CN111660974B - 一种防撞吸能结构和汽车防撞梁 - Google Patents

一种防撞吸能结构和汽车防撞梁 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种防撞吸能结构和汽车防撞梁，所述防撞吸能结构包括：多个板体，沿其厚度方向依次间隔；多个吸能板，间隔设置在相邻两个板体之间，该吸能板的两端连接在相邻两个板体上，当该板体受到沿所述厚度方向的碰撞力时，相邻两个板体受压靠近，所述吸能板溃退吸能，其中，所述吸能板的截面围绕界定出一力作用面，该力作用面的面积沿着所述厚度方向逐渐增大。应用本技术方案可实现产生多米诺效应的逐级变形，实现优异的耐撞性能的防撞吸能结构和汽车防撞梁。

Description

一种防撞吸能结构和汽车防撞梁
技术领域
本发明涉及防撞吸能的领域，具体是指一种防撞吸能结构和汽车防撞梁。
背景技术
近年来，随着汽车工业的快速发展，汽车保有量常年持续增加，城市道路的交通问题愈发严重，导致由汽车引发的交通事故数量逐年上升。在汽车碰撞事故中，正面碰撞占据相当大的比率，而在其中车身结构上的防撞梁的耐撞性能往往决定着事故的严重程度。当前汽车防撞梁的轻量化设计主要集中在材料及其外部结构上，获得了较大的提升，但提升空间较为有限，二防撞梁内部填充结构的方式能够大幅提升结构的耐撞性能，并且实现轻量化，但现有发明对结构利用效率较低，且结构制造难度较大。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种具有耐撞性能的防撞吸能结构和使用该防撞吸能结构的汽车防撞梁。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种防撞吸能结构，包括：
多个板体，沿其厚度方向依次间隔；
多个吸能板，间隔设置在相邻两个板体之间，该吸能板的两端连接在相邻两个板体上，当该板体受到沿所述厚度方向的碰撞力时，相邻两个板体受压靠近，所述吸能板溃退吸能，其中，所述吸能板的截面围绕界定出一力作用面，该力作用面的面积沿着所述厚度方向逐渐增大。
优选的，所述吸能板包括连接在相邻板体之间的两间隔端，该吸能板还包括连接在两间隔端之间的连接曲面，该连接曲面的截面围绕界定出所述力作用面。
优选的，所述连接曲面沿着所述厚度方向逐渐内凹远离所述两间隔端。
优选的，该连接曲面的截面是连接在两间隔端之间的曲线，该曲线沿着所述厚度方向逐渐从直线变换为圆弧线。
优选的，两个间隔端相互平行，所述间隔端与所述厚度方向成一定夹角。
优选的，所述吸能板包括多个溃退格体，该溃退格体阵列排布界定出一排列板，所述吸能板还包括包覆在所述排列板外的包覆层。
优选的，所述溃退格体包括长方格框和设置在所述长方格框内的两个结构件，该两结构件分别设置在所述长方格框的两长边上，其中，所述结构件包括两个结构板，两个结构板的其中一端分别连接在所述长边的两端，两个结构板的其中另一端相互连接并界定出一连接端，两个结构件的连接端沿着所述长方格框的短边方向间隔开一段距离。
优选的，所述长方格框的外周壁布置有锯齿定位件，相邻长方格框排列叠放并使该锯齿定位件相互卡接并防止相邻的长方格框之间相互滑动。
优选的，多个溃退格体沿着长边排列并界定出所述间隔端，多个溃退格体沿着短边交错排列并界定出所述连接曲面。
优选的，所述板体包括夹层板和包覆在该夹层板两侧的复合板，所述夹层板配置成使作用在该板体中间部位上的碰撞力往板体的两侧扩散。
优选的，夹层板包括外框架和设置在该外框架内的树状分支结构，该树状分支结构包括设置在所述夹层板中间部位上的横向主支部，该横向主支部朝向所述夹层板的两侧逐级二叉分支。
优选的，所述复合板由碳纤维和钛合金编织而成，该复合板的编织方式为六角孔编织法，其中，该复合板编织出的六角孔相邻的两条边分别为碳纤维和钛合金。
优选的，相邻两个板体之间的间隔距离沿着所述厚度方向逐渐减小。
优选的，多个板体沿所述厚度方向依次间隔出多个供所述吸能板设置间隔空间，多个间隔空间内的吸能板的排列密度沿着所述厚度方向逐渐增大。
本发明还提供一种汽车防撞梁，使用了所述的防撞吸能结构。
相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：
1.吸能板的截面围绕界定出一力作用面，该力作用面的面积沿着板体的厚度方向逐渐增大，力作用面逐渐增大可以使得需要作用在吸能板上的力逐渐增大，所述吸能板在收到碰撞力是更容易产生多米诺效应的逐级变形，将力更好传导及控制，实现优异的耐撞性能；
2.吸能板包括多个溃退格体，该溃退格体阵列排布界定出一排列板，所述吸能板还包括包覆在所述排列板外的包覆层，多个溃退格体叠加可以实现较好的溃退效果；
3.溃退格体包括长方格框和设置在所述长方格框内的两个结构件，该两结构件分别设置在所述长方格框的两长边上，其中，所述结构件包括两个结构板，两个结构板的其中一端分别连接在所述长边的两端，两个结构板的其中另一端相互连接并界定出一连接端，两个结构件的连接端沿着所述长方格框的短边方向间隔开一段距离，该溃退格体的镂空设计可以实现吸能板的轻量化设计，该结构件可以实现吸能板碰撞时的负泊松比的变形效果；
4.长方格框的外周壁布置有锯齿定位件，相邻长方格框排列叠放并使该锯齿定位件相互卡接并防止相邻的长方格框之间相互滑动，该锯齿定位件可以实现多个溃退格体排列叠放的精准定位；
5.板体包括夹层板和包覆在该夹层板两侧的复合板，所述夹层板配置成使作用在该板体中间部位上的碰撞力往板体的两侧扩散，夹层板包括外框架和设置在该外框架内的树状分支结构，该树状分支结构包括设置在所述夹层板中间部位上的横向主支部，该横向主支部朝向所述夹层板的两侧逐级二叉分支。该树状分支结构可以实现将作用在板体中间部位上的碰撞力往板体的两侧扩散的效果；
6.相邻两个板体之间的间隔距离沿着所述厚度方向逐渐减小，板体之间的间隔距离实现梯度递减，实现多级压溃的效果；
7.多个板体沿所述厚度方向依次间隔出多个供所述吸能板设置间隔空间，多个间隔空间内的吸能板的排列密度沿着所述厚度方向逐渐增大。吸能板沿着板体的厚度方向在多个间隔空间上逐渐密集，提供吸能效果。
附图说明
图1为本发明优选实施例中防撞吸能结构的平面示意图，显示出板体和吸能板的连接；
图2为本发明优选实施例中防撞吸能结构受到沿板体厚度方向的力时的变形溃退过程；
图3为本发明优选实施例中吸能板的立体示意图；
图4为本发明优选实施例中吸能板另一视角的立体示意图；
图5为本发明优选实施例中吸能板的侧视图；
图6为本发明优选实施例中吸能板的连接曲面的截面界定出的力作用面；
图7为本发明优选实施例中吸能板的包覆层和排列板连接的示意图；
图8为本发明优选实施例中溃退格体排列界定出排列板的示意图；
图9为本发明优选实施例中溃退格体的结构示意图；
图10为本发明优选实施例中板体的复合板和夹层板连接的示意图；
图11为本发明优选实施例中夹层板的平面示意图；
图12为本发明优选实施例中复合板六角孔编织法中，碳纤维和钛合金的布置方式。
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。
在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“内”、“外”、“上方”、“下方”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。
本发明中所使用的术语“第一”、“第一个”、“第二”、“第二个”及其类似术语，在本发明中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个部件与其它部件进行区分。
参阅图1-12，一种防撞吸能结构100和使用该防撞吸能结构100的汽车防撞梁，所述防撞吸能结构100包括多个板体10，所述板体10沿其厚度方向200依次间隔设置并界定出多个间隔空间11，所述防撞吸能结构100还包括多个吸能板20，所述吸能板20间隔设置在相邻两个板体10之间，即多个吸能板20间隔排列设置在所述间隔空间11内，该吸能板20的两端连接在相邻两个板体10上，相邻两个板体10受压靠近，所述吸能板20溃退吸能，其中，所述吸能板20的截面231围绕界定出一力作用面21，该力作用面21的面积沿着所述厚度方向200逐渐增大，所述力作用面21逐渐增大可以使得需要作用在吸能板20上的力逐渐增大，所述吸能板20在收到碰撞力是更容易产生多米诺效应的逐级变形，将力更好传导及控制，实现优异的耐撞性能。
在本实施例中，所述吸能板20包括连接在相邻板体10之间的两间隔端22，该吸能板20还包括连接在两间隔端22之间的连接曲面23，该连接曲面23的截面231围绕界定出所述力作用面21，更具体的，所述连接曲面23沿着所述厚度方向200逐渐内凹远离所述两间隔端22，该连接曲面23的截面231是连接在两间隔端22之间的曲线，曲线的两端相连接后包围界定出所述力作用面21，该曲线沿着所述厚度方向200逐渐从直线变换为圆弧线，因此，所述力作用面21也沿着所述厚度方向200逐渐增大，当所述板体10受到所述厚度方向200上的碰撞力时，可以实现所述吸能板20沿着厚度方向200逐级变形的功能。在本实施例中，两个间隔端22相互平行，所述间隔端22与所述厚度方向200成一定夹角。
下面具体描述吸能板20的具体结构，所述吸能板20包括多个溃退格体24，该溃退格体24阵列排布界定出一排列板241，所述吸能板20还包括包覆在所述排列板241外的包覆层25，该包覆层25可以是金属薄片，所述溃退格体24可以是金属或塑料材料加工而成。所述溃退格体24包括长方格框242和设置在所述长方格框242内的两个结构件243，该两结构件243分别设置在所述长方格框242的两长边上，其中，所述结构件243包括两个结构板2431，两个结构板2431的其中一端分别连接在所述长边的两端，两个结构板2431的其中另一端相互连接并界定出一连接端，两个结构件243的连接端沿着所述长方格框242的短边方向间隔开一段距离，所述溃退格体24可实现负泊松比变形，而该长方格体的镂空设计也可以实现轻量化。所述长方格框242的外周壁布置有锯齿定位件2421，相邻长方格框242排列叠放并使该锯齿定位件2421相互卡接并防止相邻的长方格框242之间相互滑动，该锯齿定位件2421可以实现溃退格体24之间的精准定位。参阅图8，多个溃退格体24沿着长边排列并界定出所述间隔端22，多个溃退格体24沿着短边交错排列并界定出所述连接曲面23，在受到碰撞力时，对于所述连接曲面23，碰撞力作用在所述溃退格体24的长边上，对于所述间隔端22，碰撞力作用在所述溃退格体24的短边上。在所述吸能板20的制造过程中，通过多个溃退格体24的锯齿定位件2421交错粘合并形成所述排列板241，而后在所述排列板241的外部包裹所述包覆层25进行热粘合，使二者贴合紧密，随后通过模具将其挤压成预定的形状。
参阅图10-12，所述板体10包括夹层板12和包覆在该夹层板12两面的复合板13，所述夹层板12配置成使作用在该板体10中间部位上的碰撞力往板体10的两侧扩散。所述夹层板12由铝制材料的长方体薄块切割而成，夹层板12包括外框架121和设置在该外框架121内的树状分支结构122，该树状分支结构122包括设置在所述夹层板12中间部位上的横向主支部1221，该横向主支部1221朝向所述夹层板12的两侧逐级二叉分支，从所述横向主主枝部的两端分别二叉分支形成两个第一支部1222，该第一支部1222的延伸长度是横向主支部1221的延伸长度的四分之一，两个第一支部1222和横向主支部1221之间的夹角为120度。
每个所述第一支部1222继续二叉分支形成两个第二枝部1223，所述第二支部的延伸长度是所述第一支部1222的延伸长度的一半，每个第二支部继续二叉分支形成两个第三支部1224，所述第三支部1224的延伸长度是所述第二支部的延伸长度的一半，每次二叉分支时，前一个分支和后一个分支件之间的夹角均为120度。其中，朝向所述夹层板12两侧的第三支部1224的末端分别连接有六角网格1225，该六角网格1225的排列数量随着靠近所述夹层板12的两侧时逐渐增多，所述复合板13由碳纤维132和钛合金133编织而成，该复合板13的编织方式为六角孔131编织法，其中，该复合板13编织出的六角孔131相邻的两条边分别为碳纤维132和钛合金133，两种材料的复合使所述复合板13具有极高的韧性及强度，具有优异的力学性能。
在所述板体10的中间部位收到所述厚度方向200的碰撞力时，所述横向主支部1221先被压挤，此时，碰撞力依次传递至第一支部1222、第二支部、第三支部1224和六角网格1225，该横向主支部1221、第一支部1222、第二支部、第三支部1224和六角网格1225产生多级传递的多米诺效应，所述横向主支部1221、第一支部1222、第二支部、第三支部1224和六角网格1225被逐级压溃，碰撞力可以很好的从所述板体10的中间部位传递至两侧。
参阅图1-2，相邻两个板体10之间的间隔距离沿着所述厚度方向200逐渐减小，该间隔距离逐渐减小可以实现多级增大的防碰撞效果，多个板体10沿所述厚度方向200依次间隔出多个供所述吸能板20设置间隔空间11，多个间隔空间11内的吸能板20的排列密度沿着所述厚度方向200逐渐增大，其可以提供吸能效果。
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)

1.一种防撞吸能结构，其特征在于，包括：
多个板体，沿其厚度方向依次间隔；
多个吸能板，间隔设置在相邻两个板体之间，该吸能板的两端连接在相邻两个板体上，当该板体受到沿所述厚度方向的碰撞力时，相邻两个板体受压靠近，所述吸能板溃退吸能，其中，所述吸能板的截面围绕界定出一力作用面，该力作用面的面积沿着所述厚度方向逐渐增大；
相邻两个板体之间的间隔距离沿着所述厚度方向逐渐减小；
多个板体沿所述厚度方向依次间隔出多个供所述吸能板设置间隔空间，多个间隔空间内的吸能板的排列密度沿着所述厚度方向逐渐增大；
所述吸能板包括连接在相邻板体之间的两间隔端，该吸能板还包括连接在两间隔端之间的连接曲面，该连接曲面的截面围绕界定出所述力作用面；
所述吸能板包括多个溃退格体，该溃退格体阵列排布界定出一排列板，所述吸能板还包括包覆在所述排列板外的包覆层；
多个溃退格体沿着长边排列并界定出所述间隔端，多个溃退格体沿着短边交错排列并界定出所述连接曲面。
2.如权利要求1所述的防撞吸能结构，其特征在于：所述连接曲面沿着所述厚度方向逐渐内凹远离所述两间隔端。
3.如权利要求2所述的防撞吸能结构，其特征在于：该连接曲面的截面是连接在两间隔端之间的曲线，该曲线沿着所述厚度方向逐渐从直线变换为圆弧线。
4.如权利要求1所述的防撞吸能结构，其特征在于：两个间隔端相互平行，所述间隔端与所述厚度方向成一夹角。
5.如权利要求1所述的防撞吸能结构，其特征在于：所述溃退格体包括长方格框和设置在所述长方格框内的两个结构件，该两结构件分别设置在所述长方格框的两长边上，其中，所述结构件包括两个结构板，两个结构板的其中一端分别连接在所述长边的两端，两个结构板的其中另一端相互连接并界定出一连接端，两个结构件的连接端沿着所述长方格框的短边方向间隔开一段距离。
6.如权利要求5所述的防撞吸能结构，其特征在于：所述长方格框的外周壁布置有锯齿定位件，相邻长方格框排列叠放并使该锯齿定位件相互卡接并防止相邻的长方格框之间相互滑动。
7.如权利要求1-6中任一项所述的防撞吸能结构，其特征在于：所述板体包括夹层板和包覆在该夹层板两侧的复合板，所述夹层板配置成使作用在该板体中间部位上的碰撞力往板体的两侧扩散。
8.如权利要求7所述的防撞吸能结构，其特征在于：夹层板包括外框架和设置在该外框架内的树状分支结构，该树状分支结构包括设置在所述夹层板中间部位上的横向主支部，该横向主支部朝向所述夹层板的两侧逐级二叉分支。
9.如权利要求8所述的防撞吸能结构，其特征在于：所述复合板由碳纤维和钛合金编织而成，该复合板的编织方式为六角孔编织法，其中，该复合板编织出的六角孔相邻的两条边分别为碳纤维和钛合金。
10.一种汽车防撞梁，其特征在于：使用了如权利要求1-9中任一项所述的防撞吸能结构。
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