CN112721841A - 车辆碰撞吸能方法、车辆碰撞吸能装置及车辆 - Google Patents

车辆碰撞吸能方法、车辆碰撞吸能装置及车辆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种车辆碰撞吸能方法、车辆碰撞吸能装置及车辆，所述方法包括如下步骤：在前轮的前方设置车辆碰撞吸能装置，所述车辆碰撞吸能装置与所述前轮的轮胎边缘之间设有触发距离；在车辆发生正碰时，所述车辆碰撞吸能装置扎破所述前轮的轮胎；所述前轮的轮胎内的气体向前释放以抵消正碰对车辆的作用。本发明的车辆碰撞吸能方法、车辆碰撞吸能装置及车辆克服了传统的技术偏见，提出在车辆碰撞瞬间通过使前轮轮胎瞬间破裂吸收碰撞能量从而减少驾乘人员伤害的方法及结构，具有简单易行、安全可靠且吸能效率较高的优点。

Description

车辆碰撞吸能方法、车辆碰撞吸能装置及车辆
技术领域
本发明涉及车辆制造技术领域，具体涉及一种车辆碰撞吸能方法、车辆碰撞吸能装置及车辆。
背景技术
碰撞安全是车辆极为重要的性能，直接关系到人身安全，也影响到车辆的营销及推广。车辆在碰撞(尤其是车辆前部)时，往往会产生巨大的碰撞冲击力，碰撞冲击力会使车辆前部结构压溃，致使前机舱内的刚性结构入侵乘员舱，对乘员舱内的驾乘人员造成人身甚至生命造成伤害。
为增强车辆的碰撞安全性能，许多与车辆被动安全相关的技术被开发并应用到车辆上，如安全带、安全气囊、在纵梁前端增加吸能溃缩结构、在车门上增加防撞梁、优化力的传递路径等各种方式。溃缩吸能的方式能够在在车辆发生碰撞时，通过变形来吸收碰撞时的冲击力，以降低乘客可能遭受到的最大损害。
在车辆碰撞瞬间，冲击能量非常大，受到空间布置的限制，车头尤其是车身纵梁部分能够提供用于溃缩吸能的空间往往有限，车头部分发生溃缩变形只能吸收部分能量，多余的能量如果不能被快速吸收掉或者通过合理的传递路径传递出去，仍会增加对驾乘人员的伤害指数。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种车辆碰撞吸能方法、车辆碰撞吸能装置及车辆，为野外公路勘察人员提供精确、可靠的安全生产保障。
为实现上述目的，一方面，本发明所设计的车辆碰撞吸能方法，包括以下步骤：在前轮的前方设置车辆碰撞吸能装置，所述车辆碰撞吸能装置与所述前轮的轮胎边缘之间设有触发距离(L)；在车辆发生正碰时，所述车辆碰撞吸能装置扎破所述前轮的轮胎；所述前轮的轮胎内的气体向前释放以抵消正碰对车辆的作用。
作为优选实施方式，所述触发距离(L)根据碰撞仿真分析或实车碰撞结果确定。
作为优选实施方式，所述车辆碰撞吸能装置设置在所述车辆的前纵梁溃缩吸能区。
作为优选实施方式，所述碰撞吸能装置包括固定板及安装在所述固定板上的刺针，所述固定板固定在所述前纵梁的外板上，所述刺针朝向所述前轮的轮胎。
为实现上述目的，另一方面，本发明所设计的车辆碰撞吸能装置，包括固定板及至少一个刺针，所述刺针以朝向所述前轮的轮胎的方式安装在所述固定板上，所述固定板固定在所述前纵梁的外板上，所述触发距离(L)由所述刺针的针尖与所述前轮的轮胎在前后方向上距离定义。
作为优选实施方式，所述固定板上间隔设有多个所述刺针。
作为优选实施方式，所述固定板通过紧固件或焊接连接在前纵梁的外侧。
为实现上述目的，再一方面，本发明所设计的车辆，包括前防撞梁、前纵梁及前轮，所述前防撞梁垂直于所述前纵梁设置在所述前纵梁的前端，所述前轮设置在所述前纵梁的外侧，所述车辆进一步包括车辆碰撞吸能装置，所述车辆碰撞吸能装置设置在每一所述前轮的前方且与所述前轮的轮胎边缘之间留有触发距离(L)，所述车辆碰撞吸能装置在所述车辆受到正碰时扎破所述前轮的轮胎以使所述前轮的轮胎内的气体释放以抵消正碰对车辆的作用。
作为优选实施方式，所述车辆碰撞吸能装置设置在所述前纵梁的前纵梁溃缩吸能区，所述触发距离(L)利用所述前纵梁的溃缩量采用碰撞仿真分析或实车碰撞结果来确定。
作为优选实施方式，所述碰撞吸能装置包括固定板及安装在所述固定板上的刺针，所述固定板通过紧固件或焊接连接在前纵梁的外侧，所述刺针朝向所述前轮的轮胎。
本发明的有益效果是：本发明的车辆碰撞吸能方法、车辆碰撞吸能装置及车辆克服了传统的技术偏见，提出在车辆碰撞瞬间通过使前轮轮胎瞬间破裂吸收碰撞能量从而减少驾乘人员伤害的方法及结构。本发明的车辆碰撞吸能方法、车辆碰撞吸能装置及车辆，具有简单易行、安全可靠且吸能效率较高的优点。
附图说明
图1为本发明优选实施例的车辆的在碰撞前的局部结构示意图；
图2为图1中的车辆在碰撞发生时的结构示意图。
图中各元件标号如下：前防撞梁10、前纵梁20(其中，前纵梁溃缩吸能区21)、前轮30、车辆碰撞吸能装置40(其中，固定板41、刺针42)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
车辆爆胎是指轮胎在极短的时间(一般少于0.1秒)因破裂突然失去空气而瘪掉的现象。根据有关统计数据显示，在高速公路上的交通事故中，10％的交通事故是由于轮胎故障引起的，而其中爆胎一项就占轮胎故障引发事故总量的70％以上。在这个大的常识背景前提下，无论是普罗大众或者是本领域的技术人员的通常的认知里，车辆爆胎都被看作对车辆、人身及道路交通安全造成重大威胁的现象，从未被利用到车辆尤其是车辆碰撞吸能领域作为车辆被动安全防御手段。
针对现有技术中的问题和亟待满足的碰撞吸能需求，本发明提供了一种车辆碰撞吸能方法、车辆碰撞吸能装置及车辆。本发明提出了一种全新的解决途径，本发明的车辆碰撞吸能方法以在车辆发生碰撞的瞬间通过使前轮轮胎瞬间破裂吸收碰撞能量从而减少驾乘人员伤害为理念，同时也提出了一种在碰撞瞬间时使车辆前轮轮胎瞬间破裂的车辆碰撞吸能装置及采用上述碰撞吸能装置的车辆。
具体地，本发明的车辆碰撞吸能方法包括以下步骤：在前轮的前方设置车辆碰撞吸能装置，车辆碰撞吸能装置与前轮的轮胎边缘之间设有触发距离L；在车辆发生正碰时，车辆碰撞吸能装置扎破所述前轮的轮胎；前轮的轮胎内的气体向前释放以抵消正碰对车辆的作用。在车辆发生碰撞时，前纵梁的发生溃缩后，车辆碰撞吸能装置随着与前轮的轮胎表面接触，快速将前轮的轮胎刺破，从而达到吸收碰撞能量的目的。
请结合参阅图1和图2，其为采用本发明的车辆碰撞吸能装置的车辆的局部示意图。在图示实施例的车辆中，在前防撞梁10的后方、前纵梁20的外侧、前轮30的轮胎的正前方，设有车辆碰撞吸能装置40。具体地，车辆碰撞吸能装置40安装在前纵梁20的外板上，且包括固定板41及设置在固定板41上的刺针42。固定板41可通过螺钉等紧固件安装到前纵梁20的外板上，也可采用焊接等方式固定到前纵梁20的外板上。固定板41上朝向前轮30的轮胎设有刺针42，刺针42的针尖朝向前轮30的轮胎。图示实施例中，固定板41上间隔设有多个刺针42；实际应用中，刺针42的数量可根据情况进行调整。
更具体地，车辆碰撞吸能装置40安装在前纵梁溃缩吸能区21，使得车辆碰撞吸能装置40能够在发生碰撞时，随着前纵梁溃缩吸能区21的溃缩变形而向后移动与前轮30的轮胎接触，达到扎破轮胎造成“爆胎”的效果。
请参阅图1，在正常驾驶状态下，车辆碰撞吸能装置40安装在前纵梁20的外侧，其与前轮30的轮胎之间有一定距离(刺针42与前轮30的轮胎边缘之间的距离为触发距离L)，因此对车辆的行驶不造成任何影响。
请参阅图2，当车辆发生正碰时，前防撞梁10先与碰撞物接触，随后前纵梁20前端的前纵梁溃缩吸能区21在碰撞力的作用下形变溃缩。随着前纵梁溃缩吸能区21的溃缩，安装在前纵梁20外侧的车辆碰撞吸能装置40快速向移动。由于车辆碰撞吸能装置40上的刺针42快速扎向前轮30的轮胎前端，前轮30的轮胎爆破。由于刺针42与前轮30的轮胎的接触点在前方，因此，前轮30的轮胎内的气体快速地由此向外释放。前轮30的轮胎释放气体所产生的能量能够抵消碰撞所产生的能量，因此，能够达到吸能的效果，再配合前防撞梁10及前纵梁溃缩吸能区21的吸能效果，能够将车辆碰撞所产生的降至极低，从而保障车内驾乘人员的人身安全。
需指出的是，触发距离L的大小可以根据碰撞仿真分析或实车碰撞的结果确定，具体跟前纵梁20的溃缩量有关。
为了验证本发明的车辆碰撞吸能方法、车辆碰撞吸能装置对车辆碰撞时吸能效果，采用车型A和车型B进行实车正面碰撞实验。其中，车型A为未安装本发明的车辆碰撞吸能装置的车辆，车型B为与车型A同样的车型但加装了本发明的车辆碰撞吸能装置的车辆。具体实验结果如表1中所示。
表1车型A与车型B进行实车碰撞结果
Figure BDA0002933664980000051
Figure BDA0002933664980000061
通过上表可看出，车型B在头部伤害指数、头部合成加速度、胸部压缩位移明显优于车型A，车型B颈部和腿部的参数与车型A差异不明显。头部伤害指数、头部合成加速度、胸部压缩位移这些参数的优化明显超过测量误差范围，可以排除测量误差所造成的差异的可能性。由此可以验证采用了本发明的车辆碰撞吸能装置的车辆能够产生碰撞吸能效果，能够对驾乘人员的提供碰撞保护，尤其头部伤害指数、头部合成加速度、胸部压缩位移这些指标上。
本发明的车辆碰撞吸能方法、车辆碰撞吸能装置对车辆碰撞时吸能效果在另一种车型上也进行了类似的实车碰撞对比实验，实验数据未在此一一列出，实验结果也验证采用了本发明的车辆碰撞吸能装置的车辆能够产生碰撞吸能效果，能够对驾乘人员的提供碰撞保护。
截至目前为止，还没有利用前轮轮胎吸收碰撞能量的方法及应用，也没有这方面的理念提出。综上所述，本发明的车辆碰撞吸能方法、车辆碰撞吸能装置及车辆克服了传统的技术偏见，提出在车辆碰撞瞬间通过使前轮轮胎瞬间破裂吸收碰撞能量从而减少驾乘人员伤害的方法及结构。本发明的车辆碰撞吸能方法、车辆碰撞吸能装置及车辆，相对于传统的吸能方法和吸能结构，简单易行，安全可靠，且吸能效率较高。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种车辆碰撞吸能方法，包括如下步骤：
在前轮的前方设置车辆碰撞吸能装置，所述车辆碰撞吸能装置与所述前轮的轮胎边缘之间设有触发距离(L)；
在车辆发生正碰时，所述车辆碰撞吸能装置扎破所述前轮的轮胎；
所述前轮的轮胎内的气体向前释放以抵消正碰对车辆的作用。
2.根据权利要求1所述的车辆碰撞吸能方法，其特征在于：所述触发距离(L)根据碰撞仿真分析或实车碰撞结果确定。
3.根据权利要求1所述的车辆碰撞吸能方法，其特征在于：所述车辆碰撞吸能装置设置在所述车辆的前纵梁溃缩吸能区。
4.根据权利要求3所述的车辆碰撞吸能方法，其特征在于：所述碰撞吸能装置包括固定板及安装在所述固定板上的刺针，所述固定板固定在所述前纵梁的外板上，所述刺针朝向所述前轮的轮胎。
5.一种如权利要求1所述的车辆碰撞吸能方法所采用的车辆碰撞吸能装置，其特征在于：包括固定板及至少一个刺针，所述刺针以朝向所述前轮的轮胎的方式安装在所述固定板上，所述固定板固定在所述前纵梁的外板上，所述触发距离(L)由所述刺针的针尖与所述前轮的轮胎在前后方向上距离定义。
6.根据权利要求2所述的车辆碰撞吸能装置，其特征在于：所述固定板上间隔设有多个所述刺针。
7.根据权利要求6所述的车辆碰撞吸能装置，其特征在于：所述固定板通过紧固件或焊接连接在前纵梁的外侧。
8.一种车辆，包括前防撞梁、前纵梁及前轮，所述前防撞梁垂直于所述前纵梁设置在所述前纵梁的前端，所述前轮设置在所述前纵梁的外侧，其特征在于：所述车辆进一步包括车辆碰撞吸能装置，所述车辆碰撞吸能装置设置在每一所述前轮的前方且与所述前轮的轮胎边缘之间留有触发距离(L)，所述车辆碰撞吸能装置在所述车辆受到正碰时扎破所述前轮的轮胎以使所述前轮的轮胎内的气体释放以抵消正碰对车辆的作用。
9.根据权利要求1所述的车辆，其特征在于：所述车辆碰撞吸能装置设置在所述前纵梁的前纵梁溃缩吸能区，所述触发距离(L)利用所述前纵梁的溃缩量采用碰撞仿真分析或实车碰撞结果来确定。
10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于：所述碰撞吸能装置包括固定板及安装在所述固定板上的刺针，所述固定板通过紧固件或焊接连接在前纵梁的外侧，所述刺针朝向所述前轮的轮胎。
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