基于液压气动机械吸能装置的车辆被动安全性提高方法

2016-11-22鲁兰

汽车文摘 2016年11期

介绍了一种提高车辆被动安全性的方法。研究了车辆与物体发生碰撞时将车辆的动能转换成另一种形式能量的可能性。研究中应用了各种机械式、液压式以及气动式的装置，这些装置是为吸收碰撞过程中的能量以及减轻对驾驶员、乘员以及车厢的冲击而设计的。该吸能装置的设计以及参数的确定都预先设定，以便使液压缸、齿条和齿轮的机械装配、运动以及带有附加质量杆的曲柄和气动机构最大限度地吸收碰撞瞬间传递到车辆的动能。此外，需要最大限度地降低车辆的速度，但是车辆的加速度减少量应降低到不会对驾驶员或乘员造成损伤的地步。

液压、气动和机械吸能装置（图1）的工作原理如下。装载该装置的车辆自重为m1，其余设备质量为m2。汽车与吸能装置之间的耦合点分别是刚性连接点k12和减振点C12。当车辆与障碍物碰撞时（障碍物被定义为一个刚性点k0且减振系数为C0），减振器上的吸能装置以速度v1开始运动。装置左侧的液压缸使液体压力增压至P2。在左右两侧的液压缸活塞面积分别是A1和A2。液压缸吸收初始的碰撞能量。液压缸内的穿孔可以部分平衡两侧液压缸的压力（P1和P2）。齿条与液压缸相连，在碰撞过程中随之向右运动，同时带动齿轮机构旋转。

研究结果表明：①碰撞过程中，第1次与障碍物接触的峰值负荷是由液压缸吸收的，其中，车辆的动能转化为液压缸内液体的势能；②在碰撞的后期，车辆的动能转化为机械吸能装置的动能和气动机构的势能；③该液压气动和机械吸能装置能够在0.1s内吸收车辆动能的50%；④为了获得所述吸能装置的最佳性能，该装置各个部件的参数都被设置为最佳值。