CN106740621B - 一种汽车吸能装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车安全领域，公开了一种汽车吸能装置，包括第一固定板、第二固定板以及吸能构件；所述吸能构件为三维螺旋线状的塑性材料；所述第一固定板设置于所述塑性材料的一端，第二固定板设置于塑性材料的另一端；该汽车吸能装置设置于汽车的纵梁与防护杠之间，所述第一固定板与纵梁连接，第二固定板与防护杠连接。上述技术方案中，吸能构件采用三维螺旋线状的塑性材料，并在吸能构件的两端分别设置固定板。提高了吸能构件的侧向抗冲击能力，不易产生侧向溃缩，同时也使吸能构件轴向上各区域具有相同的压溃极限，使吸能构件在受到冲击时，能够均匀且规则的溃收，从而大大提高了吸能构件的吸能效果。

Description

一种汽车吸能装置

技术领域

本发明涉及汽车安全领域，特别是涉及一种用于吸收汽车碰撞动能的汽车吸能装置。

背景技术

随着汽车的普及，汽车行驶的安全性要求也越来越严格，为了提高汽车的行驶安全，主要是通过主动安全措施与被动安全措施来保护乘客与行人的安全。主动安全措施包括现行主流汽车所配置的车身稳定系统、预碰撞自动刹车系统等；被动安全措施包括汽车安全气囊、汽车吸能盒等。汽车的被动安全性是汽车安全等级的重要衡量标准，被动安全性是指交通事故发生后汽车本身减轻乘员伤害的性能，其中，汽车正面碰撞的安全性尤为重要。对于正面碰撞来说对于车身不同部位刚性要求也不同，从保护乘员安全性角度出发，主要通过减少或避免由正面碰撞带来的对乘员的伤害，因此构建前部吸能区在汽车发生正面碰撞时就尤为重要。通常是通过在汽车的前部或后部设置吸能盒来提高汽车的正面被动安全性。

汽车吸能盒，简单的理解就是应用于汽车上，可以吸收撞击能量的盒子。当车辆发生碰撞时，吸能盒将通过自身的溃缩来吸收撞击力，从而降低或避免如汽车纵梁等汽车主体结构以及车内乘客的伤害。汽车吸能盒主要设置于汽车前防护杠与纵梁之间或设置于后防护杠与纵梁之间。汽车的前后防护杠把碰撞中的能量传递给与之连接的吸能盒结构，吸能盒承担主要吸能变形，吸能盒在受力后的变形情况。传统的汽车吸能盒采用高强钢板制成，料厚在2mm左右，吸能盒由吸能盒上板和下板焊接组成，通过在吸能盒上增加碰撞压溃引导筋要起到引导压溃变形的作用；传统的汽车吸能盒如图1所示。如图1所示，现有的吸能盒由吸能盒上板1，吸能盒体2，以及设置于吸能盒体2上的压溃引导筋21组成。

发明人发现现有的吸能盒具有一定的厚度，并在厚度方向上设置有多条相互平行的压溃引导筋，在发生碰撞明显溃缩时，每条压溃引导筋的形迹程度不一，其中只有一至两条压溃引导筋明显形变，即只有小部分的压溃引导筋起到的撞击力回收的作用，从而导致压溃收缩的效果不好，不能充分发挥吸能盒的吸能作用。

发明内容

为此，需要提供一种汽车吸能装置，用于解决现有汽车吸能盒碰撞时压溃收缩效果不好，能量吸能不充分的问题，以提高汽车车身的被动安全性。

为实现上述目的，发明人提供了一种汽车吸能装置，包括第一固定板、第二固定板以及吸能构件；

所述吸能构件为三维螺旋线状的塑性材料；所述第一固定板设置于所述塑性材料的一端，第二固定板设置于塑性材料的另一端；

该汽车吸能装置设置于汽车的纵梁与防护杠之间，所述第一固定板与纵梁连接，第二固定板与防护杠连接。

进一步的，所述塑性材料选用18号～22号钢。

进一步的，所述第一固定板与第二固定板为钢板冲压而成，并通过焊接方式与吸能构件连接。

为解决上述技术问题，发明人还提供了一种汽车吸能装置，包括第一固定板、第二固定板以及吸能构件；

所述吸能构件包括管状的第一吸能材料以及三维螺旋线状的第二吸能材料；所述第二吸能材料为塑性材料，第二吸能材料同轴设置于第一吸能材料内，第二吸能材料的外径与第一吸能材料的内径相适配；所述第一吸能材料的侧壁上设置有两条以上压溃引导筋；

所述第一固定板设置于所述第一吸能材料的一端，第二固定板设置于第一吸能材料的另一端；

该汽车吸能装置设置于汽车的纵梁与防护杠之间，所述第一固定板与纵梁连接，第二固定板与防护杠连接。

进一步的，所述第一固定板与第二固定板由钢板冲压而成，在第一固定板与第二固定板的表面分布有波浪形吸能曲面，所述吸能曲面由模具冲压而成。

进一步的，所述第一固定板与第二固定板通过焊接方案与第一吸能材料连接。

进一步的，所述第一吸能材料为高强度钢板，第二吸能材料选用18号～22号钢。

由于发明人发现，之所以现有的吸能盒在碰撞溃缩时只有小部分的压溃引导筋起到撞击力回收的作用，压溃收缩的吸能效果不好，系因为，在碰撞时，撞击力并不是垂直作用于吸能盒的表面，即撞击力与吸能盒的轴向存在一定偏转角，而吸能盒的抗侧向冲击力的效果较差，易导致吸能盒向侧向溃缩，即不能沿着轴向溃缩；其次，由于加工工艺的原因以及现有吸能盒结构的原因，导致吸能盒上各压溃引导筋的压溃极限差异较大，从而导致吸能盒在受到撞击时不规则收缩时，不能充分发挥吸能作用。区别于现有技术，上述技术方案中，吸能构件采用三维螺旋线状的塑性材料，并在吸能构件的两端分别设置固定板。或者吸能构件采用同轴套设的第一吸能材料和第二吸能材料，并在第一吸能材料的侧壁上设置有两条以上压溃引导筋，第二吸能材料采用三维螺旋线状的塑性材料。从而大大提高了吸能构件的侧向抗冲击能力，不易产生侧向溃缩，同时也使吸能构件轴向上各区域具有相同的压溃极限，使吸能构件在受到冲击时，能够均匀且规则的溃收，从而大大提高了吸能构件的吸能效果。进一步的吸能构件两端的第一固定板与第二固定板，不仅起到连接固定的作用，同时也增大了冲击力与吸能构件的作用面积，使冲击力能够更均匀的作用于吸能构件上，从而保证吸能构件规则溃缩。

附图说明

图1为背景技术所述吸能盒的结构示意图；

图2为一具体实施方式所述汽车吸能装置的结构示意图；

图3为另一具体实施方式所述汽车吸能装置的结构示意图；

图4为图3所示汽车吸能装置进一步改进的结构示意图；

图5为图3或图4所示汽车吸能装置进一步改进的结构示意图。

附图标记说明：

1、吸能盒上板；

2、吸能盒体；

21、压溃引导筋；

10、第一固定板；

20、吸能构件；

21、第二吸能材料；

22、第一吸能材料；

30、第二固定板；

221、压溃引导筋。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图2，本实施例提供了一种汽车吸能装置，该吸能装置设置于汽车前部和尾部，用于吸收汽车发生碰撞时产生的冲击力，具体的，该汽车吸能装置设置于汽车的车架的纵梁与防护杠之间，该吸能装置用于提高汽车或车架被动安全性，从而避免或减轻汽车车架主要结构以及车内乘客受伤。其中，车架是汽车中最重要的承载部件，而车架纵梁又是其中的关键零件之一，所以纵梁在汽车上起到重要的承载作用，汽车的边梁式车架、中梁式车架等均含有纵梁。纵梁通常用低合金钢板冲压而成，断面形状一般为槽型，也有的做成Z字型或者箱型等断面。

请参阅图2，本汽车吸能装置包括第一固定板10、第二固定板30以及吸能构件20；第一固定板10和第二固定板30主要是起到吸能装置与车身架固定与连接的作用，所述吸能构件20主要起到撞击力吸收的作用。

所述吸能构件20为三维螺旋线状的塑性材料；所述第一固定板10设置于所述塑性材料的一端，第二固定板30设置于塑性材料的另一端；所述第一固定板10与纵梁连接，第二固定板30与防护杠连接。

所述三维螺旋线状具体为等径的三维螺旋线结构，即从一端至另一端螺旋线所卷绕的直径是等径的。所述塑性材料是指该吸能构件是非弹性材料，吸能构件在受到外力冲击压溃收缩时，不会发生回弹，因此可以通过吸能构件的永久变形吸收能力，避免能量传递到驾驶室。

本实施例中吸能构件20与普通弹簧不同，现有的弹簧在形变时通过弹性变形进行压缩，当外力撤销时，弹簧会反弹；而本实施例中的吸能构件不同，吸能构件中的塑性材料选用18号～22号钢，含碳量相对低。其中，18号～22号钢是指含碳量为0.18％～0.22％，属于低碳钢。因此它的弹性偏低，当受力压缩时，它会沿着构件的压缩方向发生塑性变形，当外力消失时，塑性变形区域无法得到恢复。优选的，在本实施例中，所述吸能构件中的塑性材料选用20号钢。

在本实施方式中，所述吸能构件20采用18号～22号钢制成的三维螺旋线状结构，由于三维螺旋线的特殊结构特征，使其具有良好的侧面抗压和抗冲击能力，大大提高了吸能构件的侧向抗冲击能力，在受到侧向冲击力时，不易产生侧向溃缩；并且三维螺旋线的特殊结构特征同时也使吸能构件轴向上各区域具有相同的压溃极限，使吸能构件在受到冲击时，能够均匀且规则的溃收，从而大大提高了吸能构件的吸能效果。而设置于吸能构件两端的第一固定板与第二固定板，不仅起到连接固定的作用，同时也增大了冲击力与吸能构件的作用面积，使冲击力能够更均匀的作用于吸能构件上，从而保证吸能构件规则溃缩。

所述第一固定板10与第二固定板30为钢板冲压而成，并通过焊接方式与吸能构件20连接。优选的，第一固定板10与第二固定板30通过二氧化碳气体保护焊焊接于吸能构件的两端。二氧化碳气体保护焊是焊接方法中的一种，是以二氧化碳气为保护气体，进行焊接的方法。在应用方面操作简单，适合自动焊和全方位焊接。在焊接时不能有风，适合室内作业。

所述第二固定板上设置有两个以上固定孔，吸能装置通过所述固定孔以及螺栓固定于汽车纵梁的前端。

请参阅图3，为中一定实施方式所提供的汽车吸能装置，与上一实施方式一样，该吸能装置同样包括有第一固定板10、第二固定板30以及吸能构件2020。同样的，第一固定板10和第二固定板30主要是起到吸能装置与车身架固定与连接的作用，所述吸能构件20主要起到撞击力吸收的作用。与上述实施方式吸能装置不同之处在于，在本实施方式中，对所述吸能构件进行了改进。

具体的，所述吸能构件20包括管状的第一吸能材料22以及三维螺旋线状的第二吸能材料21；所述第二吸能材料21为塑性材料，第二吸能材料同轴设置于第一吸能材料22内，第二吸能材料的外径与第一吸能材料的内径相适配；所述第一吸能材料22的侧壁上设置有两条以上压溃引导筋。

所述第一固定板10设置于所述第一吸能材料22的一端，第二固定板30设置于第一吸能材料的另一端；

该汽车吸能装置设置于汽车的纵梁与防护杠之间，所述第一固定板与纵梁连接，第二固定板与防护杠连接。

所述三维螺旋线状具体为等径的三维螺旋线结构，即从一端至另一端螺旋线所卷绕的直径是等径的。所述塑性材料是指该吸能构件是非弹性材料，吸能构件在受到外力冲击压溃收缩时，不会发生回弹。

本实施例中吸能构件中的第二吸能材料21与普通弹簧不同，现有的弹簧在形变时通过弹性变形进行压缩，当外力撤销时，弹簧会反弹；而本实施例中的吸能构件的第二吸能材料不同，吸能构件中的第二吸能材料选用18号～22号钢，含碳量相对低。其中，18号～22号钢是指含碳量为0.18％～0.22％，属于低碳钢。因此它的弹性偏低，当受力压缩时，它会沿着构件的压缩方向发生塑性变形，当外力消失时，塑性变形区域无法得到恢复。优选的，在本实施例中，所述吸能构件中的塑性材料选用20号钢。

所述第一吸能材料22为圆形管状或正多边形管状的钢管，在管的侧壁上设置有多条压溃引导筋，第一吸能材料在受到冲击力溃收时，同样可以通过永久变形吸收冲击力，避免能量传递到驾驶室。

优选的，所述第一吸能材料22为高强度钢板，一般讲，高强度钢是指屈服强度在1370MPa(140kgf/mm2)以上，抗拉强度在1 620MPa(165kgf/mm2)以上的合金钢。

在本实施方式中，第一吸能材料22与第二吸能材料21均能够吸收碰撞产生的冲击力，并且由于第二吸能材料21采用三维螺旋线状具体为等径的三维螺旋线结构，具有良好的侧面抗压和抗冲击能力，以及均匀的受压溃收性能，不仅自身不易发生侧向溃收或轴向的不均匀溃收；并且由于第二吸能材料是同轴套设于第一吸能材料内，因此，同时也提高了第一吸能材料侧面抗冲压性能，使第一吸能材料受压时沿轴收溃收，使其能够均匀且规则的溃收，从而大大提高了吸能构件的吸能效果。本实施方式中吸能构件采用第一吸能材料与第二吸能料同轴套设的结构，吸能构件在受到冲击时，第一吸能材料首先发生溃缩，当第一吸能材料溃收到一定程度并继续溃缩时，第二吸能材料受力发生溃缩，实现两级吸能效果，并且由于第二吸能材料的三维螺旋线状，在溃缩时，为第一吸能材料提供强大的侧向支撑力，使整个吸能构件能够沿轴向溃缩，从而使第一吸能材料与第二吸能材料在吸能方面产生协同效果。经实验测试，该吸能构件的吸能效果，远远大于第一吸能料的吸能效果与第二吸能材料的吸能效果的简单叠加。

在图3所示实施方式中，所述第一固定板与第二固定板为钢板冲压而成，并通过焊接方式与吸能构件连接。优选的，第一固定板10与第二固定板30通过二氧化碳气体保护焊焊接于吸能构件的两端。

请参阅图4，在一实施方式中，所述第一固定板与第二固定板由钢板冲压而成，与图3所示实施方式不同之处在一起，在第一固定板的表面分布有波浪形吸能曲面，所述吸能曲面由模具冲压而成。所述截面为波浪形的板形是指以波浪线为母线，并沿轴线方向拉伸而得到的表面起伏的板形。所述第一固定板10为截面为波浪形的板形，能够吸收部分的撞击力，从而进一步提高了吸能装置总体吸收撞击力的性能。

优选的，第一固定板10与第二固定板30通过二氧化碳气体保护焊焊接于吸能构件的两端。二氧化碳气体保护焊是焊接方法中的一种，是以二氧化碳气为保护气体，进行焊接的方法。

请参阅图5，与图3所示实施方式不同之处在一起，在第一固定板和第二固定板的的表面分布有波浪形吸能曲面，第一固定板和第二固定板上的波浪形吸能曲面，可进一步吸收碰撞产生的冲击力，提高吸能装置的整体吸能效果。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。

尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (2)

1.一种汽车吸能装置，其特征在于，包括第一固定板、第二固定板以及吸能构件；

所述吸能构件包括管状的第一吸能材料以及三维螺旋线状的第二吸能材料，其中，所述第一吸能材料为高强度钢板，第二吸能材料选用18号～22号钢；所述第二吸能材料呈螺旋弹簧状，螺旋线从一端至另一端卷绕两圈以上形成，并且螺旋线所卷绕的直径相等，相邻的螺旋线圈之间具有收缩距离；所述第二吸能材料为塑性材料，第二吸能材料同轴设置于第一吸能材料内，第二吸能材料的外径与第一吸能材料的内径相适配；所述第一吸能材料的侧壁上设置有两条以上压溃引导筋；

所述第一固定板设置于所述第一吸能材料的一端，第二固定板设置于第一吸能材料的另一端，所述第一固定板与第二固定板由钢板冲压而成，在第一固定板与第二固定板的表面分布有波浪形吸能曲面，所述吸能曲面由模具冲压而成；

该汽车吸能装置设置于汽车的纵梁与防护杠之间，所述第一固定板与纵梁连接，第二固定板与防护杠连接。

2.根据权利要求1所述的汽车吸能装置，其特征在于，所述第一固定板与第二固定板通过焊接方案与第一吸能材料连接。

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