CN205344790U - 一种汽车防碰撞加强结构及汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种汽车防碰撞加强结构及汽车，以解决现有技术中汽车的正面碰撞安全性能较差的问题。其中汽车防碰撞加强结构包括：具有前保险杠腔体壁(11)的前保险杠本体，其中前保险杠腔体壁(11)具有第一中空腔体(112)，并包括沿所述前保险杠腔体壁(11)长度方向延伸，且朝向所述前保险杠腔体壁(11)内部的多个凹陷面；设置于所述前保险杠本体的第一凹陷面(111)外侧上的两个前纵梁本体，其中所述第一凹陷面(111)为所述多个凹陷面中的一个凹陷面；连接于所述前纵梁本体与所述前保险杠本体之间的吸能盒(2)；设置于所述前保险杠本体的第一凹陷面(111)以及所述前纵梁本体上，且具有气囊(41)的气囊装置。

Description

一种汽车防碰撞加强结构及汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车防碰撞领域，特别是涉及一种汽车防碰撞加强结构及汽车。

背景技术

汽车安全性性能是指汽车在行驶中避免事故、保障行人和乘员安全的性能。一般分为主动安全性、被动安全性、事故后安全性及生态安全性。在道路交通事故中，汽车本身安全性能好，也可以避免发生事故或减少伤亡。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种汽车防碰撞加强结构及汽车，以解决现有技术中汽车的正面碰撞安全性能较差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种汽车防碰撞加强结构，包括：

具有前保险杠腔体壁的前保险杠本体，其中，所述前保险杠腔体壁具有第一中空腔体，并包括沿所述前保险杠腔体壁长度方向延伸，且朝向所述前保险杠腔体壁内部的多个凹陷面；

设置于所述前保险杠本体的第一凹陷面外侧上的两个前纵梁本体，其中，所述第一凹陷面为所述多个凹陷面中的一个凹陷面；

连接于所述前纵梁本体与所述前保险杠本体之间的吸能盒；

设置于所述前保险杠本体的第一凹陷面以及所述前纵梁本体上，且具有气囊的气囊装置。

进一步的，所述前纵梁本体包括连接于所述吸能盒上的第一前纵梁部分以及连接于所述第一前纵梁部分的第二前纵梁部分，其中，所述第一前纵梁部分为N边形，所述N的取值范围为大于或等于6的偶数；以及

所述第二前纵梁部分的第一端面的面积小于所述第二前纵梁部分的第二端面的面积，所述第二前纵梁部分的第一端面为与所述第一前纵梁部分连接的一端面，且所述第二前纵梁部分的第一端面与所述第二前纵梁部分的第二端面相对。

进一步的，所述第一前纵梁部分具有前纵梁腔体壁，所述前纵梁腔体壁具有第二中空腔体，其中，所述前纵梁腔体壁的材质为车用钢板，所述第二中空腔体内填充有吸能材料。

进一步的，所述前纵梁腔体壁的内壁上设置有至少一个加强筋。

进一步的，所述第一前纵梁部分具有与所述吸能盒的端面相配合连接的第一弯折端面，所述第一前纵梁部分具有与所述第二前纵梁部分的第一端面相配合连接的第二弯折端面，其中，所述第一弯折端面以及与所述第一弯折端面相对的所述第二弯折端面分别朝向所述前纵梁腔体壁的外侧弯曲，和/或所述第一弯折端面的面积小于所述第二弯折端面的面积。

进一步的，所述第一前纵梁部分的第一弯折端面与所述吸能盒的端面通过铆接连接或者通过螺栓连接，所述第一前纵梁部分的第二弯折端面与所述第二前纵梁部分的第一端面通过铆接连接或者通过螺栓连接。

进一步的，所述气囊装置还包括设置于所述前保险杠本体的第一凹陷面上的碰撞传感器、收纳所述气囊的收纳支架以及用于将所述碰撞传感器的碰撞信号传递给所述气囊的传输器。

进一步的，所述传输器为无线感应器或者线束。

进一步的，所述碰撞传感器设置于所述前保险杠本体的第一凹陷面的中间位置。

本实用新型实施例还提供一种汽车，包括如上述的汽车防碰撞加强结构。

本实用新型实施例的上述技术方案的有益效果如下：

本实用新型实施例的方案中，通过将前保险杠本体设置成具有第一中空腔体的结构，并在前保险杠本体的前保险杠腔体壁上设置凹陷面，从而提高单位重量的截面面积的承载能力，也通过设置的气囊装置以使汽车进行减速，并将汽车车身的碰撞力引导在地面上，减少了汽车车身的受力强度，从而增加了汽车的碰撞安全性能。

附图说明

图1为本实用新型实施例的汽车防碰撞加强结构的部分示意图；

图2为本实用新型实施例的部分前保险杠本体、吸能盒及前纵梁本体的爆炸示意图；

图3为本实用新型实施例的气囊装置的打开气囊的结构示意图。

附图标记说明：

11-前保险杠腔体壁，111-第一凹陷面，112-第一中空腔体，2-吸能盒，21-吸能盒的端面，31-第一前纵梁部分，311-第一弯折端面，312-第二弯折端面，313-第二中空腔体，32-第二前纵梁部分，321-第二前纵梁部分的第二端面，41-气囊，42-碰撞传感器，43-收纳支架，44-线束。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1及图2所示，本实用新型实施例的汽车防碰撞加强结构，包括：具有前保险杠腔体壁11的前保险杠本体，其中，所述前保险杠腔体壁11具有第一中空腔体112并包括沿所述前保险杠腔体壁11长度方向延伸，且朝向所述前保险杠腔体壁11内部的多个凹陷面；设置于所述前保险杠本体的第一凹陷面111外侧上的两个前纵梁本体，其中，所述第一凹陷面111为所述多个凹陷面中的一个凹陷面；连接于所述前纵梁本体与所述前保险杠本体之间的吸能盒2；设置于所述前保险杠本体的第一凹陷面111以及所述前纵梁本体上，且具有气囊41的气囊装置。

需要说明的是：多个凹陷面的数目优选为2个。由于凹陷面的表面积大于平面的表面积，因此在承受相同的外力时，凹陷面的压强较小，这样可以减少前保险杠本体的压强。沿垂直于防撞梁腔体壁中心轴进行截面，所得到截面优选的形状为θ型截面，通过提高单位重量的截面面积来提高防撞梁腔体壁的承载能力。

由于相对于车身正常行驶方向，两个前纵梁本体分别称为左边的前纵梁本体及右边的前纵梁本体，因此上述每个前纵梁本体与前保险杠本体之间的吸能盒2具体为：设置在左边的前纵梁本体与前保险杠本体之间的吸能盒2称为左吸能盒2，设置在右边的前纵梁本体与前保险杠本体之间的吸能盒2称为右吸能盒2。通过前保险杠本体与左吸能盒2及前保险杠本体与右吸能盒2的配合，使汽车在发生低速15km/h及以下碰撞过程中能够吸收碰撞能量90％以上，提高了汽车的防碰撞的能力。

还有，上述设置于所述前保险杠本体的第一凹陷面111以及所述前纵梁本体上，且具有气囊41的气囊装置，固定于汽车底盘上。具体的，在气囊装置固定于汽车底盘内部时，该汽车底盘上相对于该气囊41的位置设置有一通孔(该通孔面积大于气囊41缩小至最小的最小面积，该最小面积为该气囊41收纳支架43的面积)，在发生碰撞时，该气囊41通过该通孔与地面接触，增大了气囊41与地面之间的摩擦力，以使汽车进行减速，也由于气囊41与地面接触可以将汽车车身的碰撞力引导在地面上，以通过引导汽车承受的压力强度来减少汽车车身的受力强度。

本实用新型实施例中，通过将前保险杠本体设置成具有第一中空腔体112的结构，并在前保险杠本体的前保险杠腔体壁11上设置凹陷面，从而提高单位重量的截面面积的承载能力，也通过设置的气囊装置以使汽车进行减速，并将汽车车身的碰撞力引导在地面上，减少了汽车车身的受力强度，从而增加了汽车的碰撞安全性能。

还需要说明的是：上述前保险杠本体及吸能盒2选择材料强度应该考虑到成本，制作工艺，汽车的最大行驶车速，汽车正常行驶车速，汽车重量，吸能盒2长度及宽度方向的截面等方面的因素。具体的说明如下。

假设汽车的前纵梁本体不变形，1500Kg车辆的吸能盒2处在15km/h速度碰撞下完全叠缩受到的平均力为：

$F_1=\frac{0.5{\mathrm{mv}}^2}{s}=\frac{0.5*1500*{4.167}^2}{0.18}=72337N$

其中，m为汽车重量，v为汽车车速(单位为米每秒)，s为吸能盒2长度。

在吸能盒2宽度方向的截面不变形情况下，单位面积正应力大小为：

${\mathrm{\σ}}_1=\frac{F_1}{A_1}=\frac{72337}{0.000531}=136.2MPa$

其中，A₁为吸能盒2的长度方向的截面面积。

考虑到瞬时应力峰值要大于该σ₁值，前保险杠本体及吸能盒2选择材料强度级别应该取σ₁的2-3倍。

本实用新型实施例的汽车防碰撞加强结构中，所述前纵梁本体包括连接于所述吸能盒2上的第一前纵梁部分31以及连接于所述第一前纵梁部分31的第二前纵梁部分32，其中，所述第一前纵梁部分31为N边形，所述N的取值范围为大于或等于6的偶数；以及

所述第二前纵梁部分32的第一端面的面积小于所述第二前纵梁部分的第二端面321的面积，所述第二前纵梁部分32的第一端面为与所述第一前纵梁部分31连接的一端面，且所述第二前纵梁部分32的第一端面与所述第二前纵梁部分的第二端面321相对。

这里的第二前纵梁部分32的第一端面的面积小于第二前纵梁部分的第二端面321的面积，优选第二前纵梁部分32的第一端面的面积由过渡面递进增大面积至第二前纵梁部分的第二端面321的面积，这样方便工艺加工，也由于第二前纵梁部分32的第一端面与气囊41配合使力的传导方向尽量朝向下方，以减少乘人舱的前围板的侵入量，保护乘员腿部；而且通过前保险杠本体及吸能盒2，第一前纵梁部分31和气囊装置的防护，在保证第二前纵梁部分32尽量不变形的同时，将碰撞力传递到车身的第一前纵梁部分31及气囊41上，减少了整个车身的承载力。

本实用新型实施例中，通过第二前纵梁部分32的第一端面的面积小于所述第二前纵梁部分的第二端面321的面积，则较小的第二前纵梁部分32的第一端面，在受到的外界的碰撞力时，压强较大，且由于第二前纵梁部分32的第一端面靠近第一前纵梁部分31，则会将第二前纵梁部分32的第一端面的传递给第一前纵梁部分31；也由于较大的第二前纵梁部分的第二端面321，在受到的外界的碰撞力时，压强较小，由于第二前纵梁部分的第二端面321靠近乘人舱，可以减少第二前纵梁部分的第二端面321接触乘人舱的压强，减少对乘人舱的人员的伤害。

还需要说明的是：优选N为8，即该第一前纵梁部分31为八边形。由于八边形接近圆形，且由于圆形有良好的抗弯折及抗扭曲性能，因此使用八边形，在具体批量加工过程中可能实现趋近于圆形的第一前纵梁部分31加工，而且八变形与传统的四边形加工类似，且比传统的四边形更加节约材料，挤压成型也好，提高第一前纵梁部分31的抗弯折及抗扭曲的能力。

本实用新型实施例的汽车防碰撞加强结构中，所述第一前纵梁部分31具有前纵梁腔体壁，所述前纵梁腔体壁具有第二中空腔体313的其中，所述前纵梁腔体壁的材质为车用钢板，所述第二中空腔体313内填充有吸能材料。

这里的吸能材料可以为EPP(Expandedpolypropylene，发泡聚丙烯)材料或发泡材料，该EPP具有比重轻、弹性好、抗震抗压及变形恢复率高的作用。

本实用新型实施例中，通过车用钢板的前纵梁腔体壁可以提高前纵梁腔体壁的抗变形能力，再通过在第二中空腔体313内填充有吸能材料，在吸能盒2与第一前纵梁部分31叠缩后弯折时，可以提高了第一前纵梁部分31的吸收碰撞力的性能，减少了对外界的压力。

需要说明的是：优选第一前纵梁部分31为宽度方向的截面为八边形截面，以提高碰撞过程中的吸能水平。第一前纵梁部分31设计要求指标按照满足30～50km/h正面碰撞指标进行设定。参数设定如下：

假设第二前纵梁部分32不变形，1500Kg车辆的吸能盒2和第一前纵梁部分31部位在50km/h速度碰撞下完全叠缩受到的平均力为：

$F_2=\frac{0.5{\mathrm{mv}}^2}{s_1+s_2}=\frac{0.5*1500*{13.89}^2}{0.36}=144675N$

其中，S1为吸能盒2长度，S2为第一前纵梁部分31的长度，M为汽车重量，v为汽车车速。

在第一前纵梁部分31截面不变形情况下，第一前纵梁部分31单位面积正应力大小为(不考虑吸能材料贡献的截面面积)：

${\mathrm{\σ}}_2=\frac{F_2}{A_2}=\frac{144675}{0.000781}=527.36MPa$

其中，A₂为第一前纵梁部分31的长度方向的截面面积。

因此吸能盒2和第一前纵梁部分31的吸能比例可以通过改变两段材料进行调整，最优比例可以通过相应优化方法进行计算得到。依据应力σ₂计算结果，第一前纵梁部分31的材料强度可以选择车用钢板的中等屈服强度级别为σ₂左右的材料，余下能量通过第一前纵梁部分31中间填充吸能材料进行吸收。

优选的，本实用新型实施例的汽车防碰撞加强结构中，所述前纵梁腔体壁的内壁上设置有至少一个加强筋。

本实用新型实施例中，在后续汽车防碰撞加强结构的生产过程中，可以在第一前纵梁部分31内设置加强筋，以在不增强重量的情况下，增加第一前纵梁部分31的强度，提高了第一前纵梁部分31的防碰撞能力。

优选的，本实用新型实施例的汽车防碰撞加强结构中，所述第一前纵梁部分31具有与所述吸能盒的端面21相配合连接的第一弯折端面311，所述第一前纵梁部分31具有与所述第二前纵梁部分32的第一端面相配合连接的第二弯折端面312，其中，所述第一弯折端面311以及与所述第一弯折端面311相对的所述第二弯折端面312分别朝向所述前纵梁腔体壁的外侧弯曲，和/或所述第一弯折端面311的面积小于所述第二弯折端面312的面积。

需要说明的是：当第一前纵梁部分31的第一弯折端面311的面积小于所述第二弯折端面312的面积，则第一前纵梁部分31宽度方向的截面为可变截面，与第二前纵梁部分32的设置类似。

这里的第一前纵梁部分31宽度方向的截面可以既小于第一弯折端面311也小于第二弯折端面312，由于自身的截面较小，在发生碰撞时，可以引导承受吸能盒2与第二前纵梁部分32的碰撞力。

本实用新型实施例中，通过设置与第一前纵梁部分31的第一弯折端面311及第二弯折端面312进行连接，可以增加第一前纵梁部分31的第一弯折端面311与吸能盒的端面21的连接面积，也可以增加第一前纵梁部分31的第二弯折端面312与第二前纵梁部分32的第一端面的连接面积，提高了第一前纵梁部分31与其他零件连接的稳定性，在发生碰撞时，实现精准的传递碰撞力，提高了汽车的防碰撞性能。

优选的，本实用新型实施例的汽车防碰撞加强结构中，所述第一前纵梁部分31的第一弯折端面311与所述吸能盒的端面21通过铆接连接或者通过螺栓连接；所述第一前纵梁部分31的第二弯折端面312与所述第二前纵梁部分32的第一端面通过铆接连接或者通过螺栓连接。

本实用新型实施例中，通过铆接或螺栓连接，可以实现第一前纵梁部分31、吸能盒2及第二前纵梁部分32等零部件的单独生产，同时螺栓连接也方便安装及拆卸。

优选的，本实用新型实施例汽车防碰撞加强结构中，所述气囊装置还包括设置于所述前保险杠本体的第一凹陷面111上的碰撞传感器42、收纳所述气囊41的收纳支架43以及用于将所述碰撞传感器42的碰撞信号传递给所述气囊41的传输器。

这里的碰撞传感器42是安装设置在前保险杠上的安装点。如果将碰撞传感器42设置在保险杠的端面或边角上，由于平时保险杠的端面或边角最容易出现碰撞，会误碰撞气囊41打开，因此既要考虑到正面碰撞的情况，也要考虑到感应碰撞力度的设置位置，一般优选为前保险杠的中间或者前保险杠常出现正面碰撞的位置，这样提高了汽车的防碰撞性能。

优选的，本实用新型实施例的汽车防碰撞加强结构中，所述碰撞传感器42设置于所述前保险杠本体的第一凹陷面111的中间位置。这样不仅避免出现非正面碰撞而误感应气囊41的情况，也提高检测正面碰撞性能的准确性。当前保险杠发生碰撞应力大于500MPa时，引爆气囊41向下展开发挥减速及防护作用，气囊41展开轮廓(参见图3)。

在前保险杠的横梁主体上安装碰撞传感器42，设计要求在发生15km/h以上正面碰撞时，触发气囊装置工作，以通过气囊装置进行减速，提供安全防护。

本实用型实施例中，通过碰撞传感器42感应碰撞力，再通过传输器将碰撞传感器42的碰撞信号传递给气囊41的，让气囊41打开，使得气囊41与地面接触，为汽车进行减速并将碰撞力传递到地面上。

优选的，本实用新型实施例的汽车防碰撞加强结构中，所述传输器为无线感应器或者线束44。

这里的传输器为线束44时，线束44设置如图1所示的位置，沿凹陷面设置，可以防止脱落，也可以防止磕碰，以提高安装的稳定性。但由于线束44的设置增加安装气囊装置的安装工序，因此可以设置一个无线感应器，将碰撞传感器42的碰撞信号传递给气囊41，这样可以减少了布线的工序及线束44所占用的空间，防止发生碰撞时，外力误压坏线束44而没法打开气囊41的情况，提高了气囊41打开的准确性，进而提高了汽车的正面碰撞安全性能。

本实用新型实施例还提供一种汽车，包括如上述的汽车防碰撞加强结构。

由于本实用新型实施例的汽车防碰撞加强结构，应用于汽车，因此，本实用新型实施例还提供了一种汽车，其中，上述汽车防碰撞加强结构的所述实现实施例均适用于该汽车的实施例中，也能达到相同的技术效果。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种汽车防碰撞加强结构，其特征在于，包括：

具有前保险杠腔体壁(11)的前保险杠本体，其中，所述前保险杠腔体壁(11)具有第一中空腔体(112)，并包括沿所述前保险杠腔体壁(11)长度方向延伸，且朝向所述前保险杠腔体壁(11)内部的多个凹陷面；

设置于所述前保险杠本体的第一凹陷面(111)外侧上的两个前纵梁本体，其中，所述第一凹陷面(111)为所述多个凹陷面中的一个凹陷面；

连接于所述前纵梁本体与所述前保险杠本体之间的吸能盒(2)；

设置于所述前保险杠本体的第一凹陷面(111)以及所述前纵梁本体上，且具有气囊(41)的气囊装置。

2.如权利要求1所述的汽车防碰撞加强结构，其特征在于，所述前纵梁本体包括连接于所述吸能盒(2)上的第一前纵梁部分(31)以及连接于所述第一前纵梁部分(31)的第二前纵梁部分(32)，其中，所述第一前纵梁部分(31)为N边形，所述N的取值范围为大于或等于6的偶数；以及

所述第二前纵梁部分的第一端面的面积小于所述第二前纵梁部分的第二端面(321)的面积，所述第二前纵梁部分的第一端面为与所述第一前纵梁部分(31)连接的一端面，且所述第二前纵梁部分的第一端面与所述第二前纵梁部分的第二端面(321)相对。

3.如权利要求2所述的汽车防碰撞加强结构，其特征在于，所述第一前纵梁部分(31)具有前纵梁腔体壁，所述前纵梁腔体壁具有第二中空腔体(313)，其中，所述前纵梁腔体壁的材质为车用钢板，所述第二中空腔体(313)内填充有吸能材料。

4.如权利要求3所述的汽车防碰撞加强结构，其特征在于，所述前纵梁腔体壁的内壁上设置有至少一个加强筋。

5.如权利要求3或4所述的汽车防碰撞加强结构，其特征在于，所述第一前纵梁部分(31)具有与所述吸能盒的端面(21)相配合连接的第一弯折端面(311)，所述第一前纵梁部分(31)具有与所述第二前纵梁部分的第一端面相配合连接的第二弯折端面(312)，其中，所述第一弯折端面(311)以及与所述第一弯折端面(311)相对的所述第二弯折端面(312)分别朝向所述前纵梁腔体壁的外侧弯曲，和/或所述第一弯折端面(311)的面积小于所述第二弯折端面(312)的面积。

6.如权利要求5所述的汽车防碰撞加强结构，其特征在于，所述第一前纵梁部分的第一弯折端面(311)与所述吸能盒的端面(21)通过铆接连接或者通过螺栓连接，所述第一前纵梁部分的第二弯折端面(312)与所述第二前纵梁部分的第一端面通过铆接连接或者通过螺栓连接。

7.如权利要求1至4任一项所述的汽车防碰撞加强结构，其特征在于，所述气囊装置还包括设置于所述前保险杠本体的第一凹陷面(111)上的碰撞传感器(42)、收纳所述气囊(41)的收纳支架(43)以及用于将所述碰撞传感器(42)的碰撞信号传递给所述气囊(41)的传输器。

8.如权利要求7所述的汽车防碰撞加强结构，其特征在于，所述传输器为无线感应器或者线束(44)。

9.如权利要求7所述的汽车防碰撞加强结构，其特征在于，所述碰撞传感器(42)设置于所述前保险杠本体的第一凹陷面(111)的中间位置。

10.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的汽车防碰撞加强结构。