CN108045338A - 一种正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒，该吸能盒由盒体、底板、前连接板、后连接板、吸能内芯组成；吸能内芯由三层不同厚度的三维负泊松比结构组成，每层三维负泊松比结构由大量形态尺寸相同的负泊松比基本单元阵列排布而成，吸能内芯用于吸收汽车发生碰撞时的能量；吸能盒的盒体和底板相互配合形成内部具有空腔的壳体，并将吸能内芯固定于其中；吸能盒整体与底板组成的空腔截面呈六边形；吸能盒表面设置多道诱导槽和溃缩孔，用于引导吸能盒发生稳定变形；本发明能够有效改善吸能盒的吸能效果，提高车辆的被动安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及汽车被动安全防护领域，具体涉及一种正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒。
背景技术
近些年来，随着汽车工业的快速发展，汽车已经发展成为人们生活工作中不可或缺的交通工具。然而汽车在给人们的日常出行及国民的经济发展带来极大的便利的同时也带来了很多的安全问题，由于汽车厂商每年的生产量和汽车保有量迅速增长，使得日常生活中交通事故的数量也不断的上升，给人类的生命和财产安全带来了严重的危害。据统计，在大部分的交通事故中，都会涉及汽车的正面碰撞，而在正面碰撞时汽车的保险杠系统在车辆的被动安全中发挥着重要作用。吸能盒作为汽车保险杠系统中重要的吸能部件，安装在保险杆横梁与车架纵梁之间，它一方面将横梁传来的能量最大限度地吸收，进而降低碰撞对车身前部部件的损坏和保护乘客安全，另一方面是将碰撞力传递给纵梁并将其分散。
目前常见吸能盒外形为方形结构，内部填充一些泡沫铝或者蜂窝吸能结构，这种吸能盒在汽车发生碰撞时存在变形不够稳定、压缩不够彻底，从而降低了对车辆发生碰撞时能量的吸收效果，不能最大可能对乘员进行保护。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒，包括前连接板、盒体、后连接板和吸能内芯；
所述盒体将所述吸能内芯包含固定在内，两端分别和前连接板、后连接板相连；
所述吸能内芯从前连接板往后连接板方向包含第一、第二、第三负泊松比结构；
所述第一、第二、第三负泊松比结构均由负泊松比单胞阵列而成；
所述负泊松比单胞包含两个内凹六边形结构，所述内凹六边形结构包含两条平行的底边和四条内凹的斜边，一个内凹六边形结构的两条底边分别在其中点对应和另一个内凹六边形结构的两条底边在中点垂直相交，使得两个内凹六边形结构所在的平面垂直；
所述第一、第二、第三负泊松比结构的负泊松比单胞的壁厚依次增大。
作为本发明一种正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒进一步的优化方案，所述第一负泊松比结构的负泊松比单胞的壁厚为t1=0.7mm，第二负泊松比结构的负泊松比单胞的壁厚为t2=1.1mm，第三负泊松比结构的负泊松比单胞的壁厚为t3=1.5mm。
作为本发明一种正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒进一步的优化方案，所述负泊松比单胞的两个内凹六边形结构的底边的长度a=11mm、两底边的垂直距离l=13mm、底边与相邻斜边的夹角θ=60°、斜边的长度c=8.5mm、斜边和底边的宽度b=3mm。
作为本发明一种正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒进一步的优化方案，所述盒体平行于前连接板的横截面为包含两条平行底边和四条斜边的六边形，该横截面两条底边的长度x=121mm、四条斜边的长度均为y=42mm、底边与相邻斜边的夹角为d=115°、两条底边之间的高度h=82mm。
作为本发明一种正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒进一步的优化方案，所述盒体分别和所述前连接板、后连接板垂直，且所述前连接板到所述后连接板之间的距离为219mm；
所述盒体表面上设有一个溃缩孔以及和所述前连接板平行的第一至第三诱导槽，其中：
所述第一诱导槽设置在所述盒体的上端面上、和前连接板之间的距离为79mm；
所述第二诱导槽、第三诱导槽、溃缩孔均设置在所述盒体距离前连接板均为144mm处；
所述溃缩孔设置在所述盒体的上端面上，所述第二诱导槽、第三诱导槽关于所述溃缩孔对称，分别在所述盒体的上端面上延伸至盒体上端面两侧的斜面上。
作为本发明一种正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒进一步的优化方案，所述第一至第三诱导槽的深度均为3mm。
作为本发明一种正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒进一步的优化方案，所述盒体在下端面上设有和所述后连接板平行的第四、第五诱导槽；
所述第四诱导槽和后连接板之间的距离为15mm；
所述第五诱导槽和后连接板之间的距离130mm。
作为本发明一种正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒进一步的优化方案，所述第四、第五诱导槽的深度均为4mm。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
现有技术相比，本发明中的吸能盒结合负泊松比结构材料和功能梯度材料的优点，有效地解决了目前吸能盒在车辆发生碰撞时存在的变形不稳定、吸能效果较差等缺点，有效地提升了车辆的被动安全性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒示意图；
图2是本发明实施例提供的吸能内芯示意图；
图3是本发明实施例提供的负泊松比单胞示意图；
图4是本发明实施例提供的内凹六边形结构示意图；
图5是本发明实施例提供的吸能盒截面示意图；
图6是本发明实施例提供的盒体上端面诱导槽和溃缩孔位置示意图；
图7是本发明实施例提供的盒体下端面诱导槽位置示意图；
图中，1-前连接板，2-盒体，3-后连接板，4-吸能内芯，5-盒体的底板，6-第一诱导槽，7-第二诱导槽，8-溃缩孔，9-第三诱导槽，10-第四诱导槽，11-第五诱导槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
如图1所示，本发明公开了一种正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒，包括盒体、前连接板、后连接板和吸能内芯，盒体将吸能内芯包含固定在内，两端分别和前连接板、后连接板相连。
如图2所示，吸能内芯从前连接板往后连接板方向包含第一、第二、第三负泊松比结构；第一、第二、第三负泊松比结构均由负泊松比单胞阵列而成。
如图3所示，负泊松比单胞包含两个内凹六边形结构，内凹六边形结构包含两条平行的底边和四条内凹的斜边，一个内凹六边形结构的两条底边分别在其中点对应和另一个内凹六边形结构的两条底边在中点垂直相交，使得两个内凹六边形结构所在的平面垂直。
第一、第二、第三负泊松比结构的负泊松比单胞的壁厚依次增大。
第一负泊松比结构的负泊松比单胞的壁厚为t1=0.7mm，第二负泊松比结构的负泊松比单胞的壁厚为t2=1.1mm，第三负泊松比结构的负泊松比单胞的壁厚为t3=1.5mm。
如图4所示，负泊松比单胞的两个内凹六边形结构的特征参数分别为：底边长度为a=11mm，两底边的垂直距离为l=13mm，底边与相邻斜边的夹角为θ=60°，四条斜边的长度均为c=8.5mm，四条斜边和底板的宽度均为b=3mm。
如图5所示，盒体平行于前连接板的横截面为包含两条平行底边和四条斜边的六边形，该横截面的两条底边长度x=121mm，四条斜边长度均为y=42mm，底边与相邻斜边的夹角为d=115°；两条底边之间的高度h=82mm。
如图6所示，所述盒体分别和所述前连接板、后连接板垂直，且所述前连接板到所述后连接板之间的距离为219mm；盒体上端面上设置有三道诱导槽和一个溃缩孔，诱导槽的深度均为3mm，第一诱导槽位置距离前连接板79mm处，第二诱导槽、第三诱导槽以及溃缩孔的位置距离前连接板均为144mm；第二诱导槽、第三诱导槽关于所述溃缩孔对称，分别在所述盒体的上端面上延伸至盒体上端面两侧的斜面上。
如图7所示，盒体下端面上设有第四、第五诱导槽，第四、第五诱导槽的深度均为4mm，第四诱导槽位置距离后连接板15mm，第五诱导槽位置距离后连接板的距离为130mm。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒，其特征在于，包括前连接板、盒体、后连接板和吸能内芯；
所述盒体将所述吸能内芯包含固定在内，两端分别和前连接板、后连接板相连；
所述吸能内芯从前连接板往后连接板方向包含第一、第二、第三负泊松比结构；
所述第一、第二、第三负泊松比结构均由负泊松比单胞阵列而成；
所述负泊松比单胞包含两个内凹六边形结构，所述内凹六边形结构包含两条平行的底边和四条内凹的斜边，一个内凹六边形结构的两条底边分别在其中点对应和另一个内凹六边形结构的两条底边在中点垂直相交，使得两个内凹六边形结构所在的平面垂直；
所述第一、第二、第三负泊松比结构的负泊松比单胞的壁厚依次增大。
2.根据权利要求1所述的正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒，其特征在于，所述第一负泊松比结构的负泊松比单胞的壁厚为t1=0.7mm，第二负泊松比结构的负泊松比单胞的壁厚为t2=1.1mm，第三负泊松比结构的负泊松比单胞的壁厚为t3=1.5mm。
3.根据权利要求1所述的正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒，其特征在于，所述负泊松比单胞的两个内凹六边形结构的底边的长度a=11mm、两底边的垂直距离l=13mm、底边与相邻斜边的夹角θ=60°、斜边的长度c=8.5mm、斜边和底边的宽度b=3mm。
4.根据权利要求1所述的正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒，其特征在于，所述盒体平行于前连接板的横截面为包含两条平行底边和四条斜边的六边形，该横截面两条底边的长度x=121mm、四条斜边的长度均为y=42mm、底边与相邻斜边的夹角为d=115°、两条底边之间的高度h=82mm。
5.根据权利要求4所述的正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒，其特征在于，所述盒体分别和所述前连接板、后连接板垂直，且所述前连接板到所述后连接板之间的距离为219mm；
所述盒体表面上设有一个溃缩孔以及和所述前连接板平行的第一至第三诱导槽，其中：
所述第一诱导槽设置在所述盒体的上端面上、和前连接板之间的距离为79mm；
所述第二诱导槽、第三诱导槽、溃缩孔均设置在所述盒体距离前连接板均为144mm处；
所述溃缩孔设置在所述盒体的上端面上，所述第二诱导槽、第三诱导槽关于所述溃缩孔对称，分别在所述盒体的上端面上延伸至盒体上端面两侧的斜面上。
6.根据权利要求5所述的正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒，其特征在于，所述第一至第三诱导槽的深度均为3mm。
7.根据权利要求5所述的正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒，其特征在于，所述盒体在下端面上设有和所述后连接板平行的第四、第五诱导槽；
所述第四诱导槽和后连接板之间的距离为15mm；
所述第五诱导槽和后连接板之间的距离130mm。
8.根据权利要求7所述的正厚度梯度的三维负泊松比结构汽车吸能盒，其特征在于，所述第四、第五诱导槽的深度均为4mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20180518 |