一种模块化吸能结构的制作方法

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种模块化吸能结构。

背景技术：

目前，碰撞安全性能是车身结构安全设计的主要内容之一，主要目的是减小由于碰撞造成乘员伤害的程度，这要求汽车车身结构必须具备一定的吸能以及抗变形的能力，汽车防撞梁与车身之间设置的吸能盒是碰撞时吸收能量的重要结构及零件。

相关技术中，一种防撞结构，其是通过在防撞梁与连接板之间设置吸能盒，且整个吸能盒是尺寸固定的管体，当车辆发生碰撞后，防撞梁与吸能盒均发生塑性变形，从而吸收碰撞能量，以减小碰撞造成的损失。

虽然该结构具有吸能的功能，但是由于吸能盒是尺寸固定的管体，吸收的能量有限。

因此，有必要设计一种新的模块化吸能结构，以克服上述问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种模块化吸能结构，以解决相关技术中吸能盒吸收的能量有限的问题。

第一方面，提供了一种模块化吸能结构，其包括：用于固定至车架的连接板；防撞梁，其位于所述连接板的一侧；吸能盒，其位于所述连接板与所述防撞梁之间，且所述吸能盒连接所述防撞梁与所述连接板，当所述防撞梁发生碰撞时，所述吸能盒可伸缩变化。

一些实施例中，所述吸能盒包括：第一盒体，其与所述防撞梁固定；以及第二盒体，其连接所述第一盒体与所述连接板，所述第二盒体的内腔尺寸大于所述第一盒体的外轮廓尺寸，当所述防撞梁发生碰撞时，所述第一盒体的横截面扩张，且所述第一盒体压入所述第二盒体，所述第二盒体挤压所述第一盒体。

一些实施例中，所述第一盒体与所述第二盒体通过连接件连接，当所述防撞梁发生碰撞时，所述连接件断裂。

一些实施例中，所述第一盒体设有第一安装孔，所述第二盒体设有第二安装孔；所述连接件包括：固设于所述第二盒体一侧的螺母；以及螺栓，所述螺栓穿过所述第二安装孔和所述第一安装孔与所述螺母固定。

一些实施例中，所述第一盒体沿其长度方向间隔设置多个所述第一安装孔，通过所述螺栓穿过不同的所述第一安装孔调整所述吸能盒的长度。

一些实施例中，所述第一盒体的壁厚小于所述第二盒体的壁厚。

一些实施例中，所述第一盒体设有贯穿其壁厚的多个第一溃缩孔，所述第二盒体设有贯穿其壁厚的多个第二溃缩孔；相邻两个所述第一溃缩孔之间的距离小于相邻两个所述第二溃缩孔之间的距离。

一些实施例中，所述第一盒体设有贯穿其壁厚的多个第一溃缩孔，所述第二盒体设有贯穿其壁厚的多个第二溃缩孔；所述第一溃缩孔的尺寸大于所述第二溃缩孔的尺寸。

一些实施例中，所述第一盒体的横截面呈方形，且所述第一盒体于拐角处设有向内凹陷的多个第一折弯部；所述第二盒体的横截面也呈方形，且所述第二盒体于拐角处设有向内凹陷的多个第二折弯部；相邻两个所述第一折弯部之间的距离小于相邻两个所述第二折弯部之间的距离。

一些实施例中，当所述防撞梁发生碰撞时，所述吸能盒的变形过程依次为：溃缩、扩张、挤压、溃缩。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种模块化吸能结构，由于在所述防撞梁与所述连接板之间设置了所述吸能盒，且所述吸能盒连接所述防撞梁与所述连接板，当所述防撞梁发生碰撞时，所述防撞梁和所述吸能盒均会发生变形，吸收部分碰撞能量，同时，所述吸能盒还能够伸缩变化，进而在所述吸能盒进行伸缩变化的过程中进一步吸收碰撞能量，因此，所述模块化吸能结构可以吸收高速碰撞后较多的能量，实现撞后安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种模块化吸能结构的立体分解示意图；

图2为本发明实施例提供的一种模块化吸能结构的吸能盒的结构示意图。

图中：

1、连接板；

2、防撞梁；

3、吸能盒；31、第一盒体；311、第一安装孔；312、第一溃缩孔；32、第二盒体；321、第二安装孔；322、第二溃缩孔；

4、螺母；

5、螺栓。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种模块化吸能结构，其能解决相关技术中吸能盒吸收的能量有限的问题。

参见图1和图2所示，为本发明实施例提供的一种模块化吸能结构，其可以包括：用于固定至车架的连接板1，本实施例中，所述车架可以包括左纵梁和右纵梁，所述连接板1设有两个，两个所述连接板1分别固定至所述左纵梁和所述右纵梁的前端，从而在车辆的前部设置所述模块化吸能结构，进而对车辆的前部进行保护，在其他实施例中，也可以在所述左纵梁和所述右纵梁的后端固设所述连接板1，从而在车辆的后部也设置所述模块化吸能结构，进而对车辆的后部进行保护；防撞梁2，所述防撞梁2可以位于所述连接板1的一侧，本实施例中，所述防撞梁2位于所述连接板1的前方，且与所述连接板1间隔设置，所述防撞梁2可以根据具体的车型设置成相适应的形状，本实施例中，所述防撞梁2优选呈弧形，且所述防撞梁2可以是空心的管体，以便碰撞时吸收部分能量；以及吸能盒3，所述吸能盒3可以位于所述连接板1与所述防撞梁2之间，且所述吸能盒3连接所述防撞梁2与所述连接板1，本实施例中，所述吸能盒3也对应所述连接板1设有两个，两个所述吸能盒3关于所述防撞梁2左右对称布置，进一步提高零件通用化，当所述防撞梁2发生低速碰撞时，碰撞强度较低，需要吸收的能量较少，可以是所述防撞梁2发生溃缩变形，同时，所述吸能盒3部分发生溃缩变形；当所述防撞梁2发生中速碰撞时，碰撞强度相对增大，需要吸收的能量也增大，在所述防撞梁2发生溃缩变形后，位于防撞梁2后部的吸能盒3也可以全部发生溃缩变形继续吸收碰撞能量；当所述防撞梁2发生高速碰撞时，碰撞强度较大，需要吸收的能量也更大，在所述防撞梁2发生溃缩变形后，位于防撞梁2后部的吸能盒3也发生溃缩变形，并且，吸能盒3还能够进一步进行扩张、压缩变化，使所述吸能盒3在进行伸缩变化的过程中进一步吸收碰撞能量，从而可以适应低速、中速、高速等不同的碰撞强度，满足碰撞的安全性。

参见图1和图2所示，在一些可选的实施例中，所述吸能盒3可以包括：第一盒体31，也就是说，所述第一盒体31内部中空，所述第一盒体31可以与所述防撞梁2固定，本实施例中，所述第一盒体31与所述防撞梁2焊接固定，在其他实施例中，所述第一盒体31与所述防撞梁2也可以采用其他固定方式，比如通过螺钉进行固定等；以及第二盒体32，所述第二盒体32内部也为中空结构，且所述第二盒体32连接所述第一盒体31与所述连接板1，也就是说，所述第一盒体31与所述第二盒体32前后布置，且所述第一盒体31位于所述第二盒体32的前方，所述第二盒体32的内腔尺寸可以大于所述第一盒体31的外轮廓尺寸，也就是说，所述第一盒体31的后端可以刚好与所述第二盒体32的前端接触，或者所述第一盒体31的后端也可以是部分插入所述第二盒体32中，使得当所述防撞梁2发生碰撞时，所述第一盒体31先被挤压使所述第一盒体31的横截面扩张(相当于在前后和上下方向被拉伸)，然后所述第一盒体31进一步被压入所述第二盒体32，使所述第一盒体31的横截面在左右和上下方向又被压缩，使所述吸能盒3整体实现伸缩变化，在这个扩张和压缩的过程中，所述吸能盒3是非线性的变化过程，使得所述吸能盒3能够应对不同程度的碰撞，通用性好，同时可以吸收更大的能量，且所述第一盒体31压入所述第二盒体32后，所述第一盒体31与所述第二盒体32的壁厚重叠，进一步增加所述吸能盒3的壁厚，增加刚度，增加能量的吸收，并且，由于所述第一盒体31的横截面尺寸较小，在发生碰撞时，所述第一盒体31较所述第二盒体32更容易发生溃缩变形。

参见图1和图2所示，进一步，所述第一盒体31的前端优选呈弧形，以适配外表面沿弧线弯曲延伸的所述防撞梁2，使得所述第一盒体31与所述防撞梁2连接稳固。

参见图1和图2所示，在一些可选的实施例中，所述第一盒体31与所述第二盒体32可以通过连接件连接，当所述防撞梁2发生碰撞时，所述连接件断裂，也就是说，当没有发生碰撞或者碰撞速度较小时，所述第一盒体31为保证与所述第二盒体32连接稳固，可以通过所述连接件进行连接，当所述防撞梁2发生较大速度的碰撞时，由于碰撞速度较大，在碰撞的过程中所述连接件在截切力的作用下会断裂，使得所述第一盒体31与所述第二盒体32之间的锁定解除，所述第一盒体31可以向后压入所述第二盒体32，实现溃缩吸能。

参见图1和图2所示，在一些可选的实施例中，所述第一盒体31可以设有第一安装孔311，所述第二盒体32可以设有第二安装孔321，本实施例中，所述第一安装孔311左右贯穿所述第一盒体31的壁厚，所述第二安装孔321左右贯穿所述第二盒体32的壁厚；所述连接件可以包括：固设于所述第二盒体32一侧的螺母4，本实施例中，所述螺母4可以焊接固定于所述第二盒体32，且所述螺母4与所述第二安装孔321对应；以及螺栓5，所述螺栓5可以穿过所述第二安装孔321和所述第一安装孔311与所述螺母4固定，也就是说，可以将所述第一盒体31部分插入所述第二盒体32内，使得所述第一盒体31上的第一安装孔311与所述第二盒体32上的第二安装孔321对应，然后将所述螺栓5从外侧依次穿过所述第二盒体32一侧的第二安装孔321、所述第一盒体31一侧的第一安装孔311、所述第一盒体31另一侧的第一安装孔311、所述第二盒体32另一侧的第二安装孔321，进而与所述第二盒体32上固设的螺母4进行螺纹连接；由于设置了螺栓5和螺母4，结构简单，便于将所述第一盒体31与所述第二盒体32连接固定，且当发生高速碰撞时，所述螺栓5也容易在中部断裂，便于达到所述第一盒体31压入所述第二盒体32。

进一步，本实施例中，所述第一盒体31上沿前后方向设有三组所述第一安装孔311，其中，每组包括上下正对的两个所述第一安装孔311，所述第二盒体32上设有一组上下正对的所述第二安装孔321，所述第一安装孔311和所述第二安装孔321的直径均为12mm，每一所述第二盒体32上设置一组m12的螺母4。

参见图1和图2所示，在一些可选的实施例中，所述第一盒体31沿其长度方向(也就是前后方向)可以间隔设置多个所述第一安装孔311，通过所述螺栓5穿过不同的所述第一安装孔311调整所述吸能盒3的长度，也就是说，沿前后方向，设有一排所述第一安装孔311，将所述第一盒体31插入所述第二盒体32的深度不同，可以使得不同的所述第一安装孔311与所述第二安装孔321对应，进而所述螺栓5就会穿过不同的所述第一安装孔311与所述螺母4固定，使所述第一盒体31与所述第二盒体32在左右方向的重叠面积改变，进而达到调整所述第一盒体31与所述第二盒体32的总体长度；所述螺栓5穿过越靠近所述第一盒体31后端的所述第一安装孔311，则所述吸能盒3的长度越长，所述螺栓5穿过越靠近所述第一盒体31前端的所述第一安装孔311，则所述吸能盒3的长度越短，由于所述吸能盒3的长度可调，使得所述模块化吸能结构可实现不同的前悬长度，因此可以适用于不同平台的车型，在满足安全性能的前提下，实现模块化的通用性，有利于降低成本。

参见图1和图2所示，在一些可选的实施例中，所述第一盒体31的壁厚可以小于所述第二盒体32的壁厚，由于所述第一盒体31的壁厚较薄，且位于所述吸能盒3的靠前位置，当所述防撞梁2发生碰撞时，所述第一盒体31相对于所述第二盒体32更容易发生溃缩变形，若发生碰撞后，所述防撞梁2和所述第一盒体31发生了变形，在进行维修时，可以拆下所述螺栓5，只更换所述第一盒体31和所述防撞梁2，不需要对所述第二盒体32进行更换，降低维修成本。

参见图1和图2所示，在一些可选的实施例中，所述第一盒体31可以设有贯穿其壁厚的多个第一溃缩孔312，所述第二盒体32可以设有贯穿其壁厚的多个第二溃缩孔322，具体的，本实施例中，所述第一盒体31和所述第二盒体32均优选大致呈长方体结构，所述第一溃缩孔312设置于所述第一盒体31的四条棱边上，所述第二溃缩孔322设置于所述第二盒体32的四条棱边上，且所述第一溃缩孔312和所述第二溃缩孔322可以大致呈人眼形状，也就是中间大两边小，中间较大的部分对应位于棱边，两边较小部分可以分别延伸至棱边两侧的侧面上，由于在所述第一盒体31上设置了所述第一溃缩孔312，在所述第二盒体32上设置了所述第二溃缩孔322，使得在碰撞的过程中所述第一溃缩孔312和所述第二溃缩孔322能够进一步产生溃缩变形吸能，由于棱边的刚度较大，将所述第一溃缩孔312和所述第二溃缩孔322分别对应设置于棱边上，使得所述吸能盒3更容易溃缩变形；在其他实施例中，所述第一盒体31和所述第二盒体32也可以为圆柱体，所述第一溃缩孔312可以设置于所述第一盒体31的任意侧面，所述第二溃缩孔322也可以设置于所述第二盒体32的任意侧面；同时，同一条棱边上，相邻两个所述第一溃缩孔312之间的距离可以小于相邻两个所述第二溃缩孔322之间的距离，也就是说，所述第一盒体31上分布的所述第一溃缩孔312较多，所述第一溃缩孔312在所述第一盒体31上的密度较大，所述第二盒体32上分布的所述第二溃缩孔322相对较少，所述第二溃缩孔322在所述第二盒体32上的密度较小，使得碰撞后，所述第一盒体31比所述第二盒体32更易发生溃缩变形，当碰撞速度不大时，所述第二盒体32可能不会发生溃缩变形，则在进行维修时，不需要更换所述第二盒体32。

参见图1和图2所示，在一些可选的实施例中，所述第一溃缩孔312的尺寸可以大于所述第二溃缩孔322的尺寸，也就是说，所述第一盒体31上的所述第一溃缩孔312较大，所述第二盒体32上的所述第二溃缩孔322相对较小，使得碰撞后所述第一溃缩孔312能够吸收更多的能量，所述第一盒体31更易发生溃缩变形。

参见图1和图2所示，本实施例中，所述第一盒体31呈长方体，也即所述第一盒体31的横截面呈方形，且所述第一盒体31于拐角处(也即在长方体的棱边)设有向内凹陷的多个第一折弯部，也就是说，所述第一折弯部是自所述第一盒体31的外表面向其中空的内部凹陷形成的，多个所述第一折弯部也可以间隔设置，本实施例中，可以在所述第一盒体31的四条棱边上均设有所述第一折弯部；所述第二盒体32也优选呈长方体，也即所述第二盒体32的横截面也呈方形，且所述第二盒体32于拐角处(也即在长方体的棱边)设有向内凹陷的多个第二折弯部，也就是说，所述第二折弯部是自所述第二盒体32的外表面向其中空的内部凹陷形成的，多个所述第二折弯部也可以间隔设置，本实施例中，可以在所述第二盒体32的四条棱边上均设有所述第二折弯部；其中，同一条棱边上，相邻两个所述第一折弯部之间的距离可以小于相邻两个所述第二折弯部之间的距离，也就是说，所述第一盒体31上分布的所述第一折弯部较多，所述第一折弯部在所述第一盒体31上的密度较大，所述第二盒体32上分布的所述第二折弯部相对较少，所述第二折弯部在所述第二盒体32上的密度较小，使得碰撞后，所述第一盒体31比所述第二盒体32更易发生溃缩变形，当碰撞速度不大时，所述第二盒体32可能不会发生溃缩变形，则在进行维修时，不需要更换所述第二盒体32。

参见图1和图2所示，在一些可选的实施例中，当所述防撞梁2发生碰撞时，所述吸能盒3的变形过程依次为：溃缩、扩张、挤压、溃缩；具体的，当所述防撞梁2发生低速碰撞时，可以是所述防撞梁2和所述第一盒体31溃缩变形，在维修时，可以只拆卸所述防撞梁2和所述第一盒体31；当所述防撞梁2发生中速碰撞时，可以是所述防撞梁2和所述第一盒体31溃缩变形，然后在所述第一盒体31溃缩变形后，所述第二盒体32也继续发生溃缩变形，吸收碰撞后所需吸收的能量，在维修时，可以拆卸所述防撞梁2、所述第一盒体31和所述第二盒体32，更换所述防撞梁2和所述吸能盒3；当所述防撞梁2发生高速碰撞时，所述防撞梁2和所述第一盒体31溃缩变形，然后在所述第一盒体31溃缩变形后，所述第二盒体32也继续发生溃缩变形，进一步，所述第一盒体31的前后方向进一步被挤压产生溃缩变形，所述第一盒体31的横截面扩张，然后所述螺栓5发生剪切断裂，所述第一盒体31被压入所述第二盒体32，在所述第一盒体31压入所述第二盒体32的过程中，所述第一盒体31的前后方向扩张，所述第一盒体31的横截面压缩，所述第一盒体31进入所述第二盒体32后，所述第一盒体31与所述第二盒体32重叠，一起溃缩变形，所述第一盒体31和所述第二盒体32的横截面均受前后方向的挤压扩张，整个过程所述吸能盒3具有可变的吸能性能，可吸收高速碰撞后较多的能量，实现碰撞后安全；通过对所述第一盒体31、所述第二盒体32不同横截面积尺寸的设定，以及所述螺栓5的选择，可以实现在不同的碰撞强度时所需吸收的能量不同；同时，针对低速、中速、高速碰撞等不同的工况下，通过所述吸能盒3可以适应不同的吸能要求，具有通用化强、可实施性好，有利于模块化的平台架构实现，且有利于售后维修成本的降低。

本发明实施例提供的一种模块化吸能结构的原理为：

由于在所述防撞梁2与所述连接板1之间设置了所述吸能盒3，且所述吸能盒3连接所述防撞梁2与所述连接板1，当所述防撞梁2发生高速碰撞时，碰撞强度较大，需要吸收的能量也更大，在所述防撞梁2发生溃缩变形后，位于防撞梁2后部的吸能盒3也发生溃缩变形，并且，吸能盒3还能够进一步进行扩张、压缩变化，使所述吸能盒3在进行伸缩变化的过程中进一步吸收碰撞能量，因此，所述模块化吸能结构可以吸收高速碰撞后较多的能量，满足碰撞的安全性。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。