车轮主动防护装置和汽车的制作方法

1.本技术属于汽车碰撞安全技术领域，尤其涉及一种车轮主动防护装置和汽车。


背景技术：

2.在汽车发生碰撞时，汽车前车轮容易向汽车前舱入侵，汽车前舱空间受到挤压较大，导致汽车前舱空间溃缩，致使驾驶员受到伤害。在相关技术中，一种防止车轮入侵汽车前舱的方式是刺破前车轮，以减小前车轮向汽车前舱的入侵体积，减小汽车前舱空间溃缩量，但是刺破车轮以减小车轮体积的方案存在车轮体积变化量较小且变化速度较慢的缺陷，防止汽车前舱空间溃缩的效果不明显；另一种防止车轮入侵汽车前舱的方式是破坏轮毂与轮毂轴承的连接，使车轮从轮毂轴承上脱落，但是存在无法控制车轮的脱落方向，仍然存在车轮向汽车前舱入侵的风险。
3.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

4.本技术旨在至少能够在一定程度上解决无法避免车轮向汽车前舱入侵的技术问题。为此，本技术提供了一种车轮主动防护装置和汽车。
5.本技术实施例提供的一种车轮主动防护装置，所述车轮主动防护装置包括：
6.伸展防护装置，与车轮内侧相对应地设置在车架上，所述伸展防护装置向所述车轮内侧方向可伸展，所述伸展防护装置伸展后的长度大于所述车轮内侧与所述车架之间的距离且能够推动所述车轮相对于所述车架移动。
7.在一些实施方式中，所述伸展防护装置伸展后和所述车轮内侧的接触位置与所述车轮中心的距离大于等于所述车轮半径的二分之一。
8.在一些实施方式中，所述伸展防护装置包括安全气囊。
9.在一些实施方式中，所述车轮主动防护装置还包括：
10.控制单元，所述控制单元与所述伸展防护装置通讯连接，所述控制单元用于向所述伸展防护装置发送伸展信号。
11.在一些实施方式中，所述车轮主动防护装置还包括：
12.碰撞传感器，设置在汽车上，至少用于检测所述汽车的加速度。
13.在一些实施方式中，所述碰撞传感器至少设置在所述汽车的防撞梁上。
14.在一些实施方式中，所述碰撞传感器至少设置在所述防撞梁的相对的两端。
15.本技术实施例提供的一种汽车，所述汽车包括车架、车轮以及上述的车轮主动防护装置。
16.在一些实施方式中，所述汽车还包括与所述车轮同轴布置的轮毂轴承；所述车轮包括轮毂和设置在所述轮毂上的轮胎，所述轮毂与所述轮毂轴承通过爆炸螺栓固接。
17.在一些实施方式中，所述轮毂与所述轮毂轴承通过柔性连接件连接。
18.本技术实施例至少具有如下有益效果：
19.上述车轮主动防护装置，在车架上设置与车轮内侧相对应的伸展防护装置，伸展防护装置能够向车轮内侧方向伸展，使伸展防护装置能够推动车轮旋转一定角度或向远离伸展防护装置方向脱落，能够控制车轮的脱落方向，以避免车轮向汽车前舱入侵，避免由于车轮入侵导致的前舱空间溃缩的风险产生，提高前舱空间内的安全性。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1示出了本技术实施例中汽车中的车轮主动防护装置的结构示意图；
22.图2示出了车轮主动防护装置另一视角的结构示意图；
23.图3示出了车轮主动防护装置推动车轮旋转/移动的过程示意图；
24.图4示出了图3中车轮旋转点与地面的接触位置示意图；
25.图5示出了图3中的车轮旋转/移动过程中受力情况分析原理图。
26.附图标记：
27.100、伸展防护装置；200、车架；300、车轮；310、轮胎；320、轮毂；330、轮毂轴承；400、碰撞传感器；500、防撞梁；p0、车轮中心；p1、车轮旋转点；p2；车轮防护作用力受力点；p3、车轮旋转点与地面的接触位置；l1、车轮旋转点与车轮中心的距离；l2、车轮防护作用力受力点与车轮中心的距离。
具体实施方式
28.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
30.下面结合附图并参考具体实施例描述本技术：
31.本技术实施例提供的一种车轮300主动防护装置，如图1至图3所示，车轮300主动防护装置包括伸展防护装置100，该伸展防护装置100与车轮300内侧相对应地设置在车架200上，伸展防护装置100向车轮300内侧方向可伸展，伸展防护装置100伸展后的长度大于车轮300内侧与车架200之间的距离且能够推动车轮300相对于车架200移动。
32.本技术实施例提供的上述车轮300主动防护装置，在车架200上设置与车轮300内侧相对应的伸展防护装置100，伸展防护装置100能够向车轮300内侧方向伸展，且伸展防护装置100伸展后的长度大于车轮300内侧与车架200之间的距离，从而确保伸展防护装置100
伸展后能够与车轮300内侧相接触以能够对车轮300施加防护作用力，如图4所示，至少能够使车轮300绕车轮旋转点p1旋转，也就是说使车轮300以车轮旋转点与地面的接触位置p3为支撑在车轮旋转点p2所处的垂直方向旋转，使伸展防护装置100能够推动车轮300旋转一定角度或向远离伸展防护装置100方向脱落，能够控制车轮300的脱落方向，以避免车轮300向汽车前舱入侵，避免由于车轮300入侵导致的前舱空间溃缩的风险产生，提高前舱空间内的安全性。
33.在一些实施例中，车轮300主动防护装置至少包括两个伸展防护装置100，两个伸展防护装置100分别设置在于汽车前车轮300内侧对应位置的车架200上，在汽车发生碰撞时，尤其是在汽车发生侧碰撞时，能够通过伸展防护装置100推动车轮300旋转一定角度或从轮毂轴承330上定向脱落，确保汽车在发生碰撞时能够更好地避免前车轮300侵入汽车前舱，防止汽车前舱空间溃缩导致驾驶员等前舱乘车人员受伤。
34.在一些实施例中，车轮300主动防护装置还可以包括设置在于汽车后车轮300内侧对应位置的车架200上的伸展防护装置100，在汽车发生碰撞时，尤其是在汽车发生侧碰撞时，能够通过伸展防护装置100推动车轮300旋转一定角度或从轮毂轴承330上定向脱落，确保汽车在发生碰撞时能够更好地避免前车轮300侵入汽车后舱，防止汽车后舱空间溃缩导致后舱乘车人员受伤。
35.作为一种可选实施方式，如图3和图5所示，伸展防护装置100伸展后和车轮300内侧的接触位置与车轮中心p0的距离大于等于车轮300半径的二分之一。
36.在一些实施方式中，如图3和图5所示，通过使伸展防护装置100伸展后和车轮300内侧的接触位置与车轮中心p0的距离大于等于车轮300半径的二分之一，使伸展防护装置100伸展后与车轮300内侧的接触位置尽可能位于车轮300远离车轮中心p0的范围，可以使伸展防护装置100作用于车轮300的力臂较长，进而可以降低对伸展防护装置100伸展产生的作用力大小的要求。
37.例如，如图4和图5所示，汽车停在某处受到冲击时，可以看作车轮中心p0受到一定程度的冲击力，将车轮中心p0受到的冲击力记为f0，则f0的计算方式如下：
[0038][0039]
为了避免车轮300在冲击力f0的作用下入侵汽车前舱，可以通过伸展防护装置100对车轮300施加与冲击力f0相反的理论防护作用力f，使车轮300可以以车轮旋转点p1所在垂直方向发生一定角度的偏移或定向脱落。
[0040]
假设车轮旋转点与车轮中心的距离l1为40mm，车轮防护作用力受力点与车轮中心的距离l2为433mm，则车轮旋转点与车轮中心的距离l1可以看作冲击力f0的力臂，车轮防护作用力受力点与车轮中心的距离l2、车轮旋转点与车轮中心的距离l1的二者之和可以看作防护作用力f的力臂，根据力矩平衡公式，理论防护作用力f的计算公式如下：
[0041]
f0×
l1＝f
×
(l1+l2)
[0042][0043]
通过上述推断过程可知，伸展防护装置100伸展后与车轮300内侧的接触位置与车轮中心p0的距离越大，则需要的理论防护作用力f越小，故而使伸展防护装置100伸展后和
车轮300内侧的接触位置与车轮中心p0的距离大于等于车轮300半径的二分之一，可以降低对理论防护作用力f大小的要求。
[0044]
作为一种可选实施方式，伸展防护装置100包括安全气囊。
[0045]
在一些实施方式中，可以使伸展防护装置100包括安全气囊，即通过安全气囊向车轮300内侧方向膨胀展开以通过安全气囊推动车轮300旋转或脱落。安全气囊在膨胀展开时具有一定的膨胀压强，通过安全气囊的膨胀压强作用在车轮300内侧，以实现推动车轮300旋转或脱落的目的。例如，通过测试可知，安全气囊的膨胀压强范围为200kpa～500kpa，安全气囊膨胀展开时作用于车轮300内侧的压强记为pa，安全气囊膨胀展开时与车轮300内侧的挤压面积记为s，安全气囊作用于车轮300内侧的实际防护作用力记为f’，以pa取安全气囊的膨胀压强范围的中间值300kpa、s取安全气囊的膨胀展开后与车轮300内侧接触的长度和宽度均为100mm为例计算安全气囊作用于车轮300内侧的实际防护作用力大小，计算过程如下：
[0046]
pa＝300kpa＝3
×
105n/m2[0047]
s＝100mm
×
100mm＝104mm2＝10
―2
m2[0048]f′
＝pa×
s＝3
×
105×
10
―2
＝3
×
103(n)
[0049]
根据前文计算，理论防护作用力f＝310(n)
[0050]f′
＞＞f
[0051]
通过上述推断过程可知，安全气囊对车轮300内侧施加的实际防护作用力明显大于理论防护作用力，足以使安全气囊抗衡车轮300受到的冲击力使车轮300产生一定的旋转甚至脱落。
[0052]
进一步地，安全气囊是设置在汽车上的常规安全防护装置，汽车上设有与安全气囊配套的控制装置和检测装置。在车轮300主动防护装置中，使伸展防护装置100包括安全气囊，可以减少车轮300主动防护装置的配件数量，降低车轮300主动防护装置的设置难度，对现有汽车的改动量小，可以降低车轮300主动防护装置设置的装置成本和人力成本。
[0053]
作为一种可选实施方式，车轮300主动防护装置还包括控制单元(图中未示出)，控制单元与伸展防护装置100通讯连接，控制单元用于向伸展防护装置100发送伸展信号。
[0054]
在一些实施例中，通过使控制单元与伸展防护装置100通讯连接，控制单元可以预设有触发伸展防护装置100伸展的条件，当达到伸展防护装置100伸展的条件时，控制单元能够及时向伸展防护装置100发送伸展信号。
[0055]
在一些实施例中，若伸展防护装置100包括安全气囊时，则控制单元可以是设置在汽车中的安全气囊控制装置，即通过安全气囊控制装置控制伸展防护装置100中的安全气囊。
[0056]
作为一种可选实施方式，如图1和图2所示，车轮300主动防护装置还包括碰撞传感器400，碰撞传感器400设置在汽车上，至少用于检测汽车的加速度。
[0057]
汽车在发生碰撞时，一般速度会发生急剧变化，即汽车产生一定的加速度，故而可以根据汽车的加速度大小判断汽车是否发生碰撞。在一些实施例中，可以通过在汽车上设置碰撞传感器400，通过碰撞传感器400检测汽车的加速度，进而使控制单元可以根据汽车的加速度判断汽车是否发生碰撞。
[0058]
在一些实施例中，汽车中可以设有多个碰撞传感器400，碰撞传感器400可以设置
在容易检测到汽车速度发生变化的位置。
[0059]
作为一种可选实施方式，如图1和图2所示，碰撞传感器400至少设置在汽车的防撞梁500上。进一步可选地，碰撞传感器400至少设置在防撞梁500的相对的两端。
[0060]
在一些实施例中，将碰撞传感器400设置在防撞梁500相对的两端，可以通过设置在防撞梁500相对的两端的碰撞传感器400及时检测到汽车是否发生侧碰撞，通过使控制单元可以根据汽车是否发生侧碰撞、发生侧碰撞程度的大小判断是否控制伸展防护装置100伸展。
[0061]
在一些实施例中，可以通过实验模拟碰撞过程，获取需要使伸展防护装置100伸展以避免车轮300侵入汽车前舱的加速度标定值。当碰撞传感器400检测到的加速度大于等于加速度标定值时，控制单元向伸展防护装置100发送伸展信号，使伸展防护装置100伸展以推动车轮300旋转或脱落。
[0062]
在一些实施例中，可以在汽车的不同位置分别设有碰撞传感器400，通过不同位置的碰撞传感器400判断碰撞发生的位置，控制单元可以根据碰撞发生的位置针对性地使对应位置的车轮300旋转脱落，避免不受碰撞影响的安全位置的车轮300脱落，产生不必要的经济损失。
[0063]
基于同样的发明构思，本技术实施例还提出了一种汽车，该汽车包括车架200、车轮300以及上述的车轮300主动防护装置。
[0064]
因本发明提供的汽车包括了上述技术方案的车轮300主动防护装置，因此本发明提供的汽车具备上述车轮300主动防护装置的全部有益效果，在此不做赘述。
[0065]
在一些实施例中，汽车通过设置有车轮300主动防护装置，在汽车发生碰撞时，车轮300主动防护装置可以通过电控使存在侵入汽车前舱风险的车轮300主动脱落，且控制了车轮300脱出的方向，避免与汽车脱离的车轮300在外力的作用下向车身方向侵入。
[0066]
作为一种可选实施方式，汽车还包括与车轮300同轴布置的轮毂轴承330；车轮300包括轮毂320和设置在轮毂320上的轮胎310，轮毂320与轮毂轴承330通过爆炸螺栓固接。
[0067]
在一些实施例中，使车轮300的轮毂320与轮毂轴承330通过爆炸螺栓固接，在汽车发生碰撞时，不仅可以通过车轮300主动防护装置推动车轮300旋转或脱落，同时使连接车轮300的轮毂320与轮毂轴承330的爆炸螺栓内的炸药引爆，使车轮300整体与轮毂轴承330的固定连接断开，从而可以使车轮300更容易被车轮300主动防护装置推动，确保车轮300主动防护装置能够使车轮300从车身上脱落，且通过车轮300主动防护装置，使车轮300向远离车身的方向脱落，能够完全避免车轮300向汽车前舱等结构的侵入，保障汽车上驾驶员和乘车人的安全。
[0068]
在一些实施例中，爆炸螺栓包括开槽式爆炸螺栓、剪切销式爆炸螺栓、钢球式爆炸螺栓或无污染爆炸螺栓。
[0069]
在一些实施例中，控制单元与爆炸螺栓通讯连接。例如，轮毂轴承330上可以设置有用于将控制信号传输至爆炸螺栓的电刷，控制单元与该电刷通讯连接。
[0070]
在一些实施例中，将轮毂320与轮毂轴承330固结的爆炸螺栓可以有多个，多个爆炸螺栓相对于轮毂轴承330的中心轴线旋转对称布置，每个爆炸螺栓的中心轴线与轮毂轴承330的中心轴线平行。
[0071]
作为一种可选实施方式，轮毂320与轮毂轴承330通过柔性连接件连接。
[0072]
在一些实施例中，通过柔性连接件连接在轮毂320与轮毂轴承330之间，在车轮300整体从轮毂轴承330上脱出并移动时，可以控制车轮300的移动距离，避免车轮300移动距离过大对对周围车辆及行人造成伤害。
[0073]
在一些实施例中，柔性连接件可以是弹簧。
[0074]
在一些实施例中，爆炸螺栓内部设计有一个空腔，空腔容纳一定数量的起爆装药和引爆装置。引爆装置接收到轮毂轴承330上电刷传递的信号之后点燃起爆装药将爆炸螺栓切断，车轮300与轮毂轴承330的连接断开，从而使车轮300主动防护装置能够顺利推动车轮300，使车轮300向远离车身方向移动。
[0075]
在一些实施例中，需要注意的是，车辆定期保养时需要对车轮300主动防护装置以及爆炸螺栓的耐久行进行检查并定期更换。
[0076]
在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0077]
需要说明的是，本技术实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0078]
在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0079]
尽管已经示出和描述了本技术的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本技术的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种车轮主动防护装置，其特征在于，所述车轮主动防护装置包括：伸展防护装置，与车轮内侧相对应地设置在车架上，所述伸展防护装置向所述车轮内侧方向可伸展，所述伸展防护装置伸展后的长度大于所述车轮内侧与所述车架之间的距离且能够推动所述车轮相对于所述车架移动。2.如权利要求1所述的车轮主动防护装置，其特征在于，所述伸展防护装置伸展后和所述车轮内侧的接触位置与所述车轮中心的距离大于等于所述车轮半径的二分之一。3.如权利要求1所述的车轮主动防护装置，其特征在于，所述伸展防护装置包括安全气囊。4.如权利要求1至3任意一项所述的车轮主动防护装置，其特征在于，所述车轮主动防护装置还包括：控制单元，所述控制单元与所述伸展防护装置通讯连接，所述控制单元用于向所述伸展防护装置发送伸展信号。5.如权利要求4所述的车轮主动防护装置，其特征在于，所述车轮主动防护装置还包括：碰撞传感器，设置在汽车上，至少用于检测所述汽车的加速度。6.如权利要求5所述的车轮主动防护装置，其特征在于，所述碰撞传感器至少设置在所述汽车的防撞梁上。7.如权利要求6所述的车轮主动防护装置，其特征在于，所述碰撞传感器至少设置在所述防撞梁的相对的两端。8.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括车架、车轮以及如权利要求1至7任意一项所述的车轮主动防护装置。9.如权利要求8所述的汽车，其特征在于，所述汽车还包括与所述车轮同轴布置的轮毂轴承；所述车轮包括轮毂和设置在所述轮毂上的轮胎，所述轮毂与所述轮毂轴承通过爆炸螺栓固接。10.如权利要求9所述的汽车，其特征在于，所述轮毂与所述轮毂轴承通过柔性连接件连接。

技术总结
本申请公开了一种车轮主动防护装置和汽车，所述车轮主动防护装置包括：伸展防护装置，与车轮内侧相对应地设置在车架上，所述伸展防护装置相对于所述车架可伸展，所述伸展防护装置伸展后的长度大于所述车轮内侧与所述车架之间的距离且能够推动所述车轮相对于所述车架移动。上述车轮主动防护装置，在车架上设置与车轮内侧相对应的伸展防护装置，伸展防护装置能够向车轮内侧方向伸展，使伸展防护装置能够推动车轮旋转一定角度或向远离伸展防护装置方向脱落，能够控制车轮的脱落方向，以避免车轮向汽车前舱入侵，避免由于车轮入侵导致的前舱空间溃缩的风险产生，提高前舱空间内的安全性。全性。全性。


技术研发人员：万良渝 宋瀚 向保才 史婷婷 叶乐舟
受保护的技术使用者：东风汽车集团股份有限公司
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/8/16