吸能结构及汽车防撞梁结构的制作方法

本实用新型属于交通、航天等的吸能元件技术领域，尤其涉及一种吸能结构及汽车防撞梁结构。

背景技术：

汽车已经成为人类出行的代步工具，与此同时，对汽车行驶安全性的要求越来越严格。提高汽车行驶安全性的措施主要包括使用主动安全设施和被动安全设施。主动安全设施包括车身稳定系统、预碰撞自动刹车系统等；被动安全设施包括汽车安全气囊、汽车吸能盒等。汽车的被动安全性是汽车安全等级的重要衡量标准之一。其中，保障汽车正面碰撞的安全性尤为重要。从保护乘员安全性角度出发，为减少或避免由正面碰撞带来对乘员的伤害，构建汽车前部吸能区在汽车发生正面碰撞时尤为重要。通常是通过在汽车的前部或后部设置吸能盒来提高汽车的正面被动安全性。

传统的汽车吸能盒，都是通过不同形状的薄壁管的皱褶变形来吸收能量，这些吸能盒变形不稳定，吸能也不平稳。若结构刚性过高，则无法高效吸收冲击能量，车体结构易受到破坏；若刚性过低，又易在垂向载荷作用下产生垂向失稳。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供了一种吸能结构，旨在解决现有汽车吸能盒碰撞时压溃变形不规律，吸能效果不充分的问题。

本实用新型是这样实现的，一种吸能结构，连接于位于前侧的汽车防撞横梁与位于后侧的纵梁之间，包括用于连接所述汽车防撞横梁的第一固定法兰、用于连接所述纵梁的第二固定法兰以及连接于所述第一固定法兰与所述第二固定法兰之间的吸能构件，所述吸能构件包括沿所述第一固定法兰至所述第二固定法兰方向设置的导向管以及沿所述第一固定法兰至所述第二固定法兰方向设置的蜂窝型材。

具体地，所述第二固定法兰开设有供所述导向管穿过的第一通孔。

具体地，所述蜂窝型材包围于所述导向管的周侧，所述蜂窝型材的蜂窝孔的孔径小于所述导向管的内管径。

具体地，所述导向管固定连接于所述第一固定法兰朝向所述第二固定法兰一侧的中心。

具体地，所述蜂窝型材的最大外径沿所述第一固定法兰到所述第二固定法兰的方向渐扩设置。

具体地，所述蜂窝型材在左右方向上的宽度沿所述第一固定法兰到所述第二固定法兰的方向渐扩设置，所述蜂窝型材在上下方向上的宽度沿所述第一固定法兰到所述第二固定法兰的方向不变。

具体地，所述蜂窝型材为金属型材。

具体地，所述吸能构件还包括用于包裹所述蜂窝型材的蒙皮。

具体地，所述蒙皮包括开口相对设置的第一U型槽体和第二U型槽体。

本实用新型实施例还提供一种汽车防撞梁结构，包括防撞横梁、设于所述防撞横梁后侧的纵梁以及连接于所述防撞横梁和所述纵梁之间的连接件，所述连接件包括如上所述的吸能结构。

本实用新型相对于现有技术的技术效果是：本实用新型吸能结构在吸能构件中设置导向管和蜂窝型材，所述导向管能够引导所述蜂窝型材沿所述导向管的轴向压缩，提高了运动方向的稳定性，使得碰撞时压溃变形规律，避免所述吸能结构在垂向载荷作用下造成垂向失稳；本实用新型吸能结构通过蜂窝型材将大部分撞击动能转化为蜂窝型材塑性变形，起到主要缓冲吸能的作用，提高了纵向吸能的承受能力，高效吸收冲击能量，防止车体结构受到破坏。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的汽车防撞梁结构的立体示意图；

图2是本实用新型实施例提供的吸能结构的局部剖视图；

图3是本实用新型实施例提供的吸能结构的局部分解图；

图4是本实用新型实施例提供的吸能结构的爆炸图；

图5是本实用新型实施例提供的蜂窝型材的立体示意图。

图6是本实用新型实施例提供的蒙皮的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的第一固定法兰的结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的未碰撞时的吸能结构的剖视图；

图9是本实用新型实施例提供的受到碰撞时的吸能结构的剖视图；

图10是本实用新型实施例提供的传统汽车吸能盒动态冲击力-位移曲线图；

图11是本实用新型实施例提供的金属蜂窝型材的动态冲击力-位移曲线图。

附图标记说明：

1 连接件 11 第一固定法兰

10 吸能构件 111 第三通孔

101 蜂窝型材 12 第二固定法兰

1011 第二通孔 121 第一通孔

102 导向管 2 防撞横梁

103 蒙皮 3 纵梁

1031 第一U型槽体

1032 第二U型槽体

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型实施例中，按照图2中所建立的XYZ直角坐标系定义：位于X轴正方向的一侧定义为前方，位于X轴负方向的一侧定义为后方；位于Y轴正方向的一侧定义为左方，位于Y轴负方向的一侧定义为右方；位于Z轴正方向的一侧定义为上方，位于Z轴负方向的一侧定义为下方。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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实用新型中的具体含义。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

请参考图1和图2，本实施例提供一种吸能结构，连接于位于前侧的汽车防撞横梁2与位于后侧的纵梁3之间，包括用于连接所述汽车防撞横梁2的第一固定法兰11、用于连接所述纵梁3的第二固定法兰12以及连接于所述第一固定法兰11与所述第二固定法兰12之间的吸能构件10，所述吸能构件10包括沿所述第一固定法兰11至所述第二固定法兰12方向设置的导向管102以及沿所述第一固定法兰11至所述第二固定法兰12方向设置的蜂窝型材101。

本实用新型吸能结构在吸能构件10中设置导向管102和蜂窝型材101，所述导向管102起到了导向作用，能够引导所述蜂窝型材101沿所述导向管102的轴向压缩，提高了运动方向的稳定性，使得碰撞时压溃变形规律，避免所述吸能结构在垂向载荷作用下造成垂向失稳；本实用新型吸能结构通过蜂窝型材101将大部分撞击动能转化为蜂窝型材101塑性变形，起到主要缓冲吸能的作用，提高了纵向吸能的承受能力，高效吸收冲击能量，防止车体结构受到破坏。在本实施例中，所述防撞横梁2在前，所述纵梁3在后，即所述第一固定法兰11在前，所述第二固定法兰12在后。

请参考图2和图4，具体地，所述第二固定法兰12开设有用于穿过所述导向管102的第一通孔121。所述导向管102的一端与所述第一固定法兰11相焊接，所述导向管102的另一端与所述第一通孔121配合环套，受到碰撞冲击时，所述第一固定法兰11受到所述防撞横梁2的冲击力，与所述第一固定法兰11相连的导向管102穿过所述第一通孔121向后运动，致使所述第一固定法兰11沿所述导向管102轴向方向朝所述第二固定法兰12运动，环绕所述导向管102的所述蜂窝型材101被压溃变形，吸收能量。这样，所述导向管102能够引导所述第二固定法兰12沿所述导向管102轴向压溃所述蜂窝型材101吸能变形，使得变形稳定。

请参考图2至图5，具体地，所述蜂窝型材101包围于所述导向管102的周侧，所述蜂窝型材101的蜂窝孔的孔径小于所述导向管102的内管径。所述导向管102连接于所述第一固定法兰11并贯穿所述蜂窝型材101。所述蜂窝型材101围设所述导向管102所形成的空间称为第二通孔1011，优选地，所述导向管102固定连接于所述第一固定法兰11朝向所述第二固定法兰12一侧的中心，即所述第二通孔1011设于所述蜂窝型材101的中心，这样可以保证受到冲击时所述蜂窝型材101受力均匀，变形稳定。更优选地，所述第二通孔1011的内孔径与所述导向管102外径相适配，所述导向管102的轴长不小于所述第二通孔1011的孔长，以防止所述导向管102在所述第二通孔1011内晃动导致变形不稳定。所述导向管102为中空管状结构，以便减轻重量节约成本。

请参考图2至图5，具体地，所述蜂窝型材101的最大外径沿所述第一固定法兰11到所述第二固定法兰12的方向渐扩设置。优选地，所述吸能构件10为四棱台，这样使得所述吸能构件10在受到撞击时的叠缩变形从前端向后端依次扩展，有利于碰撞时能量的发散。

请参考图2至图5，所述蜂窝型材101在左右方向上的宽度沿所述第一固定法兰11到所述第二固定法兰12的方向渐扩设置，所述蜂窝型材101在上下方向上的宽度沿所述第一固定法兰11到所述第二固定法兰12的方向不变。这样既可以达到能量发散的要求又可以节省安装占用的空间。

请参考图3至图5，具体地，所述蜂窝型材101为金属型材。所述蜂窝型材101不仅填充了所述吸能构件10的内部空间，也满足了装置对吸能能力的要求。

请参考图3至图5，具体地，所述蜂窝型材101为六边形孔格结构。所述六边形孔格结构相对于其他形状具有密度小、刚度低、压缩变形能力大且变形可控等特点。

请参考图3至图5，具体地，所述蜂窝型材101由半正六边形瓦楞片镜像堆叠连接而成。所述蜂窝型材101采用成型堆叠法或拉伸法制作而成。堆叠法是先将材料压成波纹状，再组装成形；拉伸法是先将材料叠加，再将材料拉伸而成。采用这两种方法生产的所述蜂窝型材101具有轻质、高强、比吸能高、变形可控等优点。据相关实验测试结果显示：所述蜂窝型材101具有高强度、高一致性的特点，是吸收汽车碰撞冲击能量的核心部件。此结构的所述蜂窝型材101可大大提高有效冲程比和吸能效率，保障正面冲击力高效率地转化为所述蜂窝型材101的塑形变形，同时吸能峰值比小，冲击波动平稳。

请参考图7，所述第一固定法兰11与所述防撞横梁2可以是焊接，也可以是螺钉连接，所述第一固定法兰11的具有用于与所述防撞横梁2螺钉连接的第三通孔111。

请参考图2至图6，具体地，所述吸能构件10还包括用于包裹所述蜂窝型材101的蒙皮103，所述蒙皮103有利于所述吸能构件10在碰撞时的吸能溃缩，增强吸能效果，提高了侧向承载能力。

请参考图6，所述蒙皮103包括开口相对设置的第一U型槽体1031和第二U型槽体1032，以方便安装。所述蒙皮103的两端分别焊接在所述第一固定法兰11和所述第二固定法兰12上，以固定所述蜂窝型材101的位置。所述蒙皮103与所述蜂窝型材101相适配，所述蒙皮103的左右两侧壁倾斜且与所述蜂窝型材101左右两侧壁贴合，这样有利于将碰撞时所述蒙皮103前端的压溃变形逐步扩展至其后端。另外，所述蒙皮103的薄壁表面可加工成对称的凹槽，这样有利于诱导吸能器碰撞时的吸能溃缩，增强吸能效果。

请参考图1，本实用新型实施例还提供一种汽车防撞梁结构，包括防撞横梁2、设于所述防撞横梁2后侧的纵梁3以及连接于所述防撞横梁2和所述纵梁3之间的连接件1，所述连接件1包括如上所述的吸能结构。优选地，所述纵梁3为两个，分别设置于所述防撞横梁2的两端侧。

请参考图8和图9，当两汽车发生碰撞时，首先接触到所述防撞横梁2，所述防撞横梁2将碰撞中的撞击动能传递给与之连接的吸能结构，其中的所述吸能构件10被压溃发生塑性变形，即所述蒙皮103、所述蜂窝型材101及所述导向管102沿纵向压缩，所述蜂窝型材101本身的金属多孔单元被压缩，密度增大，所述第一固定法兰11位置也相应移动至所述第二固定法兰12。所述吸能构件10发生塑性变形，从而达到保护车体及司乘人员的作用。其中，所述蜂窝型材101承担主要吸能作用，所述蒙皮103和所述导向管102承担次要吸能作用。本实用新型的所述蜂窝型材101的压缩率高达70％，减小了所述吸能构件10的结构尺寸，极大地节省了车体的安装空间。

在吸能过程中，所述蒙皮103作为第一吸能材料，有吸能作用。所述蜂窝型材101作为第二吸能材料，承担主要吸能功能。所述导向管102为圆管状型材，在碰撞中有导向作用，引导吸能器纵向吸能。

如图9和图10所示为传统汽车吸能盒动态冲击力-位移曲线图和金属蜂窝型材101的动态冲击力-位移曲线图。从两图对比可知：本实用新型吸能结构的峰值力较小，基本和平均压溃力一致。本实用新型波动率较小，吸能过程平稳，是非常理想的吸能元件，对比其它形式的吸能元件有很大的性能指标优势。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。