CN108032827B - 一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒 - Google Patents

一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒，包括：前安装板；一级蜂窝状结构体、二级蜂窝状结构体、中间稳定板和后安装板，吸能盒依靠两级吸能结构筒壁和其内部网状单元的溃缩变形共同吸收能量，吸能效率高，一级吸能结构先变形，二级吸能结构后变形，达到逐级吸能的效果，且具有诱导槽，确保吸能盒筒壁从前往后稳定溃缩变形。

Description

一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒
技术领域
本发明涉及汽车碰撞安全技术领域的一种装置，更确切地说，本发明涉及一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒。
背景技术
随着我国道路条件的改善和汽车工业的发展，汽车的行驶速度逐渐提升，汽车速度越高，发生事故的后果就越严重。
汽车吸能盒主要是在汽车发生碰撞时吸收汽车和成员的动能，从而减少由于汽车碰撞对成员造成严重伤害。吸能盒的技术含量对汽车被动安全性至关重要。现有技术中，中国专利授权公告号为CN103909888A，公告日为2014年7月9日，发明名称为“汽车吸能盒”的专利公开了一种汽车吸能盒，通过在吸能盒筒壁增设凹槽的方法解决均匀吸能的问题。其不足之处是过深的凹槽降低了吸能盒的吸能量，且不能分级吸能，同时调整参数少，不易与成员约束系统匹配。
目前，常用的汽车吸能盒主要是单级结构，截面为矩形或圆形，导致吸能盒不能分级吸能，且调整参数少，与成员约束系统匹配比较困难。
发明内容
本发明设计开发了一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒，依靠两级吸能结构筒壁和其内部网状单元的溃缩变形共同吸收能量，吸能效率高。
本发明提供的技术方案为：
一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒，包括：
前安装板；
一级结构，其一端连接所述前安装板，包括：
一级筒壁；
一级吸能单元，其为蜂窝状结构，截面为网状，所述以及吸能单元设在所述一级筒壁内；
中间稳定板，其一端连接所述一级结构另一端；
二级结构，其一端固定安装在所述中间稳定板上所述二级结构的截面为网状；
二级筒壁；
二级吸能单元，其为蜂窝状结构体，截面为网状，所述二级吸能单元设在所述二级筒壁内；
后安装板，其连接所述二级结构的另一端。
优选的是，所述一级筒壁和所述二级筒壁的截面为正多边形。
优选的是，所述一级筒壁和所述二级筒壁的截面为正六边形。
优选的是，所述一级筒壁具有多个一级诱导槽，所述二级筒壁具有多个二级诱导槽，所述诱导槽的长度方向与所述筒壁的壁面宽度方向相同。
优选的是，所述一级诱导槽的宽度为17mm-19mm，所述一级诱导槽的深度为1.3mm-1.7mm。
优选的是，所述二级诱导槽的宽度为20mm-22mm，所述二级诱导槽的深度为0.8mm-1.2mm。
优选的是，所述一级诱导槽的长度为一级筒壁壁面宽度的0.7～0.8倍；所述二级诱导槽的长度为二级筒壁壁面宽度的0.7～0.8倍。
优选的是，相邻两个一级诱导槽的间距为：
Figure BDA0001545949290000021
Figure BDA0001545949290000022
kτ为一级结构的抗压强度，kb为一级结构与前安装板连接位置的抗压强度，Ep为一级结构材料的弹性模量，A为一级结构的截面积，L1为一级结构长度，ε为弹性影响系数。
优选的是，相邻两个二级诱导槽的间距为：
Figure BDA0001545949290000031
Figure BDA0001545949290000032
k′τ为二级结构的抗压强度，k′b为二级结构与前安装板连接位置的抗压强度，E′p为二级结构材料的弹性模量，A′为二级结构的截面积，L2为二级结构长度，ε为弹性影响系数。
优选的是，所述前安装板和所述后安装板的截面为正方形，所述前安装板和所述后安装板的厚度为3mm-6mm。
本发明的有益效果
1.所述的一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒在汽车发生碰撞时，依靠两级吸能结构筒壁和其内部网状单元的溃缩变形共同吸收能量，吸能效率高。
2.所述的一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒在汽车发生碰撞时，一级吸能结构先变形，二级吸能结构后变形，达到逐级吸能的效果。
3.所述的一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒在汽车发生碰撞时，两级吸能筒壁上的诱导槽先变形，确保吸能盒筒壁从前往后稳定溃缩变形。
4.所述的一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒，两级吸能结构之间的稳定板起到连接两级结构，且保证结构稳定变形的作用。
5.所述的一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒，可通过调整两级吸能结构筒壁及其内部吸能单元的壁厚和两级吸能结构的筒壁长度来改变吸能盒的吸能性能，便于与成员约束系统进行匹配。
附图说明
图1为本发明所述的一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒轴测投影视图。
图2为本发明所述的一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒结构组成的分解式轴测投影视图。
图3为本发明所述的一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒去掉前安装板和一级结构后结构组成的分解式轴测投影视图。
图4为本发明所述的一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒的前安装板的轴测投影视图。
图5为本发明所述的一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒的一级结构轴测投影视图。
图6为本发明所述的一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒的二级结构截面剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本发明提供的具有两级吸能结构的汽车吸能盒包括前安装板130、一级140、中间稳定板180、二级结构190和后安装板210。
前安装板130的形状为四边形，厚度为4mm，前安装板130的一个端面上设有一级前定位槽120，一级前定位槽120的深度为1.5mm，形状与一级筒壁250的截面形状相同，用于定位和连接一级机构140，前安装板130与一级结构140焊接连接。
如图2-6所示，前安装板130的另一个端面上设有4个前安装板螺栓110，4个前安装板螺栓110焊接在前安装板130的端面上，前安装板螺栓110的位置根据汽车保险杠的结构确定。
一级结构140由一级筒壁250和一级吸能单元240组成。
一级筒壁250的截面形状为正六边形，一级筒壁250的六个壁面的外侧各设有2个一级诱导槽150，每个一级诱导槽150的长度为一级筒壁250壁面宽度的0.8倍，每个一级诱导槽150的宽度为18mm，深度为0.8mm，同一壁面上两个一级诱导槽150之间的距离为一级结构140的长度的二分之一。一级吸能单元240的截面是多个有公共边的正六边形结构。
中间稳定板180位于一级结构140与二级结构190之间，中间稳定板180的形状为一个正六边形，厚度为4mm。中间稳定板180的一个端面上设有一级后定位槽160，另一个端面上设有二级前定位槽170。一级后定位槽160的形状与深度与一级前定位槽120相同。二级前定位槽170的深度为1.5mm,形状与二级筒壁270的截面形状相同。一级结构140、中间稳定板180和二级结构190焊接在一起。
二级结构190由二级筒壁270和二级吸能单元260组成。
二级筒壁270的截面形状为正六边形，二级筒壁270的六个壁面的外侧各设有2个二级诱导槽200，每个二级诱导槽200的长度为二级筒壁270壁面宽度的0.8倍，每个二级诱导槽200的宽度为20mm，深度为1mm,同一壁面上两个二级诱导槽200之间的距离为二级结构190的长度的二分之一。二级吸能单元260的截面是多个有公共边的正六边形结构。
后安装板210的形状为四边形，厚度为4mm,后安装板210的一个端面上设有二级后定位槽220，二级后定位槽220的深度与形状和二级前定位槽170相同。二级后定位槽220用于定位和连接二级机构190，后安装板210与二级结构190焊接连接。后安装板210的另一个端面上设有4个后安装板螺栓230，4个后安装板螺栓230焊接在后安装板210的端面上，后安装板螺栓230的位置根据汽车纵梁的结构确定。
相邻两个一级诱导槽的间距为：
Figure BDA0001545949290000051
Figure BDA0001545949290000052
kτ为一级结构的抗压强度，kb为一级结构与前安装板连接位置的抗压强度，Ep为一级结构材料的弹性模量，A为一级结构的截面积，L1为一级结构长度，ε为弹性影响系数，为0.23。
优选的是，相邻两个二级诱导槽的间距为：
Figure BDA0001545949290000061
Figure BDA0001545949290000062
k′τ为二级结构的抗压强度，k′b为二级结构与前安装板连接位置的抗压强度，E′p为二级结构材料的弹性模量，A′为二级结构的截面积，L2为二级结构长度，ε为弹性影响系数，为0.23。
一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒通过前安装板螺栓110和后安装板螺栓230固结在汽车上。
实施以具有两级吸能结构的汽车吸能盒的工作过程为例，做进一步说明：
所述的一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒依靠一级结构和二级结构的材料溃缩变形吸收汽车碰撞能量，吸能稳定，并且效率高。
一级结构140的吸能性能受一级筒壁250的长度和厚度以及一级吸能单元240的厚度的影响，可以调整这些参数改变一级结构140的性能；二级结构190同样如此。
根据用户需求，调整一级结构140的和二级结构190的参数来分配两级结构的吸能比例，同时，可通过调整这些参数与成员约束系统进行匹配，达到最佳的整车被动安全性。
本例中，通过参数调整，一级结构140的刚度小于二级结构190的刚度。当汽车发生碰撞时，一级诱导槽150降低了一级诱导槽150周围的刚度，使得一级诱导槽150先变形，从而确保一级结构140从前往后稳定溃缩变形。随后，一级筒壁250和一级吸能单元240稳定变形吸能，当碰撞力的达到一定程度，二级结构190参与变形吸能，实现二级吸能。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.一种具有两级吸能结构的汽车吸能盒，其特征在于，包括：
前安装板；
一级结构，其一端连接所述前安装板，包括：
一级筒壁；
一级吸能单元，其为蜂窝状结构，截面为网状，所述一级吸能单元设置在所述一级筒壁内；
中间稳定板，其一端连接所述一级结构另一端；
二级结构，其一端固定安装在所述中间稳定板上，所述二级结构的截面为网状；
二级筒壁；
二级吸能单元，其为蜂窝状结构体，截面为网状，所述二级吸能单元设在所述二级筒壁内；
后安装板，其连接所述二级结构的另一端；
所述一级筒壁具有多个一级诱导槽，所述二级筒壁具有多个二级诱导槽，所述诱导槽的长度方向与所述筒壁的壁面宽度方向相同；相邻两个一级诱导槽的间距为：
Figure FDA0004121920100000011
Figure FDA0004121920100000012
kτ为一级结构的抗压强度，kb为一级结构与前安装板连接位置的抗压强度，Ep为一级结构材料的弹性模量，A为一级结构的截面积，L1为一级结构长度，ε为弹性影响系数；
相邻两个二级诱导槽的间距为：
Figure FDA0004121920100000021
Figure FDA0004121920100000022
kτ′为二级结构的抗压强度，kb′为二级结构与前安装板连接位置的抗压强度，E′p为二级结构材料的弹性模量，A′为二级结构的截面积，L2为二级结构长度，ε为弹性影响系数。
2.根据权利要求1所述的具有两级吸能结构的汽车吸能盒，其特征在于，所述一级筒壁和所述二级筒壁的截面为正多边形。
3.根据权利要求2所述的具有两级吸能结构的汽车吸能盒，其特征在于所述一级筒壁和所述二级筒壁的截面为正六边形。
4.根据权利要求3所述具有两级吸能结构的汽车吸能盒，其特征在于，所述一级诱导槽的长度为一级筒壁壁面宽度的0.7～0.8倍；所述二级诱导槽的长度为二级筒壁壁面宽度的0.7～0.8倍。
5.根据权利要求1所述的具有两级吸能结构的汽车吸能盒，其特征在于，所述前安装板和所述后安装板的截面为正方形，所述前安装板和所述后安装板的厚度为3mm-6mm。
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