粉碎罐的制作方法

本文总的来说涉及机动车辆设备领域，并且更具体地，涉及包含波纹芯体的新型且改进的粉碎罐以及通过3D打印制造粉碎罐的方法。

背景技术：

粉碎罐是用于从碰撞中吸收能量并因此增强机动车辆乘员的安全性的装置。图1a示出了安装在机动车辆的保险杠B和纵梁R之间的现有技术设计的粉碎罐C。如图1b所示，现有技术设计的典型的锥形粉碎罐C由具有凸缘F的两个半部制成，这两个半部单独冲压并沿着凸缘线以点焊接合在一起。为了将这种粉碎罐C与前保险杠B和纵梁R组装，通常需要如图1a所示的支架BR。除了生产这些支架BR所需的附加工具之外，它们的接合还增加了制造复杂性并增加了总体生产成本。

如图1a和图1b所示的现有技术冲压的粉碎罐C通常使用特定量规的金属板制成。在轴向碰撞期间，金属板自身折叠并且塑性变形以吸收能量。弯曲应变在折叠金属板的表面上最大，在中性表面几乎为零应变。因此，通过其厚度的材料不能有效地用于吸收碰撞能量。

技术实现要素：

本文涉及一种新型且改进的粉碎罐，其可以利用3D打印以简单、廉价的方式制成。粉碎罐包括设置在内部和外部截头圆锥形壁之间的波纹芯体。除了制造简单和廉价之外，新型的粉碎罐易于组装和安装在保险杠及纵梁之间。此外，有利地，新型的粉碎罐可以产生高比吸能(SEA)以更有效地吸收碰撞能量并且因此增强机动车辆的安全性。

根据本实用新型的实施例，提供了一种粉碎罐，包括：第一壁，其中，第一壁是截头圆锥形的；第二壁，第二壁位于第一壁的内部；以及波纹芯体，波纹芯体位于第一壁和第二壁之间。

根据本实用新型的实施例，第二壁是截头圆锥形的。

根据本实用新型的实施例，还包括封闭粉碎罐的第一端的第一端部元件。

根据本实用新型的实施例，还包括封闭粉碎罐的第二端的第二端部元件。

根据本实用新型的实施例，波纹芯体在第一壁和第二壁之间具有介于2.0mm和3.0mm之间的宽度。

根据本实用新型的实施例，第一壁具有介于0.1mm和0.2mm之间的厚度。

根据本实用新型的实施例，第二壁具有介于0.1mm和0.2mm之间的厚度。

根据本实用新型的实施例，粉碎罐是无凸缘的。

根据本实用新型的实施例，还包括在第二壁内的第三壁以及在第二壁和第三壁之间的第二波纹芯体。

根据本实用新型的实施例，第三壁是截头圆锥形的。

根据本实用新型的实施例，第二波纹芯体在第二壁和第三壁之间具有介于2.0mm和3.0mm之间的宽度。

根据本实用新型的实施例，提供了一种制造粉碎罐的方法，包括：3D打印包括具有截头圆锥形状的第一壁、在第一壁内的第二壁以及在第一壁和第二壁之间的波纹芯体的单件式粉碎罐主体。

根据本实用新型的实施例，包括用第一端部元件封闭单件式粉碎罐主体的第一端。

根据本实用新型的实施例，包括用第二端部元件封闭单件式粉碎罐主体的第二端。

根据本实用新型的实施例，包括3D打印第一端部元件和第二端部元件连同单件式粉碎罐主体成为单件式结构的一部分。

根据本实用新型的实施例，提供了一种粉碎罐，包括：第一壁；位于第一壁的内部的第二壁，其中，第二壁是截头圆锥形的；以及波纹芯体，波纹芯体位于第一壁和第二壁之间。

根据本文描述的目的和益处，提供了一种新型且改进的粉碎罐。该粉碎罐包括第一壁；第二壁，第二壁位于第一壁的内部；以及波纹芯体，波纹芯体位于第一壁和第二壁之间。

第一壁可以是截头圆锥形的。第二壁可以是截头圆锥形的。第一壁和第二壁可以都是截头圆锥形的，其中第二壁置于第一壁中。此外，第一端部元件可用于封闭粉碎罐的第一端。类似地，第二端部元件可用于封闭粉碎罐的第二端。

在一些实施例中，波纹芯体在第一壁和第二壁之间具有介于约2.0mm和约3.0mm之间的宽度。此外，第一壁可以具有介于约0.1mm和约0.2mm之间的厚度。类似地，第二壁可以具有约0.1mm和约0.2mm的厚度。

在一些实施例中，粉碎罐是无凸缘的。在一些实施例中，粉碎罐包括在第二壁内的第三壁以及在第二壁和第三壁之间的第二波纹芯体。在这样的实施例中，第一壁、第二壁和第三壁可以都是截头圆锥形的。当需要组装两个冲压部件以制造具有闭合部分的粉碎罐时，通常需要凸缘。由于3D打印机可以轻松打印闭合部分，因此可以完全排除凸缘。无凸缘的粉碎罐可以提供额外的重量节省。在一些情况下，可能需要在粉碎罐的一些部件上的突片或短凸缘来附接外部部件。这也可以容易地适用于3D打印。

第一端部元件可以用于封闭三个壁的粉碎罐的第一端。第二端部元件可以用于封闭三个壁的粉碎罐的第二端。此外，波纹芯体在第一壁和第二壁之间可以具有介于约2.0mm和约3.0mm之间的宽度。类似地，第二波纹芯体在第二壁和第三壁之间具有介于约2.0mm和约3.0mm之间的宽度。

根据另一方面，提供了一种用于制造粉碎罐的方法。该方法可以被描述为包括3D打印包括第一壁、在第一壁内的第二壁以及在第一壁和第二壁之间的波纹芯体的单件式粉碎罐主体的步骤。该方法还可以包括用第一端部元件封闭粉碎罐主体的第一端以及用第二端部元件封闭粉碎罐主体的第二端的步骤。在可选的实施例中，第一端部元件和第二端部元件连同粉碎罐主体3D打印并且因此成为单件式结构的一部分。

本实用新型的有益效果在于：本文涉及的新型且改进的粉碎罐，其可以利用3D打印以简单、廉价的方式制成。粉碎罐包括设置在内部和外部截头圆锥形壁之间的波纹芯体。除了制造简单和廉价之外，新型的粉碎罐易于组装和安装在保险杠及纵梁之间。此外，有利地，新型的粉碎罐可以产生高比吸能(SEA)以更有效地吸收碰撞能量并且因此增强机动车辆的安全性。

在如下的说明书中，示出和描述了粉碎罐的若干优选的实施例。然而应当意识到，在不背离以上所述的粉碎罐以及以下所述的权利要求的情况下，该粉碎罐能够是其他不同的实施例并且它的细节能够在各种、明显的方面修改。因此，附图和描述在性质上应该被认为是示例性的而非限制性的。

附图说明

结合于此并且形成为说明书的一部分的附图，示出了粉碎罐的若干方面并与文字说明一起用于解释其中的特定原理。在附图中：

图1a是安装在机动车辆的保险杠和纵梁之间的现有技术设计的粉碎罐的示意图。

图1b是图1a所示的现有技术粉碎罐的端部截面，其示出了由两个半部制成的粉碎罐，这两个半部通过协作的凸缘连接在一起。

图2是本文主题的新型且改进的粉碎罐的侧视图。

图3是新型且改进的粉碎罐的主体的分解立体图，其示出了第一壁、第二壁以及设置在第一和第二壁之间的波纹芯体。

图4是图2和图3所示的组装的粉碎罐的横截面图。

图5是图2至图4所示的新型且改进的粉碎罐的立体图，其清楚地示出了封闭粉碎罐的两端的第一和第二端部元件。

图6是新型且改进的粉碎罐的替代实施例的横截面图，该粉碎罐包括在第一壁和第二壁之间的波纹芯体以及在第二壁和第三壁之间的第二波纹芯体。

现详细地参照附图以描述粉碎罐的当前优选实施例，其实例在附图中示出。

具体实施方式

现参考图2至图5，示出了新型且改进的粉碎罐10的第一实施例。如图所示，粉碎罐10包括第一或外壁12、在第一壁内的第二或内壁14以及在第一壁和第二壁之间的波纹芯体16。在示出的实施例中，第一壁12和第二壁14都是截头圆锥形。在一个可能的实施例中，第一壁12和第二壁14以介于3度和5度之间的角度锥化。

在一个可能的实施例中，第一壁12具有介于约0.1mm和约0.3mm之间的厚度。在另一可能的实施例中，第一壁12具有介于约0.1mm和约0.2mm之间的厚度。

类似地，在一个可能的实施例中，第二壁14具有介于约0.1mm和约0.3mm之间的厚度。在另一可能的实施例中，第二壁14具有介于约0.1mm和约0.2mm之间的厚度。

波纹芯体16由具有介于约0.1mm和约0.3mm之间的壁厚度的材料制成。在另一可能的实施例中，波纹芯体16由具有介于约0.1mm和约0.2mm之间的壁厚度的材料制成。

在一个可能的实施例中，波纹芯体16具有在第一壁12和第二壁14之间的介于约2.0mm和约3.0mm之间的总宽度。如将在以下更详细描述的，第一壁12、第二壁14和波纹芯体16可以粉末状的钢、铝或任何特定应用所需的任何合适的塑料或复合材料通过3D打印制成。在粉碎罐10的任何实施例中，用于构造第一壁12、第二壁14和波纹芯体16的材料的厚度可以优化以最大化重量效率同时满足能量吸收目标。通常，在挤压期间，最外和最内的材料层或壁12、14对能量吸收贡献更大。因此，在这些表面层或壁12、14中使用更高比例的金属通常会贡献更高的能量吸收，并且因此贡献更高的比吸能(SEA)。由于粉碎罐10可以通过3D打印制成，粉碎罐10的主体18(包括第一壁12、第二壁14和波纹芯体16)可以根据需要制成无凸缘的。可选地，如果需要凸缘用于附接外部部件，则可以有意地提供凸缘(未示出)。

如图2和图5进一步所示，粉碎罐10可以在第一端处通过第一端部元件20封闭，并且在第二端处通过第二端部元件22封闭。端部元件20、22可以由任何适当的材料制成，包括但不限于粉末状的钢、铝和适当的塑料或复合材料。端部元件可以具有实心部分，使得它们可以与前保险杠B和支承梁R适当地固定。通常，这些端部元件20、22应当具有介于约12.6cm和约17.6cm之间的长度和宽度以及介于约1.5mm和约2.5mm之间的厚度。有利地，第一和第二端部元件20、22可以允许在保险杠B和纵梁R之间安装粉碎罐而不需要额外的支架，从而降低了生产和组装成本。

现参考图6，示出了粉碎罐30的另外的替代实施例的横截面。粉碎罐30包括第一壁32、在第一壁32内的第二壁34和在第二壁34内的第三壁36。波纹芯体38设置在第一壁32和第二壁34之间。第二波纹芯体40设置在第二壁34和第三壁36之间。

第一、第二和第三壁32、34、36都可以由粉末状的钢、铝、塑料、复合材料或其它合适的材料通过3D打印来构造。通常，壁32、34、36具有介于约0.1mm和约0.3mm之间的厚度或者介于约0.1mm和约0.2mm之间的厚度。

波纹芯体38和第二波纹芯体40也可以由粉末状的钢、铝、塑料、复合材料或其它合适的材料通过3D打印来构造。构造波纹芯体38和第二波纹芯体40的材料通常具有介于约0.1mm至约0.3mm之间的厚度或者介于约0.1mm至约0.2mm之间的厚度。此外，波纹芯体38可以构造成使得在第一壁32和第二壁34之间的宽度介于约2.0mm和约3.0mm之间。类似地，第二波纹芯体40可以构造成使得在第二壁34和第三壁36之间的宽度介于约2.0mm和约3.0mm之间。此外，与第一实施例一样，截头圆锥形的第一、第二和第三壁32、34、36都可以大约3度和大约5度之间的角度锥化。

尽管未在图6中示出，但应当理解，包括第一壁32、第二壁34、第三壁36、波纹芯体38和第二波纹芯体40的粉碎罐30的主体42在每个端部处可以是封闭的，其中每个端部通过与封闭图2至图5所示的粉碎罐10的第一实施例的主体18的第一和第二端部元件20、22类似的第一和第二端部元件封闭。

传统的制造方法对于组装三个部件(12、14和16)以生产粉碎罐是极具挑战性的。相比之下，3D打印技术允许直接打印具有外/内壁12、14和波纹内芯体16的组装的粉碎罐。因此，用于制造粉碎罐的方法包括：3D打印包括第一壁、在第一壁内的第二壁以及在第一和第二壁之间的波纹芯体的单件式粉碎罐主体的步骤。

此外，该方法可以包括用第一端部元件20封闭粉碎罐10的第一端的步骤。类似地，该方法可描述为包括用第二端部元件22封闭粉碎罐10的第二端的步骤。在替代实施例中，两个端部元件是与粉碎罐主体一起3D打印的，并且是单件式结构的一部分。因此，应当理解，整个粉碎罐可以简单地通过3D打印制造并且没有其他组装步骤。

综上所述，通过本文中描述的新型且改进的粉碎罐10、30提供了许多益处。如上所述，完全组装的粉碎罐10、30连同所有部件可以使用3D打印容易地制造成为单个单件式部件。端部元件20、22允许粉碎罐10简单地锚固到保险杠B和纵梁R，而不需要如图1a和图1b中所示的现有技术粉碎罐设计所需的额外的支架BR。

如前所述，由于粉碎罐10可以通过3D打印来生产，因此不需要凸缘。这提供了额外的重量效率。此外，应当理解，波纹芯体16的3D打印允许该芯体的内部肋沿着粉碎罐10的长度在厚度上变化，以获得额外的能量吸收效率。

如图6所示的替代实施例所显示的，粉碎罐10可以包括多个波纹芯体层38、40。粉碎罐10包括单个波纹芯体16，而粉碎罐30包括波纹芯体38和第二波纹芯体40。这里应当理解，根据本文的教导构造的粉碎罐可以根据需要包括额外的壁以及额外的波纹芯体层，以满足任何特定应用的需要。

如前所述，还应当理解，形成壁12、14、32、34、36和波纹芯体16、38、40的材料的厚度可以变化和优化以最大化重量效率同时满足能量吸收目标。此外，虽然图6中所示的实施例的两个芯体层38、40具有相同的总厚度和相同的材料壁厚度，但是应当理解，根据任何特定应用的设计规格，两个芯体的总体芯体厚度和/或材料壁厚度可以不同。测试已经证明可以实现高达70％的重量效率并且因此产生高比吸能(SEA)。

提供上述内容的目的在于说明和描述。其意不在于穷尽说明或将实施方式限制在已公开的确定形式上。在上述教导下的多种修改和变型都是可能的。当根据权利要求的公平的、合法的、公正的宽度解释时，所有这些修改和变型落在所附权利要求的范围内。