專利名稱：一種多氣囊分組展開式客車外置氣囊側(cè)翻防護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種多氣囊分組展開式客車外置氣囊側(cè)翻防護裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及客車安全技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于側(cè)翻傾角及車身碰撞預(yù)接觸距離兩級控制的分組展開式客車外置氣囊側(cè)翻被動安全防護裝置。
背景技術(shù)：
[0002]伴隨中國社會與經(jīng)濟的飛速發(fā)展，人民生活水平顯著提高，城鄉(xiāng)人均汽車保有量也連年攀升，汽車行業(yè)呈現(xiàn)欣欣向榮之勢。然而，在汽車為居民日常生活帶來極大便利的同時也造成了燃油消耗量的急劇攀升、交通事故頻現(xiàn)及大氣污染的不斷加劇，使得節(jié)能、安全、環(huán)保成為當(dāng)今汽車行業(yè)三大主題。為實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)，公共交通將更多的肩負起人們出行和旅游的重擔(dān)，客車也將在其中扮演越來越重要的角色。然而，在客車行業(yè)大步前進的同時，與客車相關(guān)的交通安全事故也須引起相關(guān)部門的高度重視，特別是客車的側(cè)翻安全性。國內(nèi)外以往的客車交通事故統(tǒng)計表明，客車側(cè)翻事故比重最大、造成的后果也最為嚴重。由于客車乘員眾多，一旦發(fā)生交通事故容易造成群死群傷的嚴重后果，因而客車側(cè)翻安全性格外引人關(guān)注。[0003]目前世界上許多國家都已把大客車的側(cè)翻試驗列為強制性法規(guī)，我國也已在2011 年對客車側(cè)翻安全性實施了強制性法規(guī)認證。國外有關(guān)大客車側(cè)翻安全性最具代表性的法規(guī)為歐洲經(jīng)濟委員會制定的ECE R66法規(guī)。我國對于客車側(cè)翻安全性的研究相對較晚，主要的側(cè)翻安全法規(guī)是參照ECE R66制定的GB/T 17578《客車上部結(jié)構(gòu)強度規(guī)定》，作為側(cè)翻安全推薦性標(biāo)準(zhǔn)。[0004]回顧客車側(cè)翻安全性保護措施，國內(nèi)外普遍將研發(fā)重點集中在對車體骨架結(jié)構(gòu)本身強度、剛度的設(shè)計改進，通過對車體骨架桿件的布置形式、桿件的截面形式、桿件的截面壁厚、材料特性以及各桿件之間連接工藝等的設(shè)計改進，在客車側(cè)翻過程中，完全依靠骨架結(jié)構(gòu)變形吸能實現(xiàn)對乘員的保護。這主要是受客車骨架側(cè)圍與頂蓋本身結(jié)構(gòu)形式所限，無法在碰撞區(qū)域設(shè)置有效的固定式吸能緩沖結(jié)構(gòu)或裝置。增加結(jié)構(gòu)強度、剛度雖可以改善結(jié)構(gòu)側(cè)翻安全性，但同時會帶來車身結(jié)構(gòu)重量的顯著增加。發(fā)明內(nèi)容[0005]針對前面提到的現(xiàn)有改善客車側(cè)翻安全性的技術(shù)手段及存在缺陷，本實用新型借鑒被動安全設(shè)計中的安全氣囊技術(shù)，提出了一種多氣囊分組展開式客車外置氣囊側(cè)翻防護技術(shù)方案，該方案在客車發(fā)生側(cè)翻時首先由氣囊緩沖碰撞力，通過氣囊泄氣、吸收釋放掉部分碰撞能量，進而由車體骨架塑性變形吸收殘余能量，以大大降低對車體結(jié)構(gòu)抗碰撞能力的要求。既起到有效的側(cè)翻防護作用，同時也有利于車身結(jié)構(gòu)的輕量化。[0006]一種多氣囊分組展開式客車外置氣囊側(cè)翻防護裝置，該防護裝置由控制器I、傾角傳感器2、根據(jù)車身長度成對設(shè)置的車身碰撞預(yù)接觸距離傳感器及外置安全氣囊構(gòu)成，控制器I和傾角傳感器2固定在整車重心附近，預(yù)接觸距離傳感器及安全氣囊安裝在客車頂蓋兩側(cè)及腰梁部位，控制器I與各個預(yù)接觸距離傳感器成并連關(guān)系，傾角傳感器2采集車身傾斜角度信號輸入控制器1，當(dāng)傾斜角度滿足控制器I預(yù)設(shè)值時，控制器I觸發(fā)各個預(yù)接觸距離傳感器工作，各預(yù)接觸距離傳感器將采集的距離信號輸入控制器1，當(dāng)某個預(yù)接觸距離滿足預(yù)設(shè)條件時，控制器I控制對應(yīng)的安全氣囊展開。[0007]所述的控制器I和傾角傳感器2固定在地板平面3以下的鋼板4上。[0008]所述的預(yù)接觸距離傳感器為超聲波距離傳感器，頂蓋兩側(cè)的預(yù)接觸距離傳感器安裝在客車頂蓋通風(fēng)道18內(nèi)部，傳感器探頭伸出客車蒙皮19表面，腰梁部位的預(yù)接觸距離傳感器安裝在地板20以下行李艙21內(nèi)部，傳感器探頭伸出客車蒙皮19表面。[0009]所述的頂蓋兩側(cè)的安全氣囊安裝在客車頂蓋通風(fēng)道18內(nèi)部，安全氣囊1113由擋板122支撐固定，由氣袋123和氣體發(fā)生器124組成，置于塑料薄板125內(nèi)，展開時沖破薄板I 25彈出；腰梁部位安全氣囊安裝在地板20以下行李艙21內(nèi)部，安全氣囊V16由擋板 1130支撐固定，由氣袋1128和氣體發(fā)生器1131組成，置于塑料薄板1129內(nèi)，展開時沖破薄板1129彈出。[0010]所述的安全氣囊為基于泄壓閥控制的恒壓枕式氣袋氣囊裝置，恒壓泄氣閥裝置33 置于展開后工作狀態(tài)安全氣囊32外側(cè)，呈前后對稱布置。[0011]本實用新型的有益效果申請人通過CAE對傳統(tǒng)技術(shù)下的客車骨架結(jié)構(gòu)與裝有本發(fā)明的骨架結(jié)構(gòu)分別進行了分析對比，如圖2、3。對比結(jié)果表明配備有本發(fā)明的車體骨架側(cè)翻防護效果十分顯著，側(cè)翻碰撞時骨架變形程度大大降低。實現(xiàn)了對乘員的有效保護。同時，車體骨架可有很大減重空間，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計。


[0012]圖I為本裝置的整套系統(tǒng)工作流程圖；[0013]圖2為傳統(tǒng)技術(shù)下客車側(cè)翻骨架變形圖；[0014]圖3為配備有本發(fā)明的骨架變形圖；[0015]圖4為傾角傳感器及控制器在客車中的具體安裝位置圖；[0016]圖5為裝置中車身碰撞預(yù)接觸距離傳感器在整車中的大致位置，以及各個氣囊組的大致分布情況；[0017]圖6各個氣囊工作時的效果示意圖；[0018]圖7為單個預(yù)接觸距離傳感器在腰梁及頂蓋部位的安裝位置圖；[0019]圖8為氣囊未觸發(fā)前在腰梁及頂蓋部位的安裝位置圖；[0020]圖9示出了氣囊工作過程中恒壓泄氣閥裝置結(jié)構(gòu)及位置。[0021]I、控制器；2、傾角傳感器；3、地板平面；4、鋼板；5、腰梁；6、預(yù)接觸距離傳感器I ;7、預(yù)接觸距離傳感器II ;8、預(yù)接觸距離傳感器III ;9、預(yù)接觸距離傳感器IV ;10、預(yù)接觸距離傳感器V ;11、預(yù)接觸距離傳感器VI ;12、安全氣囊I ;13、安全氣囊II ;14、安全氣囊III ； 15、安全氣囊IV ;16、安全氣囊V ;17、安全氣囊VI ;18、頂蓋通風(fēng)道；19、客車蒙皮；20、地板； 21、行李艙；22、擋板I ;23、氣袋I ;24、氣體發(fā)生器I ;25、薄板I ;26、頂蓋蒙皮；27、車內(nèi)行李隔間擋板；28、氣袋II ;29、薄板II ;30、擋板II ;31、氣體發(fā)生器II ;32、工作狀態(tài)安全氣囊；33、恒壓泄氣閥；具體實施方式
[0022]下面結(jié)合具體實例和附圖進一步詳細說明本實用新型，但本實例并不用于限制本實用新型，凡是采用本實用新型相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本實用新型的保護范圍。 比如本實用新型用控制器控制安全氣囊展開，也可設(shè)計成用傳感器直接控制安全氣囊展開。申請人依據(jù)本實用新型設(shè)計了一款配備有本裝置的12米全承載式公路客車CAE仿真模型作為具體實施例。[0023]本實用新型采用側(cè)翻傾角及車身碰撞預(yù)接觸距離兩組信號，分級控制客車外置氣囊的展開。該防護裝置由一個控制器、一個傾角傳感器、若干車身碰撞預(yù)接觸距離傳感器及安裝在客車頂蓋兩側(cè)及腰梁部位的外置防護安全氣囊構(gòu)成。在客車側(cè)翻過程中分組適時觸發(fā)安全氣囊展開，以盡可能多吸收客車側(cè)翻過程中產(chǎn)生的能量，同時降低車身與地面的碰撞沖量，實現(xiàn)對客艙內(nèi)乘員更有效的保護。由于客車側(cè)翻過程中的相當(dāng)一部分能量被防護安全氣囊釋放出的氣體帶走，很大程度降低了對客車骨架的側(cè)翻碰撞強度要求，為整車輕量化設(shè)計提供了更大空間。[0024]如圖4所示，將控制器I和傾角傳感器2固定在整車重心附近、地板平面3以下的鋼板4上。[0025]如圖5所示，預(yù)接觸距離傳感器(I、II、m、IV、V、VI)6、7、8、9、10、ll與控制器I成并連關(guān)系。設(shè)定各預(yù)接觸距離傳感器閾值，分別控制安全氣囊(I、II、III、IV、V、VI) 12、 13、14、15、16、17展開時刻，展開觸地后隨即進行泄氣。泄氣過程中需根據(jù)車體自身結(jié)構(gòu)和載荷特點設(shè)定泄氣閾值，以使安全氣囊保持合適恒定氣壓，達到緩沖保護效果。各安全氣囊泄氣完成后、客車側(cè)翻大部分能量已被轉(zhuǎn)換為氣體動能釋放至大氣中，殘余能量則通過車體骨架自身塑性變形與材料自身內(nèi)部結(jié)構(gòu)阻尼耗散，實現(xiàn)側(cè)翻防護。各安全氣囊組展開工作效果如圖6。[0026]如圖7A所示，頂蓋距離傳感器711為超聲波距離傳感器，安裝在客車頂蓋通風(fēng)道 18內(nèi)部，傳感器探頭伸出客車蒙皮19表面。如圖7B所示，腰梁部位傳感器10為超聲波傳感器，安裝在地板20以下行李艙21內(nèi)部，傳感器探頭伸出客車蒙皮表面。其余距離傳感器結(jié)構(gòu)類似，原理相同。如圖8A所示，頂蓋安全氣囊1113安裝在客車頂蓋通風(fēng)道18內(nèi)部，由擋板221支撐固定。安全氣囊由氣袋123和氣體發(fā)生器124組成，置于塑料薄板125內(nèi)，展開時沖破薄板125彈出。如圖8B所示，腰梁部位安全氣囊V16安裝在地板20以下行李艙 21內(nèi)部，由擋板1130支撐固定。安全氣囊V16由氣袋1128和氣體發(fā)生器1131組成，置于塑料薄板1129內(nèi)，展開時沖破薄板1129彈出。如圖9所示，安全氣囊工作過程中、恒壓泄氣閥裝置33置于展開后工作狀態(tài)氣囊32外側(cè)，呈前后對稱布置。通過設(shè)計泄氣閥定壓泄氣閾值、實現(xiàn)不同車型外置氣囊側(cè)翻保護最優(yōu)匹配。[0027]本實用新型主要通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)[0028]I當(dāng)客車開始側(cè)翻時，系統(tǒng)進入圖I中A工作步，通過安裝于客車內(nèi)部的傾角傳感器，檢測客車側(cè)翻過程中車體角度的非瞬態(tài)持續(xù)改變量^，將傾角信號送入控制器。[0029]2接著系統(tǒng)進入圖I中B工作步，控制器通過E⑶單元、對側(cè)翻過程中車體角度非瞬態(tài)持續(xù)改變量^識別，判斷是否超過側(cè)翻閾值％。[0030]3當(dāng)控制器判斷到?。r，進入圖I中C工作步，立即觸發(fā)各車身碰撞預(yù)接觸距離傳感器工作。[0031]4接著，各個預(yù)接觸距離傳感器將探測電信號返回B工作步中控制器，由控制器對各傳感器距離地面距離信號h進行識別判斷，判斷是否小于氣體發(fā)生器觸發(fā)閾值Iv[0032]5當(dāng)確認比< h0時，即進入圖I中D工作步，由控制器分別控制對應(yīng)的安全氣囊氣體發(fā)生器觸發(fā)產(chǎn)生混合氣體。各氣體發(fā)生器產(chǎn)生的混合氣體先后充入不同形狀、不同大小、不同位置的氣袋，全部充氣過程在安全氣囊接觸地面之前完成。[0033]6當(dāng)安全氣囊開始接觸地面時，整個系統(tǒng)即進入圖I中E工作步。按照側(cè)翻過程中車體骨架變形特性，各個安全氣囊先后接觸地面并保持定壓泄氣，完成側(cè)翻過程中絕大部分能量的吸收轉(zhuǎn)化。[0034]7最后進行圖I的工作步F，在安全氣囊泄氣完畢后車體骨架接觸地面，客車側(cè)翻殘余能量由車體骨架自身塑性變形吸收。整個側(cè)翻過程中通過控制安全氣囊觸發(fā)時間、充氣量。氣囊內(nèi)部壓力及泄氣速度由安裝在裝氣袋上的壓力閥控制在一個適當(dāng)?shù)臄?shù)值，保證客車骨架、玻璃、安全氣囊等均不侵入乘客生存空間。
權(quán)利要求1.一種多氣囊分組展開式客車外置氣囊側(cè)翻防護裝置，其特征在于該防護裝置由控制器(I)、傾角傳感器(2)、根據(jù)車身長度成對設(shè)置的車身碰撞預(yù)接觸距離傳感器和外置安全氣囊構(gòu)成，控制器(I)和傾角傳感器(2)固定在整車重心附近，預(yù)接觸距離傳感器及安全氣囊安裝在客車頂蓋兩側(cè)及腰梁部位，控制器(I)與各個預(yù)接觸距離傳感器成并連關(guān)系， 傾角傳感器(2)采集車身傾斜角度信號輸入控制器(I)，當(dāng)傾斜角度滿足控制器(I)預(yù)設(shè)值時，控制器(I)觸發(fā)各個預(yù)接觸距離傳感器工作，各預(yù)接觸距離傳感器將采集的距離信號輸入控制器(I)，當(dāng)某個預(yù)接觸距離滿足預(yù)設(shè)條件時，控制器(I)控制對應(yīng)的安全氣囊展開。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多氣囊分組展開式客車外置氣囊側(cè)翻防護裝置，其特征在于所述的控制器(I)和傾角傳感器(2)固定在地板平面(3)以下的鋼板(4)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多氣囊分組展開式客車外置氣囊側(cè)翻防護裝置，其特征在于所述的頂蓋兩側(cè)的預(yù)接觸距離傳感器安裝在客車頂蓋通風(fēng)道(18)內(nèi)部，傳感器探頭伸出客車蒙皮(19)表面；腰梁部位的預(yù)接觸距離傳感器安裝在地板(20)以下行李艙(21) 內(nèi)部，傳感器探頭伸出客車蒙皮(19)表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種多氣囊分組展開式客車外置氣囊側(cè)翻防護裝置，其特征在于所述的頂蓋兩側(cè)的安全氣囊安裝在客車頂蓋通風(fēng)道(18)內(nèi)部，安全氣囊11(13)由擋板(22)支撐固定，由氣袋I (23)和氣體發(fā)生器I (24)組成，置于塑料薄板I (25)內(nèi)，展開時沖破薄板I (25)彈出；腰梁部位安全氣囊安裝在地板(20)以下行李艙(21)內(nèi)部，安全氣囊 V(16)由擋板II (30)支撐固定，由氣袋II (28)和氣體發(fā)生器II (31)組成，置于塑料薄板 11(29)內(nèi)，展開時沖破薄板II (29)彈出。
5.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的一種多氣囊分組展開式客車外置氣囊側(cè)翻防護裝置， 其特征在于所述的安全氣囊為基于泄壓閥控制的恒壓枕式氣袋氣囊裝置，恒壓泄氣閥裝置(33)置于展開后工作狀態(tài)安全氣囊(32)外側(cè)，呈前后對稱布置。
專利摘要一種多氣囊分組展開式客車外置氣囊側(cè)翻防護裝置，涉及客車安全技術(shù)領(lǐng)域。該防護裝置由控制器(1)、傾角傳感器(2)、根據(jù)車身長度成對設(shè)置的車身碰撞預(yù)接觸距離傳感器和外置安全氣囊構(gòu)成，控制器(1)和傾角傳感器(2)固定在整車重心附近，預(yù)接觸距離傳感器及安全氣囊安裝在客車頂蓋兩側(cè)及腰梁部位，控制器(1)與各個預(yù)接觸距離傳感器成并連關(guān)系，傾角傳感器(2)采集車身傾斜角度信號輸入控制器(1)，當(dāng)傾斜角度滿足控制器(1)預(yù)設(shè)值時，控制器(1)觸發(fā)各個預(yù)接觸距離傳感器工作，各預(yù)接觸距離傳感器將采集的距離信號輸入控制器(1)，當(dāng)某個預(yù)接觸距離滿足預(yù)設(shè)條件時，控制器(1)控制對應(yīng)的安全氣囊展開。本實用新型可實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計。
文檔編號B60R19/42GK202743187SQ201120450340
公開日2013年2月20日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者那景新, 王童, 郭新宇, 王達, 高劍鋒, 王秋林, 陳偉 申請人:吉林大學(xué)