一種新能源無(wú)縱梁電動(dòng)汽車抗追尾及前撞的緩沖吸能裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本專利設(shè)及新能源汽車抗追尾及前撞、防電池組件被撞起火的安全技術(shù)領(lǐng)域，具 體設(shè)及一種新能源無(wú)縱梁電動(dòng)汽車抗追尾及前撞的緩沖吸能裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 新能源無(wú)縱梁電動(dòng)汽車的顯著優(yōu)勢(shì)是取代燃油、減少排放、有效保護(hù)環(huán)境，成為新 一代汽車的研發(fā)重點(diǎn)和汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向，但與成熟的汽油車相比，還存在明顯的不足， 一是電池容量不大，續(xù)行能力弱，長(zhǎng)途行駛需多次充電，帶來(lái)使用的不便；二是裡電池電解 質(zhì)燃點(diǎn)低，一旦受撞擊，電源短路、電解質(zhì)外漏，常常引起自燃；=是為提高續(xù)行能力，追求 車型結(jié)構(gòu)輕量化，部分車型設(shè)計(jì)成底盤(pán)無(wú)縱梁、無(wú)后保險(xiǎn)杠，前保險(xiǎn)杠的設(shè)計(jì)也非常單薄， 車體結(jié)構(gòu)防碰撞能力弱，特別是電動(dòng)車受續(xù)行能力的影響，有限速的要求，與速度較高的汽 油車同向行駛時(shí)，成為高發(fā)追尾事故的受害者，甚至帶來(lái)車毀人亡的嚴(yán)重后果；四是成本 高，目前采取政策性補(bǔ)貼購(gòu)買(mǎi)，終歸不是發(fā)展新能源電動(dòng)汽車的長(zhǎng)遠(yuǎn)之計(jì)。
[0003] 當(dāng)今世界汽車發(fā)展的S大主題一-安全、環(huán)境、新能源。人命關(guān)天，安全排首位，評(píng) 價(jià)一輛新車，首先評(píng)價(jià)其安全性，然后才是其他方面。新能源電動(dòng)汽車也不例外，也應(yīng)將安 全性放在首位。發(fā)明人針對(duì)汽油車的安全性，開(kāi)發(fā)了 "剛?cè)峤Y(jié)合高效緩沖吸能汽車前、后安 全梁"（專利號(hào)2012101001731)及用于汽油車的"碳纖維復(fù)合材料及增強(qiáng)金屬多孔材料的 汽車前、后安全梁"（專利號(hào)2013207815555)兩項(xiàng)安全保護(hù)裝置專利，均授予了專利權(quán)，在 汽車縱梁上安裝高效緩沖吸能的前、后安全梁，一舉解決了現(xiàn)有各種類型汽油車在高、中速 行駛時(shí)，發(fā)生前撞或追尾事故瞬間，能避免或大大減輕司乘人員傷亡的技術(shù)難題。本專利是 在上述專利基礎(chǔ)上，針對(duì)新能源電動(dòng)汽車防撞性能差、易自燃的弱點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出一種新能源無(wú) 縱梁電動(dòng)車使用的抗追尾及前撞的緩沖吸能裝置，能顯著提高車輛結(jié)構(gòu)的抗追尾能力，在 保護(hù)人的同時(shí)，也保護(hù)車的電源系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本專利所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：在保有新能源無(wú)縱梁電動(dòng)車優(yōu)勢(shì)的前提下，引入 提高汽車安全性的新組件，減輕甚至基本消除發(fā)生前撞或追尾車禍瞬間，所導(dǎo)致的對(duì)司乘 人員的二種傷害，即沖擊力對(duì)人的一次傷害和因加速度引起的二次傷害，同時(shí)也減輕對(duì)車 輛結(jié)構(gòu)，特別是電池組件的破壞。為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，在已有的自主研發(fā)專利基礎(chǔ)上，開(kāi) 發(fā)出適用于無(wú)縱梁電動(dòng)汽車抗追尾與前撞的緩沖吸能裝置，它由前、后安全梁、一端帶空屯、 擴(kuò)口面一端帶正方形平板面的碳纖維正方形傳導(dǎo)管(簡(jiǎn)稱傳導(dǎo)方管）W及汽車后輪胎組合 而成，有效解決了W下=個(gè)技術(shù)難題： 第一、后安全梁潰縮吸能的著力點(diǎn)問(wèn)題。新能源無(wú)縱梁電動(dòng)車雖然在減輕車輛自重， 增大車輛承載空間等方面具有優(yōu)勢(shì)，但其致命弱點(diǎn)是無(wú)抗追尾功能，安全性差，一旦發(fā)生追 尾，必然對(duì)人帶來(lái)傷亡，同時(shí)破壞車輛中電池組件結(jié)構(gòu)，易引起自燃，因此需要設(shè)計(jì)一種能 顯著提高抗追尾功能的安全梁，收到一舉多得的技術(shù)效果。在有縱梁汽車上，安全梁是安裝 在縱梁的前、后端部，縱梁既是支撐點(diǎn)又是著力點(diǎn)，而無(wú)縱梁電動(dòng)車則必須解決安全梁的支 撐點(diǎn)與著力點(diǎn)問(wèn)題，支撐點(diǎn)可W按常規(guī)技術(shù)，利用汽車尾部鋼結(jié)構(gòu)件或新增鋼結(jié)構(gòu)件加W 解決，而承受巨大沖擊力的著力點(diǎn)選擇成為后安全梁設(shè)計(jì)時(shí)遇到的首要技術(shù)難題，否則無(wú) 從解決安全梁發(fā)揮潰縮吸能的作用。 陽(yáng)〇化]通過(guò)多年來(lái)對(duì)汽車各種有關(guān)的結(jié)構(gòu)件及動(dòng)、靜裝置的反復(fù)觀察和研究，終于發(fā)現(xiàn) 完全可W利用汽車即動(dòng)又靜的兩個(gè)后輪輪胎，作為車后部遭遇追尾碰撞瞬間，通過(guò)與吸能 裝置緊密連接的碳纖維制作的傳導(dǎo)管，與后車輪外沿接觸，并被輪胎緊緊頂住，使其成為 吸能裝置瞬間發(fā)生潰縮變形時(shí)由線到面的著力點(diǎn)。因?yàn)楫?dāng)汽車被追尾時(shí)，不管是車輪立 即被制動(dòng)或繼續(xù)低速往前轉(zhuǎn)動(dòng)，兩后車輪立即變成了兩個(gè)近似剛性且靜止不會(huì)動(dòng)的著力 點(diǎn)，加上輪胎本身還具有一定的緩沖吸能及傳遞追尾撞擊力的功能。當(dāng)汽車在正常運(yùn)行 時(shí)，由于汽車兩后輪與吸能裝置中的兩剛性碳纖維傳導(dǎo)管中一端帶正方形碳纖維板之間 有60-lOOmm間隙，不會(huì)影響汽車正常的行駛。其緩沖吸能過(guò)程的完成程序是，當(dāng)汽車被追 尾時(shí)，尾部安裝的輕質(zhì)緩沖吸能裝置被巨大撞擊力碰撞瞬間（幾十毫秒至幾百毫秒)，沿水 平方向向車輪推進(jìn)，直至裝置中的碳纖維傳導(dǎo)管有方形板的一端被直接推至與車輪輪胎面 接觸，并被處于靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的車輪緊緊頂住，與此同時(shí)，裝置中的吸能部件立即發(fā)生潰縮變 形，完成緩沖吸能的全過(guò)程，從而巧妙地解決了緩沖吸能裝置在無(wú)縱梁電動(dòng)汽車中無(wú)著力 點(diǎn)的技術(shù)難題。
[0006] 輪胎是汽車的最重要零部件之一，在汽車行駛中起著承受載荷、產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力與制 動(dòng)力、緩沖吸能W及改變汽車行駛方向的作用，當(dāng)發(fā)生追尾事故時(shí)，利用輪胎本身具有一定 的緩沖吸能作用與可設(shè)計(jì)計(jì)算出的緩沖吸能裝置潰縮變形時(shí)所產(chǎn)生的吸能作用相結(jié)合，自 然地產(chǎn)生了吸能疊加效應(yīng)，極大緩沖并吸收了追尾時(shí)的沖擊力，同時(shí)減輕被追尾車與追尾 車中所有司乘人員的一次與二次傷害。特別是無(wú)縱梁電動(dòng)車的電池組件，一般都安裝在底 盤(pán)與輪胎處于同一水平且相分離的前、中部獨(dú)立位置上，輪胎承受追尾沖擊力時(shí)，基本不歹央 及電池組件，從而有效消除因追尾造成汽車自燃事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)=重保護(hù)作用。將輪胎 作為吸能器的著力點(diǎn)，根據(jù)輪胎類型與受沖擊力大小而定，輪胎一般分為充氣輪胎(可爆 胎）與實(shí)屯、輪胎(不爆胎）兩種，對(duì)爆胎輪胎而言，有兩種狀態(tài)發(fā)生，當(dāng)沖擊力大于輪胎承載 力時(shí)，在靜態(tài)或低速下發(fā)生爆胎，緩沖吸能達(dá)到極限，W輪胎的損壞，換來(lái)司乘人員與電池 組件的安全(它與汽車在高速、氣溫高及其它狀態(tài)下自然發(fā)生爆胎時(shí)的嚴(yán)重后果有所區(qū)別）； 當(dāng)沖擊力小于輪胎承受力（經(jīng)理論測(cè)算，若兩車追尾的速度差<20kg/h時(shí)，則沖擊力與自重 力的合力介于輪胎爆與不爆的邊緣值)，因此不管爆胎與否，都能起到減輕兩車司乘人員的 一次、二次傷害與保護(hù)電池組件免受破壞的技術(shù)效果。對(duì)被追尾車而言，事故大小無(wú)從選 擇，即使爆胎，也只是發(fā)揮丟車保帥！或曰撿了西瓜丟了芝麻，利遠(yuǎn)大于弊！ 第二、抗前撞安全梁著力點(diǎn)固定問(wèn)題 現(xiàn)有新能源無(wú)縱梁電動(dòng)汽車都設(shè)計(jì)有抗前撞的前保險(xiǎn)杠，其著力點(diǎn)固定在車頭內(nèi)相鄰 鋼結(jié)構(gòu)件上，運(yùn)種鋼結(jié)構(gòu)件抗前撞的緩沖吸能作用明顯低于同類有縱梁的乘用汽油車的保 險(xiǎn)杠。采用輕質(zhì)緩沖吸能安全梁取代前保險(xiǎn)杠時(shí)，安全梁底梁選用的碳纖維復(fù)合材料，其 抗撞擊力大于與其相連的鋼結(jié)構(gòu)件，當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí)，與之相連的鋼結(jié)構(gòu)件的潰縮變形將發(fā) 生在碳纖維作底梁的吸能裝置潰縮變形前，此時(shí)，吸能裝置不能起到任何緩沖吸能作用，只 有相反，把碳纖維裝置的緩沖吸能量設(shè)計(jì)得低于相鄰的鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，碳纖維吸能裝置在前撞 車禍中才能起到緩沖吸能作用。因此，抗前撞安全梁的底梁設(shè)計(jì)厚度較薄，約2-2. 5mm，與 2012101001731專利相比，底梁重量減輕30〇/〇。
[0007] 第S、吸能器選材問(wèn)題。為提高電動(dòng)汽車?yán)m(xù)行能力，要求所有零部件盡可 能輕，防前撞與抗追尾安全梁，也必須要求盡可能輕且高效。經(jīng)多方考察與研究，在 2012101001731專利選材基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)選用碳纖維復(fù)合材料作為安全梁的罩殼和底梁(其中 罩殼厚1-1. 2mm，前安全梁底梁厚2-2. 5mm，后安全梁底梁厚3. 5-4. 5mm);用材質(zhì)厚度為 0. 1-0. 4mm左右、比重約0. 3g/cm3、壓縮率達(dá)90%W上的六邊形蜂窩侶作吸能器材料；選用 厚度為4-4. 5mm的碳纖維復(fù)合材料作為吸能器與輪胎接觸的傳導(dǎo)方管，此時(shí)，汽車兩后輪 輪胎構(gòu)成了追尾時(shí)吸能器潰縮的著力點(diǎn)。經(jīng)測(cè)算，按總重為1. 5噸的小車設(shè)計(jì)，后安全梁+ 兩根傳導(dǎo)方管總重為9. 92kg，僅占車重0. 7%，而吸能量達(dá)到70KJ，與2012101001731專利相 比，抗追尾的能力提高75%W上。
[0008] 為解決上述技術(shù)難題，采取的技術(shù)方案是： 一種新能源無(wú)縱梁電動(dòng)汽車抗追尾及前撞的緩沖吸能裝置，其特征在于它由抗前撞安 全梁（1)、抗追尾安全梁（2)、一端帶空屯、擴(kuò)口面一端帶正方形平板面的傳導(dǎo)方管（3)、汽車 后輪胎（4)組合而成；前安全梁（1)由碳纖維復(fù)合材料罩殼（1-1 )、2~2. 5IM碳纖維復(fù)合材料 底梁（1-2)、蜂窩侶吸能器（1-3)組裝而成；后安全梁（2)由碳纖維復(fù)合材料罩殼（2 - 1)、 3. 5~4. 5IM碳纖維復(fù)合材料底梁（2-2)、蜂窩侶吸能器（2-3)組裝而成；兩根碳纖維復(fù)合材 料傳導(dǎo)方管（3)的帶空屯、擴(kuò)口面（3-2)，用螺栓緊固連接在后安全梁的底梁（2-2)上；追尾 發(fā)生瞬間，汽車后輪胎（4)為后安全梁（2)的著力點(diǎn)。