CN112339692A - 一种消耗型吸能盒及铝合金保险杠 - Google Patents

Abstract

一种消耗型吸能盒及铝合金保险杠，属于汽车防护技术领域。该一种消耗型吸能盒，包括蜂窝吸能盒、嵌套吸能盒、复位吸能部件、上固定座、下固定座和连接板；蜂窝吸能盒内设置有蜂窝吸能芯，在蜂窝吸能盒的外侧连接有上固定座，在嵌套吸能盒的外侧连接有下固定座；上固定座和下固定座通过复位吸能部件连接；蜂窝吸能盒位于嵌套吸能盒的一端面，并延伸至嵌套吸能盒内，嵌套吸能盒的另一端面连接连接板，嵌套吸能盒形成的腔体内填充可压缩泡沫铝吸能芯。铝合金保险杠包括保险杠本体和消耗型吸能盒，通过蜂窝吸能盒和可压缩泡沫铝吸能芯的缓冲吸能作用，能够更好吸收外界碰撞产生的惯性能量，增加防护效果。

Description

一种消耗型吸能盒及铝合金保险杠

技术领域

本发明属于汽车防护技术领域，具体为一种消耗型吸能盒及铝合金保险杠。

背景技术

汽车保险杠作为汽车中的不可或缺的一部分，材质的选择以及吸能防护的方式方法的运用显得尤为重要。汽车保险杠不仅仅有装饰的作用，更重要的是它的防护功能性。保险杠具有吸收外部冲击力，能够起到一定的缓冲和防护的作用。传统的保险杠虽然可以起到一定的防护作用，但是由于发生碰撞时，瞬间冲击力极大，普通的保险杠和吸能盒并不能吸收太多能量，从而导致意外的发生概率较大。另外，传统的保险杠内部没有传感装置，发生意外时制动系统无法准确快速地做出应急反应。并且发生碰撞时，吸能盒的吸收能力较小，碰撞后发生变形，维修困难，更换成本比较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消耗型吸能盒及铝合金保险杠，其解决了现有技术中防护吸能效果差、维修更换成本高、无法迅速对碰撞做出应急反应的问题。该消耗型吸能盒通过蜂窝吸能盒以及可压缩泡沫铝吸能芯的缓冲吸能作用，能够更好吸收外界碰撞产生的惯性能量，增加防护效果；同时增加碰撞压力传感器，能够在设定压力阈值下自动紧急刹车，及时作出应急处理，防止因紧急状态下做出错误反应。大大增加驾驶乘车的安全性能，提高了驾驶员及乘客的安全。设置有消耗型吸能盒的保险杠，其防护效果更佳、维修相对容易、维修更换成本低、能够对冲击力大的碰撞启动应急处理措施，能够满足市场需求。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种消耗型吸能盒，包括蜂窝吸能盒、嵌套吸能盒、复位吸能部件、上固定座、下固定座、连接板；

其中，蜂窝吸能盒内设置有蜂窝吸能芯，在蜂窝吸能盒的外侧连接有上固定座，在嵌套吸能盒的外侧连接有下固定座；上固定座和下固定座通过复位吸能部件连接；复位吸能部件通过和上固定座和下固定座的配合，实现吸能和复位的作用；

蜂窝吸能盒位于嵌套吸能盒的一端面，并延伸至嵌套吸能盒内，嵌套吸能盒的另一端面连接连接板，嵌套吸能盒形成的腔体内填充可压缩泡沫铝吸能芯。

进一步的，蜂窝吸能芯的蜂窝孔轴向和蜂窝吸能盒的轴向平行。

进一步的，可压缩泡沫铝吸能芯可以是可被压缩的可压缩泡沫铝吸能芯。

进一步的，蜂窝吸能盒的一端套设在嵌套吸能盒内，并在接触侧形成的端面处设置有封盖，用于防止泡沫铝碰撞变形时溢出。

优选为，蜂窝吸能盒和嵌套吸能盒间隙配合。

进一步的，嵌套吸能盒为多边形套筒，其和蜂窝吸能盒接触侧的端面设置的封盖，另一侧端面设置的连接板，形成用于填充可压缩泡沫铝吸能芯的腔体。

所述的复位吸能部件至少包括螺栓和设置在螺栓杆部的复位弹簧，在上固定座设置有和螺栓配合的螺纹孔，下固定座为轴承座，螺栓和上固定座固定连接，螺栓穿过轴承座，并配合限位螺母锁紧，并且在上固定座和下固定座之间的螺栓杆部设置有复位弹簧。

所述的消耗型吸能盒还可以包括数个感应装置，所述的感应装置包括数个位置传感器和数个压力传感器；

位置传感器设置在嵌套吸能盒同侧，并且在嵌套吸能盒轴向间隔布置，用于检测保险杠碰撞后可压缩泡沫铝吸能芯的体积变形率，并将采集数据发送至车载控制系统，根据数据的范围，车载控制系统显示不同颜色的信号，从而根据信号决定后续是否更换消耗型吸能盒；

压力传感器设置在连接板上，用于检测可压缩泡沫铝吸能芯变形产生的压力，并将压力值发送至车载控制系统，当压力达到设定值时，车载控制系统将信号传输给刹车装置，进行制动并使油门失效。

所述的压力传感器还可以实时检测压力，当压力值达到设置值，直接将信号发送至车载控制系统，车载控制系统将信号传输给刹车装置，进行制动并使油门失效。

一种铝合金保险杠，包括保险杠本体和上述消耗型吸能盒；

在保险杠本体上设置有多个消耗型吸能盒；并且，消耗型吸能盒的蜂窝吸能盒远离嵌套吸能盒的一端和保险杆本体连接，消耗型吸能盒的连接板和车身横梁连接。

所述的保险杠本体、上固定座、下固定座、连接板均采用高强度硬质铝合金，高强度硬质铝合金，含有的成分及各个成分的质量百分比为：Si：1.2-1.8％、Fe：0.3-0.4％、Cu：0.05-0.1％、Mn：0.8-1.5％、Mg：0.8-1.6％、Cr：0.25～0.3％、Zn：0.2～0.3％、Ti：0.05～0.1％、La：0.1-0.15％、Sc：0.2～0.3％，余量为Al。

所述的蜂窝吸能盒和嵌套吸能盒均采用6系铝合金材质。

本发明的一种消耗型吸能盒及铝合金保险杠的优点是：保险杠采用铝合金能够减轻重量，同时高强度硬质铝合金相比其它铝合金性能更加优秀，强度、硬度均可高出15％左右。能够更好的抵抗外来输入力的破坏；本发明相比于现有技术，其有益效果为：嵌套吸能盒内装有泡沫铝，这种材质可以预制成可压缩泡沫铝吸能芯，实现多次更换，遇到外来力可以更好地吸收能量，减少铝合金保险杠的变形维修成本；嵌套吸能盒与蜂窝吸能盒嵌套在一起，都采用6系铝合金材质，能够在保证自身强度的同时，收到外来力的同时能够更好地吸收能量，起到二层缓冲、吸能和防护的作用；在嵌套吸能盒外侧装有感应装置，能够实时监测泡沫铝遇到外力作用时的受力变形情况，并做出一定的反馈，通过提示灯对应的颜色，可以提醒使用者做出相应的反应，而且泡沫铝可以进行更换，减少了整体更换保险杠装置的成本。因此，本发明具有广泛的实用价值。

附图说明

图1为本发明的消耗型吸能盒的结构示意图；

图2为本发明的图1中消耗型吸能盒沿A-A剖切的俯视结构示意图；

图3为本发明的一种铝合金保险杠的结构示意图；

以上图中，1为保险杠本体，2为蜂窝吸能盒，3为上固定座，301为第一上固定座，302为第二上固定座，4为复位弹簧，401为第一复位弹簧，402为第二复位弹簧，5为下固定座，501为第一下固定座，502为第二下固定座，6为位置传感器，7为限位螺母，701为第一限位螺母，702为第二限位螺母，8为螺栓，801为第一螺栓，802为第二螺栓，9为嵌套吸能盒，10为连接板，11为压力传感器，12为蜂窝吸能芯，13为可压缩泡沫铝吸能芯。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

以下实施例中，位置传感器采用的型号为M08-2N。

压力传感器采用的型号为SBT760A。

下面详细描述本发明的实施，本发明的铝合金保险杠的生产制造工艺，包括合金的熔铸、铝合金型材挤压成型及热处理、焊接；使用高强度硬质铝合金和6系铝合金；铝合金型材之间的连接方式使用焊接和螺接；其中：

所述保险杠、上固定座、下固定座以及连接板采用的高强度硬质铝合金铸棒的合金元素质量百分比为：Si：1.2-1.8％、Fe：0.3-0.4％、Cu：0.05-0.1％、Mn：0.8-1.5％、Mg：0.8-1.6％、Cr：0.25％、Zn：0.2％、Ti：0.1％、La：0.1-0.15％、Sc：0.2％，余量为Al；该配比中添加了稀土元素，总体增强了铝合金的强度；采用高强度硬质铝制保险杠能够减轻部分重量，同时高强度硬质铝合金相比其它铝合金性能更加优秀，强度更大、硬度更强。能够更好的抵抗外来输入力的破坏。所述蜂窝吸能盒和嵌套吸能盒采用的6系铝合金，这种铝合金可以保证连接强度的情况下，能够更多的吸收能量。

实施例1

一种消耗型吸能盒，其结构示意图见图1，具体包括蜂窝吸能盒2、嵌套吸能盒9、复位吸能部件、第一上固定座301、第二上固定座302、第一下固定座501、第二下固定座502、连接板10、位置传感器6和压力传感器11；

复位吸能部件，包括复位弹簧4，螺栓8和限位螺母7，其中，复位弹簧4分为第一复位弹簧401和第二复位弹簧402，螺栓8分为第一螺栓801和第二螺栓802，限位螺母7分为第一限位螺母701和第二限位螺母702；

在蜂窝吸能盒2内设置有蜂窝吸能芯12，蜂窝吸能芯12的蜂窝孔轴向和蜂窝吸能盒2的轴向平行，其结构示意图见图2；在蜂窝吸能盒2外侧沿轴向镜像对称的两侧面用TIG焊满焊上第一上固定座301和第二上固定座302，用于分别连接螺栓8和复位弹簧4，在嵌套吸能盒内填充满泡沫铝吸能芯，在嵌套吸能盒9外侧沿轴向镜像对称的两侧面焊有第一下固定座501和第二下固定座502，用于和上固定座配合连接螺栓8和复位弹簧4，将蜂窝吸能盒2的一端与嵌套吸能盒9的一端装配在一起，满足第一上固定座301和第一下固定座501在轴向同轴，第二上固定座302和第二下固定座502在轴向同轴；

同时，蜂窝吸能盒延伸至嵌套吸能盒内，在接触侧的端面处设置有封盖，可以防止泡沫铝碰撞变形时的溢出，在嵌套吸能盒9的另一端将连接板10与嵌套吸能盒满焊，封盖、连接板和嵌套吸能盒形成的空腔内设置有可压缩泡沫铝吸能芯13。

其中，上固定座3与下固定座5用复位吸能部件连接，上固定座3为螺纹结构，起到固定作用，下固定座5为轴承座，使结构前端可以延轴线稳定滑动，第一螺栓801和第一固定座301螺纹连接，第一螺栓801穿过第一下固定座501，并配合第一限位螺母701锁紧，在第一上固定座301和第一下固定座501之间的螺栓杆部套有第一复位弹簧401，第二螺栓802和第二固定座302螺纹连接，第二螺栓802穿过第二下固定座502，并配合第二限位螺母702锁紧，在第二上固定座302和第二下固定座502之间的螺栓杆部套有第二复位弹簧402，第一复位弹簧401和第二复位弹簧402处于压缩状态，可以保证结构的稳定，此处的复位吸能部件对碰撞时的吸能起到辅助作用，并能使碰撞后的保险杠复位。

一种铝合金保险杠，包括保险杠本体1和消耗型吸能盒；

本实施例中，在保险杠本体1上设置有2个消耗型吸能盒；其分别设置在保险杠长度的1/3和2/3处，其结构示意图见图3，并且，消耗型吸能盒的蜂窝吸能盒远离嵌套吸能盒的一端和保险杆本体采用TIG焊接满焊连接，消耗型吸能盒的连接板和车身横梁连接。

在消耗型吸能盒上还设置有位置传感器6和压力传感器11，位置传感器6安装在嵌套吸能盒9同一侧，并且在嵌套吸能盒轴向间隔布置，并且分为三个探测点用来感应探测可压缩泡沫铝吸能芯的受力后的体积变形情况，位置传感器6的功能分别为，检测碰撞后泡沫芯吸能芯的体积变形情况，并将采集数据发送至车载控制系统，根据数据的范围，车载控制系统显示不同颜色的信号，从而根据信号决定后续是否更换消耗型吸能盒；

本实施例中，位置传感器分为六个检测点，每个消耗型吸能盒上三个，对应的反馈信号为黄色，代表可压缩泡沫铝吸能芯有一定变形(本实施例设置体积变形率为<50％)，剩余部分可以满足未来潜在的突发事故；橙色，泡沫铝吸能芯已经变形一半以上(本实施例设置体积变形率为≥50％)，建议更换泡沫铝吸能芯13；更换方式为，将复位吸能部件进行拆解，在封盖处，将变形泡沫铝吸能芯取出，更换；当显示为红色，泡沫铝吸能芯已经完全变形，如不更换，发生突发事件时，将会使蜂窝吸能盒2内的蜂窝吸能芯12变形，之后需要更换整个总成。

压力传感器11设置在连接板和车身横梁连接一侧的连接板上，其位于嵌套吸能盒9的底部，在发生突发事故时，可压缩泡沫铝吸能芯13变形并将压力传递到压力传感器11上，激发压力传感器发出信号到车载控制系统，车载控制系统将信号传输给刹车装置，可以自动进行制动并且使油门失效。

本实施例中，嵌套吸能盒9内部填充满泡沫铝，并可被压缩，形成可压缩泡沫铝吸能芯。这种泡沫铝遇到外力不大时，可以吸收部分能量并且可以像弹簧一样收缩然后返回原形，只要外来力没有达到泡沫铝的极限受力值时，可以多次使用；同时嵌套吸能盒中的泡沫铝外侧附有三个感应装置，负责检测泡沫铝受力变形情况。当泡沫铝开始受力变形但是体积变形率没有达到50％时，在汽车内部的显示器上会亮出黄色指示灯，可压缩泡沫铝吸能芯可以继续使用；当泡沫铝受力变形体积变形率为50％以上，但是没有达到极限值时，汽车内部显示器橙色指示灯亮起；当泡沫铝受力变形达到极限值时，汽车显示器红色的闪烁，泡沫铝失去作用，不能再吸收能量，需要更换。

蜂窝吸能盒的作用是能够更多的吸收能量。当泡沫铝吸能芯失去作用后，因为6系铝合金比高强度硬质铝合金强度较低，但是相比其它铝合金强度要高出很多，所以这时蜂窝吸能盒开始起作用。因为蜂窝吸能盒的内的蜂窝吸能芯形成的断面相比较普通吸能盒断面更加复杂，所以强度也就更高，吸收的外界能量也就越多，也就能起到更好地防护作用，这样就起到了二次防护的作用，主要在重大事故时处发该项防护。

本发明的优点是通过泡沫铝进行第一次吸能，同时加上泡沫铝中设置的位置传感器的增加，能够更好的防护和做出应急措施；当泡沫铝失效后，蜂窝吸能盒进行二次吸能，蜂窝吸能盒相比较普通吸能盒能更多的吸能外界能量，进一步起到防护的作用。并且，如果泡沫铝受力变形在可接受范围内能够被检测到，可以进行重多次使用，并更换，这样增加了保险杠的可使用性。整体增加了吸能效果和反应机制，能够更好的起到缓冲和防护的作用，大大提高了整车的安全性能。

通过CAE模拟分析检测，其吸能效果为在3.6x10⁴kJ作用下，可压缩泡沫铝体积变形三分之一，其效果相当于1.2T汽车以15km/h速度撞击后停止。

实施例2

一种消耗型吸能盒，包括蜂窝吸能盒2、嵌套吸能盒9、复位吸能部件、上固定座3、下固定座5、连接板10；

其中，蜂窝吸能盒2内设置有蜂窝吸能芯11，在蜂窝吸能盒2的外侧连接有上固定座3，在嵌套吸能盒9的外侧连接有下固定座5；上固定座3和下固定座5通过复位吸能部件连接；

蜂窝吸能盒2位于嵌套吸能盒9的一端面，并延伸至嵌套吸能盒9内，嵌套吸能盒9为矩形套筒，其和蜂窝吸能盒接触侧的端面设置有封盖，嵌套吸能盒9的另一端面连接连接板10，嵌套吸能盒形成的腔体内填充可压缩泡沫铝吸能芯13。

其中，复位吸能部件包括螺栓8和设置在螺栓杆部的复位弹簧4，在上固定座3上设置有和螺栓配合的螺纹孔，下固定座5为轴承座，螺栓8和上固定座螺接固定，螺栓杆穿过下固定座5，并配合限位螺母锁紧，在上固定座3和下固定座5之间的螺栓杆部设置有复位弹簧4。

位置传感器6设置在嵌套吸能盒9同侧，并且在嵌套吸能盒9轴向间隔布置，用于检测保险杠碰撞后可压缩泡沫铝吸能芯13的体积变形率，并将采集数据发送至车载控制系统，根据数据的范围，车载控制系统显示不同颜色的信号，从而根据信号决定后续是否更换消耗型吸能盒；

压力传感器11设置在连接板10上，用于检测可压缩泡沫铝吸能芯13变形产生的压力，并将压力值发送至车载控制系统，当压力达到设定值时，车载控制系统将信号传输给刹车装置，进行制动并使油门失效。

一种铝合金保险杠，包括上述消耗型吸能盒还有保险杠本体；

其中，蜂窝吸能盒远离嵌套吸能盒的一端和保险杠本体焊接，连接板和车身横梁连接。

对比例1

一种吸能芯同实施例1，不同之处在于，蜂窝吸能盒中蜂窝吸能芯蜂窝孔轴向和蜂窝吸能盒的轴向垂直，这种结构下，蜂窝芯的吸能效果可以忽略，主要是由蜂窝芯的结构决定的，蜂窝芯是由铝箔钎焊而成，其侧方向没有承力功能。

对比例2

一种吸能芯和实施例1相比，无复位吸能部件，无嵌套吸能盒和可压缩泡沫铝吸能芯，其吸能效果为只能达到本发明的30％左右，并且不能实现除了可压缩泡沫铝吸能芯以外的重复使用，维修成本会提升5倍以上。

对比例3

一种吸能芯和实施例1相比，无复位吸能部件，无蜂窝吸能盒和蜂窝吸能芯，其吸能效果为：不能实现二级吸能，安全性减少50％左右。

以上描述仅仅是为了清楚地阐述本发明的基本原理和本发明的优点，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种消耗型吸能盒，其特征在于，该消耗型吸能盒包括蜂窝吸能盒、嵌套吸能盒、复位吸能部件、上固定座、下固定座、连接板；

其中，蜂窝吸能盒内设置有蜂窝吸能芯，在蜂窝吸能盒的外侧连接有上固定座，在嵌套吸能盒的外侧连接有下固定座；上固定座和下固定座通过复位吸能部件连接；

蜂窝吸能盒位于嵌套吸能盒的一端面，并延伸至嵌套吸能盒内，嵌套吸能盒的另一端面连接连接板，嵌套吸能盒形成的腔体内填充可压缩泡沫铝吸能芯。

2.根据权利要求1所述的消耗型吸能盒，其特征在于，蜂窝吸能芯的蜂窝孔轴向和蜂窝吸能盒的轴向平行。

3.根据权利要求1所述的消耗型吸能盒，其特征在于，蜂窝吸能盒的一端套设在嵌套吸能盒内，并在接触侧形成的端面处设置有封盖。

4.根据权利要求3所述的消耗型吸能盒，其特征在于，嵌套吸能盒为多边形套筒，其和蜂窝吸能盒接触侧的端面设置的封盖，另一侧端面设置的连接板，形成用于填充可压缩泡沫铝吸能芯的腔体。

5.根据权利要求1所述的消耗型吸能盒，其特征在于，所述的复位吸能部件至少包括螺栓和设置在螺栓杆部的复位弹簧，在上固定座设置有和螺栓配合的螺纹孔，下固定座为轴承座，螺栓和上固定座固定连接，螺栓穿过轴承座，并配合限位螺母锁紧，并且在上固定座和下固定座之间的螺栓杆部设置有复位弹簧。

6.根据权利要求1所述的消耗型吸能盒，其特征在于，所述的消耗型吸能盒还包括数个感应装置，所述的感应装置包括数个位置传感器和数个压力传感器；

位置传感器设置在嵌套吸能盒同侧，并且在嵌套吸能盒轴向间隔布置，用于检测保险杠碰撞后可压缩泡沫铝吸能芯的体积变形率，并将采集数据发送至车载控制系统，根据数据的范围，车载控制系统显示不同颜色的信号，从而根据信号决定后续是否更换消耗型吸能盒；

压力传感器设置在连接板上，用于检测可压缩泡沫铝吸能芯变形产生的压力，并将压力值发送至车载控制系统，当压力达到设定值时，车载控制系统将信号传输给刹车装置，进行制动并使油门失效。

7.根据权利要求6所述的消耗型吸能盒，其特征在于，所述的压力传感器还可以实时检测压力，当压力值达到设置值，直接将信号发送至车载控制系统，车载控制系统将信号传输给刹车装置，进行制动并使油门失效。

8.一种铝合金保险杠，其特征在于，该铝合金保险杠包括保险杠本体和权利要求1-7任意一项所述的消耗型吸能盒；

在保险杠本体上设置有多个消耗型吸能盒；并且，消耗型吸能盒的蜂窝吸能盒远离嵌套吸能盒的一端和保险杆本体连接，消耗型吸能盒的连接板和车身横梁连接。

9.根据权利要求8所述的铝合金保险杠，其特征在于，所述的保险杠本体、上固定座、下固定座、连接板均采用高强度硬质铝合金；所述的高强度硬质铝合金含有的成分及各个成分的质量百分比为：Si：1.2-1.8％、Fe：0.3-0.4％、Cu：0.05-0.1％、Mn：0.8-1.5％、Mg：0.8-1.6％、Cr：0.25～0.3％、Zn：0.2～0.3％、Ti：0.05～0.1％、La：0.1-0.15％、Sc：0.2～0.3％，余量为Al。

10.根据权利要求8所述的铝合金保险杠，其特征在于，所述的蜂窝吸能盒和嵌套吸能盒均采用6系铝合金材质。

Images