一種新能源無縱梁電動汽車抗追尾及前撞的緩沖吸能裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本專利設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領域，具 體設及一種新能源無縱梁電動汽車抗追尾及前撞的緩沖吸能裝置。
【背景技術】
[0002] 新能源無縱梁電動汽車的顯著優勢是取代燃油、減少排放、有效保護環境，成為新 一代汽車的研發重點和汽車產業發展的方向，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，續行能力弱，長途行駛需多次充電，帶來使用的不便；二是裡電池電解 質燃點低，一旦受撞擊，電源短路、電解質外漏，常常引起自燃；=是為提高續行能力，追求 車型結構輕量化，部分車型設計成底盤無縱梁、無后保險杠，前保險杠的設計也非常單薄， 車體結構防碰撞能力弱，特別是電動車受續行能力的影響，有限速的要求，與速度較高的汽 油車同向行駛時，成為高發追尾事故的受害者，甚至帶來車毀人亡的嚴重后果；四是成本 高，目前采取政策性補貼購買，終歸不是發展新能源電動汽車的長遠之計。
[0003] 當今世界汽車發展的S大主題一-安全、環境、新能源。人命關天，安全排首位，評 價一輛新車，首先評價其安全性，然后才是其他方面。新能源電動汽車也不例外，也應將安 全性放在首位。發明人針對汽油車的安全性，開發了 "剛柔結合高效緩沖吸能汽車前、后安 全梁"（專利號2012101001731)及用于汽油車的"碳纖維復合材料及增強金屬多孔材料的 汽車前、后安全梁"（專利號2013207815555)兩項安全保護裝置專利，均授予了專利權，在 汽車縱梁上安裝高效緩沖吸能的前、后安全梁，一舉解決了現有各種類型汽油車在高、中速 行駛時，發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難題。本專利是 在上述專利基礎上，針對新能源電動汽車防撞性能差、易自燃的弱點，開發出一種新能源無 縱梁電動車使用的抗追尾及前撞的緩沖吸能裝置，能顯著提高車輛結構的抗追尾能力，在 保護人的同時，也保護車的電源系統。
【發明內容】
[0004] 本專利所要解決的技術問題是：在保有新能源無縱梁電動車優勢的前提下，引入 提高汽車安全性的新組件，減輕甚至基本消除發生前撞或追尾車禍瞬間，所導致的對司乘 人員的二種傷害，即沖擊力對人的一次傷害和因加速度引起的二次傷害，同時也減輕對車 輛結構，特別是電池組件的破壞。為實現上述技術效果，在已有的自主研發專利基礎上，開 發出適用于無縱梁電動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、 擴口面一端帶正方形平板面的碳纖維正方形傳導管(簡稱傳導方管）W及汽車后輪胎組合 而成，有效解決了W下=個技術難題： 第一、后安全梁潰縮吸能的著力點問題。新能源無縱梁電動車雖然在減輕車輛自重， 增大車輛承載空間等方面具有優勢，但其致命弱點是無抗追尾功能，安全性差，一旦發生追 尾，必然對人帶來傷亡，同時破壞車輛中電池組件結構，易引起自燃，因此需要設計一種能 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，縱梁既是支撐點又是著力點，而無縱梁電動車則必須解決安全梁的支 撐點與著力點問題，支撐點可W按常規技術，利用汽車尾部鋼結構件或新增鋼結構件加W 解決，而承受巨大沖擊力的著力點選擇成為后安全梁設計時遇到的首要技術難題，否則無 從解決安全梁發揮潰縮吸能的作用。 陽〇化]通過多年來對汽車各種有關的結構件及動、靜裝置的反復觀察和研究，終于發現 完全可W利用汽車即動又靜的兩個后輪輪胎，作為車后部遭遇追尾碰撞瞬間，通過與吸能 裝置緊密連接的碳纖維制作的傳導管，與后車輪外沿接觸，并被輪胎緊緊頂住，使其成為 吸能裝置瞬間發生潰縮變形時由線到面的著力點。因為當汽車被追尾時，不管是車輪立 即被制動或繼續低速往前轉動，兩后車輪立即變成了兩個近似剛性且靜止不會動的著力 點，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。當汽車在正常運行 時，由于汽車兩后輪與吸能裝置中的兩剛性碳纖維傳導管中一端帶正方形碳纖維板之間 有60-lOOmm間隙，不會影響汽車正常的行駛。其緩沖吸能過程的完成程序是，當汽車被追 尾時，尾部安裝的輕質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，直至裝置中的碳纖維傳導管有方形板的一端被直接推至與車輪輪胎面 接觸，并被處于靜態或動態的車輪緊緊頂住，與此同時，裝置中的吸能部件立即發生潰縮變 形，完成緩沖吸能的全過程，從而巧妙地解決了緩沖吸能裝置在無縱梁電動汽車中無著力 點的技術難題。
[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、產生驅動力與制 動力、緩沖吸能W及改變汽車行駛方向的作用，當發生追尾事故時，利用輪胎本身具有一定 的緩沖吸能作用與可設計計算出的緩沖吸能裝置潰縮變形時所產生的吸能作用相結合，自 然地產生了吸能疊加效應，極大緩沖并吸收了追尾時的沖擊力，同時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。特別是無縱梁電動車的電池組件，一般都安裝在底 盤與輪胎處于同一水平且相分離的前、中部獨立位置上，輪胎承受追尾沖擊力時，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生，實現=重保護作用。將輪胎 作為吸能器的著力點，根據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）與實屯、輪胎(不爆胎）兩種，對爆胎輪胎而言，有兩種狀態發生，當沖擊力大于輪胎承載 力時，在靜態或低速下發生爆胎，緩沖吸能達到極限，W輪胎的損壞，換來司乘人員與電池 組件的安全(它與汽車在高速、氣溫高及其它狀態下自然發生爆胎時的嚴重后果有所區別）； 當沖擊力小于輪胎承受力（經理論測算，若兩車追尾的速度差<20kg/h時，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、二次傷害與保護電池組件免受破壞的技術效果。對被追尾車而言，事故大小無從選 擇，即使爆胎，也只是發揮丟車保帥！或曰撿了西瓜丟了芝麻，利遠大于弊！ 第二、抗前撞安全梁著力點固定問題 現有新能源無縱梁電動汽車都設計有抗前撞的前保險杠，其著力點固定在車頭內相鄰 鋼結構件上，運種鋼結構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 險杠。采用輕質緩沖吸能安全梁取代前保險杠時，安全梁底梁選用的碳纖維復合材料，其 抗撞擊力大于與其相連的鋼結構件，當碰撞發生時，與之相連的鋼結構件的潰縮變形將發 生在碳纖維作底梁的吸能裝置潰縮變形前，此時，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計得低于相鄰的鋼結構時，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計厚度較薄，約2-2. 5mm，與 2012101001731專利相比，底梁重量減輕30〇/〇。
[0007] 第S、吸能器選材問題。為提高電動汽車續行能力，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。經多方考察與研究，在 2012101001731專利選材基礎上，設計選用碳纖維復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);用材質厚度為 0. 1-0. 4mm左右、比重約0. 3g/cm3、壓縮率達90%W上的六邊形蜂窩侶作吸能器材料；選用 厚度為4-4. 5mm的碳纖維復合材料作為吸能器與輪胎接觸的傳導方管，此時，汽車兩后輪 輪胎構成了追尾時吸能器潰縮的著力點。經測算，按總重為1. 5噸的小車設計，后安全梁+ 兩根傳導方管總重為9. 92kg，僅占車重0. 7%，而吸能量達到70KJ，與2012101001731專利相 比，抗追尾的能力提高75%W上。
[0008] 為解決上述技術難題，采取的技術方案是： 一種新能源無縱梁電動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、擴口面一端帶正方形平板面的傳導方管（3)、汽車 后輪胎（4)組合而成；前安全梁（1)由碳纖維復合材料罩殼（1-1 )、2~2. 5IM碳纖維復合材料 底梁（1-2)、蜂窩侶吸能器（1-3)組裝而成；后安全梁（2)由碳纖維復合材料罩殼（2 - 1)、 3. 5~4. 5IM碳纖維復合材料底梁（2-2)、蜂窩侶吸能器（2-3)組裝而成；兩根碳纖維復合材 料傳導方管（3)的帶空屯、擴口面（3-2)，用螺栓緊固連接在后安全梁的底梁（2-2)上；追尾 發生瞬間，汽車后輪胎（4)為后安全梁（2)的著力點。