一种多胞汽车缓冲吸能装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明主要涉及到汽车碰撞安全结构设计领域，具体涉及一种梯度多胞汽车缓冲 吸能装置。
【背景技术】
[0002] 随着汽车保有量的增加，汽车碰撞安全越来越受到人们的重视。为了保护汽车发 生碰撞时乘员的安全，汽车研发人员在汽车前端设计有缓冲吸能装置来吸收碰撞时的能 量，包括汽车保险杠，汽车缓冲吸能盒等。金属薄壁梁结构件因其结构简单，易于制造而广 泛应用于汽车、轮船和飞机等几乎所有交通工具的碰撞动能耗散系统中。在受到撞击载荷 的作用时，金属薄壁梁构件主要靠自身的塑性变形来吸收车辆碰撞中的冲击动能，并产生 一定的压溃行程，从而达到吸收车辆的动能，减少车内乘员损伤，降低车辆速度的目的。
[0003] 目前，传统的薄壁梁结构主要有圆形，方形和帽形等截面形式，这些结构的吸能效 果较差，在碰撞过程中容易产生较大的初始峰值力，因而会给乘员或交通工具带来严重伤 害。此外，传统薄壁吸能装置还易造成材料浪费。就目前的技术现状而言，现有技术在不增 加材料的情况下还无法通过薄壁梁结构实现在提高结构吸能效率的同时，使传统吸能结构 表现出理想的峰值力和质量轻量化。
【发明内容】
[0004] 针对现有汽车吸能缓冲装置存在的问题，本发明提供一种碰撞峰值力低以及比吸 能高的梯度多胞汽车吸能缓冲装置。
[0005] 具体而言，本发明提供一种梯度多胞汽车吸能缓冲装置，其特征在于，所述梯度多 胞汽车吸能缓冲装置包括吸能管。
[0006] 进一步地，所述吸能管为梯度多胞吸能管，所述梯度多胞吸能管包括若干胞格，每 个胞格由若干侧壁围绕而呈管状，每个胞格侧壁的厚度从侧壁边缘一端到侧壁中部以预定 梯度逐渐减小，再从侧壁中部到侧壁另一端边缘以预定梯度逐渐增大。
[0007] 进一步地，所述多胞吸能管的每个胞格的截面为η边形，η为大于等于3的正整数。
[0008] 进一步地，所述多胞吸能管的每个所述胞格呈管状，截面为大体正方形，相邻胞格 共用相邻的侧壁，每个侧壁的厚度从侧壁边缘到侧壁中部以预定梯度逐渐减小，再从侧壁 中部到侧壁另一端边缘以预定梯度逐渐增大。
[0009] 进一步地，所述梯度多胞汽车吸能缓冲装置包括九个胞格，九个胞格的长度方向 彼此平行，截面为九宫格形状。
[0010] 进一步地，所述梯度多胞汽车吸能缓冲装置包括一个多边形大胞格和若干角部小 胞格，大胞格和小胞格厚度以预定梯度变化。
[0011] 进一步地，所述多边形大胞格的每个边分成若干段，每一段中侧壁的厚度从段边 缘一端到段中部以预定梯度逐渐减小，再从段中部到段另一端以预定梯度逐渐增大。
[0012] 进一步地，其还包括前端安装板和后端安装板，所述多胞吸能管通过所述前端安 装板与汽车保险杠相连，通过所述后端安装板与汽车前纵梁相连。
[0013] 进一步地，所述多胞吸能管的碰撞端设有若干诱导槽，所述诱导槽彼此间隔布置， 而非连续布置。
[0014] 另一方面，本发明提供一种制备所述的梯度多胞汽车吸能缓冲装置的方法，其特 征在于，利用挤压成型技术制备所述梯度多胞汽车吸能缓冲装置的多胞吸能管。
[0015] 需要说明的是，本发明所提到的"侧壁厚度呈现梯度变化"指的是侧壁在吸能结构 截面内厚度具有梯度变化，而沿着吸能管轴线方向上侧壁厚度可以具有梯度变化也可以没 有梯度变化。吸能管轴线是指吸能管胞格的延伸方向，胞格彼此平行。
[0016] 另外，虽然在后续实施例中，各胞格截面形状为正方形，但是，本发明的范围不仅 限于此，各胞格截面形状可以彼此不同，并且各个胞格的形状不限于正方形，可以为η变 形，例如三角形、五边形、六边形等。
[0017] 本发明从高效吸能特性和结构轻量化等实际工程角度出发，根据薄壁结构在缓冲 吸能过程的变形特点，将轻质合金材料依据塑性变形能贡献大小，在薄壁管的横截面材料 分布进行合理布置，形成一种新型梯度多胞缓冲吸能结构。该汽车吸能缓冲装置可以由挤 压成型技术制造。
[0018] 本发明在吸能装置的碰撞端设置了间隔分布的诱导槽，用以降低碰撞初始峰值以 及引导梯度吸能管各胞格以预定变形模式相继折叠变形。而且，针对不同的缓冲吸能要求， 本发明的装置只需要调节梯度变化值就可以获得不同厚度变化梯度的九胞梯度方形管，实 现不同的吸能效果。
[0019] 技术效果
[0020] 本申请的发明人对比了本发明装置与传统的缓冲吸能装置在相同碰撞速度下的 比吸能效果，本发明装置具有较好的吸能效果。本发明所设计的梯度多胞汽车缓冲装置在 碰撞时，具有更加稳定的变形模式和更高的吸能效率，确保整体结构吸能冲击力平稳，并有 效降低吸能结构重量。该结构厚度呈梯度变化，通过合理布置材料分布，在同等质量条件下 进一步增强吸能效率，实现结构轻量化设计。该结构在保证轻量化目标的基础上可作为汽 车正碰吸能结构，能极大增强汽车正碰安全性，降低汽车乘员伤亡。
[0021] 本发明产品结构简单，可以通过挤压成型就能够制备。对于材质较轻，塑性成形性 能良好的铝合金等，采用挤压成型工艺可以生成几乎任意截面的薄壁构件，极大的增加了 薄壁结构设计的灵活性。并且本发明的吸能结构在不需要填充泡沫的情况下就可以实现现 有技术填充泡沫后所能实现的效果。
[0022] 本发明设计的梯度多胞汽车缓冲吸能装置可以作为独立的缓冲吸能装置，也可以 与汽车保险杠联合使用，提高汽车前端吸能效率。
【附图说明】
[0023] 图1为实施例一中的方形薄壁缓冲吸能装置的侧部示意图；
[0024] 图2为实施例一中的方形薄壁缓冲吸能装置的横截面示意图；
[0025] 图3为实施例一中的方形薄壁缓冲吸能装置的多胞吸能管的侧视示意图；
[0026] 图4为现有的吸能管与本发明的吸能管的横截面对比示意图，其中，a为现有吸能 管，b、c、d为本发明的吸能管；
[0027] 图5为图4所示各种截面的吸能管的碰撞力-位移曲线；
[0028] 图6为本发明实施例二中的缓冲吸能装置的立体结构示意图；
[0029] 图7为实施例二中的缓冲吸能装置沿图6中BB线剖开的横截面示意图；
[0030] 图8为现有的吸能管与本发明实施例二中的各种吸能管的横截面示意图；
[0031] 图9为图8所示横截面的吸能管的碰撞力-位移曲线。
【具体实施方式】
[0032] 以下将结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细说明。
[0033] 实施例一
[0034] 如图1-3所示，本实施例中，缓冲吸能装置由九胞梯度方形薄壁管（2)、前端安装 板（1)和后端安装板（3)构成。本实施例中的缓冲吸能装置的主体结构一多胞吸能管2采 用九胞梯度方形薄壁吸能缓冲结构，因此，下文中，称其为九胞梯度方形薄壁管，其采用轻 质金属制备。梯度方形薄壁管横截面的尺寸如图2所示，图2中各尺寸的单位是mm。九胞 梯度方形薄壁管通过前端安装板1与保险杠相连，通过后端安装板2与前纵梁相连。
[0035] 在本实施例中，九胞梯度方形薄壁管轴向长度为200mm，横截面外尺寸为 75mmX 75mm，管壁等效厚度为I. 5mm，共由九个均匀分布细胞构成。本领域技术人员应该理 解，根据不同的应用需要，九胞梯度方形薄壁管的各项尺寸可以适当调整。
[0036] 如图1所示，在距离碰撞端（碰撞端是指与保险杠相连的一端）15mm处设置一 系列诱导槽，诱导槽设置方式与传统设置方式不同，采用间隔布置方式，而非连续布置方 式。其主要目的在于两方面：第一，减少初始碰撞峰值力（由于间隔布置具有更好的变形模 式）；第二，引导各细胞依次折叠压溃，实现整个吸能过程逐节进行，减少碰撞力幅值变化， 产生平稳过渡碰撞力，最大程度吸收碰撞能量。细胞侧壁厚度呈现线性梯度变化，厚度从细 胞侧壁边缘一端到侧壁中心由最大变到最小，再从侧壁中心到细胞侧壁边缘另一端由从最 小变化到最大，侧壁截面厚度变化过程如图2所示。这种材料分布不仅增强结构变形稳定 性，而且提高整个薄壁结构能量吸收特性，使得碰撞力