CN111002934B - 一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠 - Google Patents

Abstract

本发明的一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠，属于汽车保险杠领域；包括保险杠外壳组合件、吸能块、保险杠横梁、保险杠支架、一级缓冲机构、二级缓冲机构、阀座组件、承接板；一级缓冲机构包括第一支座、第二支座、以及多个螺旋弹簧；一级缓冲机构能够保证保险杠扭振转动时吸收能量，从而衰减冲击中过大的扭振和冲击幅值，并抑制冲击中共振区的共振幅值和传递大的扭矩，即使外力碰撞方向的不确定的情况下，也能使得汽车保险杆在受到碰撞时通过二级缓冲机构进行多级缓冲，即二级缓冲机构能够将垂直冲击载荷转换为水平横向的冲击载荷，并能缓冲水平横向的冲击载荷为提高冲击能量吸收作用，提高汽车碰撞安全与行人保护将起到重要作用。

Description

一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠

技术领域

本发明涉及汽车保险杠领域，更具体的，涉及一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠。

背景技术

汽车是重要的现代化交通工具，随着社会的快速发展与人们的经济生活水平的提高，汽车工业近年来发展愈加迅猛，汽车保险杠作为汽车安全设计的重要部件是吸收和减缓外界冲击力、防护车身前后部的安全装置，随着人们对汽车安全性能的要求日益增加。

现有的汽车保险杠为追求本身的轻量化，一般的汽车前端保险杠系统主要包括保险杠壳体、保险杠支架、吸能块、保险杠加强横梁、前围与纵梁连接模块，其中，塑料保险杠壳体、吸能块和保险杠加强横梁都可作为缓冲吸能部件，汽车的前后部分为碰撞吸能区，壳体部分采用强度比较低的塑料材料制造，在发生碰撞时可以变形，吸收一部分的碰撞能量，不仅防止车辆本身被撞坏，还能防止车辆把行人撞伤。在壳体内部与车身结构衔接中间增加吸能区，通过吸能块吸收了大部分的碰撞能量，吸能块的主要功能是支撑、防撞和吸能。然而在汽车发生碰撞时，保险杠作为最先与外界物体相接触的部件，承担了部分冲击能量，尤其是冲击波峰的缓冲作用，通过自身的变形来吸收冲击产生的动能，减少碰撞过程的加速度，有效地减少碰撞冲击力，从而对乘员和行人起到保护作用，同时通过缓冲吸能还能保护汽车其他部件免受损伤；但由于外力碰撞方向的不确定性，使得现有的汽车保险杆在受到碰撞时无法进行进行能量转换以及多级缓冲，为提高冲击能量吸收作用，提高汽车碰撞安全与行人保护将起到重要作用，对汽车碰撞安全具有十分重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠，解决技术中传统由于外力碰撞方向的不确定性，使得现有的汽车保险杆在受到碰撞时无法进行进行伸缩式的能量转换以及多级缓冲，缓冲效果较差，保险杆遭到整体破坏的问题，提高了车辆的安全性能的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠，包括壁厚为2.2mm-2.5mm且为高弹性材料制成的保险杠外壳组合件和固定设于所述保险杠外壳组合件内侧的吸能块；

还包括沿车体宽度方向设置的保险杠横梁、对称设置在所述保险杠横梁两端部后侧且具有双层复合薄壁管结构的保险杠支架、对称设置在所述保险杠横梁两端部前侧且能承受扭矩和吸振效果的的一级缓冲机构、一端设置在所述保险杠横梁的前端中部且与所述保险杠横梁组件滑动连接的二级缓冲机构、对称设置在所述保险杠横梁上且用于缓冲所述二级缓冲机构横向冲击载荷的阀座组件、以及用于将所述吸能块与所述一级缓冲机构和所述二级缓冲机构相连接且由连续纤维复合材料制成的承接板；

所述保险杠外壳组合件包括位于车体中部的第一外壳件、对称设于所述第一外壳件两端的第二外壳组件；所述第二外壳组件均与所述第一外壳件相互嵌合；

所述一级缓冲机构包括固定设于所述保险杠横梁前端面上的两个第一支座、与所述承接板固定连接的两个第二支座、以及由多股碳素钢丝拧成钢索绕制而成的多个螺旋弹簧；

多个所述螺旋弹簧依次间隔缠绕连接在所述第一支座与所述第二支座之间；

所述二级缓冲机构能够将垂直冲击载荷转换为水平横向的冲击载荷，并能缓冲水平横向的冲击载荷；

当所述保险杠外壳组合件受到外部冲击时，所述螺旋弹簧产生收缩，其中各股钢丝紧密接触产生摩擦和阻尼力实现一级缓冲；当所述螺旋弹簧继续收缩后，所述二级缓冲机构会沿所述保险杠横梁移动并与所述阀座组件撞击从而吸收碰撞强度带来的冲击，实现二级缓冲；

所述第一支座由水平设置的第一连接板和与所述第一连接板一体成型且垂直设置的第二连接板组成；

所述第二支座由水平设置的第三连接板和与所述第三连接板一体成型且垂直设置的第四连接板组成；

所述第二连接板上设有多个供所述螺旋弹簧穿过的第一连接孔；

所述第四连接板有多个供所述螺旋弹簧穿过的第二连接孔；

所述第一连接孔从所述第二连接板外侧朝向所述第二连接板内侧方向倾斜设置；

所述第二连接孔从所述第四连接板外侧朝向所述第四连接板内侧方向倾斜设置；

靠近所述二级缓冲机构的所述第一连接孔与所述第二连接孔的中心连线的长度最大。

优选地，所述保险杠支架为双层复合结构，所述保险杠支架由与车身支架相连的底板、外层为正六边形锥管、内层为圆锥管、以及与所述保险杠横梁相连的顶板组成；所述正六边形锥管与所述圆锥管的高度一致；

所述正六边形锥管的每一个横截面正六边形内接圆的直径大于所述圆锥管的直径；所述正六边形锥管与所述底板相连接的边长大于与所述顶板相连接的边长；所述圆锥管与与所述底板相连接的直径大于与所述顶板相连接的直径。

优选地，所述二级缓冲机构包括与所述承接板固定连接的镂空缓冲架、一端与所述镂空缓冲架相铰接且十字交叉结构的连接杆、与所述保险杠横梁滑动连接的燕尾滑块；

所述连接杆之间相互铰接；

所述镂空缓冲架为框架式结构且中部为镂空结构；所述镂空缓冲架的上下表面均多个纵横交错形成的连接筋板；

所述连接杆的一端与所述燕尾滑块相铰接，所述连接杆与所述镂空缓冲架以及所述燕尾滑块的铰接连接均设有滚动轴承；

所述保险杠横梁的前端面上设有供所述燕尾滑块滑动的燕尾滑轨。

优选地，所述阀座组件位于所述燕尾滑轨的末端，所述阀座组件包括具有容置腔室且一端开口、另一端封闭的阀座体、与所述容置腔室底部相适配的发泡缓冲块；

所述阀座体通过螺栓固定在所述保险杠横梁上，所述阀座体具有第一贴合锥面、第二贴合锥面、第一层台阶面、第二层台阶面；所述第一层台阶面与所述第二层台阶面分别设置在所述第一贴合锥面和所述第二贴合锥面上，所述第一贴合锥面、所述第二贴合锥面、所述第一层台阶面以及所述第二层台阶面的中心轴线相重合；

所述第一贴合锥面靠近所述阀座体的敞口处，所述第一贴合锥面与所述阀座体中心轴线之间的角度а小于所述第二贴合锥面与所述阀座体中心轴线之间的角度в。

优选地，所述承接板包括具有中空腔室且由6061航空铝合金锻造而成的本体和填充在所述中空腔室内且由聚合物复合材料制成的填充增强块组成；所述填充增强块为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维以及天然纤维中的任一一种；

所述填充增强块的连续纤维与所述本体混合熔融后压制形成所述承接板。

优选地，所述阀座组件位于所述一级缓冲机构和所述二级缓冲机构之间。

优选地，所述正六边形锥管内侧壁与所述圆锥管的外侧壁之间多个加强筋板，所述加强筋板沿所述圆锥管的外圆周向均布发散，并沿所述圆锥管的中心轴线方向布置。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠，采用多片试组合结构，能够在碰撞时第一时间分散并传递冲击力，即碰撞时第一时间接触人后产生缓冲，提高保险杠外壳组合件自身的缓冲性能；从而减少或避免了保险杠外壳组合件的二次磕碰，能够实现强度高，消振能力强、抗冲击能力强，其中一级缓冲机构中的弧形多股弹簧能够保证保险杠扭振转动时吸收能量，从而衰减冲击中过大的扭振和冲击幅值，并抑制冲击中共振区的共振幅值和传递大的扭矩，即使外力碰撞方向的不确定的情况下，也能使得汽车保险杆在受到碰撞时通过二级缓冲机构进行能量转换以及多级缓冲，即二级缓冲机构能够将垂直冲击载荷转换为水平横向的冲击载荷，并能缓冲水平横向的冲击载荷为提高冲击能量吸收作用，提高汽车碰撞安全与行人保护将起到重要作用。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠的结构示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的A处放大的结构示意图；

图3是本发明具体实施方式提供的B处放大的结构示意图；

图4是保险杠支架(除去底板和顶板结构)的立体结构示意图。

图中：

1、保险杠外壳组合件；11、第一外壳件；12、第二外壳件；2、吸能块；3、保险杠横梁；31、燕尾滑轨；4、保险杠支架；41、底板；42、正六边形锥管；43、圆锥管；44、顶板；5、一级缓冲机构；51、第一支座；511、第一连接板；512、第二连接板；5121、第一连接孔；52、第二支座；521、第三连接板；522、第四连接板；5221、第二连接孔；53、螺旋弹簧；6、二级缓冲机构；61、镂空缓冲架；62、连接杆；63、燕尾滑块；7、阀座组件；71、阀座体；711、第一贴合锥面；712、第二贴合锥面；713、第一层台阶面；714、第二层台阶面；72、发泡缓冲块；8、承接板；81、本体；82、填充增强块。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1是本发明具体实施方式提供的一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠的结构示意图，如图1所示，图2是本发明具体实施方式提供的A处放大的结构示意图；如图2所示，图3是本发明具体实施方式提供的B处放大的结构示意图；如图3所示，图4是保险杠支架(除去底板和顶板结构)的立体结构示意图；如图4所示。本发明的一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠，包括壁厚为2.2mm-2.5mm且为高弹性材料制成的保险杠外壳组合件1和固定设于保险杠外壳组合件1内侧的吸能块2；

还包括沿车体宽度方向设置的保险杠横梁3、对称设置在保险杠横梁3两端部后侧且具有双层复合薄壁管结构的保险杠支架4、对称设置在保险杠横梁3两端部前侧且能承受扭矩和吸振效果的的一级缓冲机构5、一端设置在保险杠横梁3的前端中部且与保险杠横梁3组件滑动连接的二级缓冲机构6、对称设置在保险杠横梁3上且用于缓冲二级缓冲机构6横向冲击载荷的阀座组件7、以及用于将吸能块2与一级缓冲机构5和二级缓冲机构6相连接且由连续纤维复合材料制成的承接板8；

保险杠外壳组合件1包括位于车体中部的第一外壳件11、对称设于第一外壳件11两端的第二外壳组件12；第二外壳组件12均与第一外壳件11相互嵌合；

通过多层分块结构的设计，当发生碰撞时，利用多层分块结构发散碰撞力，避免碰撞力集中在碰撞点而造成保险杠外壳破裂，从而降低了碰撞伤害，同时保险杠外壳组合件1的整体壁厚控制在2.2mm-2.5mm，并采用高弯曲模量材料，具体地，本发明优选采用行业内使用的改性后的聚丙烯，行业常规的保险杠2.8mm-3.2mm常规厚度的保险杠所选用的聚丙烯材料的弯曲模量一般为1000-1400MPa，为了防止保险杠在减薄的情况不发生变形，通过大幅提高材料的弯曲模量来弥补制件刚度的不足。薄壁化的保险杠壁厚减至2.2mm-2.5mm，因此改性聚丙烯材料弯曲模量至少达到1500MPa，以适应零缝隙设计的要求以及在较宽的环境温度范围内制品不变形、不翘曲；同时保持良好的韧性、刚性以及抗弯性的平衡；以使保险杠在满足使用强度要求的前提下，壁更薄，质量更轻、成本更低。

一级缓冲机构5包括固定设于保险杠横梁3前端面上的两个第一支座51、与承接板8固定连接的两个第二支座52、以及由多股碳素钢丝拧成钢索绕制而成的多个螺旋弹簧53；

多个螺旋弹簧53依次间隔缠绕连接在第一支座51与第二支座52之间；

二级缓冲机构6能够将垂直冲击载荷转换为水平横向的冲击载荷，并能缓冲水平横向的冲击载荷；

当保险杠外壳组合件1受到外部冲击时，螺旋弹簧53产生收缩，其中各股钢丝紧密接触产生摩擦和阻尼力实现一级缓冲；当螺旋弹簧53继续收缩后，二级缓冲机构6会沿保险杠横梁3移动并与阀座组件7撞击从而吸收碰撞强度带来的冲击，实现二级缓冲。

以上实施，具体来说，本申请的一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠，在空间上从内往外依次设置有保险杠支架4、保险杠横梁3、阀座组件7、一级缓冲机构5、二级缓冲机构6、吸能块2、承接板8、吸能块2和保险杠外壳组合件1，通过合理布局设置和协同合作，实现非常有效地衰减来自外部的冲击。更为具体来说，一级缓冲机构5包括固定设于保险杠横梁3前端面上的两个第一支座51、与承接板8固定连接的两个第二支座52、以及由多股碳素钢丝拧成钢索绕制而成的多个螺旋弹簧53；多个螺旋弹簧53依次间隔缠绕连接在第一支座51与第二支座52之间；二级缓冲机构6能够将垂直冲击载荷转换为水平横向的冲击载荷，并能缓冲水平横向的冲击载荷。当保险杠受到外部撞击时，正面碰撞中保险杠外壳组合件1结构碰撞力主要传递路径为：吸能块2→承接板8→一级缓冲机构5→二级缓冲机构6→阀座组件7→保险杠横梁3→保险杠支架4，其中螺旋弹簧53具体是采用无中心股的三股钢丝组成的弧形多股弹簧，弧形多股弹簧的作用是保险杠扭振转动时吸收能量，从而衰减冲击中过大的扭振和冲击幅值，并抑制冲击中共振区的共振幅值和传递大的扭矩，当保险杠外壳组合件1受到外部冲击时，螺旋弹簧53产生收缩变形，各股钢丝紧密接触产生摩擦和耦合实现一级缓冲；在工作的过程，弧形多股弹簧受到随时间变化的载荷的冲击作用，并且在工作之前和工作过程中，由于钢丝股与股之间相互接触而产生较大的摩擦而消耗自身能量，使弧形多股弹簧尽快停止振动。也进一步确保并维持了维持保险杠外壳组合件1外在受到冲击时能够不发生较大偏移和转向。同时保险杠外壳组合件1包括位于车体中部的第一外壳件11、对称设于第一外壳件11两端的第二外壳组件12；第二外壳组件12均与第一外壳件11相互嵌合；采用多片试组合结构，能够在碰撞时第一时间分散并传递冲击力，即碰撞时第一时间接触人后产生缓冲，提高保险杠外壳组合件1自身的缓冲性能；从而减少或避免了保险杠外壳组合件1的二次磕碰，在实际发生碰撞过程中，无论是第一外壳件11还是第二外壳组件12受到撞击，都能够在第一时间通过通过吸能路径吸能块2→承接板8→一级缓冲机构5→二级缓冲机构6→阀座组件7→保险杠横梁3→保险杠支架4进行多级缓冲。

此外当螺旋弹簧53继续收缩后，二级缓冲机构6会沿保险杠横梁3移动并与阀座组件7撞击从而吸收碰撞强度带来的冲击，实现二级缓冲。通过保险杠横梁3和保险杠支架4在发生碰撞时可以变形，吸收一部分的碰撞能量，不仅防止车辆本身被撞坏，在保险杠横梁3与车身结构衔接中间增加具有双层复合薄壁管结构的保险杠支架4，通过保险杠支架4吸收了部分的碰撞能量，还能起到支撑、防撞和吸能作用，并能最大限度降低保险杠整体结构，并在外力解除后进行自行恢复。

因此，采用多片试组合结构，能够在碰撞时第一时间分散并传递冲击力，即碰撞时第一时间接触人后产生缓冲，提高保险杠外壳组合件1自身的缓冲性能；从而减少或避免了保险杠外壳组合件1的二次磕碰，能够实现强度高，消振能力强、抗冲击能力强，一级缓冲机构5中的弧形多股弹簧能够保证保险杠扭振转动时吸收能量，从而衰减冲击中过大的扭振和冲击幅值，并抑制冲击中共振区的共振幅值和传递大的扭矩，即使外力碰撞方向的不确定的情况下，也能使得汽车保险杆在受到碰撞时通过二级缓冲机构6进行能量转换以及多级缓冲，即二级缓冲机构6能够将垂直冲击载荷转换为水平横向的冲击载荷，并能缓冲水平横向的冲击载荷为提高冲击能量吸收作用，提高汽车碰撞安全与行人保护将起到重要作用。

进一步地，保险杠支架4为双层复合结构，保险杠支架4由与车身支架相连的底板41、外层为正六边形锥管42、内层为圆锥管43、以及与保险杠横梁3相连的顶板44组成；正六边形锥管42与圆锥管43的高度一致；

正六边形锥管42的每一个横截面正六边形内接圆的直径大于圆锥管43的直径；正六边形锥管42与底板41相连接的边长大于与顶板44相连接的边长；圆锥管43与与底板41相连接的直径大于与顶板44相连接的直径。

具体来说，目前汽车中普通的保险杠支架为方形薄壁管，然而在发生碰撞时，由于结构的屈服变形过程中，碰撞力由大到小发生剧烈变化，与均匀碰撞吸能过程有较大差距，难以在较短的距离内达到较好的吸能效果，普通的保险杠支架在碰撞过程中成轴向非对称性的成棱角形交错排列变形，通过将保险杠支架4为双层复合结构，并将正六边形锥管42的每一个横截面正六边形内接圆的直径大于圆锥管43的直径；正六边形锥管42与底板41相连接的边长大于与顶板44相连接的边长；圆锥管43与与底板41相连接的直径大于与顶板44相连接的直径；能够在较短距离获得良好的吸能效果，并且在碰撞过程中碰撞力变化均匀，也使得保险杠支架4在碰撞过程中屈服变形更加稳定，提高保险杠支架4的总吸能。

进一步地，二级缓冲机构6包括与承接板8固定连接的镂空缓冲架61、一端与镂空缓冲架61相铰接且十字交叉结构的连接杆62、与保险杠横梁3滑动连接的燕尾滑块63；

连接杆62之间相互铰接；

镂空缓冲架61为框架式结构且中部为镂空结构；镂空缓冲架61的上下表面均多个纵横交错形成的连接筋板；

连接杆62的一端与燕尾滑块63相铰接，连接杆62与镂空缓冲架61以及燕尾滑块63的铰接连接均设有滚动轴承；

保险杠横梁3的前端面上设有供燕尾滑块63滑动的燕尾滑轨31。

具体来说，当保险杠外壳组合件1受到较大的冲击力时，外部冲击首先经过一级缓冲机构5实现初级缓冲，当一级缓冲机构5持续被压缩时，承接板8也继续受到碰撞被继续压缩进而带动二级缓冲机构6实现二次缓冲，更为具体来说，燕尾滑块63会沿燕尾滑轨31移动并与阀座组件7撞击从而吸收碰撞强度带来的冲击，从而实现二级缓冲，并将垂直冲击载荷部分转换为水平冲击载荷进行横向缓冲和吸能，从而降低冲击载荷局部或单点冲击保险杠横梁3，避免保险杠横梁3的局部受力过大而损坏，通过将并将垂直冲击载荷部分转换为水平冲击载荷进行横向缓冲和吸能，也能实现两端设置的保险杠支架4完成部分吸能和缓冲，在分散局部冲击载荷，更能提高整体的可靠性能。不仅如此，通过将镂空缓冲架61为框架式结构且中部设置为镂空的结构；镂空缓冲架61的上下表面均多个纵横交错形成的连接筋板，能够确保镂空缓冲架61的整体连接强度，同时镂空缓冲架61的两端与保险杠的第一外壳件11铆接，增加了保险杆外壳的固定点，提高了保险杆外壳安装的稳定性，另外镂空结构也能增加碰撞时的缓冲空间，从而起到更好的缓冲作用。

进一步地，阀座组件7位于燕尾滑轨31的末端，阀座组件7包括具有容置腔室且一端开口、另一端封闭的阀座体71、与容置腔室底部相适配的发泡缓冲块72；

阀座体71通过螺栓固定在保险杠横梁3上，阀座体71具有第一贴合锥面711、第二贴合锥面712、第一层台阶面713、第二层台阶面714；第一层台阶面713与第二层台阶面714分别设置在第一贴合锥面711和第二贴合锥面712上，第一贴合锥面711、第二贴合锥面712、第一层台阶面713以及第二层台阶面714的中心轴线相重合；

第一贴合锥面711靠近阀座体71的敞口处，第一贴合锥面711与阀座体71中心轴线之间的角度а小于第二贴合锥面712与阀座体71中心轴线之间的角度в。

具体来说，将阀座体71钣金件拉深成带双层台阶的锥面形状，进而将阀座体71设计成双层台阶状和将台阶设计在锥面形状上，这样锥面的成型工艺效果较好，第一贴合锥面711与阀座体71中心轴线之间的角度а小于第二贴合锥面712与阀座体71中心轴线之间的角度в，它有力的保证了装配时燕尾滑块63自动滑入第二贴合锥面712上，同时在第一贴合锥面711、第二贴合锥面712间有侧面第一层台阶面713以及第二层台阶面714对燕尾滑块63外径进行定位，这样就保证了阀座体71和燕尾滑块63的同心，使其燕尾滑块63和阀座体71不会在锥面上发生窜动，解决了燕尾滑块63和阀座体71的配合时能够精准定位发泡缓冲块72，保证燕尾滑块63的阻尼力和正常使用，同时这第一层台阶面713以及第二层台阶面714也起到了燕尾滑块63压入找正的作用，进一步发挥阀座体71的横向减振效果。

进一步地，第一支座51由水平设置的第一连接板511和与第一连接板511一体成型且垂直设置的第二连接板512组成；

第二支座52由水平设置的第三连接板521和与第三连接板521一体成型且垂直设置的第四连接板522组成；

第二连接板512上设有多个供螺旋弹簧53穿过的第一连接孔5121；

第四连接板522有多个供螺旋弹簧53穿过的第二连接孔5221；

第一连接孔5121从第二连接板512外侧朝向第二连接板512内侧方向倾斜设置；

第二连接孔5221从第四连接板522外侧朝向第四连接板522内侧方向倾斜设置；

靠近二级缓冲机构6的第一连接孔5121与第二连接孔5221的中心连线的长度最大。

具体来说，远离二级缓冲机构6的第一连接孔5121与第二连接孔5221的中心连线的长度最小，靠近二级缓冲机构6的第一连接孔5121与第二连接孔5221的中心连线的长度最大，使得螺旋弹簧53在第一连接孔5121和第二连接孔5221由外侧位于内侧的向二级缓冲机构6方向的缠绕半径逐渐增大，如此便能保证保险杠外壳组合件1在经过螺旋弹簧53能够产生足够的形变空间，形成保险杠外壳组合件1中部区域的更加优良的抗冲击性能，维持保险杠外壳组合件1外在受到冲击时能够不发生较大偏移和转向，承受外部扭力并实现载荷朝着二级缓冲机构6发生扭转，使得二级缓冲机构6能够接受螺旋弹簧53扭转形成的正面冲击载荷，在从而确保了二级缓冲机构6的缓冲效果，另外螺旋弹簧53的钢丝股与股之间相互接触而产生较大的摩擦而消耗自身的能力，也使得螺旋弹簧53的碰撞时的振动尽快停止，也进一步确保并维持了维持保险杠外壳组合件1外在受到冲击时能够不发生较大偏移和转向。

进一步地，承接板8包括具有中空腔室且由6061航空铝合金锻造而成的本体81和填充在中空腔室内且由聚合物复合材料制成的填充增强块82组成；填充增强块82为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维以及天然纤维中的任一一种；

填充增强块82的连续纤维与本体81混合熔融后压制形成承接板8。

具体来说，承接板8的设置在起来中间连接，在确保其连接强度要求和刚性要求的同时，通过采用6061航空铝合金以及碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维以及天然纤维中的任一一种，使得填充增强块82本体81混合产生协同效应，在实现轻量化设计的同时，而且还具有较高的热机械稳定性，尤其是在刚度、强度、韧性和蠕变性能方面，又具有绝对低的密度，高延伸率在碰撞时能够不产生裂纹、具有变形率低，使得汽车在碰撞过程中有良好的吸收能量和抗冲击能力，极大的提高驾驶员和乘员的安全性，大幅减少整车燃油消耗量的同时，改善了乘坐舒适性，加上不腐蚀、良好的抗疲劳特性以及裂纹形成特性，使得维护成本降低。

进一步地，阀座组件7位于一级缓冲机构5和二级缓冲机构6之间。

具体来说，当保险杠受到外部撞击时，正面碰撞中保险杠外壳组合件1结构碰撞力主要传递路径为：吸能块2→承接板8→一级缓冲机构5→二级缓冲机构6→阀座组件7→保险杠横梁3→保险杠支架4；通过将阀座组件7位于一级缓冲机构5和二级缓冲机构6之间。一级缓冲机构5是与保险杠支架4处于同一中心轴线位置，使得部件吸能量和传力路径中起到了相辅相成的作用，吸能量分析能够快速确定保险杠外壳组合件1中对安全性起到关键作用的部件，反过来，各部件不同大小的吸能量又印证了传力路径的正确性。

进一步地，正六边形锥管42内侧壁与圆锥管43的外侧壁之间多个加强筋板，加强筋板沿圆锥管43的外圆周向均布发散，并沿圆锥管43的中心轴线方向布置。

具体来说，通过在中空部位使用加强筋板结构，提高保险杠支架4的强度，使保险杠支架4能够满足大扭矩传递要求；具有结构合理、传递扭矩大等优点，有效提高保险杠支架4使用寿命。

本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠，包括壁厚为2.2mm-2.5mm且为高弹性材料制成的保险杠外壳组合件(1)和固定设于所述保险杠外壳组合件(1)内侧的吸能块(2)；其特征在于：

还包括沿车体宽度方向设置的保险杠横梁(3)、对称设置在所述保险杠横梁(3)两端部后侧且具有双层复合薄壁管结构的保险杠支架(4)、对称设置在所述保险杠横梁(3)两端部前侧且能承受扭矩和吸振效果的的一级缓冲机构(5)、一端设置在所述保险杠横梁(3)的前端中部且与所述保险杠横梁(3)组件滑动连接的二级缓冲机构(6)、对称设置在所述保险杠横梁(3)上且用于缓冲所述二级缓冲机构(6)横向冲击载荷的阀座组件(7)、以及用于将所述吸能块(2)与所述一级缓冲机构(5)和所述二级缓冲机构(6)相连接且由连续纤维复合材料制成的承接板(8)；

所述保险杠外壳组合件(1)包括位于车体中部的第一外壳件(11)、对称设于所述第一外壳件(11)两端的第二外壳组件(12)；所述第二外壳组件(12)均与所述第一外壳件(11)相互嵌合；

所述一级缓冲机构(5)包括固定设于所述保险杠横梁(3)前端面上的两个第一支座(51)、与所述承接板(8)固定连接的两个第二支座(52)、以及由多股碳素钢丝拧成钢索绕制而成的多个螺旋弹簧(53)；

多个所述螺旋弹簧(53)依次间隔缠绕连接在所述第一支座(51)与所述第二支座(52)之间；

所述二级缓冲机构(6)能够将垂直冲击载荷转换为水平横向的冲击载荷，并能缓冲水平横向的冲击载荷；

当所述保险杠外壳组合件(1)受到外部冲击时，所述螺旋弹簧(53)产生收缩，其中各股钢丝紧密接触产生摩擦和阻尼力实现一级缓冲；当所述螺旋弹簧(53)继续收缩后，所述二级缓冲机构(6)会沿所述保险杠横梁(3)移动并与所述阀座组件(7)撞击从而吸收碰撞强度带来的冲击，实现二级缓冲；

所述第一支座(51)由水平设置的第一连接板(511)和与所述第一连接板(511)一体成型且垂直设置的第二连接板(512)组成；

所述第二支座(52)由水平设置的第三连接板(521)和与所述第三连接板(521)一体成型且垂直设置的第四连接板(522)组成；

所述第二连接板(512)上设有多个供所述螺旋弹簧(53)穿过的第一连接孔(5121)；

所述第四连接板(522)有多个供所述螺旋弹簧(53)穿过的第二连接孔(5221)；

所述第一连接孔(5121)从所述第二连接板(512)外侧朝向所述第二连接板(512)内侧方向倾斜设置；

所述第二连接孔(5221)从所述第四连接板(522)外侧朝向所述第四连接板(522)内侧方向倾斜设置；

靠近所述二级缓冲机构(6)的所述第一连接孔(5121)与所述第二连接孔(5221)的中心连线的长度最大。

2.如权利要求1所述的一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠，其特征在于：

所述保险杠支架(4)为双层复合结构，所述保险杠支架(4)由与车身支架相连的底板(41)、外层为正六边形锥管(42)、内层为圆锥管(43)、以及与所述保险杠横梁(3)相连的顶板(44)组成；所述正六边形锥管(42)与所述圆锥管(43)的高度一致；

所述正六边形锥管(42)的每一个横截面正六边形内接圆的直径大于所述圆锥管(43)的直径；所述正六边形锥管(42)与所述底板(41)相连接的边长大于与所述顶板(44)相连接的边长；所述圆锥管(43)与与所述底板(41)相连接的直径大于与所述顶板(44)相连接的直径。

3.如权利要求1所述的一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠，其特征在于：

所述二级缓冲机构(6)包括与所述承接板(8)固定连接的镂空缓冲架(61)、一端与所述镂空缓冲架(61)相铰接且十字交叉结构的连接杆(62)、与所述保险杠横梁(3)滑动连接的燕尾滑块(63)；

所述连接杆(62)之间相互铰接；

所述镂空缓冲架(61)为框架式结构且中部为镂空结构；所述镂空缓冲架(61)的上下表面均多个纵横交错形成的连接筋板；

所述连接杆(62)的一端与所述燕尾滑块(63)相铰接，所述连接杆(62)与所述镂空缓冲架(61)以及所述燕尾滑块(63)的铰接连接均设有滚动轴承；

所述保险杠横梁(3)的前端面上设有供所述燕尾滑块(63)滑动的燕尾滑轨(31)。

4.如权利要求3所述的一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠，其特征在于：

所述阀座组件(7)位于所述燕尾滑轨(31)的末端，所述阀座组件(7)包括具有容置腔室且一端开口、另一端封闭的阀座体(71)、与所述容置腔室底部相适配的发泡缓冲块(72)；

所述阀座体(71)通过螺栓固定在所述保险杠横梁(3)上，所述阀座体(71)具有第一贴合锥面(711)、第二贴合锥面(712)、第一层台阶面(713)、第二层台阶面(714)；所述第一层台阶面(713)与所述第二层台阶面(714)分别设置在所述第一贴合锥面(711)和所述第二贴合锥面(712)上，所述第一贴合锥面(711)、所述第二贴合锥面(712)、所述第一层台阶面(713)以及所述第二层台阶面(714)的中心轴线相重合；

所述第一贴合锥面(711)靠近所述阀座体(71)的敞口处，所述第一贴合锥面(711)与所述阀座体(71)中心轴线之间的角度а小于所述第二贴合锥面(712)与所述阀座体(71)中心轴线之间的角度в。

5.如权利要求1所述的一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠，其特征在于：

所述承接板(8)包括具有中空腔室且由6061航空铝合金锻造而成的本体(81)和填充在所述中空腔室内且由聚合物复合材料制成的填充增强块(82)组成；所述填充增强块(82)为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维以及天然纤维中的任一一种；

所述填充增强块(82)的连续纤维与所述本体(81)混合熔融后压制形成所述承接板(8)。

6.如权利要求4所述的一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠，其特征在于：

所述阀座组件(7)位于所述一级缓冲机构(5)和所述二级缓冲机构(6)之间。

7.如权利要求2所述的一种可伸缩式逐级分层缓冲汽车保险杠，其特征在于：

所述正六边形锥管(42)内侧壁与所述圆锥管(43)的外侧壁之间多个加强筋板，所述加强筋板沿所述圆锥管(43)的外圆周向均布发散，并沿所述圆锥管(43)的中心轴线方向布置。

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