專利名稱：一種氣壓驅(qū)動(dòng)式摩擦自鎖碰撞吸能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及汽車碰撞安全性設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特指一種可以在客車及貨車等具有高 壓氣源的車輛上使用的氣壓驅(qū)動(dòng)式摩擦自鎖碰撞吸能裝置。該裝置的吸能梁在氣壓驅(qū)動(dòng)下 可快速伸出，并實(shí)現(xiàn)可靠自鎖，在碰撞過程中增加吸能空間。
背景技術(shù)：
隨著我國公路交通系統(tǒng)的不斷發(fā)展和完善，公路客運(yùn)量和客運(yùn)周轉(zhuǎn)量均遙遙領(lǐng)先 于其他客運(yùn)運(yùn)輸方式的總和。從城市的公共交通，到城際之間的中長途客運(yùn)，再到城鎮(zhèn)和農(nóng) 村的短途客運(yùn)，客車都是方便快捷的交通工具，但是客車交通安全事故卻不容忽視。大客車 具有載客量大，單位運(yùn)輸成本較低等優(yōu)點(diǎn)。然而，大客車為了充分利用空間，通常設(shè)計(jì)成平 頭結(jié)構(gòu)，使得其在碰撞過程中沒有足夠的吸能空間吸收碰撞能量，碰撞安全性較差，容易造 成乘員傷亡。平頭貨車同樣也存在駕駛室前部吸能空間短的缺點(diǎn)。因此有必要研制一種碰 撞吸能裝置，以擴(kuò)展客車及平頭貨車的前部碰撞吸能空間，提高其碰撞安全性。該裝置具有 重要的社會(huì)意義和應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種氣壓驅(qū)動(dòng)式摩擦自鎖碰撞吸能裝置，它的摩擦自鎖可 靠性強(qiáng)、碰撞吸能效果好、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低廉，可有效解決大客車及平頭貨車前部碰 撞吸能空間不足的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是，所述氣壓驅(qū)動(dòng)式摩擦自鎖碰撞吸能裝置有圓筒形外殼，其 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，所述外殼的后端固定安裝有底板，底板中部開有進(jìn)氣孔；外殼前端與銷座的 后端固定連接，銷座的前端口固定安裝了蓋板，吸能梁裝在外殼中且吸能梁的前端位于蓋 板外，吸能梁的后端同活塞的前端固定連接，活塞外圓面有兩道溝槽，起密封潤滑作用的0 型圈和密封圈分別嵌在對(duì)應(yīng)的溝槽中；活塞外周有臺(tái)階與銷座后端面相對(duì)，銷座后端面裝 有橡皮墊；銷座內(nèi)腔與吸能梁之間有錐形環(huán)隙且該錐形環(huán)隙的較大口徑端位于銷座前端， 至少三只與錐形環(huán)隙錐度對(duì)應(yīng)的楔形鎖塊裝在所述錐形環(huán)隙中，并于錐形環(huán)隙圓周均勻分 布；蓋板端面上的導(dǎo)向孔與各楔形鎖塊前端面上的導(dǎo)向孔相對(duì)應(yīng)，導(dǎo)向孔中裝有導(dǎo)向彈簧 和導(dǎo)向銷；外殼前端、吸能梁與小座體之間沿外殼徑向設(shè)有四個(gè)裝有鎖定鋼球和鎖定彈簧 的鎖定機(jī)構(gòu)，并沿圓周均勻分布。以下對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。參見圖1，殼體6前后分別與銷座2、底板8相連接，在殼體6內(nèi)部形成氣缸，活塞 7與吸能梁5后端固定連接，可在氣缸內(nèi)滑動(dòng)；蓋板1和楔形鎖塊3導(dǎo)向孔內(nèi)的導(dǎo)向銷9和 導(dǎo)向彈簧10對(duì)楔形鎖塊3的摩擦自鎖導(dǎo)向；所述外殼前端與吸能梁之間的鎖定機(jī)構(gòu)可限制 吸能梁相對(duì)于外殼的軸向移動(dòng)，即防止吸能梁5意外滑出。參見圖1，實(shí)際使用時(shí)，本裝置安裝在汽車前部縱梁與保險(xiǎn)杠之間，吸能梁的前端 (圖1中該構(gòu)件左端)朝向車輛前進(jìn)方向，底板8上的進(jìn)氣孔13連接進(jìn)氣管，吸能梁5回縮于氣缸(外殼)中。當(dāng)即將發(fā)生碰撞時(shí)，高壓氣體從與底板8的進(jìn)氣孔13相連的進(jìn)氣管進(jìn)入氣缸，在 活塞7表面施加巨大的驅(qū)動(dòng)力，從而克服所述鎖定機(jī)構(gòu)對(duì)與活塞7相連的吸能梁5的鎖定 力而向前(圖1左側(cè))運(yùn)動(dòng)。氣缸盡頭的橡皮墊4與活塞7的外周臺(tái)階相對(duì)，可對(duì)高速運(yùn)動(dòng) 的活塞7起緩沖作用；吸能梁5在向前推出的過程中，通過摩擦力帶動(dòng)楔形鎖塊3向前運(yùn) 動(dòng)，吸能梁5與銷座2之間的間隙增大，楔形鎖塊3松動(dòng)，從而對(duì)吸能梁5不具有摩擦自鎖 作用；當(dāng)吸能梁5開始向后的反方向(圖1中向右)運(yùn)動(dòng)時(shí)，楔形鎖塊3在導(dǎo)向彈簧10的彈 力作用下與吸能梁5產(chǎn)生的摩擦力使楔形鎖塊3產(chǎn)生向后的運(yùn)動(dòng)，楔形塊鎖3在銷座2的 錐面作用下與吸能梁5越壓越緊，從而使摩擦力迅速增加，機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)可靠自鎖。吸能梁5可 在向后方向任意位置通過各楔形鎖塊3和吸能梁5之間的摩擦力實(shí)現(xiàn)可靠自鎖；另外，可設(shè) 計(jì)為吸能梁5壁厚小于殼體6壁厚，在碰撞力的作用下，首先接觸碰撞的吸能梁5發(fā)生壓潰 塑性變形，吸收碰撞能量；然后，殼體6再發(fā)生壓潰塑性變形，吸收剩余碰撞能量，實(shí)現(xiàn)碰撞 能量的逐級(jí)吸收；當(dāng)沒有發(fā)生碰撞且危險(xiǎn)消除后，可調(diào)節(jié)相應(yīng)自鎖機(jī)構(gòu)使楔形鎖塊3摩擦 自鎖失效，收回吸能梁5，使裝置恢復(fù)縮回狀態(tài)。由以上可知，本發(fā)明為一種氣壓驅(qū)動(dòng)式摩擦自鎖碰撞吸能裝置，它在氣壓的驅(qū)動(dòng) 下，快速伸出吸能梁，并通過摩擦力實(shí)現(xiàn)吸能梁在任意位置的可靠自鎖，從而增加吸能空 間；其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可在現(xiàn)有車輛的前縱梁直接改裝，成本低廉、可靠性強(qiáng)，能有效解決大 客車及平頭貨車前部碰撞吸能空間不足的問題，適用范圍廣。


圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的剖視結(jié)構(gòu)示意圖(吸能梁回縮于氣缸中)； 圖2是圖1所示裝置中吸能梁伸出氣缸的剖視結(jié)構(gòu)示意圖3是圖1中楔形鎖塊的縱向剖結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是楔形鎖塊在錐形環(huán)隙中沿圓周均勻分布示意圖。在圖中 1 一蓋板， 4一橡皮墊， 7—活塞， 10—導(dǎo)向彈簧， 13—進(jìn)氣孔， 16—密封圈，
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1、圖2所示，本發(fā)明的氣壓驅(qū)動(dòng)式摩擦自鎖碰撞吸能裝置有圓筒形外殼6，該 外殼6的后端固定安裝有底板8，底板8中部開有進(jìn)氣孔13 ；外殼6前端與銷座2的后端固 定連接，銷座2的前端口固定安裝了蓋板1，吸能梁5裝在外殼6中且該吸能梁5的前端(圖 1中左端)位于蓋板1外，吸能梁5的后端同活塞7的前端固定連接，活塞7外圓面有兩道 溝槽，起潤滑作用的0型圈15和密封圈16分別嵌在對(duì)應(yīng)的溝槽中；活塞7外周有臺(tái)階14
2--銷座，3--楔形鎖塊，5--吸能梁，6-一殼體，8-_底板，9-一導(dǎo)向銷，11-一鎖定彈簧，12-一鎖定鋼球，14-一臺(tái)階，15-一0型圈，17-—小座體。與銷座2后端面相對(duì)，銷座2后端面裝有橡皮墊4 ；銷座2內(nèi)腔與吸能梁5之間有錐形環(huán)隙 且該錐形環(huán)槽的較大口徑端位于銷座2前端(圖1左端)，如圖3和圖4，至少三只與錐形環(huán) 隙錐度對(duì)應(yīng)的楔形鎖塊3裝在所述錐形環(huán)隙中，并于錐形環(huán)隙圓周均勻分布；蓋板1前端面 上的導(dǎo)向孔與各楔形鎖塊3前端面上的導(dǎo)向孔相對(duì)應(yīng)，導(dǎo)向孔中裝有導(dǎo)向彈簧10和導(dǎo)向銷 9。外殼6前端、吸能梁5與小座體17之間設(shè)有四個(gè)裝有鎖定鋼球和鎖定彈簧的鎖定機(jī)構(gòu)， 并沿圓周均勻分布。如圖1，所述鎖定機(jī)構(gòu)的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)是，在外殼6上焊接小座體，該小 座體頂面至吸能梁5之間開有徑向小通孔，吸能梁5開有對(duì)應(yīng)于該小通孔的鎖球孔；小通孔 由內(nèi)至外依次裝有鎖定鋼球12、鎖定彈簧11、螺釘。在車輛正常行駛吸能梁5處于縮回狀 態(tài)下，鎖定鋼球12在鎖定彈簧11的彈簧力的作用下鎖定在吸能梁5的鎖球孔處，防止吸能 梁5意外滑出。如圖1，所述的摩擦自鎖機(jī)構(gòu)的一種實(shí)施例結(jié)構(gòu)是，在銷座2內(nèi)腔和吸能梁5之間 的錐形環(huán)隙，裝有至少三只與環(huán)隙錐度對(duì)應(yīng)的楔形鎖塊3，并沿圓周方向均勻分布。當(dāng)即將 發(fā)生碰撞，吸能梁5在向前推出過程中，通過摩擦力帶動(dòng)楔形鎖塊3向前運(yùn)動(dòng)，吸能梁5與 銷座2之間的間隙增大，楔形鎖塊3松動(dòng)，從而對(duì)吸能梁5不具有摩擦自鎖作用；當(dāng)吸能梁 5開始向后的反方向(圖1中向右)運(yùn)動(dòng)時(shí)，楔形鎖塊3在導(dǎo)向彈簧10的彈力作用下與吸能 梁5產(chǎn)生的摩擦力使楔形鎖塊3產(chǎn)生向后的運(yùn)動(dòng)，楔形塊鎖3在銷座2的錐面作用下與吸 能梁5越壓越緊，從而使摩擦力迅速增加，機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)可靠自鎖。避免吸能梁在碰撞力的作用 下縮回氣缸，使吸能梁5喪失吸能作用。吸能梁5可在向后方向任意位置通過各楔形鎖塊3 和吸能梁5之間的摩擦力實(shí)現(xiàn)可靠自鎖；另外，可設(shè)計(jì)為吸能梁5壁厚小于殼體6壁厚，在 碰撞力的作用下，首先接觸碰撞的吸能梁5發(fā)生壓潰塑性變形，吸收碰撞能量；然后，殼體6 再發(fā)生壓潰塑性變形，吸收剩余碰撞能量，實(shí)現(xiàn)碰撞能量的逐級(jí)吸收，可有效的降低乘員的 損傷和減輕車體的受損，減少車輛的維修費(fèi)用；當(dāng)沒有發(fā)生碰撞且危險(xiǎn)消除后，可調(diào)節(jié)相應(yīng) 自鎖機(jī)構(gòu)使楔形鎖塊3摩擦自鎖失效，收回吸能梁5，使裝置恢復(fù)縮回狀態(tài)。
權(quán)利要求
一種氣壓驅(qū)動(dòng)式摩擦自鎖碰撞吸能裝置，其特征是，有圓筒形外殼(6)，該外殼6的后端固定安裝有底板(8)，底板(8)中部開有進(jìn)氣孔(13)；外殼(6)前端與銷座(2)的后端固定連接，銷座(2)的前端固定安裝蓋板(1)，吸能梁(5)裝在外殼(6)中且該吸能梁(5)的前端位于蓋板(1)外，吸能梁(5)的后端同活塞(7)的前端固定連接，活塞(7)外圓面有兩道溝槽， O型圈(15)和密封圈(16)分別嵌在對(duì)應(yīng)的溝槽中；活塞(7)外周有臺(tái)階(14)與銷座(2)后端面相對(duì)，銷座(2)后端面裝有橡皮墊(4)；銷座(2)內(nèi)腔與吸能梁(5)之間有錐形環(huán)隙且該錐形環(huán)槽的較大口徑端位于銷座(2)前端，至少三只與錐形環(huán)隙錐度對(duì)應(yīng)的楔形鎖塊(3)裝在所述錐形環(huán)隙中，并于錐形環(huán)隙圓周均勻分布而組成摩擦自鎖機(jī)構(gòu)；蓋板(1)前端面上的導(dǎo)向孔與各楔形鎖塊(3)前端面上的導(dǎo)向孔相對(duì)應(yīng)，導(dǎo)向孔中裝有導(dǎo)向彈簧(10)和導(dǎo)向銷(9)；外殼(6)前端、吸能梁(5)與小座體(17)之間設(shè)有四個(gè)裝有鎖定鋼球和鎖定彈簧的鎖定機(jī)構(gòu)，并沿圓周均勻分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣壓驅(qū)動(dòng)式摩擦自鎖碰撞吸能裝置，其特征是，所述鎖定機(jī)構(gòu) 的結(jié)構(gòu)是，在外殼(6)上焊接小座體，該小座體頂面至吸能梁(5)之間開有徑向小通孔，吸 能梁(5)開有對(duì)應(yīng)于該小通孔的鎖球孔；小通孔由內(nèi)至外依次裝有鎖定鋼球(12)、鎖定彈 簧(11)、螺釘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣壓驅(qū)動(dòng)式摩擦自鎖碰撞吸能裝置，其特征是，所述摩擦自鎖 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是，蓋板(1)端面上的導(dǎo)向孔與各楔形鎖塊(3)前端面上的導(dǎo)向孔相對(duì)應(yīng)，導(dǎo)向 孔中裝有導(dǎo)向彈簧(10)和導(dǎo)向銷(9)；在銷座⑵內(nèi)腔和吸能梁(5)之間的錐形環(huán)隙，裝 有至少三只與環(huán)隙錐度對(duì)應(yīng)的楔形鎖塊(3)，并沿圓周方向均勻分布。
全文摘要
一種氣壓驅(qū)動(dòng)式摩擦自鎖碰撞吸能裝置，其外殼的后端裝有底板，底板中部開有進(jìn)氣孔；外殼前端與銷座連接，銷座的前端口固定安裝了蓋板，裝在外殼中的吸能梁的后端同活塞前端連接，活塞外圓面的兩道溝槽中對(duì)應(yīng)嵌有O型圈和密封圈；活塞外周有臺(tái)階與裝有橡皮墊的銷座相對(duì)，銷座內(nèi)腔與吸能梁之間有環(huán)向錐形環(huán)隙，至少三只與錐形環(huán)隙錐度對(duì)應(yīng)的楔形鎖塊裝在所述錐形環(huán)隙中，并于錐形環(huán)隙圓周均勻分布；蓋板與各楔形鎖塊前端設(shè)有內(nèi)裝導(dǎo)向彈簧和導(dǎo)向銷的導(dǎo)向孔；外殼前端、吸能梁與小座體之間沿外殼徑向有四個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)。該裝置具有摩擦自鎖可靠性強(qiáng)、碰撞吸能效果好、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)能量的逐級(jí)吸收，可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)有大客車及平頭貨車的碰撞安全性改進(jìn)和新型車的開發(fā)。
文檔編號(hào)B60R19/26GK101992739SQ201010551250
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者曹立波 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)