一种基于仿生设计的汽车防撞梁结构制造技术

本发明专利技术公开了一种基于仿生设计的汽车防撞梁结构，包括横梁本体，位于横梁本体两端的纵梁，其特征是横梁本体其内部结构仿照动物的节肢、节肢卷曲、网状、卵形结构特点，当车辆受到撞击时，碰撞力和能量的传递沿着横梁本体内部多条路径传递和分散，由横梁本体以及其固定件各部位共同作用依次压溃吸收能量，使碰撞能量逐渐递减，从而使传递到纵梁乘员舱的冲击力和能量减少。减少零件数量以及各部件之间的焊接连接件，降低整车重量和成本；利用横梁本体特有的仿生结构实现自身既具有高强度结构、又具有迅速传递分解碰撞吸能的效果；可一次性形成，降低装配复杂性；真正从单体结构制造实现防撞梁的轻量化设计目的。

An automobile anticollision beam structure based on bionic design

The invention discloses a bionic design of automobile anti-collision beam structure based on Ontology in ontology includes a beam, beam at both ends of the beam, which is characterized in that the beam of the internal structure of the animal body modeled on arthropod, arthropod curl, reticular, oval structure characteristics, when the vehicle is impacted, passing along the beam body multiple paths and transfer dispersion of collision force and energy, and the interaction of the body by the cross fastener parts are crushing energy absorption, the collision energy gradually decreased, so that the impact force and energy transfer to the rail passenger compartment is reduced. Reduce the welding connection between the number of parts and components, reduce vehicle weight and cost; the realization of their own structure, has the advantages of high strength and with rapid transmission of decomposition of collision energy absorbing effects with bionic structure crossmember specific; one-time formation, reduce the assembly complexity; from single structure to manufacture lightweight design the purpose of anticollision beam.

【技术实现步骤摘要】
一种基于仿生设计的汽车防撞梁结构
本专利技术涉及汽车部件技术，尤其是一种基于仿生设计的汽车防撞梁结构。
技术介绍
防撞梁作为汽车碰撞时的保护件，其强度高低是保证乘车人员安全的关键。现有技术的防撞梁有多种结构设计，但基本上是采用吸能器的辅助部件来实现安全防护。如专利公告号为CN104029646B，一种防撞梁及汽车，包括第一防撞梁、第二防撞梁和基座，基座包括第一内腔和第二内腔，第一内腔和第二内腔联通，第一防撞梁与第一内腔连接，形成与第一内腔形状匹配的活塞结构，第二防撞梁与第二内腔连接，形成与第二内腔形状匹配的活塞结构，第一防撞梁的碰撞面与基座的安装面之间的距离大于第二防撞梁的碰撞面与基座的安装面之间的距离，第一内腔和第二内腔中填充有吸能液体。又如专利公开号为CN103661181A设计的一种汽车前防撞梁，包括前防撞梁本体，前防撞梁本体包含前端面和后端面，前端面和后端面上分别设置缓冲槽。再如专利公开号为CN106428214A的一种汽车前防撞梁，包括弧形横梁、连接板、吸能盒和安装板，横梁两端分别通过连接板连接吸能盒，吸能盒上通过安装板及螺栓紧固在车身纵梁总成上；横梁采用辊压等截面等半径弧成型，其截面形状为B字型。这种如“B字型”、“8字型”等结构防撞吸能提升效果很有限。也有采用蜂窝结构的，如专利公告号为CN103171504B的一种防撞梁及汽车，防撞梁包括前板、固定在前板上的蜂窝结构及后板；蜂窝结构容置在后板内，且后板固定在前板上。这种蜂窝结构为等距内腔，缓冲体相互连接过于密集，碰撞时虽然具有散发效果，但散发速度和化解能力并不理想，且这种蜂窝结构成型非常困难，即使如申请人所说的拆边方法成型其工艺也不可能一次性成型，而采用焊接等形式进行组合，其自身强度又会下降。由于在相同强度要求下，电动汽车的防撞梁对重量的要求更加苛刻。而目前常用电动汽车的防撞梁总成重量、体积都比较大，不利于车辆的空间布置和轻量化设计。如果以减薄零件方式获得轻量效果，则会减小防撞梁的强度，不利于车辆的安全性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，提供一种结构设计合理，能迅速缓解撞击力，在防撞梁内部各组成部分依次压溃吸收能量，使碰撞能量逐渐递减的基于仿生设计的汽车防撞梁结构。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于仿生设计的汽车防撞梁结构，包括横梁本体，位于横梁本体两端的纵梁，其特征是所述的横梁本体其内部结构仿照动物的节肢、节肢卷缩、网状、卵形结构特点，当车辆受到撞击时，碰撞力和能量的传递沿着横梁本体内部多条路径传递和分散，由横梁本体以及其固定件各部位共同作用依次压溃吸收能量，使碰撞能量逐渐递减，从而使传递到纵梁乘员舱的冲击力和能量减少。仿生学是一门古老的学科，自然界的各种生物体的功能和结构能够给人们在机械机构设计方面有很大的借鉴意义，本技术方案针对汽车防撞梁的受力特性，利用动物中的某些特有结构，按其横截面形状演绎后分为节肢阶梯形、潮虫节肢式卷缩形、蜘蛛网形、鸡蛋壳体形状等，在防撞梁受到碰撞时，其碰撞力和能量快速地沿着防撞梁的内部多条路径传递和分散，防撞梁内部各组成体依次快速地压溃吸收能量。本技术方案提供了一种新的横梁本体结构思路，把具有递减分解能量的仿生结构沿横梁本体厚度方向即直接受力方向进行有规则的排列，从其自身内部进行大部分撞击能量的分解，而且使防撞梁不易直接被破坏。本方案中的各种形状均可以通过型材加工方式一次性拉伸成型，可以直接作为横梁本体使用，无需另外配置前后辅助板。作为优选，所述的横梁本体内部结构仿照动物的节肢、节肢卷缩结构特点，分别是沿横梁本体厚度方向呈“蝎子尾阶梯形”和“潮虫卷缩形”。蝎子尾阶梯形是一种套节结构，本方案模仿的是这种套接方式，且把这种套接后的状态制造成一体式，作为一个整体使用。作为优选，所述的横梁本体内部结构仿照动物的网状结构特点，是沿横梁本体厚度方向呈“蜘蛛网形”。蜘蛛网形的内孔大小不同，利用这种不等面内孔在横梁本体内进行合理分布，以达到最佳散能效果。作为优选，所述的横梁本体内部结构仿照动物的卵形结构特点，是沿横梁本体厚度方向呈若干个串并联的“鸡蛋形”。卵形一般都有大小端，卵形最大的特点就是这种大小端和全弧形面，这种鸡蛋形通过串联、并联组合如同一个吸能器，任何方向受到的冲击均能从其它方向迅速传递。作为优选，所述的纵梁包括纵梁内板，位于纵梁内板外侧的纵梁外板；横梁本体一端设有拖钩套筒；纵梁内板与横梁本体本体之间设有纵梁加强板。本装置同样可以利用纵梁安装部位进行吸能器的布置，获得多重吸能防撞保护。作为优选，所述的节肢结构特点是沿横梁本体厚度方向，从前向后、内空由小到大套接排列而成的一体式结构。节肢部分从小到大，即内空从小到大，反之，其基础体便具有从大到小的结构，即防撞梁前端受力初始点位结构强度更大。作为优选，所述的节肢卷缩结构特点是在横梁本体的厚度方向内从上而下或从下而上套接排列成的弧形结构体。一个一个套接体连续相贯而成，这种卷缩结构体各组成个体可以大小相等，也可以递增或递减排列。作为优选，所述的网状结构特点是沿横梁本体厚度方向，为中间小两头大的散发式网状排列结构。把中部留出较大空间，形成一个能量肿胀区。作为优选，所述的卵形结构特点是沿横梁本体厚度方向从前至后以等差卵形量相互串并排列而成。保证整支横梁本体各部位具有同样的吸能效果。作为优选，所述的卵形结构沿横梁本体厚度方向相邻的前后两排卵形大小从前向后从大到小排列，且相邻两排卵形的大小端方向相反。本专利技术的有益效果是：可省去现有技术中常用的吸能盒等零部件，减少零件数量以及各部件之间的焊接连接件，从而降低整车重量和成本；直接利用横梁本体特有的仿生结构实现自身既具有高强度结构、又具有迅速传递分解碰撞吸能的效果；可以按型材加工方法一次性形成，并简化安装工艺，减少了零件之间的连接和空间的布置，降低了装配复杂性；真正从单体结构制造实现防撞梁的轻量化设计目的。附图说明图1是本专利技术的一种装配结构示意图。图2是本专利技术图1的爆炸图。图3是本专利技术图2的局部放大结构示意图。图4是本专利技术的一种节肢形横梁本体结构示意图。图5是本专利技术的一种节肢卷缩形横梁本体结构示意图。图6是本专利技术的一种网状形横梁本体结构示意图。图7是本专利技术的一种卵形横梁本体结构示意图。图中：1.横梁本体，11.套筒焊接孔，2.拖钩，3.拖钩套筒，4.连接螺栓，5.螺母，6.纵梁外板，7.纵梁内板，71.翻边连接桥，8.纵梁加强板，81.套筒过孔。1a.节肢形横梁，1b.节肢卷缩形横梁，1c.网状形横梁，1d.卵形横梁。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。本实施例一种基于仿生设计的汽车防撞梁结构，参见图1至图3，由横梁本体1和位于横梁本体1两端的纵梁组成。其中纵梁包括纵梁内板7和位于纵梁内板7外侧的纵梁外板6。具体地说，横梁本体1端部设有套筒焊接孔11，套筒焊接孔11内固定有拖钩套筒3，拖钩套筒3上用以安装拖钩2，套筒焊接孔11两侧分别设有过螺孔，过螺孔用来定位与横梁本体1和纵梁固定的连接螺栓4。纵梁内板7端部设有纵梁加强板8以及向两条纵梁间翻折90度角的翻边连接桥71，纵梁加强板8上也开设与拖钩套筒3配合的套筒过孔81，还焊接有与一支连接螺栓4配本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于仿生设计的汽车防撞梁结构，包括横梁本体（1），位于横梁本体两端的纵梁，其特征是所述的横梁本体其内部结构仿照动物的节肢、节肢卷缩、网状、卵形结构特点，当车辆受到撞击时，碰撞力和能量的传递沿着横梁本体内部多条路径传递和分散，由横梁本体以及其固定件各部位共同作用依次压溃吸收能量，使碰撞能量逐渐递减，从而使传递到纵梁乘员舱的冲击力和能量减少。

【技术特征摘要】
1.一种基于仿生设计的汽车防撞梁结构，包括横梁本体（1），位于横梁本体两端的纵梁，其特征是所述的横梁本体其内部结构仿照动物的节肢、节肢卷缩、网状、卵形结构特点，当车辆受到撞击时，碰撞力和能量的传递沿着横梁本体内部多条路径传递和分散，由横梁本体以及其固定件各部位共同作用依次压溃吸收能量，使碰撞能量逐渐递减，从而使传递到纵梁乘员舱的冲击力和能量减少。2.根据权利要求1所述的一种基于仿生设计的汽车防撞梁结构，其特征是所述的横梁本体（1）内部结构仿照动物的节肢、节肢卷缩结构特点，分别是沿横梁本体厚度方向呈“蝎子尾阶梯形”、“潮虫卷缩形”。3.根据权利要求1所述的一种基于仿生设计的汽车防撞梁结构，其特征是所述的横梁本体（1）内部结构仿照动物的网状结构特点，是沿横梁本体厚度方向呈“蜘蛛网形”。4.根据权利要求1所述的一种基于仿生设计的汽车防撞梁结构，其特征是所述的横梁本体（1）内部结构仿照动物的卵形结构特点，是沿横梁本体厚度方向呈若干个串并联的“鸡蛋形”。5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种基于仿生设计的汽车防撞梁结构，其特征是所述的纵梁包括纵...

【专利技术属性】
技术研发人员：张友国，杨飞飞，侯松燕，
申请(专利权)人：浙江零跑科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33