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一種乘用車液壓緩沖防撞安全裝置的設(shè)計(jì)

文檔作者：蘇憶文檔來(lái)源：無(wú)錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年07月20日
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液壓氣動(dòng)與密封／2014年第02期
一種乘用車液壓緩沖防撞安全裝置的設(shè)計(jì)
蘇 憶
The Hydraulic Safety Device Design with Bufer Anti——collision for Passenger Car
|sU Yi
(無(wú)錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車技術(shù)學(xué)院，江蘇無(wú)錫214153)
摘 要：該設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)乘用車輛的前后保險(xiǎn)杠進(jìn)行智能液壓伸縮式設(shè)計(jì)，增加碰撞時(shí)的形變能力來(lái)緩沖撞擊帶來(lái)的巨大沖擊傷害，并
對(duì)所用液壓緩沖器的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。
關(guān)鍵詞：乘用車；液壓；緩沖裝置；安全
中圖分類號(hào)：THI37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1008—0813(2014)02—0030—03
O 引言 1 乘用車液壓緩沖碰撞保護(hù)基本知識(shí)
目前的汽車安全技術(shù)有了很大的進(jìn)步．但由于主
客觀因素導(dǎo)致的事故仍然層出不窮，利用液壓技術(shù)的
被動(dòng)安全技術(shù)和裝置也越來(lái)越多。本文主要研究一種
應(yīng)用在乘用車上的液壓緩沖防撞安全裝置。
收稿日期：2013—07—16
作者簡(jiǎn)介：蘇憶(1980一)，男，江蘇常州人，講師，碩士，研究方向?yàn)槠囈?
壓安全技術(shù)。
目前．乘用車的前后普通吸能保險(xiǎn)杠變形幅度極
為有限，通常僅為5～lOcin，主要通過(guò)以犧牲頭部(發(fā)動(dòng)
機(jī)艙)或尾部(行李艙)來(lái)獲得緩沖效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車
輛內(nèi)人員財(cái)物的最大保護(hù) 通常情況為了最大限度保
護(hù)人員．乘用車前后允許的壓縮變形量的極限也只有
45～50cm，進(jìn)過(guò)推算，極限碰撞車速為58．6 61．7km／h，
然而實(shí)際情況是．高于這個(gè)車速發(fā)生交通事故的情況
比比皆是．從而導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷亡事件也非常多
2MPa，可保證閥的穩(wěn)定性； 同時(shí)，動(dòng)態(tài)壓差不到
O．5MPa；此外，先導(dǎo)閥腔壓力分布均勻，無(wú)偏心現(xiàn)象。
1。58e+07
— —— —●■ ，
圖8 改進(jìn)后的三孔流道靜壓和動(dòng)態(tài)壓力分布圖(單位Pa)
4 結(jié)論
(1)采用CFD計(jì)算流體力學(xué)可模擬雙級(jí)溢流閥局
部結(jié)構(gòu)的不平衡力及其對(duì)閥特性的影響．對(duì)閥結(jié)構(gòu)進(jìn)
行優(yōu)化設(shè)計(jì)：
(2)具有液阻液容的雙級(jí)溢流閥，其先導(dǎo)閥供油流
道在滿足液阻要求的同時(shí)．還必須避免產(chǎn)生不平衡液
動(dòng)力。應(yīng)采用對(duì)稱孔結(jié)構(gòu)，孔數(shù)、分布和孔徑可以通過(guò)
3(1
計(jì)算和結(jié)構(gòu)布局來(lái)決定。
參考文獻(xiàn)
【1】聞耀保．極端環(huán)境下的電液伺服控制理論及應(yīng)用技術(shù)[M]．上
海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2012．
【2】肖其新，李晶，閻耀保．具有液阻和液容的雙級(jí)溢流閥特性分
析[J】．液壓氣動(dòng)與密封，2009，12(2)：45—47．
【3】H．E．Merrit．Hydrauliccontrolsystems[M】．New York：John Willy
&amp;amp; Sons．1967．
[4】 Satoru Hayashi．Stability and Nonlinear Behavior of Poppet
Valve Circuits[cl／／Toshio Kobayashi．Proceedings of Figh
Triennial International Symposium on Fluid Control，Measure—
ment and Visualization．Hayama：The Society of Instrument and
Control Engineers of Japan，1997：13-20．
[5】Yao Bao YIN．Analysis and Modeling of a Compact Hydraulic
Poppet Valve with a Circular Balance Piston[C]／／SICE．Proceedings
of SICE Annum Conference 2005 in Tokyo．Okayama：
The Society of Instrument and Control Engineers of Japan，
20o5：189—194．
[6] 賀小峰，何海洋，劉銀水，等．先導(dǎo)式水壓溢流閥動(dòng)態(tài)特性的
仿真[J]．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2006，41(1)：75—80．
◆
哪～ ●
■■ 一一 ll ●●

液壓氣動(dòng)與密封／2014年第02期
2．2 基本工作原理
阻退機(jī)和防撞保險(xiǎn)杠(普通吸能式)組成液壓緩沖
后座系統(tǒng)．安裝在車輛前身下側(cè)，其中阻退機(jī)屬于核心
部件結(jié)構(gòu)，如圖4所示。該阻退機(jī)呈筒狀，前后設(shè)有端
蓋．筒內(nèi)有阻退桿 阻退桿靠近后端蓋一側(cè)連有大活
塞，組成外活塞機(jī)構(gòu)。阻退桿也呈筒狀，內(nèi)有節(jié)制桿與
小活塞組成的內(nèi)活塞機(jī)構(gòu) 4個(gè)導(dǎo)流孔設(shè)置在阻退桿臨
近大活塞之處．阻退桿的腔內(nèi)外均充滿油液。通過(guò)這四
個(gè)小孔．實(shí)現(xiàn)在阻退桿的腔內(nèi)外間油液的快速流動(dòng)，而
其內(nèi)腔軸向設(shè)有前淺后深的二條凹槽。節(jié)制環(huán)中心沿
軸向開(kāi)孔．與阻退桿內(nèi)腔的后端依靠螺紋連接，與小活
塞之間套有細(xì)長(zhǎng)彈簧．彈簧的作用是在常態(tài)下讓阻退
桿處于回縮的正常位置。凹槽與小活塞之間的配合，以
及節(jié)制桿與節(jié)制環(huán)之間的配臺(tái)作用．可以使節(jié)制環(huán)內(nèi)
油液能通過(guò)的環(huán)形面積和凹槽內(nèi)油液通過(guò)的面積．都
隨著阻退桿向內(nèi)的回縮而逐漸變小。這種節(jié)制裝置的
設(shè)計(jì)．可以使阻退桿受力壓縮之后不會(huì)出現(xiàn)減速度的
巨大峰值．從而大大降低碰撞之初的強(qiáng)度。
1R 9 1n 17 16 15 14 1 3 12 7 6 5
l9 2U 2l 22 2j 24 2 2b 2， 2
5一剎車踏板6一防撞壓力繼電器7一減速剎車壓力繼電器
9一阻退機(jī)筒l0一阻退桿12一單向限流閥13一人工復(fù)位座 14一導(dǎo)管
15一后端蓋 l6一節(jié)制環(huán) 17一節(jié)制桿 l8一固定體19一前端蓋
2O一小活塞21一細(xì)長(zhǎng)彈簧22一凹槽23一導(dǎo)流孔24一大活塞
25一儲(chǔ)油箱26一超壓閥27一油泵28一高壓油箱
圖4 阻退機(jī)的縱剖面構(gòu)造圖
當(dāng)車輛行駛中．遇到障礙物。車載雷達(dá)偵測(cè)到相對(duì)
間距小于安全距離時(shí)．車載微電腦系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)
警信號(hào)給駕駛員．同時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)自動(dòng)減速剎車功能，發(fā)
出相應(yīng)信號(hào)并通過(guò)防撞壓力繼電器和減速剎車壓力繼
電器起作用．從而立即讓保險(xiǎn)杠前伸至設(shè)計(jì)限度。即液
壓緩沖后座系統(tǒng)會(huì)立即進(jìn)人工作狀態(tài)
當(dāng)保險(xiǎn)杠前伸后而碰撞危險(xiǎn)解除．駕駛員按下相
應(yīng)的人工復(fù)位座壓桿．即可使得防撞保險(xiǎn)杠和阻退桿
緩慢回縮到常態(tài)位置(依靠細(xì)長(zhǎng)彈簧作用)，這是通過(guò)
將阻退機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的高壓油液．從人工復(fù)位座下面的壓
力閥門流回儲(chǔ)油箱內(nèi)而實(shí)現(xiàn)的
3 技術(shù)現(xiàn)狀及應(yīng)用前景分析
3．1 現(xiàn)有技術(shù)狀況
目前的吸能保險(xiǎn)杠和緩沖吸能裝置．作用有限，碰
32
撞防護(hù)效果并不是最理想的。例如某些研究技術(shù)，采用
液壓緩沖式阻尼器，還有隨動(dòng)制動(dòng)的活門設(shè)計(jì)方式．但
保險(xiǎn)杠不能自動(dòng)前伸。因此緩沖效果有限。還有一些研
究方案雖然都采用了保險(xiǎn)杠可以伸出車外的緩沖機(jī)
構(gòu)，但依靠人工控制，往往因意外情況反應(yīng)不及時(shí)，效
果難以保證
基于液壓吸能式保險(xiǎn)杠技術(shù)的乘用車液壓緩沖防
撞安全裝置．在考慮保險(xiǎn)杠的基本使用原則的前提下．
也需要結(jié)合車輛的底盤(pán)空間進(jìn)行合理布置 相對(duì)而言
比普通吸能保險(xiǎn)杠更具有安全可靠性
3．2 目前的市場(chǎng)應(yīng)用前景分析
在由北京華經(jīng)縱橫咨詢有限公司提供的(2o13年
液壓吸能式保險(xiǎn)杠市場(chǎng)發(fā)展深度分析報(bào)告》(報(bào)告編
號(hào)：2030100778)里．2008—2012年的液壓吸能式保險(xiǎn)杠
市場(chǎng)容量(如圖5所示)非常可觀．基于液壓吸能式保
險(xiǎn)杠開(kāi)發(fā)出的乘用車液壓緩沖防撞安全裝置有著現(xiàn)實(shí)
的需求和可觀的發(fā)展前景
圖5 2008-2012年液壓吸能式保險(xiǎn)杠市場(chǎng)容量
及國(guó)產(chǎn)化率統(tǒng)計(jì)
4 結(jié)束語(yǔ)
乘用車液壓緩沖防撞安全裝置采用液壓與氣動(dòng)技
術(shù)，更是機(jī)、電智能一體化控制。該裝置主要針對(duì)車前
碰撞需要．車輛尾部也可以安裝，這樣一旦發(fā)生前碰和
追尾碰撞事故時(shí)．可以大大減輕對(duì)人員的傷害和對(duì)車
輛財(cái)物的損失 充分利用目前普遍應(yīng)用的前后車載雷
達(dá)，車載微電腦數(shù)據(jù)共享，充分利用設(shè)備資源，可以降
低成本。由于市場(chǎng)容量巨大，市場(chǎng)發(fā)展前景較好。
參 考 文 獻(xiàn)
【1】謝曉鵬．汽車液壓緩沖防撞技術(shù)研究[J]．北京汽車，2006，(1)．
[2】屈求真．轎車保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式及其選用[J]．湖北汽車工
業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1996，f11．
【3] 謝曉鵬．保險(xiǎn)杠前伸式汽車液壓緩沖自動(dòng)防撞安全技術(shù)及裝
置：中國(guó)，200410027328．9[P]．2005—02—23．
『41 北京華經(jīng)縱橫咨詢有限公司．2013年液壓吸能式保險(xiǎn)杠市
場(chǎng)發(fā)展深度分析報(bào)告[z]．北京：北京華經(jīng)縱橫咨詢有限公司，
2013．
【5】趙劉軍．保險(xiǎn)杠的發(fā)展及應(yīng)用[J]．公路與汽運(yùn)，2009，(4)．

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