CN110696759A - 一种梯度汽车吸能盒 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种梯度汽车吸能盒，圆台型支撑内芯、层级加强肋及圆台型支撑管外壳；所述圆台型支撑内芯、层级加强肋及圆台型支撑管外壳由内而外依次设置；所述层级加强肋包括横向设置的若干个从上至下依次设置且从上至下依次变大的六棱柱构成，所述六棱柱之间还设置有纵向设置的加强柱。应用本技术方案可实现提高汽车吸能盒的吸能效果。
Description
技术领域
本发明涉及汽车吸能盒领域，具体是指一种梯度汽车吸能盒。
背景技术
吸能盒的设计是汽车安全设计不可忽视的重要环节，其安装在横梁与车架纵梁之间，作为一种低速安全保护系统而存在，是汽车保险杠系统中重要的吸能装置。当汽车发生碰撞时，吸能盒通过自身不可逆的塑性变形，降低峰值破坏力，尽可能多的转化车辆的动能，以保护行人和驾驶员的安全的，降低汽车的维修成本。然而传统吸能盒多为单层的管状结构，吸能效果低，多角度冲击适应性差，不能人们提供有效的防护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种梯度汽车吸能盒，提高汽车吸能盒的吸能效果。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种梯度汽车吸能盒，圆台型支撑内芯、层级加强肋及圆台型支撑管外壳；所述圆台型支撑内芯、层级加强肋及圆台型支撑管外壳由内而外依次设置；所述层级加强肋包括横向设置的若干个从上至下依次设置且从上至下依次变大的六棱柱构成，所述六棱柱之间还设置有纵向设置的加强柱。
在一较佳的实施例中，从上至下横截面依次变大的每个六棱柱的中部切去一个小六棱柱形成六边形槽，从上至下的每个六棱柱切去的小六棱柱的横截面也从上至下依次增大；所述圆台型支撑内芯穿过每个所述的六棱柱的六边形槽，所述六边形槽的边长与所述圆台型支撑内芯的周边相切。
在一较佳的实施例中，上下两个所述的六棱柱之间，位于上方的六棱柱的顶角的投影与位于下方的六棱柱的边长中心的投影重合。
在一较佳的实施例中，所述六棱柱的每条边与所述六边型槽的每条边两两之间相互平行，且所述六棱柱的每条边与所述六边型槽的每条边之间的中部平行线的中点处即为设置于这个六棱柱上的所述加强柱的中点所在处；且该加强柱的上端与设置于该加强柱上方的六棱柱的顶角内切。
在一较佳的实施例中，两个所述的六棱柱之间设置有若干个加强柱，所述加强柱的高度即所述六棱柱之间的间距；所述圆台型支撑内芯的侧面斜度越大，所述六棱柱之间的间距越小，所述圆台型支撑内芯的侧面斜度越小，所述六棱柱之间的间距越大。
在一较佳的实施例中，所述六棱柱的厚度按照公差为2mm的等差数列从上至下依次增加。
在一较佳的实施例中，所述六棱柱具体由填充蜂窝结构组成，所述填充蜂窝结构具体由正方形单元阵列拼接组成；所述正方形单元的边长具体由多个组合单元两两之间拼接组成；所述组合单元具体包括一个设置于中部的正六边形，以及四个边长与设置于中部的正六边形的边长相同且重合的设置于侧边的正六边形。
在一较佳的实施例中，所述加强柱具体包括设置于外部的碳纤维管及填充于所述碳纤维管内部的聚氨酯泡沫。
在一较佳的实施例中，圆台型支撑内芯及圆台型支撑管外壳均具体为碳纤维管。
在一较佳的实施例中，所述层级加强肋包括横向从上至下依次设置且从上至下依次变大的第一六棱柱、第二六棱柱、第三六棱柱及第四六棱柱，两个六棱柱之间所述的纵向设置的加强柱具体设置有六个，且所述加强柱沿中心对称分布。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
1.吸能总量的大，吸能效率高，承载稳定。由碳纤维构成的内、外圆锥管具有很好的稳定性，碳纤维管通过渐进的分层失效，能够吸收大量能量。六棱柱、加强柱的布置的方式，使得碰撞力六棱柱角单元与边单元之间交替变换，保证材料充分利用，有效提高吸能总量。横向设置的六棱柱内部采用层级蜂窝填充相比于传统蜂窝，不仅折叠波较短，材料利用率更高，而且变形模式更加稳定，有效提高承载能力。此外，聚氨酯泡沫为密度小、吸能水平高的多孔材料，加强柱采用聚氨酯泡沫填充碳纤维管的复合结构，不仅能保证高效吸能，还能通过材料间的交互作用，改善碳纤维管的变形模式，提高承载的稳定性。
2.逐级吸能，吸能稳定，持续性强。由于吸能盒的结构采用梯度设计，六棱柱及加强柱在尺寸和填充物密度上均呈逐级递增的特性，保证能量吸收也达到逐级递增的目的，这对于高速碰撞中，保护行人的安全十分有利。此外，层级蜂窝和聚氨酯泡沫均为多孔结构，在碰撞过程中能保证稳定的变形模式，实现能量稳定吸收。蜂窝与聚氨酯泡沫交替吸能，有效提高吸能的持续性。
3.多角度冲击适应性强。无论是内外支撑管还是层级加强肋均呈上小下大的椎体状，配合内部的多孔结构的填充物，能有效抵抗有角度冲击下造成的力学失稳，提高吸能盒多角度冲击的适应性。
4.保证较低的峰值碰撞力。横向加强肋中层级蜂窝的母结构采用四边形设计和纵向加强肋的聚氨酯泡沫均具有较低的峰值碰撞力，有效保护行人与乘客的安全。
附图说明
图1为本发明优选实施例中圆台型支撑内芯及圆台型支撑管外壳的位置关系示意图；
图2为本发明优选实施例中层级加强肋的结构示意图；
图3为本发明优选实施例第一六棱柱的结构示意图；
图4为本发明优选实施例第一六棱柱的填充蜂窝结构示意图；
图5为本发明优选实施例填充蜂窝结构的正方形单元结构示意图；
图6为本发明优选实施例填充蜂窝结构的组合单元结构示意图；
图7为本发明优选实施例第一加强柱的结构示意图；
图8为本发明优选实施例第一加强柱与第一六棱柱及第二六棱柱的位置关系俯视示意图。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
一种梯度汽车吸能盒，参考图1至8，包括圆台型支撑内芯2、层级加强肋3及圆台型支撑管外壳1；所述圆台型支撑内芯2、层级加强肋3及圆台型支撑管外壳1由内而外依次设置；所述层级加强肋3包括横向设置的若干个从上至下依次设置且从上至下依次变大的六棱柱构成，所述六棱柱之间还设置有纵向设置的加强柱。在本实施例中，所述层级加强肋3包括横向从上至下依次设置且从上至下依次变大的第一六棱柱31、第二六棱柱32、第三六棱柱33及第四六棱柱34，共设置有三组加强柱，为了方便描述，每组所述的加强柱具体为第一加强柱35、第二加强柱36及第三加强柱37；所述第一加强柱35、第二加强柱36及第三加强柱37具体设置有六个，且所述第一加强柱35、第二加强柱36及第三加强柱37均沿中心对称分布。由于吸能盒的结构采用梯度设计，六棱柱及加强柱在尺寸和填充物密度上均呈逐级递增的特性，保证能量吸收也达到逐级递增的目的，这对于高速碰撞中，保护行人的安全十分有利。此外，层级蜂窝和聚氨酯泡沫均为多孔结构，在碰撞过程中能保证稳定的变形模式，实现能量稳定吸收。蜂窝与聚氨酯泡沫交替吸能，有效提高吸能的持续性。无论是内外支撑管还是层级加强肋3均呈上小下大的椎体状，配合内部的多孔结构的填充物，能有效抵抗有角度冲击下造成的力学失稳，提高吸能盒多角度冲击的适应性。
具体来说，从上至下横截面依次变大的每个六棱柱的中部切去一个小六棱柱形成六边形槽，从上至下的每个六棱柱切去的小六棱柱的横截面也从上至下依次增大；所述圆台型支撑内芯2穿过每个所述的六棱柱的六边形槽，所述六边形槽的边长与所述圆台型支撑内芯2的周边相切。即切去的小六棱柱的内切圆随着圆台型支撑内芯2从上至下横截面的依次增大而增大。
具体来说，上下两个所述的六棱柱之间，位于上方的六棱柱的顶角的投影与位于下方的六棱柱的边长中心的投影重合。即上下两个六棱柱之间交错设置，具体参考图8，阴影部分标记的为第一六棱柱31。
具体来说，还是参考图8，所述第二六棱柱32的每条边与所述六边型槽的每条边两两之间相互平行，且所述第二六棱柱32的每条边与所述六边型槽的每条边之间的中部平行线320的中点处即为设置于这个第二六棱柱32上的所述第一加强柱35的中点所在处；且该第一加强柱35的上端与设置于该第一加强柱35上方的第一六棱柱31的顶角内切。
具体来说，所述加强柱的高度即相应的两个六棱柱之间的间距；所述圆台型支撑内芯2的侧面斜度越大，所述六棱柱之间的间距越小，所述加强柱的高度越小；所述圆台型支撑内芯2的侧面斜度越小，所述六棱柱之间的间距越大，所述加强柱的高度越大。
具体来说，所述六棱柱的厚度按照公差为2mm的等差数列从上至下依次增加。
参考图3至6，所述六棱柱具体由填充蜂窝结构311组成，所述填充蜂窝结构311具体由正方形单元312阵列拼接组成；所述正方形单元312的边长具体由多个组合单元313两两之间拼接组成；所述组合单元313具体包括一个设置于中部的正六边形，以及四个边长与设置于中部的正六边形的边长相同且重合的设置于侧边的正六边形。具体参考图6，设置于侧边的四个正六边形两两成组分别位于设置于中部的正六边形的两端，呈轴对称分布。横向设置的六棱柱中层级蜂窝的母结构采用四边形设计和纵向加强肋的聚氨酯泡沫均具有较低的峰值碰撞力，有效保护行人与乘客的安全。
在本实施例中，所述加强柱具体包括设置于外部的碳纤维管351及填充于所述碳纤维管内部的聚氨酯泡沫352。圆台型支撑内芯2及圆台型支撑管外壳1均具体为碳纤维管。由碳纤维构成的内、外圆锥管具有很好的稳定性，碳纤维管通过渐进的分层失效，能够吸收大量能量。六棱柱、加强柱的布置的方式，使得碰撞力六棱柱角单元与边单元之间交替变换，保证材料充分利用，有效提高吸能总量。横向设置的六棱柱内部采用层级蜂窝填充相比于传统蜂窝，不仅折叠波较短，材料利用率更高，而且变形模式更加稳定，有效提高承载能力。此外，聚氨酯泡沫为密度小、吸能水平高的多孔材料，加强柱采用聚氨酯泡沫填充碳纤维管的复合结构，不仅能保证高效吸能，还能通过材料间的交互作用，改善碳纤维管的变形模式，提高承载的稳定性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (10)
1.一种梯度汽车吸能盒，其特征在于，圆台型支撑内芯、层级加强肋及圆台型支撑管外壳；所述圆台型支撑内芯、层级加强肋及圆台型支撑管外壳由内而外依次设置；所述层级加强肋包括横向设置的若干个从上至下依次设置且从上至下依次变大的六棱柱构成，所述六棱柱之间还设置有纵向设置的加强柱。
2.根据权利要求1所述的梯度汽车吸能盒，其特征在于，从上至下横截面依次变大的每个六棱柱的中部切去一个小六棱柱形成六边形槽，从上至下的每个六棱柱切去的小六棱柱的横截面也从上至下依次增大；所述圆台型支撑内芯穿过每个所述的六棱柱的六边形槽，所述六边形槽的边长与所述圆台型支撑内芯的周边相切。
3.根据权利要求2所述的梯度汽车吸能盒，其特征在于，上下两个所述的六棱柱之间，位于上方的六棱柱的顶角的投影与位于下方的六棱柱的边长中心的投影重合。
4.根据权利要求3所述的梯度汽车吸能盒，其特征在于，所述六棱柱的每条边与所述六边型槽的每条边两两之间相互平行，且所述六棱柱的每条边与所述六边型槽的每条边之间的中部平行线的中点处即为设置于这个六棱柱上的所述加强柱的中点所在处；且该加强柱的上端与设置于该加强柱上方的六棱柱的顶角内切。
5.根据权利要求2所述的梯度汽车吸能盒，其特征在于，两个所述的六棱柱之间设置有若干个加强柱，所述加强柱的高度即所述六棱柱之间的间距；所述圆台型支撑内芯的侧面斜度越大，所述六棱柱之间的间距越小，所述圆台型支撑内芯的侧面斜度越小，所述六棱柱之间的间距越大。
6.根据权利要求2所述的梯度汽车吸能盒，其特征在于，所述六棱柱的厚度按照公差为2mm的等差数列从上至下依次增加。
7.根据权利要求1所述的梯度汽车吸能盒，其特征在于，所述六棱柱具体由填充蜂窝结构组成，所述填充蜂窝结构具体由正方形单元阵列拼接组成；所述正方形单元的边长具体由多个组合单元两两之间拼接组成；所述组合单元具体包括一个设置于中部的正六边形，以及四个边长与设置于中部的正六边形的边长相同且重合的设置于侧边的正六边形。
8.根据权利要求1所述的梯度汽车吸能盒，其特征在于，所述加强柱具体包括设置于外部的碳纤维管及填充于所述碳纤维管内部的聚氨酯泡沫。
9.根据权利要求1所述的梯度汽车吸能盒，其特征在于，圆台型支撑内芯及圆台型支撑管外壳均具体为碳纤维管。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的梯度洗车吸能盒，其特征在于，所述层级加强肋包括横向从上至下依次设置且从上至下依次变大的第一六棱柱、第二六棱柱、第三六棱柱及第四六棱柱，两个六棱柱之间所述的纵向设置的加强柱具体设置有六个，且所述加强柱沿中心对称分布。
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