CN113212348B - 一种应力形态渐进转换吸能防护汽车前防撞梁总成 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车安全技术领域，尤其为一种应力形态渐进转换吸能防护汽车前防撞梁总成，包括：前端板、后端板、前夹板、后夹板、第一应力形态转换板和第二应力形态转换板，所述第一应力形态转换板与第二应力形态转换板均由沿圆弧路径等距排列的U形板以及连接于相邻两个U形板之间的弹性板件组成，所述第一应力形态转换板与第二应力形态转换板中相应的U形板与弹性板件镜像设置。本发明利用第一应力形态转换板与第二应力形态转换板受碰撞力后的渐进形态转换吸收大量碰撞能量，充分发挥应力形态转换板的稳定变形吸能效果，使有效压缩距离变长，从而达到提高汽车前防撞梁总成吸能效果的目的。

Description

一种应力形态渐进转换吸能防护汽车前防撞梁总成
技术领域
本发明涉及汽车安全技术领域，具体为一种应力形态渐进转换吸能防护汽车前防撞梁总成。
背景技术
随着大家对汽车安全的重视程度越来越高，汽车的防撞梁结构也就越来越受到人们的注意。汽车前防撞梁是用来减轻车辆受到碰撞时吸收碰撞能量的一种装置，由主梁、吸能盒以及连接汽车的安装板组成，主梁、吸能盒都可以在车辆发生低速碰撞时有效吸收碰撞能量，尽可能减小撞击力对车身纵梁的损害，减少维修成本，并能在一定程度上减轻对成员的伤害。
在发生低速碰撞时主梁首先承受碰撞力，这就要求主梁材料不能太柔软，太柔软导致防撞梁防护力不足，也不能太硬，太硬无法变形吸能，为实现较高的人身安全防护，便需要对防撞梁的主梁结构提出更高的要求。而现有的汽车的防撞梁中主梁结构形式主要为通过冷轧钢板冲压而成的具有U形槽结构的主钢梁形式，有效压缩距离短，不能实现稳定变形，其吸能效果较为局限。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种应力形态渐进转换吸能防护汽车前防撞梁总成，解决了现有的汽车的防撞梁中主梁结构形式主要为通过冷轧钢板冲压而成的具有U形槽结构的主钢梁形式，有效压缩距离短，不能实现稳定变形，其吸能效果较为局限的问题。
(二)技术方案。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种应力形态渐进转换吸能防护汽车前防撞梁总成，所述汽车前防撞梁总成包括：
前端板，整体呈弧状结构，所述前端板的左右两侧端上设有具有向内侧凸起的嵌装头的折边板；
后端板，整体呈弧状结构，所述后端板的左右两侧端上设有具有向内侧凹陷的嵌装槽的侧端板，所述嵌装槽与嵌装头卡嵌配合，所述前端板的底面与侧端板顶面之间以及嵌装头与嵌装槽的槽底之间以及设有可供前端板下压的间距；
前夹板，夹设于两个侧端板之间，由具有相同形状、结构的多个方形面板单体沿圆弧路径依次排列组成，所述前夹板的顶面与前端板的底面抵接；
后夹板，夹设于两个侧端板之间并位于前夹板的后侧，由具有相同形状、结构的多个方形面板单体沿圆弧路径依次排列组成，所述后夹板的底面与后端板的顶面抵接；
第一应力形态转换板与第二应力形态转换板，所述第一应力形态转换板与第二应力形态转换板夹设于前夹板与后夹板之间，所述第一应力形态转换板与第二应力形态转换板均由沿圆弧路径等距排列的U形板以及连接于相邻两个U形板之间的弹性板件组成，所述第一应力形态转换板与第二应力形态转换板中相应的U形板与弹性板件镜像设置，所述第一应力形态转换板与第二应力形态转换板通过镜像的两个U形板连接，所述弹性板件是由连接于U形板一端的斜面板以及连接于两个斜面板之间的贴面板组成，所述第一应力形态转换板的贴面板顶面与前夹板的方形面板单体底面贴合，所述第二应力形态转换板的贴面板底面与后夹板的方形面板单体顶面单点接触，所述第一应力形态转换板与第二应力形态转换板的镜像U形板与弹性板件之间形成有吸能腔。
进一步的，所述汽车前防撞梁总成还包括吸能盒，所述吸能盒设置有两个，两个吸能盒分别通过螺栓对称安装于后端板的两端凸起安装座上，所述吸能盒的底端连接有安装法兰，所述吸能盒的壁厚自上而下依次递增。
进一步的，所述侧端板的内侧壁上对应嵌装槽的前后侧分别设有用于卡固前夹板和后夹板的第一卡槽和第二卡槽。
进一步的，所述前夹板的底面左右两侧与后夹板的顶面左右两侧对应设有分别用于卡固第一应力形态转换板和第二应力形态转换板的第一卡板和第二卡板。
进一步的，所述第一应力形态转换板的两端均设有内向折边，所述第二应力形态转换板的两端均设有外向折边，所述内向折边与外向折边表面贴合。
进一步的，所述贴面板的长度小于两个方形面板单体的长度总和，所述斜面板与贴面板之间的夹角角度小于相邻的两个方形面板单体之间的夹角角度。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种应力形态渐进转换吸能防护汽车前防撞梁总成，具备以下有益效果：
本发明，将现有的具有U形槽的主钢梁结构优化为通过前端板、后端板、前夹板、后夹板、第一应力形态转换板和第二应力形态转换板组成的主梁结构，利用第一应力形态转换板与第二应力形态转换板受碰撞力后的渐进形态转换吸收大量碰撞能量，充分发挥应力形态转换板的稳定变形吸能效果，使有效压缩距离变长，从而达到提高汽车前防撞梁总成吸能效果的目的。
附图说明
图1为本发明的正面剖视图；
图2为本发明的侧面剖视图；
图3为本发明中前端板的结构示意图；
图4为本发明中后端板的结构示意图；
图5为本发明中第一应力形态转换板与第二应力形态转换板的结构示意图；
图6为本发明中第一应力形态转换板与第二应力形态转换板的局面结构示意图；
图7为本发明受碰撞力过程中第一应力形态转换板与第二应力形态转换板的形态转换示意图。
图中：1、前端板；2、后端板；3、前夹板；4、后夹板；5、第一应力形态转换板；6、第二应力形态转换板；7、折边板；701、嵌装头；8、侧端板；801、嵌装槽；9、U形板；10、弹性板件；1001、斜面板；1002、贴面板；11、吸能腔；12、吸能盒；13、螺栓；14、第一卡槽；15、第二卡槽；16、第一卡板；17、第二卡板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1-7所示，本发明一个实施例提出的一种应力形态渐进转换吸能防护汽车前防撞梁总成，汽车前防撞梁总成包括：
前端板1，整体呈弧状结构，该结构便于分散碰撞力，具体形状根据车辆外观需求而定，为提高前端板1整体吸能性，可在前端板1上还可设置如弓形结构的吸能槽，在发生碰撞时可起到压溃诱导作用，使得撞击力度更好的被分散。
为了方便对前端板1进行安装，在前端板1的左右两侧端上设置具有向内侧凸起的嵌装头701的折边板7。
后端板2，整体形状与前端板1类同，弧状结构的板型与前端板1配合，较好的分散碰撞力；为方便对前端板1进行安装，在后端板2的左右两侧端上设置具有向内侧凹陷的嵌装槽801的侧端板8，通过嵌装槽801与嵌装头701卡嵌配合，可快速将前端板1卡嵌于后端板2的嵌装槽801上；为保证主梁结构稳定变形吸能，在前端板1的底面与侧端板8顶面之间以及嵌装头701与嵌装槽801的槽底之间以及设置可供前端板1下压的间距，通过该间距的设置，使前端板1受碰撞力后下压处于前端板1与后端板2之间的应力形态转换吸能构件(前夹板3、后夹板4、第一应力形态转换板5和第二应力形态转换板6的整体前称)，同时通过嵌装头701使前端板1稳定沿嵌装槽801的槽壁下滑，予以应力形态转换吸能构件缓冲时间，能够充分发挥该吸能构件的吸能效果，使其稳定发生变形，有效压缩距离变长，从而达到提高主梁结构吸能效果的目的。
前夹板3，夹设于两个侧端板8之间，由具有相同形状、结构的多个方形面板单体沿圆弧路径依次排列组成，前夹板3的顶面与前端板1的底面抵接；
后夹板4，夹设于两个侧端板8之间并位于前夹板3的后侧，由具有相同形状、结构的多个方形面板单体沿圆弧路径依次排列组成，后夹板4的底面与后端板2的顶面抵接；
第一应力形态转换板5与第二应力形态转换板6，第一应力形态转换板5与第二应力形态转换板6夹设于前夹板3与后夹板4之间，第一应力形态转换板5与第二应力形态转换板6均由沿圆弧路径等距排列的U形板9以及连接于相邻两个U形板9之间的弹性板件10组成，该弹性板件10组可采用现有的弹性金属材料制成，如弹簧钢，使弹性板件10具有良好的弹性、抗拉强度以及高疲劳强度；
第一应力形态转换板5与第二应力形态转换板6中相应的U形板9与弹性板件10镜像设置，第一应力形态转换板5与第二应力形态转换板6通过镜像的两个U形板9连接，弹性板件10是由连接于U形板9一端的斜面板1001以及连接于两个斜面板1001之间的贴面板1002组成，第一应力形态转换板5的贴面板1002顶面与前夹板3的方形面板单体底面贴合，第二应力形态转换板6的贴面板1002底面与后夹板4的方形面板单体顶面单点接触，第一应力形态转换板5与第二应力形态转换板6的镜像U形板9与弹性板件10之间形成有吸能腔11。
如图7所示，当汽车前防撞梁总成未受碰撞力时，其状态结构如a图所示；当汽车前防撞梁总成发生碰撞后，前端板1第一时间承受碰撞力，受载荷后下压，带动前夹板3下压，前夹板3与第一应力形态转换板5下压的过程中同时发生变形，此时受碰撞部分的弹性板件10受载荷力使斜面板1001与贴面板1002发生形态变化，整体呈拱形状的斜面板1001与贴面板1002向水平状趋近；由于前端板1受碰撞力后下压前夹板3的同时，会使前端板1通过嵌装头701沿嵌装槽801的槽壁下滑，会予以第二应力形态转换板6更长的应力缓冲时间，且第一应力形态转换板5与第二应力形态转换板6中相应的U形板9与弹性板件10为镜像设置，第二应力形态转换板6的贴面板1002底面与后夹板4的方形面板单体顶面为单点接触，因此，第二应力形态转换板6会相对第一应力形态转换板5滞后发生变形，当嵌装头701滑至嵌装槽801槽底后，第二应力形态转换板6的受碰撞部分的弹性板件10受载荷力使斜面板1001与贴面板1002发生形态变化，第二应力形态转换板6中整体呈拱形状的斜面板1001与贴面板1002由于挤压向水平状趋近，当斜面板1001与贴面板1002由于挤压呈水平状时，此时吸能腔11体积降至最小(碰撞力在第一应力形态转换板5与第二应力形态转换板6的载荷范围内)，如b图所示；在汽车前防撞梁总成持续受碰撞力后段部分，会持续压缩前夹板3、第一应力形态转换板5、第二应力形态转换板6和后夹板4，致使受碰撞部分的前夹板3、第一应力形态转换板5、第二应力形态转换板6和后夹板4均呈向后弯曲的状态，如c图所示；本实施例是通过第一应力形态转换板5与第二应力形态转换板6受碰撞力后的渐进形态转换吸收大量碰撞能量，充分发挥应力形态转换板的稳定变形吸能效果，能够使有效压缩距离变长，从而达到提高汽车前防撞梁总成吸能效果的目的。
如图2所示，在一些实施例中，汽车前防撞梁总成还包括吸能盒12，吸能盒12设置有两个，两个吸能盒12分别通过螺栓13对称安装于后端板2的两端凸起安装座上，吸能盒12的底端连接有安装法兰，吸能盒12的壁厚自上而下依次递增；安装时，主梁结构通过吸能盒12与汽车前纵梁连接，通过吸能盒12的设置进行辅助吸能，降低由于汽车碰撞产生的冲击力，通过壁厚的递增变化，使其能够进行渐进吸能。
如图4所示，在一些实施例中，侧端板8的内侧壁上对应嵌装槽801的前后侧分别设有用于卡固前夹板3和后夹板4的第一卡槽14和第二卡槽15；通过在侧端板8上设置第一卡槽14和第二卡槽15，安装时，能够快速对前夹板3和后夹板4进行定位，将前夹板3与后夹板4卡嵌于左右两个侧端板8之间。
如图2所示，在一些实施例中，前夹板3的底面左右两侧与后夹板4的顶面左右两侧对应设有分别用于卡固第一应力形态转换板5和第二应力形态转换板6的第一卡板16和第二卡板17；为防止第一应力形态转换板5与第二应力形态转换板6在主梁内发生位移，通过设置第一卡板16和第二卡板17对第一应力形态转换板5与第二应力形态转换板6进行卡固，简单、有效，使整体结构更为紧凑，必要时，可通过插销横(图中未示出)向穿插吸能腔11并将第一卡板16和第二卡板17进行连接，以提高第一应力形态转换板5与第二应力形态转换板6的稳固效果。
如图1所示，在一些实施例中，第一应力形态转换板5的两端均设有内向折边，第二应力形态转换板6的两端均设有外向折边，内向折边与外向折边表面贴合；通过内向折边与外向折边的设置，能够快速对其第一应力形态转换板5与第二应力形态转换板6，便于安装，同时能够增加第一应力形态转换板5与第二应力形态转换板6的接触面积，稳定吸能腔11结构。
如图6所示，在一些实施例中，贴面板1002的长度小于两个方形面板单体的长度总和，斜面板1001与贴面板1002之间的夹角角度小于相邻的两个方形面板单体之间的夹角角度；具体的，贴面板1002的中部与相邻两个方形面板单体的中部对应贴合，由于斜面板1001与贴面板1002之间的夹角角度小于相邻的两个方形面板单体之间的夹角角度，因此，第一应力形态转换板5的斜面板1001和第二应力形态转换板6的斜面板1001与相应的前夹板3和后夹板4之间形成有间隙，当第二应力形态转换板6相对第一应力形态转换板5滞后发生变形时，受碰撞部分的弹性板件10受载荷力会使斜面板1001向水平状趋近，在受碰撞力的某一时间点上，第一应力形态转换板5的斜面板1001和第二应力形态转换板6的斜面板1001会与相应的前夹板3和后夹板4表面贴合，如图7c图所示。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种应力形态渐进转换吸能防护汽车前防撞梁总成，其特征在于：所述汽车前防撞梁总成包括：
前端板(1)，整体呈弧状结构，所述前端板(1)的左右两侧端上设有具有向内侧凸起的嵌装头(701)的折边板(7)；
后端板(2)，整体呈弧状结构，所述后端板(2)的左右两侧端上设有具有向内侧凹陷的嵌装槽(801)的侧端板(8)，所述嵌装槽(801)与嵌装头(701)卡嵌配合，所述前端板(1)的底面与侧端板(8)顶面之间以及嵌装头(701)与嵌装槽(801)的槽底之间以及设有可供前端板(1)下压的间距；
前夹板(3)，夹设于两个侧端板(8)之间，由具有相同形状、结构的多个方形面板单体沿圆弧路径依次排列组成，所述前夹板(3)的顶面与前端板(1)的底面抵接；
后夹板(4)，夹设于两个侧端板(8)之间并位于前夹板(3)的后侧，由具有相同形状、结构的多个方形面板单体沿圆弧路径依次排列组成，所述后夹板(4)的底面与后端板(2)的顶面抵接；
第一应力形态转换板(5)与第二应力形态转换板(6)，所述第一应力形态转换板(5)与第二应力形态转换板(6)夹设于前夹板(3)与后夹板(4)之间，所述第一应力形态转换板(5)与第二应力形态转换板(6)均由沿圆弧路径等距排列的U形板(9)以及连接于相邻两个U形板(9)之间的弹性板件(10)组成，所述第一应力形态转换板(5)与第二应力形态转换板(6)中相应的U形板(9)与弹性板件(10)镜像设置，所述第一应力形态转换板(5)与第二应力形态转换板(6)通过镜像的两个U形板(9)连接，所述弹性板件(10)是由连接于U形板(9)一端的斜面板(1001)以及连接于两个斜面板(1001)之间的贴面板(1002)组成，所述第一应力形态转换板(5)的贴面板(1002)顶面与前夹板(3)的方形面板单体底面贴合，所述第二应力形态转换板(6)的贴面板(1002)底面与后夹板(4)的方形面板单体顶面单点接触，所述第一应力形态转换板(5)与第二应力形态转换板(6)的镜像U形板(9)与弹性板件(10)之间形成有吸能腔(11)。
2.根据权利要求1所述的一种应力形态渐进转换吸能防护汽车前防撞梁总成，其特征在于：所述汽车前防撞梁总成还包括吸能盒(12)，所述吸能盒(12)设置有两个，两个吸能盒(12)分别通过螺栓(13)对称安装于后端板(2)的两端凸起安装座上，所述吸能盒(12)的底端连接有安装法兰，所述吸能盒(12)的壁厚自上而下依次递增。
3.根据权利要求1所述的一种应力形态渐进转换吸能防护汽车前防撞梁总成，其特征在于：所述侧端板(8)的内侧壁上对应嵌装槽(801)的前后侧分别设有用于卡固前夹板(3)和后夹板(4)的第一卡槽(14)和第二卡槽(15)。
4.根据权利要求1所述的一种应力形态渐进转换吸能防护汽车前防撞梁总成，其特征在于：所述前夹板(3)的底面左右两侧与后夹板(4)的顶面左右两侧对应设有分别用于卡固第一应力形态转换板(5)和第二应力形态转换板(6)的第一卡板(16)和第二卡板(17)。
5.根据权利要求1所述的一种应力形态渐进转换吸能防护汽车前防撞梁总成，其特征在于：所述第一应力形态转换板(5)的两端均设有内向折边，所述第二应力形态转换板(6)的两端均设有外向折边，所述内向折边与外向折边表面贴合。
6.根据权利要求1所述的一种应力形态渐进转换吸能防护汽车前防撞梁总成，其特征在于：所述贴面板(1002)的长度小于两个方形面板单体的长度总和，所述斜面板(1001)与贴面板(1002)之间的夹角角度小于相邻的两个方形面板单体之间的夹角角度。
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