[实用新型]一种车用碰撞吸能部件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种车用碰撞吸能部件，尤其涉及一种在不增加部件质量、不占用更大空间的条件下，具有良好变形模式且吸收冲击能量的能力大大增强的碰撞吸能部件。

背景技术

汽车作为最主要的交通工具，其交通事故造成的人员死亡占各类事故人员死亡人数的首位，在汽车碰撞过程中，发生几率最高的是汽车正面碰撞。汽车一旦发生碰撞事故，在碰撞前的汽车所具有的巨大动能在极短的时间内(约几百毫秒)以其它形式的能量耗散。碰撞中的动能吸收主要通过金属结构的塑性大变形来完成，因此，碰撞吸能部件的性能对汽车车体的损伤以及乘员的安全性具有重要影响。目前公知的吸能部件一般具有圆形和矩形截面，其被布置在汽车保险杠杆和边梁之间，当受到压缩载荷时，吸能部件在轴向压皱成波纹形状，以吸收冲击能量。但是，对于圆形截面和矩形截面吸能部件而言，当载荷不对称时容易失稳；尽管矩形截面碰撞吸能部件具有较大的轴向刚度，但由于其变形模式不稳定，被轴向载荷压溃后，其提供的轴向反力波动起伏较大，平均反力迅速减小。而且，由于具有较高的轴向刚度，矩形截面碰撞吸能部件在碰撞初期具有较大的反力峰值，因此对应的冲击减速度也比较大。

发明内容

本实用新型的目的正是为了克服上述已有技术的不足而设计的车用碰撞吸能部件，主要是在汽车侧边梁和保险杠杆之间装有碰撞吸能部件。碰撞吸能部件具有中空多边形截面形状，横截面形状可以是中空“8”字型。被布置在汽车侧边梁和保险杠杆之间的新型车用碰撞吸能部件，当受到压缩载荷时，该吸能部件在轴向被压皱成波纹形，来吸收冲击能量。

本实用新型所采用的技术方案是：通过对现有的圆形和矩形截面吸能部件进行分析，从调整其轴向刚度入手，利用拓扑优化的方法，得到优化的材料分布，进而通过在吸能部件轴线方向上设置中凹凹槽的方法满足轴向刚度对材料的需求，得到了具有“8”字型截面形状的新型碰撞吸能部件。

有益效果

采用本实用新型在维持一定的冲击能量吸收品质的同时，该部件具有较小的质量，实现轻量化，且该实用新型吸能部件结构简单、便于加工，成本较低。

附图说明

图1为汽车保险杠及其附近部件的俯视图

图2为一系列数值模拟曲线

图3为车用碰撞吸能部件横截面剖视图(垂直于轴线方向)

图4a为碰撞吸能部件用角铁焊接到连接盘上的立体图

图4b为碰撞吸能部件用角铁焊接到连接盘上的结构图

图5a为碰撞吸能部件直接焊接立体图

图5b为碰撞吸能部件直接焊接结构图

图6a为碰撞吸能部件一端加工成法兰焊接立体图

图6b为碰撞吸能部件一端加工成法兰焊接结构图

图中：1-保险杠杆，2L、2R-连接盘，3L、3R-连接盘，4L、4R-左、右碰撞吸能部件，5L、5R-汽车左、右边梁，6-角铁，7-法兰。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明：

图1中，碰撞吸能部件4通过连接盘2、3布置在保险杠杆1和汽车边梁5之间。当受到车辆前边由于冲击而施加的压缩载荷时，碰撞吸能部件在轴向压皱成波纹形状，在变形过程中吸收冲击能量来缓冲施加到诸如汽车边梁5等结构部件上的冲击。

图2显示了三种具有相同质量、相同厚度、不同截面形状的碰撞吸能部件对冲击能量的吸收能力。曲线显示的是能量吸收量和位移变化量之间的关系。

图3为碰撞吸能部件在其轴向中间部分垂直于其轴线方向被剖开，其截面形状为完整的“8”字型。该吸能部件为对称结构，可在液压设备上成型获得，在液压设备上首先成型“3”字型半个吸能部件，通过两个“3”字型部件组合成完整的“8”字型碰撞吸能部件。

图4—图6为说明三类碰撞吸能部件固定地焊接到连接部件上模式的视图。在图4中，碰撞吸能部件轴向垂直顶在连接部件上，通过角铁6将碰撞吸能部件和连接盘3固定在一起，所使用的固定方式为焊接；在图5中，将碰撞吸能部件的轴向末端向外延伸，形成法兰7，通过法兰7与连接盘3接触并通过焊接将它们固定；在图6中，碰撞吸能部件轴向垂直顶在连接部件上，通过焊接直接固定在连接盘3上。

碰撞吸能部件4加工成中空多边形截面形状。横截面形状可以是中空“8”字型。可以先将平板成型为“3”字型部件，由两个“3”字型部件组合成“8”字型。

本实用新型中该截面形状的吸能部件能够提供较大的轴向刚度，即在维持同样的冲击能量吸收品质的情况下，该吸能部件的质量相对比较小，实现了轻量化的目的；该部件的轴向刚度具有可调行。在该吸能部件的侧壁上设置有关于通过其轴线的平面对称的中凹凹槽，可以通过调整中凹凹槽的尺寸或者中凹凹槽的数量对轴向刚度进行控制，以获得合适的轴向轴向刚度和良好的变形模式。该实用新型吸能部件可以通过角铁6将该吸能部件固定在连接盘上，然后将连接盘3固定在保险杠杆和汽车边梁上；也可以在该吸能部件的两端成型成法兰7，通过焊接或者螺栓连接固定在连接盘3上，然后将连接盘3固定在保险杠杆1和汽车边梁5上；还可以直接通过焊接的方式焊接在连接盘3上，然后通过连接盘3固定在保险杠杆1和汽车边梁5上。在焊接时为了保证该新型吸能部件不至于被熔化而形成孔洞，应保证该吸能部件具有一定的厚度。