CN106005019A - 一种泡沫铝非均一填充式吸能结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种泡沫铝非均一填充式吸能结构，包括前纵梁和车架，在前纵梁与车架之间设置吸能结构，吸能结构由推动板和固定板拼接而成的内部呈框架结构的条形吸能杆。固定板为条形结构，其两端向内弯折，形成对称的两个外侧板，在两个外侧板之间间隔设有多个吸能竖板，仅在吸能竖板与吸能竖板之间设置吸能横板，该吸能竖板和吸能横板构成吸能框架主体；仅在与两个外侧板相邻的吸能竖板之间的空格内填充泡沫铝。本吸能结构在电动汽车发生同等正碰条件时，可以同时实现提高整车以及电池组的碰撞安全性、抗冲击性以及车身轻量化的问题，并兼具提升行驶舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及电动汽车的前纵梁与车架之间的吸能部件，尤其涉及一种泡沫铝非均一填充式吸能结构。
背景技术
随着环境污染的日益严重，电动汽车因为零排放和无污染等优势得到了广泛的推广和使用，并成为目前新能源汽车发展的主流方向之一。由于电动汽车数量的逐渐增加和交通事故所带来的巨大损失，电动汽车碰撞安全性成为人们关注的焦点。由于正面碰撞发生的概率要远高于其他碰撞形式所发生的概率，而且正面碰撞给驾乘人员带来的伤害和对汽车的损害都是最大的，因此提高汽车的正面碰撞安全性尤为重要。电动汽车在能量储存方式、驱动形式和整车布局等方面与传统的燃油车存在着较大差异，同时由于电动汽车的质量较大、质心偏低以及电池和高压电的作用，所以电动汽车的碰撞安全性具有特殊性。
目前提高汽车正碰安全性主要是通过提高吸能盒、前纵梁以及保险杠的性能来实现，一般通过优化其形状或者在其内部设置局部加强结构的方式来实现。由于在相同碰撞条件下,同一等级的电动汽车较传统燃油车的碰撞可能更为剧烈，所以电动汽车对前端碰撞吸能装置的要求更为严格。但是目前的设计车架前端吸收的能量有限，部分冲击力会传到后部，可能对电池包产生一定的撞击。电池受到撞击时可能会造成壳体变形，电池内部压力升高，容积减小，继而发生爆炸，或者电解液可能从裂缝或壳体和盖之间的缝隙溅出等危险情况，所以不能满足碰撞安全性的设计要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种结构简单、吸能性能好、重量轻的泡沫铝非均一填充式吸能结构。
本发明通过下述技术方案实现：
一种泡沫铝非均一填充式吸能结构，包括前纵梁1和车架8，在前纵梁1与车架8之间设置吸能结构，所述吸能结构由推动板2和固定板4拼接而成的内部呈框架结构的条形吸能杆。
所述推动板2的横截面形状为U型结构槽；所述固定板4为条形结构，其两端向内弯折，形成对称的两个外侧板42，在两个外侧板42之间间隔设有多个吸能竖板41，仅在吸能竖板41与吸能竖板41之间设置吸能横板5，该吸能竖板41和吸能横板5构成吸能框架主体；仅在与两个外侧板42相邻的吸能竖板41之间的空格内填充泡沫铝7。
所述吸能竖板41与固定板4内侧面连接角的外缘，设有自锁扣6；在推动板2的上下侧板的内侧，分别设有与自锁扣6形状、位置相应的凸起3；当推动板2与吸能框架主体扣合时，自锁扣6与凸起3之间彼此卡扣嵌合在一起，进而将推动板2和固定板4固定拼接在一起，形成条形吸能杆。
所述前纵梁1为曲线形状，两侧设置有溃缩引导槽11。
所述吸能横板5上开设有多个吸缓冲孔51。
所述前纵梁1的末端，分别连接在条形吸能杆的两个端部的外侧端面；车架8的前端分别连接在条形吸能杆的两个端部的内侧端面。
所述固定板4、吸能竖板41和吸能横板5为铝合金，且它们之间的连接为焊接。
所述焊接采用搅拌摩擦焊、钨极氩弧焊或者熔化极氩弧焊。
所述泡沫铝7为六面体结构。
所述前纵梁1和车架8为空心结构，其材质为铝合金。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明根据碰撞时力的传递路径，通过由推动板和固定板拼接而成的内部呈框架结构的条形吸能杆，可以实现在力的传递方向上吸能最佳，在提高电动汽车的碰撞安全性的同时，也充分考虑了电动汽车轻量化的问题。
本发明吸能结构在汽车的碰撞时，通过变形充分的吸收碰撞过程中的能量，有效降低碰撞时车辆受到的最大冲击力，避免电池箱受到过大的冲击，同时降低了驾乘人员受伤害的程度。
本发明推动板的横截面形状为U型结构槽；固定板为条形结构，其两端向内弯折，形成对称的两个外侧板，在两个外侧板之间间隔设有多个吸能竖板，仅在吸能竖板与吸能竖板之间设置吸能横板，该吸能竖板和吸能横板5构成吸能框架主体。这种结构，在发生正面偏置碰撞，碰撞一侧变形过大时，可以通过拉伸另一侧的吸能竖板、吸能横板及缓冲孔等变形，来减小碰撞侧和未碰撞侧间的变形大小。
本发明吸能结构的固定板和推动板通过自锁固定连接后再进行焊接，分开制造有利于提高其精度，同时解决了焊接时板件的移动所导致的一系列问题，有效提高了焊接质量。
本发明的吸能结构是由铝合金以及泡沫铝材料制造，铝合金的密度只有钢材的1/3，比强度约为钢的2～3倍，比刚度为钢的7倍；泡沫铝的密度仅约为铝密度的1/10，比刚度也明显高于钢，并且铝合金具有良好的加工性能和铸造工艺性能，能够实现电动汽车车架结构等强度、等刚度下的轻量化设计。
本发明中的主要连接方式均为焊接，铝合金板件均采用液压成型方式成型，相比冲压成型大大提高了零件表面质量及尺寸精度，解决了结构板件成型困难、变形回弹的问题。
本发明的泡沫铝结构还兼具良好的吸噪性、散热性，能衰减路面传递过来噪声，吸收车身振动，增强车身散热能力，提升车辆行驶舒适性。
本发明前纵梁采用符合实际情况的曲线形状，可以通过拓扑优化设计，得到最优化的形状，使得质量在尽可能小的情况下达到性能要求。
本发明中前纵梁上的溃缩引导槽沿车身方向，设计可采用拓扑优化技术，根据其最优化的形状和尺寸计算结果来设计，使其达到最佳吸能情况的结果。
附图说明
图1是本发明装配前的全局示意图。
图2是本发明装配后的整体示意图。
图3是本发明前纵梁1以及溃缩引导槽11的示意图。
图4是本发明推动板2和固定板4的示意图。
图5是本发明固定板4内侧端面的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至5所示。本发明公开了一种泡沫铝非均一填充式吸能结构，包括前纵梁1和车架8，在前纵梁1与车架8之间设置吸能结构，所述吸能结构由推动板2和固定板4拼接而成的内部呈框架结构的条形吸能杆。
所述推动板2的横截面形状为U型结构槽；所述固定板4为条形结构，其两端向内弯折，形成对称的两个外侧板42，在两个外侧板42之间间隔设有多个吸能竖板41，仅在吸能竖板41与吸能竖板41之间设置吸能横板5，该吸能竖板41和吸能横板5构成吸能框架主体；仅在与两个外侧板42相邻的吸能竖板41之间的空格内填充泡沫铝7。所述吸能横板5上开设有多个吸缓冲孔51。采用这种结构，当汽车发生正面偏置碰撞时，一侧的变形较大时，吸能横板5可以通过对另一侧吸能竖板41的拉伸和中间缓冲孔51的变形来减小碰撞侧和未碰撞侧间的变形差距。
所述吸能竖板41与固定板4内侧面连接角的外缘，设有自锁扣6；在推动板2的上下侧板的内侧，分别设有与自锁扣6形状、位置相应的凸起3；当推动板2与吸能框架主体扣合时，自锁扣6与凸起3之间彼此卡扣嵌合在一起，进而将推动板2和固定板4固定拼接在一起，形成自锁功能的条形吸能杆。这种自锁功能，有利于推动板2和固定板4两者位置的固定，为加强两者的连接强度在对其接缝进行焊接。
所述前纵梁1为曲线形状，两侧设置有溃缩引导槽11。通过优化设计来确定最佳的形状尺寸，发生碰撞时溃缩变形可以充分的吸收碰撞过程中的能量，有效降低碰撞时车辆受到的最大冲击力，避免电池箱受到过大的冲击，同时降低了驾乘人员受伤害的程度。
所述前纵梁1的末端，分别连接在条形吸能杆的两个端部的外侧端面；车架8的前端分别连接在条形吸能杆的两个端部的内侧端面。
所述固定板4、吸能竖板41和吸能横板5为铝合金，且它们之间的连接为焊接。
所述焊接采用搅拌摩擦焊、钨极氩弧焊或者熔化极氩弧焊。
所述泡沫铝7为六面体结构。
所述前纵梁1和车架8为空心结构，其材质为铝合金。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种泡沫铝非均一填充式吸能结构，包括前纵梁(1)和车架(8)，在前纵梁(1)与车架(8)之间设置吸能结构，其特征在于：所述吸能结构由推动板(2)和固定板(4)拼接而成的内部呈框架结构的条形吸能杆。
2.根据权利要求1所述泡沫铝非均一填充式吸能结构，其特征在于：所述推动板(2)的横截面形状为U型结构槽；所述固定板(4)为条形结构，其两端向内弯折，形成对称的两个外侧板(42)，在两个外侧板(42)之间间隔设有多个吸能竖板(41)，仅在吸能竖板(41)与吸能竖板(41)之间设置吸能横板(5)，该吸能竖板(41)和吸能横板(5)构成吸能框架主体；仅在与两个外侧板(42)相邻的吸能竖板(41)之间的空格内填充泡沫铝(7)。
3.根据权利要求2所述泡沫铝非均一填充式吸能结构，其特征在于：所述吸能竖板(41)与固定板(4)内侧面连接角的外缘，设有自锁扣(6)；在推动板(2)的上下侧板的内侧，分别设有与自锁扣(6)形状、位置相应的凸起(3)；当推动板(2)与吸能框架主体扣合时，自锁扣(6)与凸起(3)之间彼此卡扣嵌合在一起，进而将推动板(2)和固定板(4)固定拼接在一起，形成条形吸能杆。
4.根据权利要求3所述泡沫铝非均一填充式吸能结构，其特征在于：所述前纵梁(1)为曲线形状，两侧设置有溃缩引导槽(11)。
5.根据权利要求2所述泡沫铝非均一填充式吸能结构，其特征在于：所述吸能横板(5)上开设有多个吸缓冲孔(51)。
6.根据权利要求1所述泡沫铝非均一填充式吸能结构，其特征在于：所述前纵梁(1)的末端，分别连接在条形吸能杆的两个端部的外侧端面；车架(8)的前端分别连接在条形吸能杆的两个端部的内侧端面。
7.根据权利要求2所述泡沫铝非均一填充式吸能结构，其特征在于：所述固定板(4)、吸能竖板(41)和吸能横板(5)为铝合金，且它们之间的连接为焊接。
8.根据权利要求7所述泡沫铝非均一填充式吸能结构，其特征在于：所述焊接采用搅拌摩擦焊、钨极氩弧焊或者熔化极氩弧焊。
9.根据权利要求2所述泡沫铝非均一填充式吸能结构，其特征在于：所述泡沫铝(7)为六面体结构。
10.根据权利要求1至8中任一项所述泡沫铝非均一填充式吸能结构，其特征在于：所述前纵梁(1)和车架(8)为空心结构，其材质为铝合金。
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