CN113431839A - 一种用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头及其控制方法，包括球销，球销下部设置于球座内，球座固定于球销壳体内，球座外表面与球销壳体内表面之间存在用于安装气体发生器的安装空间，安装空间内固定有可向安装空间内充气的气体发生器，球销壳体上开设有供气体发生器的线束伸出球销壳体的线束过孔。通过气体发生器可在车辆受到碰撞时断开车轮与控制臂的连接，使车轮适时地、自动地向车辆外侧撇出，避免车轮在碰撞力的作用下挤压驾驶舱，对主副驾乘员造成伤害，对车辆25％的小偏置碰撞提供了非常有针对性的保护。

Description

一种用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头及其控制方法

技术领域

本发明涉及车辆结构技术领域，具体地指一种用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头及其控制方法。

背景技术

目前，欧洲E-NCAP与中汽研C-NCAP均采用40％重叠可变形壁障碰撞试验对车辆进行考核，被撞障碍物可以变形吸能，且车辆前防撞梁、车身纵梁需要起到吸能作用。各大车企经过多年的碰撞技术提升，在应对该种碰撞时，驾驶舱可以得到有效的保护，汽车事故统计数据显示车辆正面碰撞平均几率约25％，而小角度碰占正面碰的30％以上。由于车身宽度和壁障的重叠量小，接触的受力面积小，对车身和乘员造成的伤害可能性更高。这种小偏置碰撞试验与传统的100％正面碰撞和40％偏置碰撞的区别在于：(1)重叠量小，传统设计的用于溃缩吸能的前纵梁难以发挥作用；(2)刚性壁障，传统可变性壁障在碰撞试验中会变形吸收一部分能量，但刚性壁障无法吸能。从2018年开始，中保研C-IASI参考美国IIHS采用了驾驶员侧25％的小偏置碰撞的试验检测方法，更在2019年12月21日，中保研又完成并首次公开了乘员侧正面25％小偏置碰撞演示试验(又称右侧25％小偏置碰撞)。由于这种碰撞试验避开了车身纵梁，在碰撞时刚性壁障直接撞击车轮，挤压车轮、摆臂向驾驶舱方向侵入，对舱内人员造成巨大伤害，因此这项碰撞测试从2018年开始进到目前为止，粗略统计所有参加的车型有多一半在这项测试中被评为“差”，严重影响品牌口碑。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种能有效避免小偏置碰撞对乘员舱的侵入，减少人员伤亡的用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头及其控制方法。

为实现此目的，本发明所设计的用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头，包括球销，所述球销下部设置于球座内，所述球座固定于球销壳体内，其特征在于：所述球座外表面与所述球销壳体内表面之间存在用于安装气体发生器的安装空间，所述安装空间内固定有可向所述安装空间内充气的所述气体发生器，所述球销壳体上开设有供所述气体发生器的线束伸出所述球销壳体的线束过孔。

进一步的，所述球销壳体为顶部开放的杯型壳体，所述球座为一体式球座，其包括与所述球销底面配合的半球形底座和固定连接于所述半球形底座顶部周向表面的定位环，所述球销壳体顶部开设有与所述定位环配合的定位槽，所述定位环固定于所述定位槽内。

进一步的，所述定位槽内还固定有位于所述定位环上方、与所述定位环同轴设置的垫片。

进一步的，所述半球形底座过盈配合固定于所述球销壳体内。

进一步的，所述半球形底座的外表面与所述球销壳体的内表面之间的空间为所述安装空间。

进一步的，所述球销和所述球销壳体上固定有防尘罩，所述防尘罩的顶部通过上卡箍固定于所述球销上，所述防尘罩的底部通过下卡箍固定于所述球销壳体上。

进一步的，所述球销壳体上开设有与所述防尘罩底部配合的卡槽，所述防尘罩底部设置于所述卡槽内。

一种用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头的控制方法，包括上述权利要求1—7中任意一项所述的用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头，汽车受到碰撞后，接通所述气体发生器的电路，气体发生器工作，在所述安装空间内释放大量气体，使所述球销和所述球座向上冲出所述球销壳体，实现所述球销和所述球座与球销壳体的自动脱离。

进一步的，所述汽车受到碰撞后，通过安装在车辆上的碰撞传感器判断车辆碰撞是否达到悬架球头的自动脱离条件，若是则接通所述气体发生器的电路，若不是则不接通所述气体发生器的电路。

更进一步的，所述判断车辆碰撞是否达到悬架球头的自动脱离条件的方法是：碰撞传感器检测碰撞作用时间，计算车辆减速度，将车辆减速度与设定的碰撞触发的车辆减速度进行比较，若车辆减速度达到或超过碰撞触发的车辆减速度，则接通所述气体发生器的电路，若车辆减速度未达到碰撞触发的车辆减速度，则不接通所述气体发生器的电路。

本发明的有益效果是：通过气体发生器可在车辆受到碰撞时断开车轮与控制臂的连接，使车轮适时地、自动地向车辆外侧撇出，避免车轮在碰撞力的作用下挤压驾驶舱，对主副驾乘员造成伤害，对车辆25％的小偏置碰撞提供了非常有针对性的保护。本发明在控制电路上，借用了车辆上已有的安全气囊ECU和碰撞传感器，无需额外新增传感器及核心控制部件，成本可控。本发明所设计的悬架球头在车辆上的安装接口与常规球头相同，仅新增的电控线束需在摆臂等零件上设置线束安装支架，此外不涉及接口零件的其他变更，结构上简单，易于实现。

附图说明

图1为本发明中用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头的结构图；

图2为本发明中用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头与控制臂和转向节安装的结构图；

图3为本发明中可自动脱出式悬架球头的控制原理图；

其中，1—球销，2—球座(2.1—半球形底座，2.2—定位环)，3—球销壳体，4—气体发生器，5—线束，6—垫片，7—防尘罩，8—上卡箍，9—下卡箍，10—转向节，11—控制臂，12—螺栓，13—连接板。

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。

如图1—2所示的用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头，包括球销1，球销1下部设置于球座2内，球座2固定于球销壳体3内，球销壳体3为顶部开放的杯型壳体，球座2为一体式球座，其包括与球销1底面配合的半球形底座2.1和固定连接于半球形底座2.1顶部周向表面的定位环2.2，球销壳体3顶部开设有与定位环2.2配合的定位槽，定位环2.2固定于定位槽内，定位槽内还固定有位于定位环2.2上方、与定位环2.2同轴设置的垫片6，半球形底座2.1过盈配合固定于球销壳体3内。

球销1和球销壳体3上固定有防尘罩7，防尘罩7的顶部通过上卡箍8固定于球销1上，球销壳体3上开设有与防尘罩7底部配合的卡槽，防尘罩7通过下卡箍9固定于卡槽内。

球座2外表面与球销壳体3内表面之间存在安装气体发生器4的安装空间，安装空间内固定有可向安装空间内充气的气体发生器4，球销壳体3底部开设有供气体发生器4的线束5伸出球销壳体3的线束过孔。

如图2所示，球销壳体3通过连接板13和螺栓12与控制臂11固定，转向节10与球销1固定。

基于上述结构，如图3所示，为用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头的控制方法：汽车受到碰撞后，通过安装在车辆上的碰撞传感器判断车辆碰撞是否达到悬架球头的自动脱离条件，即碰撞传感器检测碰撞作用时间，计算车辆减速度，将车辆减速度与设定的碰撞触发的车辆减速度进行比较，若车辆减速度未达到碰撞触发的车辆减速度，则不接通气体发生器4的电路，若车辆减速度达到或超过碰撞触发的车辆减速度，则接通气体发生器4的电路，气体发生器4工作，在安装空间内释放大量气体，使球销1和球座2向上冲出球销壳体3，实现球销1和球座2与球销壳体3的自动脱离。从而使与球销连接的转向节10和与转向节10连接的车轮向车辆外侧脱离，避免车轮侵入驾驶舱对舱内成员造成伤害。

本发明中，球销1与车轮/转向节10连接，球销壳体3与控制臂11连接，球销1包裹在球座2上后，整体压装到球销壳体3的内部，球销1在球销壳体3中可绕球座2中心摆动、转动，从而保证车辆正常行驶时车轮转向动作的实现。球销1下端为光滑球体，上端为长销状，可设置为锥形或圆柱形，与车辆的转向节10连接。一体式球座为半球碗状，球碗可与球销1的光滑球体配合，球座2开口部边缘有水平外翻的定位环2.2，球座2的材料耐磨且有弹性，一般选择工程塑料，通过压装使球销1与球座2完成组合。

球销壳体3有连接板13与杯形部分组成，连接板13部分用于连接悬架的控制臂11，可采用螺栓12或铆钉连接，但不限于此一种形式，球销壳体3也可无连接板13，通过直接压装至控制臂11的安装孔内实现连接。杯形部分是球销壳体3的关键技术所在，其杯底预留安装槽，用于安装微型的气体发生器4，安装槽的下端有两个小孔，即线束过孔，用于气体发生器4的电控线束的通过，杯体上端开口，球销1与球座2的组合从杯体上端向下压装，杯形壳体的内侧设置有安装定位台阶，用于对球座2的定位环2.2进行限位安装，定位环2.2的外侧与定位槽槽壁过盈配合，球座碗形外壁的上半部分与杯型壳体内壁过盈配合，球座2与球销壳体3之间相对固定不动。

垫片6套在球销1上自上向下装配，安装至定位环2.2的上方，垫片6与定位槽过盈配合，与球销壳体3之间相对固定不动。球销壳体3上缘经过收口工艺，如旋铆等工艺进行收口(形成定位槽)，将球座2与垫片6在轴向上固定，使球销1和球座2的组合体在轴向上无法移动，以承受车轮传递来的垂向载荷。球销壳体3与球座2之间有垫片6隔开，保证球销壳体3边缘收口时不对球座2造成破坏。

球销壳体3外侧壁设置有环形槽(卡槽)，用于安装防尘罩7，防尘罩7套在球销1上，自上向下安装，下口卡在球销壳体3外壁的环形槽内，并通过下卡箍9固定，上口卡在球销1外壁的环形槽内，并通过上卡箍8固定，防止脱落，起到密封防尘的作用。

气体发生器4的线束5与外部线束相连，线束5穿出后，对线束过孔做封闭处理，实现杯形壳体内部密封。

如图3所示，本发明直接借用安全气囊的碰撞传感器和ECU，在现有气囊回路基础上，新增用于控制悬架球头的控制电路。

当汽车受到碰撞时，安装在车辆上的碰撞传感器利用碰撞时产生的惯性力，检测到碰撞作用时间、碰撞强度即车辆减速度，并将数据传送到ECU，ECU将碰撞传感器送来的碰撞信号与ECU内部的碰撞触发数据进行比较，若判定碰撞强度达到或超过其规定值，则指令接通气体发生器4的电路，气体发生器4工作，在瞬间释放大量气体，由于气体发生器4安装在由杯形壳体与一体式球座围成的狭小密闭空间内，大量气体瞬间充满该空间，给杯型壳体四周内壁造成强烈的压迫力，杯形壳体下半部分厚度大强度高，而杯型壳体上端收口处材料相对薄弱，在受到强烈的气体压力冲击时首先遭到破坏，球销1与球座2的组合体失去轴向限位，向上冲出杯型壳体，实现悬架球头的自动断开。球头断开后，车轮/转向节与控制臂11之间的连接断开，车轮在水平方向上无法受到控制臂11的牵制作用，向车辆外侧撇出，在车辆碰撞的过程中不侵入驾驶舱，实现碰撞保护作用。

在车辆开发时，根据期望的悬架球头断开时间，对ECU进行标定，使球头在发生碰撞后适时的断开，本发明所设计的技术方案动作可控，保护效果良好。

以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头，包括球销(1)，所述球销(1)下部设置于球座(2)内，所述球座(2)固定于球销壳体(3)内，其特征在于：所述球座(2)外表面与所述球销壳体(3)内表面之间存在用于安装气体发生器(4)的安装空间，所述安装空间内固定有可向所述安装空间内充气的所述气体发生器(4)，所述球销壳体(3)上开设有供所述气体发生器(4)的线束(5)伸出所述球销壳体(3)的线束过孔。

2.如权利要求1所述的用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头，其特征在于：所述球销壳体(3)为顶部开放的杯型壳体，所述球座(2)为一体式球座，其包括与所述球销(1)底面配合的半球形底座(2.1)和固定连接于所述半球形底座(2.1)顶部周向表面的定位环(2.2)，所述球销壳体(3)顶部开设有与所述定位环(2.2)配合的定位槽，所述定位环(2.2)固定于所述定位槽内。

3.如权利要求2所述的用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头，其特征在于：所述定位槽内还固定有位于所述定位环(2.2)上方、与所述定位环(2.2)同轴设置的垫片(6)。

4.如权利要求2所述的用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头，其特征在于：所述半球形底座(2.1)过盈配合固定于所述球销壳体(3)内。

5.如权利要求2所述的用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头，其特征在于：所述半球形底座(2.1)的外表面与所述球销壳体(3)的内表面之间的空间为所述安装空间。

6.如权利要求1所述的用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头，其特征在于：所述球销(1)和所述球销壳体(3)上固定有防尘罩(7)，所述防尘罩(7)的顶部通过上卡箍(8)固定于所述球销(1)上，所述防尘罩(7)的底部通过下卡箍(9)固定于所述球销壳体(3)上。

7.如权利要求6所述的用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头，其特征在于：所述球销壳体(3)上开设有与所述防尘罩(7)底部配合的卡槽，所述防尘罩(7)底部设置于所述卡槽内。

8.一种用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头的控制方法，其特征在于：它包括上述权利要求1—7中任意一项所述的用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头，汽车受到碰撞后，接通所述气体发生器(4)的电路，气体发生器(4)工作，在所述安装空间内释放大量气体，使所述球销(1)和所述球座(2)向上冲出所述球销壳体(3)，实现所述球销(1)和所述球座(2)与球销壳体(3)的自动脱离。

9.如权利要求8所述的用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头的控制方法，其特征在于：所述汽车受到碰撞后，通过安装在车辆上的碰撞传感器判断车辆碰撞是否达到悬架球头的自动脱离条件，若是则接通所述气体发生器(4)的电路，若不是则不接通所述气体发生器(4)的电路。

10.如权利要求9所述的用于碰撞保护的可自动脱出式悬架球头的控制方法，其特征在于：所述判断车辆碰撞是否达到悬架球头的自动脱离条件的方法是：碰撞传感器检测碰撞作用时间，计算车辆减速度，将车辆减速度与设定的碰撞触发的车辆减速度进行比较，若车辆减速度达到或超过碰撞触发的车辆减速度，则接通所述气体发生器(4)的电路，若车辆减速度未达到碰撞触发的车辆减速度，则不接通所述气体发生器(4)的电路。

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