CN110316125B - 一种防误撞且耐瞬时冲击的保险杠 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防误撞且耐瞬时冲击的保险杠，安装在车体支架上，保险杠包括杠体、连杆轴和缓冲组件，缓冲组件固定连接在支架上，杠体通过连杆轴活动连接在缓冲组件上。缓冲组件可以是两个通过油路连接在一起的杠体，也可以是一个内部充有非牛顿流体的杠体，内部通过两个活塞实现工作介质的流动。当杠体与外界发生轻微短行程碰撞后，缓冲组件允许杠体后退，使得汽车与外界不发生刚性碰撞，起到保护杠体外观的作用；当杠体与外界发生较大行程或强烈撞击时，缓冲组件不再提供缓冲功能，杠体与车身的连接变为刚性，起传统保险杠的作用。

Description

一种防误撞且耐瞬时冲击的保险杠

技术领域

本发明涉及汽车零部件领域，具体是一种防误撞且耐瞬时冲击的保险杠。

背景技术

汽车保险杠是车身得到一个非常重要的部件，其不仅带有装饰功能，更是在汽车与外界发生激烈撞击时，能够吸收与缓和外界冲击力，保护车身与车内人员。

现有技术中，保险杠都是刚性安装在车身上的，通过其自身的结构刚性来抵抗冲击力，但有时驾驶员在贴墙停车或缓慢停车等待红绿灯时，可能会由于距离的判断错误到轻微的撞上前方物体，虽然保险杠的主要功能结构不会因此损坏，但是会损伤保险杠外观。如果为了不损伤外观而将保险杠的刚性结构与刚性固定改为弹性体连接，例如加入一组弹簧来连接车身与保险杠，那么汽车在发生激烈碰撞时保险杠大大失去了其原有的保护作用，汽车安全性大大降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防误撞且耐瞬时冲击的保险杠，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种防误撞且耐瞬时冲击的保险杠，安装在车体支架上，保险杠包括杠体、连杆轴和缓冲组件，缓冲组件固定连接在支架上，杠体通过连杆轴活动连接在缓冲组件上。车体支架即车身或车底盘等部件的前部可用作固定用的结构，杠体即保险杠对外起保护汽车的部件，缓冲组件顾名思义是起缓冲作用的结构，当杠体与外界发生轻微短行程碰撞后，缓冲组件允许杠体后退，使得汽车与外界不发生刚性碰撞，起到保护杠体外观的作用，“轻微短行程碰撞”例如是面对墙停车时的碰撞或红绿灯前缓慢减速时碰撞到前方车辆等情况；当杠体与外界发生较大行程或强烈撞击时，缓冲组件不再提供缓冲功能，杠体与车身的连接变为刚性，起传统保险杠的作用。

进一步的，杠体包括撞块和轴座，轴座一端与撞块固定连接、一端设有轴孔，连杆轴一端插入轴孔内、一端与缓冲组件连接，轴孔内设有第一弹性体，第一弹性体一端与连杆轴端部抵靠、一端抵靠轴孔孔底，轴孔侧壁还设有销柱孔，销柱孔内设有滑块销和第二弹性体，滑块销滑槽形式安装在销柱孔内，连杆轴轴面上设有凹孔，第二弹性体将滑块销向凹孔顶紧。

连杆轴与杠体通过滑杆连接，正常行驶时或轻微撞击时，滑块销通过背部第二弹性体的弹力始终顶紧连杆轴，使得连杆轴与杠体不发生相对运动，当汽车发生强烈撞击时，连杆轴背部连接的缓冲组件不允许连杆轴发生后移，杠体又存在一定的惯性，这一差异使得滑块销脱开，杠体相对与连杆轴向后滑移一小段距离，这一小段距离用作车辆的撞击识别之一，引发汽车内的应急机制，例如驾驶座上弹出气囊。

作为缓冲组件的一种方案，缓冲组件为第一缓冲组件，第一缓冲组件包括第一工作缸、手阀和第二工作缸；

第一工作缸包括第一缸盖、第一缸体、第一活塞，第一缸体一端固连第一缸盖封闭为一个腔体，第一活塞与第一缸体内壁滑动安装并在接触面上设有密封圈，连杆轴穿过第一缸盖后与第一活塞固定连接，第一缸体内、第一活塞背离连杆轴的一侧充有工作油；第二工作缸包括第二缸体、第二缸盖、第二活塞和复位弹簧，第二缸体一端固连第二缸盖封闭为一个腔体，第二活塞与第二缸体内壁滑动安装并在接触面上设有密封圈，第二活塞和第二缸盖之间设有复位弹簧，第二缸体内、第二活塞背离复位弹簧的一侧充有工作油，第一缸体和第二缸体侧壁上均设有接口并通过管路将各自内部的工作油连通起来，第一缸体和第二缸体之间的连接管路上设有手阀。

缓冲组件通过油缸的形式，油液在两个杠体之间流动阻力用来作为装置缓冲力：当汽车发生撞击时，连杆轴与杠体向第一缓冲组件一侧运动，带动第一活塞挤压第一工作缸内的油液流往第二工作缸，轻微撞击时，速度小，油液流量小，速度低，流阻低，所以杠体能相对于外界发生退让，撞击消除后，复位弹簧往回挤压第二活塞，第二工作缸内的油液回流第一工作缸，继而推动第一活塞、连杆轴、杠体复位；当汽车与外界发生强烈撞击时，第一活塞挤压油液的力很大，油液往第二油缸流动的速度倾向很大，而第一工作缸和第二工作缸之间只有一条细油路，上面还有一个手阀增大流动阻力，所以油路上不允许油液快速通过，杠体相对于外界撞击体也就不能急速退让，起到保险杠的作用，手阀可以用来调节流阻，以设定一个期望的缓冲发生力。

进一步的，复位弹簧为波纹弹簧。波纹弹簧弹力释放均匀，复位性更优，弹力与位移之间的线性度好。

进一步的，手阀为针阀。流量系数是阀门的一个重要参数，流量系数值越大说明流体流过阀门时的压力损失越小，流量系数和阀门开度相关，对于同一阀门来说，开度越大，流量系数越大，但开度与流量系数并不是线性对应的，对于阀门种类来说，开度与流量系数之间越贴近线性对应，称为线性度越好，越方便外界通过阀门开度来调节流动阻力，因为阀门开度基本和手轮等部件的行程线性相关，阀门中，针阀的线性度较好，在本例中对第一工作缸和第二工作缸之间的流阻进行调节时，可以直观地从针阀开度进行调节。

作为缓冲组件的另一种方案，缓冲组件为第二缓冲组件，第二缓冲组件包括筒体、筒盖、外环活塞、内活塞和归位弹簧，筒体一端固连筒盖封闭为一个腔体，外环活塞为一个环体，外环活塞的轴向厚度大于内活塞的轴向厚度，外环活塞与筒体内壁滑动安装并在接触面上设有密封圈，内活塞与外环活塞的内壁滑动安装并在接触面上设有密封圈，连杆轴穿过筒盖后与内活塞固定连接，外环活塞与筒盖之间设有归位弹簧，筒体内、外环活塞背离归位弹簧的一侧充满非牛顿流体。

非牛顿流体是一种不满足牛顿粘性定律的流体，其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系，剪应力越大，抵抗剪切的反作用力也越大，乃至成为一固体。

第二缓冲组件的缓冲原理是：连杆轴带动内活塞缓慢挤压筒体内的非牛顿流体，连杆轴、杠体对外进行退让，非牛顿流体则推动外环活塞反向移动，外环活塞推挤归位弹簧储存弹力，撞击结束后，归位弹簧往回推挤外环活塞，继而非牛顿流体推动内活塞、连杆轴和缸体回到原位；第二缓冲组件在汽车发生强烈撞击时的刚性原理是：连杆轴对内活塞的推动力很大，内活塞相对于非牛顿流体的速度倾向很大，即剪切力很大，非牛顿流体相对于内活塞来说成为了一个固体，也就使得连杆轴和杠体对外是刚性的，不再进行缓冲作用。

第二缓冲组件只使用一个缸体，结构相对于第一缓冲组件来说更加得紧凑，但阻力不好进行调节，没有第一缓冲组件来的灵活适应。

进一步的，归位弹簧为波纹弹簧。波纹弹簧弹力释放均匀，复位性更优，弹力与位移之间的线性度好。

作为优化，连杆轴包括定位盘，定位盘位于连杆轴中间部位，定位盘朝向轴座的端面上设有接近开关。定位盘上的接近开关能及时准确地检测连杆轴和杠体是否发生了相对运动，及时将强烈撞击的信息反馈出去。

作为优化，第一弹性体为波纹弹簧，第二弹性体为蝶形弹簧。波纹弹簧弹力释放均匀，蝶形弹簧则是在较小的尺寸空间内以较小的行程就能储存较大的弹力，使得滑块销和凹孔的嵌合稳定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明使用将杠体安装到一缓冲组件上，缓冲组件在杠体发生轻微短行程撞击时能发生流体流动，杠体能够回退避让，避免杠体磕碰损坏外观，当杠体发生剧烈撞击时，缓冲组件中的流体流动阻力非常大，不允许杠体快速回退，杠体发挥传统意义的保护车身的功能；第一缓冲组件使用油液作为工作液，手阀能够调整油液流动阻力，方便设定不同的撞击力度缓冲；第二缓冲组件使用非牛顿流体作为工作介质，结构紧凑。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施方式一的结构示意图；

图2为本发明杠体、连杆轴的结构示意图；

图3为本发明实施方式一中第一工作缸的结构示意图；

图4为本发明实施方式一中第二工作缸的结构示意图；

图5为本发明实施方式一的运行示意图；

图6为本发明实施方式二的结构示意图；

图7为本发明实施方式二中第二缓冲组件的结构示意图；

图8为本发明实施方式二的运行示意图。

图中：1-杠体、11-撞块、12-轴座、121-轴孔、122-第一弹性体、123-销柱孔、124-滑块销、125-第二弹性体、2-连杆轴、21-定位盘、211-接近开关、22-凹孔、3-第一缓冲组件、31-第一工作缸、311-第一缸盖、312-第一缸体、313-第一活塞、32-手阀、33-第二工作缸、331-第二缸体、332-第二缸盖、333-第二活塞、334-复位弹簧、4-第二缓冲组件、41-筒体、42-筒盖、43-外环活塞、44-内活塞、45-归位弹簧、61-工作油、62-非牛顿流体、9-支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

具体实施方式一：如图1所示，一种防误撞且耐瞬时冲击的保险杠，安装在车体支架9上，保险杠包括杠体1、连杆轴2和缓冲组件，缓冲组件固定连接在支架9上，杠体1通过连杆轴2活动连接在缓冲组件上。车体支架9即车身或车底盘等部件的前部可用作固定用的结构，杠体1即保险杠对外起保护汽车的部件，缓冲组件顾名思义是起缓冲作用的结构，当杠体1与外界发生轻微短行程碰撞后，缓冲组件允许杠体1后退，使得汽车与外界不发生刚性碰撞，起到保护杠体1外观的作用，“轻微短行程碰撞”例如是面对墙停车时的碰撞或红绿灯前缓慢减速时碰撞到前方车辆等情况；当杠体1与外界发生较大行程或强烈撞击时，缓冲组件不再提供缓冲功能，杠体1与车身的连接变为刚性，起传统保险杠的作用。

如图2所示，杠体1包括撞块11和轴座12，轴座12一端与撞块11固定连接、一端设有轴孔121，连杆轴2一端插入轴孔121内、一端与缓冲组件连接，轴孔121内设有第一弹性体122，第一弹性体122一端与连杆轴2端部抵靠、一端抵靠轴孔121孔底，轴孔121侧壁还设有销柱孔123，销柱孔123内设有滑块销124和第二弹性体125，滑块销124滑槽形式安装在销柱孔123内，连杆轴2轴面上设有凹孔22，第二弹性体125将滑块销124向凹孔22顶紧。

连杆轴2与杠体1通过滑杆连接，正常行驶时或轻微撞击时，滑块销124通过背部第二弹性体125的弹力始终顶紧连杆轴2，使得连杆轴2与杠体1不发生相对运动，当汽车发生强烈撞击时，连杆轴2背部连接的缓冲组件不允许连杆轴2发生后移，杠体1又存在一定的惯性，这一差异使得滑块销124脱开，杠体1相对与连杆轴2向后滑移一小段距离，这一小段距离用作车辆的撞击识别之一，引发汽车内的应急机制，例如驾驶座上弹出气囊。

缓冲组件为第一缓冲组件3，第一缓冲组件3包括第一工作缸31、手阀32和第二工作缸33；

如图3所示，第一工作缸31包括第一缸盖311、第一缸体312、第一活塞313，第一缸体312一端固连第一缸盖311封闭为一个腔体，第一活塞313与第一缸体312内壁滑动安装并在接触面上设有密封圈，连杆轴2穿过第一缸盖311后与第一活塞313固定连接，第一缸体312内、第一活塞313背离连杆轴2的一侧充有工作油61；如图4所示，第二工作缸33包括第二缸体331、第二缸盖332、第二活塞333和复位弹簧334，第二缸体331一端固连第二缸盖332封闭为一个腔体，第二活塞333与第二缸体331内壁滑动安装并在接触面上设有密封圈，第二活塞333和第二缸盖332之间设有复位弹簧334，第二缸体331内、第二活塞333背离复位弹簧334的一侧充有工作油61，第一缸体312和第二缸体331侧壁上均设有接口并通过管路将各自内部的工作油61连通起来，第一缸体312和第二缸体331之间的连接管路上设有手阀32。

缓冲组件通过油缸的形式，油液在两个杠体1之间流动阻力用来作为装置缓冲力：如图5所示，当汽车发生撞击时，连杆轴2与杠体1向第一缓冲组件3一侧运动，带动第一活塞313挤压第一工作缸31内的油液流往第二工作缸33，轻微撞击时，速度小，油液流量小，速度低，流阻低，所以杠体1能相对于外界发生退让，撞击消除后，复位弹簧334往回挤压第二活塞333，第二工作缸33内的油液回流第一工作缸31，继而推动第一活塞313、连杆轴2、杠体1复位；当汽车与外界发生强烈撞击时，第一活塞313挤压油液的力很大，油液往第二油缸流动的速度倾向很大，而第一工作缸31和第二工作缸33之间只有一条细油路，上面还有一个手阀32增大流动阻力，所以油路上不允许油液快速通过，杠体1相对于外界撞击体也就不能急速退让，起到保险杠的作用，手阀32可以用来调节流阻，以设定一个期望的缓冲发生力。

复位弹簧334为波纹弹簧。波纹弹簧弹力释放均匀，复位性更优，弹力与位移之间的线性度好。

手阀32为针阀。流量系数是阀门的一个重要参数，流量系数值越大说明流体流过阀门时的压力损失越小，流量系数和阀门开度相关，对于同一阀门来说，开度越大，流量系数越大，但开度与流量系数并不是线性对应的，对于阀门种类来说，开度与流量系数之间越贴近线性对应，称为线性度越好，越方便外界通过阀门开度来调节流动阻力，因为阀门开度基本和手轮等部件的行程线性相关，阀门中，针阀的线性度较好，在本例中对第一工作缸31和第二工作缸33之间的流阻进行调节时，可以直观地从针阀开度进行调节。

连杆轴2包括定位盘21，定位盘21位于连杆轴2中间部位，定位盘21朝向轴座12的端面上设有接近开关211。定位盘21上的接近开关211能及时准确地检测连杆轴2和杠体1是否发生了相对运动，及时将强烈撞击的信息反馈出去。

第一弹性体122为波纹弹簧，第二弹性体125为蝶形弹簧。波纹弹簧弹力释放均匀，蝶形弹簧则是在较小的尺寸空间内以较小的行程就能储存较大的弹力，使得滑块销124和凹孔22的嵌合稳定。

具体实施方式二：保险杠包括杠体1、连杆轴2和缓冲组件，缓冲组件固定连接在支架9上，杠体1通过连杆轴2活动连接在缓冲组件上。杠体1包括撞块11和轴座12，轴座12一端与撞块11固定连接、一端设有轴孔121，连杆轴2一端插入轴孔121内、一端与缓冲组件连接，轴孔121内设有第一弹性体122，第一弹性体122一端与连杆轴2端部抵靠、一端抵靠轴孔121孔底，轴孔121侧壁还设有销柱孔123，销柱孔123内设有滑块销124和第二弹性体125，滑块销124滑槽形式安装在销柱孔123内，连杆轴2轴面上设有凹孔22，第二弹性体125将滑块销124向凹孔22顶紧。

如图6、图7所示，缓冲组件为第二缓冲组件4，第二缓冲组件4包括筒体41、筒盖42、外环活塞43、内活塞44和归位弹簧45，筒体41一端固连筒盖42封闭为一个腔体，外环活塞43为一个环体，外环活塞43的轴向厚度大于内活塞44的轴向厚度，外环活塞43与筒体41内壁滑动安装并在接触面上设有密封圈，内活塞44与外环活塞43的内壁滑动安装并在接触面上设有密封圈，连杆轴2穿过筒盖42后与内活塞44固定连接，外环活塞43与筒盖42之间设有归位弹簧45，筒体41内、外环活塞43背离归位弹簧45的一侧充满非牛顿流体62。

非牛顿流体62是一种不满足牛顿粘性定律的流体，其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系，剪应力越大，抵抗剪切的反作用力也越大，乃至成为一固体。

如图8所示，第二缓冲组件4的缓冲原理是：连杆轴2带动内活塞44缓慢挤压筒体41内的非牛顿流体62，连杆轴2、杠体1对外进行退让，非牛顿流体62则推动外环活塞43反向移动，外环活塞43推挤归位弹簧45储存弹力，撞击结束后，归位弹簧45往回推挤外环活塞43，继而非牛顿流体62推动内活塞44、连杆轴2和缸体回到原位；第二缓冲组件4在汽车发生强烈撞击时的刚性原理是：连杆轴2对内活塞44的推动力很大，内活塞44相对于非牛顿流体62的速度倾向很大，即剪切力很大，非牛顿流体62相对于内活塞44来说成为了一个固体，也就使得连杆轴2和杠体1对外是刚性的，不再进行缓冲作用。

第二缓冲组件4只使用一个缸体，结构相对于第一缓冲组件3来说更加得紧凑，但阻力不好进行调节，没有第一缓冲组件3来的灵活适应。

归位弹簧45为波纹弹簧。连杆轴2包括定位盘21，定位盘21位于连杆轴2中间部位，定位盘21朝向轴座12的端面上设有接近开关211。第一弹性体122为波纹弹簧，第二弹性体125为蝶形弹簧。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种防误撞且耐瞬时冲击的保险杠，安装在车体支架（9）上，其特征在于：所述保险杠包括杠体（1）、连杆轴（2）和缓冲组件，所述缓冲组件固定连接在支架（9）上，所述杠体（1）通过连杆轴（2）活动连接在缓冲组件上；

所述杠体（1）包括撞块（11）和轴座（12），所述轴座（12）一端与撞块（11）固定连接、一端设有轴孔（121），所述连杆轴（2）一端插入轴孔（121）内、一端与缓冲组件连接，所述轴孔（121）内设有第一弹性体（122），所述第一弹性体（122）一端与连杆轴（2）端部抵靠、一端抵靠轴孔（121）孔底，所述轴孔（121）侧壁还设有销柱孔（123），所述销柱孔（123）内设有滑块销（124）和第二弹性体（125），所述滑块销（124）滑槽形式安装在销柱孔（123）内，所述连杆轴（2）轴面上设有凹孔（22），所述第二弹性体（125）将滑块销（124）向凹孔（22）顶紧；

所述缓冲组件为第二缓冲组件（4），所述第二缓冲组件（4）包括筒体（41）、筒盖（42）、外环活塞（43）、内活塞（44）和归位弹簧（45），所述筒体（41）一端固连筒盖（42）封闭为一个腔体，所述外环活塞（43）为一个环体，外环活塞（43）的轴向厚度大于内活塞（44）的轴向厚度，外环活塞（43）与筒体（41）内壁滑动安装并在接触面上设有密封圈，所述内活塞（44）与外环活塞（43）的内壁滑动安装并在接触面上设有密封圈，所述连杆轴（2）穿过筒盖（42）后与内活塞（44）固定连接，所述外环活塞（43）与筒盖（42）之间设有归位弹簧（45），所述筒体（41）内、外环活塞（43）背离归位弹簧（45）的一侧充满非牛顿流体（62）。

2.根据权利要求1所述的一种防误撞且耐瞬时冲击的保险杠，其特征在于：所述归位弹簧（45）为波纹弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种防误撞且耐瞬时冲击的保险杠，其特征在于：所述连杆轴（2）包括定位盘（21），所述定位盘（21）位于连杆轴（2）中间部位，定位盘（21）朝向轴座（12）的端面上设有接近开关（211）。

4.根据权利要求3所述的一种防误撞且耐瞬时冲击的保险杠，其特征在于：所述第一弹性体（122）为波纹弹簧，所述第二弹性体（125）为蝶形弹簧。

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