[发明专利]一种汽车自适应碰撞吸能系统

说明书

技术领域

本发明涉及碰撞吸能领域，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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明为解决技术问题采用如下技术与方案：

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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。