[发明专利]模块化汽车保险杠吸能器及该吸能器的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车零部件，尤其涉及一种减少汽车低速碰撞时车辆损失和在车辆-行人碰撞时保护行人下肢的模块化汽车保险杠吸能器。

背景技术

针对汽车碰撞安全性，汽车保险杠系统设计通常需同时满足行人碰撞法规和低速碰撞法规。典型保险杠系统包含车辆前后沿汽车宽度方向，安装于汽车纵梁上的两根横梁。此横梁常为钢结构，以提供保险杠系统足够的刚度和强度。

一些保险杠系统也会包含安装于横梁上的吸能器，以控制能量吸收与保险杠的侵入量；其效率主要是通过在一定变形距离内能量吸收的大小来衡量。由于低速碰撞与行人保护对保险杠系统的设计要求存在一定的矛盾性，传统保险杠吸能器或主要考虑减少低速时的车辆损失，或主要用于减少行人下肢损伤，且吸能效率亦有待进一步提高。

此外，现有常规模块化汽车保险杠吸能器是由发泡聚丙烯(EPP)泡沫或热塑性聚合物组合物制成的一体化吸能结构。EPP泡沫小珠的制造工艺复杂，耗费时间过长。而且由于EPP泡沫组成的吸能器在不同应用温度下会产生不同的吸能效果，性能不稳定，即，此类吸能器在低温的天气中过硬，而在高温的天气中又过软。并且一体化的设计使得发生一次碰撞损坏后即要全部更换，造成了较大的浪费。

现有技术中的汽车保险杠结构和材料并未区分行人保护与低速碰撞的不同，即满足低速或较高速碰撞要求的吸能器泡沫材料刚度较大，与行人腿部碰撞时易造成行人腿部的严重受伤，而满足行人腿部保护要求的泡沫由于刚度较小，则不能满足低速碰撞的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种能随着碰撞能量的变化，自适应地利用不同吸能模式吸收碰撞能量，并在碰撞后能便捷更换吸能单元模块的汽车保险杠吸能器；以使车辆设计能兼顾低速碰撞和行人保护安全法规的要求。

本发明的技术方案是：一种模块化汽车保险杠吸能器，包括前部弧形卡口加强梁、后部弧形卡口加强梁、若干镶嵌在两根弧形卡扣加强梁之间的X形吸能单元；其特征在于：

前部弧形卡口加强梁和后部弧形卡口加强梁均设置有若干向内凸起弧形卡口；X形吸能单元同样设置有对应的弧形卡槽，两者通过此弧形卡接结构相互耦合；

X形吸能单元为塑料合金注塑加工而成的薄壁结构，其中，其前后设置有尺寸相同的弧形卡槽，用于与前部弧形卡口加强梁和后部弧形卡口加强梁连接；左右设置有两个形状相同的向内凹陷侧边弧，依靠其变形吸能；四角为尺寸相等的过渡连接圆弧；

该X形吸能单元纵向长度为l，宽度为w，高度为h，薄壁结构厚度为t，侧边弧半径为R,卡槽半径为r。

进一步地，模块化汽车保险杠吸能器安装于保险杠横梁与保险杠蒙皮之间。

进一步地，X吸能模块所承受变形量小时，两侧边弧向内凹陷，当X吸能模块所承受变形量大时，两侧边弧向内凹陷并扭结，从而增强X吸能模块的吸能能力。

进一步地，当高速碰撞时，侧边弧在凹陷过程中，使得X形吸能部件的弧形卡槽与侧边弧接触，进而使得X形吸能部件形成具有自锁功能的自锁结构。

5、根据权利要求3所述的模块化汽车保险杠吸能器，其特征在于：

前部弧形卡口加强梁(1)通过四个连接螺栓(9)与加强梁左端连接部件(4)相连；后加强梁亦通过四个螺栓(10)与加强梁左端连接部件(4)相连，同时螺栓将它们固结于保险杠横梁之上。

本发明还提供了一种模块化汽车保险杠吸能器的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、根据汽车保险杠横梁和汽车前部蒙皮形状及两者之间的纵向间距确定保险杠吸能器前后加强梁的形状及X形吸能单元的纵向长度；

步骤2、根据确定的X形吸能单元纵向长度l，设计X形吸能单元纵向宽度w，其中，l:w＝2:1，卡槽半径r为宽度w的四分之一；

步骤3、计算单个X型吸能单元最大纵向许可压缩量；

步骤4、根据需吸收的碰撞能量大小确定所述保险杠吸能器所需X形单元数量。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

(1)本发明仅依靠结构形状的设计实现了基于碰撞能量的自适应地改变结构吸能能力与模式的技术效果；本发明所述X形吸能单元具有双重吸能模式，吸收能量较少时，X形吸能单元两侧边弧向内凹陷，通过弹性变形吸能，保持较小的阻抗力；吸收能量较大时，两侧边弧凹陷并扭结在一些，形成两段折叠变形，迅速提高其吸能能力；从而可依据碰撞能量的变化自适应地利用不同吸能模式，有选择性地保护行人或是车辆。