CN205479075U - 一种强度可变式金属蜂窝吸能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种强度可变式金属蜂窝吸能装置，包括两个端部封套，及设置在两个端部封套之间的多个轴向排列的吸能块；相邻的吸能块之间通过导向套连接；所述导向套的左右两侧均设置有用于容纳所述吸能块的导向套凹槽；吸能块由多个吸能单元通过焊接或粘接剂连接；所述吸能单元均由吸能单元上半部分和吸能单元下半部分通过焊接或粘接剂连接。本实用新型中将具有较大轴向长度的整体式金属蜂窝吸能块沿轴向分割成长度相等的多个小蜂窝吸能块，并将小蜂窝吸能块通过导向结构连接成一种具有较大缓冲行程的金属蜂窝吸能装置,使强度可变式金属蜂窝吸能装置在压缩的过程中可以有序变形。

Description

一种强度可变式金属蜂窝吸能装置

技术领域

本实用新型涉及缓冲吸能装置技术领域，尤其涉及的是一种强度可变式金属蜂窝吸能装置。

背景技术

金属蜂窝由于其轻质、高强、比吸能高、变形可控等优点，作为理想的缓冲吸能材料被广泛应用于汽车、船舶、航空航天等工程领域。

金属蜂窝吸能块具有优异的轴向承载能力。当承受轴向冲击载荷时，金属蜂窝发生沿轴向的屈曲弹塑性变形，将冲击能转化为金属材料的弹塑性变形能，从而达到缓冲吸能的目的。

金属蜂窝吸能块的吸能能力与金属蜂窝吸能块的强度、截面面积及有效压缩行程有关。在承载强度确定时，其吸能能力与承载截面面积、有效压缩行程成正比，承载截面面积越大、有效压缩行程越大，其吸能能力越大。当承载截面面积受限时，为满足吸能要求，只能增大蜂窝有效压缩行程，进而使蜂窝轴向尺寸增大。若金属蜂窝截面尺寸一定，当轴向尺寸过大时，且载荷方向与轴向存在夹角时，在压缩的过程中，会产生失稳，导致金属蜂窝变形失控，吸能能力急剧下降。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种强度可变式金属蜂窝吸能装置，解决了现有技术中金属蜂窝截面尺寸一定，当轴向尺寸过大时，且载荷方向与轴向存在夹角时，在压缩的过程中，会产生失稳，导致金属蜂窝变形失控，吸能能力急剧下降的缺陷。

本实用新型的技术方案如下：

一种强度可变式金属蜂窝吸能装置，其中，包括两个端部封套，及设置在两个端部封套之间的多个轴向排列的吸能块；相邻的吸能块之间通过导向套连接；所述导向套的左右两侧均设置有用于容纳所述吸能块的导向套凹槽；所述吸能块由多个吸能单元通过焊接或粘接剂连接；所述吸能单元均由吸能单元上半部分和吸能单元下半部分通过焊接或粘接剂连接。

所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其中，所述吸能单元上半部分为第一半六边形孔格结构或第二半六边形孔格结构中的其中一种，所述吸能单元下半部分为第三半六边形孔格结构或第四半六边形孔格结构中的其中一种；所述第一半六边形孔格结构包括第一波纹箔片；所述第二半六边形孔格结构包括平板，及固定设置在所述平板上表面的第一波纹箔片；所述第三半六边形孔格结构包括与第一波纹箔片沿波形方向镜像分布的第二波纹箔片；所述第四半六边形孔格结构包括平板，及固定设置在所述平板上表面的与第一波纹箔片沿波形方向镜像分布的第二波纹箔片。

所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其中，所述端部封套包括封套顶部，及位于所述封套顶部同一侧的封套外缘。

所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其中，所述封套顶部及所述封套外缘一体成型，且所述封套外缘与所述封套顶部形成用于容纳所述吸能块的封套凹槽。

所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其中，所述封套外缘上设置有多个封套凸起。

所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其中，所述封套外缘上设置有6个封套凸起。

所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其中，所述导向套包括导向套顶部，及以所述导向套顶部为对称面的导向套外缘。

所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其中，所述导向套顶部与所述导向套外缘一体成型，所述导向套顶部与其左侧的导向套外缘形成左侧导向套凹槽，且所述导向套顶部与其右侧的导向套外缘形成右侧导向套凹槽。

所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其中，所述导向套外缘上设置有多个导向套凸起。

所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其中，所述导向套外缘上设置有6个导向套凸起。

本实用新型所提供强度可变式金属蜂窝吸能装置，包括两个端部封套，及设置在两个端部封套之间的多个轴向排列的吸能块；相邻的吸能块之间通过导向套连接；所述导向套的左右两侧均设置有用于容纳所述吸能块的导向套凹槽；所述吸能块由多个吸能单元通过焊接或粘接剂连接；所述吸能单元均由吸能单元上半部分和吸能单元下半部分通过焊接或粘接剂连接。本实用新型中将具有较大轴向长度的整体式金属蜂窝吸能块沿轴向分割成长度相等的多个小蜂窝吸能块，并将小蜂窝吸能块通过导向结构连接成一种具有较大缓冲行程的金属蜂窝吸能装置, 使强度可变式金属蜂窝吸能装置在压缩的过程中可以有序变形。

附图说明

图1是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置的结构示意图。

图2是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置的爆炸示意图。

图3是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置的剖视图。

图4是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置中端部封套的结构示意图。

图5a是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置中吸能块所包括的吸能单元的示意图。

图5b是吸能单元上半部分的第一实施例的示意图。

图5c是吸能单元上半部分的第二实施例的示意图。

图5d是吸能单元下半部分的第一实施例的示意图。

图5e是吸能单元下半部分的第二实施例的示意图。

图5f是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置中吸能块第一实施例的局部示意图。

图5g是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置中吸能块第二实施例的局部示意图。

图5h是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置中吸能块第三实施例的局部示意图。

图5i是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置中吸能块第四实施例的局部示意图。

图5j是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置中吸能块中金属蜂窝孔格参数示意图。

图6a是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置中导向套的结构示意图。

图6b是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置中导向套的剖视图。

图7是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置在吸能被压缩时的示意图。

图8是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置N级串联的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种强度可变式金属蜂窝吸能装置，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。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，并不用于限定本实用新型。

请同时参阅图1和图2，其中图1是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置的结构示意图，图2是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置的爆炸示意图，图3是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置的剖视图。如图1-图3所示，本实用新型提供的强度可变式金属蜂窝吸能装置包括两个端部封套100，及设置在两个端部封套之间的多个轴向排列的吸能块200；相邻的吸能块200之间通过导向套300连接；所述导向套300的左右两侧均设置有用于容纳所述吸能块200的导向套凹槽。当其吸能被压缩时，如图7所示。为减小导向套300侧面与安装型腔之间的摩擦阻力，在导向套300与多级的吸能块200相接触的两个侧面涂覆润滑物质（如润滑剂、润滑脂等）

具体实施时，所述吸能块200为金属蜂窝吸能块；所述吸能块200由多个吸能单元201通过焊接或粘接剂连接，如图5a、图5f、图5g、图5h及图5i所示；所述吸能单元201均由吸能单元上半部分2011和吸能单元下半部分2022通过焊接或粘接剂连接，且所述吸能单元的截面为正六边形、椭圆、圆形或菱形中的一种。

更具体的，所述吸能单元上半部分2011为第一半六边形孔格结构或第二半六边形孔格结构中的其中一种，所述吸能单元下半部分2012为第三半六边形孔格结构或第四半六边形孔格结构中的其中一种；所述第一半六边形孔格结构包括第一波纹箔片211（请参考图5b，其为吸能单元上半部分的第一实施例）；所述第二半六边形孔格结构包括平板212，及固定设置在所述平板212上表面的第一波纹箔片211（请参考图5c，其为吸能单元上半部分的第一实施例）；所述第三半六边形孔格结构包括与第一波纹箔片沿波形方向镜像分布的第二波纹箔片213（请参考图5d，其为吸能单元下半部分的第一实施例）；所述第四半六边形孔格结构包括平板212，及固定设置在所述平板212上表面的与第一波纹箔片沿波形方向镜像分布的第二波纹箔片213（请参考图5e，其为吸能单元下半部分的第二实施例）。

可见，金属蜂窝式的吸能块200是由大小规则有序的正六边形或半六边形堆叠而成，成型方式有成形法和拉伸法两种。通过试验测试，该金属蜂窝式的吸能块200具有高强度、高一致性，是吸收冲击能量的核心部件。如图5j所示，通过改变α（α为蜂窝块截面对角线与蜂窝孔格壁厚为2t的边长的法线的夹角，l为蜂窝孔格的边长）的大小可改变蜂窝的安装方式。金属蜂窝式的吸能块200在导向套300中安装方式不同，其压缩特性也不同。

具体实施时，所述吸能块200的自身结构不限于正六边形的孔格形状，各级吸能块的孔格形状及孔格尺寸可不相同；不限于特定的金属材料；不限于截面形状及截面面积；不限于蜂窝结构，也可以是泡沫金属；不限于吸能块200的轴向长度，即各级吸能块轴向长度不必全相等；吸能块200与端部封套100及导向套300的安装方式也不限定。

在装配时，将第一级吸能块的一端安装至左侧的端部封套100，再将第一级吸能块的另一端安装至第一级导向套左侧的导向套凹槽，之后再将第二级吸能块的一端安装在第一级导向套右侧的导向套凹槽，如此重复安装N级吸能块，最后将第N级吸能块的一端安装至端部封套100中。将N级吸能块组装好时，其如图8所示。

这样，将多级较小轴向尺寸的吸能块200组装成为具有大行程的强度可变式金属蜂窝吸能装置，不仅提高吸能能力，还避免了大行程吸能块压缩易失稳问题。而且将具有较大轴向长度的整体式金属蜂窝式的吸能块沿轴向分割成长度相等的多个小蜂窝式的吸能块，并将小蜂窝式的吸能块通过导向结构连接成一种具有较大缓冲行程的金属蜂窝吸能装置, 使强度可变式金属蜂窝吸能装置在压缩的过程中可以有序变形。

请同时参阅图1和图4，其中图4为本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置中端部封套的结构示意图。如图1和图4所示，所述端部封套100包括封套顶部110，及位于所述封套顶部110同一侧的封套外缘120。所述封套顶部110及所述封套外缘120一体成型，且所述封套外缘120与所述封套顶部110形成用于容纳所述吸能块200的封套凹槽。

进一步的，所述封套外缘120上设置有多个封套凸起121。最佳的，所述封套外缘120上设置有6个封套凸起121。

本实用新型的实施例中，端部封套100为薄壁壳体结构，四条棱边倒圆角，便于安装于型腔中。在端部封套100的封套外缘120的四周有6个封套凸起121，在所述强度可变式金属蜂窝吸能装置被压缩时只有此6个封套凸起121与型腔的壁面接触，大大减小了端部封套100与型腔的接触面积，进而减小压缩时与型腔间的摩擦。端部封套100只安装在前后两端，因此强度可变式金属蜂窝吸能装置只包含两个端部封套100。端部封套100对吸能块200周向的包覆长度取决于吸能块200的轴向长度及有效压缩行程比，一般将端部封套100对吸能块200周向的包覆长度定为吸能块200被压实后轴向长度的一半。同理可确定另一端端部封套100对吸能块200的轴向包覆长度。

请同时参阅图1、图6a和图6b，其中图6a是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置中导向套的结构示意图，图6b是本实用新型所述强度可变式金属蜂窝吸能装置中导向套的剖视图。如图1、图6a和图6b所示，所述导向套300包括导向套顶部310，及以所述导向套顶部310为对称面的导向套外缘320。所述导向套顶部310与所述导向套外缘320一体成型，所述导向套顶部310与其左侧的导向套外缘形成左侧导向套凹槽，且所述导向套顶部310与其右侧的导向套外缘形成右侧导向套凹槽。

进一步的，所述导向套外缘220上设置有多个导向套凸起221。最佳的，所述导向套外缘220上设置有6个导向套凸起221。

同端部封套100类似，导向套300的导向套外缘320的四周也有6个导向套凸起221，以减小压缩时与型腔壁面的摩擦。导向套300对吸能块200的轴向包覆长度同样取决吸能块200的轴向长度及有效压缩行程比，一般将向套300对吸能块200的轴向包覆长度定为吸能块200块被压实后轴向长度的一半。

综上所述，本实用新型所提供的一种强度可变式金属蜂窝吸能装置，包括两个端部封套，及设置在两个端部封套之间的多个轴向排列的吸能块；相邻的吸能块之间通过导向套连接；所述导向套的左右两侧均设置有用于容纳所述吸能块的导向套凹槽；所述吸能块由多个吸能单元通过焊接或粘接剂连接；所述吸能单元均由吸能单元上半部分和吸能单元下半部分通过焊接或粘接剂连接。本实用新型中将具有较大轴向长度的整体式金属蜂窝吸能块沿轴向分割成长度相等的多个小蜂窝吸能块，并将小蜂窝吸能块通过导向结构连接成一种具有较大缓冲行程的金属蜂窝吸能装置, 使强度可变式金属蜂窝吸能装置在压缩的过程中可以有序变形。

应当理解的是，本实用新型的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种强度可变式金属蜂窝吸能装置，其特征在于，包括两个端部封套，及设置在两个端部封套之间的多个轴向排列的吸能块；相邻的吸能块之间通过导向套连接；所述导向套的左右两侧均设置有用于容纳所述吸能块的导向套凹槽；所述吸能块由多个吸能单元通过焊接或粘接剂连接；所述吸能单元均由吸能单元上半部分和吸能单元下半部分通过焊接或粘接剂连接。

2.根据权利要求1所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其特征在于，所述吸能单元上半部分为第一半六边形孔格结构或第二半六边形孔格结构中的其中一种，所述吸能单元下半部分为第三半六边形孔格结构或第四半六边形孔格结构中的其中一种；所述第一半六边形孔格结构包括第一波纹箔片；所述第二半六边形孔格结构包括平板，及固定设置在所述平板上表面的第一波纹箔片；所述第三半六边形孔格结构包括与第一波纹箔片沿波形方向镜像分布的第二波纹箔片；所述第四半六边形孔格结构包括平板，及固定设置在所述平板上表面的与第一波纹箔片沿波形方向镜像分布的第二波纹箔片。

3.根据权利要求1所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其特征在于，所述端部封套包括封套顶部，及位于所述封套顶部同一侧的封套外缘。

4.根据权利要求3所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其特征在于，所述封套顶部及所述封套外缘一体成型，且所述封套外缘与所述封套顶部形成用于容纳所述吸能块的封套凹槽。

5.根据权利要求4所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其特征在于，所述封套外缘上设置有多个封套凸起。

6.根据权利要求5所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其特征在于，所述封套外缘上设置有6个封套凸起。

7.根据权利要求1所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其特征在于，所述导向套包括导向套顶部，及以所述导向套顶部为对称面的导向套外缘。

8.根据权利要求7所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其特征在于，所述导向套顶部与所述导向套外缘一体成型，所述导向套顶部与其左侧的导向套外缘形成左侧导向套凹槽，且所述导向套顶部与其右侧的导向套外缘形成右侧导向套凹槽。

9.根据权利要求8所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其特征在于，所述导向套外缘上设置有多个导向套凸起。

10.根据权利要求9所述强度可变式金属蜂窝吸能装置，其特征在于，所述导向套外缘上设置有6个导向套凸起。