CN105235617B - 汽车用铝合金吸能盒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车用铝合金吸能盒，包括铝合金吸能盒体，在铝合金吸能盒体内填充有长纤维增强热塑性复合材料块，所述铝合金吸能盒体的两端设置连接板。优选的所述铝合金吸能盒体内由两种不同密度的长纤维增强热塑性复合材料块间隔填充。本发明将铝合金吸能盒体与长纤维增强热塑性复合材料块结合，有机的结合二者的吸能性能，并通过采用多种密度的复合材料进行间隔填充，控制吸能盒的变形模式，最大程度发挥吸能盒的吸能潜力。可有效降低汽车碰撞破坏和人员伤害。

Description

汽车用铝合金吸能盒

技术领域

本发明涉及一种汽车技术领域，具体涉及一种汽车吸能盒。

背景技术

作为汽车被动安全的重要零件，在碰撞事故发生时吸能盒通过一系列变形吸收防撞梁传递的能量，并在能量超过其承载范围时及时将能量传递给其它车身安全构件，起到降低碰撞事故对车身的破坏及人员的伤害作用。随着汽车持有量的日益增加，汽车的安全事故日益增多，汽车行驶的被动安全技术也越来越受到人们的关注。

传统的吸能盒是由钢板钣金件组成，这种吸能盒重量较大，近年来开发的吸能盒多采用铝合金材料，然而由于其结构为简单的挤压结构，压溃特性、吸能特征和碰撞稳定性也都不高。

为了解决重量较大的问题，发明专利CN103350673 A中的圆筒状吸能盒，吸能盒表面设计螺旋状分布的仿生吸能槽，内部填充由非牛顿流体和发泡聚丙烯混合而成的填充物；(2)发明专利CN 202294642 U设计的一种蜂窝铝填充吸能盒；(3)CN 202863357 U中内部填塞块状泡沫铝的筒状金属吸能盒。但是其吸能性能均较差。

如何通过填充提高吸能盒的吸能潜力，是目前汽车行业的研究人员急需要解决的问题。

发明内容

针对现有的问题，本发明的目的在于提供一种吸能性能得到显著提高、质量轻的汽车用铝合金吸能盒。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样的：一种汽车用铝合金吸能盒，其特征在于：包括铝合金吸能盒体，在铝合金吸能盒体内填充有长纤维增强热塑性复合材料块，所述铝合金吸能盒体的两端设置连接板。

长纤维增强热塑性复合材料就是通过利用不同的方法如电缆包覆、在线挤出等方法，和PP、PA、PET等树脂复合，用长纤维代替原来的短纤维，得到复合材料粒料或板材，再通过注射或模压工艺，或者在线混合后直接采用注射或模压成型。与短纤维增强热塑性复合材料的主要区别在于：长纤维增强热塑性复合材料的纤维长度很长，一般为2-3mm，甚至可以达到10mm以上，短纤维增强热塑性复合材料的纤维长度则平均为0.5mm。

长纤维增强热塑性复合材料是近年来取得突破进展的纤维增强复合材料，具有低密度、高比强度、高比模量和抗冲击性强等特性。

长纤维增强热塑性复合材料的密度和机械性能与增强纤维的材性和所占比例有关、与增强纤维的长度有着密切关系，还与复合材料本身(PP、PA、PET)有关，与相似的短纤维增强热塑性复合材料相比，无论在强度、抗冲击性能、能量的吸收率等都得到了很大提高。

本发明的长纤维增强热塑性复合材料块配合铝合金制成的吸能盒，质量轻，吸能性能得到很大的提高，铝合金吸能盒体的两端的连接板用于连接汽车的车架纵梁和防撞梁相连，并起到封装铝合金吸能盒体的作用。

在上述方案中：所述铝合金吸能盒体的截面为正多边形，所述长纤维增强热塑性复合材料块的截面形状与铝合金吸能盒体的截面形状一致，填充间隙＜2mm。在碰撞试验中，截面为正多边形的壳体具有较佳的碰撞吸能效果。

在上述方案中：所述铝合金吸能盒体的边长为15mm-50mm，壁厚1.5-3.0mm，高度140-240mm，各棱边之间采用圆弧过渡连接。各棱边采用圆弧过渡连接，保证压缩过程中棱边不发生开裂。通过对铝合金吸能盒截面的形状、尺寸、壁厚及高度的设计及优化，并填充具有增加吸能性能的长纤维增强热塑性轻质复合材料块，使得吸能盒吸能性能得到提高。

在上述方案中：所述铝合金吸能盒体的截面为正六边形或正八边形或正十二边形。在碰撞试验中，截面为正六边形、正八边形和正十二边形的壳体具有更好的碰撞吸能效果。

在上述方案中：在所述铝合金吸能盒体内填充有至少两种不同密度的长纤维增强热塑性复合材料块，不同密度的长纤维增强热塑性复合材料块沿径向间隔填充。

优选的：所述铝合金吸能盒体体内由两种不同密度的长纤维增强热塑性复合材料块间隔填充。低密度填充材料可降低吸能盒质量并吸收碰撞能量，高密度材料可提高碰撞时支反力及吸收能量，不同密度填充材料在变形时交替进行，可通过控制填充材料的填充方式控制其变形模式，并起到类似吸能盒中诱导槽的作用。

具体说：先在填充较小密度复合材料的部位发生形变，随后在密度较大的部位发生变形，随后再次在密度较小并已经发生部分变形的部位变形，最终使得整个吸能盒均匀的发生压缩变形，最大程度发挥其吸能潜力。

在上述方案中：所述铝合金吸能盒内由两种不同密度的长纤维增强热塑性复合材料块各三块进行间隔填充。

在上述方案中：所述连接板的厚度为2-5mm，在所述连接板上开有螺栓孔。方便与防撞梁和纵梁相连。

在上述方案中，所述铝合金吸能盒体挤压成型。并在一定工艺条件下进行热处理，使其具备优良的碰撞吸能性能及压缩变形模式。

本发明的有益效果是：本发明以提高汽车碰撞时吸能盒的吸能性能为目标，通过对吸能盒结构优化设计并制造了具有高吸能性能的铝合金吸能盒，在此基础上，为进一步提高铝合金吸能盒的吸能性能且不增加吸能盒的重量，采用长纤维增强热塑性轻质复合材料作为吸能盒填充物，有机的结合二者的吸能性能，并通过采用多种密度的复合材料进行间隔填充，控制吸能盒的变形模式，最大程度发挥吸能盒的吸能潜力。经测验，本发明的间隔填充的吸能盒的最大支反力能达到60KN以上，70mm静压吸能大于2.7KJ，吸能性能比原钢制吸能盒提高0.8倍以上，比原R态铝合金吸能盒性能提高0.4倍以上，可有效降低汽车碰撞破坏和人员伤害。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为去掉一块链接板后的结构示意图。

图中：1铝合金吸能盒体，2长纤维增强热塑性复合材料块，3连接板。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的描述：

实施例1

本发明的汽车用铝合金吸能盒，包括铝合金吸能盒体1，铝合金吸能盒体1为正多边形的套筒，铝合金吸能盒体1的横截面为正多边形，优选为正六边形、正八边形或正十二边形，图1中为正六边形，铝合金吸能盒体1的边长为15mm-50mm，壁厚1.5-3.0mm，高度140-240mm，各棱边之间采用圆弧过渡连接，过渡圆弧半径为10mm-20mm。保证压缩过程中棱边不发生开裂。铝合金吸能盒体1挤压成型。并在一定工艺条件下进行热处理，使其具备优良的碰撞吸能性能及压缩变形模式。

在铝合金吸能盒体1内填充有一种密度的长纤维增强热塑性复合材料块2，长纤维增强热塑性复合材料块2的截面形状与铝合金吸能盒体1的截面形状一致，填充间隙＜2mm。铝合金吸能盒体1的两端设置连接板3，连接板3的厚度为2-5mm，在连接板3上开有螺栓孔。连接板3用于连接纵梁和防撞梁，同时起到密封铝合金吸能盒体1的作用。

实施例2

其他与实施例1相同，不同的是：在铝合金吸能盒体1内填充有至少两种不同密度长纤维增强热塑性复合材料块2，不同密度的长纤维增强热塑性复合材料块2沿径向间隔填充。即长纤维增强热塑性复合材料块2的横截面与铝合金吸能盒体1的横截面相同，长纤维增强热塑性复合材料块2的中轴线与铝合金吸能盒体1的中轴线在同一直线上。

优选的：铝合金吸能盒体1内由两种不同密度的长纤维增强热塑性复合材料块2间隔填充。两种不同密度的长纤维增强热塑性复合材料块各三块进行间隔填充。

本发明不局限于上述具体实施例，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。总之，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种汽车用铝合金吸能盒，其特征在于：包括铝合金吸能盒体(1)，在铝合金吸能盒体(1)内填充有长纤维增强热塑性复合材料块(2)，所述铝合金吸能盒体(1)的两端设置连接板(3)，所述铝合金吸能盒体(1)的截面为正多边形，所述长纤维增强热塑性复合材料块(2)的截面形状与铝合金吸能盒体(1)的截面形状一致，填充间隙＜2mm；所述铝合金吸能盒体(1)内由两种不同密度的长纤维增强热塑性复合材料块(2)间隔填充。

2.根据权利要求1所述汽车用铝合金吸能盒，其特征在于：所述铝合金吸能盒体(1)的边长为15mm-50mm，壁厚1.5-3.0mm，高度140-240mm，各棱边之间采用圆弧过渡连接。

3.根据权利要求2所述汽车用铝合金吸能盒，其特征在于：所述铝合金吸能盒体(1)的截面为正六边形或正八边形或正十二边形。

4.根据权利要求1所述汽车用铝合金吸能盒，其特征在于：所述铝合金吸能盒体(1)内由两种不同密度的长纤维增强热塑性复合材料块(2)各三块进行间隔填充。

5.根据权利要求1-4任一项所述汽车用铝合金吸能盒，其特征在于：所述连接板(3)的厚度为2-5mm，在所述连接板(3)上开有螺栓孔。

6.根据权利要求1所述汽车用铝合金吸能盒，其特征在于：所述铝合金吸能盒体(1)挤压成型。