一种汽车自适应碰撞吸能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种汽车自适应碰撞吸能系统，其特征是系统包括保险杠横梁、球形万向节、自适应能量吸收器、汽车纵梁和连接板；汽车纵梁为中空结构，自适应能量吸收器的壳体内置并固定在汽车纵梁的中空腔中，自适应能量吸收器的前端活塞杆与球形万向节的球头螺纹连接，球形万向节中的连接板固接在保险杠横梁上，利用球形万向节保持自适应能量吸收器的活塞杆为轴向移动；根据自适应能量吸收器反馈的碰撞状态信息，调整输出信号用于控制自适应能量吸收器的阻尼力，实现依据碰撞力的大小对自适应能量吸收器的阻尼力进行实时自适应调节。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及碰撞吸能领域，尤其涉及一种可用于载运装备碰撞、航空航天器紧急着陆等冲击缓冲应用的自适应吸能系统。
技术介绍
载运装备碰撞事故可能造成人员伤亡和巨大经济损失，研究载运装备碰撞过程的冲击能量吸收具有重要的社会意义和工程价值。以汽车为例，在现有技术中，汽车纵梁上设置的吸能盒在汽车碰撞过程中溃缩吸能，是汽车碰撞吸能的重要部件之一。但是当吸能盒溃缩达到极限位置时，吸能作用将失效。目前的汽车吸能盒大多是通过改变吸能盒的材料和形状来改变吸能性能，吸能效果单一，并不能针对不同的碰撞情况实现实时最佳的碰撞吸能。如此，在汽车高速碰撞时，吸能盒有可能完全溃缩，完全溃缩后并不能完全吸收碰撞时产生的能量，这会对驾驶员和乘员的生命安全造成威胁。而在低速碰撞时，吸能盒可能没有任何响应，由车前端其它部件吸能，从而造成车身的变形等。尤其是在碰撞对象是人或者低速、小质量移动物体时，碰撞力并不能使吸能盒产生很大的变形而吸能，但造成碰撞对象的严重伤害。此外，在汽车碰撞系统中添加过多的被动吸能部件，不仅不能完全达到预期效果，即根据不同碰撞类型实现碰撞能量最优吸收的效果，而且势必会增加整车质量，不符合当前汽车轻量化发展趋势的基本要求。基于智能材料磁流变液的可控能量吸收装置磁流变能量吸收器，其响应时间短，可控范围巨大，能够在不同的冲击激励条件下提供相应的阻尼力。但是一般的磁流变能量吸收器在系统失效和断电的情况下，不能及时提供相应的阻尼力，有可能会造成严重的事故，并且汽车碰撞到行人或小质量低速移动的物体时，冲击力较小，磁流变能量吸收器的被动阻尼较大，有可能会对被撞物造成伤害。在汽车碰撞吸能系统领域，磁流变能量吸收器的相关技术迄今并没有得到有效应用。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种汽车自适应碰撞吸能系统，以期获得更大的动态阻尼范围，更低的最小阻尼力及失效-安全特性，充分考虑碰撞环境的复杂多样，包括：吸收汽车高速碰撞时产生的较大的冲击力并确保车架不变形需要能量吸收器有较大的阻尼可控范围；当汽车运动速度较低、遇到行人或者低速、小质量的物体碰撞汽车前端时，碰撞力较小，此时需要能量吸收器保持较小的阻尼力以保护被撞物，针对在不同冲击环境实现自适应吸能过程。本专利技术为解决技术问题采用如下技术与方案：本专利技术汽车自适应碰撞吸能系统的结构特点是：所述系统包括保险杠横梁、球形万向节、自适应能量吸收器、汽车纵梁和连接板；所述汽车纵梁为中空结构，自适应能量吸收器的壳体内置并固定在汽车纵梁的中空腔中，汽车纵梁是与车架固定连接，自适应能量吸收器的前端活塞杆呈纵向，并在杆端与球形万向节的球头螺纹连接；所述球形万向节是由球槽、球头和球槽盖组成，球头置于球槽中，球槽盖与球槽通过螺栓连接并将球头封闭在球槽中，球槽的槽底板通过螺栓与连接板固定连接，所述连接板焊接在保险杠横梁上，利用球形万向节保持自适应能量吸收器的活塞杆为轴向移动；设置控制模块，所述控制模块根据自适应能量吸收器反馈的碰撞状态信息，包括碰撞力、加速度、速度和位移，调整输出信号，并以调整的输出信号控制自适应能量吸收器的输出阻尼力，实现依据碰撞状态对自适应能量吸收器的阻尼力进行实时自适应调节。本专利技术汽车自适应碰撞吸能系统的结构特点也在于：所述自适应能量吸收器是设置在单侧汽车纵梁中，或是一一对应设置在双侧汽车纵梁中。本专利技术汽车自适应碰撞吸能系统的结构特点也在于：在保险杠横梁的中部与车架之间设置另一自适应能量吸收器。本专利技术汽车自适应碰撞吸能系统的结构特点也在于：所述连接板为“中空状”的盒体，盒体的前端板固接在保险杠横梁上，球形万向节的球槽固定设置在盒体的后端板。本专利技术汽车自适应碰撞吸能系统的特点是：设置保险杠横梁为中空结构，在所述保险杠横梁的中空腔内，两套横置的自适应能量吸收器对称设置，以自适应能量吸收器的壳体固定设置在保险杠横梁上，所述两套自适应能量吸收器的活塞杆处在同一直线上，并且活塞杆的杆端为相对；设置一弓形连杆，所述弓形连杆的两端分别与相应一端的自适应能量吸收器的活塞杆固定连接，使弓形连杆朝向前方成拱形；在两套自适应能量吸收器的活塞杆杆端保持有间隙；设置控制模块，所述控制模块根据自适应能量吸收器反馈的碰撞状态信息，包括碰撞力、加速度、速度和位移，调整输出信号，并以调整的输出信号控制自适应能量吸收器的输出阻尼力，实现依据碰撞状态对自适应能量吸收器的阻尼力进行实时自适应调节。本专利技术汽车自适应碰撞吸能系统的结构特点也在于：在所述保险杠横梁中，设置限位挡板，在限位挡板上固定设置一段直线导轨，在所述自适应能量吸收器的活塞杆上固定设置滑块，所述滑块与直线导轨滑动配合，并能在直线导轨上滑动，所述弓形连杆的端部是与所述滑块固定连接。本专利技术汽车自适应碰撞吸能系统的结构特点是：设置保险杠横梁为中空结构，单套自适应能量吸收器在所述保险杠横梁的中空腔内横置，所述自适应能量吸收器的壳体固定设置在保险杠横梁上；设置一弓形连杆，所述弓形连杆的一端与自适应能量吸收器的活塞杆固定连接，另一端与固定设置在保险杠横梁中的限位挡板固定连接，使弓形连杆朝向前方成拱形；设置控制模块，所述控制模块根据自适应能量吸收器反馈的碰撞状态信息，包括碰撞力、加速度、速度和位移，调整输出信号，并以调整的输出信号控制自适应能量吸收器的输出阻尼力，实现依据碰撞状态对自适应能量吸收器的阻尼力进行实时自适应调节。本专利技术汽车自适应碰撞吸能系统的结构特点也在于：在所述限位挡板上固定设置一段直线导轨，在所述自适应能量吸收器的活塞杆上固定设置滑块，所述滑块与直线导轨滑动配合，并能在直线导轨上滑动；所述弓形连杆的端部是与所述滑块固定连接。本专利技术汽车自适应碰撞吸能系统的结构特点也在于：所述自适应能量吸收器为双通道失效-安全磁流变能量吸收器，其结构设置为：绕组线圈与永磁体安装在活塞上，两个同轴环形通道分布在永磁体的两侧，分别为内流通通道和外流通通道，所述绕组线圈位于内流通通道的内侧，在活塞上下运行时，磁流变液从活塞压力较大一侧的腔体通过两个同轴环形通道进入活塞另一侧压力较小的腔体中，利用磁场改变环形通道内磁流变液的粘性，实现能量吸收的可控性。与已有技术相比较，本专利技术有益效果体现在：1.本专利技术为自适应吸能，以其取代吸能盒，解决了汽车吸能系统在遇到不同碰撞环境情况下吸能性能较差、无法实现阻尼力可控的问题，本专利技术可以在不同碰撞环境下实现自适应吸能，吸能效果更好，动态阻尼范围更大，减小因车身变形带来的经济损失，同时还可以缩减汽车前端空间，实现汽车轻量化设计，提高汽车的燃油经济性，减小汽车尾气排放。2.本专利技术中自适应能量吸收器设置为双通道失效-安全磁流变能量吸收器，相对于传统的磁流变能量吸收器的动态阻尼范围更宽，被动阻尼力更小，结构简单，在电源断电和系统失效时依然能够保证系统的安全，汽车自适应碰撞吸能系统可控性能较好，反应迅速，可提高驾驶员及其他人员的安全。3.本专利技术将自适应能量吸收器巧妙地运用在汽车防撞系统中，弥补了吸能盒在碰撞过程中溃缩变形后需更换的问题，在碰撞发生后，自适应能量吸收器可以恢复原来位置，无需更换任何部件，减小维修成本，可靠性高，具有非常广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术中双通道失效-安全磁流变能量吸收器结构示意图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车自适应碰撞吸能系统，其特征是：所述系统包括保险杠横梁(1)、球形万向节(2)、自适应能量吸收器(3)、汽车纵梁(4)和连接板(5)；所述汽车纵梁(4)为中空结构，自适应能量吸收器(3)的壳体内置并固定在汽车纵梁(4)的中空腔中，汽车纵梁(4)是与车架固定连接，自适应能量吸收器(3)的前端活塞杆(31)呈纵向，并在杆端与球形万向节的球头(22)螺纹连接；所述球形万向节(2)是由球槽(21)、球头(22)和球槽盖(23)组成，球头(22)置于球槽(21)中，球槽盖(23)与球槽(21)通过螺栓连接并将球头(22)封闭在球槽(21)中，球槽(21)的槽底板通过螺栓与连接板(5)固定连接，所述连接板(5)焊接在保险杠横梁(1)上，利用球形万向节(2)保持自适应能量吸收器(3)的活塞杆(31)为轴向移动；设置控制模块，所述控制模块根据自适应能量吸收器(3)反馈的碰撞状态信息，包括碰撞力、加速度、速度和位移，调整输出信号，并以调整的输出信号控制自适应能量吸收器(3)的输出阻尼力，实现依据碰撞状态对自适应能量吸收器(3)的阻尼力进行实时自适应调节。

【技术特征摘要】
1.一种汽车自适应碰撞吸能系统，其特征是：所述系统包括保险杠横梁(1)、球形万向节(2)、自适应能量吸收器(3)、汽车纵梁(4)和连接板(5)；所述汽车纵梁(4)为中空结构，自适应能量吸收器(3)的壳体内置并固定在汽车纵梁(4)的中空腔中，汽车纵梁(4)是与车架固定连接，自适应能量吸收器(3)的前端活塞杆(31)呈纵向，并在杆端与球形万向节的球头(22)螺纹连接；所述球形万向节(2)是由球槽(21)、球头(22)和球槽盖(23)组成，球头(22)置于球槽(21)中，球槽盖(23)与球槽(21)通过螺栓连接并将球头(22)封闭在球槽(21)中，球槽(21)的槽底板通过螺栓与连接板(5)固定连接，所述连接板(5)焊接在保险杠横梁(1)上，利用球形万向节(2)保持自适应能量吸收器(3)的活塞杆(31)为轴向移动；设置控制模块，所述控制模块根据自适应能量吸收器(3)反馈的碰撞状态信息，包括碰撞力、加速度、速度和位移，调整输出信号，并以调整的输出信号控制自适应能量吸收器(3)的输出阻尼力，实现依据碰撞状态对自适应能量吸收器(3)的阻尼力进行实时自适应调节。2.根据权利要求1所述的汽车自适应碰撞吸能系统，其特征是：所述自适应能量吸收器(3)是设置在单侧汽车纵梁(4)中，或是一一对应设置在双侧汽车纵梁(4)中。3.根据权利要求1所述的汽车自适应碰撞吸能系统，其特征是：在保险杠横梁(1)的中部与车架之间设置另一自适应能量吸收器。4.根据权利要求1所述的汽车自适应碰撞吸能系统，其特征是：所述连接板(5)为“中空状”的盒体，盒体的前端板固接在保险杠横梁(1)上，球形万向节的球槽(21)固定设置在盒体的后端板。5.一种汽车自适应碰撞吸能系统，其特征是：设置保险杠横梁(1)为中空结构，在所述保险杠横梁(1)的中空腔内，两套横置的自适应能量吸收器(3)对称设置，以自适应能量吸收器(3)的壳体固定设置在保险杠横梁(1)上，所述两套自适应能量吸收器(3)的活塞杆处在同一直线上，并且活塞杆的杆端为相对；设置一弓形连杆(6)，所述弓形连杆(6)的两端分别与相应一端的自适应能量吸收器(3)的活塞杆固定连接，使弓形连杆(6)朝向前方成拱形；在两套自适应能量吸收器(3)的活塞杆杆端保持...

【专利技术属性】
技术研发人员：白先旭，沈升，李洋，朱振宁，邱少林，钱立军，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34