CN101565028B - 车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置，包括螺纹套管、冲击螺杆和螺母，所述螺纹套管内一端为内螺纹段，另一端为通孔段，所述冲击螺杆的一端套装于螺纹套管内，另一端伸出螺纹套管外，所述螺母通过螺纹套装于冲击螺杆上，螺母的外径大于内螺纹段的内径，螺母一端通过轴承支承于通孔段内，另一端伸出螺纹套管外，所述螺纹套管旁设有固定于车体构件上的驱动电机，所述驱动电机的输出端经传动机构与螺母连接。该车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置具有结构简单、适用范围广、可保证冲击螺杆按照预期要求自如伸缩的优点。

Description

车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置

技术领域

本发明涉及车辆工程领域，尤其涉及车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置。

背景技术

冲击能量吸收装置广泛应用于汽车的安全设计技术中，传统的冲击能量吸收装置采用压溃式吸能机理，利用冲压成型的金属方梁或金属圆管制成碰撞纵梁，通过碰撞纵梁和车头处的金属变形以及屈曲来吸收碰撞能量。这种结构对布置型式的要求不是很高，但碰撞吸能能力只能是预先设计好，不能调整；碰撞后将造成车身的大面积变形，维修费用高。

专利号为ZL03124568.4的发明专利公开了一种螺纹剪切式汽车碰撞吸能装置，它利用了每圈螺纹的剪切破坏力基本为常数的特征，在碰撞时，既能瞬时吸收巨大动能，又能提供无回弹且平稳的阻力来减速。但它直接利用螺纹杆上的外螺纹去冲击螺纹套管上的内螺纹，由于螺纹杆与螺纹套管的啮合为两圈或两圈以上，那么初始冲断螺纹力为冲断一圈螺纹力的两倍或两倍以上，而且又是面面接触的冲击，因此在碰撞初始阶段需要远大于冲断一圈螺纹力的初始力才能冲断螺纹，这使得初始碰撞加速度巨大，汽车高速碰撞时，驾乘员承受不了巨大的减速过程而导致生命危险。

专利号为ZL200710034933.2的发明专利公开了一种自适应冲击能量吸收装置，该发明克服了“螺纹剪切式汽车碰撞吸能装置”中的不足，在冲击螺杆上通过螺纹连接有螺母，避免直接利用冲击螺杆上的外螺纹去冲击螺纹套管上的内螺纹，保证在碰撞初始阶段只需要冲断一圈螺纹的力即可启动本装置，使得碰撞时初始加速度减小，汽车高速碰撞时，减速过程平稳，有利于保护乘员的生命安全，但该发明的伸缩动力源为安装在保险杠上的电机，当冲击螺杆伸缩时，在自重的作用下，螺母与冲击螺杆之间的啮合区将产生巨大的弯曲力矩，有可能导致冲击螺杆的伸缩无法进行或所需功率太大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单、适用范围广、可保证冲击螺杆按照预期要求自如伸缩的车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置，包括螺纹套管、冲击螺杆和螺母，所述螺纹套管内一端为内螺纹段，另一端为通孔段，所述冲击螺杆的一端套装于螺纹套管内，另一端伸出螺纹套管外，所述螺母通过螺纹套装于冲击螺杆上，螺母的外径大于内螺纹段的内径，螺母一端通过轴承支承于通孔段内，另一端伸出螺纹套管外，所述螺纹套管旁设有固定于车体构件上的驱动电机，所述驱动电机的输出端经传动机构与螺母连接。

所述传动机构包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮键连接于螺母上，所述第二齿轮装设于驱动电机的输出端，第二齿轮与第一齿轮啮合。

所述螺纹套管内远离螺母的一端装设有支承冲击螺杆的后支承，冲击螺杆位于后支承端的端部设有限位凸台。

所述冲击螺杆伸出螺纹套管外的一端装设保险杠组件，所述保险杠组件上设有腰形孔，冲击螺杆通过腰形孔与保险杠组件连接。

所述螺母与第一齿轮通过花键连接。

所述螺纹套管上的螺纹为梯形螺纹或三角形螺纹或矩形螺纹或锯齿形螺纹或圆形螺纹。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

将螺母的一端伸出螺纹套管外，同时将驱动电机固定于螺纹套管旁的车体构件上，再经传动机构使驱动电机的输出端与螺母连接，传动机构将驱动电机提供的动力传递到螺母，通过螺母的旋转驱动冲击螺杆伸缩，从而增大传动扭矩，降低螺母与冲击螺杆之间的啮合区所产生的弯曲力矩对冲击螺杆伸缩的影响，避免冲击螺杆无法进行伸缩或伸缩时所需电机功率太大，使得冲击螺杆能够按照预期要求真正实现伸缩自如，选用一对齿轮作为传动机构时，可进一步提高传动扭矩，使冲击螺杆的伸缩更加平稳。冲击螺杆通过腰形孔与保险杠组件连接，当发生斜向碰撞时，腰形孔可以起到一定的导向吸能作用。螺纹套管内远离螺母的一端装设有支承冲击螺杆的后支承，在发生斜向碰撞时，该后支承可以减小冲击螺杆的弯曲量，避免冲击螺杆上的螺母径向剪切螺纹套管，使冲击螺杆能顺利沿着其轴线运动，确保碰撞过程具有平稳的受力变形特性，保证吸能装置能够正常运行、稳定发挥其安全保护作用，同时还减少了螺纹传动过程中的振动和噪声；冲击螺杆位于后支承的一端设有限位凸台，该限位凸台可防止冲击螺杆伸出时脱离螺纹套管。本发明的车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置，结构简单、便于安装更换，当发生碰撞后，更换本发明的吸能装置就可使车辆恢复原样；同时，本发明的吸能装置适用范围广，可广泛应用于各种车辆。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A-A剖面视图；

图3是本发明装设于车辆纵梁上的结构示意图。

图中各标号表示：

1、螺纹套管；2、冲击螺杆；3、车体构件；4、驱动电机；5、第一齿轮；6、第二齿轮；7、保险杠组件；8、后支承；9、花键；10、车辆纵梁；11、内螺纹段；12、通孔段；13、螺母；14、限位凸台；15、腰形孔；16、腰形凸台。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置，包括螺纹套管1、冲击螺杆2、螺母13、传动机构和驱动电机4，螺纹套管1和驱动电机4均固定于车体构件3上，螺纹套管1内一端为内螺纹段11，另一端为通孔段12，冲击螺杆2的一端套装于螺纹套管1内，另一端伸出螺纹套管1外，螺母13通过螺纹套装于冲击螺杆2上，螺母13的外径大于内螺纹段11的内径，螺母13一端通过轴承支承于通孔段12内，另一端伸出螺纹套管1外并连有传动机构，传动机构与驱动电机4的输出轴相连，驱动电机4经传动机构驱动螺母13旋转，从而带动冲击螺杆2伸缩，这种冲击螺杆2的伸缩控制方式具有较大的传动扭矩，并降低了在螺母13与冲击螺杆2之间的啮合区所产生的弯曲力矩对冲击螺杆2伸缩的影响，避免冲击螺杆2无法进行伸缩或伸缩时所需电机功率太大，使得冲击螺杆2能够按照预期要求真正实现伸缩自如。本实施例中，传动机构包括第一齿轮5和第二齿轮6，第一齿轮5通过花键9套装于螺母13上，第二齿轮6装设于驱动电机4的输出端，第二齿轮6与第一齿轮5啮合，驱动电机4的输出轴经第二齿轮6和第一齿轮5将动力传递到螺母13，通过螺母13的旋转驱动冲击螺杆2伸缩，通过传动齿轮传动，可进一步提高传动扭矩，使冲击螺杆2的伸缩更加平稳。本实施例中，螺纹套管1内远离螺母13的一端还装设有支承冲击螺杆2的后支承8，在发生斜向碰撞时，该后支承8可以减小冲击螺杆2的弯曲量，避免装设于冲击螺杆2上的螺母13径向剪切螺纹套管1，使冲击螺杆2能顺利沿着其轴线运动，保证吸能装置能够正常运行、稳定发挥其安全保护作用，同时还减少了螺纹传动过程中的振动和噪声；冲击螺杆2位于后支承8端的端部设有限位凸台14，该限位凸台14可防止冲击螺杆2伸出时脱离螺纹套管1，避免发生事故。冲击螺杆2伸出螺纹套管1外的一端安装保险杠组件7，并在该端设腰形凸台16，在保险杠组件7上设腰形孔15，冲击螺杆2伸出腰形孔15并通过腰形凸台16定位，当发生斜向碰撞时，腰形孔15可以起到一定的导向吸能作用。本实施例中，螺纹套管1的内螺纹为梯形螺纹，此外，螺纹套管1上的螺纹还可以根据需要选用三角形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹或圆形螺纹。螺母13上的内螺纹一般设为两圈以上，螺母13冲击部分的硬度大于螺纹套管1上内螺纹段11的硬度，便于剪切内螺纹段11的螺纹实现吸能，螺母13内螺纹部分为耐磨材料，且硬度稍大，以保证发生碰撞时，首先被剪断的是螺纹套管1上内螺纹段11的内螺纹。本发明的车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置，结构简单、便于安装更换，同时，本发明的吸能装置适用范围广，可广泛应用于各种车辆。

如图3所示，将本发明的车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置装设于车辆上，其两件螺纹套管1装设于纵梁10上，要求车辆纵梁10具有足够的空间和强度，可以支撑车辆碰撞时作用在螺纹剪切式碰撞吸能装置上的冲载荷，本发明的车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置的结构尺寸和相关参数根据车型的实际应用空间进行设定。在不影响车辆原有电控系统的前提下，配备一套驱动电机4启停控制设备，自车辆发动起，开始检测车辆运行状态的即时速度，根据检测到的即时速度决定驱动电机4的启停时间，由驱动电机4经第二齿轮6和第一齿轮5带动螺母13转动，从而控制冲击螺杆2的伸缩长度，将螺杆调整到合适的冲击位置，以使吸能装置在不同的车速运行状态下具有不同的吸能能力。如车速较低或停止时，电控设备控制冲击螺杆2处于全缩状态，此时吸能装置的吸能能力最低；如车速较高时，根据电控设备检测到的即时车速，计算所需要的吸能能力，再控制驱动电机4的启停时间，使冲击螺杆2伸出相应的长度，完成吸能能力的自动调整；当车速达到吸能装置的极限吸能能力时，螺杆就全部伸出，此时，吸能能力最大。在车辆运行的过程中，冲击螺杆2随着车速作相应的伸缩调整，当车速稳定在一个速度段内稳速前进时，冲击螺杆2就维持在该速度段的适当吸能位置，不再来回伸缩。整个吸能能力调节过程无需任何手动操作，使用方便，非常实用。由于本发明采用传动齿轮作为控制冲击螺杆2伸缩的动力传递机构，增大了传动扭矩，使冲击螺杆2能够伸缩自如，从而克服了现有技术的不足。当车辆发生碰撞时，螺母13在瞬间冲破用于对轴承、连接键限位的挡圈，然后开始沿轴向逐级剪切螺纹套管1上内螺纹段11的内螺纹，达到吸收碰撞能量的目的，并确保碰撞过程具有平稳的力变形特性，碰撞后，只需要更换本发明的车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置就可使车辆恢复原样。

上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的原理的前提下，还可以作出若干等同变换，这些等同变换均应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置，包括螺纹套管(1)、冲击螺杆(2)和螺母(13)，所述螺纹套管(1)内一端为内螺纹段(11)，另一端为通孔段(12)，其特征在于：所述冲击螺杆(2)的一端套装于螺纹套管(1)内，另一端伸出螺纹套管(1)外，所述螺母(13)通过螺纹套装于冲击螺杆(2)上，螺母(13)的外径大于内螺纹段(11)的内径，螺母(13)一端通过轴承支承于通孔段(12)内，另一端伸出螺纹套管(1)外并连有传动机构，所述传动机构与固定于车体构件(3)上的驱动电机(4)相连，所述传动机构包括第一齿轮(5)和第二齿轮(6)，所述第一齿轮(5)键连接于螺母(13)上，所述第二齿轮(6)装设于驱动电机(4)的输出端，第二齿轮(6)与第一齿轮(5)啮合。

2.根据权利要求1所述的车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置，其特征在于：所述螺纹套管(1)内远离螺母(13)的一端装设有支承冲击螺杆(2)的后支承(8)，冲击螺杆(2)位于后支承(8)端的端部设有限位凸台(14)。

3.根据权利要求1所述的车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置，其特征在于：所述冲击螺杆(2)伸出螺纹套管(1)外的一端装设保险杠组件(7)，所述保险杠组件(7)上设有腰形孔(15)，冲击螺杆(2)通过腰形孔(15)与保险杠组件(7)连接。

4.根据权利要求2所述的车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置，其特征在于：所述冲击螺杆(2)伸出螺纹套管(1)外的一端装设保险杠组件(7)，所述保险杠组件(7)上设有腰形孔(15)，冲击螺杆(2)通过腰形孔(15)与保险杠组件(7)连接。

5.根据权利要求1所述的车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置，其特征在于：所述螺母(13)与第一齿轮(5)通过花键(9)连接。

6.根据权利要求4所述的车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置，其特征在于：所述螺母(13)与第一齿轮(5)通过花键(9)连接。

7.根据权利要求1所述的车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置，其特征在于：所述螺纹套管(1)上的螺纹为梯形螺纹或三角形螺纹或矩形螺纹或锯齿形螺纹或圆形螺纹。

8.根据权利要求6所述的车辆用螺纹剪切式碰撞吸能装置，其特征在于：所述螺纹套管(1)上的螺纹为梯形螺纹或三角形螺纹或矩形螺纹或锯齿形螺纹或圆形螺纹。 

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