CN212147805U - 一种新型全焊接铝蜂窝吸能盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种新型全焊接铝蜂窝吸能盒，其特征在于：在铝蜂窝芯的上表面固连有上蒙皮，下表面固连有下蒙皮，铝蜂窝芯、上蒙皮和下蒙皮构成蜂窝板，蜂窝板形成从上到下横截面面积逐渐增大的台型，在蜂窝板的周边固设有封边板。本实用新型提高了汽车的被动安全性，降低撞击带来的维修成本。

Description

一种新型全焊接铝蜂窝吸能盒

技术领域

本实用新型涉及一种吸能装置，具体地说是一种全焊接铝蜂窝吸能盒。

背景技术

吸能装置在各种车辆、船舶等交通工具和日常需要防冲击产品，比如安全座椅等起到被动防护的作用。

以车辆为例，汽车吸能盒是汽车保险杠系统中重要的吸能装置，做为一种低速安全保护系统而存在，是作为车辆被动防护装置的一部分，安装在车体前端、侧面或者尾部。当车辆发生被动碰撞时，将动能转化为其它形式的能量耗散掉，进而保护车辆和人员安全的装置。

各大汽车主机厂的设计和制造理念不同，设计出的吸能装置各有不同、主要针对材质、壁厚、截面形状、结构等等，不同的设计也直接导致吸能盒吸收撞击能量的能力有所不同。目前市面上吸能盒的材料主要是低碳钢、不锈钢和铝合金三类；吸能盒的设计很多是以薄壁结构为主，有不同壁厚设计；设置不同截面形状，有圆形、正方形、正六边形、正八边形等；型材设计主要通过添加不同的筋或槽，设计不同结构实现不同的吸能效果，但总体来说吸能效果较为局限。

实用新型内容

本实用新型提供一种新型全焊接铝蜂窝吸能盒，其目的是解决现有技术的缺点，提高了车辆等受冲击载体的被动安全性，降低撞击带来的维修成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种新型全焊接铝蜂窝吸能盒，其特征在于：

在铝蜂窝芯的上表面固连有上蒙皮，下表面固连有下蒙皮，铝蜂窝芯、上蒙皮和下蒙皮构成蜂窝板，蜂窝板形成从上到下横截面面积逐渐增大的台型，在蜂窝板的周边固设有封边板。

蜂窝板的上下蒙皮为包括钢层、铝保护层、铝钎料层的铝钢复合板，铝钢复合板以铝钎料层与铝蜂窝芯钎焊连接。

封边板为玻璃钢材质，玻璃钢的壁厚在碰撞方向上逐渐增厚，相邻的封边板也是玻璃钢材质，封边板的上边和下边分别与上蒙皮和下蒙皮连接；或者封边板为铝合金板，相邻的封边板相互焊接或粘接，封边板的上边和下边分别与上蒙皮和下蒙皮焊接或粘接。

封边板上开设有引导槽或引导孔，引导槽从上到下延伸。

吸能盒的竖截面为梯形、长方形、正方形等。

吸能盒的横截面为方形或圆形或多边形六边形、八边形。

本实用新型的有益之处在于：

本实用新型提出一种用于车辆等受冲击载体的全焊接铝蜂窝吸能盒，选用焊接铝蜂窝板做为主材，四周非金属纤维材料或者钢板、铝板、铝钢复合板进行封边，焊接铝蜂窝板垂直截面为梯形等截面，全焊接铝蜂窝吸能盒的横向截面可为圆形、方形、六边形、八边形等，综合以上设计，可增加全焊接铝蜂窝吸能盒的吸能效果。焊接铝蜂窝板是以焊接铝蜂窝为芯材,两面敷铝钢复合板/铝面板, 该材料中铝蜂窝芯与铝蜂窝芯之间,铝蜂窝芯与铝面板之间的所有节点均为金属焊接连接,中间不添加任何诸如胶黏剂等非金属材料。

蜂窝板起源于蜂窝仿生技术，科学家发现,蜜蜂所做的六角六面状窝是一个杰作,它以最少的材料消耗,构筑成极为坚固的蜂窝, 其结构要比其他任何形状的结构更强有力。科学家对蜂窝结构的研究，给人们的启迪是，即使非常纤薄的材料，只要把它制成蜂窝形状，就能够承受很大的压力。蜂窝板由于其内部夹层的蜂窝结果坚固、板材质量轻、强度高、力学性能好，具有保温、隔热、隔声等作用，广泛应用于工业、民用市场各领域。

焊接铝蜂窝板是以焊接铝蜂窝为芯材,两面敷铝面板,组合后置于钎焊炉中,在600℃左右的温度场中一次性钎焊焊接而成的金属结构性材料。焊接中加热温度高于焊料熔点而低于母材熔点,即焊料熔融而母材不熔,过程中熔化的焊料在毛细吸引作用下浸润填充在两母材之间,并与母材相互溶解、扩散、冷却凝固后将两母材焊接为一体。

因为当车辆发生撞击的时候，吸能材料完成一次动态的响应过程，发生塑性变形，这种塑性变形主要有完全变形、翘曲变形和褶皱变形三种形式。而褶皱变形是最理想的一种吸能方式。在车辆发生碰撞时，如果吸能装置发生褶皱变形，正好满足车辆在低速碰撞时能量的有效吸收，本实用新型全焊接铝蜂窝吸能盒在受到撞击的时候，蜂窝芯产生的变形正是属于褶皱变形，这样可尽可能减少撞击对车身纵梁损害，提高了汽车的被动安全性，降低撞击带来的维修成本。

另外，在材质的选择上，常用的吸能盒的材料主要是低碳钢、不锈钢和铝合金三类。本发明选用的材料是铝合金材质，铝合金全焊接铝蜂窝吸能盒较其他的材质的钢制吸能盒有更好的溃缩吸能效果。目前高铁、地铁的吸能装置多采用铝制的蜂窝状吸能盒。再者，铝合金材料制作的全焊接铝蜂窝吸能盒因其质量轻、导热效果好，在吸收能量的时候能将能量以热能的形式迅速传导到外界，避免局部过热发生爆炸等危险；另外，铝合金性能稳定、防腐效果好，即使在恶劣气候环境下还能正常发挥吸能作用，故在车辆轻量化且对吸能效果要求高的今天，铝合金全焊接铝蜂窝吸能盒得到重视和推广。

根据客户的吸能要求选择不同参数的焊接铝蜂窝板，含铝蜂窝芯边长、厚度、上、下铝板蒙皮，焊接铝蜂窝板高度，将所取焊接铝蜂窝板每个面切割为棱台，常用的是截面是方形或者正六边形；以下截面为方形为例，将蜂窝板切割为四棱台，即底面与顶面均为相似的四边形，侧面都是梯形，从下向上逐渐收敛形成四棱台结构。本实用新型选用焊接铝蜂窝板做为主材，制作成圆锥台、四棱台、八棱台等，四周裸露的蜂窝芯用玻璃钢、铝板、钢板或铝钢复合板等材料进行封边。全焊接铝蜂窝吸能盒垂直截面为梯形等截面，当然全焊接铝蜂窝吸能盒的横向截面可为圆形、方形、六边形、八边形等，综合以上设计，在受到冲击的溃缩方向上逐步增大接触面积，可增加全焊接铝蜂窝吸能盒的吸能效果。四周封边通常采用以下三种方法实现封边：考虑到玻璃钢、碳纤维、玄武岩纤维材料等非金属轻材料，质轻高强、耐腐蚀、易成型，故方法一：四周选用玻璃钢、碳纤维、玄武岩纤维等非金属轻材料来实现封边，为了增加吸能效果，玻璃钢、碳纤维、玄武岩纤维等非金属轻材料壁厚在碰撞方向上逐渐增厚，这样可以使得吸能盒起到渐进吸能的作用；方法二：四边封边采用焊接工艺，四周斜面用薄铝合金板、钢板、铝钢复合板等金属材料焊接封边。方法三：四周用薄铝合金板、钢板、铝钢复合板等金属材料通过 胶粘剂把焊接铝蜂窝板裸露的蜂窝芯进行封边处理。

四周封边板可设计引导孔、引导槽等，保证全焊接铝蜂窝吸能盒受到冲击的时候能按照原先设定的方向溃缩，保证全焊接铝蜂窝吸能盒的吸能效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为本实用新型蜂窝板分解图；

图2为本实用新型四棱台实施例的外观图；

图3为本实用新型四棱台实施例的竖截面即竖向剖面图；

图4为本实用新型四棱台实施例的横截面即横向剖面图；

图5为本实用新型圆锥台实施例的外观图；

图6为本实用新型使用玻璃钢作为封边板的竖向剖面图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

如图1、图3所示：

制备包括钢层/铝保护层/铝钎料层的铝钢复合板（钢层201、铝保护层202、铝钎料层203构成钢层/铝保护层/铝钎料层的铝钢复合板上蒙皮，钢层207、铝保护层206、铝钎料层205构成钢层/铝保护层/铝钎料层的铝钢复合板下蒙皮。再通过高温钎焊（600℃左右）将上述钢层/铝保护层/铝钎料层的铝钢复合板上蒙皮和下蒙皮分别和铝蜂窝芯204的上表面和下表面焊接起来，形成以钢（钢层201、钢层207）为面板的焊接铝钢蜂窝板，也即蜂窝板2。

主材为铝钢复合面板的蜂窝板2，铝蜂窝芯204与铝蜂窝芯204之间的连接全部是通过冶金连接，也就是钎焊来实现连接，每个铝蜂窝芯204与上下蒙皮也即上下的铝钢复合面板之间也是通过钎焊来实现连接。

如图2、图3、图4所示：

根据具体吸能盒的吸能要求选择不同的参数的焊接铝蜂窝板，含铝蜂窝芯204的边长、厚度、上、下铝钢复合板蒙皮，焊接铝蜂窝板高度。

然后将所得到的蜂窝板2的每个面切割棱台，形成横截面为方形的四棱台形状，即底面与顶面均为相似的四边形，侧面都是梯形，从下向上逐渐收敛形成四棱台结构。

最后用玻璃钢、碳纤维、玄武岩纤维等制作的非金属轻材料，其质轻、高强、耐腐蚀、易成型，故四周选用玻璃钢来实现封边，如图6所示，相邻的封边板208’’相互连接，封边板208’’的上边和下边分别与上蒙皮和下蒙皮连接，为了增加吸能效果，玻璃钢封边板208’’壁厚在碰撞方向上逐渐增厚，也就是下面做得厚一点，上面做得薄一点，如图6中封边板208’’从上到下逐渐增厚，B点比A点厚，这样可以使得吸能盒起到渐进吸能的作用，然后切出如图2所示的引导槽209。

四周的封边板208可设计引导槽209，还可以设计引导孔，保证全焊接铝蜂窝吸能盒受到冲击的时候能按照原先设定的方向溃缩，保证全焊接铝蜂窝吸能盒的吸能效果。

除了使用非金属轻材料封边外，还可以采用以下两种方法实现封边：

1：把四面裸露的蜂窝芯四边封边采用焊接工艺：四周斜面用薄铝合金板、钢板、或者铝钢复合板焊接封边形成封边板208，相邻的封边板208相互焊接，封边板208的上边和下边分别与上蒙皮和下蒙皮焊接，最后形成吸能盒20，这样增强全焊接铝蜂窝吸能盒20的吸能效果。

2：四周通过胶粘剂把焊接铝蜂窝板裸露的蜂窝芯与薄铝合金板、钢板或者铝钢复合板粘接进行封边处理。

本实施例蜂窝板2上、下蒙皮为铝钢复合板，中间蜂窝芯为全焊接铝蜂窝芯，二者连接是冶金连接，在其他实施例中，上、下蒙皮可以是铝合金板，上下蒙皮与铝蜂窝芯204可以是焊接也可以是胶粘。

吸能盒20的竖截面可以如图2、图3所示为梯形，也可为其他形状，例如三角形、水滴形或不对称异型。

吸能盒20的横截面如图2、图3所示为方形，可以为如图5所示为圆形，横截面也可以是六边形、八边形等形状。

在图5实施例中，封边板208’为一片薄铝合金板、钢板或铝钢复合板围起来而形成。

另外，在材质的选择上，常用的吸能盒的材料主要是低碳钢、不锈钢和铝合金三类。本实用新型选用的材料是主要是铝合金材质，铝合金全焊接铝蜂窝吸能盒较其他的材质的钢制蜂窝吸能盒有更好的溃缩吸能效果。目前高铁、地铁的吸能装置多采用铝制的蜂窝状吸能盒。再者，铝合金材料制作的全焊接铝蜂窝吸能盒因其质量轻、导热效果好，在吸收能量的时候能将能量以热能的形式迅速传导到外界，避免局部过热发生爆炸等危险；铝合金性能稳定、防腐效果好，即使在恶劣气候环境下还能正常发挥吸能作用，故在车辆轻量化且对吸能效果要求高的今天，铝合金全焊接铝蜂窝吸能盒得到重视和推广。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种新型全焊接铝蜂窝吸能盒，其特征在于：在铝蜂窝芯的上表面固连有上蒙皮，下表面固连有下蒙皮，铝蜂窝芯、上蒙皮和下蒙皮构成蜂窝板，蜂窝板形成从上到下横截面面积逐渐增大的台型，在蜂窝板的周边固设有封边板。

2.如权利要求1所述的一种新型全焊接铝蜂窝吸能盒，其特征在于：蜂窝板的上下蒙皮为包括钢层、铝保护层、铝钎料层的铝钢复合板，铝钢复合板以铝钎料层与铝蜂窝芯钎焊连接。

3.如权利要求1所述的一种新型全焊接铝蜂窝吸能盒，其特征在于：封边板为玻璃钢、碳纤维或玄武岩纤维非金属轻材料，玻璃钢、碳纤维或玄武岩纤维非金属轻材料的壁厚从下到上逐渐增厚，相邻的封边板相互连接，封边板的上边和下边分别与上蒙皮和下蒙皮连接；或者封边板为铝合金板、钢板或铝钢复合板，相邻的封边板相互焊接或粘接，封边板的上边和下边分别与上蒙皮和下蒙皮焊接或粘接。

4.如权利要求3所述的一种新型全焊接铝蜂窝吸能盒，其特征在于：封边板上开设有引导槽或引导孔，引导槽从上到下延伸。

5.如权利要求1所述的一种新型全焊接铝蜂窝吸能盒，其特征在于：吸能盒的竖截面为梯形或三角形或水滴形。

6.如权利要求1所述的一种新型全焊接铝蜂窝吸能盒，其特征在于：吸能盒的横截面为方形或圆形或多边形六边形、八边形。

Images