它实施方式：

上述的实施方式所述的活塞式耗能器10和所述的喷嘴式耗能器11可以择一地应用于本发明一种前端带防撞装置的新型机动车车身中，也可以选择至少一个所述的活塞式耗能器10，也可以选择至少一个所述的喷嘴式耗能器11作为吸能耗能元件，从而组合成许多的实施方式。

上述实施方式所述的活塞式耗能器10和所述的喷嘴式耗能器11可以以不同数量组合方式应用于本发明一种前端带防撞装置的新型机动车车身中，如采用一至多个活塞式耗能器10与一至多个喷嘴式耗能器11不同的组合，来构成许多不同的实施方式。

上述实施方式的活塞式耗能器10和/或喷嘴式耗能器11也可以连接在第一、二管式纵梁7、8和/或前、后部管式横梁9、12上，从而构成许多的不同组合方式。也可以将不同数量的活塞式耗能器10和/或喷嘴式耗能器11连接在第一、二管式纵梁7、8和/或前、后部管式横梁9、12上，也可以构成许多的不同组合方式。

本发明不但适合前部撞击，还可以将本发明应用于防止侧面撞击上。

应该理解本发明并不局限于上述实施方式，上述优选实施方式仅为示例性的，本领域的技术人员可以根据本发明的精神实质，做出各种等同的修改和替换及不同组合，而得到不同的实施方式。

本发明有如下效果：

1)首次提出利用一种前端带防撞装置的新型机动车车身将前部撞击力传到车身的后部，使车身在撞击过程中处于拉伸状态。当机动车发生前部碰撞时，通过活塞和液压流体把撞击力传到机动车后部，机动车在惯性力的作用下将继续前行，而撞击力传到机动车后部后将试图阻止机动车继续前行，此时车身将处于拉伸状态。

2)首次提出了利用液压推动活塞并带动施压杆迫使塑性变形件变形来消耗能量的原理。

3)首次提出利用喷嘴来释放管式车架内高压液压流体的能量，极大地降低了机动车的撞击力量，并且极大地降低了高压液压流体的反弹力。

4)喷嘴不但能在撞击过程中释放能量，在碰撞结束后，只要管式车架内的流体仍处于高压状态，喷嘴仍将释放能量。

5)利用活塞式耗能器和喷嘴式耗能器来释放管式车架内高压液压流体的能量相当于增加了液压流体的压缩系数，克服了气体压缩系数过大、液体压缩系数过小的问题。

6)可以有效地保护车内人员的安全，可以有效地保护机动车。

7)当发生一般撞击时，机动车及车内人员将不受任何损害，可以避免小事故也要报警、导致交通瘫痪的局面出现。

8)可以大大降低高速撞车时出现的危险。

9)本发明推广应用后，可大大缓解因交通事故导致的交通拥挤或瘫痪状况，将给日益拥挤的交通带来福音并将将大幅度降低交通事故率、交通事故伤亡率。

10)本发明推广应用后，必将大大降低保险公司的赔付金额。

Claims (8)

1.一种前端带防撞装置的机动车车身，其包括前防撞杆、前活塞顶杆、前活塞缸端盖、前活塞缸、前活塞、前活塞复位弹簧、第一管式纵梁、第二管式纵梁、前部管式横梁、后部管式横梁、底部封闭式活塞缸、后保险杠、液压流体；所述的前活塞缸与管式纵梁的前端固定连接；所述的底部封闭式活塞缸与管式纵梁的后端固定连接；所述的前活塞顶杆一端与前活塞相连，而另一端与前防撞杆相连；所述的前活塞处于前活塞缸之内，且其底面与前活塞复位弹簧接触；所述的前活塞缸端盖与前活塞缸相连，其特征在于所述的第一管式纵梁、第二管式纵梁、前部管式横梁、后部管式横梁、若干中部管式横梁都是刚性管道，上述纵梁和上述横梁构成管式车架总成；所述的前活塞缸与管式纵梁的前端固定连接；所述的底部封闭式活塞缸与管式纵梁的后端固定连接，并且管式纵梁将前活塞缸、底部封闭式活塞缸相连通，并充满液压流体。

2.根据权利要求1所述的一种前端带防撞装置的机动车车身，其特征在于还包括处于底部封闭式活塞缸内的后活塞和后部塑性变形件。

3.根据权利要求1所述的一种前端带防撞装置的机动车车身，其特征在于还包括至少一个与管式车架总成相连通的活塞式耗能器。

4.根据权利要求1所述的一种前端带防撞装置的机动车车身，其特征在于还包括至少一个与管式车架总成相连通的喷嘴式耗能器，喷嘴式耗能器包括喷嘴高压管、流体缓冲室、喷嘴母管、喷嘴；所述的喷嘴式耗能器是通过喷嘴高压管与管式车架总成连通的；所述的喷嘴与喷嘴母管相连；所述的液压流体从管式车架总成流向所述的喷嘴式耗能器，依次进入喷嘴高压管和喷嘴母管，液压流体经喷嘴母管的喷嘴喷射到流体缓冲室中。

5.根据权利要求3所述的一种前端带防撞装置的机动车车身，其特征在于活塞式耗能器包括活塞高压管、活塞缸、活塞、施压杆、塑性变形件外套、塑性变形件；所述的活塞式耗能器是通过活塞高压管与管式车架总成相连；所述的活塞处于活塞缸之内；所述的施压杆一端与活塞相连，另一端与塑性变形件接触；所述的塑性变形件置于塑性变形件外套内；所述的塑性变形件外套与活塞缸相连；所述的活塞及施压杆是可以活动的；所述的液压流体从管式车架总成流向所述的活塞式耗能器，依次进入活塞高压管和活塞缸，驱动活塞运动，活塞带动施压杆挤压塑性变形件。

6.根据权利要求1或3所述的一种前端带防撞装置的机动车车身，其特征在于所述的第一、第二管式纵梁是弯梁。

7.根据权利要求1或3所述的一种前端带防撞装置的机动车车身，其特征在于所述的第一、第二管式纵梁是直梁。

8.根据权利要求1所述的一种前端带防撞装置的机动车车身，其特征在于还包括与管式车架总成相连通的前弯管接头。

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