CN202147649U - 一种汽车碰撞吸能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于碰撞吸能装置领域，提供了一种汽车碰撞吸能装置，该碰撞吸能装置包括泡沫铝、薄壁圆管、圆角模，所述泡沫铝填充于所述薄壁圆管的内部，所述圆角模安装于所述薄壁圆管的一端；所述圆角模与所述碰撞吸能装置的前防撞钢梁相连接，所述薄壁圆管的一端与所述碰撞吸能装置的底架结构相连接。本实用新型在吸能元件薄壁圆管的前端增加圆角模，改变了其塑性变形模式，提高了吸能材料的利用率，使吸能元件更有效的发挥其吸能功能，进而提高比吸能，并在吸能元件薄壁圆管的内部填充了吸能性能优异的泡沫铝芯材，使得吸能材料大变形后具备了二次吸能能力，进一步提高了碰撞吸能装置的吸能能力。

Description

一种汽车碰撞吸能装置

技术领域

本实用新型属于碰撞吸能装置领域，尤其涉及一种汽车碰撞吸能装置。

背景技术

安全、节能、环保是二十一世纪汽车工程领域具有重大意义的研究热点，而汽车的被动安全性是汽车安全性研究的重要环节。缓冲吸能装置在汽车被动安全中占有举足轻重的位置，McNay等人的试验研究表明，当汽车发生48km/h的正面碰撞时，前纵梁吸收了约50％～70％的碰撞能量。汽车发生碰撞时所产生的能量主要是通过吸能装置的塑性变形来吸收。吸能装置的性能决定了汽车在碰撞过程中的减速度、速度以及碰撞时间等一系列重要参数，从而会影响整个汽车结构在碰撞中的力学行为。

现有的缓冲吸能装置大多采用薄壁构件(薄壁方管、薄壁圆管、波纹管等)作为吸能元件，受到冲击载荷作用时结构产生很大的压溃行程，从而将冲击能量耗散，瞬时冲击载荷强度因而大大降低。这类吸能装置，吸能元件仅在皱褶处产生较大的塑性变形来吸收撞击能量，吸能材料的利用率不高，从而导致比吸能不高。

另一类缓冲吸能装置是利用汽车碰撞过程中剪切多组金属片把一次能量变化巨大的碰撞过程分解为很多次吸收能量很小的耗能过程，其主要由柱形梁和多个剪切组构成，柱形梁由两个圆柱体拼接构成。剪切凸圈、剪切凹圈和剪切片构成一个剪切组，并由定位套固定在圆柱体上，其上可装有这样的剪切组1000-2000组不等，根据不同的撞击速度和撞击体的质量大小，其剪切片的直径、厚度和数量(撞击体的长度)均可任意变化。这类吸能装置，通过剪切片的失效断裂来吸收撞击能量，同样吸能材料的利用率不高，比吸能不高、且结构相对复杂，制造成本较高。

发明内容

本实用新型提供了一种汽车碰撞吸能装置，旨在解决目前使用的压溃式和剪切金属片式吸能装置普遍存在的比吸能不高和吸能材料大变形后不具备二次吸能能力的问题。

本实用新型的目的在于提供一种汽车碰撞吸能装置，该碰撞吸能装置包括泡沫铝、薄壁圆管、圆角模；

所述泡沫铝填充于所述薄壁圆管的内部；

所述圆角模安装于所述薄壁圆管的一端。

进一步，所述圆角模与所述碰撞吸能装置的前防撞钢梁相连接。

进一步，所述薄壁圆管的一端与所述碰撞吸能装置的底架结构相连接。

本实用新型在吸能元件薄壁圆管的前端增加圆角模，改变了其塑性变形模式，提高了吸能材料的利用率，使吸能元件更有效的发挥其吸能功能，进而提高比吸能，并在吸能元件薄壁圆管的内部填充了吸能性能优异的泡沫铝芯材，使得吸能材料大变形后具备了二次吸能能力，进一步提高了碰撞吸能装置的吸能能力。

附图说明

图1是本实用新型提供的汽车碰撞吸能装置的结构示意图；

图2是本实用新型提供的汽车碰撞吸能装置的主视图；

图3是本实用新型提供的汽车碰撞吸能装置的剖面结构图。

图中：1、圆角模；2、薄壁圆管；3、泡沫铝。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定发明。

图1示出了本实用新型实施例提供的汽车碰撞吸能装置的结构示意图。为了便于说明，仅示出了与本实用新型相关的部分。

该碰撞吸能装置包括圆角模1、薄壁圆管2、泡沫铝3；圆角模1安装于薄壁圆管2的一端；泡沫铝3填充于薄壁圆管2的内部。

作为本实用新型实施例的一个优选方案，圆角模1与碰撞吸能装置的前防撞钢梁相连接。

作为本实用新型实施例的一个优选方案，薄壁圆管2的一端与碰撞吸能装置的底架结构相连接。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型的应用原理作进一步描述。

本实用新型采用“材料一结构”一体化设计，基于吸能材料和吸能结构构型，在吸能元件薄壁圆管2的前端增加圆角模1(可依托相邻结构部件的几何外形)，改变其塑性变形模式，提高了吸能材料的利用率，使吸能元件更有效的发挥其吸能功能，进而提高比吸能；并在吸能元件薄壁圆管2的内部填充了吸能性能优异的泡沫铝3芯材(泡沫铝3在承受压应力时，其应力-应变曲线上的塑性变形阶段的应力几乎恒定不变，大量的能量被转变为塑性能，可以吸收与冲击方向无关的较高冲击能量，是用作撞击防护的极好材料)，进一步提高了吸能装置的吸能能力和比吸能。

在轴向压力作用下，薄壁圆管2经历了初始屈曲、扩口、翻转塑性变形，变形过程中必然伴随有能量的吸收。在一次碰撞中发生反复冲击时，薄壁圆管2能以单层管翻转吸能和双层管压溃吸能，多次反复吸收掉碰撞动能；泡沫铝3芯材吸能模式为压溃式吸能。

本实用新型提供的汽车碰撞吸能装置的薄壁圆管2的扩口吸能、翻转吸能、双层管压溃吸能加上泡沫铝3芯材压溃吸能模式比传统薄壁圆管2单一的压溃吸能模式比吸能高，且吸能材料大变形后具备二次吸能能力。与传统吸能装置相比，本实用新型可通过适当减小薄壁圆管2的重量(减小薄壁圆管2的壁厚)来弥补填充泡沫铝3芯材带来的重量增加，以实现吸能装置整体重量不增加的前提下，提高比吸能。

本实用新型提供的汽车碰撞吸能装置可通过改变翻转半径，实现在碰撞过程中撞击力的改变，优化其抗撞击性能，以满足实际工程的需要，具有结构简单紧凑、易于制造、成本低廉的特点，既可用于汽车耐碰撞结构中，也可用于高速列车等的耐撞击设计中。

本实用新型在吸能元件薄壁圆管2的前端增加圆角模1，改变了其塑性变形模式，提高了吸能材料的利用率，使吸能元件更有效的发挥其吸能功能，进而提高比吸能，并在吸能元件薄壁圆管2的内部填充了吸能性能优异的泡沫铝3芯材，使得吸能材料大变形后具备了二次吸能能力，进一步提高了碰撞吸能装置的吸能能力。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种汽车碰撞吸能装置，其特征在于，该碰撞吸能装置包括泡沫铝、薄壁圆管、圆角模；所述泡沫铝填充于所述薄壁圆管的内部；所述圆角模安装于所述薄壁圆管的一端。

2.如权利要求1所述的碰撞吸能装置，其特征在于，所述圆角模与所述碰撞吸能装置的前防撞钢梁相连接。

3.如权利要求1所述的碰撞吸能装置，其特征在于，所述薄壁圆管的一端与所述碰撞吸能装置的底架结构相连接。

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