[发明专利]一种车用吸能盒设计方法、车用吸能盒

说明书

本发明涉及一种车用吸能盒设计方法、车用吸能盒，其设计方法包括以下步骤：确定锥度波纹曲线。其中，上述锥度波纹曲线的确定过程为先确定增幅振荡周期函数f₁(x)，并依据锥度确定锥度倾斜函数f₂(x)＝(tanθ)x，最终确定锥度波纹曲线。θ为锥度波纹曲线的锥度倾角，‑90°＜θ＜90°。确定环形曲线。令上述锥度波纹曲线整体沿环形曲线周向延伸方向旋转一周。该锥度波纹曲线旋转一周的轨迹汇集成的中空管状结构为上述吸能盒主体三维结构。该吸能盒主体设计方法操作便捷，量化水平高、可实施性好。其设计的车用吸能盒利用波纹振幅的改变来与锥度曲线结合，从而优化吸能盒主体在车辆受碰撞时压溃变形的卸荷模型，令吸能盒能同时兼备波纹和锥度结构吸能盒的优点。

技术领域

本发明涉及车辆部件领域，具体涉及一种车用吸能盒设计方法、车用吸能盒。

背景技术

吸能盒是汽车保险杠中的主要吸能部件，其为车辆发生正碰时最先承受冲击，形变吸能的部件。吸能盒在承受碰撞时通过自身的压溃变形将动能转化为内能释放，从而缓冲碰撞过程中的最大冲击载荷，以达到降低车速、保护吸能盒后方结构、保护乘员安全的目的。目前的吸能盒都是采用薄壁管件构成。其中在吸能盒的变形诱导方面，已经出现了吸能盒四边开孔、四边加工成波纹形状、四边加工成锥形、厚度由前到后逐渐变小等措施。其中四边加工成波纹形状及四边加工成锥形这两种方法用的最多，但均具有一定的局限性；如波纹形吸能盒虽然具有极佳的诱导效果，能显著降低峰值力，缓冲载荷，但从头至尾的诱导会使吸收的总能量较低；而如锥形吸能盒虽然有锥度诱导但诱导效果不如波纹形状，厚度较大时仍会将较大的载荷传递给汽车后部部件。

而如授权公告号为CN109624900B、CN205086839U等中国专利也有公开如波纹锥度相结合的锥度波纹结构吸能盒，但是该结构普遍采用的正弦波纹结构，其加入到锥度结构，虽然可以提升锥度结构的诱导效果，但是也存在从头至尾的诱导使吸收的总能量较低这一缺点，即该锥度波纹结构对上述两种吸能盒结构的优点结合效果并不明显，该锥度波纹结构吸能盒在设计时存在总吸收能量和诱导效果两个方面的难以协调统一的问题。

发明内容

本发明提供一种车用吸能盒设计方法、车用吸能盒，以解决上述问题。

本发明采用如下技术方案：

一种车用吸能盒的设计方法，包括以下步骤：

Ⅰ.建立用于生成车用吸能盒的吸能盒主体的空间直角坐标系。其中该空间直角坐标系由两两相互垂直的X轴、Y轴、Z轴构成。

Ⅱ.在由X轴、Y轴构成的平面直角坐标系内确定锥度波纹曲线。

其中，上述锥度波纹曲线的确定过程为先确定增幅振荡周期函数f₁(x)，并依据锥度确定锥度倾斜函数f₂(x)＝(tanθ)x，最终确定锥度波纹曲线。θ为锥度波纹曲线的锥度倾角，-90°＜θ＜90°。

Ⅲ.在由Y轴、Z轴构成的平面直角坐标系内确定环形曲线。

Ⅳ.在上述空间直角坐标系内令上述锥度波纹曲线整体沿环形曲线周向延伸方向旋转一周。该锥度波纹曲线旋转一周的轨迹汇集成的中空管状结构为上述吸能盒主体三维结构。

进一步地：

上述环形曲线种类包括圆形曲线、四角倒圆角结构的矩形曲线。

一种车用吸能盒的设计方法还包括步骤Ⅴ，细化上述吸能盒主体中空管状结构的管壁结构。其中，吸能盒主体中空管状结构的管壁包括外壁层、填充层以及内壁层，外壁层套设于内壁层外且二者之间形成一个管状夹层空腔，填充层设于该夹层空腔。

上述吸能盒主体中空管状结构的管壁由在其厚度方向依次连接的上述外壁层、上述填充层、上述内壁层构成。该填充层呈蜂窝状结构设置，蜂窝状填充层为由数个沿上述锥度波纹曲线延伸的管状填充单元拼合而成。