CN201856723U

CN201856723U - 主被动结合式汽车碰撞吸能装置

Info

Publication number: CN201856723U
Application number: CN2010205726981U
Authority: CN
Inventors: 雷正保; 杜青云; 雷沐羲
Original assignee: Changsha University of Science and Technology
Current assignee: Changsha University of Science and Technology
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2020-10-22

Abstract

本实用新型公开了一种主被动结合式汽车碰撞吸能装置，它包括伸缩式保险杠组件（1）、控制单元（2）、车速检测单元（3）以及车距检测单元（4），控制单元（2）根据车速检测单元（3）和车距检测单元（4）的检测信号作出判断并对伸缩式保险杠组件（1）进行控制。本实用新型具有碰撞过程更平稳、吸能性能更好、安全可靠性好、操作简便、重量轻、造价低的优点。

Description

主被动结合式汽车碰撞吸能装置

技术领域

本实用新型涉及汽车安全控制领域，具体涉及一种主被动结合式汽车碰撞吸能装置。

背景技术

随着社会的进步，人们的生命安全越来越受到重视，汽车安全技术也成为了今后汽车发展的突破点，汽车安全技术有主动安全技术和被动安全技术。现行的主动安全技术已比较纯熟，主动安全技术主要是利用测距系统测量自车与前车的距离，当两车距离小于行车安全距离时发出报警提醒驾驶员做出决策，更进一步的做法是在报警之后进行自动制动，但是这样有可能导致误操作发生危险。被动安全技术则主要有安全带、安全气囊和碰撞吸能装置等。虽然当今汽车基本上都不同程度采用了的主动安全技术和被动安全技术，但是主动安全技术和被动安全技术之间是简单的功能相加，不能有效地结合以提高汽车的安全性能。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术的缺点，提供一种碰撞过程更平稳、吸能性能更好、安全可靠性好、操作简便、重量轻、造价低的主被动结合式汽车碰撞吸能装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种主被动结合式汽车碰撞吸能装置，它包括伸缩式保险杠组件、控制单元、车速检测单元以及车距检测单元，所述控制单元根据车速检测单元和车距检测单元的检测信号作出判断并对所述伸缩式保险杠组件进行控制。

作为本实用新型的进一步改进：

所述控制单元包括用于设置路面信息的路面条件选择开关。

所述控制单元与一个警示单元相连。

所述伸缩式保险杠组件包括套管、导杆、保险杠以及伸缩驱动装置，所述导杆套设于套管中，所述导杆的一端与保险杠相连，另一端与伸缩驱动装置相连。

所述伸缩驱动装置包括驱动电机和与驱动电机的输出端相连的螺套，所述导杆与螺套之间通过螺纹配合连接。

所述螺套套设于套管内，所述套管的内壁设有当保险杠发生碰撞时与螺套进行剪切吸能的吸能螺纹。

所述螺套靠吸能螺纹的一端设有用于剪切吸能螺纹的剪切套筒。

所述套管上设有对所述螺套进行轴向定位的卡环。

所述套管内设有对螺套进行限位的止动块。

本实用新型具有下述优点：

1、本实用新型的控制单元通过车速检测单元输出的本车车速获取安全距离、并在车距检测单元检测的当前距离小于安全距离时通过驱动电机驱动保险杠主动伸出，主动吸能与伸缩式保险杠组件自身的被动撞击吸能的被动吸能相结合，具有碰撞过程更平稳、吸能能力更强、可靠性更高、操作简便、重量更轻、造价更低、碰撞安全性更好，能更有效地保护乘员生命财产安全的优点。

2、控制单元包括用于设置路面信息的路面条件选择开关，可手动选择路面情况，控制单元根据本车速度和当前路面信息获取本车的安全距离，获得的安全距离更加准确可靠。

3、适合安装于各种类别的中高级汽车以及特种车辆等等，适用范围广泛，推广应用前景更广。

4、伸缩式保险杠组件的导杆设于套管中并与螺套螺纹连接，套管的内壁上设有当保险杠发生碰撞时与螺套进行剪切吸能的吸能螺纹，从而通过可用最短的吸能区域的长度，吸收给定的碰撞动能，从而可最大限度地增加汽车的有效空间，并使汽车重量更轻、结构更紧凑。

5、本实用新型可在新车制造中与车身制成一体，也可作为汽车配件改良汽车安全性，当汽车碰撞事故发生后，只需更换伸缩式保险杠组件部分即可。

附图说明

图1为本实用新型实施例的框架结构示意图；

图2为本实用新型实施例的控制单元的芯片接口示意图；

图3为本实用新型实施例的路面条件选择开关的电路原理示意图；

图4为本实用新型实施例的驱动电机驱动单元的电路原理示意图；

图5为本实用新型实施例的伸缩式保险杠组件的结构示意图。

图例说明：1、伸缩式保险杠组件；11、保险杠；12、套管；121、螺套；122、剪切套筒；123、止动块；124、端盖；13、导杆；14、吸能螺纹；15、卡环；2、控制单元；21、路面条件选择开关；22、警示单元；23、显示单元；24、行程开关；3、车速检测单元；31、光电隔离单元；4、车距检测单元；41、通讯接口单元；5、驱动电机；51、主动齿轮；52、被动齿轮。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型实施例的主被动结合式汽车碰撞吸能装置包括伸缩式保险杠组件1、控制单元2、车速检测单元3以及车距检测单元4，控制单元2根据车速检测单元3和车距检测单元4的检测信号作出判断并对伸缩式保险杠组件1进行控制。

本实施例中，伸缩式保险杠组件1具有可沿障碍物方向伸出的保险杠11，控制单元2根据车速检测单元3检测的本车车速获取本车的安全距离、并在车距检测单元4检测的本车与障碍物之间的距离小于安全距离时驱动电机5将保险杠11向障碍物方向伸出。控制单元2包括用于设置路面信息的路面条件选择开关21，控制单元2根据本车速度和控制单元2设置的路面信息获取本车的安全距离，路面条件选择开关21为多路选通开关，根据用户触发的选通开关状态向控制单元2输出预设的路面信息，路面条件选择开关21安装于汽车驾驶室内仪表盘上。控制单元2与一个警示单元22相连，控制单元2在当前距离小于安全距离时控制警示单元22发出警告信号，警示单元22采用蜂鸣器和发光二极管实现。控制单元2通过光电隔离单元31与车速检测单元3相连、通过通讯接口单元41与车距检测单元4相连，控制单元2通过驱动电机驱动单元驱动电机5。此外，控制单元2还与显示单元23、行程开关24相连。

本实施例中，控制单元2的控制器采用Atmel公司的AVR单片机ATmega128-16AC芯片实现，ATmega128-16AC是一种基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器。如图2所示，控制单元2的PB2、PB3、PD2、PD3端口与显示单元23相连， PB6、PD0端口与车距检测单元4相连， PC0、PC1端口与路面条件选择开关21相连， PC4、PC5端口与行程开关24相连， PA6、PA7端口与驱动电机驱动单元、警示单元22相连。控制单元2的路面条件选择开关21采用SW-DIP4，包含4路选通开关。如图3所示，其中端口1、2、3用于与控制单元2相连，K1代表干燥路面，K2代表湿路面，K3代表冰雪路面。

车速检测单元3 采用型号为NS43NCT1 光电非接触式车速传感器，它安装于汽车变速箱壳体内的变速器输出轴上，车速检测单元3向控制单元2输出脉冲，控制单元2根据单位时间内的脉冲数量获取当前的本车速度。车距检测单元4采用德国微波传感器公司Smartmicro有限公司生产的通用中距毫米波雷达UMRR（Universal Medium Range Radar）V5.50。驱动电机5选择型号为SZ系列直流伺服电动机90SZ69，驱动电压为24V。根据本设计制动时间需求，导杆13要在1.6s内伸出，考虑到控制单元2的反应时间等，预留出600ms作为控制单元2的系统反应时间和驱动电机5的启动时间，则导杆13要在1.0s内全部伸出。本实施例中，导杆13的螺距为16 mm，吸能螺纹14全长为380mm，主动齿轮51与被动齿轮52的齿数比1:4，则导杆13在1.0s内需要旋转380/16=23.75圈，驱动电机5的转速为23.75*4=95r/s=5700r/min，需求驱动转矩T=235.6N、驱动功率P=127W、输出功率范围为100W~110W。

如图4所示，驱动电机驱动单元主要采用L298芯片实现，2、3、13、14端口用于控制两个驱动电机5，5、7、10、12端口用于与控制单元2相连，用于控制驱动电机的正转和反转，ENA、ENB端口用于使能控制驱动电机5的停转。

如图5所示，伸缩式保险杠组件1包括套管12、导杆13、保险杠11以及伸缩驱动装置，导杆13套设于套管12中，导杆13的一端与保险杠11相连，另一端与伸缩驱动装置相连。伸缩驱动装置包括驱动电机5和与驱动电机5的输出端相连的螺套121，导杆13与螺套121之间通过螺纹配合连接。螺套121套设于套管12内，套管12的内壁设有当保险杠11发生碰撞时与螺套121进行剪切吸能的吸能螺纹14。螺套121靠吸能螺纹14的一端设有用于剪切吸能螺纹14的剪切套筒122。套管12上设有对螺套121进行轴向定位的卡环15，当汽车发生碰撞时，保险杠11将碰撞能量传给导杆13，导杆13带动螺套121运动，螺套121剪切卡环15，卡环15首先断裂，螺套121继续运动剪切吸能螺纹14，实现剪切吸能。套管12内设有对螺套121进行限位的止动块123，本实施例中，止动块123设于套管12的端盖124处，用于阻止螺套121运动到止动块123处继续向前冲击。

本实施例中，套管12安装于汽车两侧的前纵梁上，导杆13的末端与保险杠11相铰接，驱动电机5的输出轴上设有主动齿轮51，螺套121上套设有被动齿轮52，主动齿轮51与被动齿轮52相啮合，驱动电机5通过驱动相啮合的主动齿轮51与被动齿轮52驱动螺套121在套管12内发生转动，进而驱动导杆13沿障碍物方向旋转伸缩，从而实现保险杠11的伸缩。

本实施例中控制单元2获取本车的安全距离时，本车车速、路面状况和安全距离的关系模型如下表所示：

v（km/h)	干燥路面(m)	湿路面(m)	冰雪路面(m)
				30	23	24	30
40	32	34	43
				50	42	45	60
60	53	58	79
				70	66	72	100
80	79	88	125

本实用新型的工作原理如下：驾驶员首先根据路面条件打开路面条件选择开关21相应的选通开关，汽车行驶时，车速检测单元3实时检测本车车速并输出至控制单元2，车距检测单元4检测本车与障碍物之间的当前距离并输出至控制单元2，控制单元2根据本车车速获取本车的安全距离并将安全距离与本车与障碍物之间的当前距离进行比较：在当前距离小于安全距离时，控制单元2的PA7端口输出高电平，驱动电机5正转将保险杠11向障碍物方向伸出，警示单元22开始报警；若危险解除，则控制单元2的PA7端口输出低电平，驱动电机5反转将保险杠11向车身方向缩回，警示单元22解除报警。一旦保险杠11与障碍物发生碰撞，则碰撞能量首先传递给导杆13，由于导杆13上的螺纹和套管12上的螺套121配合，因此卡环15被剪切断掉，吸收小部分能量，如果能量仍有剩余，则碰撞能量通过螺套121端部的剪切套筒122继续向套管12内移动并剪切套管12的内壁上的吸能螺纹14，直至碰撞能量被全部吸收。如果吸能螺纹14被全部剪切完仍然有剩余能量，则止动块123起到对导杆13的限位作用，吸收车辆碰撞的冲击力，从而达到保护车上人员生命安全的目的。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种主被动结合式汽车碰撞吸能装置，其特征在于：它包括伸缩式保险杠组件（1）、控制单元（2）、车速检测单元（3）以及车距检测单元（4），所述控制单元（2）根据车速检测单元（3）和车距检测单元（4）的检测信号作出判断并对所述伸缩式保险杠组件（1）进行控制。

2.根据权利要求1所述的主被动结合式汽车碰撞吸能装置，其特征在于：所述控制单元（2）包括用于设置路面信息的路面条件选择开关（21）。

3.根据权利要求2所述的主被动结合式汽车碰撞吸能装置，其特征在于：所述控制单元（2）与一个警示单元（22）相连。

4.根据权利要求1或2或3所述的主被动结合式汽车碰撞吸能装置，其特征在于：所述伸缩式保险杠组件（1）包括套管（12）、导杆（13）、保险杠（11）以及伸缩驱动装置，所述导杆（13）套设于套管（12）中，所述导杆（13）的一端与保险杠（11）相连，另一端与所述伸缩驱动装置相连。

5.根据权利要求4所述的主被动结合式汽车碰撞吸能装置，其特征在于：所述伸缩驱动装置包括驱动电机（5）和与驱动电机（5）的输出端相连的螺套（121），所述导杆（13）与螺套（121）之间通过螺纹配合连接。

6.根据权利要求5所述的主被动结合式汽车碰撞吸能装置，其特征在于：所述螺套（121）套设于套管（12）内，所述套管（12）的内壁设有当保险杠（11）发生碰撞时与螺套（121）进行剪切吸能的吸能螺纹（14）。

7.根据权利要求6所述的主被动结合式汽车碰撞吸能装置，其特征在于：所述螺套（121）靠吸能螺纹（14）的一端设有用于剪切吸能螺纹（14）的剪切套筒（122）。

8.根据权利要求7所述的主被动结合式汽车碰撞吸能装置，其特征在于：所述套管（12）上设有对所述螺套（121）进行轴向定位的卡环（15）。

9.根据权利要求8所述的主被动结合式汽车碰撞吸能装置，其特征在于：所述套管（12）内设有对螺套（121）进行限位的止动块（123）。