CN100579847C - 汽车碰撞逐级吸能装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车碰撞逐级吸能装置，它包括吸能梁，所述吸能梁的内部装设有一块或一块以上的加强板。本发明是一种结构简单紧凑、成本低廉、能够在尽量短的吸能长度内达到均匀吸能从而获得更好的车体前部吸能效果的汽车碰撞逐级吸能装置。

Description

汽车碰撞逐级吸能装置

技术领域

本发明主要涉及汽车碰撞安全的结构设计领域，特指一种汽车碰撞逐级吸能装置。

背景技术

现有技术中，为了保证汽车在碰撞时司乘人员的安全，一般采用在汽车前部设置吸能装置的设计，常规的吸能装置主要为方形纵梁。然而，这种方形吸能梁结构在碰撞过程中的碰撞加速度曲线初期通常会产生一个峰值，紧接着，由于结构屈服，碰撞加速度曲线又会产生一个波谷，随后将处于一个较低的水平，与理想的均匀碰撞吸能过程有较大差距，难以在尽量短的吸能长度内到达好的吸能效果。在这种情况下，为了缩短吸能长度，往往需要采用增大前纵梁结构尺寸或壁厚的办法。但是，纵梁结构尺寸增大会受到结构布置的限制，壁厚增加又会导致纵梁产生褶皱变形困难，碰撞加速度峰值增加，整车质量增加。因此，对于要求缩短吸能结构长度的车型，仅仅采用改变纵梁结构尺寸及壁厚的方法难以达到好的效果。对汽车碰撞吸能过程及乘员约束系统的研究结果表明，较理想的碰撞吸能过程应该是在整个汽车碰撞过程的几十毫秒内，使车内规定点(B柱下方)的碰撞加速度值稳定在一个适当水平，波动小。参见图4所示，即为某微型车按照法规实验要求进行前碰撞实验的加速度曲线。由图4可知，该加速度曲线对应的车身结构不能达到很好的碰撞吸能及对乘员保护的效果。特别是当车身造型要求碰撞吸能长度较小时，仅靠增加方形吸能梁的壁厚来增加吸能效果会导致碰撞加速度峰值更大及后部车身结构早期屈曲，不利于碰撞过程的吸能及对乘员的保护。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、成本低廉，能够在尽量短的吸能长度内达到均匀吸能、提高对乘员保护效果的汽车碰撞逐级吸能装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的解决方案为：一种汽车碰撞逐级吸能装置，它包括呈中空状的方形吸能梁，其特征在于：所述吸能梁的内部装设有两块呈槽钢状的加强板，所述加强板的布置方向与吸能梁的布置方向相同，所述加强板由上加强板和下加强板组成，所述上加强板和下加强板为上、下布置并且在垂直方向上部分重叠，上加强板与下加强板之间在垂直方向上留有距离；在吸能梁的前后方向上，上加强板的前端与吸能梁前端之间的距离大于下加强板前端与吸能梁前端之间的距离，两槽钢状加强板的两侧与吸能梁内壁刚性连接，加强板的顶面和底面均与吸能梁在垂直方向上留有距离，加强板在汽车发生碰撞时产生变形而逐级参与碰撞吸能。

与现有技术相比，本发明的优点就在于：

1、本发明的汽车碰撞逐级吸能装置，结构简单紧凑、装配方便、成本低廉，可以在现有的汽车纵梁上直接改装，适用范围广；

2、本发明的汽车碰撞逐级吸能装置基于反推设计的逐级能量吸收的方法，在吸能梁内装设有加强板，使数块加强板逐级参与碰撞吸能，以产生较好的“填谷”效应，从而可以在尽量短的吸能长度内达到好的吸能效果；同时，当需要调整吸能效果时，只需要调整加强板的数量、长度、厚度即可，不需要对吸能梁进行改造，这样有利于保证汽车车体的原有设计尺寸，更有利于控制整车质量。

附图说明

图1是本发明实施例的主视结构示意图；

图2是图1中A-A处的剖视结构示意图；

图3是本发明位于车体上的安装示意图；

图4是某微型车采用现有技术中吸能装置时碰撞实验中的加速度曲线示意图；

图5是某微型车采用本发明逐级吸能装置时碰撞实验中的加速度曲线示意图。

图例说明

1、吸能梁    2、加强板    3、汽车车体

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1、图2和图3所示，本发明的汽车碰撞逐级吸能装置，它包括吸能梁1，吸能梁1的内部装设有一块或一块以上的加强板2。本实施例中，吸能梁1为方形梁，内为中空状。吸能梁1内设有两块加强板2，两块加强板2均呈槽钢状，加强板2的布置方向与吸能梁1的布置方向相同。加强板2焊接固定于吸能梁1内，两块加强板2的长度、厚度可根据实际需要进行选择和组合，当需要增大或缩小吸能装置的吸能效果时，不需要改变吸能梁1的结构尺寸及壁厚，只需调整加强板2的数量、长度以及厚度等参数即可，从而不会影响汽车车体本身的结构尺寸。参见图5所示，装设有加强板2的吸能梁1固定于汽车车体3的前部，用来吸收汽车发生碰撞时产生的巨大能量。本发明的结构是以非线性大变形冲击动力学、多刚体动力学和有限元方法为基础，采用计算机仿真分析和实验研究相结合的手段，对汽车碰撞过程中的理想吸能特性、吸能结构的反推设计方法、逐级吸能机理及其结构方案、诱导槽结构优化、焊点布置方式等进行了完善并应用于汽车结构设计，使其满足汽车碰撞法规实验要求。本发明采用的是基于反推设计的逐级能量吸收的方法，采用该方法可以在尽量短的吸能长度内达到好的吸能效果。该方法的主要学术思想是：根据汽车前部造型及碰撞安全性要求，反推汽车结构吸能长度，从而计算出理想的碰撞加速度值范围；适当控制汽车前部方形吸能梁1的壁厚，以避免产生较大的碰撞加速度峰值。在方形吸能梁1内部不同长度的合适位置上设置相应数量、长度、厚度的加强板2，逐级参与碰撞吸能，以产生较好的“填谷”效应，同时，使碰撞加速度曲线达到较理想的要求(参见图5所示)。本发明通过对国内外汽车前部吸能结构的研究，结合国内微型车前部吸能结构的特点，很好的解决了乘员乘坐空间与前部吸能空间之间的矛盾，针对微型车吸能区较短的原理，在尽量少增加制造成本和车身重量的前提下，结合数值计算与试验设计出最佳的吸能梁1的厚度和加强板2的尺寸，不仅增大了乘坐空间而且能够使前部吸能结构达到最佳的吸能效果。

Claims (1)

1、一种汽车碰撞逐级吸能装置，它包括呈中空状的方形吸能梁(1)，其特征在于：所述吸能梁(1)的内部装设有两块呈槽钢状的加强板(2)，所述加强板(2)的布置方向与吸能梁(1)的布置方向相同，所述加强板(2)由上加强板和下加强板组成，所述上加强板和下加强板为上、下布置并且在垂直方向上部分重叠，上加强板与下加强板之间在垂直方向上留有距离；在吸能梁(1)的前后方向上，上加强板的前端与吸能梁(1)前端之间的距离大于下加强板前端与吸能梁前端之间的距离，两槽钢状加强板(2)的两侧与吸能梁(1)内壁刚性连接，加强板(2)的顶面和底面均与吸能梁(1)在垂直方向上留有距离，加强板(2)在汽车发生碰撞时产生变形而逐级参与碰撞吸能。

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