一种具有特殊微元胞填充层的新型汽车发动机罩制造技术

一种具有特殊微元胞填充层的新型汽车发动机罩，包括发动机罩外板、负泊松比元胞填充层、发动机罩内板；所述负泊松比元胞填充层是由多个微元胞排列组合而成；所述微元胞由四个吸能件组合构成，四个吸能件的顶端、底部均通过一个正方体的连接块连接，使其形成一个整体；所述吸能件包括上水平连接部、第一吸能部、第二吸能部、传力部、第三吸能部、下水平连接部；其中，上水平连接部与第一吸能部连接，第一吸能部与第二吸能部连接，第一吸能部与第二吸能部之间的夹角α为钝角；第二吸能部与传力部连接；传力部与第三吸能部连接，第三吸能部与下水平连接部连接，第三吸能部与下水平连接部之间的夹角β为钝角。该发动机罩结构简单，碰撞时吸能效果好。

A new type of automobile hood with special micro cell filling layer

A new type of automotive engine hood with a special microcellular filling layer, including the outer plate of the engine hood, the negative Poisson cell filling layer and the inner plate of the engine hood. The negative Poisson cell filling layer is composed of a plurality of microcellular arrangements; the microcell is composed of four energy absorption parts, and the top and bottom of the four energy absorption parts. The upper level connecting part is connected with the first energy absorption part, and the first energy absorption part is connected with the second energy absorption unit, and the upper level connecting part is connected with the first energy absorption part, and the first energy absorption part is connected with the second energy absorption unit. The angle alpha between the first energy absorption unit and the second energy absorption part is a passive angle; the second energy absorption part is connected with the force transfer part; the force transmission part is connected with the third energy absorption part; the third energy absorption part is connected with the lower horizontal connection part; the angle beta of the third energy absorption part and the lower horizontal connection part is a passive angle. The hood has simple structure and good energy absorbing effect during collision.

【技术实现步骤摘要】
一种具有特殊微元胞填充层的新型汽车发动机罩
本专利技术属于汽车用零部件领域，具体涉及一种具有特殊微元胞填充层的新型汽车发动机罩。
技术介绍
随着汽车保有量的不断上升,汽车交通事故的发生频率也逐渐增长,汽车主被动安全性变得越来越重要。据事故统计，15岁以下儿童是行人事故高发群体之一，其数量只占人口总数的18%，却占行人事故损伤人数的1/3左右，头部是其最容易受伤害的损伤部位之一，也是造成死亡的主要原因。事故一般是儿童横穿马路与汽车相撞，由于发动机罩下面存在许多硬点(如减震塔、发动机、前挡风玻璃下边框等),受惯性作用，行人头部与硬点相撞后产生较大的加速度,造成头部损伤。针对汽车发动机罩，很多学者提出了不同的改进措施。在CN202641602U中，提出一种用于提升轿车发动机罩的弹起装置,目的是在轿车与行人发生碰撞时使轿车发动机罩自动弹起,增加吸能空间,对行人头部提供损伤防护；在CNIO2434051A中，提出一种基于行人保护的发动机罩铰链，当头部撞击到发动机罩铰链上方区域时,由于铰链下合页开孔或缺口处强度较低使其压溃,从而使铰链上合页发生塌陷,达到充分吸收能量的目的。在CNIO5365744A中，提出一种用于行人保护的主动式发动机罩前盖，与CN202641602U类似，加入了碰撞传感器进行监测，并进行一系列的反馈。CN202641602U、CNIO5365744A代表了以主动安全措施为主的一系列改进方式，一定程度上达到了对行人头部的保护作用，但是结构较复杂，控制上也存在误差问题。CNIO2434051A代表了以机械结构为主的一系列改进方式，通过改变发动机罩的结构或者硬点分布情况，去减轻对行人头部的伤害，但是受发动机舱内部元件的空间局限性，同时也受行人头部碰撞位置的随机性影响，导致其不能被广泛应用。近几年，多胞材料的发展为发动机罩的改进带来了新的解决思路，有学者提出可以在发动机罩内部添加蜂窝铝结构，不仅增加吸能空间，同时也降低了碰撞位置随机性带来的影响，但是蜂窝结构的碰撞初始峰值还是偏高，稍有设计不当仍会对行人头部有较大伤害。基于上述问题，有必要对现有汽车发动机罩的结构进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有特殊微元胞填充层的新型汽车发动机罩，以解决现有具有吸能功能的发动机罩结构复杂，在轿车与行人发生碰撞时无法准确吸收头部撞击的能量，以及碰撞初始峰值高的技术难题。为实现上述目的，本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种具有特殊微元胞填充层的新型汽车发动机罩，包括发动机罩外板、负泊松比元胞填充层、发动机罩内板；所述发动机罩外板设置在最外侧；所述负泊松比元胞填充层设置在发动机罩外板与发动机罩内板的中间；所述发动机罩内板设置在最内侧；所做的改进是：所述负泊松比元胞填充层是由多个微元胞在X向、Y向、Z向上依次排列组合而成的立体结构；所述微元胞由四个吸能件组合构成，相邻的两个吸能件相互垂直设置,四个吸能件的顶端、底部均通过一个正方体的连接块连接，使其形成一个整体；所述吸能件包括上水平连接部、第一吸能部、第二吸能部、传力部、第三吸能部、下水平连接部；其中，所述上水平连接部与第一吸能部连接，所述第一吸能部与第二吸能部连接，第一吸能部与第二吸能部之间的夹角α为钝角；所述第二吸能部与传力部连接；所述传力部与第三吸能部连接，传力部包括两个水平传力连接部、一个竖直传力连接部，两个水平传力连接部分别与第二吸能部、第三吸能部连接；竖直传力连接部用于与另外一个微元胞连接，通过传力部将施加在局部微元胞上的能量依次传递；所述第三吸能部与下水平连接部连接，第三吸能部与下水平连接部之间的夹角β为钝角。作为本专利技术的优选，所述的负泊松比元胞填充层为3D打印的一体式结构，构成负泊松比元胞填充层的微元胞上的每个吸能件的第一吸能部、第二吸能部、第三吸能部壁厚相同，壁厚=λ1×L，λ1大于等于0.05小于等于0.1，L为上水平连接部与下水平连接部之间的高度；吸能件的上水平连接部的长度=λ2×L，λ2大于等于0.1小于等于0.15；吸能件的第一吸能部与第二吸能部之间的夹角α为135-170°；吸能件的第三吸能部与下水平连接部之间的夹角β为140-160°；传力部的竖直传力连接部的高度=λ3×L，λ3大于等于0.1小于等于0.2，水平传力连接部的长度为上水平连接部长度的一半，竖直传力连接部与下水平连接部之间的宽度=λ4×L，λ4大于等于0.8小于等于1；通过对该微元胞结构的特殊设计，使微元胞受力变形更加稳定、传力效果更好，同时通过对α和β夹角的有效控制，使该微元胞具有负泊松比效应。作为本专利技术的进一步优选，所述负泊松比元胞填充层中微元胞在Y向的层数控制在4-15层，最好为5-10层，这样既能够保证发动机罩的轻量化，又能保证其安全性能。作为本专利技术的更进一步优选，所述负泊松比元胞填充层的材料为铝或其他金属材料。与现有技术相比本专利技术的优点和有益效果是：（1）本专利技术提供的发动机罩与现有具有吸能功能的发动机罩相比结构简单，其通过填充层上的微元胞的孔隙增加变形空间，利用微元胞结构的负泊松比效应，吸收更多的能量，降低碰撞时汽车对行人头部的伤害，其适应性强，可适应很多车型，且不需要添加一些复杂的传感器控制。（2）本专利技术提供的发动机罩与现有蜂窝铝结构的发动机罩相比，该结构碰撞初始峰值较低，与平台应力区相近，有利于降低对行人头部的伤害，降低设计难度，同时应力平台区长而稳，使吸能过程较稳定。（3）本专利技术在发动机罩内部填充微元胞填充层，将其合理的分布于整个中间界面，当轿车与行人发生碰撞时，受碰撞位置随机性影响较弱，其可对各个方向带来的冲击都能得到良好的吸能缓冲作用。（4）本专利技术在发动机罩内部填充具有微元胞结构的填充层，因其内部存在大量孔隙，将会对发动机舱内的噪音产生一定频率内的“声音禁带”，根据“带隙”原理起到降噪的作用，增加行驶舒适性。附图说明图1为发动机罩的结构示意图。图2为微元胞的结构示意图。图3为二个微元胞的排列示意图。图4为四个微元胞的排列示意图。图5为多个微元胞的排列示意图。图6为对称连接的两个吸能件的结构示意图。图7为填充层在碰撞冲击过程中的二维面内变形过程图。附图标记：发动机罩外板1、负泊松比元胞填充层2、发动机罩内板3、吸能件4、上水平连接部5、第一吸能部6、第二吸能部7、传力部8、第三吸能部9、下水平连接部10、连接块11、水平传力连接部81、竖直传力连接部82。具体实施方式为使本领域技术人员能够更好的理解本专利技术的技术方案及其优点，下面结合附图对本申请进行详细描述，但并不用于限定本专利技术的保护范围。参照图1，本专利技术提出的一种具有特殊微元胞填充层的新型汽车发动机罩包括：发动机罩外板1、负泊松比元胞填充层2、发动机罩内板3；所述发动机罩外板1设置在最外侧；所述负泊松比元胞填充层2设置在发动机罩外板1与发动机罩内板3的中间，所述发动机罩内板3设置在最内侧，发动机罩外板1、负泊松比元胞填充层2、发动机罩内板3之间通过粘接连接，形成三明治结构。参照图2至图6，所述负泊松比元胞填充层2是由多个微元胞在X向、Y向、Z向上依次排列组合而成的立体结构；所述微元胞由四个吸能件4组合构成，相邻的两个吸能件4相互垂直设置，四个吸能件4的顶端、底部均通过一个正方体的连接块11本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有特殊微元胞填充层的新型汽车发动机罩，包括发动机罩外板、负泊松比元胞填充层、发动机罩内板；所述发动机罩外板设置在最外侧；所述负泊松比元胞填充层设置在发动机罩外板与发动机罩内板的中间；所述发动机罩内板设置在最内侧；其特征在于：所述负泊松比元胞填充层是由多个微元胞在X向、Y向、Z向上依次排列组合而成的立体结构；所述微元胞由四个吸能件组合构成，相邻的两个吸能件相互垂直设置,四个吸能件的顶端、底部均通过一个正方体的连接块连接，使其形成一个整体；所述吸能件包括上水平连接部、第一吸能部、第二吸能部、传力部、第三吸能部、下水平连接部；其中，所述上水平连接部与第一吸能部连接，所述第一吸能部与第二吸能部连接，第一吸能部与第二吸能部之间的夹角α为钝角；所述第二吸能部与传力部连接；所述传力部与第三吸能部连接，传力部包括两个水平传力连接部、一个竖直传力连接部，两个水平传力连接部分别与第二吸能部、第三吸能部连接；竖直传力连接部用于与另外一个微元胞连接，通过传力部将施加在局部微元胞上的能量依次传递；所述第三吸能部与下水平连接部连接，第三吸能部与下水平连接部之间的夹角β为钝角。

【技术特征摘要】
1.一种具有特殊微元胞填充层的新型汽车发动机罩，包括发动机罩外板、负泊松比元胞填充层、发动机罩内板；所述发动机罩外板设置在最外侧；所述负泊松比元胞填充层设置在发动机罩外板与发动机罩内板的中间；所述发动机罩内板设置在最内侧；其特征在于：所述负泊松比元胞填充层是由多个微元胞在X向、Y向、Z向上依次排列组合而成的立体结构；所述微元胞由四个吸能件组合构成，相邻的两个吸能件相互垂直设置,四个吸能件的顶端、底部均通过一个正方体的连接块连接，使其形成一个整体；所述吸能件包括上水平连接部、第一吸能部、第二吸能部、传力部、第三吸能部、下水平连接部；其中，所述上水平连接部与第一吸能部连接，所述第一吸能部与第二吸能部连接，第一吸能部与第二吸能部之间的夹角α为钝角；所述第二吸能部与传力部连接；所述传力部与第三吸能部连接，传力部包括两个水平传力连接部、一个竖直传力连接部，两个水平传力连接部分别与第二吸能部、第三吸能部连接；竖直传力连接部用于与另外一个微元胞连接，通过传力部将施加在局部微元胞上的能量依次传递；所述第三吸能部与下水平连接部连接，第三吸能部与下水平连接部之间的夹角β为钝角。2.根据权利要求1所述的一种具有特殊微元胞填充层的新型...

【专利技术属性】
技术研发人员：马芳武，梁鸿宇，杨猛，赵颖，陈实现，蒲永锋，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22