CN109532730B - 一种内部填充的汽车吸能盒装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种内部填充的汽车吸能盒装置，包括双层六边形薄壁管和内部填充结构，以及泡沫铝；所述填充结构是通过层叠设置的多片六边形板，以及连接在相邻两片六边形板之间的圆管；相邻两片六边形板之间连接有六个圆管，并且每一层中的六个圆管分别与其上一层和下一层的六个圆管所在的位置交互错开；所述泡沫铝填充在六边形板内部，并且泡沫铝的密度由上之下梯度增加。本发明主要克服传统吸能盒初始峰值力高，吸能不稳定、不持续且效率较低等问题，设计出结构简单且整个吸能过程持续、高效率的汽车吸能盒，来有效保障人们生命及财产安全。
Description
技术领域
本发明是一种新型的汽车碰撞吸能盒装置，属于汽车被动安全防护领域。
背景技术
经过一百多年的发展，汽车工业已经成为国民经济发展的重要支柱产业之一。作为人们必不可少的交通工具，汽车早已与人们的日常生活和工作息息相关。但由汽车快速增长带来的安全与环境问题也日益严重。首先，汽车数量的增加使得交通事故数居高不下，给人类社会发展带来巨大损失，威胁人民生命财产安全。给人民和社会带来了巨大的生命和经济损失，这也使汽车的碰撞安全越发受到重视。而在碰撞事故发生后，汽车前端薄壁防撞吸能盒结构通过压溃变形尽可能多的转化车辆碰撞时的动能来保护成员安全，是碰撞安全的核心。因此，设计出优异的汽车的薄壁吸能盒装置来增强汽车的耐撞性，提高汽车的碰撞安全性，能有效降低交通事故中人员死亡率。
因此，为了解决汽车快速增长带来的交通事故频发等问题，设计出新型高吸能效率、低质量的薄壁吸能盒结构来提高汽车的耐撞性能，以最大程度减少交通事故对乘员的伤害已迫在眉睫。
发明内容
本发明所要解决的主要技术问题是克服传统吸能盒初始峰值力高，吸能不稳定、不持续且效率较低等问题，以设计出结构简单且整个吸能过程持续、高效率的汽车吸能盒，来有效保障人们生命及财产安全。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种内部填充的汽车吸能盒装置，包括双层六边形薄壁管和内部填充结构，以及泡沫铝；
所述填充结构是通过层叠设置的多片六边形板，以及连接在相邻两片六边形板之间的圆管；相邻两片六边形板之间连接有六个圆管，并且每一层中的六个圆管分别与其上一层和下一层的六个圆管所在的位置交互错开；
所述泡沫铝填充在六边形板内部，并且泡沫铝的密度由上之下梯度增加。
在一较佳实施例中：所述六边形板有五片。
在一较佳实施例中：所述吸能盒装置的上端通过焊接直接连接在汽车的横梁上，下端通过焊接到法兰盘，而法兰盘通过螺栓连接固定在汽车纵梁上。
在一较佳实施例中：所述六边形板中，最上和最下两片六边形板内部填充自相似层级六边形蜂窝结构，即在传统的六边形蜂窝的角连接处再次添加六边形截面构成；其余六边形板均填充传统六边形蜂窝。
在一较佳实施例中：所述圆管设置为层级多胞结构，通过在内部肋板与内圈的交接处再次添加圆形结构构成。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：
1.初期依靠弯曲变形吸能，可有效减少初始峰值力，保护乘员安全。
本发明的吸能盒装置，由于层层圆管的交错排布，使得在碰撞初期的主要靠六边形板结构的弯曲变形来吸收能量，这样可以减少初始峰值力的大小，来尽可能降低碰撞加速度对车内乘员的伤害。
2.层级结构的设置，有效提高吸收量，保证吸能效率，且碰撞稳定性强。
本发明所涉及的上下两个六边形板的内部填充的蜂窝和板间交错分布的小圆管均采用层级截面设置，可以有效提高碰撞吸能效果，同时也保证了吸能的稳定性。
3.多种变形结合，有效提高碰撞吸能效果。
本发明所涉及的吸能盒装置，碰撞初期通过弯曲变形吸能，当层级小圆管相互接触时通过压溃折叠吸能，同时又结合内部填充泡沫铝的膨胀吸能，多种吸能方式结合。
4.多角度冲击适应性高
本发明中所涉及的吸能盒的内部填充有梯度变化的泡沫铝，靠近防撞梁的一段泡沫密度小，远离防撞梁的一段，泡沫密度大，这样的梯度泡沫的填充有效抵抗了有角度冲击下的力学失稳现象产生，能够有效的提高结构整体在多角度斜向冲击下的稳定性，更好发挥材料的利用率，避免因吸能结构在斜向冲击下失稳而大幅度降低吸能效率危及汽车乘员的生命及其财产安全。
附图说明
图1汽车吸能盒结构总图
图2双层六边形薄壁结构的特殊内部填充结构
图3一层和五层内部填充层级蜂窝截面图
图4二、三和四层内部填充蜂窝截面图
图5层级小圆管的截面图
图6特殊内部填充结构的理想变形图
图7内部填充梯度泡沫铝截面图
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述说明。应该说明的是：以下实施例仅用以说明本发明并非限制本发明所描述的技术方案，一切不脱离本范围的技术方案及其改进均应包括在本发明的权利要求范围当中。
本发明所提出了一种新型的汽车吸能盒装置，如图1所示。主要包括双层六边形薄壁结构1、内部特殊填充结构2和梯度泡沫铝3构成。上端可通过焊接固定于汽车前端碰撞横梁，下端可以先焊接在法兰盘上，再通过螺栓连接在汽车纵梁上。
图2是双层六边形薄壁结构的特殊内部填充结构的三维图。该双层六边形薄壁结构的填充结构是由五层六边形板和24个圆管构成，圆管和六边形板间可以通过焊接固定。一层和五层六边形板内部填充自相似层级六边形蜂窝结构，即在传统的六边形蜂窝的角连接处再次添加六边形截面构成,其填充蜂窝截面如图3所示。中间三层六边形板均填充传统六边形蜂窝，如图4所示。24个小圆管也设置为层级多胞结构，通过在内部肋板与内圈的交接处再次添加圆形结构构成，截面形式见图5。
特殊的排布在于每层相邻的层级小圆管交错排布，例如首层的六个圆管分布在六边形截面的角落连接处，二层六个小圆管分布在六边形截面的中点处，三层六个层级小圆管又布置在六边形截面的角单元处，通过这样的特殊布置形成交错排布的形式。开始由于圆管交错排布并未接触，加上内层的三层六边形板由于填充传统六边形截面蜂窝相对于上下两层六边形板的强度低，因此在碰撞初期，吸能盒主要靠内层的三个六边形板的弯曲变形吸能。当碰撞持续进行到层级圆管接触时，吸能盒结构主要开始通过压缩层级小圆管来吸收碰撞能量。其理想碰撞过程简图如图6所示。这样巧妙的特殊设置，使得吸能盒结构碰撞初期依靠弯曲变形吸能，来减少初始峰值力，中后期通过层级管的压溃折叠变形吸能来保障整体吸能量，这时的吸能量明显提高，从而保证了吸能盒持续的高效率吸能，从而能尽大力度的减少能量的传递，保护乘员安全。另外内部填充的密度呈梯度变化的泡沫铝材料(图7所示)可以保障吸能量装置的多角度冲击适应性，保证结构稳定性。
以上仅为本发明的优选实施例，但本发明的范围不限于此，本领域的技术人员可以容易地想到本发明所公开的变化或技术范围。替代方案旨在涵盖在本发明的范围内。因此，本发明的保护范围应由权利要求的范围确定。
Claims (2)
1.一种内部填充的汽车吸能盒装置，其特征在于包括双层六边形薄壁管和内部填充结构，以及泡沫铝；
所述填充结构是通过层叠设置的多片六边形板，以及连接在相邻两片六边形板之间的圆管；相邻两片六边形板之间连接有六个圆管，并且每一层中的六个圆管分别与其上一层和下一层的六个圆管所在的位置交互错开；
所述泡沫铝填充在六边形板内部，并且泡沫铝的密度由上至下梯度增加；所述六边形板有五片；所述六边形板中，最上和最下两片六边形板内部填充自相似层级六边形蜂窝结构，即在传统的六边形蜂窝的角连接处再次添加六边形截面构成；其余六边形板均填充传统六边形蜂窝；所述圆管设置为层级多胞结构，通过在内部肋板与内圈的交接处再次添加圆形结构构成。
2.根据权利要求1所述的一种内部填充的汽车吸能盒装置，其特征在于：所述吸能盒装置的上端通过焊接直接连接在汽车的横梁上，下端通过焊接到法兰盘，而法兰盘通过螺栓连接固定在汽车纵梁上。
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