CN111660972B - 吸能盒及应用该吸能盒的汽车防撞结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了吸能盒及应用该吸能盒的汽车防撞结构，本吸能盒与传统的吸能盒的金属折叠吸能方式不同，采用的是诱导触发刀具对其中的剪切区进行剪切，在剪切过程中进行能量吸收。传统的吸能盒在吸能过程中会产生很大的峰值碰撞力，这种过大的峰值碰撞力对于车内乘员和汽车本身会产生很大的损害。而采用该剪切吸能模式，不仅可以提高吸能效率，最为重要的是可以有效减少峰值碰撞力。
Description
技术领域
本发明涉及汽车被动安全装备技术领域，更具体地说，涉及一种汽车防撞结构。
背景技术
随着时代的发展和经济的进步，人们对汽车的需求量也越来越大，汽车的保有量也越来越大。因此，汽车的安全性能越来越受到人们的重视，这也使得人们对汽车被动安全领域的研究越来越重要。其中，汽车防撞梁在汽车被动安全领域内起着举重若轻的作用。防撞梁是用来减轻车辆受到碰撞时吸收碰撞能量的一种重要装置，特别是汽车发生正面碰撞时，冲击力最先作用在前防撞梁上，因此防撞梁的刚度决定了是否能够有效的保护车内乘员的安全，直接影响汽车的安全性。
现有的汽车防撞梁的吸能盒结构过于简单，不能保证有效的吸收碰撞能量，而且现有的吸能盒的吸能形式多采用塑性金属压溃变形的模式，这种吸能模式在碰撞时会产生巨大的峰值碰撞力，过大的峰值碰撞力对车内乘员的伤害也是巨大的。并且现有的汽车吸能盒往往是一体的，不具有可调节性，不能有效适应各种车型在各个路况以及各种速度下发生碰撞时的能量吸收条件。
且，现有的防撞梁由于刚度不足在发生碰撞时往往会产生过大的应力集中现象，这有可能对于车内成员造成严重的伤害。
发明内容
本发明提供了吸能盒及应用该吸能盒的汽车防撞结构，其克服了背景技术所存在的吸能盒结构过于简单、不能保证有效的吸收碰撞能量、而且采用塑性金属压溃变形的模式造成在碰撞时会产生巨大的峰值碰撞力的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：
吸能盒，包括第一管体、第二管体和诱导触发刀具，所述诱导触发刀具设有刀口，第二管体顶端套接在第一管体底端内，第二管体底端与诱导触发刀具之刀口相靠近或接触，第二管体厚度自顶端至底端呈渐变小，该第二管体底端部至第一管体底端部之间为剪切区，该第一管体底端部至第一管体顶端部之间为溃缩区，当碰撞发生时诱导触发刀具之刀口在外力作用下从第二管体底端部将剪切区进行剪切，且碰撞产生的外力可继续将溃缩区进行压缩。
一较佳实施例之中：所述诱导触发刀具包括刀盘，所述刀口倾斜布置在刀盘顶端面，所述第二管体与刀盘相连接，且第二管体管壁与刀口相接触。
一较佳实施例之中：还包括长度调节机构，该长度调节机构包括调节套筒、调节弹珠和调节弹性件，所述第一管体设有贯穿孔，第二管体外管壁设有若干个调节凹槽，调节套筒固接在贯穿孔处，调节弹性件位于调节套筒内且其两端分别顶抵在调节套筒筒壁和调节弹珠，该调节弹珠可沿着第二管体外管壁滑动直至其卡入其中一调节凹槽内时实现第一管体与第二管体之间的定位。
一较佳实施例之中：所述调节凹槽设有两个且上下间隔布置，另设有一临时定位凹槽，该临时定位凹槽位于两个调节凹槽之间，所述调节弹珠卡入临时定位凹槽时可实现调节弹珠的临时定位。
一较佳实施例之中：所述第一管体和第二管体均呈中空的圆形且均采用铝材质；所述诱导触发刀具采用高碳钢材质。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：
汽车防撞结构，其应用上述所述的吸能盒，该防撞结构包括防撞梁和所述吸能盒，第一管体顶端与防撞梁相连接。
一较佳实施例之中：所述防撞梁包括定截面外梁和固定套接在定截面外梁内的动截面内梁，所述第一管体顶端与定截面外梁相固接。
一较佳实施例之中：所述定截面外梁采用正方形空心管结构，所述动截面内梁采用空心的波纹圆管结构，该波纹圆管与正方形空心管的四边均相切配合。
一较佳实施例之中：所述定截面外梁包括直段和固接在直段两端的弧形段，所述动截面内梁从定截面外梁的直段延伸至定截面外梁的弧形段处。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1.本吸能盒与传统的吸能盒的金属折叠吸能方式不同，采用的是诱导触发刀具对其中的剪切区进行剪切，在剪切过程中进行能量吸收。传统的吸能盒在吸能过程中会产生很大的峰值碰撞力，这种过大的峰值碰撞力对于车内乘员和汽车本身会产生很大的损害。而采用该剪切吸能模式，不仅可以提高吸能效率，最为重要的是可以有效减少峰值碰撞力。当碰撞力较小时，该碰撞力仅推动刀口从第二管体底端部将剪切区进行剪切以吸能、减少峰值碰撞力，该刀口可将部分或全部的剪切区进行剪切；而当碰撞力足够大时，该刀口将全部的剪切区剪切完后，由于第二管体顶端与第一管体底端具有部分重叠的区域，该重叠区域的厚度达到最大，诱导触发刀具之刀口无法对该重叠区域进行继续剪切，此时该碰撞力可将溃缩区进行压缩以进一步吸能。也即，该吸能盒既有剪切效果又有压缩效果，吸能过程保持一种平稳上升的状态。
2.第二管体管壁与刀口相接触，使得当碰撞发生时即产生剪切效果，不会有剪切空行程的现象发生，反应更加迅速。
3.长度调节机构可在制作过程中根据车型调节吸能盒的长度，具有更广的应用范围和经济效益。
4.第一管体和第二管体均呈中空的圆形且均采用铝材质；所述诱导触发刀具采用高碳钢材质，铝材较软，韧性好，剪切吸能多；刀具采用高碳钢，便于在碰撞过程中起到剪切铝管的作用而不变形。
5.波纹圆管具有良好的抗弯性能，由于其周围为圆弧面，这导致在碰撞过程中，波纹圆管首先发生线接触，然后随着变形程度的加深逐渐变为面接触，其中线接触的形式有利于充分发挥防撞梁的抗弯性，能有效避免应力集中现象，对车内乘员起到保护作用；定截面外梁采用正方形管，其主要作用是承接碰撞面以及包裹波纹圆管，波纹圆管具有良好的抗弯性能，能有效避免应力集中现象，但是不具有良好的刚度；正方形管具有良好的抗弯刚度，但在碰撞产生时往往会产生过大的应力集中的现象。因此，基于两种不同截面的特性，采用两种截面结构的组合既可以保证良好的刚度又可有效避免传统防撞结构的应力集中现象，从而有效避免汽车膨胀造成的伤害。
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汽车防撞结构的整体示意图。
图2绘示了防撞梁的局部透视示意图。
图3绘示了吸能盒的结构示意图。
图4绘示了图3的局部放大图。
具体实施方式
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本发明的具体保护范围。
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”、“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸的固定连接、可拆卸的固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”、以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。
请查阅图3至图4，吸能盒的一较佳实施例，所述的吸能盒2，它包括第一管体204、第二管体202和诱导触发刀具。
所述第一管体204和第二管体202均呈中空的圆形且均采用铝材质，且第一管体204直径大于第二管体202直径；所述诱导触发刀具采用高碳钢材质。铝材较软，韧性好，剪切吸能多；刀具采用高碳钢，便于在碰撞过程中起到剪切铝管的作用而不变形。
所述诱导触发刀具设有刀口203，第二管体202顶端套接在第一管体204底端内，第二管体202底端与诱导触发刀具之刀口203相靠近或接触，第二管体202厚度自顶端至底端呈渐变小，该第二管体202底端部至第一管体204底端部之间为剪切区，该第一管体204底端部至第一管体204顶端部之间为溃缩区，当碰撞发生时诱导触发刀具之刀口203在外力作用下从第二管体202底端部将剪切区进行剪切，且碰撞产生的外力可继续将溃缩区进行压缩。如图3所示，第二管体202顶端与第一管体204底端之间具有重叠的部分，重叠部分的厚度足以让刀口203无法继续剪切，也即，当刀口203剪切至该重叠部分时无法继续进行剪切动作。为了实现上述效果，可将刀口203的锋利度与重叠部分的厚度设计的刚好。
本实施例中，所述诱导触发刀具包括刀盘205，所述刀口203倾斜布置在刀盘205顶端面，所述第二管体202与刀盘205相连接，且第二管体202管壁与刀口203相接触。具体的，刀盘205可设置有连接件206，所述第二管体202底端可设置有连接配合件(图中未示出)，通过连接件206与连接配合件之间的配合连接以将诱导触发刀具与第二管体202进行连接；如连接件206和连接配合件可分别为螺栓和螺母，或者，也可为卡扣和卡槽，不以此为限。第二管体202管壁与刀口203相接触，使得当碰撞发生时即产生剪切效果，不会有剪切空行程的现象发生，反应更加迅速。或者，第二管体202底端管壁与刀口203之间也可具有一段间距，不以此为限。
本实施例中，还包括长度调节机构201，该长度调节机构201包括调节套筒211、调节弹珠212和调节弹性件213，所述第一管体204设有贯穿孔，第二管体202外管壁设有若干个调节凹槽207，调节套筒211固接在贯穿孔处，调节弹性件213位于调节套筒211内且其两端分别顶抵在调节套筒211筒壁和调节弹珠212，该调节弹珠212可沿着第二管体202外管壁滑动直至其卡入其中一调节凹槽207内时实现第一管体204与第二管体202之间的定位。
本实施例中，如图4所示，所述调节凹槽207设有两个且上下间隔布置，另设有一临时定位凹槽208，该临时定位凹槽208位于两个调节凹槽207之间，所述调节弹珠212卡入临时定位凹槽208时可实现调节弹珠212的临时定位。该临时定位凹槽208之深度小于调节凹槽207之深度，也即，调节弹珠212卡入临时定位凹槽208时只需给第一管体204或第二管体202一个外推力该调节弹珠212即可从临时定位凹槽208内脱离以沿着第二管体202外管壁滑动；若调节弹珠212卡入调节凹槽207内时，调节弹珠212便无法继续滑动，实现了第一管体204与第二管体202的定位。在安装该吸能盒2之前即可根据车型选择合适的长度进行定位，通配性强，可极大降低吸能盒2的生产成本，具有更广的应用范围和经济效益。
本吸能盒2与传统的吸能盒的金属折叠吸能方式不同，采用的是诱导触发刀具对其中的剪切区进行剪切，在剪切过程中进行能量吸收。传统的吸能盒在吸能过程中会产生很大的峰值碰撞力，这种过大的峰值碰撞力对于车内乘员和汽车本身会产生很大的损害。而采用该剪切吸能模式，不仅可以提高吸能效率，最为重要的是可以有效减少峰值碰撞力。当碰撞力较小时，该碰撞力仅推动刀口203从第二管体202底端部将剪切区进行剪切以吸能、减少峰值碰撞力，该刀口203可将部分或全部的剪切区进行剪切；而当碰撞力足够大时，该刀口203将全部的剪切区剪切完后，由于第二管体202顶端与第一管体204底端具有部分重叠的区域，该重叠区域的厚度达到最大，诱导触发刀具之刀口203无法对该重叠区域进行继续剪切，此时该碰撞力可将溃缩区进行压缩以进一步吸能。也即，该吸能盒既有剪切效果又有压缩效果，吸能过程保持一种平稳上升的状态。
请查阅图1和图2，为汽车防撞结构，其应用上述所述的吸能盒2，该防撞结构包括防撞梁1和所述吸能盒2，第一管体204顶端与防撞梁1相连接。
本实施例中，所述防撞梁1包括定截面外梁102和固定套接在定截面外梁102内的动截面内梁101，所述第一管体204顶端与定截面外梁102相固接。
本实施例中，所述定截面外梁102采用正方形空心管结构，所述动截面内梁101采用空心的波纹圆管结构，该波纹圆管与正方形空心管的四边均相切配合。定截面外梁102除了采用正方形空心管外，还可采用正六边形、正八边形空心管，不以此为限。动截面内梁101除了采用波纹圆管外，还可采用波纹方管结构，不以此为限。
本实施例中，所述定截面外梁102包括直段和固接在直段两端的弧形段，所述动截面内梁101从定截面外梁102的直段延伸至定截面外梁102的弧形段处。
波纹圆管具有良好的抗弯性能，由于其周围为圆弧面，这导致在碰撞过程中，波纹圆管首先发生线接触，然后随着变形程度的加深逐渐变为面接触，其中线接触的形式有利于充分发挥防撞梁的抗弯性，能有效避免应力集中现象，对车内乘员起到保护作用；定截面外梁102采用正方形管，其主要作用是承接碰撞面以及包裹波纹圆管，波纹圆管具有良好的抗弯性能，能有效避免应力集中现象，但是不具有良好的刚度；正方形管具有良好的抗弯刚度，但在碰撞产生时往往会产生过大的应力集中的现象。因此，基于两种不同截面的特性，采用两种截面结构的组合既可以保证良好的刚度又可有效避免传统防撞结构的应力集中现象，从而有效避免汽车膨胀造成的伤害。
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 (7)
1.吸能盒，其特征在于：它包括第一管体、第二管体和诱导触发刀具，所述诱导触发刀具设有刀口，第二管体顶端套接在第一管体底端内，第二管体底端与诱导触发刀具之刀口相靠近或接触，第二管体厚度自顶端至底端呈渐变小，该第二管体底端部至第一管体底端部之间为剪切区，该第一管体底端部至第一管体顶端部之间为溃缩区，当碰撞发生时诱导触发刀具之刀口在外力作用下从第二管体底端部将剪切区进行剪切，且碰撞产生的外力可继续将溃缩区进行压缩；
还包括长度调节机构，该长度调节机构包括调节套筒、调节弹珠和调节弹性件，所述第一管体设有贯穿孔，第二管体外管壁设有若干个调节凹槽，调节套筒固接在贯穿孔处，调节弹性件位于调节套筒内且其两端分别顶抵在调节套筒筒壁和调节弹珠，该调节弹珠可沿着第二管体外管壁滑动直至其卡入其中一调节凹槽内时实现第一管体与第二管体之间的定位；长度调节机构可在制作过程中根据车型调节吸能盒的长度；
所述诱导触发刀具包括刀盘，所述刀口倾斜布置在刀盘顶端面，所述第二管体与刀盘相连接，且第二管体管壁与刀口相接触。
2.根据权利要求1所述的吸能盒，其特征在于：所述调节凹槽设有两个且上下间隔布置，另设有一临时定位凹槽，该临时定位凹槽位于两个调节凹槽之间，所述调节弹珠卡入临时定位凹槽时可实现调节弹珠的临时定位。
3.根据权利要求1所述的吸能盒，其特征在于：所述第一管体和第二管体均呈中空的圆形且均采用铝材质；所述诱导触发刀具采用高碳钢材质。
4.汽车防撞结构，其应用权利要求1至3中任意一项所述的吸能盒，其特征在于：该防撞结构包括防撞梁和所述吸能盒，第一管体顶端与防撞梁相连接。
5.根据权利要求4所述的汽车防撞结构，其特征在于：所述防撞梁包括定截面外梁和固定套接在定截面外梁内的动截面内梁，所述第一管体顶端与定截面外梁相固接。
6.根据权利要求5所述的汽车防撞结构，其特征在于：所述定截面外梁采用正方形空心管结构，所述动截面内梁采用空心的波纹圆管结构，该波纹圆管与正方形空心管的四边均相切配合。
7.根据权利要求6所述的汽车防撞结构，其特征在于：所述定截面外梁包括直段和固接在直段两端的弧形段，所述动截面内梁从定截面外梁的直段延伸至定截面外梁的弧形段处。
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