CN214929551U - 一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置，所述吸能柱包括：外吸能柱体、内吸能柱体、连接片、第一蜂窝结构和第二蜂窝结构。本实用新型的吸能装置主要由类似折纸结构的波纹形状构成，在采用折纸方法的同时与正弦函数的绝对值相联系，形成带有梯度的波纹形状，使结构更具有连续性，同时拥有了折纸及波纹结构的优势。使吸能装置在碰撞时从大波纹处先行产生变形，并带动第一蜂窝结构和第二蜂窝结构变形，使得整个变形过程理想、可预测。

Description

一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置

技术领域

本实用新型涉及一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置。

背景技术

随着科技的发展，工业的进步，人民生活水平的显著提高，各国人民的出行率正在不断增加。在人们享受着交通工具带来便利的同时，也遭受了各种层出不穷的交通事故所带来的痛苦，给社会和人民造成了极大的财产损失和安全问题。交通安全作为一直以来的世界难题，一直受到人们的关注，并越发重视。吸能装置作为碰撞时重要的吸能原件，通过自身不可逆的压溃变形来吸收来自碰撞事故的动能，以此起到保护乘员或他人的目的。然而，当前主流的吸能装置要么是具有高缓冲和低的初始刚度，但能量吸收较差，要么是在能量吸收理想，但刚度过高、缓冲差，鲜少有能够兼顾两者特点的防护结构。同时，对于非轴向碰撞时，现有的吸能装置均无法保持较高的吸能能力以及缓冲效果。

如，中国发明专利申请公布号为CN110949297A、专利名称为客车前部吸能装置的专利申请，包括管状部分、中间部分、泡沫铝填充物、顶板和底板；管状部分包括第一外圆管、纤维增强复合材料和第二外圆管，第二外圆管套在第一外圆管外且纤维增强复合材料填充于第二外圆管和第一外圆管之间；中间部分包括承压管、施压管和压板，施压管顶端面顶抵顶板底壁，承压管底端面顶抵底板顶壁，压板设于承压管和施压管之间；中间部分设于管状部分内且中间部分和第一外圆管之间的空腔、承压管、施压管内都填充有泡沫铝填充物。其虽然具有高抗压强度和良好的吸能效果，但是其刚度过高、缓冲效果较差，在非轴向碰撞时，其抗压强度和吸能效果差，缓冲效果也差。

本实用新型提出的一种居于折纸机构的梯度波纹吸能装置，能够保证在低的初始刚度下的同时，保证装置良好能量的吸收能力，具有重要的现实意义以及实用价值。

实用新型内容

本实用新型提供了一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置，其克服了背景技术所存在的不足。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置，它包括吸能柱和固接在吸能柱前端的前保险杠，所述吸能柱包括：

中空且呈六边形的外吸能柱体，所述外吸能柱体的每一个面自前向后呈幅度渐变小的波纹形状；

中空且呈六边形的内吸能柱体，所述内吸能柱体的每一个面自前向后呈幅度渐变小的波纹形状，且所述内吸能柱体固接在外吸能柱体内；

六个连接片，每一个连接片与对应的内吸能柱体的一条边相连接并沿着内吸能柱体的该条边向外延伸至外吸能柱体内侧顶点处，相邻两条连接片与外吸能柱体的一条边之间围成一个三角形区域，且每一连接片自前向后呈幅度渐变小的波纹形状；

第一蜂窝结构，其填充在内吸能柱体内部；及

第二蜂窝结构，其填充在三角形区域内。

一较佳实施例之中：所述第一蜂窝结构之横截面大体呈方形且由若干个第一大圆形两两相交组成，相邻两个第一大圆形的相交区域内设置有一个第一小圆形，每一第一大圆形的中心均设有一个第二小圆形，该第二小圆形均与相邻的四个第一大圆形相切。

一较佳实施例之中：每一第一大圆形设置有两条相交的第一直径线段，每一第一直径线段均与相邻的四个第一大圆形相切。

一较佳实施例之中：所述第二蜂窝结构之横截面大体呈方形切由若干个第二大圆形两两相交组成，每一第二大圆形的中心均设有一个第三小圆形。

一较佳实施例之中：每一第二大圆形设置有两条相交的第二直径线段，每一第二直径线段均与相邻的四个第二大圆形相切。

一较佳实施例之中：所述前保险杠包括前保险杠本体和固接在前保险杠本体内的加强装置，所述加强装置包括若干个加强体依次连接而成，每一加强体包括依次连接的底板、第一侧板、顶板和第二侧板，所述顶板与前保险杠本体内顶面相连接，所述底板与前保险杠本体内底面相连接，所述第一侧板和第二侧板均倾斜布置。

一较佳实施例之中：所述加强体的第一侧板与第二侧板之间的夹角自位于前保险杠本体之中心至位于前保险杠本体之端部渐变大。

一较佳实施例之中：所述底板和顶板均呈圆弧形。

一较佳实施例之中：所述吸能柱后端固接有法兰盘。

一较佳实施例之中：所述内吸能柱体和外吸能柱体采用铝合金材料；所述第一蜂窝结构、第二蜂窝结构及连接片为碳纤维复合材料。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1.由折纸启发的梯度波纹吸能装置，能够优化碰撞过程。

本实用新型的吸能装置主要由类似折纸结构的波纹形状构成，在采用折纸方法的同时与正弦函数的绝对值相联系，形成带有梯度的波纹形状，使结构更具有连续性，同时拥有了折纸及波纹结构的优势。使吸能装置在碰撞时从大波纹处先行产生变形，并带动第一蜂窝结构和第二蜂窝结构变形，使得整个变形过程理想、可预测。

2.波纹形状具有初始峰值力小的特点，能够保护乘员与行人安全。

本实用新型的吸能装置，吸能柱前端都具有一定的大波纹，能够保证在碰撞的初始阶段不会产生过大的碰撞力，使得初始峰值力较以往其他传统薄壁管小，能够形成很好的缓冲，有效地保护乘员和行人的安全。

3.多角度冲击适应性高。

本实用新型中所涉及的内吸能柱内填充有第一蜂窝结构、三角形区域构成多个三角几何空间，且其内填充有第二蜂窝结构，能够在保证轴向冲击下吸能良好且初始峰值力小的前提下，在遭受来自其他方向的冲击时，依旧保持着良好的变形和吸能，从而提高吸能装置在多角度斜向冲击下的吸能稳定性。

4.吸能效率高，碰撞稳定性强，可有效保证汽车乘员安全。

本实用新型中的前保险杠具有斜锯齿形且呈梯度排列的加强装置，使保险杠的结构更加稳定，强度更高。

5.多种变形结合，有效提高碰撞吸能效果。

内吸能柱体和外吸能柱体采用铝合金材料，通过折叠波形层层折叠变形吸能，第一蜂窝结构和第二蜂窝结构及连接片为碳纤维复合材料，通过撕裂变形吸能，压溃过程中两种吸能并行，有效提高碰撞吸能效果。

6.结构采用参数化设计，可编程性强。

本实用新型的整体结构采用了参数化设计，可编程性强，使得结构能够更好的优化的同时，能够适应各种不同的工作环境。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1绘示了一较佳实施例的一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置的整体示意图。

图2绘示了一较佳实施例的吸能柱的侧视示意图。

图3绘示了一较佳实施例的吸能柱的剖视图。

图4绘示了一较佳实施例的内吸能柱体的侧视图。

图5绘示了一较佳实施例的内吸能柱体的仰视图。

图6绘示了一较佳实施例的外吸能柱体的侧视图。

图7绘示了一较佳实施例的外吸能柱体的仰视图。

图8绘示了一较佳实施例的连接片的正视图。

图9绘示了一较佳实施例的连接片的仰视图。

图10绘示了一较佳实施例的连接片的侧视图。

图11绘示了一较佳实施例的第二蜂窝结构的截面示意图。

图12绘示了一较佳实施例的第一蜂窝结构的截面示意图。

图13绘示了一较佳实施例的前保险杠的截面示意图。

图14绘示了一较佳实施例的加强装置的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”、“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸的固定连接、可拆卸的固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。

本实用新型的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”、以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。

请查阅图1至图14，一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置的一较佳实施例，所述的车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置，它包括吸能柱和固接在吸能柱前端的前保险杠。

所述吸能柱包括：外吸能柱体1、内吸能柱体2、连接片3、第一蜂窝结构5和第二蜂窝结构4。

所述外吸能柱体1中空且呈六边形，也即，外吸能柱体1呈薄壁结构。如图2所示，所述外吸能柱体1的每一个面自前向后呈幅度渐变小的波纹形状。

所述内吸能柱体2中空且呈六边形，也即，内吸能柱体2呈薄壁结构。所述内吸能柱体2的每一个面自前向后呈幅度渐变小的波纹形状，且所述内吸能柱体2固接在外吸能柱体1内。如图3所示，内吸能柱体2的每一条边对应外吸能柱体1的其中一个顶点。

所述连接片3设有六个，每一个连接片3与对应的内吸能柱体2的一条边相连接并沿着内吸能柱体2的该条边向外延伸至外吸能柱体1内侧顶点处，相邻两条连接片3与外吸能柱体1的一条边之间围成一个三角形区域，且每一连接片3自前向后呈幅度渐变小的波纹形状。

由此，内吸能柱体2、外吸能柱体1和连接片3均采用呈梯度的波纹形状，其整体呈现出曲面化的Miura-Ori的折纸形式。每个曲面通过两条相同的曲线方程所组成：

其中x方向为载荷方向，y方向为垂直于载荷方向且平行于曲面的切向方向。参数a为波纹幅度系数，控制波纹幅度；参数b为曲线周期参数，控制波纹数量。依据该曲线，波纹离原点越大，其波纹的幅度就越大。在相同的区间下，波纹幅度越大，波纹形状在碰撞瞬间产生的力越小，缓冲越明显，但吸能不足，而波纹幅度小能够明显的提升结构的吸能性能以及材料利用率，由此不同的a能够获得不同的缓冲及吸能能力。引入绝对值，使曲线在相同区间内的周期变成原来的两倍的同时，波峰不变，且去除了波谷。

内吸能柱体2、外吸能柱体1、连接片3由于折纸图案的引入，使薄壁管具有了一定程度的几何缺陷，旨在使变形理想、可预测。碰撞初期由于较大的波纹幅度可以降低初始峰值力，增强缓冲，以此来减少碰撞时对乘员和他人的伤害。

第一蜂窝结构5，其填充在内吸能柱体2内部。

本实施例中，如图12所示，所述第一蜂窝结构5之横截面大体呈方形且由若干个第一大圆形两两相交组成，相邻两个第一大圆形的相交区域内设置有一个第一小圆形，每一第一大圆形的中心均设有一个第二小圆形，该第二小圆形均与相邻的四个第一大圆形相切。

本实施例中，每一第一大圆形设置有两条相交的第一直径线段，每一第一直径线段均与相邻的四个第一大圆形相切。

所述第二蜂窝结构4，其填充在三角形区域内。

本实施例中，如图11所示，所述第二蜂窝结构4之横截面大体呈方形切由若干个第二大圆形两两相交组成，每一第二大圆形的中心均设有一个第三小圆形。

本实施例中，每一第二大圆形设置有两条相交的第二直径线段，每一第二直径线段均与相邻的四个第二大圆形相切。

本实施例中，如图13和图14所示，所述前保险杠包括前保险杠本体8和固接在前保险杠本体8内的加强装置，所述加强装置包括若干个加强体9依次连接而成，每一加强体9包括依次连接的底板91、第一侧板92、顶板93和第二侧板94，所述顶板93与前保险杠本体8内顶面相连接，所述底板91与前保险杠本体8内底面相连接，所述第一侧板92和第二侧板94均倾斜布置。

本实施例中，所述加强体9的第一侧板92与第二侧板94之间的夹角自位于前保险杠本体8之中心至位于前保险杠本体8之端部渐变大。

本实施例中，所述底板91和顶板93均呈圆弧形。该加强装置采用碳纤维复合纤维材料，底板91和顶板93均为圆弧形，且以斜锯齿形在前保险杠中由中间向外面渐疏，呈梯度式分布，使保险杠的结构更加的稳定。增强了保险杠的刚度，使其在碰撞初期能够吸收更多的能量，从而提升车辆碰撞性能，提高安全性。且，底板91和顶板93均为平板，增大接触面积，提高承载能力。

本实施例中，所述吸能柱后端固接有法兰盘7。具体的，吸能柱后端与法兰盘7之间可通过点焊的方式进行连接，而法兰盘7可与车体的其他部件进行螺栓连接。且，吸能柱前端与前保险杠体8之间也可通过点焊的方式进行连接。

本实施例中，所述内吸能柱体2和外吸能柱体1采用铝合金材料；所述第一蜂窝结构5、第二蜂窝结构4及连接片3为碳纤维复合材料。内吸能柱体2和外吸能柱体1采用铝合金材料，通过折叠波形层层折叠变形吸能，第一蜂窝结构5和第二蜂窝结构4及连接片3为碳纤维复合材料，通过撕裂变形吸能，压溃过程中两种吸能并行，有效提高碰撞吸能效果。

以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置，它包括吸能柱和固接在吸能柱前端的前保险杠，其特征在于：所述吸能柱包括：

中空且呈六边形的外吸能柱体，所述外吸能柱体的每一个面自前向后呈幅度渐变小的波纹形状；

中空且呈六边形的内吸能柱体，所述内吸能柱体的每一个面自前向后呈幅度渐变小的波纹形状，且所述内吸能柱体固接在外吸能柱体内；

六个连接片，每一个连接片与对应的内吸能柱体的一条边相连接并沿着内吸能柱体的该条边向外延伸至外吸能柱体内侧顶点处，相邻两条连接片与外吸能柱体的一条边之间围成一个三角形区域，且每一连接片自前向后呈幅度渐变小的波纹形状；

第一蜂窝结构，其填充在内吸能柱体内部；及

第二蜂窝结构，其填充在三角形区域内。

2.根据权利要求1所述的一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置，其特征在于：所述第一蜂窝结构之横截面大体呈方形且由若干个第一大圆形两两相交组成，相邻两个第一大圆形的相交区域内设置有一个第一小圆形，每一第一大圆形的中心均设有一个第二小圆形，该第二小圆形均与相邻的四个第一大圆形相切。

3.根据权利要求2所述的一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置，其特征在于：每一第一大圆形设置有两条相交的第一直径线段，每一第一直径线段均与相邻的四个第一大圆形相切。

4.根据权利要求1所述的一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置，其特征在于：所述第二蜂窝结构之横截面大体呈方形切由若干个第二大圆形两两相交组成，每一第二大圆形的中心均设有一个第三小圆形。

5.根据权利要求4所述的一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置，其特征在于：每一第二大圆形设置有两条相交的第二直径线段，每一第二直径线段均与相邻的四个第二大圆形相切。

6.根据权利要求1所述的一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置，其特征在于：所述前保险杠包括前保险杠本体和固接在前保险杠本体内的加强装置，所述加强装置包括若干个加强体依次连接而成，每一加强体包括依次连接的底板、第一侧板、顶板和第二侧板，所述顶板与前保险杠本体内顶面相连接，所述底板与前保险杠本体内底面相连接，所述第一侧板和第二侧板均倾斜布置。

7.根据权利要求6所述的一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置，其特征在于：所述加强体的第一侧板与第二侧板之间的夹角自位于前保险杠本体之中心至位于前保险杠本体之端部渐变大。

8.根据权利要求6所述的一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置，其特征在于：所述底板和顶板均呈圆弧形。

9.根据权利要求1所述的一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置，其特征在于：所述吸能柱后端固接有法兰盘。

10.根据权利要求1所述的一种车辆用前保险杠梯度波纹吸能装置，其特征在于：所述内吸能柱体和外吸能柱体采用铝合金材料；所述第一蜂窝结构、第二蜂窝结构及连接片为碳纤维复合材料。

Images