模块化汽车保险杠吸能器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种模块化汽车保险杠吸能器，包括前部弧形卡口加强梁(1)、后部弧形卡口加强梁(2)、若干镶嵌在两根加强梁之间的X形吸能单元(3)、连接两根加强梁的加强梁左端连接部件(4)和加强梁右端连接部件(5),其中，弧形卡口加强梁为由塑料合金注塑加工而成的薄壁结构，其上设置有若干弧形卡口，该弧形卡口为向内凸起的弧形结构。该保险杠吸能器的吸能单元在碰撞冲击下具备分阶段变形特征，呈现由初始向内凹陷变形至两侧边弧接触而扭结变形的模式。

【技术实现步骤摘要】
模块化汽车保险杠吸能器
本技术涉及一种汽车零部件，尤其涉及一种减少汽车低速碰撞时车辆损失和在车辆-行人碰撞时保护行人下肢的模块化汽车保险杠吸能器。
技术介绍
针对汽车碰撞安全性，汽车保险杠系统设计通常需同时满足行人碰撞法规和低速碰撞法规。典型保险杠系统包含车辆前后沿汽车宽度方向，安装于汽车纵梁上的两根横梁。此横梁常为钢结构，以提供保险杠系统足够的刚度和强度。 一些保险杠系统也会包含安装于横梁上的吸能器，以控制能量吸收与保险杠的侵入量；其效率主要是通过在一定变形距离内能量吸收的大小来衡量。由于低速碰撞与行人保护对保险杠系统的设计要求存在一定的矛盾性，传统保险杠吸能器或主要考虑减少低速时的车辆损失，或主要用于减少行人下肢损伤，且吸能效率亦有待进一步提高。 此外，现有常规模块化汽车保险杠吸能器是由发泡聚丙烯(EPP)泡沫或热塑性聚合物组合物制成的一体化吸能结构。EPP泡沫小珠的制造工艺复杂，耗费时间过长。而且由于EPP泡沫组成的吸能器在不同应用温度下会产生不同的吸能效果，性能不稳定，即，此类吸能器在低温的天气中过硬，而在高温的天气中又过软。并且一体化的设计使得发生一次碰撞损坏后即要全部更换，造成了较大的浪费。 现有技术中的汽车保险杠结构和材料并未区分行人保护与低速碰撞的不同，即满足低速或较高速碰撞要求的吸能器泡沫材料刚度较大，与行人腿部碰撞时易造成行人腿部的严重受伤，而满足行人腿部保护要求的泡沫由于刚度较小，则不能满足低速碰撞的要求。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种能随着碰撞能量的变化，自适应地利用不同吸能模式吸收碰撞能量，并在碰撞后能便捷更换吸能单元模块的汽车保险杠吸能器；以使车辆设计能兼顾低速碰撞和行人保护安全法规的要求。 本技术的技术方案是:一种模块化汽车保险杠吸能器，包括前部弧形卡口加强梁、后部弧形卡口加强梁、若干镶嵌在两根弧形卡扣加强梁之间的X形吸能单元；其特征在于: 前部弧形卡口加强梁和后部弧形卡口加强梁均设置有若干向内凸起弧形卡口 ；X形吸能单元同样设置有对应的弧形卡槽，两者通过此弧形卡接结构相互耦合； X形吸能单元其前后设置有尺寸相同的弧形卡槽，用于与前部弧形卡口加强梁和后部弧形卡口加强梁连接；左右设置有两个形状相同的向内凹陷侧边弧(7)，四角为尺寸相等的过渡连接圆弧； 该X形吸能单元纵向长度为1，宽度为W，高度为h，薄壁结构厚度为t，侧边弧半径为R，卡槽半径为r。 [0011 ] 进一步地，模块化汽车保险杠吸能器安装于保险杠横梁与保险杠蒙皮之间。 进一步地，前部弧形卡口加强梁通过四个连接螺栓与加强梁左端连接部件相连；后加强梁亦通过四个螺栓与加强梁左端连接部件相连，同时螺栓将它们固结于保险杠横梁之上。 本技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点: (I)本技术仅依靠结构形状的设计实现了基于碰撞能量的自适应地改变结构吸能能力与模式的技术效果；本技术所述X形吸能单元具有双重吸能模式，吸收能量较少时，X形吸能单元两侧边弧向内凹陷，通过弹性变形吸能，保持较小的阻抗力；吸收能量较大时，两侧边弧凹陷并扭结在一些，形成两段折叠变形，迅速提高其吸能能力；从而可依据碰撞能量的变化自适应地利用不同吸能模式，有选择性地保护行人或是车辆。 (2)本技术所述吸能器采用模块化的设计，包含两根弧形卡口加强梁与若干X形吸能单元及对应的两个加强梁连接部件；吸能器在碰撞载荷下发生变形后，只发生弹性变形的X形吸能单元可自行恢复，只需更换被破坏的吸能单元即可，可减少车辆维修成本。 (3)本技术所述X形吸能单元与弧形卡口加强梁之间的连接采用卡槽连接，加强梁、加强梁连接部件及保险杠横梁之间采用螺栓连接，装拆方便，便于维修。 (4)由于产生结构扭结效应，本技术所述吸能器具有很强的吸能效应。 【附图说明】 : 图1是本技术所述模块化汽车保险杠吸能器结构示意图； 图2是本技术所述吸能单元结构示意图； 图3是本技术所述吸能单元吸收较小能量后的变形示意图； 图4是本技术所述吸能单元吸收较大能量后发生扭结效应的变形示意图； 图5是本技术所述前后加强梁与加强梁连接部件左端连接处局部示意图； 图6是本技术所述汽车保险杠横梁与汽车前部蒙皮位置示意图； 其中:1-前部弧形卡口加强梁，2-后部弧形卡口加强梁，3-X形吸能单元，4-加强梁左端连接部件，5-加强梁右端连接部件，6-弧形卡槽，7-侧边弧，8-过渡连接圆弧，9-连接螺栓，10-连接螺栓，11-保险杠横梁，12-汽车前部蒙皮。 【具体实施方式】 以下将结合附图和本技术的【具体实施方式】进行详细说明。 如图1，该模块化汽车保险杠吸能器包括一根前部弧形卡口加强梁1、一根后部弧形卡口加强梁2、若干卡接于两根弧形卡口加强梁之间的X形吸能单元3、连接两根加强梁的加强梁左端连接部件4和加强梁右端连接部件5。 其中，前部弧形卡口加强梁I和后部弧形卡口加强梁2均设置有若干向内凸起弧形卡口 ；X形吸能单元3同样设置有对应的弧形卡槽6。两者通过此弧形卡接结构相互耦八口 ο 如图2所示，X形吸能单元3为塑料合金注塑加工而成的薄壁结构，其中，其前后设置有尺寸相同的弧形卡槽6，用于与前部弧形卡口加强梁I和后部弧形卡口加强梁2连接；左右设置有两个形状相同的向内凹陷侧边弧7，主要依靠其变形吸能；四角为尺寸相等的过渡连接圆弧8。 该X形吸能单元纵向长度为1，宽度为W，高度为h，薄壁结构厚度为t，侧边弧半径为R，卡槽半径为r。 如图2为单个X形吸能单元3未发生变形的初始状态。碰撞能量较小时，吸能部件产生较小的纵向压缩，如图3所示，两侧边弧7不断向内凹陷，主要通过弹性变形吸能，此时产生较小的变形力，可用于保护行人下肢，且此后吸能部件还可弹回恢复原状； 当碰撞能量较大时，X形吸能单元产生较大的压缩变形，如图4所示两侧边弧7向内凹陷过程中，互相接触并扭结在一起，形成两段变形区间。当吸能部件形成两段吸能变形区间时，其吸能能力迅速提高，从而可用于保护车辆，减少低速碰撞时保险杠横梁后部零部件的损失。 当高速碰撞时，吸能部件产生较大的压缩，如图3所示两边的侧边弧2在凹陷过程中，使得X形吸能部件3的弧形卡槽6与侧边弧7接触，进而使得X形吸能部件3形成具有自锁功能的自锁结构。当吸能部件发生自锁时，可通过压溃变形吸收较大的能量保护其它车辆零部件以减少车辆的损失。 如图5为前后加强梁及其连接部件左端连接处局部示意图，前部弧形卡口加强梁I通过四个连接螺栓9与加强梁左端连接部件4相连；后加强梁亦通过四个螺栓10与加强梁左端连接部件4相连，同时螺栓将它们固结于保险杠横梁之上。加强梁右端亦采用同样的连接方式。 本技术所述保险杠吸能器I具体尺寸和X吸能单元的数量，可根据实际车辆保险杠横梁尺寸及其与保险杠蒙皮之间的间隙要求进行设计和选择。 该实施例中，还提供过一种模块化汽车保险杠吸能器的设计方法，其具体包括以下步骤: 步骤1、根据汽车保险杠横梁和汽车前部蒙皮形状及两者之间的纵向间距确定保险杠吸能器前后加强梁的形状及X形吸能单元的纵向长度； 该实施例中，以某量产车型的保险杠为例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模块化汽车保险杠吸能器，包括前部弧形卡口加强梁(1)、后部弧形卡口加强梁(2)、若干镶嵌在两根弧形卡扣加强梁(1、2)之间的X形吸能单元(3)；其特征在于：前部弧形卡口加强梁(1)和后部弧形卡口加强梁(2)均设置有若干向内凸起弧形卡口；X形吸能单元(3)同样设置有对应的弧形卡槽(6)，两者通过此弧形卡接结构相互耦合；X形吸能单元(3)其前后设置有尺寸相同的弧形卡槽(6)，用于与前部弧形卡口加强梁(1)和后部弧形卡口加强梁(2)连接；左右设置有两个形状相同的向内凹陷侧边弧(7)，四角为尺寸相等的过渡连接圆弧(8)；该X形吸能单元纵向长度为l，宽度为w，高度为h，薄壁结构厚度为t，侧边弧半径为R,卡槽半径为r。

【技术特征摘要】
1.一种模块化汽车保险杠吸能器，包括前部弧形卡口加强梁(1)、后部弧形卡口加强梁(2)、若干镶嵌在两根弧形卡扣加强梁(1、2)之间的X形吸能单元(3);其特征在于: 前部弧形卡口加强梁(1)和后部弧形卡口加强梁(2)均设置有若干向内凸起弧形卡口 ；X形吸能单元(3)同样设置有对应的弧形卡槽￠)，两者通过此弧形卡接结构相互耦合； X形吸能单元(3)其前后设置有尺寸相同的弧形卡槽￠)，用于与前部弧形卡口加强梁(1)和后部弧形卡口加强梁(2)连接；左右设置有两个形状相同的向内凹陷侧边弧(...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫富灏，余传辉，肖志，孔春玉，胡宁，杜敏，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43