CN104724018A - 一种汽车防撞梁结构及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种汽车防撞梁结构及车辆，所述汽车防撞梁结构包括一横梁以及设于所述横梁后方的后置板，所述横梁通过对称设于所述横梁两侧的吸能盒安装于前纵梁上，所述横梁和后置板为中空管件，所述横梁和后置板的内部填充有多孔件。本发明的汽车防撞梁结构可以增强横梁的抗弯刚度从而使更多的碰撞力沿着横梁传递到吸能盒以及前纵梁上，同时内部填充的蜂窝结构增加了防撞梁的吸能效果；增大吸能盒与横梁接触面积保证力的传递路径，吸收碰撞能力强。

Description

一种汽车防撞梁结构及车辆
技术领域
本发明涉及汽车内外饰技术领域，特别是指一种轻质且可提高冲击性能以及碰撞性能的汽车防撞梁结构及车辆。
背景技术
随着汽车保有量的不断增加、车速的不断提高，交通事故及人员伤亡形势严峻。改善汽车前防撞横梁的性能可以提高汽车在碰撞过程中的被动安全性能。目前市场上的前防撞梁都是单一的截面形状，填充了蜂窝材料的防撞横梁将具有更强的缓冲及吸能能力。吸能盒内填充的纵向蜂窝材料可以增大和纵梁的接触面积保证力的传递路径。
多孔材料因其比刚度、比强度高而不断应用在航空航天等高科技领域，其中蜂窝材料是力学性能较好、应用较广泛、生产工艺较成熟的多孔材料之一。蜂窝材料是类似蜂巢的形状，各个蜂窝孔均为正六边形，蜂窝芯相互连接，所以结构在整个面板内相当稳定，既不容易发生弯曲变形也不容易出现剪切破坏。
随着汽车工业的快速发展，汽车制造业正在向着质量轻、低油耗、环境污染少、安全性高的趋势发展，并且达成了制造低成本汽车的共识，为此提出了轻质高强汽车的设计理念。蜂窝材料是比强度、比刚度高，且轻质、隔热的新型材料，已被广泛应用于发动机外壳、车架保险杠、车身防撞设施、车门、座椅等处，蜂窝材料的使用大大减轻了车身重量，提高了车身的抗冲击和抗撞性能。
汽车前防撞梁是在汽车发生正面碰撞时对乘员及车体形成保护作用的主要安全构件，前防撞梁的结构设计最重要的是要考虑其安全性能，现有技术的汽车防撞梁结构难以在轻质和防撞性能的设计上取得很好的平衡。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种汽车防撞梁结构及车辆，以解决现有技术中汽车防撞梁设计不合理以及强度不高的问题。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种汽车防撞梁结构，包括一横梁以及设于所述横梁后方的后置板，所述横梁通过对称设于所述横梁两侧的吸能盒安装于前纵梁上，所述横梁和后置板为中空管件，所述横梁和后置板的内部填充有多孔件。
其中，所述横梁内设有横向贯穿的蜂窝结构的铝制夹层。
其中，所述吸能盒内设有纵向布置的铝制蜂窝材料。
其中，所述多孔件呈蜂窝状。
其中，所述后置板中部位置的厚度大于两端部。
其中，所述后置板由中部位置向两端部的结构厚度变化采用圆滑过渡。
为解决上述技术问题，本发明的实施例还提供一种车辆，包括如上所述的汽车防撞梁结构。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，本发明的汽车防撞梁结构可以增强横梁的抗弯刚度从而使更多的碰撞力沿着横梁传递到吸能盒以及前纵梁上，同时内部填充的蜂窝结构增加了防撞梁的吸能效果；增大吸能盒与横梁接触面积保证力的传递路径，吸收碰撞能力强。
附图说明
图1是本发明实施例的汽车防撞梁结构的结构示意图；
图2是本发明实施例的汽车防撞梁结构中正六边形蜂窝状多孔件的结构示意图；
图3是本发明实施例的汽车防撞梁结构的蜂窝状多孔件的应力-应变曲线和吸能效率-应变曲线图；
图4是本发明实施例的局部放大图；
图5是本发明实施例的横梁的结构尺寸图一；
图6是本发明实施例的横梁的结构尺寸图二；
图7是本发明实施例的横梁的结构尺寸图三。
[主要元件符号说明]
1-1：横梁；
1-2：横向贯穿横梁的蜂窝结构的铝制夹层；
2-1：吸能盒； 
2-2：纵向布置的铝制蜂窝材料；
3-1：安装板； 
4-1：后置板。 
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明针对现有技术中汽车防撞梁设计不合理以及强度不高的问题，提供一种汽车防撞梁结构及车辆。
如图1所示的，本发明实施例提供的一种汽车防撞梁结构，包括一横梁1-1以及设于所述横梁1-1后方的后置板4-1，所述横梁1-1通过对称设于所述横梁1-1两侧的吸能盒2-1安装于前纵梁(未图示)上，所述吸能盒2-1后方设有安装板3-1，所述横梁1-1和后置板4-1为中空管件，所述横梁1-1和后置板4-1的内部填充有多孔件，所述多孔件呈蜂窝状。
由于蜂窝状的多孔材料的等效力学行为不同于连续介质材料，其受尺寸效应影响明显。国外学者研究表明，试件尺寸最小应为胞孔尺寸的7倍以上，才可避免试件边缘效应对杨氏模量与屈服强度等力学性能参数的影响；在准静态条件下，若试件厚度与孔径之比大于5时，则测试的尺寸效应可忽略不计。以此为标准选择蜂窝结构的尺寸。
蜂窝材料尺寸：蜂窝材料每个胞孔均为正六边形，在结构上具有对称性，胞孔均为单层胞壁。如图2所示，蜂窝单胞孔壁厚t为0.08±0.02mm，边长D为2.5±0.5mm，内切圆直径为d，单层胞孔与X2方向的夹角为θ。
如图3所示，进行压缩实验时，胞孔局部应力超过屈服强度，蜂窝试件表面出现初始塑性屈曲。随着压缩的进行胞孔局部褶皱逐层递增。即蜂窝试件以 固定褶皱波长发生塑性屈曲变形，胞孔逐层褶皱，其变形形式表明其吸能能力强。
蜂窝结构在整个面板内相当稳定，既不容易发生弯曲变形也不容易出现剪切破坏。具有蜂窝结构的汽车防撞梁提供一种可以保证吸能效果、又能提供一条很好的传力路径—从防撞梁到前纵梁。
进一步的，所述横梁1-1后方设有后置板4-1，所述后置板4-1中部位置的厚度大于两端部。所述后置板4-1由中部位置向两端部的结构厚度变化采用圆滑过渡。后置板4-1中间大两端小的结构设计更有利于将碰撞力沿后置板4-1的长度方向向两侧传递，使更多的碰撞力能传递到吸能盒2-1。
进一步的，如图4所示，本发明包括横梁1-1、横向贯穿横梁的蜂窝结构的铝制夹层1-2、对称设置在横梁1-1俩侧的吸能盒2-1以及其内纵向布置的铝制蜂窝材料2-2。所述横梁1-1和横向贯穿横梁的蜂窝结构的铝制夹层1-2可以增强横梁的抗弯刚度、抗剪能力、耐撞性能；所述吸能盒2-1内部填充的蜂窝结构材料增加了防撞梁的吸能能力，增大所述吸能盒2-1与横梁1-1接触面积，保证力的传递路径。
上述蜂窝结构的汽车防撞梁结构，吸能盒2-1的结构如图4所示，所述吸能盒尺寸，高度方向的尺寸为100±20mm，纵向长度为100±20mm，横向宽度为65±10mm。
上述蜂窝结构的汽车防撞横梁，如图5至图7所示，所述横梁尺寸为，横梁的纵向长度A为900±300mm，横梁的高度B为100±20mm，横梁的厚度E为25±5mm。
为解决上述技术问题，本发明的实施例还提供一种车辆，包括如上所述的汽车防撞梁结构。
本发明的汽车防撞梁结构可以增强横梁的抗弯刚度从而使更多的碰撞力沿着横梁传递到吸能盒以及前纵梁上，同时内部填充的蜂窝结构增加了防撞梁的吸能效果；增大吸能盒与横梁接触面积保证力的传递路径，吸收碰撞能力强。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种汽车防撞梁结构，其特征在于，包括一横梁以及设于所述横梁后方的后置板，所述横梁通过对称设于所述横梁两侧的吸能盒安装于前纵梁上，所述横梁和后置板为中空管件，所述横梁和后置板的内部填充有多孔件。
2.根据权利要求1所述的汽车防撞梁结构，其特征在于，所述横梁内设有横向贯穿的蜂窝结构的铝制夹层。
3.根据权利要求1所述的汽车防撞梁结构，其特征在于，所述吸能盒内设有纵向布置的铝制蜂窝材料。
4.根据权利要求1所述的汽车防撞梁结构，其特征在于，所述多孔件呈蜂窝状。
5.根据权利要求4所述的汽车防撞梁结构，其特征在于，所述后置板中部位置的厚度大于两端部。
6.根据权利要求5所述的汽车防撞梁结构，其特征在于，所述后置板由中部位置向两端部的结构厚度变化采用圆滑过渡。
7.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1至4中任一项所述的汽车防撞梁结构。
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