CN103963728B - 一种扭杆弹簧装置和汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种扭杆弹簧装置和汽车。扭杆弹簧装置包括：逐级压溃式吸能模块，其第一端与扭杆弹簧本体的第二端贴合；吸能模块套管，套接于逐级压溃式吸能模块的外部，吸能模块包括内层管和外层管，外层管套于内层管外，外层管的内表面和内层管的外表面之间通过基材连接；用于与扭杆支撑横梁连接的吸能模块套管支架，套接于外层管的外部。本发明的扭杆弹簧装置，逐级压溃式吸能模块的内外层管和吸能模块套管为吸能载体，有效的吸收碰撞过程中杆弹簧轴向传递到扭杆支撑横梁的能量，减小传入驾驶员舱的加速度峰值，从而减轻对驾驶员及乘员的伤害，提高汽车的被动安全性能和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车工程领域，尤其涉及一种扭杆弹簧装置和汽车。
背景技术
近年来，随着汽车工业的发展，汽车的碰撞安全性能成为了研究的热点，而汽车的被动安全性是汽车安全性能的重要环节。汽车正面碰撞在所有碰撞事故中占有最大的比例，碰撞事故发生后，往往导致严重的后果。因此，汽车正面碰撞安全性研究一直是汽车安全性研究领域中的重要研究课题。
当代汽车被动安全中广泛采用吸能技术，其基本思想是用车体的前、后部有效吸收车体在碰撞过程中的动能。单纯由车体自身前、后部来吸收冲击能量在较低速碰撞时能有很好的效果，但在高速碰撞时效果不明显。
为了满足正面碰撞法规要求，大多数的非承载时车型增加了前机舱的吸能空间，使其造型受到很大影响，舱内空间也受到限制。同时，增加的吸能结构对车外行人造成更大的威胁。
发明内容
为了克服现有技术中只靠汽车车身前部吸能结构进行正面碰撞吸能的效果不明显的技术问题，本发明提供了一种扭杆弹簧装置和汽车。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种扭杆弹簧装置，包括扭杆弹簧本体，所述扭杆弹簧本体的第一端安装有前连接支架，所述扭杆弹簧装置还包括：
逐级压溃式吸能模块，其第一端与所述扭杆弹簧本体的第二端贴合；
吸能模块套管，套接于所述逐级压溃式吸能模块的外部，所述吸能模块包括内层管和外层管，所述外层管套于所述内层管外，所述外层管的内表面和所述内层管的外表面之间通过基材连接；
用于与扭杆支撑横梁连接的吸能模块套管支架，套接于所述外层管的外部。
进一步来说，所述的扭杆弹簧装置中，所述逐级压溃式吸能模块还包括：
横隔板，沿所述外层管的轴向设置多个，每个所述横隔板围绕所述外层管外表面一周；
多个压溃诱导孔，设置于所述基材上；
多个压溃诱导槽，设置于所述吸能模块本体的外表面。
进一步来说，所述的扭杆弹簧装置中，所述内层管的内部、所述内层管和所述外层管之间、所述外层管和所述吸能模块套管之间均填充有泡沫颗粒。
进一步来说，所述的扭杆弹簧装置中，所述基材围绕所述内层管的外表面均布多个，每个所述基材沿所述内层管轴向方向延伸；所述内层管、所述外层管和所述基材的厚度沿逐级压溃式吸能模块轴向逐渐变化。
进一步来说，所述的扭杆弹簧装置中，所述逐级压溃式吸能模块的第二端与吸能模块套管堵头的第一端贴合，所述吸能模块套管堵头的第二端与所述吸能模块套管焊接。
进一步来说，所述的扭杆弹簧装置中，所述扭杆弹簧本体的第一端的外齿与所述前连接支架上安装孔的内齿啮合，所述扭杆弹簧本体和所述前连接支架通过滑动保险插销锁死。
进一步来说，所述的扭杆弹簧装置中，所述吸能模块套管堵头的第二端环向设置有失效诱导缝隙。
进一步来说，所述的扭杆弹簧装置中，所述吸能模块套管支架上固定一调节螺栓，所述调节螺栓的上下两端分别套接一连接垫块。
进一步来说，所述的扭杆弹簧装置中，所述扭杆弹簧本体的两端套有防尘套。
本发明还提供了一种汽车，包括如上所述的扭杆弹簧装置。
本发明的有益效果是：本发明的扭杆弹簧装置以碰撞能量吸收为基本思路，以逐级压溃式碰撞吸能扭杆弹簧装置为吸能载体，有效的吸收碰撞过程中车辆的动能，减小传入驾驶员舱的加速度峰值。测试表明，使用该装置可以减小8-12g的驾驶员舱峰值加速度，从而减轻对驾驶员及成员的伤害，提高汽车的被动安全性能和可靠性。
附图说明
图1表示本发明实施例中扭杆弹簧装置的结构示意图；
图2表示本发明实施例中逐级压溃式吸能模块的结构示意图；
图3表示本发明实施例中扭杆弹簧装置的前视图；
图4表示本发明实施例中扭杆弹簧装置的后视图；
图5表示本发明实施例中扭杆弹簧装置的左视图；
图6表示本发明实施例中扭杆弹簧装置的右视图；
图7表示本发明实施例中扭杆弹簧装置的俯视图；
图8表示本发明实施例中扭杆弹簧装置的仰视图；
图9表示本发明实施例中逐级压溃式吸能模块的前视图；
图10表示本发明实施例中逐级压溃式吸能模块的后视图；
图11表示本发明实施例中逐级压溃式吸能模块的左视图；
图12表示本发明实施例中逐级压溃式吸能模块的右视图；
图13表示本发明实施例中逐级压溃式吸能模块的俯视图；
图14表示本发明实施例中逐级压溃式吸能模块的仰视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种扭杆弹簧装置，包括扭杆弹簧本体，所述扭杆弹簧本体的第一端安装有前连接支架，所述扭杆弹簧装置还包括：逐级压溃式吸能模块，其第一端与所述扭杆弹簧本体的第二端贴合；吸能模块套管，套接于所述逐级压溃式吸能模块的外部，所述吸能模块包括内层管和外层管，所述外层管套于所述内层管外，所述外层管的内表面和所述内层管的外表面之间通过基材连接；用于与扭杆支撑横梁连接的吸能模块套管支架，套接于所述外层管的外部。
具体来说，本发明的扭杆弹簧装置，其中前连接支架和吸能模块套管支架用于扭杆弹簧装置的安装，逐级压溃式吸能模块的内外层管和吸能模块套管为吸能载体，有效的吸收碰撞过程中杆弹簧轴向传递到扭杆支撑横梁的能量，减小传入驾驶员舱的加速度峰值(测试表明，使用该装置可以减小8-12g的驾驶员舱峰值加速度)，从而减轻对驾驶员及成员的伤害，提高汽车的被动安全性能和可靠性。其中，内外层管设置形成的逐级压溃式吸能模块，能有效起到吸能的作用，并可以作为其他辅助吸能结构的载体。
参照图1所示，本发明提供了的扭杆弹簧装置，包括扭杆弹簧本体2，扭杆弹簧本体2的第一端安装有前连接支架1，扭杆弹簧装置还包括：逐级压溃式吸能模块3，其第一端与扭杆弹簧本体2的第二端贴合；吸能模块套管4，套接于逐级压溃式吸能模块3的外部；吸能模块套管支架6，套接于吸能模块套管4的外部，吸能模块套管和吸能模块套管支架均采用优质碳素结构钢材料，二者之间通过缝焊进行连接。
参照图2、图9至图14所示，逐级压溃式吸能模块呈双层管状结构10，包括：外层管101和内层管102，两层管之间通过基材12连接；基材12沿内层管12轴向延伸至与内层管102等长。横隔板13沿所述吸能模块本体的轴向设置多个，每个横隔板13围绕吸能模块本体10的外表面一周；压溃诱导槽11设置于吸能模块本体的外表面。逐级压溃式吸能模块采用铝合金材料，双层管和基材的厚度沿所述吸能模块本体轴向逐渐变化，吸能模块本体1呈双层轴向变厚度管状结构，其外层管101的表面布有压溃诱导槽11；外层管101和内层管102之间通过轴向条状变厚度基材12进行连接，基材12表面布有压溃诱导孔，逐级压溃式吸能模块轴向布有轴向横隔板13。压溃诱导槽和压溃诱导孔能在碰撞时使得内外层管和基材顺利吸能形变。逐级压溃式吸能模块在其外层管101和内层管102之间、内层管102内部空间填充高压缩比的泡沫颗粒14，配合轴向变厚度的内、外管和基材可以实现该模块的逐级递增压溃吸能的效果，有效吸收碰撞时通过扭杆弹簧轴向传递到扭杆支撑横梁的能量。逐级压溃式吸能模块内，采用正挤压成型工艺，该模块不仅可以满足结构刚度的要求，而且在其发生屈服时，材料不会出现开裂，充分吸碰撞时车体的动能。
逐级压溃式吸能模块的第二端与吸能模块套管堵头的第一端贴合，吸能模块套管堵头的第二端与所述吸能模块套管焊接。内层管的内部、内层管和外层管之间、外层管和吸能模块套管之间均填充有泡沫颗粒。碰撞发生时，逐级压溃式吸能模块在吸能模块套管、扭杆弹簧端部以及堵头形成的空间能实现逐级压溃，此时除了吸能模块被逐级压溃吸收车体动能外，填充的泡沫颗粒也受到压缩吸能。
参照图1所示，扭杆弹簧本体2的第一端的外齿与前连接支架1上安装孔的内齿啮合，扭杆弹簧本体2和前连接支架1并通过滑动保险插销锁死。扭杆弹簧前连接支架1采用合金结构钢材料，通过支架中孔内齿于扭杆弹簧前连接螺栓以及扭杆弹簧端部的外齿啮合，并带有防滑动保险插销锁死，防止发生齿轮滑脱以及扭杆弹簧与扭杆弹簧前连接支架中孔之间相对径向滑脱。
参照图5所示，吸能模块套管堵头5的第二端环向设置有失效诱导缝隙51。吸能模块套管与吸能模块套管支架通过缝焊进行连接。吸能模块套管堵头采用优质碳素结构钢材料，吸能模块套管堵头底部布有环向失效诱导缝隙，其边缘处与吸能模块套管之间缝焊连接。该设计可以实现当逐级压溃式吸能模块压溃完成时，吸能模块套管与堵头连接失效，释放扭杆弹簧对扭杆弹簧支架的轴向力，诱发纵梁的进一步压溃吸能。
参照图1、图3至图8所示，吸能模块套管支架6上固定一调节螺栓7，调节螺栓7的上下两端分别套接一连接垫块8。扭杆弹簧本体的两端套有防尘套9。调节螺栓7上的上下连接垫块8是用来连接吸能模块套管支架和扭杆弹簧支撑横梁。两个防尘套9采用氯丁橡胶材料，其套于扭杆弹簧本体的两端。
本发明提供了一种汽车，包括如上所述的扭杆弹簧装置。扭杆弹簧装置，通过其前端的前连接支架与汽车的下控制臂连接，其后端的调节螺栓与汽车的扭杆支撑横梁进行连接，将该装置安装在汽车的车架上。
需要说明的是，该汽车是包括上述扭杆弹簧装置的汽车，上述扭杆弹簧装置实施例的实现方式同样适用于该汽车的实施例中，也能达到相同的技术效果，在此不再赘述。
本发明提供的汽车包括扭杆弹簧装置，可以在汽车发生正面碰撞以及偏置碰撞时，通过逐级压溃式吸能模块的方式，有效的吸收碰撞过程中车辆的动能，减小传入驾驶员舱的加速度峰值(测试表明，使用该装置可以减小8-12g的驾驶员舱峰值加速度)，从而减轻对驾驶员及成员的伤害，提高汽车的被动安全性能和可靠性。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种扭杆弹簧装置，包括扭杆弹簧本体，所述扭杆弹簧本体的第一端安装有前连接支架；逐级压溃式吸能模块，包括内层管和外层管，所述外层管套于所述内层管外，所述外层管的内表面和所述内层管的外表面之间通过基材连接；其特征在于，所述扭杆弹簧装置还包括：
吸能模块套管，套接于所述逐级压溃式吸能模块的外部；
所述逐级压溃式吸能模块其第一端与所述扭杆弹簧本体的第二端贴合；
用于与扭杆支撑横梁连接的吸能模块套管支架，套接于所述外层管的外部。
2.如权利要求1所述的扭杆弹簧装置，其特征在于，所述逐级压溃式吸能模块还包括：
横隔板，沿所述外层管的轴向设置多个，每个所述横隔板围绕所述外层管外表面一周；
多个压溃诱导孔，设置于所述基材上；
多个压溃诱导槽，设置于所述吸能模块本体的外表面。
3.如权利要求1所述的扭杆弹簧装置，其特征在于，所述内层管的内部、所述内层管和所述外层管之间、所述外层管和所述吸能模块套管之间均填充有泡沫颗粒。
4.如权利要求1所述的扭杆弹簧装置，其特征在于，所述基材围绕所述内层管的外表面均布多个，每个所述基材沿所述内层管轴向方向延伸；所述内层管、所述外层管和所述基材的厚度沿逐级压溃式吸能模块轴向逐渐变化。
5.如权利要求1所述的扭杆弹簧装置，其特征在于，所述逐级压溃式吸能模块的第二端与吸能模块套管堵头的第一端贴合，所述吸能模块套管堵头的第二端与所述吸能模块套管焊接。
6.如权利要求1所述的扭杆弹簧装置，其特征在于，所述扭杆弹簧本体的第一端的外齿与所述前连接支架上安装孔的内齿啮合，所述扭杆弹簧本体和所述前连接支架通过滑动保险插销锁死。
7.如权利要求5所述的扭杆弹簧装置，其特征在于，所述吸能模块套管堵头的第二端环向设置有失效诱导缝隙。
8.如权利要求1所述的扭杆弹簧装置，其特征在于，所述吸能模块套管支架上固定一调节螺栓，所述调节螺栓的上下两端分别套接一连接垫块。
9.如权利要求1所述的扭杆弹簧装置，其特征在于，所述扭杆弹簧本体的两端套有防尘套。
10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一所述的扭杆弹簧装置。
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