CN108425977A - 吸能元件及吸能装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种吸能元件，包括二第一安装板，连接于二第一安装板的间隔处且呈对称分布的二弯折板，以及沿二弯折板的对称轴延伸且相对两端分别与二第一安装板紧固连接的吸能件，弯折板包括呈弯折状的本体，以及位于本体相对两端且分别与二第一安装板连接的二连接部；本体的弯折处开设有凹槽，连接部的厚度小于本体的厚度；本发明还提供了一种吸能装置。本发明采用了第一安装板、弯折板与吸能件配合，通过精准地减弱弯折板的局部结构强度，使得吸能件在发生碰撞的过程中沿两个弯折板的对称轴进行叠缩变形，无需设置额外的导向结构，从而解决了吸能装置在无导向结构支撑的情况下无法承受偏心载荷，及其导向结构需要在安装时预留出后退空间的问题。

Description

吸能元件及吸能装置

技术领域

本发明属于被动安全防护装置的技术领域，更具体地说，是涉及一种吸能元件及吸能装置。

背景技术

目前，以缓冲吸能为基本功能的被动安全防护装置被广泛地应用于多种行业，如：航天、交通、建筑等，用于吸收车辆意外碰撞或载客装置跌落时的撞击能量，以此降低对乘员人身和财物的伤害。通常要求被动安全防护装置在各类碰撞工况下均能高效可靠地吸收能量，其中一条就是在偏载情况下能正常吸能，不发生倾覆失效。

一般来说，根据吸能原理不同，吸能装置包括压溃吸能、金属管变径吸能、金属切削吸能等几种类型。其中，压溃吸能，由于是通过柔性材料，如：如金属蜂窝、泡沫铝、金属压溃管等制成的吸能元件的塑性叠缩变形将撞击能转化为金属塑性变形能，其结构自身无法承受偏载作用，在偏心载荷作用下会发生局部坍塌导致吸能失效，从而需要借助导向结构，如：导向型材、导向管等才能承受偏心载荷；金属管变径吸能，是通过装置上的法兰约束作用使得金属管的直径扩大或缩小，从而将撞击能转变为金属塑性变形能，其金属管本身即为导向结构；而金属刀具切削吸能，是通过安装在法兰上的刀具将金属管切削变形，将撞击能转变为切削能及热能，其金属管本身即为导向结构；因此，无论吸能装置是上述的何种类型，只要需要导向支撑，就必然需要在安装时预留出导向结构的后退空间，这样对安装空间有限的场合十分不利，增加了车辆或载客装置的设计制造难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吸能元件及吸能装置，以解决现有技术中，吸能装置在无导向结构支撑的情况下无法承受偏心载荷，及其导向结构需要在安装时预留出后退空间的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供了一种吸能元件，包括间隔且平行设置的二第一安装板，连接于二所述第一安装板的间隔处且呈对称分布的二弯折板，以及沿二所述弯折板的对称轴延伸且相对两端分别与二所述第一安装板紧固连接的吸能件；二所述第一安装板与二所述弯折板围合形成有呈六边形的通孔，所述弯折板包括呈弯折状的本体，以及位于所述本体相对两端且分别与二所述第一安装板连接的二连接部；所述本体的弯折处开设有凹槽，所述连接部的厚度小于所述本体的厚度。

进一步地，所述第一安装板上开设有间隔且对称设置的二安装槽，所述连接部伸入所述安装槽内与所述第一安装板紧固连接。

进一步地，二所述安装槽呈平行分布。

进一步地，所述第一安装板与所述弯折板一体成型。

进一步地，所述吸能件为铝制件，且所述吸能件的横截面呈蜂窝状。

本发明提供的吸能元件的有益效果在于：采用了第一安装板、弯折板与吸能件配合，通过精准地减弱弯折板的局部结构强度，使得吸能件在发生碰撞的过程中沿两个弯折板的对称轴进行叠缩变形，进而弯折板的弯折变形和吸能件的叠缩变形将撞击能转变为材料的塑性变形能，使得整个吸能元件无需设置额外的导向结构，从而有效地解决了吸能装置在无导向结构支撑的情况下无法承受偏心载荷，及其导向结构需要在安装时预留出后退空间的技术问题，避免了在被防护物上开设后退避让孔，扩展了吸能元件的适用范围。

本发明还提供了一种吸能装置，包括间隔且平行设置的至少二第二安装板，以及固设于相邻二所述第二安装板间隔处的至少一吸能单元，所述吸能单元包括直线排列的至少二上述吸能元件，所述第一安装板与所述第二安装板紧固连接。

进一步地，相邻二所述吸能元件的所述通孔的中心线垂直。

进一步地，所述吸能装置包括间隔且平行设置的二所述第二安装板，以及等间隔且直线排列于二所述第二安装板间隔处的至少三所述吸能元件。

进一步地，所述吸能装置包括间隔且平行设置的二所述第二安装板，以及间隔排列于二所述第二安装板间隔处的二所述吸能单元。

进一步地，所述吸能装置包括间隔且平行设置的至少三所述第二安装板，相邻二所述第二安装板的间隔处固设有间隔排列的至少二所述吸能单元。

本发明提供的吸能装置的有益效果在于：采用了吸能元件，通过精准地减弱弯折板的局部结构强度，使得吸能件在发生碰撞的过程中沿两个弯折板的对称轴进行叠缩变形，进而弯折板的弯折变形和吸能件的叠缩变形将撞击能转变为材料的塑性变形能，使得整个吸能元件无需设置额外的导向结构，从而有效地解决了吸能装置在无导向结构支撑的情况下无法承受偏心载荷，及其导向结构需要在安装时预留出后退空间的技术问题，提高了吸能装置的抗偏载性能，有效地缩减了吸能装置的占用空间；又由于可根据具体情况和需求以吸能元件为基础扩展出所需要的外形形状，进而增强了吸能装置的扩展性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的吸能元件的立体示意图；

图2为本发明实施例提供的吸能元件中弯折板的主视示意图；

图3为本发明一实施例提供的吸能装置的立体示意图；

图4为本发明另一实施例提供的吸能装置的立体示意图；

图5为本发明再一实施例提供的吸能装置的立体示意图；

图6为本发明再二实施例提供的吸能装置的立体示意图。

其中，图中各附图标记：

1—吸能装置、10—吸能单元、20—第二安装板、100—吸能元件、101—第一安装板、102—弯折板、103—吸能件、1000—通孔、1010—安装槽、1020—凹槽、1021—本体、1022—连接部。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1和图2，现对本发明提供的吸能装置进行说明。该吸能元件100包括两个第一安装板101、两个弯折板102以及吸能件103，其中，两个第一安装板101间隔并且平行设置，两个弯折板102连接在两个第一安装板101的间隔处，并且两个弯折板102呈对称分布，吸能件103沿两个弯折板102的对称轴延伸，并且吸能件103的相对两端分别与两个第一安装板101紧固连接；此处，两个第一安装板101与两个弯折板102围合形成有呈六边形的通孔1000，弯折板102包括本体1021和两个连接部1022，其中，本体1021呈弯折状，两个连接部1022位于本体1021的相对两端，并且两个连接部1022分别与两个第一安装板101连接，同时，本体1021的弯折处开设有凹槽1020，连接部1022的厚度小于本体1021的厚度，并且凹槽1020的宽度和深度以及连接部1022的宽度和厚度都是根据具体情况和需求确定，此处不作唯一限定。

优选地，在本发明的实施例中，吸能件103为铝板焊接制成的铝制件，并且吸能件103的横截面呈蜂窝状，其蜂窝孔的中轴线与第一安装板101垂直，该横截面与第一安装板101平行，当然，根据具体情况和需求，在本发明的其它实施例中，吸能件103还可由多个吸能分体组成，吸能分体为空心管件，多个吸能分体绕两个弯折板102的对称轴等间隔排列，此处不对吸能件103的具体结构作唯一限定；第一安装板101的宽度可小于、等于或大于弯折板102的宽度，当第一安装板101的宽度大于弯折板102的宽度时，第一安装板101的宽度等于或小于弯折板102的1.5倍宽度，并且第一安装板101的凸出弯折板102相对两侧的宽度相等。

吸能元件100的工作原理：是根据力学中强度与刚度耦合情况下的平衡原理设计，通过对叠缩折弯结构局部精确减弱，降低减弱局部叠缩时压力，同时保留其它部位的稳定刚度，在压缩强度和稳定刚度之间找到平衡，在压缩载荷作用下既可以顺利叠缩，又能保持不失稳避免倾覆。即当两个吸能元件100发生碰撞时，即使相互抵顶的两个第一安装板101的中线不在同一直线上，由于弯折板102上开设有凹槽1020和连接部1022，碰撞时所产生的应力会首先集中在凹槽1020和连接部1022处，使得弯折板102从其弯折处和连接部1022开始发生弯折变形，进而整个吸能元件100沿通孔1000的径向发生叠缩变形，并且通过弯折板102的弯折变形和吸能件103的叠缩变形吸收碰撞过程中产生的能量，因此，整个吸能过程也能保持平稳，两个吸能元件100之间不会发生偏移。

可以理解的是：第一安装板101和弯折板102由金属、玻璃纤维或碳纤维等材料制成，具有一定的刚度和可塑性变形特性。

本发明提供的吸能元件100，与现有技术相比，有益效果在于：采用了第一安装板101、弯折板102与吸能件103配合，通过精准地减弱弯折板102的局部结构强度，使得吸能件103在发生碰撞的过程中沿两个弯折板102的对称轴进行叠缩变形，进而弯折板102的弯折变形和吸能件103的叠缩变形将撞击能转变为材料的塑性变形能，使得整个吸能元件100无需设置额外的导向结构，从而有效地解决了吸能装置在无导向结构支撑的情况下无法承受偏心载荷，及其导向结构需要在安装时预留出后退空间的技术问题，避免了在被防护物上开设后退避让孔，扩展了吸能元件100的适用范围。

进一步地，请参阅图1，作为本发明提供的吸能元件的一种具体实施方式，在上述第一安装板101上开设有两个安装槽1010，该两个安装槽1010间隔设置，并且相互对称，上述连接部1022伸入安装槽1010内与上述第一安装板101紧固连接。具体地，两个安装槽1010以垂直于第一安装板101的上述通孔1000的中心截面为参照面对称，连接部1022可通过粘接、焊接或卡接等方式与第一安装板101紧固连接，如此，保证碰撞时所产生的撞击力可均匀地分别传导给两个弯折板102，从而提高了弯折板102弯折变形的稳定性。

进一步地，请参阅图1和图2，作为本发明提供的吸能元件的一种具体实施方式，上述两个安装槽1010呈平行分布。具体地，两个安装槽1010的延伸方向与上述通孔1000的中心线的延伸方向平行，可避免两个弯折板102的与上述第一安装板101之间结合线的延长线相交，防止该结合线上各点的受力差异增大，保证了两个弯折板102受力更加均匀，从而提高了吸能元件100叠缩变形的稳定性。

另外，作为本发明提供的吸能元件的一种具体实施方式，上述第一安装板101与上述弯折板102一体成型，即整个吸能元件100由同一块材料切削制成或通过一套模具注塑、铸造制成，进而提高了吸能元件100的整体结构强度。

请参阅图3至图6，本发明还提供了一种吸能装置1，包括至少两个第二安装板20以及至少一个吸能单元10，其中，至少两个第二安装板20间隔并且平行设置，在相邻两个第二安装板20的间隔处固定设置有至少一个吸能单元10，吸能单元10包括至少两个上述吸能元件100，至少两个吸能元件100直线排列，即吸能装置1可包括2、3、4、……n1个第二安装板20，在相邻的两个第二安装板20的间隔处可包括1、2、3、……n2个吸能单元10，吸能单元10可包括2、3、4、……n3个吸能元件100；第一安装板101与第二安装板20紧固连接，即每个吸能元件100的一第一安装板101与位于其顶侧的一第二安装板20紧固连接，每个吸能元件100的另一第一安装板101与位于其底侧的另一第二安装板20紧固连接。

本发明提供的吸能装置1，与现有技术相比，有益效果在于：采用了吸能元件100，通过精准地减弱弯折板102的局部结构强度，使得吸能件103在发生碰撞的过程中沿两个弯折板102的对称轴进行叠缩变形，进而弯折板102的弯折变形和吸能件103的叠缩变形将撞击能转变为材料的塑性变形能，使得整个吸能元件100无需设置额外的导向结构，从而有效地解决了吸能装置在无导向结构支撑的情况下无法承受偏心载荷，及其导向结构需要在安装时预留出后退空间的技术问题，提高了吸能装置的抗偏载性能，有效地缩减了吸能装置的占用空间；又由于可根据具体情况和需求以吸能元件100为基础扩展出所需要的外形形状，进而增强了吸能装置的扩展性。

进一步地，请参阅图3至图6，作为本发明提供的吸能装置的一种具体实施方式，上述相邻两个吸能元件100的通孔1000的中心线相互垂直，即在同一吸能单元10中，相邻两个吸能元件100的通孔1000的中心线在空间中相互垂直，并且其延长线可相交或不相交。如此，使得吸能装置1的各向支撑力更加均衡，防止了发生碰撞时两个吸能装置1之间发生偏移。

进一步地，请参阅图3，作为本发明提供的吸能装置的一种具体实施方式，上述吸能装置1包括两个第二安装板20以及至少三个吸能元件100，其中，两个第二安装板20间隔设置，并且相互平行，至少三个吸能元件100等间隔地直线排列在两个第二安装板20的间隔处，即两个第二安装板20的间隔处固定设置有一个吸能单元10，吸能单元10包括3、4、5、……n3个吸能元件100。具体地，相邻两个吸能元件100的通孔1000的中心线相互垂直。如此，吸能装置1无需设置额外导向件，即可承受偏心载荷，并且具有较高的压缩率。

进一步地，请参阅图4，作为本发明提供的吸能装置的一种具体实施方式，上述吸能装置1包括两个第二安装板20以及两个吸能单元10，其中，两个第二安装板20间隔设置，并且相互平行，在两个第二安装板20的间隔处间隔地排列有两个吸能单元10。具体地，吸能单元10可包括2、3、4、……n3个吸能元件100，在同一吸能单元10中，相邻两个吸能元件100的通孔1000的中心线相互垂直，并且在相邻的两个吸能单元10之间，相距最小间距的两个吸能元件100的通孔1000的中心线相互垂直。如此，吸能装置1无需设置额外导向件，即可承受偏心载荷，并且具有较高的压缩率。

进一步地，请参阅图5，作为本发明提供的吸能装置的一种具体实施方式，上述吸能装置1包括三个第二安装板20，三个第二安装板20间隔设置，并且相互平行，同时，在相邻的两个第二安装板20的间隔处固定设置有一个吸能单元10。具体地，吸能单元10可包括2、3、4、……n3个吸能元件100，在同一吸能单元10中，相邻两个吸能元件100的通孔1000的中心线相互垂直，并且在相邻的两层的两个吸能单元10之间，上下叠置的两个吸能元件100的通孔1000的中心线也相互垂直。如此，共同组合成一个多层立体结构，使得吸能装置1既可承受偏心载荷，又增强了整体的吸能效果。

进一步地，请参阅图6，作为本发明提供的吸能装置的一种具体实施方式，上述吸能装置1包括至少三个第二安装板20，至少三个第二安装板20间隔设置，并且相互平行，同时，在相邻的两个第二安装板20的间隔处固定设置有至少两个吸能单元10。即吸能装置1可包括3、4、5、……n1个第二安装板20，在相邻的两个第二安装板20的间隔处可包括2、3、4、……n2个吸能单元10。具体地，吸能单元10可包括2、3、4、……n3个吸能元件100，在同一吸能单元10中，相邻两个吸能元件100的通孔1000的中心线相互垂直，在同一层的相邻的两个吸能单元10之间，相距最小间距的两个吸能元件100的通孔1000的中心线相互垂直，并且在相邻的两层的两个吸能单元10之间，上下叠置的两个吸能元件100的通孔1000的中心线相互垂直或平行。如此，共同组合成一个多层立体结构，使得吸能装置1既可承受偏心载荷，又增强了整体的吸能效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.吸能元件，其特征在于，包括间隔且平行设置的二第一安装板，连接于二所述第一安装板的间隔处且呈对称分布的二弯折板，以及沿二所述弯折板的对称轴延伸且相对两端分别与二所述第一安装板紧固连接的吸能件；二所述第一安装板与二所述弯折板围合形成有呈六边形的通孔，所述弯折板包括呈弯折状的本体，以及位于所述本体相对两端且分别与二所述第一安装板连接的二连接部；所述本体的弯折处开设有凹槽，所述连接部的厚度小于所述本体的厚度。

2.如权利要求1所述的吸能元件，其特征在于，所述第一安装板上开设有间隔且对称设置的二安装槽，所述连接部伸入所述安装槽内与所述第一安装板紧固连接。

3.如权利要求2所述的吸能元件，其特征在于，二所述安装槽呈平行分布。

4.如权利要求1所述的吸能元件，其特征在于，所述第一安装板与所述弯折板一体成型。

5.如权利要求1至4任一项所述的吸能元件，其特征在于，所述吸能件为铝制件，且所述吸能件的横截面呈蜂窝状。

6.吸能装置，其特征在于，包括间隔且平行设置的至少二第二安装板，以及固设于相邻二所述第二安装板间隔处的至少一吸能单元，所述吸能单元包括直线排列的至少二权利要求1至5任一项所述的吸能元件，所述第一安装板与所述第二安装板紧固连接。

7.如权利要求6所述的吸能装置，其特征在于，相邻二所述吸能元件的所述通孔的中心线垂直。

8.如权利要求7所述的吸能装置，其特征在于，包括间隔且平行设置的二所述第二安装板，以及等间隔且直线排列于二所述第二安装板间隔处的至少三所述吸能元件。

9.如权利要求7所述的吸能装置，其特征在于，包括间隔且平行设置的二所述第二安装板，以及间隔排列于二所述第二安装板间隔处的二所述吸能单元。

10.如权利要求7所述的吸能装置，其特征在于，包括间隔且平行设置的至少三所述第二安装板，相邻二所述第二安装板的间隔处固设有间隔排列的至少二所述吸能单元。