CN204340947U - 一种连续变厚度的汽车吸能盒 - Google Patents
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Abstract
一种连续变厚度的汽车吸能盒，其包括两块金属钢板形成的U型盒体及U型盒体盖板，并相互连接围成一中空盒体；其中，U型盒体及U型盒体盖板在碰撞方向上前端厚度最薄，后端厚度最厚，所述金属钢板设计采用从前端到后端逐渐增厚的连续变厚度钢板。本实用新型由于采用连续变厚度钢板制造吸能盒的盒体，这样吸能盒在沿着碰撞方向上不同截面的厚度分布不同、刚度分布就不同，在碰撞过程中可按照对称叠缩式依次溃缩，较好吸收碰撞能量，稳定实现力的传递，这不仅很好满足了碰撞吸能的要求，而且具有结构简单，采用连续变厚度钢板制成，避免了材料厚度上的浪费，降低制造成本低，轻量化效果好。
Description
技术领域
本实用新型属于汽车结构技术领域，特别涉及一种汽车防碰撞缓冲件，更具体地说，它涉及一种安装在汽车前部或后部的吸能效果明显的连续变厚度的汽车吸能盒。
背景技术
碰撞安全性能是车身结构安全设计的重要内容之一，主要目的是减小由于碰撞造成乘员伤害的程度，这要求车身结构必须具备吸能以及抗变形的能力，在车辆发生碰撞时，尽可能的吸收碰撞能量、减小车辆撞击的加速度。在目前的汽车设计中，通常是采用安装在汽车前部和尾部的保险杠系统来保证车厢结构框架在低速碰撞下不受严重破坏。为尽可能的吸收撞击动能，保险杠系统设计中会设计一个碰撞变形件即吸能盒，发生碰撞时车辆通过吸能盒的压缩变形来充分吸收碰撞动能及减小最大撞击力以缓和冲击。
吸能盒的碰撞吸能特性和压缩变形模式将决定着车身结构在碰撞发生时的减速度响应和力的传递路径，对整车碰撞安全性有重要的影响。理想的吸能盒需要满足以下条件：1)高比吸能率，既吸能盒吸收的最大能量与其自身质量的比值高；2)低载荷均匀性系数，既吸能盒在碰撞过程中传递给车身结构的最大载荷与整个变形过程中传递的平均载荷比值小；3)变形稳定，有预定的压溃变形模式。4)轻量化、低成本。
吸能盒公布了多种实施形式。最常见一类是在吸能盒的U型板和吸能盒平板上设计出溃缩导向筋。如中国专利公告号为CN201566701U的前防撞梁吸能盒，它包括U型盒体，U型盒体壁设有溃缩导向筋，U型盒体的开口侧面连接吸能盒平板，吸能盒平板壁上也设有溃缩筋。中国专利公告号202448914U吸能盒结构吸能内板和吸能外板上设有吸能槽，且吸能内板上的吸能槽和吸能外板上的吸能槽相对应，吸能内板和吸能外板之间形成吸能腔。这些吸能盒结构虽然能满足碰撞所需的吸能要求，但由于该吸能 盒只在侧面设有溃缩筋亦即是吸能槽，其棱边未设置吸能槽，且能够起到吸能作用的吸能盒平板结构单一，因此其吸能效果差。
第二类是在针对溃缩导向筋做创新的。如中国专利公告号201923216U的汽车吸能盒，包括筒状盒体，盒体具有呈多边形的截面、与多边形截面的边相对应的多个侧面及连接所述侧面的多个侧棱，侧棱上设有向盒体内凹陷的吸能槽。既在作为相邻侧面的结合部的侧棱上设置吸能槽，使得吸能盒在横向上具有了较好的吸能效果，但这种结构不易实现轻量化，且制作成本高。
第三类是针对吸能盒的筒体进行创新的。如中国专利公告号103386941A的吸能盒，由至少两个形状相同且大小不同的棱台状空心结构体嵌套在一起，对应侧面互相平行，各个相邻空心结构体之间通过连接板连接组成，这种吸能盒轻量化效果差，成本高。
这些吸能盒的U型盒体、盒体平板、侧棱板、筒体等都是由等厚度的钢板制成的，并通过压溃缩导向筋等使各部件的刚度协调，由于等厚钢板制作的吸能盒沿着碰撞方向没有刚度的依次增强，往往会由于受力及制造等原因导致吸能盒在碰撞中变形不稳定，形变为非对称叠缩式，从而导致车体发生碰撞时能量吸收不稳定，影响安全性。
发明内容
本实用新型的目的在于设计一种连续变厚度的汽车吸能盒，通过不同厚度的设计达到吸能盒结构对性能的要求。由于采用借助柔性轧制技术制成的连续变厚度钢板制造吸能盒的盒体，这样吸能盒在沿着碰撞方向上不同截面的厚度分布不同、刚度分布就不同，在碰撞过程中就可以按照对称叠缩式依次溃缩，较好吸收碰撞能量，稳定实现力的传递。这种吸能盒零件结构不仅很好满足了碰撞吸能的要求，而且具有结构简单，采用连续变厚度钢板制成，避免了材料厚度上的浪费，降低制造成本低，轻量化效果好。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下。
一种连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，包括两块金属钢板形成的U型盒体及U型盒体盖板，并相互连接围成一中空盒体；其中，U型盒 体及U型盒体盖板在碰撞方向上前端厚度最薄，后端厚度最厚，所述金属钢板设计采用从前端到后端逐渐增厚的连续变厚度钢板。
进一步，所述U型盒体及U型盒体盖板钢板采用前、后两段等厚度段加中间一段连续变厚度的过渡段的结构形式，且，前段厚度＜过渡段厚度＜后段厚度。
又，所述的中空盒体的截面为方形、圆形或多边形。
优选的，吸能盒的前端最薄区厚度及后端最厚区厚度差的范围在0.5mm-4.0mm之内。
优选的，垂直碰撞方向上的同一截面上的U型盒体及U型盒体盖板对应钢板厚度值相同。
优选的，吸能盒变厚板的最厚与最薄点之间的厚度变厚范围在0％-150％之间。
另外，所述U型盒体与U型盒体盖板焊接连接，U型盒体及U型盒体盖板之间的焊缝在U型盒体纵向的中间偏下或偏上一侧区域，焊缝不能位于中间。
优选的，所述U型盒体与U型盒体盖板两侧的重叠区域宽度不少于10mm。
本实用新型变厚度汽车吸能盒，为满足吸能盒在碰撞方向上前软后硬、刚度依次增加的要求，U型盒体及U型盒体盖板在碰撞方向上前端厚度最薄，后端厚度最厚。设计采用从前端到后端逐渐增厚的连续变厚度钢板。设计中U型盒体及U型盒体盖板也可采用两段等厚度段加一段连续厚度过渡段的结构形式，既包括厚度不同的吸能盒前段和后段，且前段厚度值小，后段厚度值大，不同厚度的吸能盒前段与后段之间是材料的厚度连续过渡段。由此，不同区域因厚度不同，既能实现吸能盒刚度依次增加，碰撞中依次稳定被压溃，满足碰撞吸能的合理要求，也减少了材料厚度实现零件的轻量化。
吸能盒的前端最薄区厚度及后端最厚区厚度根据车型设计要求不同而不同，因材料强度差异厚度选择范围可在0.5mm-4.0mm之内。垂直碰撞方向上的同一截面上的U型盒体及U型盒体盖板对应钢板厚度值相同。吸能盒变厚板的最厚与最薄点之间的厚度变厚范围在0％-150％之间。为保证这 一要求，通过制作工艺方法来实现。既采用一块等厚度的钢带通过柔性轧制产生获得沿轧制方向不同板厚的连续变厚度钢板，从该变厚度板带上落料出具有不同厚度区域的金属板坯，金属板坯分别通过冲压成形工艺获得U型盒体、U型盒体盖板。因吸能盒前端薄，后端厚，碰撞容易引导吸能盒发生依次压溃，在吸能盒U型盒体及U型盒体盖板上可不再设计溃缩导向筋，也可以根据设计需要对溃缩导向筋的形状和前后位置进行设计，溃缩导向筋的形式也可以根据设计需要设置为凹筋或凸筋。
本实用新型的有益效果：
本实用新型因吸能盒的前部厚度薄，后部厚度厚，符合吸能盒设计的刚度分布要求，且前薄后厚、前软后硬的结构特点更容易引导吸能盒在碰撞中实现依次稳定压溃，获得较好的变形形态，更好的满足碰撞要求。同时，因采用了非等厚的材料设计，最大程度的减少了材料使用，在不设计溃缩导向筋的情况下能实现其良好功能要求，不仅实现车身零件轻量化设计，减少模具复杂度，节约材料及模具成本。
附图说明
图1为本实用新型吸能盒实施例的结构示意图。
图2为本实用新型吸能盒的横向剖切面示意图。
图3为本实用新型吸能盒U型盒体/U型盒体盖板的纵向剖切面示意图。
图4为前纵梁纵向局部切面厚度示意图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的一种连续变厚度的汽车吸能盒，其包括两块金属钢板形成U型盒体1及U型盒体盖板2，并相互连接围成一中空盒体；其中，U型1盒体及U型盒体盖板2在碰撞方向上前端厚度最薄，后端厚度最厚，所述金属钢板设计采用从前端到后端逐渐增厚的连续变厚度钢板。
进一步，所述U型盒体1及U型盒体盖板2钢板采用前、后两段等厚度段加中间一段连续变厚度的过渡段的结构形式，且，前段厚度＜过渡段厚度＜后段厚度。
又，所述的中空盒体的截面为方形、圆形或多边形。
优选的，吸能盒的前端最薄区厚度及后端最厚区厚度根据车型设计要求不同而不同，因材料强度差异厚度选择范围可在0.5mm-4.0mm之内。
优选的，垂直碰撞方向上的同一截面上的U型盒体及U型盒体盖板对应钢板厚度值相同。
优选的，吸能盒变厚板的最厚与最薄点之间的厚度变厚范围在0％-150％之间。
参见图2，所述U型盒体1与U型盒体盖板2焊接连接，U型盒体1及U型盒体盖板2之间的焊缝3在U型盒体1纵向的中间偏下或偏上一侧区域，焊缝不能位于中间。
优选的，所述U型盒体与U型盒体盖板两侧的重叠区域不少于10mm。
图2为本实用新型吸能盒的横向剖切面展开示意图。焊缝3位置可以根据设计需要在盒体上下移动，U型盒体和吸能U型盒体盖板的重叠区域宽度不少于10mm。
图3为本实用新型U型盒体1(U型盒体盖板2)的纵向剖切面展平示意图。表示了一个整体冲压件上从前端到后端的连续厚度变厚，既前端最薄厚度t1、后端厚度t2，中间连续过渡区厚度t，其中t1<t<t2。从厚度t1到t2的过渡区轮廓线是直线线性过渡。
U型盒体/U型盒体盖板厚度也可以采取两段等厚度段加一段连续厚度过渡段形式时，其纵向剖切面的厚度示意图如图4所示，即吸能盒U型盒体/U型盒体盖板其纵向剖面整体上有两种不同的厚度区与连续厚度过渡区组成，既前段薄区L1厚度为t1，后段厚区L3厚度为t3，以及两种厚度段之间的连续过渡段L2，过渡段L2的厚度t满足t1<t<t3。等厚段长度L1、L3，以及过渡段长度L2均可为最大或最小值。
汽车安全与轻量化成为汽车发展的主要方向。变厚度汽车吸能盒，是在吸能盒的不同部位设计不同厚度，并采用经过柔性轧制的连续厚度过渡的同一块变厚度钢板制作而成的。不仅很好的满足吸能盒的碰撞吸能和稳定变形的要求，也最大程度的减少了材料使用，实现安全的同时实现轻量化。
这种采用不同部位不同厚度、不同厚度部位间连续厚度过渡的同一块 变厚度钢板制作汽车前吸能盒零件的方法，也可以在汽车其他结构件上，如车顶横梁、门槛梁、座椅安装横梁、B柱等车身结构件上应用，更可以应用到其他机械结构中。
Claims (27)
1.一种连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，包括两块金属钢板形成的U型盒体及U型盒体盖板，并相互连接围成一中空盒体；其中，U型盒体及U型盒体盖板在碰撞方向上前端厚度最薄，后端厚度最厚，所述金属钢板设计采用从前端到后端逐渐增厚的连续变厚度钢板。
2.如权利要求1所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述的U型盒体及U型盒体盖板围成的中空盒体的截面为方形、圆形或多边形。
3.如权利要求1或2所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述U型盒体及U型盒体盖板钢板采用前、后两段等厚度段加中间一段连续变厚度的过渡段的结构形式，且，前段厚度＜过渡段厚度＜后段厚度。
4.如权利要求1或2所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述的吸能盒的前端最薄区厚度及后端最厚区厚度差范围在0.5mm～4.0mm之内。
5.如权利要求3所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述的吸能盒的前端最薄区厚度及后端最厚区厚度差范围在0.5mm～4.0mm之内。
6.如权利要求1或2所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，垂直碰撞方向上的同一截面上的U型盒体及U型盒体盖板对应钢板厚度值相同。
7.如权利要求3所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，垂直碰撞方向上的同一截面上的U型盒体及U型盒体盖板对应钢板厚度值相同。
8.如权利要求1或2所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述吸能盒的连续变厚度钢板的最厚与最薄点之间的厚度变厚范围在0～150％之间。
9.如权利要求3所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述吸能盒的连续变厚度钢板的最厚与最薄点之间的厚度变厚范围在0～150％之间。
10.如权利要求4所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述吸能盒的连续变厚度钢板的最厚与最薄点之间的厚度变厚范围在0～150％之间。
11.如权利要求5所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述吸能 盒的连续变厚度钢板的最厚与最薄点之间的厚度变厚范围在0～150％之间。
12.如权利要求6所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述吸能盒的连续变厚度钢板的最厚与最薄点之间的厚度变厚范围在0～150％之间。
13.如权利要求7所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述吸能盒的连续变厚度钢板的最厚与最薄点之间的厚度变厚范围在0～150％之间。
14.如权利要求1或2所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述U型盒体与U型盒体盖板焊接连接，U型盒体及U型盒体盖板之间的焊缝在U型盒体纵向的中间或偏向下或向上一侧区域。
15.如权利要求3所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述U型盒体与U型盒体盖板焊接连接，U型盒体及U型盒体盖板之间的焊缝在U型盒体纵向的中间或偏向下或向上一侧区域。
16.如权利要求4所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述U型盒体与U型盒体盖板焊接连接，U型盒体及U型盒体盖板之间的焊缝在U型盒体纵向的中间或偏向下或向上一侧区域。
17.如权利要求5所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述U型盒体与U型盒体盖板焊接连接，U型盒体及U型盒体盖板之间的焊缝在U型盒体纵向的中间或偏向下或向上一侧区域。
18.如权利要求6所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述U型盒体与U型盒体盖板焊接连接，U型盒体及U型盒体盖板之间的焊缝在U型盒体纵向的中间或偏向下或向上一侧区域。
19.如权利要求7所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述U型盒体与U型盒体盖板焊接连接，U型盒体及U型盒体盖板之间的焊缝在U型盒体纵向的中间或偏向下或向上一侧区域。
20.如权利要求8所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述U型盒体与U型盒体盖板焊接连接，U型盒体及U型盒体盖板之间的焊缝在U型盒体纵向的中间或偏向下或向上一侧区域。
21.如权利要求1或2所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述 U型盒体与U型盒体盖板两侧的重叠区域宽度不少于10mm。
22.如权利要求3所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述U型盒体与U型盒体盖板两侧的重叠区域宽度不少于10mm。
23.如权利要求4所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述U型盒体与U型盒体盖板两侧的重叠区域宽度不少于10mm。
24.如权利要求5所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述U型盒体与U型盒体盖板两侧的重叠区域宽度不少于10mm。
25.如权利要求6所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述U型盒体与U型盒体盖板两侧的重叠区域宽度不少于10mm。
26.如权利要求7所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述U型盒体与U型盒体盖板两侧的重叠区域宽度不少于10mm。
27.如权利要求8所述的连续变厚度的汽车吸能盒，其特征在于，所述U型盒体与U型盒体盖板两侧的重叠区域宽度不少于10mm。
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