一种乘用车液压缓冲防撞安全装置的设计.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 01 4年 第 0 2期 一 种乘用车液压缓冲防撞安全装置的设计 苏 忆 Th e Hy d r a u l i c S a f e t y De v i c e De s i g n wi t h Bu ffe r An t i c o l l i s i o n f o r Pa s s e n g e r Ca r |s U Yi 无锡商业职业技术学 院 汽车技术学院 ， 江苏 无锡2 1 4 1 5 3 摘 要 该设 计通过对乘用车辆 的前后保 险杠进行智 能液压伸缩式设计 ， 增加碰撞时 的形变能力来缓 冲撞 击带来的 巨大 冲击伤 害 ， 并 对所用液压缓冲器的具体结构进行 了研究 。 关键词 乘用车 ； 液压 ； 缓冲装置 ； 安全 中图分类号 T HI 3 7 文献标识码 B 文章编 号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 4 0 2 0 0 3 0 0 3 O 引言 1 乘用车液压缓冲碰撞保护基本知识 目前 的汽车安全技术有了很大的进步 ．但 由于主 客观因素导致的事故仍然层出不穷 ，利用液压技术的 被动安全技术和装置也越来越 多。本文主要研究一种 应用在乘用车上的液压缓冲防撞安全装置。 收稿 日期 2 0 1 3 0 7 1 6 作者简介 苏忆 1 9 8 0 一 ， 男 ， 江苏 常州人 ， 讲师 ， 硕士 ， 研究 方向为汽车液 压安全技术 。 目前 ．乘用车的前后普通吸能保险杠变形幅度极 为有限 ， 通常仅为 5 ～ l O c i n ， 主要通过以牺牲头部 发动 机舱 或尾部 行李舱 来获得缓冲效应 ， 从而实现对车 辆 内人员财物的最大保护 通常情况为了最大限度保 护人员 ．乘用车前后允许的压缩变形量 的极 限也只有 4 5 ～ 5 0 c m， 进过推算 ， 极 限碰撞 车速 为 5 8 ． 6 6 1 ． 7 k m ／ h ， 然而实际情况是 ．高于这个车速发生交通事故 的情况 比比皆是 ． 从而导致严重的人员伤亡事件也非常多 2 MP a ，可 保证 阀 的稳 定性 ；同时 ，动 态 压 差不 到 O ． 5 M P a ； 此外 ， 先导阀腔压力分布均匀 ， 无偏心现象。 1 。 5 8e 07 ●■ ， 图 8改进后 的三孔流道静压和动态压力分布图 单位 P a 4 结论 1 采用 C F D计算流体力学可模拟双级溢流阀局 部结构的不平衡力及其对阀特性的影响 ．对 阀结构进 行优化设计 2 具有液阻液容 的双级溢流阀 ， 其先导 阀供油流 道在满足液 阻要求 的同时 ．还必须避免产生不平衡液 动力 。应采用对称孔结构 ， 孔数 、 分布和孔径可 以通过 3 1 计算和结构布局来决定 。 参考文献 【 1 】 闻耀保 ． 极端环 境下 的电液伺 服控制理论 及应用 技术[ M ] ． 上 海 上海科学技术 出版社 ， 2 0 1 2 ． 【 2 】 肖其新 ， 李 晶 ， 阎耀保． 具 有液阻和液容 的双级溢 流阀特性 分 析[ J 】 ． 液压气动与密封， 2 0 0 9， 1 2 2 4 5 4 7 ． 【 3 】 H． E ． M e r r i t ． Hy d r a u l i c c o n t r o l s y s t e ms [ M 】 ． N e w Y o r k J o h n Wi l l y S o ns ．1 9 67． [ 4 】 S a t o r u H a y a s h i ．S t a b i l i t y a n d N o n l i n e a r B e h a v i o r o f P o p p e t V a l v e C i r c u i t s [ c l ／ ／T o s h i o K o b a y a s h i ．P r o c e e d i n g s o f F i g h T r i e n n i a l I n t e r n a t i o n a l S y mp o s i u m o n F l u i d Co n t r o l ， Me a s u r e me n t a n d Vi s u ali z a t i o n ． Ha y a ma T h e S o c i e ty o f I n s t r u me n t a n d Co n t r o l En g i n e e r s o f J a p a n ，1 9 9 7 1 3 - 2 0 ． [ 5 】 Y a o B a o Y I N ． A n aly s i s a n d Mo d e l i n g o f a C o mp a c t H y d r a u l i c P o p p e t V al v e w i t h a C i r c u l a r B alanc e P i s t o n [ C ] ／ ／ S I C E ． P r o c - e e d i n g s o f S I C E An n u m C o n f e r e n c e 2 0 0 5 i n T o k y o ．Ok a y a ma T h e S o c i e t y of I n s t r u me n t a n d C o n t r o l E n g i n e e r s o f J a p a n ， 2 0 o 5 1 8 9 1 9 4 ． [ 6 ] 贺小 峰 ， 何海 洋 ， 刘 银水 ， 等． 先 导式水压 溢流 阀动态特性 的 仿真[ J ] ． 机械工程学报， 2 0 0 6， 4 1 1 7 5 8 0 ． ◆ 哪 ● ～ ■■ 一 一 l l ●● 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 01 4年 第 0 2期 2 ． 2基本 工 作原理 阻退机和防撞保险杠 普通吸能式 组成液压缓冲 后座系统 ． 安装在车辆前身下侧 ， 其 中阻退机属于核心 部件结构 ， 如图 4所示 。该 阻退机呈筒状 ， 前后设有端 盖 ．筒内有阻退杆 阻退杆靠近后端盖一侧连有大活 塞 ， 组成外活塞机构 。阻退杆也呈筒状 ， 内有节制杆与 小活塞组成的内活塞机构 4个导流孔设置在阻退杆临 近大活塞之处 ． 阻退杆的腔内外均充满油液 。 通过这 四 个小孔 ． 实现在阻退杆的腔内外间油液 的快速流动 ， 而 其 内腔轴 向设有前浅后深 的二条凹槽。节制环中心沿 轴 向开孔 ． 与阻退杆内腔的后端依靠螺纹连接 ， 与小活 塞之间套有细长弹簧 ．弹簧 的作用是在常态下让 阻退 杆处于回缩 的正常位置。凹槽与小活塞之间的配合 ， 以 及节制杆与节制环之间的配 台作用 ．可以使节制环 内 油液能通过 的环形面积和凹槽 内油液通过 的面积 ． 都 随着 阻 退杆 向 内的 回缩 而逐 渐 变小 。这 种节 制 装 置 的 设计 ．可以使阻退杆受力压缩之后不会出现减速度的 巨大峰值 ． 从而大大降低碰撞之初的强度 。 1 R 9 1 n 1 7 1 6 1 5 1 4 1 3 1 2 7 6 5 l 9 2 U 2l 2 2 2j 2 4 2 2b 2， 2 5 一 刹车踏板6 一 防撞压力继 电器7 一 减速刹 车压力继 电器 9 一 阻退机筒l 0 一 阻退杆1 2 一 单 向限流 阀1 3 一 人 工复位 座 1 4 一 导管 1 5 一 后 端盖 l 6 一 节制环 1 7 一 节制杆 l 8 一 固定体1 9 一 前端盖 2 O 一 小活塞2 1 一 细长弹簧2 2 一 凹槽2 3 一 导流孔2 4 一 大活塞 2 5 一 储油箱2 6 一 超压 阀2 7 一 油泵2 8 一 高压油箱 图 4阻退机的纵剖面构造图 当车辆行驶 中． 遇到障碍物 。 车载雷达侦测到相对 间距小 于安全距离时 ．车载微电脑系统会 自动发出报 警信号 给驾驶员 ． 同时 自动启动 自动减速刹车功能 ， 发 出相应信号并通过 防撞压力继 电器和减速刹车压力继 电器起作用 ． 从而立即让保险杠前伸至设计限度 。 即液 压 缓 冲后 座 系统会 立 即进人 工作 状 态 当保 险杠前伸后而碰撞危险解除 ．驾驶员按下相 应 的人工复位座压杆 ．即可使得防撞保险杠和阻退杆 缓慢 回缩 到常态位置 依靠 细长弹簧作用 ， 这是通过 将阻退机 内产生的高压油液 ．从人工复位座下面的压 力阀门流回储油箱内而实现的 3 技术现状及应用前景分析 3 ． 1 现有技术状况 目前的吸能保险杠和缓冲吸能装置 ． 作用有限 ， 碰 3 2 撞防护效果并不是最理想的。例如某些研究技术 ， 采用 液压缓 冲式阻尼器 ， 还有随动制动的活 门设计方式 ． 但 保险杠不能 自动前伸 。 因此缓冲效果有限。还有一些研 究方 案虽然都采 用 了保险杠可 以伸 出车外 的缓 冲机 构 ， 但依靠人工控制 ， 往往因意外情况反应不及 时 ， 效 果难 以保证 基于液压 吸能式保险杠技术的乘用车液压缓 冲防 撞安全装置 ． 在考虑保险杠 的基本使用原则的前提下 ． 也需要结合车辆 的底盘空间进行合理布置 相对而言 比普通吸能保险杠更具有安全可靠性 3 ． 2 目前 的市场 应用 前 景分析 在 由北京华经纵横咨询有限公司提供 的 2 o 1 3年 液 压吸能式保 险杠市场发展 深度分析报 告 报告编 号 2 0 3 0 1 0 0 7 7 8 里 ． 2 0 0 8 2 0 1 2年的液压吸能式保险杠 市场容量 如图 5所示 非常可观 ． 基于液压 吸能式保 险杠开发出的乘用车液压缓冲防撞安全装置有着现实 的需求和可观的发展前景 图 5 2 0 0 8 - 2 01 2年 液 压 吸 能 式 保 险 杠 市 场 容 量 及 国产 化率统计 4 结束语 乘用车液压缓冲防撞安全装置采用液压与气动技 术 ， 更是机、 电智能一体化控制。该装置主要针对车前 碰撞需要 ． 车辆尾部也可 以安装 ， 这样一旦发生前碰和 追尾碰撞事故时 ．可以大大减轻对人员的伤害和对车 辆财物的损失 充分利用 目前普遍应用的前后车载雷 达 ， 车载微电脑数据共享 ， 充分利用设备 资源 ， 可 以降 低成本 。由于市场容量巨大 ， 市场发展前景较好 。 参 考 文 献 【 1 】 谢晓鹏． 汽车液压缓冲防撞技术研究[J ] ． 北京汽车， 2 0 0 6 ， 1 ． [ 2 】 屈求真． 轿车保险杠系统的结构型式及其选用 [J ] ． 湖北汽车工 业学 院学 报， 1 9 9 6 ， f 1 1 ． 【 3 ] 谢晓鹏． 保险杠前伸式汽 车液压 缓冲 自动防撞安全技术及装 置 中国， 2 0 0 4 1 0 0 2 7 3 2 8 ． 9 [ P ] ． 2 0 0 5 0 2 2 3 ． 『 4 1 北 京华经纵 横咨 询有 限公司． 2 0 1 3年液 压 吸能式保 险杠 市 场发展深 度分析报告 [ z ] ． 北京 北 京华经纵横 咨询有 限公司， 2 01 3． 【 5 】 赵刘军． 保险杠的发展及应用[ J ] ． 公路与汽运， 2 0 0 9 ， 4 ．