CN107933695A - 基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置，属于车辆前纵梁碰撞吸能技术领域，包括断齿吸能装置、减震装置和弹性吸能装置，车辆发生碰撞时，将碰撞产生的能量首先传递于断齿吸能装置，通过断齿吸能装置进行能量的一级吸收，该阶段具有刚度小，能量吸收较大的特点；将断齿吸能装置未能吸收的能量进行下一步传递，通过减震装置进行能量的二级吸收，该阶段具有吸收能量较大，柔性大的特点；将减震装置未能吸收的能量传递至弹性吸能装置，通过弹性吸能装置进行能量的三级吸收，该阶段具有柔性大，故而可以很好地保护车辆碰撞后的人生安全以及尽量减少对于车辆其他部件的损坏。

Description

基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置及其方法
技术领域
本发明属于车辆前纵梁碰撞吸能技术领域，具体涉及一种基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置及其方法。
背景技术
随着社会经济的不断发展，汽车在人们日常生活中已经得到了普及，由于汽车保有量的增加，交通安全也成为了人们的关注重点，在发生交通事故时，往往会造成人员的伤亡，为了减少碰撞对车内人员的伤害，在车内设置有碰撞吸能装置。
目前，通常使用车辆前纵梁碰撞吸能装置来减少碰撞对车内人员的伤害，车辆前纵梁碰撞吸能装置存在抗碰撞吸能效果差，对于一些复杂的多向的膨胀力的大小方向要求较高，且现有装置造价昂贵，维修费用昂贵，原理结构复杂，吸能效果差。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置及其方法，造价低廉，原理结构简单，吸能效果好。
本发明是通过以下技术方案来实现：
基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置，包括断齿吸能装置、减震装置和弹性吸能装置；
所述断齿吸能装置包括凹齿座和凸顶座，凸顶座凸出的一端嵌合于凹齿座中，凹齿座的非嵌合端用于和车辆前保险杠连接，凸顶座的非嵌合端和减震装置连接；
所述减震装置包括第一连接板、减震器、阻尼器和第二连接板，第一连接板和第二连接板平行设置，减震器和阻尼器位于第一连接板和第二连接板之间，减震器的两端分别和第一连接板以及第二连接板连接，阻尼器的两端分别和第一连接板以及第二连接板连接；
所述弹性吸能装置包括第三连接板、第一弹簧、中心轴组件和后杠，中心轴组件的一端和第三连接板连接，另一端和后杠连接，第一弹簧套设在中心轴组件上，第三连接板和第二连接板连接。
可选的，所述减震器包括中心杆、第二弹簧、第一顶头和第一连接盘；
所述中心杆的两端对称设置有第一顶头，第一顶头上设置有中心孔，中心杆安装在第一顶头一端的中心孔中，第一顶头的另一端和连接盘连接，第二弹簧套在中心杆两端的第一顶头上，中心杆两端的第一顶头上均连接有第一连接盘，中心杆一端的第一连接盘和第一连接板连接，另一端的第一连接盘和第二连接板连接。
可选的，所述阻尼器包括短梁和吸能盒；
所述短梁的一端和第一连接板连接，另一端和吸能盒的一端连接，吸能盒的另一端和第二连接板连接。
可选的，所述短梁的两端分别设置有第四连接板和第五连接板，第四连接板和第一连接板连接，第五连接板和吸能盒连接。
所述吸能盒的两端分别设置有第六连接板和第七连接板，第六连接板和短梁连接，第七连接板和第二连接板连接。
可选的，所述吸能盒和短梁均为中空的长方体结构。
可选的，所述吸能盒的垂直于第一连接板的四条棱中的每条棱上均匀的设置有三个第一导向槽。
可选的，所述短梁的垂直于第一连接板的四条棱中的每条棱上设置有第二导向槽。
可选的，所述中心轴组件包括中心轴，中心轴的两端设置有第二顶头。
可选的，所述凹齿座的非嵌合端设置有前板，凸顶座的非嵌合端设置有第八连接板，第八连接板和减震装置连接，所述前板为矩形结构，矩形结构的四角设置有阶梯孔。
基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能方法，包括：
当车辆前保险杠发生碰撞时，将碰撞产生的能量首先传递于断齿吸能装置进行能量的一级吸收；
将断齿吸能装置未能吸收的能量进行下一步传递，减震装置进行能量的二级吸收；
将减震装置未能吸收的能量传递至弹性吸能装置，进行能量的三级吸收。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开一种基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置，包括断齿吸能装置、减震装置和弹性吸能装置，车辆发生碰撞时，将碰撞产生的能量首先传递于断齿吸能装置，通过断齿吸能装置进行能量的一级吸收，该阶段具有刚度小，能量吸收较大的特点；将断齿吸能装置未能吸收的能量进行下一步传递，通过减震装置进行能量的二级吸收，该阶段具有吸收能量较大，柔性大的特点；将减震装置未能吸收的能量传递至弹性吸能装置，通过弹性吸能装置进行能量的三级吸收，该阶段具有柔性大，故而可以很好地保护车辆碰撞后的人生安全以及尽量减少对于车辆其他部件的损坏。具有造价低廉，原理结构简单，增大了吸能面积而对碰撞要求低，吸能柔性效果好等特点。
本发明公开一种基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能方法，当车辆前保险杠发生碰撞时，将碰撞产生的能量首先传递于断齿吸能装置进行能量的一级吸收，该阶段具有刚度小，能量吸收较大的特点；将断齿吸能装置未能吸收的能量进行下一步传递，减震装置进行能量的二级吸收，柔性大的特点；将减震装置未能吸收的能量传递至弹性吸能装置，进行能量的三级吸收，该阶段具有柔性大，故而可以很好地保护车辆碰撞后的人生安全以及尽量减少对于车辆其他部件的损坏。碰撞面积大，故而对碰撞要求低，吸能柔性效果好。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置的结构示意图。
图中：1.前板、2.凹齿座、3.凸顶座、4.第八连接板、5.第一连接板、6.短梁、7.第五连接板、8.第六连接板、9.吸能盒、10.第七连接板、11.第二连接板、12.后杠、13.第二连接盘、14.第一弹簧端块、15.第二顶头、16.第一弹簧、17.中心轴、19.第一连接盘、21.第三连接板、22.第二弹簧端块、23.第一顶头、24.第二弹簧、25.中心杆。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1和图2所示，一种基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置，包括断齿吸能装置、减震装置和弹性吸能装置；
断齿吸能装置包括凹齿座2、凸顶座3、前板1和第八连接板4，，凸顶座3凸出的一端嵌合于凹齿座2中，凹齿座2的非嵌合端设置有前板1用于和车辆前保险杠连接，凸顶座3的非嵌合端设置有第八连接板4，第八连接板4和减震装置连接；
其中，前板1为矩形结构，矩形结构的四角设置有阶梯孔，前板1和车辆前保险杠通过螺栓组连接，前板1和凹齿座2焊接，第八连接板4和凸顶座3焊接。
减震装置包括第一连接板5、减震器、阻尼器和第二连接板11，第一连接板5和第二连接板11平行设置，减震器和阻尼器位于第一连接板5和第二连接板11之间，减震器的两端分别和第一连接板5以及第二连接板11连接，阻尼器的两端分别和第一连接板5以及第二连接板11连接。其中，第八连接板4和第一连接板5通过螺栓组连接或者焊接。
减震器包括中心杆25、第二弹簧24、第一顶头23和连接盘；中心杆25的两端对称设置有第一顶头23，第一顶头23上设置有中心孔，中心杆25安装在第一顶头23一端的中心孔中，第一顶头23的另一端和连接盘连接，第二弹簧24套在中心杆25两端的第一顶头23上，中心杆25两端的第一顶头23上均连接有第一连接盘19，中心杆25一端的第一连接盘19和第一连接板连接，另一端的第一连接盘19和第二连接板11连接。第二弹簧24的两端焊接有第二弹簧端块22。
阻尼器包括短梁6、吸能盒9、第四连接板、第五连接板7、第六连接板8和第七连接板10；短梁6的两端分别和第四连接板以及第五连接板7连接，吸能盒9的两端分别和第六连接板8以及第七连接板10连接，第四连接板和第一连接板5连接，第五连接板7和第六连接板8连接，第七连接板10和第二连接板11连接，其连接方式均为螺栓连接或者焊接。
弹性吸能装置包括第三连接板21、第一弹簧16、中心轴组件和后杠12，中心轴组件的一端和第三连接板21连接，另一端和后杠12连接，第一弹簧16套设在中心轴组件上，第三连接板21和第二连接板11连接，中心轴组件能够压缩和拉伸，第一弹簧16的两端分别设置有第二连接盘13，第一弹簧16的两端还分别设置有第一弹簧端块14。其中，一个第二连接盘13和第三连接板21通过螺栓连接，另一个第二连接盘13通过螺栓和后杠12连接。中心轴组件包括中心轴17，中心轴17的两端设置有第二顶头15，两端的顶头分别和第三连接板21以及后杠12连接。
其中，吸能盒9和短梁6均为中空的长方体结构。吸能盒9的垂直于第一连接板5的四条棱中的每条棱上均匀的设置有三个第一导向槽。短梁6的垂直于第一连接板5的四条棱中的每条棱上设置有第二导向槽。
吸能盒9和短梁6为钣金构件，凸顶座3和凹齿座2为实体结构，吸能盒9和短梁6为长方体；吸能盒9的每条棱边均等分成五份，第一导向槽位于棱上的1/5、2/5、3/5和4/5处；短梁6的每条棱边均等分成四份，第二导向槽位于前段的2/4至3/4处。
示例的，基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置，包括有前板1，前板1的四端角开有阶梯孔，其中一端面焊接于凸顶座2一端，另一端通过螺栓组连接的方式连接于车辆前保险杠；凸顶座2另一端通过凹凸单向连接于凹齿座3；凹齿座3另一端焊接于第八连接板4；第八连接板4通过螺栓组连接于第一连接板5；另一端为凸出端嵌合于凹齿座9；第三连接板21的四端角开有阶梯孔，其中一端面半端通过螺栓组连接于吸能盒9的一端第七连接板10，另一半端面通过螺栓组连接于减振装置的一端第一连接盘19，另一端面通过螺栓组连接于第二连接板11；吸能盒9另一端面焊接有连接板Ⅵ8；第六连接板8通过螺栓组连接于短梁6的一端第五连接板7；短梁6的另一端第一连接板5通过螺栓组连接于第八连接板4的一端面的半端位置；第八连接板4另外半端位置通过螺栓组连接于减振装置的一端第一连接板5；减震器包括连第一连接盘19，一端焊接有第一顶头23；第一顶头23为半中空圆柱体；中心杆25端部***于第一顶头23；第二弹簧24两端部焊接有第二弹簧端块22穿过两端第一连接盘19及对称盘限定于减震器中部位置；第三连接板21通过螺栓组连接于第二连接板11；第二连接板11另一端面中部通过螺栓组连接于弹性吸能装置；弹性吸能装置包括连第二连接盘13，第二连接盘上13焊接有第二顶头15；第二顶头15为半中空圆柱体；中心轴17两端均连接有第二顶头15、第二连接盘13和第一弹簧端块14，中心轴17端部***于第二顶头15；第一弹簧16两端部焊接有第一弹簧端块14，后杠12通过焊接连接于车辆的中厢位置。
吸能盒9和短梁6为钣金构件，凸顶座2和凹齿座3为实体结构，其中吸能盒9和短梁6为长方体，吸能盒9的每条棱边均等分成五份，第一导向槽位于前段的1/5、2/5、3/5和4/5处；短梁6的每条棱边均等分成四份，第二导向槽位于前段的2/4到3/4处。
本发明实施例提供一种基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能方法，包括：
当车辆前保险杠发生碰撞时，将碰撞产生的能量首先传递于断齿吸能装置进行能量的一级吸收；
将断齿吸能装置未能吸收的能量进行下一步传递，减震装置进行能量的二级吸收；
将减震装置未能吸收的能量传递至弹性吸能装置，进行能量的三级吸收。
本发明实施例提供的一种基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置的工作原理是：
通过基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置及方法，是基于减振理论中的减振二自由度***结合断齿吸能结构所提出的一种车辆碰撞吸能的应对方案。当车辆前保险杠发生碰撞时将会将碰撞产生的能量首先传递于该减振吸能装置的断齿吸能装置进行能量的初步吸收，该阶段具有刚度小，能量吸收较大的特点，而后将会将未能吸收的能量进行下一步传递于其中间部位的减震器与阻尼器的并联组合体中，进行的第二部分碰撞能量的吸收，该阶段具有吸收能量较大，柔性相对较大的特点，最后将未吸收的能量进行第三部分的装置，由单弹簧***结合后杠的弹性吸能装置进行最后对于其余能量的吸收，该阶段具有柔性大，故而可以很好地保护车辆碰撞后的人生安全以及尽量减少对于车辆其他部件的损坏。结构具有造价低廉，原理结构简单，增大了吸能面积而对碰撞要求低，吸能柔性效果好等特点。
本发明所举的具体实施例仅是对此发明精神的诠释，本发明技术领域的技术人员可以对描述的具体实施例进行修改或类似的方法替代，并不偏离本发明的精神。

Claims (10)

1.基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置，其特征在于，包括断齿吸能装置、减震装置和弹性吸能装置；
所述断齿吸能装置包括凹齿座(2)和凸顶座(3)，凸顶座(3)凸出的一端嵌合于凹齿座(2)中，凹齿座(2)的非嵌合端用于和车辆前保险杠连接，凸顶座(3)的非嵌合端和减震装置连接；
所述减震装置包括第一连接板(5)、减震器、阻尼器和第二连接板(11)，第一连接板(5)和第二连接板(11)平行设置，减震器和阻尼器位于第一连接板(5)和第二连接板(11)之间，减震器的两端分别和第一连接板(5)以及第二连接板(11)连接，阻尼器的两端分别和第一连接板(5)以及第二连接板(11)连接；
所述弹性吸能装置包括第三连接板(21)、第一弹簧(16)、中心轴组件和后杠(12)，中心轴组件的一端和第三连接板(21)连接，另一端和后杠(12)连接，第一弹簧(16)套设在中心轴组件上，第三连接板(21)和第二连接板(11)连接。
2.如权利要求1所述的一种基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置，其特征在于，所述减震器包括中心杆(25)、第二弹簧(24)、第一顶头(23)和第一连接盘(19)；
所述中心杆(25)的两端对称设置有第一顶头(23)，第一顶头(23)上设置有中心孔，中心杆(25)安装在第一顶头(23)一端的中心孔中，第一顶头(23)的另一端和连接盘连接，第二弹簧(24)套在中心杆(25)两端的第一顶头(23)上，中心杆(25)两端的第一顶头(23)上均连接有第一连接盘(19)，中心杆(25)一端的第一连接盘(19)和第一连接板(5)连接，另一端的第一连接盘(19)和第二连接板(11)连接。
3.如权利要求1所述的基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置，其特征在于，所述阻尼器包括短梁(6)和吸能盒(9)；
所述短梁(6)的一端和第一连接板(5)连接，另一端和吸能盒(9)的一端连接，吸能盒(9)的另一端和第二连接板(11)连接。
4.如权利要求3所述的基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置，其特征在于，所述短梁(6)的两端分别设置有第四连接板和第五连接板(7)，第四连接板和第一连接板(5)连接，第五连接板(7)和吸能盒(9)连接；
所述吸能盒(9)的两端分别设置有第六连接板(8)和第七连接板(10)，第六连接板(8)和短梁(6)连接，第七连接板(10)和第二连接板(11)连接。
5.如权利要求3所述的基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置，其特征在于，所述吸能盒(9)和短梁(6)均为中空的长方体结构。
6.如权利要求5所述的基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置，其特征在于，所述吸能盒(9)垂直于第一连接板(5)的四条棱中的每条棱上均匀的设置有三个第一导向槽。
7.如权利要求5所述的基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置，其特征在于，所述短梁(6)垂直于第一连接板(5)的四条棱中的每条棱上设置有第二导向槽。
8.如权利要求1所述的基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置，其特征在于，所述中心轴组件包括中心轴(17)，中心轴(17)的两端设置有第二顶头(15)。
9.如权利要求1所述的基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置，其特征在于，所述凹齿座(2)的非嵌合端设置有前板(1)，凸顶座(3)的非嵌合端设置有第八连接板(4)，第八连接板(4)和减震装置连接，所述前板(1)为矩形结构，矩形结构的四角设置有阶梯孔。
10.基于权利要求1至9任一项所述的基于弹性断齿基座的车辆碰撞吸能装置的吸能方法，其特征在于，包括：
当车辆前保险杠发生碰撞时，将碰撞产生的能量首先传递于断齿吸能装置进行能量的一级吸收；
将断齿吸能装置未能吸收的能量进行下一步传递，减震装置进行能量的二级吸收；
将减震装置未能吸收的能量传递至弹性吸能装置，进行能量的三级吸收。
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