CN106828376A - 逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构 - Google Patents

逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构，该支撑结构包括依次装接在一起的横杠、蜂窝承力结构和前板，该蜂窝承力结构包括复数个呈阵列排布的锥管单元，并形成阵列状的沿所述保险杠向所述前板方向的承力结构紧密排布，所述前板与汽车的车壳装接在一起，所述横杠与汽车的吸能盒装接在一起；所述锥管单元具有一体相连的外圆台管和内圆台管，所述外圆台管较大的端面朝向所述横杠的方向。本发明提供了逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构，具有很好的抗冲击能力、整体吸能效果强，抗弯能力强、安全可靠、稳定性强，且具有较好的轻量化效果。

Description

逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构
技术领域
本发明涉及一种缓冲支撑结构，特别是涉及一种逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构。
背景技术
随着社会的进步，汽车拥有量增多，对于汽车在行驶的过程中发生碰撞安全事故的抗碰撞、吸能要求也越来越高。为了在汽车碰撞过程中可以吸收碰撞的能量，大部分汽车会安装汽车保险杠。现有技术中，汽车的汽车保险杠主要由横梁、横杠和空心薄壁管缓冲结构构成，空心薄壁管缓冲结构设在金属横梁和金属横杠之间，空心薄壁管缓冲结构一般由结构简单的铝制圆管或方管构成。空心薄壁管作为保险杠中主要的吸能装置，然而现有技术中的汽车保险杠上空心薄壁管只是进行了简单的并行安装，使得保险杠在正面碰撞的过程中才能发挥较好的吸能效果，而对于多冲击工况下的斜向碰撞却发挥不佳，使得汽车保险杠的空心薄壁管缓冲结构的吸能效果有限，进而造成汽车保险杠整体吸能效果不佳，直接或间接的影响汽车以及汽车成员的安全。因此，设计一种结构可靠，安全性高，特别是在多工况角度碰撞下能够表现较好耐撞性能的汽车保险杠很有必要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供了逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构，具有很好的抗冲击能力、整体吸能效果强，抗弯能力强、安全可靠、稳定性强，且具有较好的轻量化效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构，该支撑结构包括依次装接在一起的横杠、蜂窝承力结构和前板，该蜂窝承力结构包括复数个呈阵列排布的锥管单元，并形成阵列状的沿所述保险杠向所述前板方向的承力结构紧密排布，所述前板与汽车的车壳装接在一起，所述横杠与汽车的吸能盒装接在一起；
所述锥管单元具有一体相连的外圆台管和内圆台管，所述外圆台管较大的端面朝向所述横杠的方向，所述内圆台管较小的端面朝向所述横杠的方向，所述内圆台管嵌套于所述外圆台管的内，所述外圆台管和内圆台管之间的空间填充有复合填料。
作为一种优选，所述蜂窝承力结构还包括若干个连接板，所述连接板在排布所述锥管单元后互相搭接，形成多层承力结构。
作为一种优选，所述锥管单元的排布阵列为矩形阵列。
在其中一实施例中，所述锥管单元的排布阵列为六边形阵列。
作为一种优选，相邻的所述锥管单元之间的空间填充有复合填料。
作为一种优选，所述复合填料为聚氨酯泡沫或橡胶。
作为一种优选，所述前板包括外壳体、纤维层和内部填料，所述外壳体具有空腔，所述纤维层铺设于所述空腔内，所述内部填料填充于所述纤维层与所述外壳体之间的空隙里。
作为一种优选，所述纤维层为玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料或芳纶纤维增强复合材料。
本发明的有益效果是：
1.多工况斜向角度抗冲击能力增强。本发明中逆锥形蜂窝结构中的蜂窝子结构由组合多胞锥管单元排列组成，其中，多胞锥管包括内锥管与外锥管，通过韧板连接构成一种多胞形式，内锥管与外锥管均具有稳定的锥角，且锥度的方向相反，内部锥管为一种倒锥形式，外部锥管为正向锥度形式。车辆发生碰撞时大部分的碰撞形式来源于斜向碰撞，带有锥度的薄壁管件在抵抗斜向有角度冲击的过程中能保持较好的稳定性，传统的普通直管件在斜向冲击的条件下容易出现结构失稳现象，从而导致保险杠整体抗冲击能力减弱，对整车以及成员的保护程度欠缺。外部锥管的正锥形式在抵抗斜向碰撞过程中较普通直管更不容易失稳，通过内部倒锥管的组合，有效的提高保险杠整体在不同角度碰撞条件下的抗冲击能力。逆锥形蜂窝子结构设置两层，进一步增强单层蜂窝子结构抵抗外力有限的能力。
2.整体吸能效果增强。首先，组成蜂窝子结构的多胞逆向锥管单元采用外正锥管、内倒锥管的形式组成，这种多胞单元的内外锥管的组合更加利于碰撞过程中的能量吸收。其次，内锥管与外锥管之间间隙，多胞逆向锥管单元之间间隙均设置有填充物，该填充物可包括聚氨酯泡沫、橡胶等常见轻质填充物。聚氨酯泡沫、橡胶等填充材质作为缓冲吸能装置中优选的填充材料，当碰撞发生的时候能够吸收较多的能量。另外，组成保险杠的前板结构内部填充复合填充层，该复合填充层由纤维增强型铺层与填充物通过三明治夹层的方式组成，该填充物可以为聚氨酯泡沫、橡胶等常见轻质填充物。纤维增强复合材料具有比强度高，比模量大，可设计性，抗腐蚀性和耐久性能好，热膨胀系数大等特点。通过将纤维增强复合材料与聚氨酯泡沫、橡胶等常见的填充材料组合，在提高前板结构内的复合填充层强度的条件的前提下大大提高了前挡板的吸能特性。
3.抗弯能力增强。本发明中逆锥形蜂窝结构设计的汽车保险杠涉及到的蜂窝子结构设置有两层，进一步增强单层蜂窝子结构抵抗外力有限的能力。这种组合方式有不仅利于蜂窝结构在汽车正面碰撞的过程中吸收能量的同时还能更进一步提高其整体结构的抗弯强度，特别是冲击点发生在保险杠中点的位置，保险杠的弯曲程度随着结构抗弯强度的增加有所降低。另一方面，组成保险杠的前板结构内部填充复合填充层，该复合填充层由纤维增强型铺层与填充物通过三明治夹层的方式组成，该填充物可以为聚氨酯泡沫、橡胶等常见轻质填充物。纤维增强复合材料具有比强度高，比模量大，可设计性，抗腐蚀性和耐久性能好，热膨胀系数大等特点。通过将纤维增强复合材料与聚氨酯泡沫、橡胶等常见的填充材料组合，有利于前板抗弯性能的提高，从而进一步改善保险杠整体的抗弯性能。
4.安全可靠，稳定性强。本发明提出的保险杠结构具有较好力学稳定性，逆锥形蜂窝结构分别通过横杠、前板将保险杠接触安装在车体上。其中，逆锥形蜂窝结构中所涉及的蜂窝子结构与连接板连接，通过在多胞锥管单元的外锥管与内锥管之间间隙，多胞锥管单元之间间隙均设置填充物的方式增大了蜂窝子结构与连接板的接触面积，使得结构接触更加紧密。另外，横杠与前板之间的逆锥形蜂窝结构设置成两层蜂窝加强型模式，进一步提高该保险杠的安全可靠性。
5.具有较好的轻量化效果。该保险杠的设计所用材料以轻质材料为主，其中横杠、逆锥形蜂窝结构中的蜂窝子结构与连接板、前板中的外壳板均采用轻质铝合金材料，另外，多胞锥管单元中的外锥管与内锥管之间的间隙，多胞锥管单元之间间隙以及前板中的复合填充层均可为聚氨酯泡沫、纤维和增强型铺层等性能优越的轻质材料。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明的正面结构示意图；
图2是本发明的侧面结构示意图；
图3是本发明的蜂窝承力结构的结构示意图；
图4是本发明的锥管单元的结构示意图一；
图5是本发明的锥管单元的结构示意图二；
图6是本发明的蜂窝承力结构的平面排布示意图；
图7是本发明的前板的侧面剖视图；
图8是本发明的前板的立体图；
图9是本发明的横杠的立体图。
具体实施方式
实施例：
参见图1至图2所示，本发明的逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构，该支撑结构包括依次装接在一起的横杠1、蜂窝承力结构2和前板3，该蜂窝承力结构2包括复数个呈阵列排布的锥管单元21，并形成阵列状的沿所述保险杠向所述前板3方向的承力结构紧密排布，所述前板3与汽车的车壳装接在一起，所述横杠1与汽车的吸能盒装接在一起。
所述蜂窝承力结构2的具体结构参加图2至图6所示，所述锥管单元21具有一体相连的外圆台管211和内圆台管212，所述外圆台管211较大的端面朝向所述横杠1的方向，所述内圆台管212较小的端面朝向所述横杠1的方向，所述内圆台管212嵌套于所述外圆台管211的内，所述外圆台管211和内圆台管212之间的空间填充有复合填料213。相邻的锥管单元21之间通过连板214互连固定，并在相邻的锥管单元21之间设置复合填料215。
所述蜂窝承力结构2还包括若干个连接板22，所述连接板22在排布所述锥管单元21后互相搭接，形成多层承力结构。本实施例采用双层承力结构，根据实际需求，也可选用
所述锥管单元21的排布阵列为矩形阵列。相邻的所述锥管单元21之间的空间填充有复合填料。所述复合填料213、215为聚氨酯泡沫或橡胶。
所述前板3结构参见图7至图8所示，所述前板3包括外壳体31、纤维层33和内部填料32、34，所述外壳体31具有空腔，所述纤维层铺设于所述空腔内，所述内部填料32填充于所述纤维层33的上侧，所述内部填料34填充于所述纤维层33的下侧，并填充所述外壳体31与所述纤维层33之间的空隙里。所述前板3通过螺栓孔35锁接固定在一起。
所述纤维层33为玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料或芳纶纤维增强复合材料。
所述横杠1结构参见图9所示，所述横杆的侧方设有用于固定的螺栓孔11。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构，其特征在于：该支撑结构包括依次装接在一起的横杠、蜂窝承力结构和前板，该蜂窝承力结构包括复数个呈阵列排布的锥管单元，并形成阵列状的沿所述保险杠向所述前板方向的承力结构紧密排布，所述前板与汽车的车壳装接在一起，所述横杠与汽车的吸能盒装接在一起；
所述锥管单元具有一体相连的外圆台管和内圆台管，所述外圆台管较大的端面朝向所述横杠的方向，所述内圆台管较小的端面朝向所述横杠的方向，所述内圆台管嵌套于所述外圆台管的内，所述外圆台管和内圆台管之间的空间填充有复合填料。
2.根据权利要求1的逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构，其特征在于：所述蜂窝承力结构还包括若干个连接板，所述连接板在排布所述锥管单元后互相搭接，形成多层承力结构。
3.根据权利要求1的逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构，其特征在于：所述锥管单元的排布阵列为矩形阵列。
4.根据权利要求1的逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构，其特征在于：所述锥管单元的排布阵列为六边形阵列。
5.根据权利要求1的逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构，其特征在于：相邻的所述锥管单元之间的空间填充有复合填料。
6.根据权利要求1的逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构，其特征在于：所述复合填料为聚氨酯泡沫或橡胶。
7.根据权利要求1的逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构，其特征在于：所述前板包括外壳体、纤维层和内部填料，所述外壳体具有空腔，所述纤维层铺设于所述空腔内，所述内部填料填充于所述纤维层与所述外壳体之间的空隙里。
8.根据权利要求7的逆锥形蜂窝汽车保险杠支撑结构，其特征在于：所述纤维层为玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料或芳纶纤维增强复合材料。
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