CN111559333A - 一种耐撞性前保险杠防撞横梁 - Google Patents

一种耐撞性前保险杠防撞横梁 Download PDF

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常高爽
孙江
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Abstract

本发明提供了一种耐撞性前保险杠防撞横梁，包括：横梁外壳；多层吸能材料，用于在碰撞时吸收动能，填充在横梁外壳的内部各舱中，其中，多层吸能材料按照从内圈到外圈的填充方向，填充密度依次从小变大，横梁外壳的两侧边的居中位置均设有五个小孔，五个小孔沿着横梁外壳轴向均匀分布。本发明的耐撞性前保险杠防撞横梁能够在发生碰撞时提高碰撞吸能，分散了碰撞力，从而最大程度地保护乘客的安全，同时通过填充轻质的吸能材料能够显著地降低重量，有助于提高燃油经济性。

Description

一种耐撞性前保险杠防撞横梁
技术领域
本发明属于汽车领域，具体涉及一种耐撞性前保险杠防撞横梁。
背景技术
汽车保险杠***在汽车碰撞安全，尤其是中低速碰撞安全中扮演着重要的角色，前保险杠***主要依靠防撞梁和吸能盒在碰撞过程中发生弹性和塑性变形吸收大部分动能，从而最大限度地降低碰撞力峰值。另外，在保险杠***内部可以加入行人保护泡沫可以对被撞行人腿部起到一定的保护作用。当汽车发生正面碰撞时，碰撞先发生在前饰板上，随即碰撞力立刻传递到EPP泡沫，泡沫迅速发生弹性形变，在极短时间内吸收一部分能量，然后先是防撞梁发生弹性变形，接着防撞梁和吸能盒同时开始发生塑性变形直至塑性形变结束，最后塑形部分恢复，返还部分动能。发生碰撞时，碰撞吸能单一的防撞梁不能有效地分散碰撞力，容易造成断裂或发生极小部分的大变形。
现如今，除了汽车碰撞安全很重要，汽车的轻量化也是热点问题，闭孔泡沫铝材料的密度在0.2～0.5g/cm3的范围里，这种轻质材料的应用可以大大降低车重，提高燃油经济性。
现有技术包括如：英国专利公开号为US201715458809(14.03.2017)的“自适应吸能保险杠”、韩国专利申请号为1020000072750(2000.12.02)“汽车后保险杠的能量吸收器”、韩国专利申请号为1020150092074(2015.06.29)“汽车后保险杠结构”、美国专利公开号为US005988713A(1999.12.23)“保险杠的加强”等。
但是，即便存在这样的技术，保险杠横梁本身仍然使用时下热点的CFRP类、GMT类、PP类以及钢铁铝材类等，由此重量的减少具有局限性。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种耐撞性前保险杠防撞横梁。
本发明提供了一种耐撞性前保险杠防撞横梁，具有这样的特征，包括：横梁外壳；多层吸能材料，用于在碰撞时吸收动能，填充在横梁外壳的内部，其中，多层吸能材料按照从内圈到外圈的填充方向，填充密度依次从小变大，横梁外壳的两侧边的居中位置均设有五个小孔，五个小孔沿着横梁外壳轴向均匀分布，小孔用于提高碰撞力加载效率。
在本发明提供的耐撞性前保险杠防撞横梁中，还可以具有这样的特征：其中，小孔为矩形、圆形或多边形。
在本发明提供的耐撞性前保险杠防撞横梁中，还可以具有这样的特征：其中，小孔的高度不大于横梁外壳侧边高的二分之一。
在本发明提供的耐撞性前保险杠防撞横梁中，还可以具有这样的特征：其中，多层吸能材料为金属吸能材料、非金属吸能材料或金属与非金属混合的吸能材料。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的耐撞性前保险杠防撞横梁，因为在内部填充有多层密度分布的吸能材料，能够在发生碰撞时提高碰撞吸能，分散了碰撞力，从而最大程度地保护乘客的安全，并且可以选用轻质的吸能材料进行填充，能够显著地降低重量，有助于提高燃油经济性。并且横梁外壳侧边居中位置均匀分布五个小孔，通过增加孔洞结构能够更有效地提高碰撞力加载效率，进一步实现了提高耐撞性的要求。
附图说明
图1是本发明的实施例中的耐撞性前保险杠防撞横梁的结构示意图；
图2是本发明的实施例中的耐撞性前保险杠防撞横梁的侧边小孔的位置示意图；
图3是本发明的实施例中的横梁外壳的截面示意图；
图4是本发明的实施例中的横梁外壳内部填充多层吸能材料后的截面示意图；
图5是本发明的实施例中的耐撞性前保险杠防撞横梁所在的整个保险杠装置***。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。
图1是本发明的实施例中的耐撞性前保险杠防撞横梁的结构示意图。
如图1所示，本实施例的耐撞性前保险杠防撞横梁100，包括横梁外壳10和多层吸能材料20。
多层吸能材料20用于在碰撞时吸收动能，填充在横梁外壳10的内部。
本实施例中，横梁外壳10的内部设有两舱。
多层吸能材料20按照从内圈到外圈的填充方向，填充密度依次从小变大。
本实施例中，在保证外圈填充的吸能材料够用的情况下，内圈还可以为空心。
多层吸能材料20为金属吸能材料、非金属吸能材料或金属与非金属混合的吸能材料。
本实施例中，金属吸能材料可以为蜂窝铝之类的填充物，非金属材料可以为为EPP泡沫之类的填充物。
本实施例中，若横梁外壳10的内部存在多舱，在各舱内填入n层吸能材料20，n≥2。
横梁外壳10的两侧边的居中位置均设有五个小孔30，五个小孔30沿着横梁外壳10轴向均匀分布。
小孔30为矩形、圆形或多边形。
小孔30的高度不大于横梁外壳10侧边高的二分之一。
图2是本发明的实施例中的耐撞性前保险杠防撞横梁的侧边小孔的位置示意图。
如图2所示，横梁外壳10的两侧边的居中位置均设有五个小孔30，五个小孔30沿着横梁外壳10轴向均匀分布。
小孔30为矩形、圆形或多边形。
小孔30的高度不大于横梁外壳10侧边高的二分之一。
本实施例中，选用高强度钢钣金材料制作横梁外壳10，选用泡沫铝作为吸能材料20来制作耐撞性前保险杠防撞横梁100，同时进行耐撞性前保险杠防撞横梁100所在的整个保险杠装置***的安装，包括以下步骤：
步骤1，首先准备一块厚2.0mm的高强度钢钣金材料，按使用需求进行裁剪，本实施例中裁剪尺寸为为440mm*1200mm；
步骤2，对裁剪后的钣金件进行冲压、折弯、焊接，得到横梁外壳10的截面图如图4所示，本实施例中，横梁外壳10内部有两舱，该制作过程中折弯时折弯半径不要过大，以免泡沫铝填充缝隙留的过多，尽量不超过5.0mm，且焊接时需将两处焊接位置11焊实；
步骤3，在横梁外壳10两侧各打一排矩形小孔，尺寸为20mm*20mm，矩形小孔的上边线平行于整个钣金件所在位置的切线方向；
步骤4，测量横梁外壳10内部两舱中的一些尺寸参数的具体尺寸，如图4所示，来确定需要填充泡沫铝材料的具体尺寸，需保证各层泡沫铝之间有足够的间隙让内部的泡沫铝足够塞进外圈的泡沫铝；
步骤5，选用TiH2发泡剂，控制好发泡剂的分散性、均匀性，发泡形成如图5所示的6种尺寸规格的泡沫铝管柱，本实施例中，每舱中填充三层泡沫铝材料，如图5所示，21的密度最大，23的密度最小，即外圈密度最大，内圈密度最小；
步骤6，由外而内向横梁外壳10内部逐层塞入泡沫铝材料，最后用硅胶将泡沫铝材料之间的缝隙填实，硅胶只要涂在两端，起到固定的作用；
步骤7，如图5所示，整个保险杠装置***安装在汽车前饰板105之后，整个保险杠装置***的安装顺序如下，首先在耐撞性前保险杠防撞横梁100凹侧依次焊接上防撞梁托垫101、吸能盒102和吸能盒托盘103，再用强力胶水将EPP材料104和耐撞性前保险杠防撞横梁100的凸侧粘起来，在本实施例中没有对EPP材料的结构进行具体要求，但实际制作时，中间厚两边薄的EPP材料结构更符合实际的需求。
本实施例中，泡沫铝材料能够在发生碰撞时起到缓冲的作用，增强碰撞点位置变形逐渐向外延伸的趋势，而不是造成断裂或极小部分的大变形，同时内部两舱多密度的填充吸能材料不仅可以分担一部分的能量吸收，也实现了轻量化，提高了燃油经济性。
同时进一步的研究表明，通过多层密度分布的吸能材料既能降低PCF(碰撞力峰值)，也提高了SEA(比吸能)，同时在横梁外壳10侧边增加的小孔30可以更有效地提高CLE(碰撞力加载效率)，实现了提高耐撞性的要求。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的耐撞性前保险杠防撞横梁，因为在内部填充有多层密度分布的吸能材料，能够在发生碰撞时提高碰撞吸能，分散了碰撞力，从而最大程度地保护乘客的安全，并且可以选用轻质的吸能材料进行填充，能够显著地降低重量，有助于提高燃油经济性。并且横梁外壳侧边居中位置均匀分布五个小孔，通过增加孔洞结构能够更有效地提高碰撞力加载效率，进一步实现了提高耐撞性的要求。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种耐撞性前保险杠防撞横梁，其特征在于，包括：
横梁外壳；
多层吸能材料，用于在碰撞时吸收动能，填充在所述横梁外壳的内部，
其中，所述多层吸能材料按照从内圈到外圈的填充方向，填充密度依次从小变大，
所述横梁外壳的两侧边的居中位置均设有五个小孔，所述五个小孔沿着所述横梁外壳轴向均匀分布，所述小孔用于提高碰撞力加载效率。
2.根据权利要求1所述的耐撞性前保险杠防撞横梁，其特征在于：
其中，所述小孔为矩形、圆形或多边形。
3.根据权利要求1所述的耐撞性前保险杠防撞横梁，其特征在于：
其中，所述小孔的高度不大于所述横梁外壳侧边高的二分之一。
4.根据权利要求1所述的耐撞性前保险杠防撞横梁，其特征在于：
其中，所述多层吸能材料为金属吸能材料、非金属吸能材料或金属与非金属混合的吸能材料。
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