CN102381269B - 一种性能稳定的汽车保险杠吸能盒 - Google Patents

Abstract

一种性能稳定的汽车保险杠吸能盒，用于解钢材吸能盒在碰撞过程中容易发生的问题。所述吸能盒由吸能柱和吸能器组成，吸能柱和吸能器均为圆台形漏斗状，吸能柱的小口端***吸能器的小口端，两者相互焊合。本发明通过改变吸能盒的结构设计，在碰撞性能满足要求的前提下，大大提高了吸能盒碰撞压溃时的稳定性；同时结构简单，同比常见吸能盒重量减轻；由于其截面为圆形结构，可根据保险杠设计空间随意改变直径，不影响结构变形吸能模式；其旋压工艺给设计人员提供了不等料厚设计的可能，以适应不同车型吸能需要。

Description

一种性能稳定的汽车保险杠吸能盒

技术领域

本发明涉及一种车用装置，特别是适用于各种轿车性能稳定的汽车保险杠吸能盒，属汽车技术领域。

背景技术

随着科技水平快速发展和人们生活的不断提高，越来越多的各种汽车作为运输及代步工具进入千家万户，提高汽车在碰撞情况下的安全性和汽车制造的经济性已经成为汽车研发的重要课题。汽车保险杠是在汽车发生碰撞事故时最大限度保护乘员安全的重要部件，其主要结构包括横梁和连接横梁与车体安装板之间的吸能盒。吸能盒是在汽车受到撞击时以其压缩变形来充分吸收碰撞动能及减小最大撞击力以缓和冲击的部件。为提高吸能盒的吸能功效，生产企业通常是从提高材料的力学性能、加大吸能盒的断面尺寸和改变吸能盒结构形状等几个方面入手。目前常用的吸能盒由两种材料制成：一种是采用钢材，两个U型冲压件左右或上下扣合，相互间由二保焊焊接而成，通过在两个U型结构上设计吸能筋达到吸能效果。这种吸能盒存在的问题，一是由于二个冲压件需要二保焊来连接，焊缝处会给材料性能带来很大改变，使其材料性能不稳定，在发生碰撞时，由于材料性能的改变和焊缝区域的不一致，同一产品的不同件结果有差异；二是吸能盒在发生碰撞进行压溃时，由于其本身结构及吸能筋的设计使其很难具有对称性，在碰撞过程中易发生吸能盒倾斜或偏倒，导致变形不完全、吸能不充分。另一种吸能盒选用铝材，铝材多是挤压成型，无需焊缝，且一般不进行加强筋的设计，其碰撞性能相对稳定，但其成本比钢材昂贵很多，成本提高，这是一些中低端车型不愿做出的选择。

发明内容

本发明用于解决上述已有技术之缺陷而提供一种使用普通钢材达到在碰撞过程中不致发生倾斜或偏倒的性能稳定的汽车保险杠吸能盒。

本发明所称问题是通过以下技术方案解决的：

一种性能稳定的汽车保险杠吸能盒,其特别之处是：它由吸能柱和吸能器组成，吸能柱和吸能器均为圆台形漏斗状，吸能柱的小口端***吸能器的小口端，两者相互焊合。

上述性能稳定的汽车保险杠吸能盒，所述吸能柱大口端直径尺寸D1为30-120mm，锥角β为17 o -21o，所述吸能器大口端直径尺寸D3为30-120mm，锥角α为36 o -44o。

上述性能稳定的汽车保险杠吸能盒，所述吸能柱的大口端端面为斜面，吸能柱的高侧尺寸H1为25-150mm，斜角δ为0-5 o；所述吸能器的长度尺寸H3为25-150mm，所述吸能柱小口端距吸能器小口端的距离L为5-25mm。

上述性能稳定的汽车保险杠吸能盒，所述吸能柱的屈服强度大于200Mpa，吸能器的屈服强度大于150 Mpa，吸能柱的屈服强度大于吸能器的屈服强度 20Mpa以上。

本发明针对钢材吸能盒在碰撞过程中易发生吸能盒倾斜或偏倒，导致变形不完全、吸能不充分的问题进行改进，设计一种碰撞性能稳定、碰撞过程中只发生纵向压溃不发生倾斜或偏倒的汽车保险杠吸能盒。该产品通过改变吸能盒的结构设计，在碰撞性能满足要求的前提下，大大提高了吸能盒碰撞压溃时的稳定性；同时结构简单，同比常见吸能盒重量减轻；由于其截面为圆形结构，可根据保险杠设计空间随意改变直径，不影响结构变形吸能模式；其旋压工艺给设计人员提供了不等料厚设计的可能，以适应不同车型吸能需要。经过CAE分析及试验验证，此种吸能盒变形模式与设计预期基本吻合，能够帮助设计人员预估吸能盒变形模式，并根据汽车结构需要改变吸能盒截面尺寸及厚度，以满足不同车辆碰撞要求。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明立体示意图；

图3是吸能盒变形第一阶段示意图；

图4是吸能盒变形第二阶段示意图。

附图中标号如下：1. 吸能柱，2.吸能器，3.车身安装板。 

具体实施方式

参看图1、图2，本发明所汽车保险杠吸能盒由吸能柱1和吸能器2组成，吸能柱和吸能器均为圆台形漏斗状，吸能柱的小口端***吸能器的小口端，***距离L为5-25mm，吸能柱、吸能器之间由环形焊缝连接。吸能柱大口端与横梁焊合，吸能器大口端与车身安装板焊合。吸能柱和吸能器的几何尺寸如下：吸能柱1大口端直径尺寸D1为30-120mm，锥角β为17 o -21o，吸能柱大口端端面为斜面，斜角δ为0-5 o，吸能柱的高侧尺寸H1为25-150mm（大口端端面为斜面）；所述吸能器2大口端面直径尺寸D3为30-120mm，锥角α为36 o -44o，吸能器2的长度尺寸H3为25-150mm，。其吸能柱的屈服强度大于200Mpa，吸能器的屈服强度大于150 Mpa，且吸能柱的屈服强度要大于吸能器的屈服强度 20Mpa以上。

参看图3、图4，本发明把普通两个钢制U型冲压件左右或上下扣合的吸能盒结构，改进成两个圆形漏斗式结构前后焊合而成。当碰撞发生时，由于吸能器2强度小于吸能柱1强度，力由吸能柱1传到吸能器2，吸能器2从与吸能柱1连接处开始变形，吸能器2的变形分为两个阶段，第一个阶段为吸能柱1小口端压溃到车身安装板3处如图3所示。第二个阶段是本发明的技术关键点：常见吸能盒的变形一般为压溃到车身安装板处结束，而本发明的结构特点是在第一个阶段变形完成后并没有结束，吸能器2将压在吸能柱1力的传递下继续变形，直至吸能器2的漏斗形状倒置，吸能柱1的小口端与吸能器2的小口端同时压溃至吸能器倒置如图4所示。通过两个阶段的变形，吸能盒变形完全且吸收了足够的能量，此种变形模式也保证了吸能盒在碰撞过程中只发生纵向压溃不发生倾斜或偏倒，吸能柱与吸能器的圆形截面保证了吸能盒结构整体受力均匀，避免了因局部受力过大而造成吸能盒倾斜和偏倒。本发明吸能器和吸能柱的圆形截面，利于根据不同横梁及车身安装尺寸设计吸能盒截形尺寸。

本发明吸能器和吸能柱连接处只有一圈环形焊缝，此焊接面与变形方向垂直，不会由于焊接原因改变材料性能，不影响碰撞过程中吸能盒的压溃过程，引起碰撞性能的不稳定和不一致。

本发明结构的吸能柱和吸能器均产用旋压工艺制得，其工艺特点是可以加工不等料厚件，设计人员可以根据不同车型需要对设计进行增厚、减厚、在不同区域改变厚度，达到不同的吸能要求和吸能效果。

本发明通过改变吸能盒的结构设计，在碰撞性能满足要求的前提下，大大提高了吸能盒在碰撞压溃时的稳定性；其结构简单同比常见吸能盒重量减轻。经过CAE分析及试验验证，此种吸能盒变形模式与设计预期基本吻合，能够帮助设计人员预估吸能盒变形模式，并根据汽车结构需要改变吸能盒截面尺寸及厚度满足不同车辆碰撞要求。

以下给出本发明的一个具体的实施例：

吸能柱大口端直径尺寸D1为53.558mm，锥角β为19.5o，大口端端面斜角δ为2.524o，吸能柱的高侧尺寸H1为62.042mm；所述吸能器2大口端直径尺寸D3为89.195mm，锥角α为40.213o，吸能器的长度尺寸H3为65.11mm；吸能柱小口端距吸能器小口端的距离L为6mm；吸能柱1的屈服强度为200Mpa，吸能器2的屈服强度为150Mpa。

Claims (2)

1.一种性能稳定的汽车保险杠吸能盒,其特征在于：由吸能柱（1）和吸能器(2)组成，吸能柱（1）和吸能器(2)均为圆台形漏斗状，吸能柱（1）的小口端***吸能器(2)的小口端，***距离L为5-25mm，吸能柱、吸能器之间由环形焊缝连接； 

所述吸能柱（1）大口端直径尺寸D1为30-120mm，锥角β为17 o -21o，所述吸能器(2)大口端直径尺寸D3为30-120mm，锥角α为36 o -44o；

所述吸能柱（1）的屈服强度大于200Mpa，吸能器(2)的屈服强度大于150 Mpa，吸能柱的屈服强度大于吸能器的屈服强度在 20Mpa以上。

2.根据权利要求1所述的性能稳定的汽车保险杠吸能盒，其特征在于：所述吸能柱（1）的大口端端面为斜面，吸能柱（1）的高侧尺寸H1为25-150mm，斜角δ为0o -5o，但δ不为0o；所述吸能器(2)的长度尺寸H3为25-150mm，所述吸能柱（1）小口端距吸能器(2)小口端的距离L为5-25mm。