[发明专利]一种汽车碰撞吸能盒

说明书

本发明公开了一种汽车碰撞吸能盒，包括用于引导吸能芯体叠缩的导向装置和吸能芯体，吸能芯体设置在导向装置内，吸能芯体包括内薄壁圆管、外薄壁圆管和蜂窝元件，内薄壁圆管和外薄壁圆管同轴，蜂窝元件填充于内薄壁圆管、外薄壁圆管之间，内薄壁圆管、外薄壁圆管之间设置主干，主干与内薄壁圆管相交并沿内薄壁圆管向内侧形成分支，分支结束于与相邻分支的交点。本发明吸能盒的导向装置能够使得吸能芯体获得更加稳定和规则的变形模式，具有更高的比吸能和载荷效率，碰撞峰值力降低；在整个碰撞吸能过程中，冲击力非常平稳，大大提高了汽车的被动安全性，减低人员伤亡。

技术领域

本发明涉及吸能盒，具体为一种汽车碰撞吸能盒。

背景技术

交通事故发生时，汽车的被动安全防护装置是至关重要的。汽车纵梁前的吸能盒在较小的碰撞发生时，可以保护前纵梁不受损伤，节省维修费用；在较大碰撞发生时，可以吸收大量碰撞能，降低人员伤亡。

金属薄壁结构因具有质量轻和良好的耐撞性能，被广泛地运用到汽车、船舶、航天等领域。汽车的吸能盒就是采用金属薄壁结构，一般为光滑的圆截面管或方截面管。金属薄壁吸能构件主要是通过塑性变形来耗散激烈碰撞产生的冲击动能，在实际碰撞过程中，往往有多种破坏模式或者变形模式混杂在一起，具有不可预测和不可控制的特征。

理想的碰撞吸能盒需要满足如下条件：

(1)高的比吸能，即碰撞吸能盒吸收的总能量和自身质量的比值要大；

(2)小的碰撞峰值力，即吸能盒碰撞过程中产生的最大碰撞力要小；

(3)高的载荷效率，即吸能盒在碰撞过程中的碰撞力平均值和最大碰撞力的比值要大；

(4)稳定性高，优良的抗撞结构应当以稳定的破坏模式和可控的方式通过结构本身的塑性变形，尽可能地将不可逆转的碰撞动能转化成抗撞结构的变形势能，从而达到吸受动能，降低冲击速度，增大汽车的被动安全性。

传统的由钢或铝合金加工成的薄壁圆管或方管被广泛运用于汽车的碰撞吸能盒，但其存在的主要问题是初始屈服载荷远远高于其屈服后的承载力，在碰撞过程中它会把很大的初始碰撞峰值传递给汽车纵梁，威胁驾驶者和乘客的生命安全。现有的吸能结构尚未达到较好的吸能效果。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种能够同时满足高比吸能、高载荷效率要求的汽车碰撞吸能盒。

技术方案：本发明所述的一种汽车碰撞吸能盒，包括用于引导吸能芯体叠缩的导向装置和吸能芯体，吸能芯体设置在导向装置内，吸能芯体包括内薄壁圆管、外薄壁圆管和蜂窝元件，内薄壁圆管和外薄壁圆管同轴，蜂窝元件填充于内薄壁圆管、外薄壁圆管之间，内薄壁圆管、外薄壁圆管之间设置主干，主干与内薄壁圆管相交并沿内薄壁圆管向内侧形成分支，分支结束于与相邻分支的交点。

主干的数量为四个以上，均匀间隔设置，将内薄壁圆管、外薄壁圆管之间的空间。分支的截面形状为内凹八边形。分支的数量为两个以上时，分支的分叉角度逐渐减小。主干、分支均为薄板。蜂窝元件的截面形状为正六边形或圆形。

进一步地，导向装置包括圆环板一、圆环板二和多个负泊松比结构单元，负泊松比结构单元设置在圆环板一、圆环板二之间。负泊松比结构单元形成以圆环板一为轴心的圆环阵列，多个负泊松比结构单元首尾相连形成单元体，单元体由冲压制作。圆环板一、圆环板二互相平行且同轴，通过3D打印制成。为了便于吸能芯体的安装和固定，圆环板一、圆环板二均向其内壁侧延伸。

上述汽车碰撞吸能盒焊接在安装底板上，安装底板通过螺栓连接固定在防撞横梁上和纵梁上。