專利名稱：車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛工程領(lǐng)域，尤其涉及車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置。
背景技術(shù)：
沖擊能量吸收裝置廣泛應用于汽車的安全設(shè)計技術(shù)中，傳統(tǒng)的沖擊能量吸收裝置采用壓 潰式吸能機理，利用沖壓成型的金屬方梁或金屬圓管制成碰撞縱梁，通過碰撞縱梁和車頭處 的金屬變形以及屈曲來吸收碰撞能量。這種結(jié)構(gòu)對布置型式的要求不是很高，但碰撞吸能能 力只能是預先設(shè)計好，不能調(diào)整；碰撞后將造成車身的大面積變形，維修費用高。
專利號為ZL03124568.4的發(fā)明專利公開了一種螺紋剪切式汽車碰撞吸能裝置，它利用了 每圈螺紋的剪切破壞力基本為常數(shù)的特征，在碰撞時，既能瞬時吸收巨大動能，又能提供無 回彈且平穩(wěn)的阻力來減速。但它直接利用螺紋桿上的外螺紋去沖擊螺紋套管上的內(nèi)螺紋，由 于螺紋桿與螺紋套管的嚙合為兩圈或兩圈以上，那么初始沖斷螺紋力為沖斷一圈螺紋力的兩 倍或兩倍以上，而且又是面面接觸的沖擊，因此在碰撞初始階段需要遠大于沖斷一圈螺紋力 的初始力才能沖斷螺紋，這使得初始碰撞加速度巨大，汽車高速碰撞時，駕乘員承受不了巨 大的減速過程而導致生命危險。
專利號為ZL200710034933. 2的發(fā)明專利公開了一種自適應沖擊能量吸收裝置，該發(fā)明克 服了 "螺紋剪切式汽車碰撞吸能裝置"中的不足，在沖擊螺桿上通過螺紋連接有螺母，避免 直接利用沖擊螺桿上的外螺紋去沖擊螺紋套管上的內(nèi)螺紋，保證在碰撞初始階段只需要沖斷 一圈螺紋的力即可啟動本裝置，使得碰撞時初始加速度減小，汽車高速碰撞時，減速過程平 穩(wěn)，有利于保護乘員的生命安全，但該發(fā)明的伸縮動力源為安裝在保險杠上的電機，當沖擊 螺桿伸縮時，在自重的作用下，螺母與沖擊螺桿之間的嚙合區(qū)將產(chǎn)生巨大的彎曲力矩，有可 能導致沖擊螺桿的伸縮無法進行或所需功率太大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、適用范圍廣、可 保證沖擊螺桿按照預期要求自如伸縮的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置。 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，包括螺紋套管、沖擊螺桿和螺母，所述螺紋套管 內(nèi)一端為內(nèi)螺紋段，另一端為通孔段，所述沖擊螺桿的一端套裝于螺紋套管內(nèi)，另一端伸出螺紋套管外，所述螺母通過螺紋套裝于沖擊螺桿上，螺母的外徑大于內(nèi)螺紋段的內(nèi)徑，螺母 一端通過軸承支承于通孔段內(nèi)，另一端伸出螺紋套管外，所述螺紋套管旁設(shè)有固定于車體構(gòu) 件上的驅(qū)動電機，所述驅(qū)動電機的輸出端經(jīng)傳動機構(gòu)與螺母連接。
所述傳動機構(gòu)包括第一齒輪和第二齒輪，所述第一齒輪鍵連接于螺母上，所述第二齒輪 裝設(shè)于驅(qū)動電機的輸出端，第二齒輪與第一齒輪嚙合。
所述螺紋套管內(nèi)遠離螺母的一端裝設(shè)有支承沖擊螺桿的后支承，沖擊螺桿位于后支承端 的端部設(shè)有限位凸臺。
所述沖擊螺桿伸出螺紋套管外的一端裝設(shè)保險杠組件，所述保險杠組件上設(shè)有腰形孔， 沖擊螺桿通過腰形孔與保險杠組件連接。 所述螺母與第一齒輪通過花鍵連接。
所述螺紋套管上的螺紋為梯形螺紋或三角形螺紋或矩形螺紋或鋸齒形螺紋或圓形螺紋。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于
將螺母的一端伸出螺紋套管外，同時將驅(qū)動電機固定于螺紋套管旁的車體構(gòu)件上，再經(jīng) 傳動機構(gòu)使驅(qū)動電機的輸出端與螺母連接，傳動機構(gòu)將驅(qū)動電機提供的動力傳遞到螺母，通 過螺母的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動沖擊螺桿伸縮，從而增大傳動扭矩，降低螺母與沖擊螺桿之間的嚙合區(qū)所 產(chǎn)生的彎曲力矩對沖擊螺桿伸縮的影響，避免沖擊螺桿無法進行伸縮或伸縮時所需電機功率 太大，使得沖擊螺桿能夠按照預期要求真正實現(xiàn)伸縮自如，選用一對齒輪作為傳動機構(gòu)時， 可進一步提高傳動扭矩，使沖擊螺桿的伸縮更加平穩(wěn)。沖擊螺桿通過腰形孔與保險杠組件連 接，當發(fā)生斜向碰撞時，腰形孔可以起到一定的導向吸能作用。螺紋套管內(nèi)遠離螺母的一端 裝設(shè)有支承沖擊螺桿的后支承，在發(fā)生斜向碰撞時，該后支承可以減小沖擊螺桿的彎曲量， 避免沖擊螺桿上的螺母徑向剪切螺紋套管，使沖擊螺桿能順利沿著其軸線運動，確保碰撞過 程具有平穩(wěn)的受力變形特性，保證吸能裝置能夠正常運行、穩(wěn)定發(fā)揮其安全保護作用，同時 還減少了螺紋傳動過程中的振動和噪聲；沖擊螺桿位于后支承的一端設(shè)有限位凸臺，該限位 凸臺可防止沖擊螺桿伸出時脫離螺紋套管。本發(fā)明的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，結(jié)構(gòu) 簡單、便于安裝更換，當發(fā)生碰撞后，更換本發(fā)明的吸能裝置就可使車輛恢復原樣；同時， 本發(fā)明的吸能裝置適用范圍廣，可廣泛應用于各種車輛。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中A—A剖面視圖3是本發(fā)明裝設(shè)于車輛縱梁上的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標號表示
1、螺紋套管；2、沖擊螺桿；3、車體構(gòu)件；4、驅(qū)動電機；5、第一齒輪；6、第二齒輪 ;7、保險杠組件；8、后支承；9、花鍵；10、車輛縱梁；11、內(nèi)螺紋段；12、通孔段；13 、螺母；14、限位凸臺；15、腰形孔；16、腰形凸臺。
具體實施例方式
如圖1和圖2所示，本發(fā)明的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，包括螺紋套管l、沖擊螺 桿2、螺母13、傳動機構(gòu)和驅(qū)動電機4，螺紋套管1和驅(qū)動電機4均固定于車體構(gòu)件3上，螺紋 套管l內(nèi)一端為內(nèi)螺紋段ll，另一端為通孔段12，沖擊螺桿2的一端套裝于螺紋套管1內(nèi)，另 一端伸出螺紋套管l外，螺母13通過螺紋套裝于沖擊螺桿2上，螺母13的外徑大于內(nèi)螺紋段 ll的內(nèi)徑，螺母13—端通過軸承支承于通孔段12內(nèi)，另一端伸出螺紋套管l外并連有傳動機 構(gòu)，傳動機構(gòu)與驅(qū)動電機4的輸出軸相連，驅(qū)動電機4經(jīng)傳動機構(gòu)驅(qū)動螺母13旋轉(zhuǎn)，從而帶動 沖擊螺桿2伸縮，這種沖擊螺桿2的伸縮控制方式具有較大的傳動扭矩，并降低了在螺母13與 沖擊螺桿2之間的嚙合區(qū)所產(chǎn)生的彎曲力矩對沖擊螺桿2伸縮的影響，避免沖擊螺桿2無法進 行伸縮或伸縮時所需電機功率太大，使得沖擊螺桿2能夠按照預期要求真正實現(xiàn)伸縮自如。 本實施例中，傳動機構(gòu)包括第一齒輪5和第二齒輪6，第一齒輪5通過花鍵9套裝于螺母13上， 第二齒輪6裝設(shè)于驅(qū)動電機4的輸出端，第二齒輪6與第一齒輪5嚙合，驅(qū)動電機4的輸出軸經(jīng) 第二齒輪6和第一齒輪5將動力傳遞到螺母13，通過螺母13的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動沖擊螺桿2伸縮，通過 傳動齒輪傳動，可進一步提高傳動扭矩，使沖擊螺桿2的伸縮更加平穩(wěn)。本實施例中，螺紋 套管1內(nèi)遠離螺母13的一端還裝設(shè)有支承沖擊螺桿2的后支承8，在發(fā)生斜向碰撞時，該后支 承8可以減小沖擊螺桿2的彎曲量，避免裝設(shè)于沖擊螺桿2上的螺母13徑向剪切螺紋套管1，使 沖擊螺桿2能順利沿著其軸線運動，保證吸能裝置能夠正常運行、穩(wěn)定發(fā)揮其安全保護作用 ，同時還減少了螺紋傳動過程中的振動和噪聲；沖擊螺桿2位于后支承8端的端部設(shè)有限位凸 臺14，該限位凸臺14可防止沖擊螺桿2伸出時脫離螺紋套管1，避免發(fā)生事故。沖擊螺桿2伸 出螺紋套管1外的一端安裝保險杠組件7，并在該端設(shè)腰形凸臺16，在保險杠組件7上設(shè)腰形 孔15，沖擊螺桿2伸出腰形孔15并通過腰形凸臺16定位，當發(fā)生斜向碰撞時，腰形孔15可以 起到一定的導向吸能作用。本實施例中，螺紋套管l的內(nèi)螺紋為梯形螺紋，此外，螺紋套管l 上的螺紋還可以根據(jù)需要選用三角形螺紋、矩形螺紋、鋸齒形螺紋或圓形螺紋。螺母13上的 內(nèi)螺紋一般設(shè)為兩圈以上，螺母13沖擊部分的硬度大于螺紋套管1上內(nèi)螺紋段11的硬度，便 于剪切內(nèi)螺紋段ll的螺紋實現(xiàn)吸能，螺母13內(nèi)螺紋部分為耐磨材料，且硬度稍大，以保證發(fā) 生碰撞時，首先被剪斷的是螺紋套管l上內(nèi)螺紋段ll的內(nèi)螺紋。本發(fā)明的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，結(jié)構(gòu)簡單、便于安裝更換，同時，本發(fā)明的吸能裝置適用范圍廣，可廣泛應 用于各種車輛。
如圖3所示，將本發(fā)明的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置裝設(shè)于車輛上，其兩件螺紋套 管1裝設(shè)于縱梁10上，要求車輛縱梁10具有足夠的空間和強度，可以支撐車輛碰撞時作用在 螺紋剪切式碰撞吸能裝置上的沖載荷，本發(fā)明的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置的結(jié)構(gòu)尺寸 和相關(guān)參數(shù)根據(jù)車型的實際應用空間進行設(shè)定。在不影響車輛原有電控系統(tǒng)的前提下，配備 一套驅(qū)動電機4啟停控制設(shè)備，自車輛發(fā)動起，開始檢測車輛運行狀態(tài)的即時速度，根據(jù)檢 測到的即時速度決定驅(qū)動電機4的啟停時間，由驅(qū)動電機4經(jīng)第二齒輪6和第一齒輪5帶動螺母 13轉(zhuǎn)動，從而控制沖擊螺桿2的伸縮長度，將螺桿調(diào)整到合適的沖擊位置，以使吸能裝置在 不同的車速運行狀態(tài)下具有不同的吸能能力。如車速較低或停止時，電控設(shè)備控制沖擊螺桿 2處于全縮狀態(tài)，此時吸能裝置的吸能能力最低；如車速較高時，根據(jù)電控設(shè)備檢測到的即 時車速，計算所需要的吸能能力，再控制驅(qū)動電機4的啟停時間，使沖擊螺桿2伸出相應的長 度，完成吸能能力的自動調(diào)整；當車速達到吸能裝置的極限吸能能力時，螺桿就全部伸出， 此時，吸能能力最大。在車輛運行的過程中，沖擊螺桿2隨著車速作相應的伸縮調(diào)整，當車 速穩(wěn)定在一個速度段內(nèi)穩(wěn)速前進時，沖擊螺桿2就維持在該速度段的適當吸能位置，不再來 回伸縮。整個吸能能力調(diào)節(jié)過程無需任何手動操作，使用方便，非常實用。由于本發(fā)明采用 傳動齒輪作為控制沖擊螺桿2伸縮的動力傳遞機構(gòu)，增大了傳動扭矩，使沖擊螺桿2能夠伸縮 自如，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足。當車輛發(fā)生碰撞時，螺母13在瞬間沖破用于對軸承、連 接鍵限位的擋圈，然后開始沿軸向逐級剪切螺紋套管l上內(nèi)螺紋段ll的內(nèi)螺紋，達到吸收碰 撞能量的目的，并確保碰撞過程具有平穩(wěn)的力變形特性，碰撞后，只需要更換本發(fā)明的車輛 用螺紋剪切式碰撞吸能裝置就可使車輛恢復原樣。
上述實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說， 在不脫離本發(fā)明的原理的前提下，還可以作出若干等同變換，這些等同變換均應視為本發(fā)明 的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，包括螺紋套管(1)、沖擊螺桿(2)和螺母(13)，所述螺紋套管(1)內(nèi)一端為內(nèi)螺紋段(11)，另一端為通孔段(12)，其特征在于所述沖擊螺桿(2)的一端套裝于螺紋套管(1)內(nèi)，另一端伸出螺紋套管(1)外，所述螺母(13)通過螺紋套裝于沖擊螺桿(2)上，螺母(13)的外徑大于內(nèi)螺紋段(11)的內(nèi)徑，螺母(13)一端通過軸承支承于通孔段(12)內(nèi)，另一端伸出螺紋套管(1)外并連有傳動機構(gòu)，所述傳動機構(gòu)與固定于車體構(gòu)件(3)上的驅(qū)動電機(4)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，其特征在 于所述傳動機構(gòu)包括第一齒輪(5)和第二齒輪(6)，所述第一齒輪(5)鍵連接于螺母 (13)上，所述第二齒輪(6)裝設(shè)于驅(qū)動電機(4)的輸出端，第二齒輪(6)與第一齒輪 (5)嚙合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，其特 征在于所述螺紋套管(1)內(nèi)遠離螺母(13)的一端裝設(shè)有支承沖擊螺桿(2)的后支承( 8)，沖擊螺桿(2)位于后支承(8)端的端部設(shè)有限位凸臺(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，其特 征在于所述沖擊螺桿(2)伸出螺紋套管(1)外的一端裝設(shè)保險杠組件(7)，所述保險 杠組件(7)上設(shè)有腰形孔(15)，沖擊螺桿(2)通過腰形孔(15)與保險杠組件(7)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，其特征在 于所述沖擊螺桿(2)伸出螺紋套管(1)外的一端裝設(shè)保險杠組件(7)，所述保險杠組 件(7)上設(shè)有腰形孔(15)，沖擊螺桿(2)通過腰形孔(15)與保險杠組件(7)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，其特 征在于所述螺母(13)與第一齒輪(5)通過花鍵(9)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，其特征在 于所述螺母(13)與第一齒輪(5)通過花鍵(9)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，其特 征在于所述螺紋套管(1)上的螺紋為梯形螺紋或三角形螺紋或矩形螺紋或鋸齒形螺紋或 圓形螺紋。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，其特征在 于所述螺紋套管(1)上的螺紋為梯形螺紋或三角形螺紋或矩形螺紋或鋸齒形螺紋或圓形螺紋。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置，包括螺紋套管、沖擊螺桿和螺母，所述螺紋套管內(nèi)一端為內(nèi)螺紋段，另一端為通孔段，所述沖擊螺桿的一端套裝于螺紋套管內(nèi)，另一端伸出螺紋套管外，所述螺母通過螺紋套裝于沖擊螺桿上，螺母的外徑大于內(nèi)螺紋段的內(nèi)徑，螺母一端通過軸承支承于通孔段內(nèi)，另一端伸出螺紋套管外，所述螺紋套管旁設(shè)有固定于車體構(gòu)件上的驅(qū)動電機，所述驅(qū)動電機的輸出端經(jīng)傳動機構(gòu)與螺母連接。該車輛用螺紋剪切式碰撞吸能裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、適用范圍廣、可保證沖擊螺桿按照預期要求自如伸縮的優(yōu)點。
文檔編號B60R19/18GK101565028SQ20091030319
公開日2009年10月28日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者雷正保 申請人:長沙理工大學