一种折痕式碰撞吸能盒制造技术

一种折痕式碰撞吸能盒，属于汽车车身结构制造技术领域。其特征是将引入折痕纹路的薄壁管件作为碰撞吸能盒，通过该折痕纹路引导碰撞变形段的最终变形模式。比照普通的薄壁管，本发明专利技术的明显特征在一个薄壁管沿轴向分为若干模块，在每一个模块的每个角部区域，分别沿轴向每间隔一定距离有一个钻石型凹角。从而形成有折痕纹路的薄壁管件。本发明专利技术的效果和益处是通过引入折痕纹路，实现了碰撞吸能盒同时满足高比吸能率和低荷载均匀性系数的要求；发明专利技术的折痕形状便于成型，整个结构的表面为可展面，好处在于整个结构可以直接由一块薄的平板加工成型，这使加工更为方便，大大降低了生产成本，而且加工的精确性也可提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于汽车车身结构制造
，涉及到汽车撞击情况的安全性结 构设计，特别涉及到一种在汽车撞击情况下能够吸收冲击动能的碰撞吸能盒装 置。
技术介绍
汽车的防撞性能是汽车整体安全性设计中十分重要的一个方面。在目前的 汽车设计中，通常是采用安装在汽车前部和尾部的保险杠系统来保证车厢结构 框架在低速撞击下不受严重破坏，从而保证车内乘员以及汽车主体结构本身的 安全。为了尽可能的吸收撞击时的动能，在现在的保险杠系统设计中，往往会 加入一个变形元件，即所谓的碰撞吸能盒。碰撞吸能盒一般安装在保险杠横梁与汽车框架纵梁之间，是保险杠系统的 主要吸能元件。在有些设计中，为了进一步提高保险杠系统的吸能能力，还会 在保险杠横梁上并排安装若干碰撞吸能盒。在汽车相撞的过程中，碰撞吸能盒 能够吸收撞击产生的动能，并将其不可逆的转化为材料的塑性变形能。此外， 有效的碰撞吸能盒设计能够使传递到汽车纵梁的荷载始终保持在某一临界荷载 以下，从而避免纵梁受到永久性的破坏而失效。理想的碰撞吸能盒需要满足以下条件1)高比吸能率(比性能率定义 为 一个碰撞吸能盒所能吸收的最大能量与其自身质量的比值)；2)低荷载均 匀性系数(荷载均匀性系数定义为在碰撞吸能盒在受撞击过程中传递给车厢结构的最大荷载与整个变形过程传递的平均荷载的比值)；3)稳定，有预设的 破坏模式；4)质量轻；5)成本低，安装方便。传统上，由钢或者铝合金加工 成的薄壁方管和圆管被广泛用作碰撞吸能盒。这类吸能元件的主要问题在于它 们的初始屈曲荷载远远高于其屈曲后荷载。这就使得在受到撞击时，它们会把 一个很大的初始峰值荷载传递给汽车纵梁，从而对纵梁造成永久性损害。更重 要的是，初始峰值载荷过高对车内乘员的安全会造成极大的威胁。此外，方管 的比吸能率较其他截面形式低，而圆管的加工和安装较为不便。为了提高碰撞吸能盒的比吸能率，诸如多边形截面，蜂窝型截面等截面形 式被应用于碰撞吸能盒的设计中。比如，为"Impact Absorption Member For Vehicle",专利公开号为EP1923273(A1)，该专利公布了一种采用 了多边形截面的薄壁管碰撞吸能盒。为"Energy absorbing device", 专利公开号为US4029350,该专利中蜂窝型的薄壁管被用作汽车保险杠系统中 的吸能元件。但是这些专利同样存在与方管相同的初始屈曲荷载过大的问题。而在降低初始碰撞吸能盒屈曲荷载方面，在管壁上加工出一定数目的波纹 状纹路是一个有效的办法。比如，为"Energy absorbing device having notches and pre-bent sections",专利公开号为US7389860,该专利在方管管壁上 增加了一些凹凸的纹路。而为"Corrugated energy absorber"专利公开 号为US4877224(A)的专利则把这种方法用于圆管。然而，这种方法的问题在于 管壁上纹路的存在降低了这些薄壁管的比吸能率，从而影响了这些吸能元件的 效果。而且这样的碰撞吸能盒加工成本高。综上所述，目前有必要提出一种更加优化的设计来同时满足高比吸能率以 及低荷载均匀性系数，从而更好的满足汽车防撞设计的要求。在通常条件下这 两个要求是相互冲突的，因为在很多设计中往往是通过降低比吸能率来降低荷载均匀性系数的。因此， 一种能同时满足这两个条件的设计会在不仅在碰撞吸 能盒设计中有重要的应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种易于制造和安装的低成本碰撞吸能盒 装置，解决同时满足较高比吸能率和低荷载均匀性系数的问题。本专利技术解决技术问题的方案是该碰撞吸能盒由沿轴向分布的一个或多个 碰撞吸能盒模块构成，单个碰撞吸能盒模块具有下述结构它是具有多边形截 面的薄壁管件；它的每个角部区域有一个钻石型凹角，从而形成预制的折痕纹 路。碰撞吸能盒模块的多边形截面采用正方形、矩形、菱形、梯形、三角形或 六边形。沿轴向方向的碰撞吸能盒模块长度是等长度的，或不等长度的设计。将引入折痕纹路的薄壁管件作为碰撞吸能盒，每个碰撞吸能盒模块有预先 设计的钻石型F1角的折痕纹路，从而实现低荷载均匀性系数，并在碰撞时有可 预设的最终破坏模式。这也是该专利技术的核心内容。从整体上来看，本专利技术是一 种在普通薄壁管的管壁上引入带有钻石型凹角的折痕纹路所形成的特殊形状薄 壁管。对比本专利技术中的截面为矩形的碰撞吸能盒和普通的矩形截面管，本专利技术 的明显特征是在它的四个角部区域，分别沿轴向每间隔一定距离有一个钻石型 凹角，外型上整个碰撞吸能盒由若干三角形和梯形平面组成。因此，与普通矩 形截面管相比，本专利技术的碰撞吸能盒能降低结构的初始屈曲荷载，从而达到降 低荷载均匀性系数的目的。钻石型凹角设计的另一个作用在于它能在碰撞吸能 盒受到撞击时产生一种预设的吸能效率高的钻石型变形模态，而不是普通矩形 截面管的吸能效率低的对称型模态，从而提高整个结构所能吸收的能量，即提 高比吸能率，并且进一步降低荷载均匀性系数。需要指出的是钻石型凹角还包括对其进行边长修改，或在钻石型凹角的顶角处开孔，本专利技术沿轴向采用相同 的钻石型凹角设计或不相同的钻石型凹角设计。另外，碰撞吸能盒的整体形状沿轴向是等截面直的或变截面倾斜的。变截 面碰撞吸能盒设计是指碰撞吸能盒从侧面看是部分为矩形、部分为梯形，或全 部为梯形，这样的设计要求临近的碰撞吸能盒模块之间具有成比例放大或縮小 的关系。在加工工艺上，本专利技术的碰撞吸能盒能用整体铸造工艺加工，这需要预先 加工本专利技术所述折痕纹路的模具，铸造材料为金属材料或塑性较好的复合材 料。另外，由于本专利技术描述的折痕式碰撞吸能盒壁面均是可展的，即碰撞吸能盒的壁面展开后是平面。因此，第二种加工方法是采用0.5至10mm的钢、铝 或其它金属材料板材压制工艺获得。本专利技术的第二种加工方法具体是采用先加工半个或部分盒，又称半壳或 部分壳，再由两个半壳或若干部分壳组装成整体结构的加工方式。当每个壳加 工成型以后，壳在纵向边缘处形成重叠交错并通过焊接、高强胶水或者其他方 式相互连接。考虑到縮减本专利技术装置的加工成本，半壳或部分壳采用完全相同 的形状，这样在工业化生产时只需一种加工壳的设备，生产程序得到简化。此 外，在采用焊接连接的情况下，本专利技术推荐电阻点焊方法，达到节约生产成木 且满足碰撞吸能的要求。根据上述方案所得的折痕式汽车碰撞吸能盒装置是通过其端部与汽车中的 其它部件连接的，端部形式是管壁部分的自然延伸，或在碰撞吸能盒端部另加 一块端部板与其焊接为一体，或直接焊接于汽车其它部件。本专利技术的效果和益处是具有钻石型凹角的碰撞吸能盒能同时满足高比吸能率和低荷载均匀性系数以及其它前述理想的碰撞吸能盒的要求；专利技术的折痕形状便于成型，整个结构的表面为可展面，即其表面能够完全展开为一个平 面。可展面的优点在于采用板材压制成型时加工更为方便，生产成本低，加工 精确性高。 附图说明附图1是矩形等截面碰撞吸能盒成型后的示意图。附图2 (a)是矩形等截面碰撞吸能盒的半壳平面展开图；(b)是矩形等截 面碰撞吸能盒的半壳成型后的示意图。附图3是矩形等截面碰撞吸能盒两个半壳成型后的装配示意图。 附图4是三角形等截面碰撞吸能盒成型后的示意图。附图5 (a)是三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种折痕式碰撞吸能盒，其特征在于：该碰撞吸能盒由沿轴向分布的一个或多个碰撞吸能盒模块构成，单个碰撞吸能盒模块具有下述结构：　Ａ．它是具有多边形截面的薄壁管件；　Ｂ．它的每个角部区域有一个钻石型凹角，从而形成预制的折痕纹路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马家耀，由衷，王博，程耿东，
申请(专利权)人：王博，由衷，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]