專利名稱：汽車碰撞彈性緩沖器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碰撞緩沖器，尤其指一種應(yīng)用于汽車上而使汽車在碰撞的瞬間免遭損壞的碰撞彈性緩沖器。
背景技術(shù)：
目前，汽車因其方便、快捷而早已成為人們生活中息息相關(guān)的交通工具。但同時(shí)伴隨的交通事故所導(dǎo)致的車毀人亡慘劇也時(shí)有發(fā)生。而從各種事故的分析中可知，汽車前、后端的碰撞損失最為嚴(yán)重。為了盡量保護(hù)車內(nèi)乘員的生命安全，傳統(tǒng)的汽車前、后端設(shè)計(jì)遵循著“寧可車毀而人不亡”的原則。同時(shí)，在汽車的前、后部還設(shè)計(jì)有保險(xiǎn)杠，該保險(xiǎn)杠與車體之間為剛性連接。當(dāng)汽車遭受一個(gè)不大的碰撞力時(shí)，該保險(xiǎn)杠還可在一定程度上起到保護(hù)車體的作用。但隨著汽車業(yè)的發(fā)展，汽車的行駛速度也越來越快，當(dāng)車速達(dá)到60千米/小時(shí)的汽車發(fā)生碰撞瞬間，巨大的慣性力將使汽車頭部或尾部受到擠壓而發(fā)生嚴(yán)重變形，而此時(shí)的保險(xiǎn)杠根本無法實(shí)現(xiàn)保護(hù)車體的目的。因此，如何保護(hù)乘員安全的同時(shí)保存車體，已成為汽車設(shè)計(jì)者和制造人員所面臨的重大課題。
為此，人們?cè)O(shè)計(jì)出不同的汽車防碰撞裝置來，如中國授權(quán)公告號(hào)為CN2318085Y的《汽車液壓緩沖器》就披露了這樣一種裝置。其主要包括液壓柱、鋼套、油泵、噴油室、儲(chǔ)油室、彈簧栓子等部件，它是利用液壓柱擠壓噴油室內(nèi)的液體油，使栓子下移，使液壓油通過噴流間隙高速噴射入儲(chǔ)油室，使汽車碰撞的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為液體高速噴出的動(dòng)能，以便起到緩解物體沖撞力的作用。上述方案雖然在原理上可行，但從分析可知汽車碰撞所產(chǎn)生的巨大動(dòng)能，要想在20毫秒至30毫秒極短的碰撞時(shí)間段內(nèi)，全部轉(zhuǎn)化為從間隙中噴出的液壓油動(dòng)能，這是不可能的。也就是說，活塞壓縮油液，使其從小孔中噴出，雖然有能量消耗，但該能量消耗與汽車碰撞瞬間所產(chǎn)生的動(dòng)能遠(yuǎn)不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上，即汽車碰撞所產(chǎn)生的動(dòng)能無法由流阻所轉(zhuǎn)化掉。因此，它不能解決問題。同時(shí)，在這樣短的時(shí)間段內(nèi)，液壓油如不能從噴油口中及時(shí)排走，就會(huì)使得噴油室內(nèi)的壓力急劇升高，而極有可能出現(xiàn)鋼套爆裂的現(xiàn)象。再者，由于噴油口的存在，上述緩沖器只能在低壓力下工作，其體積將十分龐大，而想將其安裝在現(xiàn)有車體頭部或尾部的狹窄空間內(nèi)是很不現(xiàn)實(shí)的，因而上述方案實(shí)施起來無法達(dá)到預(yù)想的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種汽車碰撞彈性緩沖器，它在汽車受到強(qiáng)烈撞擊時(shí)，既可延長汽車碰撞時(shí)間，減小撞擊力，又能吸收碰撞所產(chǎn)生的動(dòng)能，從而可實(shí)現(xiàn)人體和車體同時(shí)免遭損害的目的。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的第一個(gè)技術(shù)方案為該汽車碰撞彈性緩沖器包括液壓缸，該液壓缸的活塞與汽車的保險(xiǎn)杠相固定，而液壓缸則連接在汽車車架上，其特征在于所述的液壓缸為高壓油缸，該高壓油缸的油腔通過高壓油管與蓄壓瓶相連通，且所述的油腔、高壓油管和蓄壓瓶中均充滿了液壓油而形成封閉的液壓系統(tǒng)。該方案中的高壓油缸的體積可做的較小，而蓄壓瓶可放置在車體的其它部位，使高壓油缸方便地安裝在車體頭部或后部的空間內(nèi)。
作為本發(fā)明第一個(gè)技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的高壓油管上可以串裝有允許液壓油從所述的油腔向所述的蓄壓瓶側(cè)移動(dòng)的第一單向閥，且該第一單向閥上還帶有供所述蓄壓瓶內(nèi)的液壓油緩慢流入所述油腔的阻尼孔。
作為本發(fā)明第一個(gè)技術(shù)方案的另一種改進(jìn)，其還可以包括低壓供油泵，該低壓供油泵通過管道與上述封閉的液壓系統(tǒng)相連接，并在該管道上安裝有讓液壓油從低壓供油泵流向所述封閉的液壓系統(tǒng)的第二單向閥。
在上述各方案中，所述高壓油缸可以為一個(gè)或二個(gè)或二個(gè)以上。當(dāng)采用二個(gè)或二個(gè)以上的高壓油缸時(shí)，各高壓油缸分別并列地安裝在所述汽車保險(xiǎn)杠和汽車車架之間。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的第二個(gè)技術(shù)方案為該汽車碰撞彈性緩沖器為液壓缸，該液壓缸的活塞與汽車的保險(xiǎn)杠相固定，而液壓缸則連接在汽車車架上，其特征在于所述的液壓缸為高壓油缸，該高壓油缸的油腔內(nèi)充滿著液壓油而形成封閉的液壓腔。在本方案中，高壓油缸的體積相對(duì)較大，可適用于車體頭部或尾部安裝位置允許的大型汽車中。
作為本發(fā)明第二技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述高壓油缸至少為二個(gè)，分別并列地安裝在所述汽車保險(xiǎn)杠和汽車車架之間。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于由于液壓缸為高壓油缸，且液壓系統(tǒng)(或液壓腔)呈封閉狀態(tài)，因此當(dāng)汽車發(fā)生碰撞，保險(xiǎn)杠帶動(dòng)活塞內(nèi)移，油腔內(nèi)的液壓油受到壓縮時(shí)，液壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力(或液壓腔內(nèi)的壓力)以一定的斜率呈線性升高，其壓強(qiáng)最大可以達(dá)到100Mpa(如果不用蓄壓瓶則可以達(dá)到150Mpa)，成為一組真正意義上的大勁度“彈簧”，它將碰撞所產(chǎn)生的動(dòng)能大部分轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，而其余部分則利用液壓油分子間的摩擦發(fā)熱轉(zhuǎn)化為熱能，且整個(gè)動(dòng)能吸收過程具有阻尼作用，它使“彈簧”的變形時(shí)間加長，也由此增加了沖量的作用時(shí)間，從而有效地減小撞擊力。而利用帶阻尼孔的第一單向閥，使得上述彈性勢(shì)能在汽車碰撞后能緩慢釋放，推動(dòng)活塞外移或車體后移，使保險(xiǎn)杠恢復(fù)至原位。因此，本發(fā)明的緩沖器既保護(hù)了車內(nèi)乘員的安全，又避免了車體遭受損壞，解決了長期沒法實(shí)現(xiàn)的“車不毀，人不亡”的目標(biāo)，所以值得在現(xiàn)有各車輛上推廣應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的系統(tǒng)統(tǒng)示意圖；圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例中兩高壓油缸安裝在車架前縱梁上的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實(shí)施例1如圖1所示，該汽車碰撞彈性緩沖器包括兩個(gè)高壓油缸，各高壓油缸的活塞1分別與汽車的保險(xiǎn)杠8相固定，各高壓油缸2則分別安裝在汽車車架10的縱梁9上(其安裝可參見圖2)，且各高壓油缸的油腔還通過各自的高壓油管與蓄壓瓶4相連通，油腔、高壓油管和蓄壓瓶4中均充滿了液壓油而形成封閉的液壓系統(tǒng)。在這里，蓄壓瓶4可以放置在車架的其它部位，這樣可大大地縮小高壓油缸的體積，使其可方便地安裝在車頭的前部或后部，而同時(shí)又要滿足汽車碰撞時(shí)，活塞移動(dòng)的體積與封閉液壓系統(tǒng)的容積之比符合液壓油的彈性變形規(guī)律，從液體的可壓縮性可知K＝1/β＝-ΔP*V/ΔV可得，V/ΔV＝-K/ΔP如設(shè)ΔP為100MpaK為2000Mpa則V/ΔV為20其中K為液壓油的彈性模量。β為液壓油的體積壓縮系數(shù)。ΔP為液壓油壓力的變化值；在本實(shí)施例中，按目前條件，液壓系統(tǒng)的壓力最大可以承受100Mpa，也就是ΔP為100Mpa，當(dāng)然也可按需取值為小于(或大于)100Mpa的壓力變化值。ΔV為液壓油體積在壓力變化ΔP時(shí)，其體積的變化量(壓力增加，體積減小)，在此，也就是汽車碰撞時(shí)活塞移動(dòng)的體積。V為液壓油的初始體積，也就是液壓系統(tǒng)的容積。因此，當(dāng)活塞移動(dòng)的體積與封閉液壓系統(tǒng)的容積之比符合上述規(guī)律時(shí)，就能使其成為一個(gè)大勁度的“彈簧”。
在本實(shí)施例中，碰撞后，為了使蓄壓瓶4中的彈性勢(shì)能緩慢釋放，在上述高壓油管上串裝有允許液壓油從油腔向蓄壓瓶側(cè)移動(dòng)的第一單向閥5，且該第一單向閥5上還帶有供蓄壓瓶4內(nèi)的液壓油緩慢流入油腔的阻尼孔3。
采用上述高壓油缸后，當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，保險(xiǎn)杠8帶動(dòng)活塞1內(nèi)移，油腔內(nèi)的液壓油受到壓縮，由于液壓系統(tǒng)是封閉的，所以其內(nèi)部的壓力隨著活塞的內(nèi)移呈線性升高。根據(jù)目前高壓油管的承受能力，該液壓系統(tǒng)的壓強(qiáng)最大可以達(dá)到100MPa，即可看成一組大勁度的“彈簧”，它將碰撞所產(chǎn)生的動(dòng)能大部分轉(zhuǎn)化為液壓油的彈性勢(shì)能，而其余部分則因液壓油分子間的摩擦發(fā)熱轉(zhuǎn)化為熱能，且動(dòng)能吸收過程具有阻尼作用，它使“彈簧”的變形時(shí)間加長。根據(jù)動(dòng)量定理可知某段時(shí)間內(nèi)作用在質(zhì)點(diǎn)上合力的沖量，等于在該段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量的增量，其公式如下I＝p-p0＝FΔt，其中I為沖量，p0為該段時(shí)間初的沖量，p為該段時(shí)間末的沖量，F(xiàn)為作用力，Δt為作用時(shí)間。顯然，增加沖量的作用時(shí)間，也就是減小了碰撞時(shí)的撞擊力，從而可達(dá)到保護(hù)車體的目的。而碰撞后，上述彈性勢(shì)能在第一單向閥的阻尼孔3作用下緩慢釋放，推動(dòng)活塞外移或車體后移，使保險(xiǎn)杠恢復(fù)至原位。
為了保持液壓系統(tǒng)始終充滿著液壓油，系統(tǒng)還配有低壓供油泵7，該低壓供油泵7通過管道與上述封閉的液壓系統(tǒng)相連接，并在該管道上安裝有讓液壓油從低壓供油泵流向封閉液壓系統(tǒng)而高壓油不能反向流通的第二單向閥6。
實(shí)施例2如圖2所示，其與上述第一實(shí)施例不同之處在于取消了蓄壓瓶，該緩沖器僅為二個(gè)高壓油缸，同樣，各高壓油缸的活塞1分別與汽車的保險(xiǎn)杠8相固定，而各高壓油缸2則分別安裝在汽車車架10的縱梁9上，且各高壓油缸的油腔內(nèi)充滿著液壓油而形成封閉的液壓腔。同理，在汽車碰撞時(shí)，只要活塞移動(dòng)的體積與封閉的液壓腔容積之比符合液壓油的彈性變形規(guī)律，就能使其成為一個(gè)大勁度的“彈簧”。此時(shí)，各高壓油缸的體積相對(duì)較大。如果車體前部安裝位置允許的話，可采用這樣的高壓油缸作為緩沖器。這樣結(jié)構(gòu)更加簡單，安裝連接也非常方便，且液壓腔的壓強(qiáng)不再受制于高壓油管的承受力，其壓強(qiáng)最大可達(dá)到150MPa。該緩沖器的工作原理與上述實(shí)施例相同，在此不再詳述。
本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于上述實(shí)施例，當(dāng)不考慮反彈的影響，且安裝位置允許的話，也可以采用一個(gè)高壓油缸作為緩沖器?；蛘卟捎靡粋€(gè)高壓油缸，該高壓油缸的油腔通過高壓油管與蓄壓瓶相連通；或者為了減小高壓油缸的體積，也可配有二個(gè)或二個(gè)以上的蓄壓瓶。顯然，這樣的方案均屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種汽車碰撞彈性緩沖器，包括液壓缸，該液壓缸的活塞(1)與汽車的保險(xiǎn)杠(8)相固定，而液壓缸(2)則連接在汽車車架(10)上，其特征在于所述的液壓缸為高壓油缸，該高壓油缸的油腔通過高壓油管與蓄壓瓶(4)相連通，且所述的油腔、高壓油管和蓄壓瓶中均充滿了液壓油而形成封閉的液壓系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車碰撞彈性緩沖器，其特征在于所述的高壓油管上串裝有允許液壓油從所述的油腔向所述的蓄壓瓶(4)側(cè)移動(dòng)的第一單向閥(5)，且該第一單向閥上還帶有供所述蓄壓瓶內(nèi)的液壓油緩慢流入所述油腔的阻尼孔(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車碰撞彈性緩沖器，其特征在于還包括低壓供油泵(7)，該供油泵通過管道與上述封閉的液壓系統(tǒng)相連接，并在該管道上安裝有讓液壓油從低壓供油泵流向所述封閉的液壓系統(tǒng)的第二單向閥(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的汽車碰撞彈性緩沖器，其特征在于所述高壓油缸至少為二個(gè)，分別并列地安裝在所述汽車保險(xiǎn)杠(8)和汽車車架(10)之間。
5.一種汽車碰撞彈性緩沖器，為液壓缸，該液壓缸的活塞(1)與汽車的保險(xiǎn)杠(8)相固定，而液壓缸(2)則連接在汽車車架(10)上，其特征在于所述的液壓缸為高壓油缸，該高壓油缸的油腔內(nèi)充滿著液壓油而形成封閉的液壓腔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車碰撞彈性緩沖器，其特征在于所述高壓油缸至少為二個(gè)，分別并列地安裝在所述汽車保險(xiǎn)杠(8)和汽車車架(10)之間。
全文摘要
一種汽車碰撞彈性緩沖器，其包括分別與汽車保險(xiǎn)杠、車架相固定的活塞和液壓缸，其特征在于所述的液壓缸為高壓油缸，該高壓油缸的油腔通過高壓油管與蓄壓瓶相連通，且油腔、高壓油管和蓄壓瓶中均充滿了液壓油而形成封閉的液壓系統(tǒng)。也可以僅為高壓油缸。本發(fā)明將液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)成封閉結(jié)構(gòu)，利用液壓油的可壓縮性，將高壓油缸設(shè)計(jì)成真正意義上的大勁度“彈簧”，它將碰撞所產(chǎn)生的動(dòng)能大部分轉(zhuǎn)化為液壓油的彈性勢(shì)能，而其余部分轉(zhuǎn)化為熱能，且整個(gè)過程具有阻尼作用，使“彈簧”變形時(shí)間加長，由此增加了沖量的作用時(shí)間，從而有效地減小撞擊力。因此，本發(fā)明既保護(hù)了車內(nèi)乘員的安全，又避免了車體遭受損壞，解決了長期沒法實(shí)現(xiàn)的“車不毀，人不亡”的目標(biāo)，所以值得在現(xiàn)有各車輛上推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)B60R19/32GK1810546SQ200610049558
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2006年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月22日
發(fā)明者楊沛英 申請(qǐng)人:楊沛英