车用插片填充式泡沫铝吸能盒[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号(10)申请公布号 CN 104760554 A (43)申请公布日(43)申请公布日 2015.07.08

(21)申请号 201510178612.4(22)申请日 2015.04.16

(71)申请人南京理工大学

地址210094 江苏省南京市玄武区孝陵卫

200号(72)发明人王陶 王良模 王源隆 庄伟超

赵野 徐娟 王蓓佳(74)专利代理机构南京理工大学专利中心

32203

代理人朱显国(51)Int.Cl.

B60R 19/02(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图2页

(54)发明名称

车用插片填充式泡沫铝吸能盒(57)摘要

本发明公开了一种车用插片填充式泡沫铝吸能盒，包括与汽车防撞梁固连的吸能盒本体，与汽车纵梁固连的后安装板，连接吸能盒本体和后安装板的吸能体，设置在吸能体内腔的泡沫铝内芯；上述吸能盒本体为空心盒体，沿吸能盒本体侧壁设有N圈相互平行的溃缩槽，N≥1，溃缩槽与吸能盒本体的挤压形变方向垂直。本发明的吸能盒本体的溃缩槽在发生碰撞时从四周诱导本体变形吸能，提高了碰撞变形的稳定性；泡沫铝内芯静态屈服应力较低、具有长而平坦的应力平台阶段，整体吸能能力与稳定性将因此大大提升；吸能盒装配时可根据实车需求自主确定内芯数量，从而改变吸能盒吸能能力，同时在碰撞事故维修时未变形内芯也可回收重复利用。 C N 1 0 4 7 6 0 5 5 4 A CN 104760554 A

权 利 要 求 书

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1.一种车用插片填充式泡沫铝吸能盒，其特征在于：包括

与汽车防撞梁固连的吸能盒本体(1)；与汽车纵梁固连的后安装板(3)；

连接吸能盒本体(1)和后安装板(3)的吸能体(2)；设置在吸能体(2)内腔的泡沫铝内芯(107)；上述吸能盒本体(1)为空心盒体，沿吸能盒本体(1)侧壁设有N圈相互平行的溃缩槽(104)，N≥1，溃缩槽(104)与吸能盒本体(1)的挤压形变方向垂直。

2.根据权利要求1所述的车用插片填充式泡沫铝吸能盒，其特征在于：上述吸能体(2)，吸能体(2)为空心盒体，沿吸能体(2)侧壁等距离设有M圈相互平行的宽槽(105)，M≥2，宽槽(105)与溃缩槽(104)平行；相邻两个宽槽(105)之间的突出盒体的内腔为吸能腔(106)，吸能腔(106)内填充泡沫铝内芯(107)。

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说 明 书

车用插片填充式泡沫铝吸能盒

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技术领域

[0001]

本发明属于汽车配件，具体涉及一种车用插片填充式泡沫铝吸能盒。

背景技术

吸能盒是用来吸收车辆碰撞产生的能量的一种装置，是车辆第一次承受撞击力的装置。它通常由合金钢或铝合金等材料制成，通过螺栓连接的形式固定在车体纵梁上。主要起到避免外部物体对车辆造成较大冲击，保护内部乘员安全。

[0003] 中国专利CN204077582U公开了一种汽车车身吸能盒结构，该吸能盒屈服强度低，为柔性结构，采用格室构造。在发生低速碰撞时，通过吸能盒轴向溃缩有效吸收低速撞击时的能量，缓解碰撞力。但该种吸能盒由于自身刚度不大，所以在中高速碰撞时，吸能弱、溃缩形式不稳定，无论是对车体纵梁还是车内乘员都无法实现较好的保护。另外，无论发生何种碰撞，该吸能盒都会发生部分变形，维修过程中必须进行替换，增加了维修成本。

[0002]

发明内容

本发明的目的在于提供一种车用插片填充式泡沫铝吸能盒，不仅能在汽车发生中高速碰撞时通过稳定的溃缩变形吸收更多的能量，同时该吸能盒的被动吸能能力在整车装配前可调整，在碰撞事故维修时也能实现部分结构回收重复使用。[0005] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种车用插片填充式泡沫铝吸能盒，包括

与汽车防撞梁固连的吸能盒本体；与汽车纵梁固连的后安装板；

连接吸能盒本体和后安装板的吸能体；设置在吸能体内腔的泡沫铝内芯；上述吸能盒本体为空心盒体，沿吸能盒本体侧壁设有N圈相互平行的溃缩槽，N≥1，溃缩槽与吸能盒本体的挤压形变方向垂直。[0006] 上述吸能体，吸能体为空心盒体，沿吸能体侧壁等距离设有M圈相互平行的宽槽，M≥2，宽槽与溃缩槽平行；相邻两个宽槽之间的突出盒体的内腔为吸能腔，吸能腔内填充泡沫铝内芯。

[0007] 本发明与现有技术相比，其显著优点：（1）吸能盒本体的溃缩槽在发生碰撞时从四周诱导本体变形吸能，提高了碰撞变形的稳定性；（2）泡沫铝内芯静态屈服应力较低、具有长而平坦的应力平台阶段，整体吸能能力与稳定性将因此大大提升；（3）吸能盒装配时可根据实车需求自主确定内芯数量，从而改变吸能盒吸能能力，同时在碰撞事故维修时未变形内芯也可回收重复利用。

[0004]

附图说明

图1为本发明的车用插片填充式泡沫铝吸能盒实施例一的整体结构示意图。

[0009] 图2为本发明的车用插片填充式泡沫铝吸能盒实施例一的结构剖面图。

[0008]

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说 明 书

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图3为本发明的车用插片填充式泡沫铝吸能盒实施例二的结构示意图。

具体实施方式

[0011] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。[0012] 一种车用插片填充式泡沫铝吸能盒，包括吸能盒本体1、吸能体2、后安装板3和泡沫铝内芯107，吸能体2一端与吸能盒本体1固连，吸能体2另一端与后安装板3固连，设置在吸能体2内腔的泡沫铝内芯107，吸能盒本体1的另一端与汽车防撞梁固连，后安装板3再与汽车纵梁固连。

[0013] 吸能盒本体1为空心盒体，沿吸能盒本体1侧壁周向设有N圈相互平行的溃缩槽104，N≥1，溃缩槽104与吸能盒本体1的挤压形变方向垂直。[0014] 吸能体2为空心盒体，沿吸能体2侧壁周向等距离设有M圈相互平行的宽槽105，M≥2，宽槽105与溃缩槽104平行。相邻两个宽槽105之间的突出盒体的内腔为吸能腔106，吸能腔106内填充泡沫铝内芯107。[0015] 实施例一

结合图1和图2，一种车用插片填充式泡沫铝吸能盒，包括矩形截面薄壁吸能盒本体1、吸能体2、后安装板3和泡沫铝内芯107，吸能盒本体1由1.2毫米厚的高强度钢板冷冲压成形，同时使用点焊技术焊接成长方体吸能盒结构，尺寸长为100毫米、宽为80毫米、高为100毫米。在吸能盒本体1的一个侧面设有翻边，翻边通过点焊与汽车防撞梁连接，吸能体2同样由1.2毫米厚的高强度钢板冷冲压成形，同时使用点焊技术焊接成两边开口的长方体吸能盒结构，尺寸长70毫米、宽为80毫米、高为100毫米，吸能盒本体1的与设有翻边的侧面的相对的侧面与吸能体2的侧面通过缝焊固连，吸能体2的与焊接面相对的侧面再与后安装板3焊接，后安装板3尺寸宽100mm、高为140mm、厚度为4mm，后安装板3上开有用于螺栓连接纵梁的四个M8螺纹孔103，与汽车纵梁通过螺栓连接。沿吸能盒本体1侧壁周向设有两圈相互平行的向内凹陷的溃缩槽104，溃缩槽104宽度为2毫米、槽深为1.5毫米且平行均匀分布，溃缩槽104与吸能盒本体1的挤压形变方向垂直。沿吸能体2侧壁周向等距离设有四圈相互平行且向内凹陷的宽槽105，宽槽105宽度为10毫米、槽深也为10毫米且平行均匀分布，从而在相邻的两个宽槽间的突出盒体形成三个平行等距的吸能腔106，宽槽105与溃缩槽104平行。吸能腔106内填充有泡沫铝内芯107，泡沫铝内芯107的平均孔径为2mm、孔隙率为70%，是微通孔的泡沫铝材料。

[0016] 实施例一中的车用插片填充式泡沫铝吸能盒中，通过后安装板3，将吸能体2固定在汽车纵梁上，通过吸能盒本体1的翻边，将吸能盒本体1焊接在汽车防撞梁上，从而将车用插片填充式泡沫铝吸能盒固定在防撞梁与纵梁之间。以汽车低中速行驶时发生正面碰撞为例，本实施例中，碰撞发生时前防撞梁将碰撞能量传到汽车吸能盒中，吸能盒本体1的开始溃缩吸能，同时侧壁上的溃缩槽104能够引导快速溃缩，提高整体变形的均匀性，从而改善了吸能盒吸能稳定性。当吸能盒本体1完全溃缩，碰撞能量传递至吸能体2，由于吸能体2上存在宽槽105，吸能体2刚度下降，迅速发生溃缩，压缩吸能腔106，吸能腔106内部的泡沫铝内芯107开始变形吸能。吸能腔内泡沫铝内芯107静态屈服应力较低、具有长而平坦的应力平台阶段，但在动态载荷作用，屈服强度明显增加，理想吸能效率可达0.7以上，从而大大增加了吸能量和结构刚度，进一步改善了所述吸能盒的吸能效果。在碰撞过程中未

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说 明 书

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发生变形的内芯可在维修过程中回收利用，节约了成本，提高了材料使用率。[0017] 实施例二

结合图3，一种车用插片填充式泡沫铝吸能盒，包括圆柱形薄壁吸能盒本体1、圆柱形薄壁吸能体2、后安装板3和泡沫铝内芯107，吸能盒本体1和圆柱形薄壁吸能体2一体制造，由1.2毫米厚的低碳钢冷冲压成形，其中吸能盒本体1尺寸长为100毫米、截面直径为75mm，圆柱形薄壁吸能体2尺寸长为70毫米、截面直径为75mm。在吸能盒本体1的顶面设有翻边，翻边通过对焊与汽车防撞梁连接。吸能体2的底面与后安装板3焊接，后安装板3尺寸宽100mm、高为140mm、厚度为4mm，后安装板3上开有用于螺栓连接纵梁的四个M8螺纹孔103，与汽车纵梁通过螺栓连接。沿吸能盒本体1侧壁周向设有三圈相互平行的向内凹陷的溃缩槽104，溃缩槽104宽度为2毫米、槽深为1.5毫米且平行均匀分布。沿吸能体2侧壁周向等距离设有三圈相互平行且向内凹陷的宽槽105，宽槽105宽度为15毫米、槽深为10毫米且平行均匀分布，从而在相邻的两个宽槽间的突出盒体形成三个平行等距的吸能腔106。吸能腔106内填充有泡沫铝内芯107，泡沫铝内芯107的平均孔径为3mm、孔隙率为85%，是微通孔的泡沫铝材料。

[0018] 实施例二中的车用插片填充式泡沫铝吸能盒中，通过后安装板3，将吸能体2固定在汽车纵梁上，通过吸能盒本体1的翻边，将吸能盒本体1焊接在汽车防撞梁上，从而将车用插片填充式泡沫铝吸能盒固定在防撞梁与纵梁之间。以汽车低中速行驶时发生正面碰撞为例，本实施例中，碰撞发生时前防撞梁将碰撞能量传到汽车吸能盒中，吸能盒本体1的开始溃缩吸能，同时侧壁上的溃缩槽104能够引导快速溃缩，提高整体变形的均匀性，从而改善了吸能盒吸能稳定性。当吸能盒本体1完全溃缩，碰撞能量传递至吸能体2，由于吸能体2上存在宽槽105，吸能体2刚度下降，迅速发生溃缩，压缩吸能腔106，吸能腔106内部的泡沫铝内芯107开始变形吸能。吸能腔内泡沫铝内芯107静态屈服应力较低、具有长而平坦的应力平台阶段，但在动态载荷作用，屈服强度明显增加，理想吸能效率可达0.7以上，从而大大增加了吸能量和结构刚度，进一步改善了所述吸能盒的吸能效果。在碰撞过程中未发生变形的内芯可在维修过程中回收利用，节约了成本，提高了材料使用率。

[0019] 本发明的吸能盒本体的溃缩槽在发生碰撞时从四周诱导本体变形吸能，提高了碰撞变形的稳定性；泡沫铝内芯静态屈服应力较低、具有长而平坦的应力平台阶段，整体吸能能力与稳定性将因此大大提升；吸能盒装配时可根据实车需求自主确定内芯数量，从而改变吸能盒吸能能力，同时在碰撞事故维修时未变形内芯也可回收重复利用。

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说 明 书 附 图

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图 1

图 2

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说 明 书 附 图

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图 3

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