CN106043437A - 碰撞吸能装置及汽车 - Google Patents

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Abstract

一种碰撞吸能装置,包括前副车架、前横梁和两根吸能梁,两根吸能梁对称设置,并连接于前副车架与前横梁之间,前副车架、前横梁和两根吸能梁共同围成一碰撞区,吸能梁包括靠近碰撞区的第一侧面和与第一侧面相对的第二侧面,吸能梁的第一侧面设有多个弯曲的第一诱导区,吸能梁的第二侧面设有多个弯曲的第二诱导区,且沿着吸能梁的长度方向第一侧面内的各第一诱导区的屈曲半径小于第二侧面内的各第二诱导区的屈曲半径。本发明的碰撞吸能装置能增强碰撞吸能效率,降低车体碰撞加速度,缓解对人体的冲击。本发明还涉及一种汽车。

Description

碰撞吸能装置及汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域,特别涉及一种碰撞吸能装置及汽车。
背景技术
碰撞安全是汽车极为重要的性能,直接关系到人身安全,也影响到车辆的营销及推广。通常,汽车正碰或偏置碰时,限于空间布置,车身纵梁吸能空间不足,需要在前副车架22前部增加碰撞吸能装置,使其与车身纵梁共同吸能,完成整车碰撞功能。
图1a是现有的碰撞吸能装置的结构示意图。图1b是现有的碰撞吸能装置发生碰撞前后的弯折结构侧视示意图。如图1a和图1b所示,碰撞吸能装置20a包括前副车架22a、前横梁23a和两根吸能梁24a,两根吸能梁24a相对设置,并连接于前副车架22a与前横梁23a之间。图1a和图1b中的吸能梁24a横截面为矩形结构,且吸能梁24a为沿着车身长度方向的直梁,在发生碰撞时吸能梁24a上的一个区域发生如图1b所示的弯折变形,其变形模式是沿着图中虚线201a向着靠近地面的方向弯折。
图2是现有的另一碰撞吸能装置发生碰撞前后的弯折结构侧视示意图。如图2所示,图2中的吸能梁24b横截面为圆形结构,且吸能梁24b为沿着车身长度方向具有一个弯折角的弯曲梁,在发生碰撞时吸能梁24b上的一个区域发生如图2所示的弯折变形,其变形模式是沿着图中虚线201b向着靠近车身外侧的方向弯折。
也就是说,现有的碰撞吸能装置20a、20b在碰撞过程中只发生一次弯折,吸能梁24a、24b在碰撞过程中的利用率较小,即吸能梁24a、24b整体的弯折次数少,因此,吸能较少,在碰撞过程中乘员舱的车体加速度快,车体的相关部位的碰撞侵入量大。而且,车身在受到很小的碰撞力时,吸能梁24a、24b将整体变形,造成材料浪费严重。此外,如图1a和图1b所示的碰撞吸能装置20a,在发生碰撞时碰撞吸能装置20a整体向着远离地面的方向变形,使得碰撞吸能装置20a与动力总成接触,动力总成能量由碰撞吸能装置20a传递到副车架,进而传递到车身,造成车体碰撞加速度增大,对人体具体较大冲击力。
发明内容
本发明的目的在于,提供了一种碰撞吸能装置,能增强碰撞吸能效率,降低车体碰撞加速度,缓解对人体的冲击。
本发明的另一目的在于,提供了一种汽车,能增强碰撞吸能效率,降低车体碰撞加速度,缓解对人体的冲击。
本发明解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。
一种碰撞吸能装置,包括前副车架、前横梁和两根吸能梁,两根吸能梁对称设置,并连接于前副车架与前横梁之间,前副车架、前横梁和两根吸能梁共同围成一碰撞区,吸能梁包括靠近碰撞区的第一侧面和与第一侧面相对的第二侧面,吸能梁的第一侧面设有多个弯曲的第一诱导区,吸能梁的第二侧面设有多个弯曲的第二诱导区,且沿着吸能梁的长度方向第一侧面内的各第一诱导区的屈曲半径小于第二侧面内的各第二诱导区的屈曲半径。
在本发明的较佳实施例中,上述第一侧面内的各第一诱导区位于吸能梁的中轴线上的投影与第二侧面内的各第二诱导区位于吸能梁的中轴线上的投影相互交错。
在本发明的较佳实施例中,上述吸能梁包括相对设置的第一吸能端和第二吸能端,第一吸能端位于靠近前横梁的一侧,第二吸能端位于靠近前副车架的一侧,且第一吸能端相对于第二吸能端的位置向着远离碰撞区的方向倾斜。
在本发明的较佳实施例中,上述吸能梁还包括相对设置的第三侧面和第四侧面,第三侧面和第四侧面连接于第一侧面与第二侧面之间,吸能梁的第三侧面为远离汽车底盘的一个侧面,吸能梁的第三侧面至少设置一个弯曲的第三诱导区,吸能梁的第四侧面至少设置一个弯曲的第四诱导区,且第三侧面内的第三诱导区的屈曲半径小于第四侧面内的第四诱导区的屈曲半径。
在本发明的较佳实施例中,上述吸能梁的第三侧面和第四侧面内设有加强筋,加强筋沿着吸能梁的长度方向设置。
在本发明的较佳实施例中,上述吸能梁沿着前横梁到前副车架的方向,吸能梁的横截面积依次增大。
在本发明的较佳实施例中,上述吸能梁与前副车架之间通过螺栓连接。
在本发明的较佳实施例中,上述吸能梁包括上壳体和下壳体,上壳体与下壳体相互连接形成吸能梁。
在本发明的较佳实施例中,上述碰撞吸能装置还包括两根前纵梁,两根前纵梁分别设置于两根吸能梁的上方,前纵梁上设有第一连接柱和第二连接柱,第一连接柱的一端连接在前纵梁上,第一连接柱的另一端连接在吸能梁上,第二连接柱的一端连接在前纵梁上,第二连接柱的另一端连接在前副车架上。
一种汽车,包括上述的碰撞吸能装置。
本发明的碰撞吸能装置包括前副车架、前横梁和两根吸能梁,两根吸能梁相对设置,并连接于前副车架与前横梁之间,前副车架、前横梁和两根吸能梁共同围成一碰撞区,吸能梁包括靠近碰撞区的第一侧面和与第一侧面相对的第二侧面,吸能梁的第一侧面设有多个弯曲的第一诱导区,吸能梁的第二侧面设有多个弯曲的第二诱导区,且沿着吸能梁的长度方向第一侧面内的各第一诱导区的屈曲半径小于第二侧面内的各第二诱导区的屈曲半径。由于吸能梁的两侧设有多个弯曲的诱导区,且沿着吸能梁的长度方向第一侧面内的各第一诱导区的屈曲半径小于第二侧面内的各第二诱导区的屈曲半径,因此,发生碰撞时,吸能梁上形成多个变形褶皱,第一侧面的第一诱导区的屈曲半径小,受碰撞力时各第一诱导区碰撞应力大,碰撞时,吸能梁由第一诱导区向第二诱导区弯折多级压溃,进而使吸能梁向着车身外侧变形。因此,本发明的碰撞吸能装置的吸能梁在碰撞时发生多次压溃弯折,在同等重量的吸能装置的前提下,本发明的碰撞吸能装置可改善正面碰撞以及偏置碰撞,不仅增强了碰撞吸能效率,还很好的兼顾了碰撞轻量化和成本性能。
而且,吸能梁在碰撞时整体是向着远离汽车动力总成的方向弯折变形,避免了在发生碰撞时碰撞吸能装置与动力总成接触,避免了动力总成能量由碰撞吸能装置传递到副车架,进而传递到车身,有利于降低车体碰撞加速度,缓解对人体的冲击。
此外,本发明的碰撞吸能装置的前横梁将两个吸能梁连接起来,在汽车偏置碰撞时,前横梁连接变形的吸能梁,控制其碰撞前后变形,避免吸能梁在碰撞过程中失去控制,由于吸能梁及前纵梁的共同吸能,大大降低了乘员舱的车体加速度及相关部位的碰撞侵入量。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明。
附图说明
图1a是现有的碰撞吸能装置的结构示意图。
图1b是现有的碰撞吸能装置发生碰撞前后的弯折结构侧视示意图。
图2是现有的另一碰撞吸能装置发生碰撞前后的弯折结构侧视示意图。
图3是本发明一实施例的碰撞吸能装置的结构示意图。
图4是本发明一实施例的碰撞吸能装置拆除前纵梁后的俯视结构示意图。
图5是本发明一实施例的碰撞吸能装置的吸能梁的剖视结构示意图。
图6是本发明第二实施例的碰撞吸能装置的吸能梁的侧视结构示意图。
图7是本发明第二实施例的碰撞吸能装置的吸能梁的局部结构示意图。
图8是本发明的碰撞吸能装置的吸能梁碰撞弯折前后的示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的碰撞吸能装置及汽车的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细如下:
有关本发明的前述及其它技术内容、特点及功效,在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明,当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解,然而所附图式仅是提供参考与说明之用,并非用来对本发明加以限制。
图3是本发明一实施例的碰撞吸能装置的结构示意图。如图3所示,在本实施例中,碰撞吸能装置10包括前副车架12、前横梁13、两根吸能梁14和两根前纵梁15,两根吸能梁14对称设置,并连接于前副车架12与前横梁13之间,前副车架12、前横梁13和两根吸能梁14共同围成一碰撞区101;两根前纵梁15分别设置于两根吸能梁14的上方,前纵梁15上设有第一连接柱152和第二连接柱153,第一连接柱152的一端连接在前纵梁15上,第一连接柱152的另一端连接在吸能梁14上,第二连接柱153的一端连接在前纵梁15上,第二连接柱153的另一端连接在前副车架12上。值得一提的是,为了图示清楚,图3中仅绘示出了一根前纵梁15。
图4是本发明一实施例的碰撞吸能装置拆除前纵梁后的俯视结构示意图。图5是本发明一实施例的碰撞吸能装置的吸能梁的剖视结构示意图。如图4和图5所示,吸能梁14包括靠近碰撞区101的第一侧面141和与第一侧面141相对的第二侧面142,吸能梁14的第一侧面141设有多个弯曲的第一诱导区102,吸能梁14的第二侧面142设有多个弯曲的第二诱导区103,且沿着吸能梁14的长度方向第一侧面141内的各第一诱导区102的屈曲半径小于第二侧面142内的各第二诱导区103的屈曲半径。优选地,吸能梁14的第一侧面141设有两个弯曲的第一诱导区102,即第一诱导区102a和第一诱导区102b;吸能梁14的第二侧面142设有两个弯曲的第二诱导区103,即第二诱导区103c和第二诱导区103d。
在本实施例中,第一侧面141内的各第一诱导区102位于吸能梁14的中轴线上的投影与第二侧面142内的各第二诱导区103位于吸能梁14的中轴线上的投影相互交错,例如沿着前横梁13到前副车架12的方向,吸能梁14的第一侧面141和第二侧面142内的诱导区依次为第二诱导区103c、第一诱导区102a、第二诱导区103d和第一诱导区102b,其中第一诱导区102a的屈曲半径小于第二诱导区103c的屈曲半径,第一诱导区102b的屈曲半径小于第二诱导区103d的屈曲半径。
在本实施例中,吸能梁14包括相对设置的第一吸能端145和第二吸能端146,第一吸能端145位于靠近前横梁13的一侧,第二吸能端146位于靠近前副车架12的一侧,且第一吸能端145相对于第二吸能端146的位置向着远离碰撞区101的方向倾斜,也就是说,第一吸能端145更靠近车身外侧,而第二吸能端146更靠近汽车动力总成的车身内侧。优选地,在第一吸能端145的两侧分别具有第一诱导区102a和第二诱导区103c,在第二吸能端146的两侧分别具有第一诱导区102b和第二诱导区103d。
在本实施例中,吸能梁14沿着前横梁13到前副车架12的方向,吸能梁14的横截面积依次增大。因此,吸能梁14沿着前横梁13到前副车架12的方向的碰撞刚度逐步变强,有利于汽车发生碰撞时,吸能梁14靠近前横梁13的一端先变形,吸能梁14靠近前副车架12的一端后变形,提高了吸能梁14的吸能效率。
在本实施例中,吸能梁14与前副车架12之间通过螺栓连接,有利于汽车的平台化设计,但并不以此为限,吸能梁14与前副车架12之间也可通过焊接的方式进行连接。
在本实施例中,为了提高吸能梁14的制作工艺性,吸能梁14采用两块板焊接形成。如图5所示,吸能梁14包括上壳体147和下壳体148,上壳体147与下壳体148相互扣合,并通过焊接的方式连接形成吸能梁14,但并不以此为限,吸能梁14也可利用单块板材冲压形成。值得一提的是,前横梁13也可由用两块板焊接形成或者由单块板材冲压形成。
图6是本发明第二实施例的碰撞吸能装置的吸能梁的侧视结构示意图。如图5和图6所示,本实施例中的吸能梁14’与第一实施例中的吸能梁14的结构大致相同,不同点在于吸能梁14’上的诱导区的设置数量不同。
在本实施例中,吸能梁14’还包括相对设置的第三侧面143和第四侧面144,且第三侧面143和第四侧面144连接于第一侧面141与第二侧面142之间;其中,吸能梁14’的第三侧面143为远离汽车底盘的一个侧面,吸能梁14’的第四侧面144为靠近汽车底盘的一个侧面。吸能梁14’的第三侧面143至少设置一个弯曲的第三诱导区104,吸能梁14’的第四侧面144至少设置一个弯曲的第四诱导区105,且第三侧面143内的第三诱导区104的屈曲半径小于第四侧面144内的第四诱导区105的屈曲半径。优选地,吸能梁14’的第三侧面143设有一个弯曲的第三诱导区104,且第三诱导区104位于第二吸能端146上;吸能梁14’的第四侧面144设有一个弯曲的第四诱导区105,且第四诱导区105位于第一吸能端145上。
在本实施例中,为了提高吸能梁14’的结构强度,吸能梁14’上设有加强筋149。图7是本发明第二实施例的碰撞吸能装置的吸能梁的局部结构示意图。如图7所示,吸能梁14’的第三侧面143和第四侧面144内设有加强筋149,且加强筋149沿着吸能梁14’的长度方向设置。在本实施例中,加强筋149可由第三侧面143的壳体板材向外冲压凸出形成,或者可由第三侧面143内的壳体板材向内冲压凹陷形成,而且加强筋149的形状、长度、宽度、大小、凸出的高度或凹陷的深度可根据实际需要自由设计;同理,吸能梁14’的第四侧面144上的加强筋149也可利用同样的方式进行制作。值得一提的是,吸能梁14’的第一侧面141和第二侧面142也可设置加强筋149。
本发明的碰撞吸能装置10在汽车碰撞过程中能出现多处弯曲,实现碰撞吸能装置10多次弯折的压溃式吸能。图8是本发明的碰撞吸能装置的吸能梁碰撞弯折前后的示意图。如图8所示,首先,在碰撞力较小时,第一吸能端145内的第一诱导区102a和第二诱导区103c构成一个变形褶皱,第一诱导区102a的屈曲半径小,受碰撞力时第一诱导区102a碰撞应力大,碰撞时,吸能梁14、14’由第一诱导区102a向第二诱导区103c弯折压溃;当碰撞力持续变大时,第二吸能端146内的第一诱导区102b向第二诱导区103d弯折压溃;而且,由于第一吸能端145相对于第二吸能端146的位置靠近车身的外侧,当发生碰撞时第一吸能端145相对第二吸能端146会形成一个力臂,碰撞力会使第一吸能端145向着车身外侧变形,如图8中吸能梁14、14’沿着图中虚线106向着靠近车身外侧的方向弯折。
然后,由于吸能梁14、14’的第三侧面143和第四侧面144内的诱导区,第三诱导区104的屈曲半径小,受碰撞力时第三诱导区104碰撞应力大,碰撞时,吸能梁14、14’由第三诱导区104向第四诱导区105弯折压溃,即吸能梁14、14’发生垂向方向(垂直于地面的方向)的压溃变形模式。也就是说,当碰撞力较小时,吸能梁14、14’发生在第一吸能端145的一次弯折的一级压溃;当碰撞力较大时,吸能梁14、14’发生第一吸能端145的一次弯折、第二吸能端146的一次弯折以及吸能梁14、14’垂向方向的一次弯折,使得吸能梁14、14’发生三级压溃。
因此,本发明的碰撞吸能装置10的吸能梁14、14’在碰撞时发生多次弯折,在同等重量的吸能装置的前提下,本发明的碰撞吸能装置10可改善正面碰撞以及40%的偏置碰撞,且碰撞吸能效率至少提高30%~50%,不仅增强了碰撞吸能效率,还很好的兼顾了碰撞轻量化和成本性能。
而且,吸能梁14、14’在碰撞时整体是向着远离汽车动力总成的方向弯折变形,避免了在发生碰撞时碰撞吸能装置10与动力总成接触,避免了动力总成能量由碰撞吸能装置10传递到副车架,进而传递到车身,有利于降低车体碰撞加速度,缓解对人体的冲击。
此外,本发明的碰撞吸能装置10的前横梁13将两个吸能梁14、14’连接起来,在汽车偏置碰撞时,前横梁13连接变形的吸能梁14、14’,控制其碰撞前后变形,避免吸能梁14、14’在碰撞过程中失去控制,由于吸能梁14、14’及前纵梁15的共同吸能,大大降低了乘员舱的车体加速度及相关部位的碰撞侵入量。
本发明还提供了一种汽车,该汽车包括如上所述的碰撞吸能装置10。关于汽车的其它结构可以参见现有技术,在此不再赘述。
本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种碰撞吸能装置,其特征在于,包括前副车架(12)、前横梁(13)和两根吸能梁(14、14’),两根该吸能梁(14、14’)对称设置,并连接于该前副车架(12)与该前横梁(13)之间,该前副车架(12)、该前横梁(13)和两根该吸能梁(14、14’)共同围成一碰撞区(101),该吸能梁(14、14’)包括靠近该碰撞区(101)的第一侧面(141)和与该第一侧面(141)相对的第二侧面(142),该吸能梁(14、14’)的第一侧面(141)设有多个弯曲的第一诱导区(102),该吸能梁(14、14’)的第二侧面(142)设有多个弯曲的第二诱导区(103),且沿着该吸能梁(14、14’)的长度方向该第一侧面(141)内的各第一诱导区(102)的屈曲半径小于该第二侧面(142)内的各第二诱导区(103)的屈曲半径。
2.如权利要求1所述的碰撞吸能装置,其特征在于,该第一侧面(141)内的各第一诱导区(102)位于该吸能梁(14)的中轴线上的投影与该第二侧面(142)内的各第二诱导区(103)位于该吸能梁(14)的中轴线上的投影相互交错。
3.如权利要求1所述的碰撞吸能装置,其特征在于,该吸能梁(14)包括相对设置的第一吸能端(145)和第二吸能端(146),该第一吸能端(145)位于靠近该前横梁(13)的一侧,该第二吸能端(146)位于靠近该前副车架(12)的一侧,且该第一吸能端(145)相对于该第二吸能端(146)的位置向着远离该碰撞区(101)的方向倾斜。
4.如权利要求1所述的碰撞吸能装置,其特征在于,该吸能梁(14’)还包括相对设置的第三侧面(143)和第四侧面(144),该第三侧面(143)和该第四侧面(144)连接于该第一侧面(141)与该第二侧面(142)之间,该吸能梁(14’)的第三侧面(143)为远离汽车底盘的一个侧面,该吸能梁(14’)的第三侧面(143)至少设置一个弯曲的第三诱导区(104),该吸能梁(14’)的第四侧面(144)至少设置一个弯曲的第四诱导区(105),且该第三侧面(143)内的第三诱导区(104)的屈曲半径小于该第四侧面(144)内的第四诱导区(105)的屈曲半径。
5.如权利要求4所述的碰撞吸能装置,其特征在于,该吸能梁(14’)的第三侧面(143)和第四侧面(144)内设有加强筋(149),该加强筋(149)沿着该吸能梁(14’)的长度方向设置。
6.如权利要求1所述的碰撞吸能装置,其特征在于,该吸能梁(14)沿着该前横梁(13)到该前副车架(12)的方向,该吸能梁(14)的横截面积依次增大。
7.如权利要求1所述的碰撞吸能装置,其特征在于,该吸能梁(14)与该前副车架(12)之间通过螺栓连接。
8.如权利要求1所述的碰撞吸能装置,其特征在于,该吸能梁(14)包括上壳体(147)和下壳体(148),该上壳体(147)与该下壳体(148)相互连接形成该吸能梁(14)。
9.如权利要求1所述的碰撞吸能装置,其特征在于,该碰撞吸能装置还包括两根前纵梁(15),两根该前纵梁(15)分别设置于两根该吸能梁(14)的上方,该前纵梁(15)上设有第一连接柱(152)和第二连接柱(153),该第一连接柱(152)的一端连接在该前纵梁(15)上,该第一连接柱(152)的另一端连接在该吸能梁(14)上,该第二连接柱(153)的一端连接在该前纵梁(15)上,该第二连接柱(153)的另一端连接在该前副车架(12)上。
10.一种汽车,其特征在于,包括权利要求1至9任一项所述的碰撞吸能装置。
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