CN109591738B - 一种汽车防撞结构总成 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种汽车防撞结构总成，包括防撞梁、吸能盒、连接机构；所述吸能盒的两端分别连接所述防撞梁及连接机构，所述连接机构连接于吸能盒与汽车纵梁之间；多个几何图形沿中心对称拼接而成防撞单元，所述防撞梁由多个防撞单元沿中心轴方向拼接而成。应用本技术方案可实现有效避免应力集中现象的出现，提高整体吸能量，有效提高汽车的安全性。

Description

一种汽车防撞结构总成

技术领域

本发明涉及汽车防撞梁领域，具体是指一种汽车防撞结构总成。

背景技术

随着工业技术的进步，汽车产业发展迅速，人均占有量显著提高，在改善人类生活水平的同时也致使了交通事故的频发。机动车交通事故一直以来都是一个世界性的问题，威胁着人类的生命以及财产安全，因此提高汽车的耐撞性防护一直以来都是一个挑战性课题。汽车发生碰撞时主要由车身前后部的防撞梁和吸能盒通过不可逆的变形将碰撞动能转化成变形能以起到保护人员安全的作用。目前，应用在大多数汽车车身上的防撞梁为简单空腔结构，而与之配合的吸能盒仍然是普通构型管件，包括薄壁直管、薄壁锥管等。当汽车发生碰撞时，传统的防撞梁和吸能盒结构，由于碰撞力的集中，很容易产生应力集中现象，从而发生失稳，影响吸能。同时整体吸能量少，不能较好的保护乘员的安全。另外实际发生机动车事故时大多都是有角度的斜向碰撞，传统薄壁的防撞梁总成结构很容易发生力学失稳，能量吸收与保护成员的局限性变得越来越明显。因此，由传统薄壁组成的汽车防撞梁和吸能盒总成结构已不能满足当前汽车安全性对防撞结构的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种汽车防撞结构总成，有效避免应力集中现象的出现，提高整体吸能量，有效提高汽车的安全性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种汽车防撞结构总成，包括防撞梁、吸能盒、连接机构；所述吸能盒的两端分别连接所述防撞梁及连接机构，所述连接机构连接于吸能盒与汽车纵梁之间；多个几何图形沿中心对称拼接而成防撞单元，所述防撞梁由多个防撞单元沿中心轴方向拼接而成。

在一较佳的实施例中，所述吸能盒的截面具体为一方形截面通过自相似阵列在四个顶角处再次布置方形截面得到；所述截面的四个角落处通过圆弧过度连接来取代直角连接结构。

在一较佳的实施例中，所述吸能盒结构的管壁具体为三明治结构，具体由第一薄壁层、第二薄壁层及夹芯板层组成；所述夹芯板层设置于所述第一薄壁层与第二薄壁层之间；所述夹芯板层为锯齿状结构。

在一较佳的实施例中，所述几何图形具体为正三角形；六个正三角形各自的一边头尾相连形成一三角形圈，所述正三角形沿中心对称；两个所述的三角形圈相互嵌套形成所述防撞单元；所述防撞单元的两端的截面分别为第一正六边形、第二正六边形；所述第一正六边形与第二正六边形相互交错设置。

在一较佳的实施例中，所述防撞梁的两端分别设置有一个所述吸能盒。

在一较佳的实施例中，所述连接机构具体为法兰盘，所述吸能盒连接所述法兰盘的一面设置有法兰盘连接件，所述法兰盘与法兰盘连接件固定连接。

在一较佳的实施例中，防撞梁具体采用轻质铝合金材料制成。

在一较佳的实施例中，所述薄壁管的内部填充有梯度铝泡沫材料。

在一较佳的实施例中，所述吸能盒靠近所述防撞梁的一端所述梯度铝泡沫密度小，远离所述防撞梁的一端所述梯度铝泡沫密度大。

相较于现有技术，本发明的技术方案具备以下有益效果：

1.本发明中的防撞梁是由多个正三角形截面拼接构成，在受到局部冲击时，由于防撞梁上防撞单元之间包含多个连接角落，从而保证了碰撞时应力的分散，有效保障防撞梁的稳定性和吸能量。另外在新型吸能盒四个角落处的圆弧过度，可以在吸能盒被碰撞压溃时，避免角落处应力集中现象的出现，有效保障吸能盒在碰撞过程中不会出现撕裂现象，使其稳定作用，折叠吸能。

2.一方面本发明中的撞防撞梁和吸能盒装置，由于防撞单元的折纸形状和圆弧的存在，避免应力集中现象，保障了稳定性。另一方面，吸能盒装置在四个角落添加四边形形成的层级结构，由于角单元的增多可以大幅度提升吸能量，防撞性能更佳。在加上内部填充的铝泡沫，在压缩过程中的膨胀吸能，可有效提高整个防撞总成的吸能效率。

3.吸能盒的管壁用三明治结构来取代传统的实体管壁，可以有效减少整体质量满足轻量化设计需求，同时又保证了较高的吸能量。

4.本发明中所涉及的吸能盒的内部填充有梯度变化的铝泡沫，靠近防撞梁的一段泡沫密度小，远离防撞梁的一段，泡沫密度大，这样的梯度泡沫的填充有效抵抗了有角度冲击下的力学失稳现象产生，能够有效的提高结构整体在多角度斜向冲击下的稳定性，更好发挥材料的利用率，避免因吸能结构在斜向冲击下失稳而大幅度降低吸能效率危及汽车乘员的生命及其财产安全。

附图说明

图1为本发明优选实施例中汽车防撞结构总成的整体结构示意图；

图2为本发明优选实施例中汽车防撞结构总成的两个防撞单元拼接结构示意图；

图3为本发明优选实施例中汽车防撞结构总成的四个防撞单元拼接结构示意图；

图4为本发明优选实施例中汽车防撞结构总成的防撞梁结构示意图；

图5为本发明优选实施例中汽车防撞结构总成的第一正六边形及第二正六边形交错示意图；

图6为本发明优选实施例中汽车防撞结构总成的防撞单元结构示意图；

图7为传统防撞梁被撞击的形状演变示意图；

图8为本发明优选实施例中汽车防撞结构总成的防撞梁被撞击的形状演变示意图；

图9为本发明优选实施例中汽车防撞结构总成的吸能盒截面示意图；

图10为本发明优选实施例中汽车防撞结构总成的吸能盒结构的三明治管壁结构示意图；

图11为本发明优选实施例中汽车防撞结构总成的梯度铝泡沫分布示意图。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

一种汽车防撞结构总成，设置于汽车的前端，参考图1，包括防撞梁1、吸能盒2、连接机构；所述防撞梁1的两端分别设置有一个所述吸能盒2。所述吸能盒2的两端分别连接所述防撞梁1及连接机构，所述连接机构连接于吸能盒2与汽车纵梁之间；多个几何图形沿中心对称拼接而成防撞单元11，所述防撞梁1由多个防撞单元11沿中心轴方向拼接而成。具体来说，所述几何图形具体为正三角形111；六个正三角形111各自的一边头尾相连形成一三角形圈，所述正三角形111沿中心对称；两个所述的三角形圈相互嵌套形成所述防撞单元11，具体参考图2至4,；所述防撞单元11的两端的截面分别为第一正六边形、第二正六边形；所述第一正六边形与第二正六边形相互交错设置，具体参考图5至6,。在本实施例中，防撞梁1具体采用轻质铝合金材料制成。在碰撞过程中，由于防撞单元11之间包含多个连接角落，能够将碰撞传递的力进行分散，从而避免应力集中，在保证稳定性的同时也提高了吸能效果，如图7所示，需指出图中阴影部分简略表示了传统防撞梁结构的应力分布现象如图8所示，为本发明提供的防撞梁1在碰撞过程中的应力分布现象。由于防撞单元11之间包含多个连接角落，所以避免了出现传统防撞梁1结构在碰撞时的局部应力集中现象，吸能更加稳定，可以有效地吸收碰撞能量，保障乘员安全。

本发明中的防撞梁1是由多个正三角形111截面拼接构成，在受到局部冲击时，由于防撞梁1上防撞单元11之间包含多个连接角落，从而保证了碰撞时应力的分散，有效保障防撞梁1的稳定性和吸能量。

具体来说，参考图9至11，所述吸能盒2为薄壁三明治管，且所述薄壁三明治管的截面具体为一方形截面同时四个顶角再次由方形结构替代的截面；所述截面的四个连接角落通过圆弧单元4来取代直角连接单元。所述吸能盒结构管壁并非传统实体管壁结构，而是三明治管壁具体由第一薄壁层6、第二薄壁层7及夹芯板层8组成；所述夹芯板层8设置于所述第一薄壁层6与第二薄壁层7之间；所述夹芯板层8具体为锯齿形结构，且两端还分别抵接所述第一薄壁层6及第二薄壁层7。在本实施例中，所述薄壁管的内部填充有梯度铝泡沫材料5。所述吸能盒2靠近所述防撞梁1的一端所述梯度铝泡沫密度小，远离所述防撞梁1的一端所述梯度铝泡沫密度大。在受到碰撞冲击时，首先在四个角落添加方形截面的层叠设置使得更多角单元的加入到碰撞吸能中，具有更好的碰撞吸能效果；其次由于四个角落的圆弧单元4

设置，在碰撞压溃过程中不会出现应力集中，从而有效避免了吸能盒2装置的撕裂现象出现，且三明治壁管的结构设置在有效减轻质量满足轻量化的同时也能有效保证整体吸能量来保护乘员安全。另外内部填充的密度呈梯度变化的铝泡沫材料5可以有效适应多角度冲击，保证结构的稳定性。在新型吸能盒2四个角落处的圆弧过度，可以在吸能盒2被碰撞压溃时，避免角落处应力集中现象的出现，有效保障吸能盒2在碰撞过程中不会出现撕裂现象，使其稳定作用，折叠吸能。

一方面本发明中的撞防撞梁1和吸能盒2装置，由于防撞单元11的折纸形状和圆弧的存在，避免应力集中现象，保障了稳定性。另一方面，吸能盒2装置在四个角落添加四边形形成的层级结构，由于角单元的增多可以大幅度提升吸能量，同时吸能盒2的由第一薄壁层6、夹芯板层8及第二薄壁层构成的三明治管壁结构，相对于传统薄壁实体管，质量明显下降且吸能效果提升，防撞效果更佳。在加上内部填充的铝泡沫，在压缩过程中的膨胀吸能，可有效提高整个防撞总成的吸能效率。

本发明中所涉及的吸能盒2的内部填充有梯度变化的铝泡沫，靠近防撞梁1的一段泡沫密度小，远离防撞梁1的一段，泡沫密度大，这样的梯度泡沫的填充有效抵抗了有角度冲击下的力学失稳现象产生，能够有效的提高结构整体在多角度斜向冲击下的稳定性，更好发挥材料的利用率，避免因吸能结构在斜向冲击下失稳而大幅度降低吸能效率危及汽车乘员的生命及其财产安全。

具体来说，所述连接机构具体为法兰盘3，所述吸能盒2连接所述法兰盘3的一面设置有法兰盘连接件，所述法兰盘3与法兰盘连接件固定连接。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (6)

1.一种汽车防撞结构总成，其特征在于包括防撞梁、吸能盒、连接机构；所述吸能盒的两端分别连接所述防撞梁及连接机构，所述连接机构连接于吸能盒与汽车纵梁之间；多个几何图形沿中心对称拼接而成防撞单元，所述防撞梁由多个防撞单元沿中心轴方向拼接而成；

所述吸能盒的截面具体为一方形截面通过自相似阵列在四个顶角处再次布置方形截面得到；所述截面的四个角落处通过圆弧过度连接来取代直角连接结构；

所述吸能盒结构的管壁具体为三明治结构，具体由第一薄壁层、第二薄壁层及夹芯板层组成；所述夹芯板层设置于所述第一薄壁层与第二薄壁层之间；所述夹芯板层为锯齿状结构；

所述几何图形具体为正三角形；六个正三角形各自的一边头尾相连形成一三角形圈，所述正三角形沿中心对称；两个所述的三角形圈相互嵌套形成所述防撞单元；所述防撞单元的两端的截面分别为第一正六边形、第二正六边形；所述第一正六边形与第二正六边形相互交错设置。

2.根据权利要求1所述的汽车防撞结构总成，其特征在于，所述防撞梁的两端分别设置有一个所述吸能盒。

3.根据权利要求1所述的汽车防撞结构总成，其特征在于，所述连接机构具体为法兰盘，所述吸能盒连接所述法兰盘的一面设置有法兰盘连接件，所述法兰盘与法兰盘连接件固定连接。

4.根据权利要求1所述的汽车防撞结构总成，其特征在于，防撞梁具体采用轻质铝合金材料制成。

5.根据权利要求1所述的汽车防撞结构总成，其特征在于，所述薄壁管的内部填充有梯度铝泡沫材料。

6.根据权利要求5所述的汽车防撞结构总成，其特征在于，所述吸能盒靠近所述防撞梁的一端所述梯度铝泡沫密度小，远离所述防撞梁的一端所述梯度铝泡沫密度大。

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