一种汽车吸能盒及其内芯的制作方法

本发明涉及汽车碰撞安全技术领域，尤其涉及一种汽车吸能盒及其内芯。

背景技术：

随着人民生活水平的提高，汽车的数量也在日益增多，道路交通事故已成为世界性的问题，汽车碰撞安全技术要求越来越高。在汽车的设计过程中不仅需要考虑结构的轻量化，同时还要具备较好的安全性能。

汽车吸能盒是保险杠系统中的主要吸能部件，一般安装在前保险杠与汽车纵梁之间，吸能盒设计的好坏对保险杠系统的能量吸收及汽车的耐撞性表现具有重要影响。当发生碰撞时，吸能盒吸收碰撞过程中的能量，起到保护乘客的作用。

目前，市场上的汽车吸能盒一般有以下几种类型：

(1)汽车吸能盒为方形的薄壁管，该类型汽车吸能盒在碰撞过程中吸收的能量有限，已不能满足当前交通情况下的汽车安全需求；

(2)改变第(1)种情况中汽车吸能盒的截面形状，例如，圆形、三角形、六边形、星形等多边形截面，该改进性吸能盒吸能效果的提高较为有限、仍难以满足当前交通情况下的汽车安全需求，并且与保险杠和纵梁之间的连接变得更加困难；

(3)在吸能盒内填充具有一定吸能作用的内芯，例如，泡沫铝填充、正泊松比蜂窝填充，在一定程度上能够提高吸能效果，但在其吸能效果、轻量化等方面仍存在较大优化空间。

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供一种汽车吸能盒内芯，具有轻量化特点，并且能够与传统汽车吸能盒的盒体组合，具有协同增强效应，提高吸能效果。

本发明的第二个目的是提供一种汽车吸能盒，具有轻量化、抗冲击和吸能效果好的特点。

为了实现上述第一个目的，第一方面，本发明提供了一种汽车吸能盒的内芯，包括多个立方体节点，多个立方体节点呈空间笛卡尔直角坐标系阵列排布，相邻的两个立方体节点其相对的面之间通过一韧带连接，韧带的端部位于所在面的一个角部，形成具有负泊松比特性的手性结构。

优选地，韧带的横截面为矩形。

优选地，韧带的其中两个相邻的面与相对应的立方体节点的两个面齐平。

优选地，韧带的长度大于立方体节点的边长。

优选地，立方体节点和韧带为同一种材料。

优选地，立方体节点和韧带均为铝合金材料。

第二方面，本发明还提供了一种汽车吸能盒，包括第一方面中任一种内芯，以及

盒体，内芯安装在盒体的内部，且内芯的各个安装面与相对应的盒体的内侧面紧配。

优选地，盒体上设有诱导长孔。

优选地，盒体与内芯为同一种材料。

优选地，盒体的各个面上均设有诱导长孔。

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的汽车吸能盒的内芯，包括多个立方体节点，多个立方体节点空间笛卡尔直角坐标系阵列排布，相邻的立方体节点之间通过韧带连接，且各个韧带按照一定的规律分布，形成具有负泊松比特性的手性结构，该内芯能够吸收更多的冲击能量、提高吸能效率，吸能效果能够显著提升。并且采用立方体节点，其安装面无韧带，均为平面，利于安装以及与盒体的配合，另外内芯整体为多孔结构，具有轻量化的特点。

本发明提供的汽车吸能盒，除具有上述内芯的所有优点外，盒体和内芯共同协作，能够进一步提高吸能效果。

附图说明

本发明附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。

图1是本发明实施例一中一种内芯的正视示意图；

图2是图1中内芯的另一角度示意图；

图3是图1中去除最上层和最下层立方节点后的示意图；

图4是本发明实施例一中一个立方节点及与相连接的韧带的结构示意图；

图5是本发明实施例一中另一种内芯的正视示意图；

图6是图4中内芯的另一角度示意图；

图7是本发明实施例二中一种汽车吸能盒的结构示意图；

图8是本发明实施例二中一种汽车吸能盒的盒体结构示意图；

图9是是本发明实施例一种汽车吸能盒与现有汽车吸能盒的力-位移曲线对比示意图。

图中：1：内芯；11：立方体节点；12：韧带；2：盒体；21：诱导长孔。

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。

实施例一

参见图1-图4所示，本发明实施例提供的用于汽车吸能盒的内芯1，包括多个立方体节点11，多个立方体节点11呈空间笛卡尔直角坐标系阵列排布，相邻的两个立方体节点11其相对的面之间通过一韧带12连接，韧带12的端部位于所在面的一个角部，形成具有负泊松比特性的手性结构，即由此形成多个按一定规律排列的立方体节点11，相邻的两个立方体节点11之间由一韧带12连接，且各个相邻的立方体节点11之间韧带按照一定的规律分布，形成具有负泊松比特性的手性结构，利用该手性结构作为汽车吸能盒的内芯，能够吸收更多的冲击能量、提高吸能效率，吸能效果能够显著提升。并且采用立方体节点，其安装面无韧带，均为平面，利于安装以及与盒体的配合，另外内芯1整体为多孔结构，具有轻量化的特点。

在一个实施方式中，韧带12的横截面为矩形。优选地，韧带12的横截面为方形。更优选地，韧带12的其中两个相邻的面与相对应的立方体节点11的两个面齐平，即相当于立方体节点11两个相邻的面在角部的延长形成韧带12。

在一个优选地实施方式中，韧带12的长度大于立方体节点11的边长。

在一个优选地实施方式中，立方体节点11和韧带12为同一种材料。在制备时立方体节点11和韧带12可一体成型。优选地，立方体节点11和韧带12均为铝合金材料。

参见图3和图4所示，位于内芯1内部的一个立方体节点11其六个面上均具有一个韧带12用于与相邻的六个立方体节点11连接。参见图4所示，一个立方体节点11上的六个韧带12的分布具有以下规律：六个韧带12分别朝向六个方向，任一个韧带12所位于的空间平面(空间平面是指水平面、空间坐标系中的xy平面等人为定义的平面)上最多具有两个韧带12，且相对的两个面上，两个相对应的韧带12分别位于相对的斜对角的位置，例如，以前侧面与后侧面为例，若前侧面上韧带12位于右下角，则后侧面韧带12位于后侧面的左上角(前侧面与后侧面的观察方向及基准不变)。

参见图1和图2所示，内芯11整体呈立方体，位于棱角处的立方体节点11与相邻的三个立方体型节点11连接，即具有三个韧带12。位于棱边中部(除棱角位置外)的立方体节点11与相邻的四个立方体节点11连接，即位于此处的立方体节点具有四个韧带12。

需要说明的是，内芯1的形状还可以其他与汽车吸能盒的盒体形状相匹配的形状，例如，图5和力6所示的内芯1的形状为立方体。

还需要说明的是，每个立方体节点11(包含其所具有韧带12)为手性结构，多个立方体节点11所组成的内芯1为具有负泊松比特性的手性结构。

实施例二

参见图7和图8所示，本实施例二包括实施例一所述的任一种内芯1以及与用于容纳内芯1的盒体2，内芯1安装在盒体2的内部，且内芯1的各个安装面与相对应的盒体2的内侧面紧配，两者之间产生摩擦力，使内芯1相对的固定于盒体2内。该汽车吸能盒具有以下优点：

1、盒体2能够限制内芯1的变形，使内芯1产生稳定的变形，而本发明中的内芯结构的稳定变形能使其发挥更大的吸能效率。

2、盒体2与内芯1之间相互挤压，产生更高的承载力，使整体结构的强度更高。

参见图9所示，为本发明提供的汽车吸能盒与现有两种汽车吸能盒的力-位移曲线图，从图9中可以看出，本发明提供的汽车吸能盒有吸能效果明显优于两种现有汽车吸能盒(无填充式汽车吸能盒和泡沫铝填充式汽车吸能盒)。

另外，本申请的汽车吸能盒的吸能效果也明显优于单独使用的本申请提供的内芯1，并且也优于本申请所选用的盒体2、内芯2单独的吸能效果的相加。

综上可知，盒体2和内芯1共同协作，能够进一步提高吸能效果。

需要说明的是，内芯1相对的固定于盒体2内是指在特定方向施加于内芯1上力大于内芯1与盒体2之间的摩擦力时，内芯1能够相对盒体2发生移动。

在一个优选地实施方式中，内芯1与盒体2焊接固定。

在一些优选实施方式中，盒体2上设有诱导长孔21，能够引导快速溃缩，在一定程度上引导变形、控制溃缩过程，进一步提高吸能效率。优选地，在盒体2的各个面上均设有诱导长孔21。

优选地，盒体2与内芯1为同一种材料，例如，铝合金。

在一个具体地实施方式中，立方体节点11的边长为6mm，韧带12的长度为10mm，韧带12的横截面为正方形，该正方形的边长为2mm。盒体2为具有容纳腔的长方体，盒体中的长度为86mm，横截面为正方形，盒体2的壁厚为2mm，横截面上容纳腔的边长为38mm，盒体2上设有诱导长孔21，诱导长孔21的长度为30mm，宽度为2mm，盒体21其中一相对的两壁上间隔设有两个诱导长孔21，两个诱导长孔21平行间隔设置，每个诱导长孔21在其宽度方向上孔中心距离较近盒体端部的距离为21mm，另一相对的两壁上设有一个诱导长孔21，诱导长孔21在其宽度方向上位于该壁的中间位置。

综上所述，本发明提供的内芯，多个立方体节点空间笛卡尔直角坐标系阵列排布，相邻的立方体节点之间通过韧带连接，且各个韧带按照一定的规律分布，形成具有负泊松比特性的手性结构，该内芯能够吸收更多的冲击能量、提高吸能效率，吸能效果能够显著提升。并且采用立方体节点，其安装面无韧带，均为平面，利于安装以及与盒体的配合，另外内芯整体为多孔结构，具有轻量化的特点。

本发明提供的汽车吸能盒，盒体和内芯共同协作，能够进一步提高吸能效果。

需要说明的是，本申请中汽车吸能盒不仅能够应用于汽车，还可以应用于其他车辆，例如，火车、高铁等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

此外，在不脱离本发明的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。