CN106274768B - 吸能盒和具有它的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸能盒和具有它的车辆。该吸能盒包括：吸能盒本体，所述吸能盒本体为中空结构，所述吸能盒本体具有前端封板和后端封板；内部加强柱，所述内部加强柱设置在所述吸能盒本体内，所述内部加强柱分别与所述前端封板和所述后端封板固定；弹性吸能结构，所述弹性吸能结构设置在所述吸能盒本体内且分别与所述前端封板和所述后端封板弹性相连。当车辆发生碰撞时，根据本发明实施例的吸能盒能够吸收大量的碰撞能量，从而保护了乘员的人身安全，提升了车辆的安全性能。

Description

吸能盒和具有它的车辆

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体而言，涉及一种吸能盒和具有它的车辆。

背景技术

传统的车用吸能盒一般采用薄壁金属结构的压溃变形模式进行能量吸收，但其存在变形触发载荷大、过程载荷波动明显、吸收能力不足等问题缺陷。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种吸能盒，该吸能盒的变形触发载荷小，过程载荷变化均匀，吸收能力效率高，吸收能量大。

本发明的另一个目的在于提出一种具有上述吸能盒的车辆。

根据本发明实施例的吸能盒，包括：吸能盒本体，所述吸能盒本体为中空结构，所述吸能盒本体具有前端封板和后端封板；内部加强柱，所述内部加强柱设置在所述吸能盒本体内，所述内部加强柱分别与所述前端封板和所述后端封板固定；弹性吸能结构，所述弹性吸能结构设置在所述吸能盒本体内且分别与所述前端封板和所述后端封板弹性相连。

当车辆发生碰撞时，根据本发明实施例的吸能盒能够吸收大量的碰撞能量，从而保护了乘员的人身安全，同时提升了车辆的安全性能。

另外，根据本发明上述实施例的吸能盒还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述吸能盒本体的外周面上设置有轴向加强结构。

根据本发明的一些实施例，所述轴向加强结构为轴向凸肋。

根据本发明的一些实施例，所述轴向凸肋具有顶面和侧面，所述侧面连接所述顶面与所述吸能盒本体的外周面，所述顶面与所述侧面的夹角为α，相邻的两个轴向凸肋之间的夹角为β，α和β分别满足关系式：90°≤α＜180°，0°＜β≤90°。

根据本发明的一些实施例，所述轴向凸肋具有顶面和侧面，所述侧面连接所述顶面与所述吸能盒本体的外周面，所述顶面与所述侧面之间设置有顶部溃缩结构。

根据本发明的一些实施例，相邻的两个所述轴向凸肋的底部之间设置有底部溃缩结构。

根据本发明的一些实施例，所述轴向凸肋为多个且沿所述吸能盒本体的外周面均匀分布以构成齿轮状结构。

根据本发明的一些实施例，所述顶部溃缩结构与所述底部溃缩结构构成多个溃缩结构环，在每个所述溃缩结构环上以两个顶部溃缩结构为一组和一个底部溃缩结构为另一组的方式交替地布置。

根据本发明的一些实施例，所述吸能盒本体还包括：套筒结构，所述套筒结构为中空件且前后两端分别由前端封板和后端封板封闭，所述轴向凸肋固定在所述套筒结构的外周面上。

根据本发明的一些实施例，所述套筒结构的横截面按照从前向后的方向呈递增趋势，所述内部加强柱的横截面按照从前向后的方向呈递增趋势。

根据本发明的一些实施例，所述弹性吸能结构为螺旋弹簧且套设在所述内部加强柱上。

根据本发明另一方面实施例的车辆，包括上述实施例的吸能盒。

附图说明

图1是根据本发明实施例的吸能盒的爆炸图；

图2是套筒结构内部空腔的结构示意图；

图3是弹性吸能结构的立体图；

图4是内部加强柱的结构示意图；

图5是溃缩结构环的整体示意图；

图6是溃缩结构环的局部示意图；

图7是轴向加强结构与套筒结构的截面示意图；

图8是图7中A处的局部示意图。

附图标记：

吸能盒10、吸能盒本体1、前端封板11、后端封板12、轴向加强结构(轴向凸肋)13、顶面131、侧面132、套筒结构14、内部加强柱2、弹性吸能结构(螺旋弹簧)3、溃缩结构环4、顶部溃缩结构41、底部溃缩结构42。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合图1-图8详细描述根据本发明实施例的吸能盒10。

参照图1所示，根据本发明实施例的吸能盒10可以包括吸能盒本体1、内部加强柱2以及弹性吸能结构3。

吸能盒本体1为中空结构，吸能盒本体1具有前端封板11和后端封板12，当车辆发生碰撞时，吸能盒本体1发生溃缩变形，从而吸收大量的碰撞能量。

内部加强柱2设置在吸能盒本体1内，内部加强柱2分别与前端封板11和后端封板12固定。在一些实施例中，内部加强柱2与前端封板11及后端封板12之间可采用胶粘连接，但不限于此。内部加强柱2的设置可以提高吸能盒10的刚度，使吸能盒10能够更加充分地吸收碰撞能量。

弹性吸能结构3设置在吸能盒本体1内且分别与前端封板11和后端封板12弹性相连，弹性吸能结构3用于吸收一部分碰撞能量。

在具体实施例中，前端封板11可与前防撞梁焊接连接，后端封板12可与前纵梁焊接连接，由此可将吸能盒10固定在前防撞梁与前纵梁之间，装配工艺简单。当车辆发生碰撞时，该吸能盒10能够吸收大量的碰撞能量，从而保护了乘员的人身安全，同时提升了车辆的安全性能。当然，这里仅是示意说明，根据本发明实施例的吸能盒10可以应用于前保险杠与纵梁前端之间，但不限于此，如根据本发明实施例的吸能盒10还可以应用于后防撞梁与纵梁后端之间或车身、车架上的其它部分。

吸能盒本体1的外周面上设置有轴向加强结构13。在具体实施例中，轴向加强结构13可以是轴向凸肋13。参照图5-图8所示，轴向凸肋13具有顶面131和侧面132，侧面132连接顶面131与吸能盒本体1的外周面，顶面131与侧面132的夹角为α，相邻的两个轴向凸肋13之间的夹角为β，α和β分别满足关系式：90°≤α＜180°，0°＜β≤90°。由此，在碰撞时，轴向凸肋13被压缩发生膨胀变形，膨胀变形部分可压缩在相邻两个轴向凸肋13的空白处，以便最大程度地吸收碰撞能量。同时，这种轴向延伸的凸肋13能够提高吸能盒的整体刚度和强度，与内部加强柱2配合使用，叠加效果尤为明显。

参照图6所示，轴向凸肋13的顶面131与侧面132之间设置有顶部溃缩结构41，相邻的两个轴向凸肋13的底部之间设置有底部溃缩结构42。吸能盒10受到碰撞力时，顶部溃缩结构41和底部溃缩结构42相较于其它部位来讲，易于发生应力集中，即当碰撞力作用在吸能盒10时，吸能盒本体1将在顶部溃缩结构41和底部溃缩结构42处优先发生溃缩变形。

参照图1、图5、图7所示，轴向凸肋13为多个且沿吸能盒本体1的外周面均匀分布以构成齿轮状结构。优选地，轴向凸肋13的两个端面分别向两端延伸并与套筒结构14(下面将会提到)的两个端面平齐。

参照图5所示，顶部溃缩结构41与底部溃缩结构42构成多个溃缩结构环4，在每个溃缩结构环4上以两个顶部溃缩结构41为一组和一个底部溃缩结构42为另一组的方式交替地布置，换言之，在周向上，每两个底部溃缩结构42之间设置有两个顶部溃缩结构41。碰撞时，碰撞力在顶部溃缩结构41与底部溃缩结构42处进行应力集中，并优先进行溃缩变形，从而吸收碰撞能力。进一步地，溃缩结构环4的间距和个数可根据设计需求自由确定，例如溃缩结构环4可以设计为10道，也可以设计为50道，在图5所示的具体示例中，溃缩结构环4设置了4道。碰撞时，轴向凸肋13沿轴向均匀溃缩变形，最终在各溃缩结构环4之间压缩成一圈一圈的均匀变形结构。

可选地，在一些实施例中，顶部溃缩结构41和底部溃缩结构42可以是溃缩槽，溃缩槽可以通过冲压形成。

参照图1所示，吸能盒本体1还可以包括套筒结构14，套筒结构14为中空件且前后两端分别由前端封板11和后端封板12封闭。在具体实施例中，套筒结构14与前端封板11及后端封板12之间可采用胶粘连接，但不限于此。轴向凸肋13固定在套筒结构14的外周面上，优选地，轴向凸肋13可与套筒结构14一体成型，由此简化了二者的固定，进而提高了吸能盒10的装配效率。

图2是套筒结构14内部空腔的结构示意图，参照图2所示，套筒结构14的横截面按照从前向后的方向可呈递增趋势。

图1中，R1为前端封板11半径，R2为后端封板12半径，R1≤R2。图2中，R3为套筒结构14前端横截面的内圆半径，R4为套筒结构14后端横截面的内圆半径，R3≤R4。当R3＜R4时，套筒结构14的截面半径自前端至后端按比例逐渐递增，当R3＝R4时，套筒结构14的截面半径不变。并且R3≤R1，R4≤R2。套筒结构14为回转体，其回转母线与回转轴线的夹角γ满足关系式：0°≤γ＜90°。当γ大于0°时，套筒结构14的截面面积自前端至后端按比例逐渐递增，又由于轴向凸肋13均匀分布在套筒结构14外周面上，因此轴向凸肋13的截面面积也自前端至后端按比例逐渐递增，这样轴向凸肋13在截面面积小的前端部位(即靠近前端封板11的一端)变形较容易，较小载荷便可以触发变形，在截面面积较大的后端部位(即靠近后端封板12的一端)变形相对困难，由此使得吸能盒10的吸能能力逐渐减小，进而实现逐级吸能。

本发明实施例的吸能盒10的吸收能力效率高，吸收能量大，并且过程载荷波动较小。

参照图1、图3所示，弹性吸能结构3可以为螺旋弹簧3且套设在内部加强柱2上。具体地，螺旋弹簧3安置于套筒结构14及内部加强柱2之间。R5为螺旋弹簧3的半径，R5＜R3，螺旋弹簧3的节距根据车型碰撞等级进行确定。

图4是内部加强柱2的结构示意图，参照图4所示，内部加强柱2的横截面按照从前向后的方向可呈递增趋势。R6为内部加强柱2前端横截面的半径，R7为内部加强柱2后端横截面的半径，R6≤R7≤R5；当R6＜R7时，内部加强柱2截面半径自前端至后端按比例逐渐递增，当R6＝R7时，内部加强柱2的截面半径不变。内部加强柱2也为回转体，其回转母线与回转轴线的夹角δ满足关系式：0°≤δ＜90°。

优选地，套筒结构14、轴向凸肋13采用高效吸能的弹性体材料或轻质合金材料。前端封板11、后端封板12、内部加强柱2、螺旋弹簧3均采用轻质合金材料。由此可大大减轻吸能盒10的重量，有利于车辆的轻量化设计。

本发明实施例的吸能盒10既能够满足吸能要求，又有利于轻量化设计，并且生产装配工艺简单。

下面详细叙述车辆发生碰撞时，本发明实施例的吸能盒10的溃缩吸能过程。

车辆发生低速碰撞时，前防撞梁受到的碰撞力被传递至吸能盒10的前端封板11，前端封板11再将碰撞力分散传递至轴向凸肋13、套筒结构14、螺旋弹簧3以及内部加强柱2。

(1)传递至套筒结构14上的碰撞力首先在轴向凸肋13上的第一道溃缩结构环4处聚集，然后轴向凸肋13在此处发生第一次溃缩变形吸收一部分碰撞能量，接着碰撞力传递至第二道溃缩结构环4，轴向凸肋13在此处发生第二次溃缩变形再吸收一部分碰撞力，后续以此类推，轴向凸肋13将吸收大量的碰撞能量，直至最终传递到后端封板12上的碰撞力所剩无几。轴向凸肋13由前端至后端受到的碰撞力逐步递减，前端轴向凸肋13的外圆截面半径小，则变形较易，从而压缩变形量大，后端其外圆截面大，则变形较难，从而压缩变形量小。

(2)传递至螺旋弹簧3上的碰撞力将压缩螺旋弹簧3变形，将部分碰撞能量吸收储存在螺旋弹簧3体内，剩余的碰撞力则被传递至后端封板12。

(3)传递至内部加强柱2上的碰撞力迫使其发生逐步变形，吸收部分碰撞能量，剩余的碰撞力也被传递至后端封板12。

碰撞力经过上述三个方面的分散吸收，只剩少部分力传至后端封板12上，再由后端封板12传递至机舱前纵梁上，此部分力已不足以迫使前纵梁发生永久变形，从而保护车辆的前纵梁不受到损坏。

根据本发明另一方面实施例的车辆，包括上述实施例的吸能盒10。而对于车辆的其它构造，如底盘、变速器等均已为本领域技术人员所熟知的公知技术，因此这里不再一一赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种吸能盒，其特征在于，包括：

吸能盒本体，所述吸能盒本体为中空结构，所述吸能盒本体具有前端封板和后端封板；

内部加强柱，所述内部加强柱设置在所述吸能盒本体内，所述内部加强柱分别与所述前端封板和所述后端封板固定，所述内部加强柱的外周面与所述吸能盒本体的内周面间隔开，从而形成环形空间；

弹性吸能结构，所述弹性吸能结构设置在所述吸能盒本体内且分别与所述前端封板和所述后端封板弹性相连，所述弹性吸能结构为螺旋弹簧且套设在所述内部加强柱上，所述螺旋弹簧位于所述环形空间内。

2.根据权利要求1所述的吸能盒，其特征在于，所述吸能盒本体的外周面上设置有轴向加强结构。

3.根据权利要求2所述的吸能盒，其特征在于，所述轴向加强结构为轴向凸肋。

4.根据权利要求3所述的吸能盒，其特征在于，所述轴向凸肋具有顶面和侧面，所述侧面连接所述顶面与所述吸能盒本体的外周面，所述顶面与所述侧面的夹角为α，相邻的两个轴向凸肋之间的夹角为β，α和β分别满足关系式：90°≤α＜180°，0°＜β≤90°。

5.根据权利要求3所述的吸能盒，其特征在于，所述轴向凸肋具有顶面和侧面，所述侧面连接所述顶面与所述吸能盒本体的外周面，所述顶面与所述侧面之间设置有顶部溃缩结构。

6.根据权利要求5所述的吸能盒，其特征在于，相邻的两个所述轴向凸肋的底部之间设置有底部溃缩结构。

7.根据权利要求6所述的吸能盒，其特征在于，所述轴向凸肋为多个且沿所述吸能盒本体的外周面均匀分布以构成齿轮状结构。

8.根据权利要求6所述的吸能盒，其特征在于，所述顶部溃缩结构与所述底部溃缩结构构成多个溃缩结构环，在每个所述溃缩结构环上以两个顶部溃缩结构为一组和一个底部溃缩结构为另一组的方式交替地布置。

9.根据权利要求3所述的吸能盒，其特征在于，所述吸能盒本体还包括：套筒结构，所述套筒结构为中空件且前后两端分别由前端封板和后端封板封闭，所述轴向凸肋固定在所述套筒结构的外周面上。

10.根据权利要求9所述的吸能盒，其特征在于，所述套筒结构的横截面按照从前向后的方向呈递增趋势，所述内部加强柱的横截面按照从前向后的方向呈递增趋势。

11.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-10中任一项所述的吸能盒。