CN108638989A - 一种汽车正碰和斜碰吸能盒 - Google Patents

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周震寰
赵祯
徐新生
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Abstract

本发明属于汽车碰撞领域，涉及一种汽车正碰和斜碰吸能盒，该汽车正碰和斜碰吸能盒为多边形薄壁吸能盒，由若干预制凹槽的多边形薄壁粘结或者焊接而成。所述的汽车正碰和斜碰吸能盒包括连接头、吸能盒主体、底座。吸能盒主体顶部通过连接头与车辆保险杠连接，吸能盒主体底部通过底座与车体前端结构连接。吸能盒主体的两个正面设有若干凹槽，包括邻近梯形腰的斜凹槽和水平凹槽，通过凹槽的排布满足在多种工况下吸能盒都能最大化地吸收能量和降低荷载均匀性系数。本发明通过吸能盒横截面和斜面，使吸能盒可以有效应对正面碰撞和斜向碰撞，降低最高峰值载荷；提高吸能盒的比吸能率，降低荷载均匀性系数；斜凹槽和平凹槽使吸能更加稳定。

Description

一种汽车正碰和斜碰吸能盒
技术领域
本发明属于汽车碰撞领域，涉及一种汽车用碰撞吸能盒，具体涉及一种汽车正碰和斜碰吸能盒。
背景技术
随着我国经济的快速发展，汽车已经成为人们生活、工作中不可或缺的交通工具。汽车给人们的日常出行带来极大便利的同时，道路交通事故也逐年上升，造成巨大的人员伤亡和财产损失。在实际事故中，车辆之间以发生正面碰撞、斜向碰撞、侧面碰撞为主，而斜向碰撞造成的危害要远远大于其他两种碰撞情况。为了提高汽车的防撞性能，通常采用安装在汽车前部和尾部的保险杠系统来避免汽车在低速碰撞中受到严重破坏。在现有保险杠设计中，往往都会加入一个变形部件，即碰撞吸能盒。在碰撞过程中，吸能盒能够吸收撞击产生的动能，并将其不可逆的转化为材料的塑性变形能。此外，有效的碰撞吸能盒设计能够使传递到汽车纵梁的荷载始终保持在某一临界荷载以下，从而避免纵梁受到永久性的破坏而失效。对于各种各样的能量吸收与耗散的方式，薄壁金属管及其衍生出来的各种泡沫填充管是非常常见的能量吸收构型。
理想的碰撞吸能盒需要满足以下条件(1)高比吸能率(一个碰撞吸能盒所能吸收的最大能量与其自身质量的比值)；(2)低荷载均匀性系数(在碰撞吸能盒在受撞击过程中传递给车厢结构的最大荷载与整个变形过程传递的平均荷载的比值)；(3)可以有效地应对不同的碰撞情况(如正面碰撞，斜向碰撞等)；(4)有预设的变形模式。但是，现有碰撞吸能盒设计大多采用预设变形的薄壁方管，只适用于正面碰撞情况，导致在发生斜向碰撞时吸能盒发挥的作用很小，并且方管在碰撞时能够吸收的能量极为有限，荷载均匀性系数也很高。
因此，目前亟需提出一种可以有效地应对正面碰撞和斜向碰撞情况，并且能满足高的比吸能率和低荷载均匀性系数的更加优化的碰撞吸能盒。
发明内容
为了克服现有吸能盒的缺点，本发明提出一种可以同时有效应对正面和斜向碰撞的新型汽车碰撞吸能盒。该吸能盒具有预设的变形模式，并且满足高比吸能率和低荷载均匀性系数的需求。
为实现上述效果，本发明将采用如下技术方案：
一种汽车正碰和斜碰吸能盒，所述的汽车正碰和斜碰吸能盒为多边形薄壁吸能盒，由若干预制凹槽的多边形薄壁粘结或者焊接而成。
所述的汽车正碰和斜碰吸能盒包括连接头1、吸能盒主体2、底座3。所述的吸能盒主体2顶部设有连接头1，连接头1与车辆保险杠连接；吸能盒主体2底部与底座3连接，底座3可直接与车体前端结构连接。所述的吸能盒主体2正面上部分为上窄下宽的梯形结构，下部分为长方体结构，梯形结构下部尺寸与长方体尺寸相同，吸能盒主体2横截面为不同尺寸的矩形。
所述的吸能盒主体2的两个正面(安装后正面水平放置)设有若干凹槽，包括邻近梯形腰的斜凹槽4和水平凹槽5，通过凹槽的排布满足在多种工况下吸能盒都能最大化地吸收能量和降低荷载均匀性系数。所述预制凹槽深度为吸能盒厚度的1/5；所述的斜凹槽4与梯形斜面平行，且与水平凹槽5在水平方向成锐角，长度不大于任何一边长，宽度等于吸能盒厚度；所述的水平凹槽5与水平方向平行，长宽与斜凹槽4相同。
所述的梯形结构包括普通梯形、直角梯形和等边梯形三种，当是普通或等边梯形时，所述的吸能盒主体2正面为六边形结构；当是直角梯形时，所述的吸能盒主体2正面为五边形结构。
所述的碰撞吸能盒的材料采用低碳钢，不锈钢，铝合金等金属材料；吸能盒厚度是1-2mm。
本发明采用的加工工艺为拼装成型，具体是：先将1-2mm厚度的一定形状的金属板进行切割裁剪，再在板上预制若干凹槽，然后将其折弯一定角度，最后将其几部分粘结或者焊接而成上述的碰撞吸能盒。
本发明的有益效果在于：1.通过吸能盒横截面和斜面，使吸能盒可以有效应对正面碰撞和斜向碰撞，并且可以吸收更多动能，降低最高峰值载荷；2.横截面和斜面在发生碰撞时同时发挥作用，大大提高的吸能盒的比吸能率，降低了荷载均匀性系数；3.斜凹槽和平凹槽的设置，预设了变形的模式，使吸能更加的稳定。
附图说明
图1是第一种碰撞吸能盒成型以后的整体装配图；
图2是吸能盒三个侧面的平面展开图；
图3是吸能盒一个侧面的展开图；
图4是第二种碰撞吸能盒成型以后的整体装配图；
图5是吸能盒半壳的成型图；
图6是吸能盒主体成型图；
图中：1连接板，2吸能盒主体，3底座，4斜凹槽，5水平凹槽。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细赘述本发明的具体实施方式。
实施例1：图1中所述吸能盒的一种实施方式，梯形结构为直角梯形
该吸能盒主体由于其不对称性等特点选择采用如图2、3所示的两部分拼装而成，图2是吸能盒主体三个侧面的成型图，图3是其一个侧面的成型图，用来具体阐述图一吸能盒的形状设计。在本发明中，采用功能化的形式，其中连接板1用来与汽车保险杠进行连接，底座3与车体紧固安装，以此来确保吸能盒正常的工作，连接板1、底座3的尺寸可以根据不同的车体而改变，并不一定完全相同。吸能盒主体2承担吸能的主要作用，其正面上部是一个直角梯形，下部分是一个矩形，且直角梯形的下底与矩形的长、直角梯形的高与矩形的宽尺寸都相同。所述的吸能盒主体2的两个正面(安装后正面水平放置)设有若干凹槽，包括邻近梯形腰的斜凹槽4和邻近直角边的水平凹槽5，所述预制凹槽深度为吸能盒厚度的1/5；所述的斜凹槽4与梯形斜面平行，且与水平凹槽5在水平方向成锐角，长度不大于任何一边长，宽度等于吸能盒厚度；所述的水平凹槽5与水平方向平行，长宽与斜凹槽4相同。
吸能盒截面主要分担正面的冲击能量，并借以水平凹槽5在正面碰撞下，使吸能盒主体2沿着轴向方向溃缩变形；斜凹槽4作为吸能盒主体2的一个斜面主要用来吸收斜向碰撞时产生的冲击能量，并引导吸能盒主体2的溃缩变形沿着斜凹槽4的法向方向。斜凹槽4平行且靠近梯形的左腰，均匀分布在吸能盒主体2的正面上，且有2个；水平凹槽5靠近梯形的直角边，均匀分布在2的正面，且有3个。
实施例2：图4中所述吸能盒的一种实施方式，梯形结构为等腰梯形
该吸能盒结构对称，故采用两个相同的半壳拼装而成。图5是半壳成型后的示意图，图6是吸能盒主体的成型图。吸能盒半壳通过模具将金属板冲压而成，优点在于可批量生产，加工精确性高。连接板1、底座3作为分别与保险杠和车体连接的结构，可将吸能盒固定，使其有效的吸能。吸能盒主体2正面的上半部是一个等腰梯形，下半部是矩形，且梯形的下底与矩形的长、梯形的高与举行的矩形的宽尺寸相同。吸能盒的截面主要承担正面碰撞时产生的冲击能量，并且通过水平凹槽5使得在正面碰撞情况下吸能盒沿轴向溃缩变形，在本实施例中水平凹槽5有四个，均处于水平方向，其中一个靠近梯形的上底，另外三个靠近下底且之间距离一致；斜凹槽4主要吸收斜向碰撞时产生的动能，且通过斜凹槽4引导吸能盒沿着其内法线方向溃缩变形，斜凹槽4有4个，平行且靠近梯形的两腰。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种汽车正碰和斜碰吸能盒，其特征在于，所述的汽车正碰和斜碰吸能盒为多边形薄壁吸能盒，由若干预制凹槽的多边形薄壁粘结或焊接而成；
所述的汽车正碰和斜碰吸能盒包括连接头(1)、吸能盒主体(2)、底座(3)；所述的吸能盒主体(2)顶部设有连接头(1)，连接头(1)与车辆保险杠连接；吸能盒主体(2)底部与底座(3)连接，底座(3)可直接与车体前端结构连接；所述的吸能盒主体(2)正面上部分为上窄下宽的梯形结构，下部分为长方体结构，梯形结构下部尺寸与长方体尺寸相同，吸能盒主体(2)横截面为不同尺寸的矩形；
所述的吸能盒主体(2)的两个正面设有若干凹槽，包括斜凹槽(4)和水平凹槽(5)，其中，斜凹槽(4)邻近梯形腰，通过凹槽的排布满足在多种工况下吸能盒都能最大化地吸收能量和降低荷载均匀性系数。
2.根据权利要求1所述的一种汽车正碰和斜碰吸能盒，其特征在于，所述预制凹槽深度为吸能盒厚度的1/5；所述的斜凹槽(4)与梯形斜面平行，且与水平凹槽(5)在水平方向成锐角，长度不大于任何一边长，宽度等于吸能盒厚度；所述的水平凹槽(5)与水平方向平行，长宽与斜凹槽(4)相同。
3.根据权利要求1或2所述的一种汽车正碰和斜碰吸能盒，其特征在于，所述的梯形结构包括普通梯形、直角梯形和等边梯形三种，当是普通或等边梯形时，所述的吸能盒主体(2)正面为六边形结构；当是直角梯形时，所述的吸能盒主体(2)正面为五边形结构。
4.根据权利要求1或2所述的一种汽车正碰和斜碰吸能盒，其特征在于，所述的碰撞吸能盒的材料采用低碳钢、不锈钢、铝合金金属材料。
5.根据权利要求3所述的一种汽车正碰和斜碰吸能盒，其特征在于，所述的碰撞吸能盒的材料采用低碳钢、不锈钢、铝合金金属材料。
6.根据权利要求1或2或5所述的一种汽车正碰和斜碰吸能盒，其特征在于，所述的吸能盒厚度是1-2mm。
7.根据权利要求3所述的一种汽车正碰和斜碰吸能盒，其特征在于，所述的吸能盒厚度是1-2mm。
8.根据权利要求4所述的一种汽车正碰和斜碰吸能盒，其特征在于，所述的吸能盒厚度是1-2mm。
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