CN105673772B - 一种大行程吸能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大行程吸能装置，包括两个端部封套，及设置在两个端部封套之间的多个轴向排列的吸能块；相邻的吸能块之间通过导向套连接；所述导向套的左右两侧均设置有用于容纳所述吸能块的导向套凹槽。本发明中将多级较小轴向尺寸的吸能块组装成为具有大行程的吸能装置，不仅提高吸能能力，还避免了大行程吸能块压缩易失稳问题。同时，由于吸能块级间设置导向套，可对吸能块周向产生约束以使吸能块变形可控，并根据吸能块尺寸及吸能需求对导向套进行轻量化最优设计。
Description
技术领域
本发明涉及缓冲吸能装置技术领域，尤其涉及的是一种大行程吸能装置。
背景技术
金属蜂窝由于其轻质、高强、比吸能高、变形可控等优点，作为理想的缓冲吸能材料被广泛应用于汽车、船舶、航空航天等工程领域。
金属蜂窝吸能块具有优异的轴向承载能力。当承受轴向冲击载荷时，金属蜂窝发生沿轴向的屈曲弹塑性变形，将冲击能转化为金属材料的弹塑性变形能，从而达到缓冲吸能的目的。
金属蜂窝吸能块的吸能能力与金属蜂窝吸能块的强度、截面面积及有效压缩行程有关。在承载强度确定时，其吸能能力与承载截面面积、有效压缩行程成正比，承载截面面积越大、有效压缩行程越大，其吸能能力越大。当承载截面面积受限时，为满足吸能要求，只能增大蜂窝有效压缩行程，进而使蜂窝轴向尺寸增大。当金属蜂窝轴向长度与承载截面短边长度之比过大时，会导致金属蜂窝被压缩时会产生失稳现象，吸能能力急剧下降甚至失效。
现有大行程金属蜂窝吸能装置的组合方式主要有以下两种：
第一种是将多级金属蜂窝吸能块沿蜂窝轴向排列，并用隔板将相邻两级蜂窝隔离开，在蜂窝吸能块轴线处及隔板轴线处加工通孔，在其中安装筒形结构的导杆。此种结构破坏了单级蜂窝吸能块的完整性（需在蜂窝吸能块轴线处加工通孔），势必会降低蜂窝吸能块的吸能能力。此外隔板无法对蜂窝吸能块周向产生约束，当冲击速度过大时，依然无法解决蜂窝压缩失稳问题。
第二种是将多级金属蜂窝吸能块沿蜂窝轴向排列，并用活动隔板将相邻两级蜂窝隔离开。此活动隔板沿蜂窝吸能块轴向对其包覆一定长度，可对蜂窝吸能块周向产生约束。在该蜂窝吸能装置侧边装有导轨，在蜂窝被压缩时，活动隔板可沿导轨滑动。此种结构具有较大的吸能能力，且蜂窝吸能块压缩变形可控，但由于导轨的存在，整个蜂窝吸能装置重量较大，不利于轻量化设计。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种大行程吸能装置，解决了现有技术中将多级金属蜂窝吸能块沿蜂窝轴向排列，并用隔板将相邻两级蜂窝隔离开时，要么是在蜂窝吸能块轴线处及隔板轴线处加工通孔破坏单级蜂窝吸能块的完整性，导致蜂窝吸能块的吸能能力降低且当冲击速度过大时蜂窝压缩易失稳，要么在蜂窝吸能装置侧边装有导轨导致整个蜂窝吸能装置重量较大，不利于轻量化设计的缺陷。
本发明的技术方案如下：
一种大行程吸能装置，其中，包括两个端部封套，及设置在两个端部封套之间的多个轴向排列的吸能块；相邻的吸能块之间通过导向套连接；所述导向套的左右两侧均设置有用于容纳所述吸能块的导向套凹槽。
所述大行程吸能装置，其中，所述端部封套包括封套顶部，及位于所述封套顶部同一侧的封套外缘。
所述大行程吸能装置，其中，所述封套顶部及所述封套外缘一体成型，且所述封套外缘与所述封套顶部形成用于容纳所述吸能块的封套凹槽。
所述大行程吸能装置，其中，所述封套外缘上设置有多个封套凸起。
所述大行程吸能装置，其中，所述封套外缘上设置有6个封套凸起。
所述大行程吸能装置，其中，所述导向套包括导向套顶部，及以所述导向套顶部为对称面的导向套外缘。
所述大行程吸能装置，其中，所述导向套顶部与所述导向套外缘一体成型，所述导向套顶部与其左侧的导向套外缘形成左侧导向套凹槽，且所述导向套顶部与其右侧的导向套外缘形成右侧导向套凹槽。
所述大行程吸能装置，其中，所述导向套外缘上设置有多个导向套凸起。
所述大行程吸能装置，其中，所述导向套外缘上设置有6个导向套凸起。
本发明所提供的大行程吸能装置，包括两个端部封套，及设置在两个端部封套之间的多个轴向排列的吸能块；相邻的吸能块之间通过导向套连接；所述导向套的左右两侧均设置有用于容纳所述吸能块的导向套凹槽。本发明中将多级较小轴向尺寸的吸能块组装成为具有大行程的吸能装置，不仅提高吸能能力，还避免了大行程吸能块压缩易失稳问题。同时，由于吸能块级间设置导向套，可对吸能块周向产生约束以使吸能块变形可控，并根据吸能块尺寸及吸能需求对导向套进行轻量化最优设计。
附图说明
图1是本发明所述大行程吸能装置的结构示意图。
图2是本发明所述大行程吸能装置的爆炸示意图。
图3是本发明所述大行程吸能装置的剖视图。
图4是本发明所述大行程吸能装置中端部封套的结构示意图。
图5a是本发明所述大行程吸能装置中导向套的结构示意图。
图5b是本发明所述大行程吸能装置中导向套的剖视图。
图6是本发明所述大行程吸能装置在吸能被压缩时的示意图。
图7是本发明所述大行程吸能装置N级串联的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种大行程吸能装置，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请同时参阅图1和图2，其中图1是本发明所述大行程吸能装置的结构示意图，图2是本发明所述大行程吸能装置的爆炸示意图，图3是本发明所述大行程吸能装置的剖视图。如图1-图3所示，本发明提供的大行程吸能装置包括两个端部封套100，及设置在两个端部封套之间的多个轴向排列的吸能块200；相邻的吸能块200之间通过导向套300连接；所述导向套300的左右两侧均设置有用于容纳所述吸能块200的导向套凹槽。当其吸能被压缩时，如图6所示。
具体实施时，所述吸能块200为金属蜂窝吸能块。金属蜂窝吸能块是由大小规则有序的正六边形堆叠而成，成型方式有成形法和拉伸法两种。通过试验测试，该金属蜂窝吸能块具有高强度、高一致性，是吸收冲击能量的核心部件。通过改变α（α为蜂窝块截面对角线与蜂窝孔格壁厚为2t的边长的法线的夹角）的大小可改变蜂窝的安装方式。金属蜂窝吸能块在导向套300中安装方式不同，其压缩特性也不同。
所述吸能块200的自身结构不限于正六边形的孔格形状，各级吸能块的孔格形状及孔格尺寸可不相同；不限于特定的金属材料； 不限于截面形状及截面面积；不限于蜂窝结构，也可以是泡沫金属；不限于金属蜂窝吸能块的轴向长度，即各级吸能块轴向长度不必全相等；其与端部封套及导向套的安装方式也不限定。
在装配时，将第一级吸能块的一端安装至左侧的端部封套100，再将第一级吸能块的另一端安装至第一级导向套左侧的导向套凹槽，之后再将第二级吸能块的一端安装在第一级导向套右侧的导向套凹槽，如此重复安装N级吸能块，最后将第N级吸能块的一端安装至端部封套100中。将N级吸能块组装好时，其如图7所示。
这样，将多级较小轴向尺寸的吸能块组装成为具有大行程的大行程吸能装置，不仅提高吸能能力，还避免了大行程吸能块压缩易失稳问题。
请同时参阅图1和图4，其中图4为本发明所述大行程吸能装置中端部封套的结构示意图。如图1和图4所示，所述端部封套100包括封套顶部110，及位于所述封套顶部110同一侧的封套外缘120。所述封套顶部110及所述封套外缘120一体成型，且所述封套外缘120与所述封套顶部110形成用于容纳所述吸能块200的封套凹槽。
进一步的，所述封套外缘120上设置有多个封套凸起121。最佳的，所述封套外缘120上设置有6个封套凸起121。
本发明的实施例中，端部封套100为薄壁壳体结构，四条棱边倒圆角，便于安装于型腔中。在端部封套100的封套外缘120的四周有6个封套凸起121，在所述大行程吸能装置被压缩时只有此6个封套凸起121与型腔的壁面接触，大大减小了端部封套100与型腔的接触面积，进而减小压缩时与型腔间的摩擦。端部封套100只安装在前后两端，因此大行程吸能装置只包含两个端部封套100。端部封套100对吸能块200周向的包覆长度取决于吸能块200的轴向长度及有效压缩行程比，一般将端部封套100对吸能块200周向的包覆长度定为吸能块200被压实后轴向长度的一半。同理可确定另一端端部封套100对吸能块200的轴向包覆长度。
请同时参阅图1、图5a和图5b，其中图5a是本发明所述大行程吸能装置中导向套的结构示意图，图5b是本发明所述大行程吸能装置中导向套的剖视图。如图1、图5a和图5b所示，所述导向套300包括导向套顶部310，及以所述导向套顶部310为对称面的导向套外缘320。所述导向套顶部310与所述导向套外缘320一体成型，所述导向套顶部310与其左侧的导向套外缘形成左侧导向套凹槽，且所述导向套顶部310与其右侧的导向套外缘形成右侧导向套凹槽。
进一步的，所述导向套外缘220上设置有多个导向套凸起221。最佳的，所述导向套外缘220上设置有6个导向套凸起221。
同端部封套100类似，导向套300的导向套外缘320的四周也有6个导向套凸起221，以减小压缩时与型腔壁面的摩擦。导向套300对吸能块200的轴向包覆长度同样取决吸能块200的轴向长度及有效压缩行程比，一般将向套300对吸能块200的轴向包覆长度定为吸能块200块被压实后轴向长度的一半。
综上所述，本发明所提供的一种大行程吸能装置，包括两个端部封套，及设置在两个端部封套之间的多个轴向排列的吸能块；相邻的吸能块之间通过导向套连接；所述导向套的左右两侧均设置有用于容纳所述吸能块的导向套凹槽。本发明中将多级较小轴向尺寸的吸能块组装成为具有大行程的吸能装置，不仅提高吸能能力，还避免了大行程吸能块压缩易失稳问题。同时，由于吸能块级间设置导向套，可对吸能块周向产生约束以使吸能块变形可控，并根据吸能块尺寸及吸能需求对导向套进行轻量化最优设计。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种大行程吸能装置，其特征在于，包括两个端部封套，及设置在两个端部封套之间的多个轴向排列的吸能块；相邻的吸能块之间通过导向套连接；所述导向套的左右两侧均设置有用于容纳所述吸能块的导向套凹槽；
所述封套顶部及所述封套外缘一体成型，且所述封套外缘与所述封套顶部形成用于容纳所述吸能块的封套凹槽；
所述封套外缘上设置有多个封套凸起；
将第一级吸能块的一端安装至左侧的端部封套，再将第一级吸能块的另一端安装至第一级导向套左侧的导向套凹槽，之后再将第二级吸能块的一端安装在第一级导向套右侧的导向套凹槽，如此重复安装N级吸能块，最后将第N级吸能块的一端安装至端部封套中；
端部封套为薄壁壳体结构，四条棱边倒圆角。
2.根据权利要求1所述大行程吸能装置，其特征在于，所述端部封套包括封套顶部，及位于所述封套顶部同一侧的封套外缘。
3.根据权利要求1所述大行程吸能装置，其特征在于，所述封套外缘上设置有6个封套凸起。
4.根据权利要求1所述大行程吸能装置，其特征在于，所述导向套包括导向套顶部，及以所述导向套顶部为对称面的导向套外缘。
5.根据权利要求4所述大行程吸能装置，其特征在于，所述导向套顶部与所述导向套外缘一体成型，所述导向套顶部与其左侧的导向套外缘形成左侧导向套凹槽，且所述导向套顶部与其右侧的导向套外缘形成右侧导向套凹槽。
6.根据权利要求5所述大行程吸能装置，其特征在于，所述导向套外缘上设置有多个导向套凸起。
7.根据权利要求6所述大行程吸能装置，其特征在于，所述导向套外缘上设置有6个导向套凸起。
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