[发明专利]一种折痕式碰撞吸能盒

说明书

技术领域

本发明属于汽车车身结构制造技术领域，涉及到汽车撞击情况的安全性结 构设计，特别涉及到一种在汽车撞击情况下能够吸收冲击动能的碰撞吸能盒装 置。

背景技术

汽车的防撞性能是汽车整体安全性设计中十分重要的一个方面。在目前的 汽车设计中，通常是采用安装在汽车前部和尾部的保险杠系统来保证车厢结构 框架在低速撞击下不受严重破坏，从而保证车内乘员以及汽车主体结构本身的 安全。为了尽可能的吸收撞击时的动能，在现在的保险杠系统设计中，往往会 加入一个变形元件，即所谓的碰撞吸能盒。

碰撞吸能盒一般安装在保险杠横梁与汽车框架纵梁之间，是保险杠系统的 主要吸能元件。在有些设计中，为了进一步提高保险杠系统的吸能能力，还会 在保险杠横梁上并排安装若干碰撞吸能盒。在汽车相撞的过程中，碰撞吸能盒 能够吸收撞击产生的动能，并将其不可逆的转化为材料的塑性变形能。此外， 有效的碰撞吸能盒设计能够使传递到汽车纵梁的荷载始终保持在某一临界荷载 以下，从而避免纵梁受到永久性的破坏而失效。

理想的碰撞吸能盒需要满足以下条件：1)高比吸能率(比性能率定义 为：一个碰撞吸能盒所能吸收的最大能量与其自身质量的比值)；2)低荷载均 匀性系数(荷载均匀性系数定义为：在碰撞吸能盒在受撞击过程中传递给车厢 结构的最大荷载与整个变形过程传递的平均荷载的比值)；3)稳定，有预设的 破坏模式；4)质量轻；5)成本低，安装方便。传统上，由钢或者铝合金加工 成的薄壁方管和圆管被广泛用作碰撞吸能盒。这类吸能元件的主要问题在于它 们的初始屈曲荷载远远高于其屈曲后荷载。这就使得在受到撞击时，它们会把 一个很大的初始峰值荷载传递给汽车纵梁，从而对纵梁造成永久性损害。更重 要的是，初始峰值载荷过高对车内乘员的安全会造成极大的威胁。此外，方管 的比吸能率较其他截面形式低，而圆管的加工和安装较为不便。

为了提高碰撞吸能盒的比吸能率，诸如多边形截面，蜂窝型截面等截面形 式被应用于碰撞吸能盒的设计中。比如，专利名称为“Impact Absorption Member For Vehicle”，专利公开号为EP1923273(A1)，该专利公布了一种采用 了多边形截面的薄壁管碰撞吸能盒。专利名称为“Energy absorbing device”， 专利公开号为US4029350，该专利中蜂窝型的薄壁管被用作汽车保险杠系统中 的吸能元件。但是这些专利同样存在与方管相同的初始屈曲荷载过大的问题。

而在降低初始碰撞吸能盒屈曲荷载方面，在管壁上加工出一定数目的波纹 状纹路是一个有效的办法。比如，专利名称为“Energy absorbing device having notches and pre-bent sections”，专利公开号为US7389860，该专利在方管管壁上 增加了一些凹凸的纹路。而专利名称为“Corrugated energy absorber”专利公开 号为US4877224(A)的专利则把这种方法用于圆管。然而，这种方法的问题在于 管壁上纹路的存在降低了这些薄壁管的比吸能率，从而影响了这些吸能元件的 效果。而且这样的碰撞吸能盒加工成本高。

综上所述，目前有必要提出一种更加优化的设计来同时满足高比吸能率以 及低荷载均匀性系数，从而更好的满足汽车防撞设计的要求。在通常条件下这 两个要求是相互冲突的，因为在很多设计中往往是通过降低比吸能率来降低荷 载均匀性系数的。因此，一种能同时满足这两个条件的设计会在不仅在碰撞吸 能盒设计中有重要的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种易于制造和安装的低成本碰撞吸能盒 装置，解决同时满足较高比吸能率和低荷载均匀性系数的问题。

本发明解决技术问题的方案是：该碰撞吸能盒由沿轴向分布的一个或多个 碰撞吸能盒模块构成，单个碰撞吸能盒模块具有下述结构：它是具有多边形截 面的薄壁管件；它的每个角部区域有一个钻石型凹角，从而形成预制的折痕纹 路。碰撞吸能盒模块的多边形截面采用正方形、矩形、菱形、梯形、三角形或 六边形。沿轴向方向的碰撞吸能盒模块长度是等长度的，或不等长度的设计。