一种碰撞传感器的安装结构及车辆的制作方法

1.本技术涉及汽车零部件技术领域，特别涉及一种碰撞传感器的安装结构及车辆。


背景技术：

2.汽车的碰撞传感器是安全气囊系统中的控制信号输入装置，其作用是在汽车发生碰撞时，由碰撞传感器检测汽车的碰撞强度信号，然后将强度信号输入安全气囊电脑，安全气囊电脑根据碰撞传感器的信号来判定是否引爆充气元件使气囊充气。
3.若将碰撞传感器布置在白车身上，则存在信号精确度过低，无法在碰撞初期及时获取信号导致气囊延爆；若布置在防撞梁上，由于防撞梁位置过低，使得传感器安装位置过低，低速撞击且障碍物较低时易撞到传感器并引起气囊误爆，高速撞击且障碍物较高时(卡车钻底，防撞梁不参与撞击)易接收不到信号导致气囊延爆甚至不爆。
4.因此，一些相关技术中，采用的方式是将碰撞传感器安装在前端框架上，目前的前端框架有塑包钢式前端框架、纯塑料式前端框架和纯铁式前端框架。
5.对于塑包钢式前端框架，一方面，前端框架整体重量较重，成本较高，不符合现行车辆轻量化需求；另一方面，塑包钢的生产方式为在塑料注塑时，将金属嵌件固定在模具空腔内，注塑后将金属嵌件包覆在塑料中，此方式生产步骤繁杂，效率低，且塑料与金属嵌件接触边缘易腐蚀及老化脱落；此外，塑包钢受工艺限制，对前端框架的整体结构要求较高，金属嵌件必须为连续的较为平整的钣金，不利于周边环境件的排布及装配。
6.对于纯塑料式前端框架，受塑料材料弹性模量限制，无法有效传递高频振动信号，精确度较低。
7.对于纯铁式前端框架，一方面，重量较重，不符合现行车辆轻量化需求；另一方面，零件数量较多，且为焊接拼接，尺寸链较长，精度控制困难，不利于外观质量。


技术实现要素：

8.本技术实施例提供一种碰撞传感器的安装结构及车辆，不仅有利于轻量化，而且还可以提高碰撞传感器的精确度。
9.第一方面，提供了一种碰撞传感器的安装结构，其包括：
10.车身纵梁；
11.前端框架，其采用塑料材质；
12.防撞梁，其端板与所述前端框架连接；
13.第一支架，其采用金属材质，所述第一支架上部的第一安装区装配在所述前端框架上，下部的第二安装区装配在所述前端框架与所述车身纵梁的纵梁端板之间，中部的第三安装区与所述前端框架中部连接，所述第三安装区形成有用于安装碰撞传感器的安装位置，所述安装位置位于所述第一支架背离前端框架的壁面；
14.第二支架，其位于第一支架上方，其前端装配在所述前端框架上，后端装配在车身副纵梁上。
15.一些实施例中，所述第三安装区上设有第三安装孔，所述第三安装区通过设于所述第三安装孔的第一紧固件固定于所述前端框架上，所述碰撞传感器通过该第一紧固件安装在第三安装区。
16.一些实施例中，所述防撞梁的端板、前端框架、第一支架的第二安装区和车身纵梁的纵梁端板依次布置，并通过第一紧固件固定连接；
17.和/或，所述第二支架、前端框架和第一支架的第一安装区上下层叠布置，并通过第一紧固件固定连接。
18.一些实施例中，当所述防撞梁的端板、前端框架、第一支架的第二安装区和车身纵梁的纵梁端板依次布置时，所述第一紧固件包括拉铆螺母和螺栓，所述拉铆螺母设置于所述前端框架和第一支架的第二安装区上，所述螺栓螺接于所述防撞梁的端板、拉铆螺母以及车身纵梁的纵梁端板上。
19.一些实施例中，当所述第二支架、前端框架和第一支架的第一安装区上下层叠布置时，所述第一紧固件包括拉铆螺母和螺栓，所述拉铆螺母设置于所述前端框架和第一支架的第一安装区上，所述螺栓螺接于所述第二支架和拉铆螺母上。
20.一些实施例中，所述第一支架包括主体部，所述主体部的上下两端分别弯折以形成所述第一安装区和第二安装区；
21.所述第一安装区上设有第一安装孔，所述第一安装区通过设于所述第一安装孔的第一紧固件固定于所述前端框架上；
22.所述第二安装区上设有第二安装孔，所述第二安装区通过设于所述第二安装孔的第一紧固件固定于所述前端框架与所述车身纵梁的纵梁端板之间。
23.一些实施例中，所述主体部的左右两端，至少一端弯折以形成第四安装区，所述第四安装区上设有第四安装孔，所述第四安装区通过设于所述第四安装孔的第二紧固件固定于所述前端框架上。
24.一些实施例中，所述第二支架上设有第五安装孔和第六安装孔，所述第二支架通过设于第五安装孔的第三紧固件固定于车身副纵梁上，所述第二支架通过设于第六安装孔的第一紧固件固定于前端框架上。
25.一些实施例中，所述第二支架弯折形成有弯折部，所述弯折部上设有第七安装孔，所述第二支架通过设于第七安装孔的第一紧固件固定于前端框架和/或第一支架上；
26.和/或，所述第二支架上还设有用于安装前大灯的第八安装孔；
27.和/或，所述第二支架上还设有用于安装发罩拉锁线的第九安装孔。
28.第二方面，提供了一种车辆，其包括如上任一所述的碰撞传感器的安装结构。
29.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
30.当沿碰撞方向发生碰撞时，信号传递路径为：防撞梁
→
防撞梁上的吸能盒
→
防撞梁的端板，然后分成两支，第一支为：前端框架
→
第一支架
→
碰撞传感器；第二支为：第一紧固件
→
第一支架
→
碰撞传感器。
31.从上述信号传递路径来看，从防撞梁的端板开始分为两条路径，其中，由于前端框架采用的是纯塑料材质，故第一支为塑料传递路径，第一支架4采用的是金属材质，故第二支为金属传递路径。
32.对于金属材质，其弹性模量一般远大于塑料材质的弹性模量，金属材质可以传递
低频振动信号和高频振动信号，这使得金属传递路径可以保证较宽的信号频率范围，而由于塑料材质弹性模量较小，无法有效传递高频振动信号，但可以传递低频振动信号。
33.在进行振动信号传递时，经过塑料传递路径传递至碰撞传感器的信号为低频振动信号，经过金属传递路径传递至碰撞传感器的信号为低频振动信号 高频振动信号，结合两条传递路径的振动信号，就可以过滤掉低频杂波，减少信号受干扰程度，从而提高碰撞传感器的精确度。
34.同时，由于前端框架为纯塑料结构，重量较轻，有利于轻量化，结构可塑性强，有利于周边环境件排布及安装。
35.碰撞传感器布置位置具有一定的高度，一般与大灯高度相同，当碰撞物较低时，高速碰撞时信号通过防撞梁传递至碰撞传感器，保证气囊引爆正常，低速碰撞时，障碍物无法撞击碰撞传感器，不会引起误爆；当碰撞物较高时，防撞梁不参与撞击，碰撞传感器通过第一支架接收信号，正常点爆。
附图说明
36.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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。
37.图1为本技术实施例提供的碰撞传感器的安装结构爆炸图；
38.图2为本技术实施例提供的第一支架示意图；
39.图3为本技术实施例提供的第二支架示意图；
40.图4为本技术实施例提供的碰撞传感器的安装结构安装时的示意图；
41.图5为图4中拆掉前舱区域控制器和车身纵梁后的示意图；
42.图6为图4中拆掉前舱区域控制器后的侧视图；
43.图7为本技术实施例提供的碰撞传感器的安装结构俯视图；
44.图8为图7中a-a处断面图；
45.图9为图7的侧视图；
46.图10为图9中b-b处断面图。
47.图中：1、车身纵梁；2、前端框架；3、防撞梁；4、第一支架；40、主体部；41、第一安装区；410、第一安装孔；42、第二安装区；420、第二安装孔；43、第三安装区；430、第三安装孔；44、第四安装区；440、第四安装孔；5、第二支架；50、第五安装孔；51、第六安装孔；52、第七安装孔；53、第八安装孔；54、第九安装孔；6、前舱区域控制器；60、缓冲空腔；7、第一紧固件；8、第二紧固件；9、碰撞传感器；10、第三紧固件；11、控制器安装支架；110、翻边。
具体实施方式
48.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。
49.参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10所示，本技术实施例提供的一种碰撞传感器的安装结构，其包括车身纵梁1、前端框架2、防撞梁3、第一支架4和第二支架5，前端框架2采用塑料材质，防撞梁3的端板与前端框架2连接，防撞梁3具有吸能盒，以对碰撞冲击进行吸能，参见图1所示，前端框架2为框架结构，中部是空腔，两侧各有一个槽体，以供防撞梁3两侧的端板伸入并固定。
50.结合图2、图4、图5、图6和图8所示，第一支架4采用金属材质，第一支架4具有自上而下依次分布的三个安装区，分别是位于上部的第一安装区41，位于中部的第三安装区43，以及位于下部的第二安装区42，其中，上部的第一安装区41装配在前端框架2上，下部的第二安装区42装配在前端框架2与车身纵梁1的纵梁端板之间，中部的第三安装区43与前端框架2中部连接，使得第一支架4、前端框架2与车身纵梁1的纵梁端板形成一个整体结构；第三安装区43形成有用于安装碰撞传感器9的安装位置，安装位置位于第一支架4背离前端框架2的壁面。
51.具体地第三安装区43上设有第三安装孔430，第三安装区43通过设于第三安装孔430的第一紧固件7固定于前端框架2上，碰撞传感器9通过该第一紧固件7安装在第三安装区43。
52.结合图1、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示，第二支架5也可以采用金属材质，第二支架5位于第一支架4上方，成为水箱上横梁支架，第二支架5的前端装配在前端框架2上，后端装配在车身副纵梁上，使得第二支架5与第一支架4、防撞梁3、前端框架2和车身纵梁1形成用于对前舱区域控制器6进行缓冲的缓冲空腔60。
53.需要说明的是，上述车身副纵梁，是位于车身纵梁1上方，车身副纵梁是从碰撞功能这一角度命名的，从其所处位置角度来说，车身副纵梁也称之为前机舱封板，从其结构功能角度来说，车身副纵梁也称之为翼子板侧裙，从其形状角度来说，车身副纵梁形似猎枪，故业内人士称之为shotgun。
54.本技术实施例的碰撞过程如下：
55.结合图4和图6所示，本技术第一支架4上部与前端框架2连接，下部与前端框架2与车身纵梁1的纵梁端板连接，同时，第二支架5的前端与前端框架2连接，后端与车身副纵梁连接，使得第二支架5与第一支架4、防撞梁3、前端框架2和车身纵梁1形成四边形的封闭结构，该封闭结构构成缓冲空腔60，而前舱区域控制器6装配在车身上并位于该缓冲空腔60内。由于前端框架2与车身副纵梁之间进行了连接，利用第二支架5进行加强，当沿碰撞方向发生碰撞时，除了前防撞梁和车身纵梁前段进行吸能，抵抗碰撞初期的变形以外，车身副纵梁、第二支架5和前端框架2之间也形成了一个能够吸能以抵抗碰撞初期的变形的吸能结构，这大大地增强了四边形的封闭结构抵抗正面碰撞初期时的变形的能力；而该封闭结构形成的缓冲空腔60，有利于在碰撞初期保护前舱区域控制器6以及线束不受环境件挤压及冲击，从而保证前舱区域控制器6功能不丧失，保证将碰撞数据顺利地传至中央控制器。
56.结合图8所示，当沿碰撞方向发生碰撞时，信号传递路径为：
57.防撞梁
→
防撞梁上的吸能盒
→
防撞梁的端板，然后分成两支：
58.第一支为：前端框架2
→
第一支架4
→
碰撞传感器9；
59.第二支为：第一紧固件7
→
第一支架4
→
碰撞传感器9。
60.从上述信号传递路径来看，从防撞梁的端板开始分为两条路径，其中，由于前端框
架采用的是纯塑料材质，故第一支为塑料传递路径，第一支架4采用的是金属材质，故第二支为金属传递路径。
61.对于金属材质，其弹性模量一般远大于塑料材质的弹性模量，比如pp-lgf30弹性模量4100mpa，为金属210000mpa的1/50；金属材质可以传递低频振动信号和高频振动信号，这使得金属传递路径可以保证较宽的信号频率范围，比如1-2000hz；而由于塑料材质弹性模量较小，无法有效传递高频振动信号，但可以传递低频振动信号，比如1-500hz。
62.在进行振动信号传递时，经过塑料传递路径传递至碰撞传感器的信号为低频振动信号，经过金属传递路径传递至碰撞传感器的信号为低频振动信号 高频振动信号，结合两条传递路径的振动信号，就可以过滤掉低频杂波，减少信号受干扰程度，从而提高碰撞传感器的精确度。
63.同时，由于前端框架为纯塑料结构，重量较轻，有利于轻量化，结构可塑性强，有利于周边环境件排布及安装。
64.碰撞传感器布置位置具有一定的高度，一般与大灯高度相同，当碰撞物较低时，高速碰撞时信号通过防撞梁传递至碰撞传感器，保证气囊引爆正常，低速碰撞时，障碍物无法撞击碰撞传感器，不会引起误爆；当碰撞物较高时，防撞梁不参与撞击，碰撞传感器通过第一支架接收信号，正常点爆。
65.此外，由于安装位置安装位置位于第一支架4背离前端框架2的壁面上，故碰撞传感器9安装后处于缓冲空腔60内，碰撞传感器9受前端框架、第一支架和第二支架的保护，在剧烈碰撞时，可以减轻碰撞传感器9被直接撞击或挤压的程度，防止连接线束被割断，确保功能丧失前将信号传递出来，保证了功能可靠性。
66.为了将防撞梁3的端板与前端框架2固定，以及将第一支架4的第二安装区42与前端框架2和车身纵梁1的纵梁端板固定，同时为了减少零部件的使用，降低装配复杂性，降低生产成本，提高装配效率，本技术实施例提供了一种具体的装配结构，参见图8所示，防撞梁3的端板、前端框架2、第一支架4的第二安装区42和车身纵梁1的纵梁端板依次布置，并通过第一紧固件7固定连接；本实施例利用第一紧固件7将防撞梁3的端板、前端框架2、第一支架4的第二安装区42和车身纵梁1一起固定，避免防撞梁3的端板与前端框架2采用一些紧固件进行固定，同时第一支架4的第二安装区42与前端框架2和车身纵梁1的纵梁端板采用另一些紧固件进行紧固，可以大大减少零部件的使用，降低了生产成本，同时提高了装配效率。
67.此外，若防撞梁3的端板与前端框架2通过一个第一紧固件7固定，第一支架4的第二安装区42与前端框架2和车身纵梁1的纵梁端板通过另一个第一紧固件7固定，当发生碰撞时，碰撞冲击力从防撞梁3先传递到前端框架2，再经过前端框架2中转后到达车身纵梁1的纵梁端板，由于前端框架2采用的是塑料材质，而防撞梁3和车身纵梁1都是金属件，这样容易损坏前端框架2。因此，防撞梁3的端板、前端框架2、第一支架4的第二安装区42和车身纵梁1的纵梁端板依次布置，并通过同一个第一紧固件7固定连接，使得碰撞冲击力经过第一紧固件7后直接传递到车身纵梁1，对前端框架2起到了一定的保护作用，降低了维修成本。
68.第一紧固件7具有多种选择，比如可以采用螺母和螺栓，也可以采用参见图8所示的拉铆螺母和螺栓，拉铆螺母设置于前端框架2和第一支架4的第二安装区42上，螺栓螺接于防撞梁3的端板、拉铆螺母以及车身纵梁1的纵梁端板上。
69.为了将第一支架4的第一安装区41与前端框架2固定，以及将第二支架5与前端框架2固定，同时为了减少零部件的使用，降低装配复杂性，降低生产成本，提高装配效率，本技术实施例提供了一种具体的装配结构，参见图8所示，第二支架5、前端框架2和第一支架4的第一安装区41上下层叠布置，并通过第一紧固件7固定连接。本实施例利用第一紧固件7将第二支架5、前端框架2和第一支架4的第一安装区41一起固定，避免第一支架4的第一安装区41与前端框架2采用一些紧固件进行固定，同时第二支架5与前端框架2采用另一些紧固件进行紧固，可以大大减少零部件的使用，降低了生产成本，同时提高了装配效率。采用同一个第一紧固件7对第二支架5、前端框架2和第一支架4进行连接，同样能够使碰撞冲击力经过第一紧固件7后直接传递到第二支架5，对前端框架2起到了一定的保护作用，降低了维修成本。
70.参见图8所示，第一紧固件7包括拉铆螺母和螺栓，拉铆螺母设置于前端框架2和第一支架4的第一安装区41上，螺栓螺接于第二支架5和拉铆螺母上。
71.参见图2所示，本技术实施例给出了第一支架4的具体结构，第一支架4包括主体部40，主体部40的上下两端分别弯折以形成第一安装区41和第二安装区42；第一安装区41上设有第一安装孔410，第一安装区41通过设于第一安装孔410的第一紧固件7固定于前端框架2上；第二安装区42上设有第二安装孔420，第二安装区42通过设于第二安装孔420的第一紧固件7固定于前端框架2与车身纵梁1的纵梁端板之间。
72.需要说明的是，第一安装孔410上的第一紧固件7，与第二安装孔420上的第一紧固件7，可以采用相同的紧固件，也可以采用不同的紧固件，本技术在此不做严格要求，只要能够实现紧固即可。
73.前端框架2通常采用框型，内部具有较多的加强隔板，为了提高第一支架4的紧固效果，参见图2和图4所示，第一支架4的主体部40的左右两端，至少一端弯折以形成第四安装区44，第四安装区44上设有第四安装孔440，第四安装区44通过设于第四安装孔440的第二紧固件8固定于前端框架2上。
74.第二紧固件8可以采用如第一紧固件7一样的拉铆螺母和螺栓的结构，也可以采用螺母和螺栓的结构，根据实际装配需要选择。
75.参见图3所示，第二支架5上设有第五安装孔50和第六安装孔51，第二支架5通过设于第五安装孔50的第三紧固件10固定于车身副纵梁上，第二支架5通过设于第六安装孔51的第一紧固件7固定于前端框架2上。第一紧固件7可以采用螺母和螺栓，也可以采用拉铆螺母和螺栓；第三紧固件10可以采用螺母和螺栓，也可以采用拉铆螺母和螺栓。
76.参见图3、图9和图10所示，第二支架5弯折形成有弯折部，弯折部上设有第七安装孔52，第二支架5通过设于第七安装孔52的第一紧固件7固定于前端框架2和/或第一支架4上；第一紧固件7可以采用螺母和螺栓，也可以采用拉铆螺母和螺栓。
77.设置第七安装孔52的目的是，加强第二支架5的固定。参见图9和图10所示，第七安装孔52有两个，其中一个第七安装孔52使第二支架5与前端框架2固定，另一个第七安装孔52使第二支架5与前端框架2和第一支架4依次层叠并固定。
78.参见图3所示，第二支架5上还设有用于安装前大灯的第八安装孔53；第二支架5上还设有用于安装发罩拉锁线的第九安装孔54。
79.为了方便前舱区域控制器6的装配，参见图4、图5和图6所示，车身纵梁1上设有控
制器安装支架11，控制器安装支架11位于缓冲空腔60，前舱区域控制器6安装于控制器安装支架11。
80.为了防止碰撞变形时，线束受钣金切割导致断电，参见图5所示，控制器安装支架11的边缘设有防止切割线束的翻边110，从而保证前舱区域控制器功能完整。
81.本技术实施例还提供了一种车辆，其包括如上任一所述的碰撞传感器的安装结构。
82.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等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。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。
83.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
84.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。