CN110077345A - 一种负泊松比汽车碰撞吸能盒 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种负泊松比汽车碰撞吸能盒，包括筒状壳体(5)、与所述筒状壳体(5)前端固定连接的前端板(4)、与所述筒状壳体(5)后端固定连接的后端板(7)，在所述筒状壳体(5)与前端板(4)、后端板(7)形成的腔体内设有V形负泊松比薄壁管吸能体(3)；所述V形负泊松比薄壁管吸能体(3)包括至少1个薄壁管筒(31)，所述薄壁管筒(31)的轴线与筒状壳体(5)的轴线平行。本发明的目的在于提供一种负泊松比汽车碰撞吸能盒，吸能稳定性好、吸能效率高。

Description

一种负泊松比汽车碰撞吸能盒
技术领域
本发明属于汽车被动安全防护设备技术领域，特别是一种吸能稳定性好、吸能效率高的负泊松比汽车碰撞吸能盒。
背景技术
汽车碰撞吸能盒置于汽车前端，在车辆发生碰撞事故时，吸能盒通过压溃变形可以耗散约50％的车辆碰撞时产生的动能，从而有效的保护成员和货物安全。
负泊松比结构在变形时表现出一种反直觉的行为，轴向压缩时下，结构纵向也会收缩，正是这种反直觉的负泊松比现象使结构具有许多理想特性，其中包括比传统结构更加优异的防冲击性能和吸能特性。现有负泊松比汽车碰撞吸能盒如中国发明专利“负泊松比单胞结构及三维负泊松比结构内芯和吸能盒”(申请号：CN201720315179.9，公开日：2018.11.27)，包括一种负泊松比单胞结构及三维负泊松比结构内芯和吸能盒，该负泊松比结构吸能盒由吸能盒盒体、前安装板、后安装板和三维负泊松比结构内芯组成。传统的汽车吸能盒结构仍然是薄壁方管、薄壁圆管等，但传统的薄壁管与负泊松比结构的薄壁管比较，无论是耐撞性还是吸能特性，都比较差。
由于现有负泊松比汽车碰撞吸能盒普遍采用薄壁方管、薄壁圆管作为内部支撑及变形结构，吸能不稳定、吸能效率低，不能起到很好的安全防护效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种负泊松比汽车碰撞吸能盒，吸能稳定性好、吸能效率高。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种负泊松比汽车碰撞吸能盒，包括筒状壳体5、与所述筒状壳体5前端固定连接的前端板4、与所述筒状壳体5后端固定连接的后端板7，在所述筒状壳体5与前端板4、后端板7形成的腔体内设有V形负泊松比薄壁管吸能体3。
优选地，所述V形负泊松比薄壁管吸能体3包括至少1个薄壁管筒31，所述薄壁管筒31的轴线与筒状壳体5的轴线平行。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1、吸能稳定性好：
本发明的吸能盒装置，由于V形负泊松比结构存在内凹形的空隙，使得碰撞时，每一层的V形支撑可以通过弯曲变形叠坐进下一层的V形支撑中，这种稳定的叠坐溃缩形式使得碰撞力波动小；由于V形结构的内凹和薄壁管的层叠排布，使得碰撞初期时，V形结构的弯曲变形可以有效耗散碰撞动能，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和货物的伤害；而且在这种叠坐溃缩进行时，薄壁管的管壁会因为负泊松比效应而向内聚合，进一步增强抗冲击能力；当所有层面的V形支撑都叠坐在一起，薄壁管会进一步通过折叠的形式进行溃缩，有效的增加了压溃行程。
2、吸能效率高：
本发明中的吸能盒体内的V形薄壁管是负泊松比结构，相比于传统四边形蜂窝，由于内凹形的V形支撑的加入，增加了角单元的数量，因为在碰撞中，角单元的折叠变形是主要的吸能方式之一，所以，这种新型V形负泊松比结构的吸能效果要明显优于传统薄壁管；而且，泡沫铝填充的填充薄壁管能够进一步提高总吸能，保证吸能效率；而且，本发明所诉的吸能盒的前后两端是通过螺栓连接在车身，可以在失效后快速更换，且操作简便，适合大量生产使用。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明负泊松比汽车碰撞吸能盒的立体结构示意图。
图2是图1中单个薄壁筒的立体结构示意图。
图3是图2的俯视图。
图4是图2的主视图。
图中，前端板4，筒状壳体5，后端板7，V形负泊松比薄壁管吸能体3，薄壁管筒31，环状体32，V形薄壁管33，支撑V形薄壁管34。
具体实施方式
如图1所示，本发明负泊松比汽车碰撞吸能盒，包括筒状壳体5、与所述筒状壳体5前端固定连接的前端板4、与所述筒状壳体5后端固定连接的后端板7，在所述筒状壳体5与前端板4、后端板7形成的腔体内设有V形负泊松比薄壁管吸能体3。
如图2所示，所述V形负泊松比薄壁管吸能体3包括至少1个薄壁管筒31，所述薄壁管筒31的轴线与筒状壳体5的轴线平行。
所述V形负泊松比薄壁管吸能体3包括2至4个薄壁管筒31，所述薄壁管筒31的轴线与筒状壳体5的轴线平行。
所述薄壁管筒31的下端与吸能盒的后端板7通过焊接固定连接；所述吸能盒的后端板7与车辆的前纵梁螺栓连接，前端板4通过螺栓连接车辆的防撞梁。
如图2、3、4所示，
所述每个薄壁管筒31由多个环状体32沿轴向叠置而成，每个环状体32由多个V形薄壁管33依次首尾固定连接而成，轴向相邻的环状体32之间以多个支撑V形薄壁管34相连接。
所述支撑V形薄壁管34的两个前端点分别与后端的V形薄壁管33的两个端点固定连接，支撑V形薄壁管34的后顶点与前端的V形薄壁管33的后顶点固定连接。
负泊松比V形薄壁管是由2个不同角度的V形结构通过各种组合阵列产生的，薄壁管的壁厚t优选是2mm。
作为改进，
所述筒状壳体5之内、薄壁筒31之外的空隙以泡沫铝密实填充。
优选地，
所述泡沫铝的填充密度由前往后逐渐增大。
作为进一步优选，
所述泡沫铝的填充密度由前往后分三级逐级增大，每一密度级的长度为总长的三分之一。
作为进一步改进，所述筒状壳体5设有至少一道周向环绕的环向诱导槽。优选地，沿轴向布置二道环向诱导槽，可以诱导吸能盒的朝着有利的方向变形，从而提升吸能盒的吸能特性。

Claims (9)

1.一种负泊松比汽车碰撞吸能盒，包括筒状壳体(5)、与所述筒状壳体(5)前端固定连接的前端板(4)、与所述筒状壳体(5)后端固定连接的后端板(7)，其特征在于：
在所述筒状壳体(5)与前端板(4)、后端板(7)形成的腔体内设有V形负泊松比薄壁管吸能体(3)。
2.根据权利要求1所述的负泊松比吸能盒，其特征在于：
所述V形负泊松比薄壁管吸能体(3)包括至少1个薄壁管筒(31)，所述薄壁管筒(31)的轴线与筒状壳体(5)的轴线平行。
3.根据权利要求1所述的负泊松比吸能盒，其特征在于：
所述V形负泊松比薄壁管吸能体(3)包括2至4个薄壁管筒(31)，所述薄壁管筒(31)的轴线与筒状壳体(5)的轴线平行。
4.根据权利要求2、3所述的负泊松比吸能盒，其特征在于：
所述每个薄壁管筒(31)由多个环状体(32)沿轴向叠置而成，每个环状体(32)由多个V形薄壁管(33)依次首尾固定连接而成，轴向相邻的环状体(32)之间以多个支撑V形薄壁管(34)相连接。
5.根据权利要求4所述的负泊松比吸能盒，其特征在于：
所述支撑V形薄壁管(34)的两个前端点分别与后端的V形薄壁管(33)的两个端点固定连接，支撑V形薄壁管(34)的后顶点与前端的V形薄壁管(33)的后顶点固定连接。
6.根据权利要求2、3所述的负泊松比吸能盒，其特征在于：
所述筒状壳体(5)之内、薄壁筒(31)之外的空隙以泡沫铝密实填充。
7.根据权利要求6所述的负泊松比吸能盒，其特征在于：
所述泡沫铝的填充密度由前往后逐渐增大。
8.根据权利要求6所述的负泊松比吸能盒，其特征在于：
所述泡沫铝的填充密度由前往后分三级逐级增大，每一密度级的长度为总长的三分之一。
9.根据权利要求1所述的负泊松比吸能盒，其特征在于：
所述筒状壳体(5)设有至少一道周向环绕的环向诱导槽。
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