CN110239468A - 一种缓冲强度可调的空气吸能保险杠及其吸能方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车用保险杠领域，特别是一种缓冲强度可调的空气吸能保险杠及其吸能方法。包括保险杠外壳；气囊：气囊平卧于保险杠外壳与车身前部之间，气囊连接有电控充气阀组和电控放气阀组；导柱导套：分别设置在保险杠外壳后的左右两端导柱与车身前部固定连接，导套与保险杠外壳连接，导柱导套设有两级定位机构；扫描测速雷达：设置在保险杠外壳的前部，用于在汽车行驶中探测迎面接近的物体相对本车的接近速度；控制系统：根据接近速度判断是否发生碰撞以及碰撞强度，根据碰撞强度来发出电指令控制电控充气阀组和电控放气阀组的开闭。本申请可以预估碰撞强度，并根据碰撞强度调节保险杠吸能缓冲强度，尽可能地减小对车辆和人员的冲击。

Description

一种缓冲强度可调的空气吸能保险杠及其吸能方法
技术领域
本发明属于汽车用保险杠领域，特别是一种缓冲强度可调的空气吸能保险杠及其吸能方法。
背景技术
现代汽车为了保护车身在碰撞中减小损失都设置了保险杠。一般的保险杠大多是钢塑构件，碰撞中以溃烂折断来消解汽车碰撞动能，效果差，破坏后都不会自行恢复。也有些汽车或公布的专利采用了气囊或气压弹簧来缓冲吸收碰撞动能。效果提高很多，碰撞后破坏也会一定程度自行恢复。但碰撞强度大小不一，而保险杠的缓冲机构并未对不同的碰撞强度作出相应的调整。
另外，汽车在碰撞中所受冲撞力大小直接与保险杠的缓冲行程有关。如果在碰撞强度较大的场合，事前能设法加大保险杠的缓冲行程则能减轻对车辆和人员的伤害。但现有的保险杠的方案还未解决这些问题。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种缓冲强度可调的空气吸能保险杠及其吸能方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种缓冲强度可调的空气吸能保险杠，包括
保险杠外壳：设置在车身前部的前端；
气囊：气囊平卧于保险杠外壳与车身前部之间，气囊连接有电控充气阀组和电控放气阀组，所述电控充气阀组为气囊提供不同的压强值，所述电控放气阀组包括多个不同等级的放气卸压阀；
导柱导套：为两套，分别设置在保险杠外壳后的左右两端，导柱导套的中心线与车身轴线平行，其中导柱与车身前部固定连接，导套与保险杠外壳连接，导柱导套设有两级定位机构；
扫描测速雷达：设置在保险杠外壳的前部，用于在汽车行驶中探测迎面接近的物体相对本车的接近速度；
控制系统：与电控充气阀组、电控放气阀组和扫描测速雷达相连，根据接近速度判断是否发生碰撞以及碰撞强度，根据碰撞强度来发出电指令控制电控充气阀组和电控放气阀组的开闭。
进一步的，所述电控充气阀组包括气泵，电控中压充气阀，电控高压打气阀，电控高压充气阀和高压储气罐；
所述气泵和气囊之间装有电控中压充气阀，气泵(2)还通过电控高压打气阀与高压储气罐相连，高压储气罐通过电控高压充气阀与气囊相连。
进一步的，所述电控中压充气阀的关闭压力为第一定值压强P1，电控高压打气阀的关闭压力为第二定值压强P2，P2＞P1。
进一步的，所述电控放气阀组包括电控低压放气卸压阀，电控中压放气卸压阀和电控高压放气卸压阀；电控低压放气卸压阀，电控中压放气卸压阀和电控高压放气卸压阀分别根据电脑指令信号并按卸压阀不同的开启压力把气囊中的压缩空气排放到大气中。
进一步的，所述两级定位机构结构为：导柱中部设有横孔，横孔内设有定位销，定位销上设有两个环槽，带有环槽的定位销的断裂失效为气囊内的压强为第三压强定值P3时，P3＞P2，导柱的后端部设有定位挡板；
当气囊中的压强小于P2时，定位销挡在导套上，实现此时的定位，当气囊中的压强大于P3时，定位销断裂，导柱的后端部的定位挡板挡住导套端面，使得保险杠外壳定位到前伸的最远位置。
一种利用上述的保险杠进行吸能的方法，包括如下步骤：
(1)安装保险杠时，气泵通过电控中压充气阀向气囊充气，气囊顶部顶着保险杠外壳往前运动，拉动导柱在导套内往前滑动直到导柱上的定位销被导套的端面挡住，保险杠外壳定位到正常造型位置，气囊内的压力达到第一定值压强P1后电控中压充气阀即关闭，气囊内的压强维持第一定值压强P1；
(2)气泵继续通过电控高压打气阀向高压储气罐充气，当高压储气罐中的压力达到第二定值压强P2后气泵即断电停止打气，高压储气罐内的压力维持第二定值压强P2；
(3)汽车行驶中前方扫描测速雷达探测迎面接近的物体相对本车的接近速度并发送控制系统分析判断；
(4)分析判断，根据不同的情形，启动电控放气阀组中不同等级的放气卸压阀。
进一步的所述步骤(4)包括如下情形：
(1)当控制系统根据接近速度判断碰撞强度不大时，控制系统给电控低压放气卸压阀发出电信号指令，使其成为待开状态，而其它电控定压放气阀都没得到电信号指令而保持关闭状态；发生碰撞时保险杠外壳受碰撞力作用沿着导柱中心线平行的方向向后运动压缩气囊，气囊压强进一步升高，当气囊压强升高到电控低压放气卸压阀的开启定值压强时，电控低压放气卸压阀开启，气囊中的压缩空气从电控低压放气卸压阀中泄放到大气中；
(2)当控制系统根据接近速度判断碰撞强度中等，控制系统给电控中压放气卸压阀发出电信号指令，使其成为待开状态，而其它电控定压放气阀都没得到电信号指令而保持关闭状态，发生碰撞时保险杠外壳受碰撞力作用沿着导柱中心线平行的方向向后运动压缩气囊，气囊压强进一步升高，当气囊压强升高到电控中压放气卸压阀的开启定值压强时，电控中压放气卸压阀开启，气囊中的压缩空气从电控中压放气卸压阀中泄放到大气中；
(3)当控制系统根据接近速度判断碰撞强度较大，控制系统给电控高压放气卸压阀发出电信号指令，使其成为待开状态，而其它电控定压放气阀都没得到电信号指令而保持关闭状态，发生碰撞时保险杠外壳受碰撞力作用沿着导柱中心线平行的方向向后运动压缩气囊，气囊压强进一步升高，气囊压强升高到电控高压放气卸压阀的开启定值压强时，电控高压放气卸压阀开启，气囊中的压缩空气从电控高压放气卸压阀中泄放到大气中。
进一步的，所述步骤(4)还包括如下情形：
根据接近速度判断碰撞强度会超过定值，电控高压充气阀立即打开，高压储气罐向气囊充入高压气，气囊气压陡升超过第三定值P3时，定位销强度失效被导套端面切断，气囊顶着保险杠外壳继续往前运动，拉动导柱在导套内往前滑动直到定位挡板被导套端面挡住，保险杠外壳定位到比正常位置再往前伸出一段距离；
同时控制系统给电控高压放气卸压阀发出电信号指令，使其成为待开状态，而其它电控定压放气阀都没得到电信号指令而保持关闭状态，发生碰撞时保险杠外壳受碰撞力作用沿着导柱中心线平行的方向向后运动压缩气囊，气囊压强进一步升高，气囊压强升高到电控高压放气卸压阀的开启定值压强时，电控高压放气卸压阀开启，气囊中的压缩空气从电控高压放气卸压阀中泄放到大气中。
进一步的，所述P2＝(1.5-3)P1，所述P3＝(3-5)P2。
本发明与现有技术相比，其显著优点如下：
(1)汽车采用本发明的可调缓冲强度空气吸能保险杠后，由于汽车行驶中前方扫描测速雷达不停探测迎面迅速接近的物体相对本车的接近速度并由电脑分析判断，从而预估了碰撞强度，并根据碰撞强度调节保险杠吸能缓冲强度，尽可能地减小对车辆和人员的冲击。
(2)本申请的保险杠预估碰撞强度较大，能迅速将保险杠前推一段距离，从而在碰撞中加大保险杠的缓冲行程，减轻对车辆和人员的伤害。
附图说明
图1本申请保险杠结构示意图。
图2本申请导柱导套结构示意图。
附图标记说明：
1-车身前部，2-气泵，3-定位挡板，4-导柱，5-定位销，6-导套，7-保险杠外壳，8-气囊，9-电控中压充气阀，10-电控高压打气阀，11-电控高压充气阀，12-电控低压放气卸压阀，13-电控中压放气卸压阀，14-电控高压放气卸压阀，15-高压储气罐。
具体实施方式
下面结合附图和一个具体实施例对本发明做进一步说明。
图1表示了本发明一个实施例的保险杠及其附件结构示意图。如图1所示，1为车身前部，既可以是承载式车身前部，也可以是非承载式车身车架前部。气囊8平卧安装于保险杠外壳与车身前部之间，其底部安装在车身前部1的前垂面上，其顶部则与保险杠外壳7的后表面相接触。两个导柱4固装在保险杠外壳7后表面的左右两端并滑设于两个导筒6内。两个导筒6固定于车身前部1的左右。两个导柱4的中心线与车身纵轴线平行使得保险杠外壳7能沿车身纵轴线前后运动并能承受侧向力。气囊8充气时顶部推着保险杠外壳7往前运动，带动两个导柱4的中部一定位置各有一横孔内紧配合装有定位销5。如图2所示，定位销5上切有两个环槽。精确控制材料成分、冷热加工工艺、环槽形状尺寸精度使定位销5有确切的剪切强度，使得在气囊8压强达到第一压强P1定值时，定位销5不会被导筒6端部切断，而当气囊8压强陡升超过第三压强P3定值时，定位销5定会强度失效被导筒6端面切断。且定位销5两端被导筒6端部切断后残留部分不影响导柱4在导筒6内运动。导柱4的后端部各装有一个定位挡板3能当气囊8压强陡升超过第三压强P3定值时也可挡住导筒6端面而把保险杠外壳7定位到前伸的最远位置。两个导筒6固定于汽车车身前部1左右两端。
如图1所示，气囊8平卧设于保险杠外壳7与车身前部1之间，气囊8与气泵2之间装有一个电控中压充气阀9，其得电指令信号后开启，而关闭压力为第一定值压强P1。气囊8与高压储气罐15之间装有一个电控高压充气阀11，其得电指令信号后开启。气囊8上还装有若干电控定压放气卸压阀组。
在本实施例中电控定压放气卸压阀组包括：一个电控低压放气卸压阀12，一个电控中压放气卸压阀13，一个电控高压放气卸压阀14。而电控低压放气卸压阀12、电控中压放气卸压阀13和电控高压放气卸压阀14分别根据电脑指令信号并按其本身不同的开启压力把气囊8中的压缩空气排放到大气中。
气泵2与高压储气罐15之间还安装了一个电控高压打气阀10其得电指令信号后开启，而关闭压力为第二定值压强P2。安装保险杠时，气泵2通过电控中压充气阀9向气囊8充气，气囊8顶部顶着保险杠外壳7往前运动，拉动导柱4在导筒6内往前滑动直到导柱4上的定位销5被导筒6的端面挡住，保险杠外壳7也就定位到正常造型位置。气囊8内的压力达到第一定值压强P1后电控中压充气阀9即关闭。气囊8内的压强维持第一定值压强P1。气泵2继续通过电控高压打气阀10向高压储气罐15充气，当高压储气罐15中的压力达到第二定值P2后气泵2即断电停止打气。高压储气罐15内的压力维持第二定值P2。(P2＞P3＞P1)。
汽车行驶中前方扫描测速雷达不停探测迎面迅速接近的物体相对本车的接近速度并由电脑分析判断。根据接近速度判断是否会发生碰撞以及碰撞强度。根据碰撞强度确定碰撞时气囊8中的压强上升后所需的放气压力并根据放气压力选择电控定压放气阀从而调节保险杠吸能缓冲强度。
比如当电脑根据接近速度判断碰撞强度不大，电脑则给电控低压放气卸压阀12发出电信号指令。使其成为待开状态，而其它电控定压放气阀都没得到电信号指令而保持关闭状态。发生碰撞时保险杠外壳7受碰撞力作用沿着导柱4中心线平行的方向向后运动压缩气囊8作功，气囊8压强进一步升高，同时气囊8中的压缩空气吸收碰撞能量转化为空气的热能和压力能。当气囊8压强进一步升高到所选择的电控低压放气卸压阀12的开启定值压强时，电控低压放气卸压阀12开启，气囊8中的压缩空气从所选择的电控低压放气卸压阀12中泄放到大气中，碰撞力也就不再提高。这时碰撞力最低，吸收碰撞能量最少。
又比如当电脑根据接近速度判断碰撞强度中等，电脑则给电控中压放气卸压阀13发出电信号指令。使其成为待开状态，而其它电控定压放气阀都没得到电信号指令而保持关闭状态。发生碰撞时保险杠外壳7受碰撞力作用沿着导柱4中心线平行的方向向后运动压缩气囊8作功，气囊8压强进一步升高，同时气囊8中的压缩空气吸收碰撞能量转化为空气的热能和压力能。当气囊8压强进一步升高到所选择的电控中压放气卸压阀13的开启定值压强时，电控中压放气卸压阀13开启，气囊8中的压缩空气从所选择的电控中压放气卸压阀13中泄放到大气中，碰撞力也就不再提高。这时碰撞力中等，吸收碰撞能量也是中等。
又比如当电脑根据接近速度判断碰撞强度较大，电脑则给电控高压放气卸压阀14发出电信号指令。使其成为待开状态，而其它电控定压放气阀都没得到电信号指令而保持关闭状态。发生碰撞时保险杠外壳7受碰撞力作用沿着导柱4中心线平行的方向向后运动压缩气囊8作功，气囊8压强进一步升高，同时气囊8中的压缩空气吸收碰撞能量转化为空气的热能和压力能。当气囊8压强进一步升高到所选择的电控高压放气卸压阀14的开启定值压强时，电控高压放气卸压阀14开启，气囊8中的压缩空气从所选择的电控高压放气卸压阀14中泄放到大气中，碰撞力也就不再提高。这时碰撞力较大，吸收碰撞能量也是较大。故因所选择的电控放气定压卸压阀的开启定值压强不同，则碰撞时气囊压强进一步升高程度不同，碰撞力也就不同，吸收碰撞能量也就不同。
如果根据接近速度判断碰撞强度会超过定值，电控高压充气阀11会立即打开，高压储气罐15向气囊8充入高压气，气囊8气压陡升超过第三定值P3时，定位销5强度失效被导筒6端面切断，气囊8顶着保险杠外壳7继续往前运动，拉动导柱4在导筒6内往前滑动直到定位挡板3被导筒6端面挡住，保险杠外壳也就迅速定位到比正常位置再往前伸出一段距离。同时电脑则给电控高压放气卸压阀14发出电信号指令。使其成为待开状态，而其它电控定压放气阀都没得到电信号指令而保持关闭状态。发生碰撞时保险杠外壳7受碰撞力作用沿着导柱4中心线平行的方向向后运动压缩气囊8作功，气囊8压强进一步升高，同时气囊8中的压缩空气吸收碰撞能量转化为空气的热能和压力能。当气囊8压强进一步升高到所选择的电控高压放气卸压阀14的开启定值压强时，电控高压放气卸压阀14开启，气囊8中的压缩空气从所选择的电控高压放气卸压阀14中泄放到大气中，碰撞力也就不再提高。这时碰撞力较大，吸收碰撞能量也是较大。但由于加大了缓冲距离，从而减小了碰撞强度，也就减小了对车辆和人员的伤害。

Claims (9)

1.一种缓冲强度可调的空气吸能保险杠，其特征在于，包括
保险杠外壳(7)：设置在车身前部(1)的前端；
气囊(8)：气囊平卧于保险杠外壳(7)与车身前部(1)之间，气囊(8)连接有电控充气阀组和电控放气阀组，所述电控充气阀组为气囊(8)提供不同的压强值，所述电控放气阀组包括多个不同等级的放气卸压阀；
导柱导套：为两套，分别设置在保险杠外壳(7)后的左右两端，导柱导套的中心线与车身轴线平行，其中导柱(4)与车身前部(1)固定连接，导套(6)与保险杠外壳(7)连接，导柱导套设有两级定位机构；
扫描测速雷达：设置在保险杠外壳(7)的前部，用于在汽车行驶中探测迎面接近的物体相对本车的接近速度；
控制系统：与电控充气阀组、电控放气阀组和扫描测速雷达相连，根据接近速度判断是否发生碰撞以及碰撞强度，根据碰撞强度来发出电指令控制电控充气阀组和电控放气阀组的开闭。
2.根据权利要求1所述的保险杠，其特征在于，所述电控充气阀组包括气泵(2)，电控中压充气阀(9)，电控高压打气阀(10)，电控高压充气阀(11)和高压储气罐(15)；
所述气泵(2)和气囊(8)之间装有电控中压充气阀(9)，气泵(2)还通过电控高压打气阀(10)与高压储气罐(15)相连，高压储气罐(15)通过电控高压充气阀(11)与气囊(8)相连。
3.根据权利要求2所述的保险杠，其特征在于，所述电控中压充气阀(9)的关闭压力为第一定值压强P1，电控高压打气阀(10)的关闭压力为第二定值压强P2，P2＞P1。
4.根据权利要求3所述的保险杠，其特征在于，所述电控放气阀组包括电控低压放气卸压阀(12)，电控中压放气卸压阀(13)和电控高压放气卸压阀(14)；电控低压放气卸压阀(12)，电控中压放气卸压阀(13)和电控高压放气卸压阀(14)分别根据电脑指令信号并按卸压阀不同的开启压力把气囊(8)中的压缩空气排放到大气中。
5.根据权利要求4所述的保险杠，其特征在于，所述两级定位机构结构为：导柱(4)中部设有横孔，横孔内设有定位销(5)，定位销(5)上设有两个环槽，带有环槽的定位销(5)的断裂失效为气囊(8)内的压强为第三压强定值P3时，P3＞P2，导柱(4)的后端部设有定位挡板(3)；
当气囊(8)中的压强小于P2时，定位销(5)挡在导套(6)上，实现此时的定位，当气囊(8)中的压强大于P3时，定位销(5)断裂，导柱(4)的后端部的定位挡板(3)挡住导套(6)端面，使得保险杠外壳(7)定位到前伸的最远位置。
6.一种利用权利要求1-5任一项所述的保险杠进行吸能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)安装保险杠时，气泵(2)通过电控中压充气阀(9)向气囊(8)充气，气囊(8)顶部顶着保险杠外壳(7)往前运动，拉动导柱(4)在导套(6)内往前滑动直到导柱(4)上的定位销(5)被导套(6)的端面挡住，保险杠外壳(7)定位到正常造型位置，气囊(8)内的压力达到第一定值压强P1后电控中压充气阀(9)即关闭，气囊(8)内的压强维持第一定值压强P1；
(2)气泵(2)继续通过电控高压打气阀(10)向高压储气罐(15)充气，当高压储气罐(15)中的压力达到第二定值压强P2后气泵(2)即断电停止打气，高压储气罐(15)内的压力维持第二定值压强P2；
(3)汽车行驶中前方扫描测速雷达探测迎面接近的物体相对本车的接近速度并发送控制系统分析判断；
(4)分析判断，根据不同的情形，启动电控放气阀组中不同等级的放气卸压阀。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)包括如下情形：
(1)当控制系统根据接近速度判断碰撞强度不大时，控制系统给电控低压放气卸压阀(12)发出电信号指令，使其成为待开状态，而其它电控定压放气阀都没得到电信号指令而保持关闭状态；发生碰撞时保险杠外壳(7)受碰撞力作用沿着导柱(4)中心线平行的方向向后运动压缩气囊(8)，气囊(8)压强进一步升高，当气囊(8)压强升高到电控低压放气卸压阀(12)的开启定值压强时，电控低压放气卸压阀(12)开启，气囊(8)中的压缩空气从电控低压放气卸压阀(12)中泄放到大气中；
(2)当控制系统根据接近速度判断碰撞强度中等，控制系统给电控中压放气卸压阀(13)发出电信号指令，使其成为待开状态，而其它电控定压放气阀都没得到电信号指令而保持关闭状态，发生碰撞时保险杠外壳(7)受碰撞力作用沿着导柱(4)中心线平行的方向向后运动压缩气囊(8)，气囊(8)压强进一步升高，当气囊(8)压强升高到电控中压放气卸压阀(13)的开启定值压强时，电控中压放气卸压阀(13)开启，气囊(8)中的压缩空气从电控中压放气卸压阀(13)中泄放到大气中；
(3)当控制系统根据接近速度判断碰撞强度较大，控制系统给电控高压放气卸压阀(14)发出电信号指令，使其成为待开状态，而其它电控定压放气阀都没得到电信号指令而保持关闭状态，发生碰撞时保险杠外壳(7)受碰撞力作用沿着导柱(4)中心线平行的方向向后运动压缩气囊(8)，气囊(8)压强进一步升高，气囊(8)压强升高到电控高压放气卸压阀(14)的开启定值压强时，电控高压放气卸压阀(14)开启，气囊(8)中的压缩空气从电控高压放气卸压阀(14)中泄放到大气中。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)还包括如下情形：
根据接近速度判断碰撞强度会超过定值，电控高压充气阀(11)立即打开，高压储气罐(15)向气囊(8)充入高压气，气囊(8)气压陡升超过第三定值P3时，定位销(5)强度失效被导套(6)端面切断，气囊(8)顶着保险杠外壳(7)继续往前运动，拉动导柱(4)在导套(6)内往前滑动直到定位挡板(3)被导套(6)端面挡住，保险杠外壳(7)定位到比正常位置再往前伸出一段距离；
同时控制系统给电控高压放气卸压阀(14)发出电信号指令，使其成为待开状态，而其它电控定压放气阀都没得到电信号指令而保持关闭状态，发生碰撞时保险杠外壳(7)受碰撞力作用沿着导柱(4)中心线平行的方向向后运动压缩气囊(8)，气囊(8)压强进一步升高，气囊(8)压强升高到电控高压放气卸压阀(14)的开启定值压强时，电控高压放气卸压阀(14)开启，气囊(8)中的压缩空气从电控高压放气卸压阀(14)中泄放到大气中。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述P2＝(1.5-3)P1，所述P3＝(3-5)P2。
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