[發明專利]一種汽車碰撞吸能盒

有效

• 申請號: 202011001084.2
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112158159B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 何強;王勇輝;周宏根;田桂中;顧航;徐寅豪;趙聰
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B60R19/34
• 分類號: B60R19/34
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 金詩琦

本發明公開了一種汽車碰撞吸能盒，包括用于引導吸能芯體疊縮的導向裝置和吸能芯體，吸能芯體設置在導向裝置內，吸能芯體包括內薄壁圓管、外薄壁圓管和蜂窩元件，內薄壁圓管和外薄壁圓管同軸，蜂窩元件填充于內薄壁圓管、外薄壁圓管之間，內薄壁圓管、外薄壁圓管之間設置主干，主干與內薄壁圓管相交并沿內薄壁圓管向內側形成分支，分支結束于與相鄰分支的交點。本發明吸能盒的導向裝置能夠使得吸能芯體獲得更加穩定和規則的變形模式，具有更高的比吸能和載荷效率，碰撞峰值力降低；在整個碰撞吸能過程中，沖擊力非常平穩，大大提高了汽車的被動安全性，減低人員傷亡。

技術領域

本發明涉及吸能盒，具體為一種汽車碰撞吸能盒。

背景技術

交通事故發生時，汽車的被動安全防護裝置是至關重要的。汽車縱梁前的吸能盒在較小的碰撞發生時，可以保護前縱梁不受損傷，節省維修費用；在較大碰撞發生時，可以吸收大量碰撞能，降低人員傷亡。

金屬薄壁結構因具有質量輕和良好的耐撞性能，被廣泛地運用到汽車、船舶、航天等領域。汽車的吸能盒就是采用金屬薄壁結構，一般為光滑的圓截面管或方截面管。金屬薄壁吸能構件主要是通過塑性變形來耗散激烈碰撞產生的沖擊動能，在實際碰撞過程中，往往有多種破壞模式或者變形模式混雜在一起，具有不可預測和不可控制的特征。

理想的碰撞吸能盒需要滿足如下條件：

(1)高的比吸能，即碰撞吸能盒吸收的總能量和自身質量的比值要大；

(2)小的碰撞峰值力，即吸能盒碰撞過程中產生的最大碰撞力要??；

(3)高的載荷效率，即吸能盒在碰撞過程中的碰撞力平均值和最大碰撞力的比值要大；

(4)穩定性高，優良的抗撞結構應當以穩定的破壞模式和可控的方式通過結構本身的塑性變形，盡可能地將不可逆轉的碰撞動能轉化成抗撞結構的變形勢能，從而達到吸受動能，降低沖擊速度，增大汽車的被動安全性。

傳統的由鋼或鋁合金加工成的薄壁圓管或方管被廣泛運用于汽車的碰撞吸能盒，但其存在的主要問題是初始屈服載荷遠遠高于其屈服后的承載力，在碰撞過程中它會把很大的初始碰撞峰值傳遞給汽車縱梁，威脅駕駛者和乘客的生命安全。現有的吸能結構尚未達到較好的吸能效果。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種能夠同時滿足高比吸能、高載荷效率要求的汽車碰撞吸能盒。

技術方案：本發明所述的一種汽車碰撞吸能盒，包括用于引導吸能芯體疊縮的導向裝置和吸能芯體，吸能芯體設置在導向裝置內，吸能芯體包括內薄壁圓管、外薄壁圓管和蜂窩元件，內薄壁圓管和外薄壁圓管同軸，蜂窩元件填充于內薄壁圓管、外薄壁圓管之間，內薄壁圓管、外薄壁圓管之間設置主干，主干與內薄壁圓管相交并沿內薄壁圓管向內側形成分支，分支結束于與相鄰分支的交點。

主干的數量為四個以上，均勻間隔設置，將內薄壁圓管、外薄壁圓管之間的空間。分支的截面形狀為內凹八邊形。分支的數量為兩個以上時，分支的分叉角度逐漸減小。主干、分支均為薄板。蜂窩元件的截面形狀為正六邊形或圓形。

進一步地，導向裝置包括圓環板一、圓環板二和多個負泊松比結構單元，負泊松比結構單元設置在圓環板一、圓環板二之間。負泊松比結構單元形成以圓環板一為軸心的圓環陣列，多個負泊松比結構單元首尾相連形成單元體，單元體由沖壓制作。圓環板一、圓環板二互相平行且同軸，通過3D打印制成。為了便于吸能芯體的安裝和固定，圓環板一、圓環板二均向其內壁側延伸。

上述汽車碰撞吸能盒焊接在安裝底板上，安裝底板通過螺栓連接固定在防撞橫梁上和縱梁上。