專利名稱：主被動(dòng)結(jié)合式汽車碰撞吸能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽車安全控制領(lǐng)域，具體涉及一種主被動(dòng)結(jié)合式汽車碰撞吸能裝置。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們的生命安全越來越受到重視，汽車安全技術(shù)也成為了今后 汽車發(fā)展的突破點(diǎn)，汽車安全技術(shù)有主動(dòng)安全技術(shù)和被動(dòng)安全技術(shù)?，F(xiàn)行的主動(dòng)安全技術(shù) 已比較純熟，主動(dòng)安全技術(shù)主要是利用測距系統(tǒng)測量自車與前車的距離，當(dāng)兩車距離小于 行車安全距離時(shí)發(fā)出報(bào)警提醒駕駛員做出決策，更進(jìn)一步的做法是在報(bào)警之后進(jìn)行自動(dòng)制 動(dòng)，但是這樣有可能導(dǎo)致誤操作發(fā)生危險(xiǎn)。被動(dòng)安全技術(shù)則主要有安全帶、安全氣囊和碰撞 吸能裝置等。雖然當(dāng)今汽車基本上都不同程度采用了的主動(dòng)安全技術(shù)和被動(dòng)安全技術(shù)，但 是主動(dòng)安全技術(shù)和被動(dòng)安全技術(shù)之間是簡單的功能相加，不能有效地結(jié)合以提高汽車的安 全性能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種碰撞過程更平穩(wěn)、吸能性能更好、 安全可靠性好、操作簡便、重量輕、造價(jià)低的主被動(dòng)結(jié)合式汽車碰撞吸能裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為一種主被動(dòng)結(jié)合式汽車 碰撞吸能裝置，它包括伸縮式保險(xiǎn)杠組件、控制單元、車速檢測單元以及車距檢測單元，所 述控制單元根據(jù)車速檢測單元和車距檢測單元的檢測信號(hào)作出判斷并對(duì)所述伸縮式保險(xiǎn) 杠組件進(jìn)行控制。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)所述控制單元包括用于設(shè)置路面信息的路面條件選擇開關(guān)。所述控制單元與一個(gè)警示單元相連。所述伸縮式保險(xiǎn)杠組件包括套管、導(dǎo)桿、保險(xiǎn)杠以及伸縮驅(qū)動(dòng)裝置，所述導(dǎo)桿套設(shè) 于套管中，所述導(dǎo)桿的一端與保險(xiǎn)杠相連，另一端與伸縮驅(qū)動(dòng)裝置相連。所述伸縮驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和與驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端相連的螺套，所述導(dǎo)桿與 螺套之間通過螺紋配合連接。所述螺套套設(shè)于套管內(nèi)，所述套管的內(nèi)壁設(shè)有當(dāng)保險(xiǎn)杠發(fā)生碰撞時(shí)與螺套進(jìn)行剪 切吸能的吸能螺紋。所述螺套靠吸能螺紋的一端設(shè)有用于剪切吸能螺紋的剪切套筒。所述套管上設(shè)有對(duì)所述螺套進(jìn)行軸向定位的卡環(huán)。所述套管內(nèi)設(shè)有對(duì)螺套進(jìn)行限位的止動(dòng)塊。本實(shí)用新型具有下述優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型的控制單元通過車速檢測單元輸出的本車車速獲取安全距離、并在 車距檢測單元檢測的當(dāng)前距離小于安全距離時(shí)通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)保險(xiǎn)杠主動(dòng)伸出，主動(dòng)吸能與伸縮式保險(xiǎn)杠組件自身的被動(dòng)撞擊吸能的被動(dòng)吸能相結(jié)合，具有碰撞過程更平穩(wěn)、吸 能能力更強(qiáng)、可靠性更高、操作簡便、重量更輕、造價(jià)更低、碰撞安全性更好，能更有效地保 護(hù)乘員生命財(cái)產(chǎn)安全的優(yōu)點(diǎn)。2、控制單元包括用于設(shè)置路面信息的路面條件選擇開關(guān)，可手動(dòng)選擇路面情況， 控制單元根據(jù)本車速度和當(dāng)前路面信息獲取本車的安全距離，獲得的安全距離更加準(zhǔn)確可罪。3、適合安裝于各種類別的中高級(jí)汽車以及特種車輛等等，適用范圍廣泛，推廣應(yīng) 用前景更廣。4、伸縮式保險(xiǎn)杠組件的導(dǎo)桿設(shè)于套管中并與螺套螺紋連接，套管的內(nèi)壁上設(shè)有當(dāng) 保險(xiǎn)杠發(fā)生碰撞時(shí)與螺套進(jìn)行剪切吸能的吸能螺紋，從而通過可用最短的吸能區(qū)域的長 度，吸收給定的碰撞動(dòng)能，從而可最大限度地增加汽車的有效空間，并使汽車重量更輕、結(jié) 構(gòu)更緊湊。5、本實(shí)用新型可在新車制造中與車身制成一體，也可作為汽車配件改良汽車安全 性，當(dāng)汽車碰撞事故發(fā)生后，只需更換伸縮式保險(xiǎn)杠組件部分即可。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的框架結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的控制單元的芯片接口示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的路面條件選擇開關(guān)的電路原理示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元的電路原理示意圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的伸縮式保險(xiǎn)杠組件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖例說明1、伸縮式保險(xiǎn)杠組件；11、保險(xiǎn)杠；12、套管；121、螺套；122、剪切套筒； 123、止動(dòng)塊；124、端蓋；13、導(dǎo)桿；14、吸能螺紋；15、卡環(huán)；2、控制單元；21、路面條件選擇 開關(guān)；22、警示單元；23、顯示單元；24、行程開關(guān)；3、車速檢測單元；31、光電隔離單元；4、 車距檢測單元；41、通訊接口單元；5、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；51、主動(dòng)齒輪；52、被動(dòng)齒輪。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例的主被動(dòng)結(jié)合式汽車碰撞吸能裝置包括伸縮式保 險(xiǎn)杠組件1、控制單元2、車速檢測單元3以及車距檢測單元4，控制單元2根據(jù)車速檢測單 元3和車距檢測單元4的檢測信號(hào)作出判斷并對(duì)伸縮式保險(xiǎn)杠組件1進(jìn)行控制。本實(shí)施例中，伸縮式保險(xiǎn)杠組件1具有可沿障礙物方向伸出的保險(xiǎn)杠11，控制單 元2根據(jù)車速檢測單元3檢測的本車車速獲取本車的安全距離、并在車距檢測單元4檢測 的本車與障礙物之間的距離小于安全距離時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)5將保險(xiǎn)杠11向障礙物方向伸出。 控制單元2包括用于設(shè)置路面信息的路面條件選擇開關(guān)21，控制單元2根據(jù)本車速度和控 制單元2設(shè)置的路面信息獲取本車的安全距離，路面條件選擇開關(guān)21為多路選通開關(guān)，根 據(jù)用戶觸發(fā)的選通開關(guān)狀態(tài)向控制單元2輸出預(yù)設(shè)的路面信息，路面條件選擇開關(guān)21安裝 于汽車駕駛室內(nèi)儀表盤上?？刂茊卧?與一個(gè)警示單元22相連，控制單元2在當(dāng)前距離小 于安全距離時(shí)控制警示單元22發(fā)出警告信號(hào)，警示單元22采用蜂鳴器和發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)。 控制單元2通過光電隔離單元31與車速檢測單元3相連、通過通訊接口單元41與車距檢測單元4相連，控制單元2通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)電機(jī)5。此外，控制單元2還與顯示 單元23、行程開關(guān)M相連。本實(shí)施例中，控制單元2的控制器采用Atmel公司的AVR單片機(jī)ATmegaU8_16AC 芯片實(shí)現(xiàn)，ATmegaU8-16AC是一種基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的8位低功耗CMOS微處理器。如圖 2所示，控制單元2的PB2、PB3、PD2、PD3端口與顯示單元23相連，PB6、PDO端口與車距檢 測單元4相連，PCO、PCl端口與路面條件選擇開關(guān)21相連，PC4、PC5端口與行程開關(guān)對(duì) 相連，PA6、PA7端口與驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元、警示單元22相連?？刂茊卧?的路面條件選擇 開關(guān)21采用SW-DIP4，包含4路選通開關(guān)。如圖3所示，其中端口 1、2、3用于與控制單元2 相連，Kl代表干燥路面，K2代表濕路面，K3代表冰雪路面。車速檢測單元3采用型號(hào)為NS43NCT1光電非接觸式車速傳感器，它安裝于汽車 變速箱殼體內(nèi)的變速器輸出軸上，車速檢測單元3向控制單元2輸出脈沖，控制單元2根據(jù) 單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)量獲取當(dāng)前的本車速度。車距檢測單元4采用德國微波傳感器公司 Smartmicro有限公司生產(chǎn)的通用中距毫米波雷達(dá)UMRR (Universal Medium Range Radar) V5. 50。驅(qū)動(dòng)電機(jī)5選擇型號(hào)為SZ系列直流伺服電動(dòng)機(jī)90SZ69，驅(qū)動(dòng)電壓為MV。根據(jù)本設(shè) 計(jì)制動(dòng)時(shí)間需求，導(dǎo)桿13要在1. 6s內(nèi)伸出，考慮到控制單元2的反應(yīng)時(shí)間等，預(yù)留出600ms 作為控制單元2的系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間和驅(qū)動(dòng)電機(jī)5的啟動(dòng)時(shí)間，則導(dǎo)桿13要在1. Os內(nèi)全部伸 出。本實(shí)施例中，導(dǎo)桿13的螺距為16 mm,吸能螺紋14全長為380mm，主動(dòng)齒輪51與被動(dòng) 齒輪52的齒數(shù)比1:4，則導(dǎo)桿13在1.0s內(nèi)需要旋轉(zhuǎn)380/16=23. 75圈，驅(qū)動(dòng)電機(jī)5的轉(zhuǎn)速 為23. 75*4=95r/s=5700r/min,需求驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T=235. 6Ν、驅(qū)動(dòng)功率P=127W、輸出功率范圍為 IOOff^llOffo如圖4所示，驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元主要采用L298芯片實(shí)現(xiàn)，2、3、13、14端口用于控制 兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)5，5、7、10、12端口用于與控制單元2相連，用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)， ΕΝΑ、ENB端口用于使能控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)5的停轉(zhuǎn)。如圖5所示，伸縮式保險(xiǎn)杠組件1包括套管12、導(dǎo)桿13、保險(xiǎn)杠11以及伸縮驅(qū)動(dòng) 裝置，導(dǎo)桿13套設(shè)于套管12中，導(dǎo)桿13的一端與保險(xiǎn)杠11相連，另一端與伸縮驅(qū)動(dòng)裝置 相連。伸縮驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)5和與驅(qū)動(dòng)電機(jī)5的輸出端相連的螺套121，導(dǎo)桿13與 螺套121之間通過螺紋配合連接。螺套121套設(shè)于套管12內(nèi)，套管12的內(nèi)壁設(shè)有當(dāng)保險(xiǎn) 杠11發(fā)生碰撞時(shí)與螺套121進(jìn)行剪切吸能的吸能螺紋14。螺套121靠吸能螺紋14的一端 設(shè)有用于剪切吸能螺紋14的剪切套筒122。套管12上設(shè)有對(duì)螺套121進(jìn)行軸向定位的卡 環(huán)15，當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，保險(xiǎn)杠11將碰撞能量傳給導(dǎo)桿13，導(dǎo)桿13帶動(dòng)螺套121運(yùn)動(dòng)， 螺套121剪切卡環(huán)15，卡環(huán)15首先斷裂，螺套121繼續(xù)運(yùn)動(dòng)剪切吸能螺紋14，實(shí)現(xiàn)剪切吸 能。套管12內(nèi)設(shè)有對(duì)螺套121進(jìn)行限位的止動(dòng)塊123，本實(shí)施例中，止動(dòng)塊123設(shè)于套管 12的端蓋IM處，用于阻止螺套121運(yùn)動(dòng)到止動(dòng)塊123處繼續(xù)向前沖擊。本實(shí)施例中，套管12安裝于汽車兩側(cè)的前縱梁上，導(dǎo)桿13的末端與保險(xiǎn)杠11相 鉸接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)5的輸出軸上設(shè)有主動(dòng)齒輪51，螺套121上套設(shè)有被動(dòng)齒輪52，主動(dòng)齒輪51 與被動(dòng)齒輪52相嚙合，驅(qū)動(dòng)電機(jī)5通過驅(qū)動(dòng)相嚙合的主動(dòng)齒輪51與被動(dòng)齒輪52驅(qū)動(dòng)螺套 121在套管12內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)導(dǎo)桿13沿障礙物方向旋轉(zhuǎn)伸縮，從而實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)杠11的 伸縮。本實(shí)施例中控制單元2獲取本車的安全距離時(shí)，本車車速、路面狀況和安全距離的關(guān)系模型如下表所示
權(quán)利要求1.一種主被動(dòng)結(jié)合式汽車碰撞吸能裝置，其特征在于它包括伸縮式保險(xiǎn)杠組件(1)、 控制單元(2)、車速檢測單元(3)以及車距檢測單元(4)，所述控制單元(2)根據(jù)車速檢測單 元(3)和車距檢測單元(4)的檢測信號(hào)作出判斷并對(duì)所述伸縮式保險(xiǎn)杠組件(1)進(jìn)行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主被動(dòng)結(jié)合式汽車碰撞吸能裝置，其特征在于所述控制單 元(2)包括用于設(shè)置路面信息的路面條件選擇開關(guān)(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的主被動(dòng)結(jié)合式汽車碰撞吸能裝置，其特征在于所述控制單 元(2)與一個(gè)警示單元(22)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的主被動(dòng)結(jié)合式汽車碰撞吸能裝置，其特征在于所 述伸縮式保險(xiǎn)杠組件(1)包括套管(12)、導(dǎo)桿(13)、保險(xiǎn)杠(11)以及伸縮驅(qū)動(dòng)裝置，所述導(dǎo) 桿(13)套設(shè)于套管(12)中，所述導(dǎo)桿(13)的一端與保險(xiǎn)杠(11)相連，另一端與所述伸縮 驅(qū)動(dòng)裝置相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的主被動(dòng)結(jié)合式汽車碰撞吸能裝置，其特征在于所述伸縮驅(qū) 動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)(5)和與驅(qū)動(dòng)電機(jī)(5)的輸出端相連的螺套(121)，所述導(dǎo)桿(13)與螺 套(121)之間通過螺紋配合連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的主被動(dòng)結(jié)合式汽車碰撞吸能裝置，其特征在于所述螺套 (121)套設(shè)于套管(12)內(nèi)，所述套管(12)的內(nèi)壁設(shè)有當(dāng)保險(xiǎn)杠(11)發(fā)生碰撞時(shí)與螺套 (121)進(jìn)行剪切吸能的吸能螺紋(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的主被動(dòng)結(jié)合式汽車碰撞吸能裝置，其特征在于所述螺套 (121)靠吸能螺紋(14)的一端設(shè)有用于剪切吸能螺紋(14)的剪切套筒(122)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的主被動(dòng)結(jié)合式汽車碰撞吸能裝置，其特征在于所述套管 (12 )上設(shè)有對(duì)所述螺套(121)進(jìn)行軸向定位的卡環(huán)(15 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的主被動(dòng)結(jié)合式汽車碰撞吸能裝置，其特征在于所述套管 (12 )內(nèi)設(shè)有對(duì)螺套(121)進(jìn)行限位的止動(dòng)塊(123 )。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種主被動(dòng)結(jié)合式汽車碰撞吸能裝置，它包括伸縮式保險(xiǎn)杠組件(1)、控制單元(2)、車速檢測單元(3)以及車距檢測單元(4)，控制單元(2)根據(jù)車速檢測單元(3)和車距檢測單元(4)的檢測信號(hào)作出判斷并對(duì)伸縮式保險(xiǎn)杠組件(1)進(jìn)行控制。本實(shí)用新型具有碰撞過程更平穩(wěn)、吸能性能更好、安全可靠性好、操作簡便、重量輕、造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B60R21/0134GK201856723SQ201020572698
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者杜青云, 雷正保, 雷沐羲 申請(qǐng)人:長沙理工大學(xué)