CN212447413U - 手性结构、缓冲吸能结构、防撞吸能结构和汽车防撞梁 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种手性结构、缓冲吸能结构、防撞吸能结构和汽车防撞梁。所述手性结构包括：三个手性单元，所述手性单元包括节圆和八个韧带，所述节圆包括均匀间隔布置的四个象限点，每两个韧带界定出一韧带组，韧带组中的两个韧带的第一端相交界定出一相交点，第二端相间隔开并与该节圆相切连接，其中，节圆的圆心、相交点和节圆的其中一个象限点共线，相邻两个韧带组的韧带的第二端相交，其中，三个手性单元的节圆的圆心重合并两两垂直相交连接在所述象限点和相交点上。应用本技术方案可实现具有高抗压强度和良好的吸能效果，有利于提高缓冲作用的手性结构、缓冲吸能结构、防撞吸能结构和汽车防撞梁。

Description

手性结构、缓冲吸能结构、防撞吸能结构和汽车防撞梁

技术领域

本实用新型涉及防撞吸能的领域，具体是指一种手性结构、缓冲吸能结构、防撞吸能结构和汽车防撞梁。

背景技术

当今社会，客车碰撞安全性能备受关注，前防撞梁总成是碰撞吸能的主要总成之一，而其中防撞梁总成中的吸能盒在碰撞中通过自身压溃变形吸收碰撞能量，是防撞梁总成的重要零部件之一。

以往的客车防撞梁吸能盒结构多为截面为多边型的盒形结构，两个结构相同或对称的盒形结构分布防撞梁两侧，此盒形结构再与防撞梁连接在一起构成防撞梁总成。吸能盒对碰撞能量的吸收靠自身溃缩变形，而此种单一的吸能盒只能通过设计自身吸能筋、截面形状等来控制溃缩变形。在中高速碰撞时，吸能弱，溃缩形式不稳定，无论是对车体纵梁还是车内乘员都无法实现较好的保护，另外，无论发生何种碰撞，该吸能盒都会发生部分变形，维修过程中必须进行替换，增加了维修成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种具有高抗压强度强度和良好的吸能效果，有利于提高缓冲作用的手性结构、缓冲吸能结构、防撞吸能结构和汽车防撞梁。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种手性结构，包括：

三个手性单元，所述手性单元包括节圆和八个韧带，所述节圆包括均匀间隔布置的四个象限点，每两个韧带界定出一韧带组，韧带组中的两个韧带的第一端相交界定出一相交点，第二端相间隔开并与该节圆相切连接，其中，节圆的圆心、相交点和节圆的其中一个象限点共线，相邻两个韧带组的韧带的第二端相交，其中，三个手性单元的节圆的圆心重合并两两垂直相交连接在所述象限点和相交点上。

优选的，所述手性结构由空心管制成。

本实用新型提供一种缓冲吸能结构，使用了所述的手性结构，包括：沿第一方向依次间隔布置的多个间隔板，相邻两个间隔板之间连接有阵列布置的多个手性结构，相邻两个手性结构之间通过所述相交点连接。

优选的，所述手性结构的其中一个节圆与所述间隔板平行。

优选的，所述多个间隔板之间的间隔距离沿所述第一方向呈梯度变化，所述多个间隔板的厚度沿所述第一方向呈梯度变化。

优选的，所述多个间隔板之间的间隔距离沿所述第一方向逐渐增大，所述多个间隔板的厚度沿所述第一方向呈逐渐增大。

优选的，相邻两个间隔板之间的手性结构的阵列行数沿着所述第一方向呈梯度变化。

优选的，相邻两个间隔板之间的手性结构的阵列行数沿着所述第一方向逐渐增多。

优选的，同一阵列的手性结构的节圆直径、韧带长度和韧带厚度相同，沿所述第一方向依次设置的不同阵列的手性结构的节圆直径、韧带长度和韧带厚度分别呈梯度变化。

优选的，沿所述第一方向依次设置的不同阵列的手性结构的节圆直径、韧带长度和韧带厚度分别沿着所述第一方向逐渐减小。

本实用新型提供一种防撞吸能结构，使用了所述的缓冲吸能结构，包括：一连接圆筒和两连接板，所述连接圆筒套设在所述缓冲吸能结构外，所述连接板连接盖设在所述连接圆筒的两端并抵接所述间隔板。

优选的，所述连接圆筒的周壁延伸开有多个诱导环槽，所述诱导环槽沿着所述第一方向间隔设置。

优选的，多个诱导环槽毗邻界定出一诱导环槽组，多个诱导环槽组沿着所述第一方向间隔布置，所述诱导环槽组的间隔距离沿着所述第一方向呈梯度变化。

优选的，每一所述诱导环槽组内的诱导环槽的宽度、深度和间隔距离分别沿所述第一方向呈梯度变化。

本实用新型提供了一种汽车防撞梁，使用了所述的防撞吸能结构。

相较于现有技术，本实用新型的技术方案具备以下有益效果：

1、具有良好的抗振和缓冲效果。诱导环槽的梯度结构具有良好的能量吸收特性，当冲击能量通过汽车防撞梁及连接板后被防撞吸能结构层层吸收后，大大的减少了冲击载荷，使得该防撞吸能结构具有良好的缓冲作用和防撞性能；

2、手性结构重量轻，抗冲击性能好。该防撞吸能结构采用手性结构进行内部梯度填充，这使得防撞吸能结构在防撞强度提高的同时，整体质量大幅度的下降(比吸能提高)，这将有利于汽车的节能减排以及汽车动力性能的提高；

3、缓冲效果好，吸能过程稳定

该防撞吸能结构的核心为梯度设置的手性结构，这种手性结构属于具有轻质、高比强度、高比模量和优异的承压性能的各向同性拉胀结构，可以在提高总吸能量的同时，有效保障吸能的稳定性，利用梯度设置的手性结构来进行能量的耗散，使得在碰撞过程中能量快速耗散，有利于客车内部结构的防护和乘客安全的保护。

4、变形稳定，失效结果可控

该防撞吸能结构整体通过3D打印制备而成，这样有利于提高防撞结构的整体力学性能，连接圆筒有利于引导变形溃缩方向和控制吸能盒的失效模式，使得防撞吸能结构的失效结果可控，这有利于客车内部结构的防护，进而保障了乘客的安全。

附图说明

图1为本实用新型优选实施例中三个手性单元两两垂直连接而成的手性结构的立体示意图；

图2为本实用新型优选实施例中手性单元的平面示意图；

图3为本实用新型优选实施例中两个手性单元垂直连接时的立体示意图；

图4为本实用新型优选实施例中基础单元的平面示意图；

图5为本实用新型优选实施例中防撞吸能结构的立体示意图；

图6为本实用新型优选实施例中防撞吸能结构的剖面示意图，显示出缓冲吸能结构。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“内”、“外”、“上方”、“下方”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。

本实用新型中所使用的术语“第一”、“第一个”、“第二”、“第二个”及其类似术语，在本实用新型中并不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于将一个部件与其它部件进行区分。

参阅图1-4，一种手性结构100，包括：三个手性单元10，所述手性单元10包括节圆11和八个韧带12，所述节圆11包括均匀间隔布置的四个象限点111，每两个韧带12界定出一韧带组121，韧带组121中的两个韧带12的第一端123相交界定出一相交点122，第二端124相间隔开并与该节圆11相切连接，其中，节圆11的圆心、相交点122和节圆11的其中一个象限点111共线，相邻两个韧带组121的韧带12的第二端124相交，其中，三个手性单元10的节圆11的圆心重合并两两垂直相交连接在所述象限点111和相交点122上。

具体的，参阅图2和4，每个手性单元10可拆分为两个基础单元13，该基础单元13包括一个节圆11和四个韧带12，该基础单元13的韧带12分别相切连接在该基础单元13的节圆11的象限点111上，且该基础单元13的韧带12同时朝向逆时针或顺时针延伸。在所述基础单元13组合成手性单元10时，两个镜像对称的基础单元13的节圆11重合，并使得两个节圆11的象限点111重合，并且该基础单元13的韧带12的末端而重合而形成所述手性单元10。

从该基础单元13的受力角度来分析，在承载过程中通过该基础单元13的韧带12受力传导至该基础单元13的节圆11上，使得节圆11具有旋转的趋势，同时会把该基础单元13的韧带12卷起形成压缩截面缩小，拉伸截面增大的负泊松比状态。因为所述手性单元10具有两个镜像对称的基础单元13，故所述手性单元10的节圆11分别收到逆时针和顺时针的旋转趋势，故该手性单元10的节圆11的转动趋势相互抵消，所述手性单元10的节圆11的受力更加稳定，另外，因为所述手性结构100具有三个手性单元10且三个手性单元10的节圆11的圆心重合并两两垂直相交连接在所述象限点111和相交点122上，使得所述手性结构100在受到撞击时，手性结构100的三个节圆11不容易错位或变形，整体结构更加稳定，使得其承载能力和能量吸收能力较强。

在本实施例中，所述手性单元10均采用空心管制成，更具体的，该空心管是空心方管或空心圆管，并且该空心管的壁厚是0.1，所述手性结构100通过3D打印技术制成，所述手性结构100具有轻质、高比强度、高比模量的特点，所述手性结构100还具有优异的承压性能和各向同性拉胀的特点，可以在提高总吸能量的同时，有效保障吸能的稳定性。

参阅图6，显示出一种缓冲吸能结构200，使用了所述的手性结构100，所述缓冲吸能结构200包括：沿第一方向400依次间隔布置的多个间隔板20，相邻两个间隔板20之间连接有阵列布置的多个手性结构100，相邻两个手性结构100之间通过所述相交点122连接，另，所述手性结构100的其中一个节圆11与所述间隔板20平行。

所述多个间隔板20之间的间隔距离沿所述第一方向400呈梯度变化，所述多个间隔板20的厚度T沿所述第一方向400呈梯度变化。具体的，所述多个间隔板20之间的间隔距离沿所述第一方向400逐渐增大，所述多个间隔板20的厚度T沿所述第一方向400呈逐渐增大，在本实施例中，设置有4个间隔板20，所述间隔板20是铝泡沫隔板，所述间隔板20之间的间隔距离受到所述手性结构100的尺寸数值的影响，下文会具体提及，而间隔板20的厚度T沿所述第一方向400依次为1mm、3mm、5mm和7mm，在一些简单替换中，也可以是其他数值，例如1mm、2mm、3mm和4mm。

在本实施例中，相邻两个间隔板20之间的手性结构100的阵列行数沿着所述第一方向400呈梯度变化，具体的，相邻两个间隔板20之间的手性结构100的阵列行数沿着所述第一方向400逐渐增多。因为具有4个间隔板20，所以4个间隔板20沿着所述第一方向400依次间隔出第一阵列空间21、第二阵列空间22和第三阵列空间23，在第一阵列空间21中，所述手性结构100的阵列行数为1，在第二阵列空间22中，所述手性结构100的阵列行数为2，在第三阵列空间23中，所述手性结构100的阵列行数为3，

在本实施例中，同一阵列的手性结构100的节圆11直径R、韧带12长度L和韧带12厚度T相同，沿所述第一方向400依次设置的不同阵列的手性结构100的节圆11直径R、韧带12长度L和韧带12厚度T分别呈梯度变化。在本实施例中，沿所述第一方向400依次设置的不同阵列的手性结构100的节圆11直径R、韧带12长度L和韧带12厚度T分别沿着所述第一方向400逐渐减小。

具体的，在第一阵列空间21中，所述手性结构100的节圆11直径R为8mm，韧带12长度L为20mm，韧带12厚度T为3mm，在第二阵列空间22中，所述手性结构100的节圆11直径R为7mm，韧带12长度L为15mm，韧带12厚度T为2mm，在第三阵列空间23中，所述手性结构100的节圆11直径R为6mm，韧带12长度L为10mm，韧带12厚度T为1mm，需要注意的是，所述韧带12厚度T指的是韧带12的径向尺寸，例如，手性结构100由空心方管制成时，该韧带12厚度T等于空心方管的边长，手性结构100由空心圆管制成时，该韧带12厚度T等于空心圆管的直径R。

参阅图5-6，显示出一种防撞吸能结构300，该防撞吸能结构300可应用于汽车防撞梁，该防撞吸能结构300使用了所述的缓冲吸能结构200，所述防撞吸能结构300包括：一连接圆筒310和两连接板320，所述连接圆筒310套设在所述缓冲吸能结构200外，所述连接板320连接盖设在所述连接圆筒310的两端并抵接所述间隔板20。所述连接圆筒310的周壁延伸开有多个诱导环槽311，所述诱导环槽311沿着所述第一方向400间隔设置，在本实施例中，所述诱导环槽311的截面呈三角形。

多个诱导环槽311毗邻界定出一诱导环槽组312，多个诱导环槽组312沿着所述第一方向400间隔布置，所述诱导环槽组312的间隔距离沿着所述第一方向400呈梯度变化。每一所述诱导环槽组312内的诱导环槽311的宽度、深度和间隔距离分别沿所述第一方向400呈梯度变化。

具体的，所述连接圆筒310沿着所述第一方向400间隔设置有4个诱导环槽组312，每个诱导环槽组312内的诱导环槽311的数量依次为3、4、5和6，每个诱导环槽组312的间隔距离依次为12mm、10mm和8mm。

所述诱导环槽311的宽度沿所述第一方向400的排布分别为：

第一组诱导环槽组312：1.5mm、2.0mm、2.5mm；

第二组诱导环槽组312：1.5mm、2.0mm、2.5mm，3.0mm；

第三组诱导环槽组312：1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.5mm；

第四组诱导环槽组312：1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、3.5mm、4.0mm。

所述诱导环槽311的宽度沿所述第一方向400的排布分别为：

第一组诱导环槽组312：1.0mm、1.5mm、2.0mm：

第二组诱导环槽组312：1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm：

第三组诱导环槽组312：1.0mm，1.5mm、2.0mm、2.5mm：

第四组诱导环槽组312：1.0mm，1.5mm、2.0mm、2.5mm，3.0mm。

所述诱导环槽311的间隔距离沿所述第一方向400的排布为：

第一组诱导环槽组312：3.0mm、4.0mm

第二组诱导环槽组312：3.0mm、4.0mm、5.0mm，

第三组诱导环槽组312：3.0mm，3.5mm、4.0mm、4.5mm，

第四组诱导环槽组312：3.0mm，3.5mm、4.0mm、4.5mm，5.0mm。

所述连接板320上分别开设有4个连接孔321，两个连接板320分别通过该连接孔321连接至汽车防撞梁和汽车机架。

在撞击过程中，诱导环槽311的梯度设置可以使得所述防撞吸能结构300在溃缩过程中对撞击能量层层吸收，大大减小了冲击载荷，使得该防撞吸能结构300具有良好的缓冲作用和防撞性能，所述防撞吸能结构300中的手性结构100不仅可以起到提高防撞强度的功能，同时还可以使得防撞吸能结构300的整体质量大幅度的下降，这将有利于汽车的节能减排以及客车动力性能的提高。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (15)

1.一种手性结构，其特征在于，包括：

三个手性单元，所述手性单元包括节圆和八个韧带，所述节圆包括均匀间隔布置的四个象限点，每两个韧带界定出一韧带组，韧带组中的两个韧带的第一端相交界定出一相交点，第二端相间隔开并与该节圆相切连接，其中，节圆的圆心、相交点和节圆的其中一个象限点共线，相邻两个韧带组的韧带的第二端相交，其中，三个手性单元的节圆的圆心重合并两两垂直相交连接在所述象限点和相交点上。

2.如权利要求1所述的手性结构，其特征在于：所述手性结构由空心管制成。

3.一种缓冲吸能结构，使用了如权利要求1或2所述的手性结构，其特征在于，包括：沿第一方向依次间隔布置的多个间隔板，相邻两个间隔板之间连接有阵列布置的多个手性结构，相邻两个手性结构之间通过所述相交点连接。

4.如权利要求3所述的缓冲吸能结构，其特征在于：所述手性结构的其中一个节圆与所述间隔板平行。

5.如权利要求3所述的缓冲吸能结构，其特征在于：所述多个间隔板之间的间隔距离沿所述第一方向呈梯度变化，所述多个间隔板的厚度沿所述第一方向呈梯度变化。

6.如权利要求5所述的缓冲吸能结构，其特征在于：所述多个间隔板之间的间隔距离沿所述第一方向逐渐增大，所述多个间隔板的厚度沿所述第一方向呈逐渐增大。

7.如权利要求3所述的缓冲吸能结构，其特征在于：相邻两个间隔板之间的手性结构的阵列行数沿着所述第一方向呈梯度变化。

8.如权利要求7所述的缓冲吸能结构，其特征在于：相邻两个间隔板之间的手性结构的阵列行数沿着所述第一方向逐渐增多。

9.如权利要求3所述的缓冲吸能结构，其特征在于：同一阵列的手性结构的节圆直径、韧带长度和韧带厚度相同，沿所述第一方向依次设置的不同阵列的手性结构的节圆直径、韧带长度和韧带厚度分别呈梯度变化。

10.如权利要求9所述的缓冲吸能结构，其特征在于：沿所述第一方向依次设置的不同阵列的手性结构的节圆直径、韧带长度和韧带厚度分别沿着所述第一方向逐渐减小。

11.一种防撞吸能结构，使用了如权利要求3-10中任一项所述的缓冲吸能结构，其特征在于，包括：一连接圆筒和两连接板，所述连接圆筒套设在所述缓冲吸能结构外，所述连接板连接盖设在所述连接圆筒的两端并抵接所述间隔板。

12.如权利要求11所述的防撞吸能结构，其特征在于：所述连接圆筒的周壁延伸开有多个诱导环槽，所述诱导环槽沿着所述第一方向间隔设置。

13.如权利要求12所述的防撞吸能结构，其特征在于：多个诱导环槽毗邻界定出一诱导环槽组，多个诱导环槽组沿着所述第一方向间隔布置，所述诱导环槽组的间隔距离沿着所述第一方向呈梯度变化。

14.如权利要求13所述的防撞吸能结构，其特征在于：每一所述诱导环槽组内的诱导环槽的宽度、深度和间隔距离分别沿所述第一方向呈梯度变化。

15.一种汽车防撞梁，其特征在于：使用了如权利要求11-14中任一项所述的防撞吸能结构。

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