CN109591739A - 一种汽车前安全防撞梁 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车前安全防撞梁，它包括本体、桁架和与桁架相固接的吸能盒，所述桁架包括第一梯形体、第二梯形体和第三梯形体，第一梯形体、第二梯形体和第三梯形体依次连接，第二梯形体之横向尺寸由本体内侧向外为渐变小，第一梯形体和第三梯形体之横向尺寸由本体内侧向外为渐变大；第一梯形体、第二梯形体和第三梯形体均与本体相连接。桁架通过第一梯形体、第二梯形体或第三梯形体中的一个挤压其他两个并产生位移以将局部撞击力分散至该三个梯形体中，并通过三个梯形体将撞击力传递至整个本体以避免应力集中。同时，该种桁架结构能增加本体的刚度，提高本体的抗碰撞性能。

Description

一种汽车前安全防撞梁
技术领域
本发明涉及一种汽车前安全防撞梁。
背景技术
随着国内经济的不断发展，拥有汽车的家庭也随之不断增加，伴随而来的是对汽车安全性能要求的不断提高，这就使得对汽车安全技术领域的研究变得越来越重要。防撞梁的作用是当汽车发生碰撞时，能够吸收汽车碰撞产生的能量，由此来避免或减轻对人产生的伤害。具体地说，当汽车发生碰撞时，首先作用于汽车防撞梁上，然后引起防撞梁弯曲变形，然后再由防撞梁传递至汽车吸能盒中，目的是通过这种能量吸收装置，最大限地的减少对人的伤害，对驾驶人员的生命和财产安全起到保护作用。因此防撞梁刚度的大小和是否具有良好的能量传递、吸能盒吸收能量的效率将直接影响汽车的碰撞安全性。但是现有的汽车防撞梁结构过于简单，由此导致刚度不足，容易产生应力集中，并且发生碰撞时，汽车前防撞梁也不能有效的将碰撞能量传递给吸能盒中；另外吸能盒结构简单，吸能效果差，不能对汽车乘员进行有效的保护。因此设计一种刚度高、吸能效果好且具有良好能量传递的汽车前安全防撞梁结构，旨在克服现有防撞梁的不足之处，具有重要的现实意义以及实用价值。
发明内容
本发明提供了一种汽车前安全防撞梁，其克服了背景技术的所存在的不足。本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：
一种汽车前安全防撞梁，其特征在于：它包括本体、桁架和与桁架相固接的吸能盒，所述桁架包括第一梯形体、第二梯形体和第三梯形体，第一梯形体、第二梯形体和第三梯形体依次连接，第二梯形体之横向尺寸由本体内侧向外为渐变小，第一梯形体和第三梯形体之横向尺寸由本体内侧向外为渐变大；第一梯形体、第二梯形体和第三梯形体均与本体相连接；
当汽车发生局部碰撞时本体将局部撞击力传递至桁架，桁架通过第一梯形体、第二梯形体或第三梯形体中的一个挤压其他两个并将局部撞击力分散至该三个梯形体中，并通过三个梯形体将撞击力传递至整个本体以避免应力集中。
一较佳实施例之中：所述第一梯形体顶面与左侧面的连接处与本体内侧面相连接，第一梯形体右侧面与第二梯形体左侧面相连接，第二梯形体底面两端部均与本体内侧面相连接，第二梯形体右侧面与第三梯形体左侧面相连接，第三梯形体顶面与右侧面的连接处与本体内侧面相连接。
一较佳实施例之中：所述桁架还包括底板，所述第一梯形体底边与第三梯形体底边均与底板相连接，所述吸能盒固接在底板底面。
一较佳实施例之中：所述吸能盒包括塑性好且中空的圆柱体和刚性好的圆台，圆柱体底端套接在圆台外周，圆柱体顶端与桁架相固接，圆台与汽车纵梁相连接。
一较佳实施例之中：所述圆柱体底端靠置在圆台外周面，另设有锁固件，锁固件将圆柱体底端和圆台锁接在一起。
一较佳实施例之中：所述圆台内填充有泡沫铝层。
一较佳实施例之中：所述泡沫铝层设有多层，泡沫铝层的密度为自上而下越来越大。
一较佳实施例之中：所述圆柱体采用铝合金材质，所述圆台采用钢材质。
一较佳实施例之中：所述本体横截面包括第四梯形体、第五梯形体和第六梯形体，第五梯形体位于第四梯形体内，第六梯形体位于第五梯形体内，且该三个梯形体底边在同一直线上，当第四梯形体受到撞击时第四梯形体、第五梯形体和第六梯形体相叠加以提高本体之刚度。
一较佳实施例之中：所述本体在长度方向具有拱形弧度。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1.由于桁架包括第一梯形体、第二梯形体和第三梯形体，当汽车发生局部碰撞时本体将局部撞击力传递至桁架，桁架通过第一梯形体、第二梯形体或第三梯形体中的一个挤压其他两个并产生位移以将局部撞击力分散至该三个梯形体中，并通过三个梯形体将撞击力传递至整个本体以避免应力集中。同时，该种桁架结构能增加本体的刚度，提高本体的抗碰撞性能。
2.第一梯形体、第二梯形体和第三梯形体三者之间为面与面的连接，使得碰撞力的传递效果更好。
3.桁架还包括底板，所述第一梯形体底边与第三梯形体底边均与底板相连接，所述吸能盒固接在底板底面，该底板不仅能保证第一梯形体、第二梯形体和第三梯形体的位移方向与底板平行以保证受力位移的可控，同时吸能盒能与底板较好的固定，与将吸能盒直接固定在本体上相比，吸能盒与底板固定的稳固性好。
4.吸能盒包括塑性好且中空的圆柱体和刚性好的圆台，圆柱体底端套接在圆台外周，当汽车发生碰撞本体及桁架将能量传递至吸能盒时，吸能盒首先发生叠加变形，即，圆台受到力的作用往圆柱体内位移，在此过程中圆柱体将不可避免的发生体积膨胀，最终使得圆柱体底面与圆台底面相齐平，此体积膨胀的变形过程为一级吸能；当圆柱体膨胀完全之后汽车继续吸收能量，这部分能量将会使得圆柱体和圆台折叠变形，由于圆柱体膨胀后套在圆台外，此时吸能盒具有两层结构，所以吸能效率也会远远大于传统的吸能盒，该折叠变形吸能过程为二级吸能。由于吸能盒在吸能过程中存在明显的两种不同的吸能模式，并且二级的折叠吸能大于一级膨胀变形吸能，所以本发明的吸能盒具有梯度刚度的效应，这使得汽车碰撞传递至吸能盒时可以有效的减小峰值碰撞力，使吸能过程更加平缓。
5.通过锁固件将圆柱体底端和圆台锁接在一起，以保证圆柱体和圆台的稳固。
6.圆台内填充有泡沫铝层，该泡沫铝层受力压缩过程中能吸能，起缓冲作用。
7.泡沫铝层的密度为自上而下越来越大，呈现梯度分布，在受力压缩过程中压缩泡沫铝层的难度越来越大，吸能和缓冲效果更好。
8.圆柱体采用铝合金材质，可塑性较好；所述圆台采用钢材质，刚性更好。
9.本体横截面包括第四梯形体、第五梯形体和第六梯形体，第五梯形体位于第四梯形体内，第六梯形体位于第五梯形体内，且该三个梯形体底边在同一直线上。该本体在汽车发生碰撞时具有层级崩溃作用，并且随着崩溃程度的增加，本体的刚度随之提高，使得该防撞梁与碰撞过程形成负反馈调节机制，有利于防撞梁碰撞安全性，进而有利于将能量传递至两侧的吸能盒，提升防撞梁整体的抗碰撞性能。
10.本体在长度方向具有拱形弧度，有利于提高本体的整体结构强度和刚度，提高整体结构稳定性、抗弯性能和耐撞性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1绘示了一较佳实施例的防撞梁的整体结构示意图。
图2绘示了一较佳实施例的防撞梁的主视图。
图3绘示了一较佳实施例的本体的横截面示意图。
图4绘示了一较佳实施例的吸能盒的局部剖视示意图。
具体实施方式
请查阅图1至图4，一种汽车前安全防撞梁的一较佳实施例，所述的一种汽车前安全防撞梁，它包括本体10、桁架20和与桁架20相固接的吸能盒30。
如图2所示，所述本体10横截面包括第四梯形体11、第五梯形体12和第六梯形体13，第五梯形体12位于第四梯形体11内，第六梯形体13位于第五梯形体12内，且该三个梯形体底边在同一直线上，当第四梯形体11受到撞击时第四梯形体11、第五梯形体12和第六梯形体13相叠加以提高本体10之刚度。且第四梯形体11、第五梯形体12和第六梯形体13之间均具有间隙。本体10横截面包括第四梯形体11、第五梯形体12和第六梯形体13，第五梯形体12位于第四梯形体11内，第六梯形体13位于第五梯形体12内，且该三个梯形体底边在同一直线上。该本体10在汽车发生碰撞时具有层级崩溃作用，并且随着崩溃程度的增加，本体10的刚度随之提高，使得该防撞梁与碰撞过程形成负反馈调节机制，有利于防撞梁碰撞安全性，进而有利于将能量传递至两侧的吸能盒30，提升防撞梁整体的抗碰撞性能。
本实施例中，所述本体10在长度方向具有拱形弧度，本体10之弧度可根据不同车型进行设计，以能匹配车型为准。所述本体10可通过冲压等一体成型方式进行加工制成。本体10在长度方向具有拱形弧度，有利于提高本体10的整体结构强度和刚度，提高整体结构稳定性、抗弯性能和耐撞性能。
所述桁架20包括第一梯形体21、第二梯形体22和第三梯形体23，第一梯形体21、第二梯形体22和第三梯形体23依次连接，第二梯形体22之横向尺寸由本体10内侧向外为渐变小，第一梯形体21和第三梯形体23之横向尺寸由本体内侧向外为渐变大；第一梯形体21、第二梯形体22和第三梯形体23均与本体10相连接。由于桁架20包括第一梯形体21、第二梯形体22和第三梯形体 23，当汽车发生局部碰撞时本体10将局部撞击力传递至桁架20，桁架20通过第一梯形体21、第二梯形体22或第三梯形体23中的一个挤压其他两个并产生位移以将局部撞击力分散至该三个梯形体中，并通过三个梯形体将撞击力传递至整个本体10以避免应力集中。同时，该种桁架20结构能增加本体10的刚度，提高本体10的抗碰撞性能。
本实施例中，所述第一梯形体21顶面与左侧面的连接处与本体10内侧面焊接连接，第一梯形体21右侧面与第二梯形体22左侧面焊接连接，第二梯形体22底面两端部均与本体10内侧面焊接连接，第二梯形体22右侧面与第三梯形体23左侧面焊接连接，第三梯形体23顶面与右侧面的连接处与本体10内侧面焊接连接。或者，第一梯形体21右侧面与第二梯形体22左侧面之间、第二梯形体22右侧面与第三梯形体23左侧面均可采用榫卯结构进行连接，以增加连接的可靠性。第一梯形体21、第二梯形体22和第三梯形体23三者之间为面与面的连接，使得碰撞力的传递效果更好。
本实施例中，所述桁架20还包括底板24，所述第一梯形体21底边与第三梯形体23底边均与底板24焊接连接。底板24两端部分别与本体10的两端部相焊接连接。桁架20还包括底板24，所述第一梯形体21底边与第三梯形体23 底边均与底板24相连接，所述吸能盒30固接在底板24底面，该底板24不仅能保证第一梯形体21、第二梯形体22和第三梯形体23的位移方向与底板24平行以保证受力位移的可控，同时吸能盒30能与底板24较好的固定，与将吸能盒30直接固定在本体10上相比，吸能盒30与底板24固定的稳固性好。
所述吸能盒30通过焊接固接在底板24底面。如图3所示，吸能盒30个数设为两个且分别位于底板24的左右两端。
本实施例中，所述吸能盒30包括塑性好且中空的圆柱体31和刚性好的圆台32，圆柱体31底端套接在圆台32外周，圆柱体31顶端与桁架20相固接，圆台32与汽车纵梁相连接。
本实施例中，所述圆柱体31底端靠置在圆台32外周面，另设有锁固件33，锁固件33将圆柱体31底端和圆台32锁接在一起。通过锁固件33将圆柱体31 底端和圆台32锁接在一起，以保证圆柱体31和圆台32的稳固。如图4所示，该锁固件33为螺钉。
本实施例中，所述圆台32内填充有泡沫铝层34。圆台32内填充有泡沫铝层34，该泡沫铝层34受力压缩过程中能吸能，起缓冲作用。
本实施例中，所述泡沫铝层34设有多层，泡沫铝层34的密度为自上而下越来越大。如图4所示，泡沫铝层34层数设有三层，且三层泡沫铝的厚度也越来越大。泡沫铝层34的密度为自上而下越来越大，呈现梯度分布，在受力压缩过程中压缩泡沫铝层34的难度越来越大，吸能和缓冲效果更好。
本实施例中，所述圆柱体31采用铝合金材质，所述圆台32采用钢材质。圆柱体31采用铝合金材质，可塑性较好；所述圆台32采用钢材质，刚性更好。
当汽车发生局部碰撞时，如图3所示，本体10受到局部撞击力，本体10 将该撞击力传递至第二梯形体22，且本体10在传递撞击力的同时，其自身也发生层级崩溃，第四梯形体11、第五梯形体12和第六梯形体13叠加在一起以提高本体的刚度和强度；
第二梯形体22将受到的力分散至第一梯形体21和第三梯形体23，导致第一梯形体21和第三梯形体23沿着底板24产生水平位移，可以有效的将局部应力分散至本体10的其他部分，有效避免了应力集中；同时，第一梯形体21和第三梯形体23分别再将力传递至底板24两端，底板24两端将力传递至两个吸能盒30；
吸能盒30首先发生叠加变形，即，圆台32受到力的作用往圆柱体31内位移，在此过程中圆柱体31将不可避免的发生体积膨胀，最终使得圆柱体31底面与圆台32底面相齐平，此体积膨胀的变形过程为一级吸能；当圆柱体31膨胀完全之后汽车继续吸收能量，这部分能量将会使得圆柱体31和圆台32折叠变形，由于圆柱体31膨胀后套在圆台32外，此时吸能盒30具有两层结构，所以吸能效率也会远远大于传统的吸能盒，该折叠变形吸能过程为二级吸能。由于吸能盒30在吸能过程中存在明显的两种不同的吸能模式，并且二级的折叠吸能大于一级膨胀变形吸能，所以本发明的吸能盒30具有梯度刚度的效应，这使得汽车碰撞传递至吸能盒30时可以有效的减小峰值碰撞力，使吸能过程更加平缓。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种汽车前安全防撞梁，其特征在于：它包括本体、桁架和与桁架相固接的吸能盒，所述桁架包括第一梯形体、第二梯形体和第三梯形体，第一梯形体、第二梯形体和第三梯形体依次连接，第二梯形体之横向尺寸由本体内侧向外为渐变小，第一梯形体和第三梯形体之横向尺寸由本体内侧向外为渐变大；第一梯形体、第二梯形体和第三梯形体均与本体相连接；
当汽车发生局部碰撞时本体将局部撞击力传递至桁架，桁架通过第一梯形体、第二梯形体或第三梯形体中的一个挤压其他两个并产生位移以将局部撞击力分散至该三个梯形体中，并通过三个梯形体将撞击力传递至整个本体以避免应力集中。
2.根据权利要求1所述的一种汽车前安全防撞梁，其特征在于：所述第一梯形体顶面与左侧面的连接处与本体内侧面相连接，第一梯形体右侧面与第二梯形体左侧面相连接，第二梯形体底面两端部均与本体内侧面相连接，第二梯形体右侧面与第三梯形体左侧面相连接，第三梯形体顶面与右侧面的连接处与本体内侧面相连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种汽车前安全防撞梁，其特征在于：所述桁架还包括底板，所述第一梯形体底边与第三梯形体底边均与底板相连接，所述吸能盒固接在底板底面。
4.根据权利要求1所述的一种汽车前安全防撞梁，其特征在于：所述吸能盒包括塑性好且中空的圆柱体和刚性好的圆台，圆柱体底端套接在圆台外周，圆柱体顶端与桁架相固接，圆台与汽车纵梁相连接。
5.根据权利要求4所述的一种汽车前安全防撞梁，其特征在于：所述圆柱体底端靠置在圆台外周面，另设有锁固件，锁固件将圆柱体底端和圆台锁接在一起。
6.根据权利要求4所述的一种汽车前安全防撞梁，其特征在于：所述圆台内填充有泡沫铝层。
7.根据权利要求6所述的一种汽车前安全防撞梁，其特征在于：所述泡沫铝层设有多层，泡沫铝层的密度为自上而下越来越大。
8.根据权利要求4所述的一种汽车前安全防撞梁，其特征在于：所述圆柱体采用铝合金材质，所述圆台采用钢材质。
9.根据权利要求1所述的一种汽车前安全防撞梁，其特征在于：所述本体横截面包括第四梯形体、第五梯形体和第六梯形体，第五梯形体位于第四梯形体内，第六梯形体位于第五梯形体内，且该三个梯形体底边在同一直线上，当第四梯形体受到撞击时第四梯形体、第五梯形体和第六梯形体相叠加以提高本体之刚度。
10.根据权利要求1所述的一种汽车前安全防撞梁，其特征在于：所述本体在长度方向具有拱形弧度。
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