一种汽车碰撞吸能装置的制作方法

本发明涉及汽车安全防护技术领域，尤其涉及一种汽车碰撞吸能装置。

背景技术：

汽车在行驶过程中若发生碰撞，其碰撞能量主要由保险杠和汽车前纵梁之间的吸能装置吸收，从而达到减小车速和保护乘员安全的目的。目前汽车上的吸能装置大多采用金属结构，即是在汽车前纵梁与保险杠之间安装一套由薄壁金属压制而成的吸能结构，其金属材料通常为韧性较好的钢材。该结构在汽车发生碰撞时，会发生较大的塑性变形，从而吸收碰撞冲击能量。

金属吸能装置通常采用冲压成型，一旦金属被压制成型后，其吸能特性就固定了下来，不具备在不同汽车上都匹配的通用性；同时，金属吸能装置的吸能效率不高，并且工作过程中的缓冲力不稳定，会出现较大的峰值载荷，而过大的峰值载荷会对汽车乘员的安全性带来很大的危害。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种汽车碰撞吸能装置，用以解决现有汽车吸能装置缓冲力不稳定、吸能效率较低以及在不同重量车型之间不具有通用性的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种汽车碰撞吸能装置，安装在保险杠和汽车前纵梁之间，包括：两个吸能管件，每个所述吸能管件一端连接有后连接装置；两个所述后连接装置通过两个连接销连接在一个安装底座上，通过所述安装底座将所述吸能管件固定在汽车纵梁上；所述吸能管件能够沿所述连接销转动，使两个所述吸能管件呈夹角；所述夹角根据保险杠端部的形状确定，保证每个吸能管件与保险杠垂直安装；每个所述吸能管件另一端连接有前连接装置，通过所述前连接装置将所述吸能管件固定在保险杠上；在连接有所述前连接装置的所述吸能管件的端部设置有引发结构，用于降低冲击力峰值。

进一步地，根据不同汽车重量型号，多个所述吸能装置并联安装，具有在不同车型之间的通用性。

进一步地，所述吸能管件为圆管状、锥管状或方管状。

进一步地，所述吸能管件为圆管状，具体为外径为50mm-100mm，长度为200-400mm，厚度为1mm-5mm。

进一步地，所述吸能管件为锥管状，具体为锥角为2°-5°，最大外径为50mm-100mm，长度为200mm-400mm，厚度为1mm-5mm；较小一端连接所述前连接装置。

进一步地，所述吸能管件为方管状，具体为高宽比为1:1-2:1，宽度为50mm-100mm。

进一步地，引发结构包括倒角、尖角或圆角；所述倒角包括内倒角或外倒角。

进一步地，所述尖角或圆角为3个或者4个，沿轴均匀分布；所述尖角或圆角的轴向高度为所述吸能管件的最大外径或最大宽度的0.25-0.375倍。

进一步地，所述倒角为45°。

进一步地，所述吸能管件采用连续碳纤维增强的树脂基复合材料。更近一步地，所述前连接装置、后连接装置和安装底座均为铝合金材料，所述连接销采用高强度钢。

本发明有益效果如下：

与现有汽车碰撞吸能装置相比，本发明所述碰撞吸能装置具有两根吸能管件，分别能够在正向冲击力和侧向冲击力的作用下发生压缩，通过渐进破坏，稳定的吸收碰撞能量；在吸能管件前端设置有倒角、圆角或尖角引发结构，能够显著的降低冲击力峰值，提高吸能装置的吸收效率；本发明所述碰撞吸能装置能够调整两个吸能管件之间的夹角，保证吸能管件与保险杠垂直安装，同时能够适应不同形状的保险杠；针对不同重量车型的汽车，能够将多个吸能装置并联来达到所要求的吸能碰撞要求，从而实现在多个不同类型车型之间的通用性；本发明所述吸能装置，除了连接销采用高强度钢以外，其他部件采用复合材料或铝合金材料，密度低，整体降低吸能装置的重量，为汽车有效减重；本发明的吸能装置采用可拆卸结构，方便进行更换和维修。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明装置在汽车上的安装示意图；

图2为本发明实施例装置的结构示意图；

图3为图2吸能管件连接结构示意图；

图4(1)为图2吸能管件为圆管状的结构示意图；

图4(2)为图2吸能管件为锥管状的结构示意图；

图4(3)为图2吸能管件为方管状的结构示意图；

图5(1)为图2引发结构为外倒角结构示意图；

图5(2)为图2引发结构为内倒角结构示意图；

图5(3)为图2引发结构为尖角结构示意图；

图5(4)为图2引发结构为圆角结构示意图；

其中，1-车架底盘，2-汽车前纵梁，3-保险杠，4-吸能装置，5-并联吸能装置，6-吸能管件，7-前连接装置，8-后连接装置，9-安装底座，10-连接销，11-圆管状吸能管件，12-锥管状吸能管件，13-方管状吸能管件，14-外倒角，15-内倒角，16-尖角，17-圆角。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本实施例提供一种汽车碰撞吸能装置，安装在汽车前纵梁2和汽车保险杠3之间，如图1所示，安装在汽车前方的两侧，每个吸能装置4具有两个呈一定夹角的吸能管件6，与保险杠3的U型臂相对应，保证与保险杠3的垂直安装。行驶中的汽车若发生碰撞，作用在汽车上保险杠3上的冲击分为两类，一类是正向冲击，另一类是侧向冲击，当发生正向冲击时，正向安装的吸能管件6起主要作用，当发生侧向冲击力时，侧向安装的吸能管件6起主要作用。

吸能装置4的结构如图2所示，包括两个吸能管件6，每个吸能管件6一端均设置有后连接装置8，每个后连接装置8均通过一个连接销10连接在安装底座9上，然后将固定底座通过机械连接的方式固定在汽车前纵梁2上；吸能管件6能够沿着连接销10转动，从而改变两个吸能管件6之间的夹角，夹角根据保险杠3的两侧形状具体确定，保证吸能管件6与保险杠3垂直安装。

每个吸能管件6另一端均设置有前连接装置7，前连接装置7的法兰通过螺纹连接的方式安装在汽车保险杠3上，其中一个吸能管件6正向安装，另一个侧向安装在保险杠3的侧臂上。

如图3所示，其中前连接装置7与后连接装置8均设置有插槽，吸能管件6与前连接装置7为间隙配合，间隙中填入软胶固定，吸能管件6与后连接装置8为过盈配合，同时对接缝处封胶固定，这种可拆卸结构，方便进行更换和维修。

吸能管件6形状可以为圆管状，如图4(1)所示，可以为锥管状，如图4(2)所示，也可以为方管状，如图4(3)所示。每种吸能管件6的尺寸根据需要定制或者调整，以适应不同重量的车型。吸能管件6为圆管状时，具体为外径为50mm-100mm，长度为200-400mm，厚度为1mm-5mm。吸能管件6为锥管状时，具体为锥角为2°-5°，最大外径为50mm-100mm，长度为200mm-400mm，厚度为1mm-5mm，较小一端连接所述前连接装置7。吸能管件6为方管状时，具体为高宽比为1:1-2:1，宽度为50mm-100mm；安装时，高度方向垂直于汽车底盘平面。吸能管件6的管径越大，则相应的厚度也需要加大，吸能管的尺寸越大，厚度越大，其总吸能越大，且总吸能与吸能管件6的长度近似成线性关系。

在吸能管件6与前连接装置7的连接的一端设置有引发结构，引发结构如图5(1)、图5(2)、图5(3)和图5(4)所示，以圆管状的吸能管件6为例，在关键的端面设置有外倒角14(图5(1))、内倒角15(图5(2))、尖角16(图5(3))和圆角17(图5(4))，其中外倒角14和内倒角15为45°，尖角16和圆角17为3个或者4个，沿轴均匀分布；所述尖角16或圆角17的轴向高度为所述吸能管件6的最大外径或最大宽度的0.25-0.375倍。引发结构会降低冲击力峰值，提高吸能效率，尖角16和圆角17的效果更好。

吸能管件6材料优选为连续碳纤维增强的树脂基复合材料，中间铺层建议采用±75°的对称铺层(0度参考方向为管件轴向)，最内最外层采用±45°铺层。连接销10采用高强度钢，前连接装置7、后连接装置8和安装底座9为铝合金材质，密度低，能够降低吸能装置4的重量，为汽车有效的减重。

多个吸能装置4能够并联安装，使吸能能力提高，以适应不同重量的车型，使吸能装置4在不同车型之间具有通用性，并联安装方式为竖直方向上并列连接。

以长为200mm、外径为100mm、厚度为3mm为例，每根吸能管件所能承受的平均冲击力为220kN，其最大吸能量为44kJ。两个吸能管件6组成的吸能装置4所能承受的平均冲击力约为330kN，吸收的能量约为66kJ。多个吸能装置4并联后所能承受的冲击力可将每个吸能装置4的所承受的冲击力简单叠加计算。

以某型D级轿车为例，重量约为2.4吨(几乎是最重的轿车)，按照国家汽车安全碰撞要求，碰撞速度至少50km/h，车体动能为231kJ。按照上述吸能装置4的参数，则只需并联4套吸能装置4即可，即在轿车左右前纵梁上各并联2套，其总吸能能力为了264kJ，可满足安全碰撞的吸能要求。

以某国产B级轿车为例，重约定1.34吨。按照国家汽车安全碰撞要求，碰撞速度至少50km/h，车体动能为129kJ。按照上述吸能装置4的参数，则只需并联2套吸能装置4即可，即在轿车左右前纵梁上各安装1套，其总吸能能力为了132kJ，可满足安全碰撞的吸能要求。

综上所述，本发明实施例提供了一种汽车碰撞吸能装置，不仅在汽车碰撞时有效的吸收碰撞能，同时能够有效降低冲击力峰值载荷，提高碰撞能量的吸收效率，同时通过并联多个吸能装置以适应不同重量的车型，保证了通用性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。