專利名稱：一種具有高吸能性能的汽車保險杠吸能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車用裝置，特別是適用于小型汽車的高效吸能保險杠吸能器，屬 汽車技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，輕量化成為汽車發(fā)展的一個主流方向。小型汽車的安 全性、舒適性、環(huán)保性是現(xiàn)代汽車的重要質(zhì)量指標(biāo)，提高汽車在碰撞情況下的安全性和經(jīng)濟(jì) 性已經(jīng)成為汽車被動安全性研究的重要課題。汽車保險杠是在汽車發(fā)生碰撞事故時最大限 度保護(hù)乘員安全的重要部件，其主要構(gòu)成包括橫梁和連接于橫梁與車體安裝板之間的吸能 器。吸能器是在汽車受到撞擊時以其壓縮變形來充分吸收碰撞動能及減小最大撞擊力以緩 和沖擊的部件，為提高吸能器的吸能功效，生產(chǎn)企業(yè)通常是通過提高材料的力學(xué)吸能、加大 吸能器斷面尺寸和改進(jìn)吸能器結(jié)構(gòu)形狀等幾個方面入手。參看圖3、圖4，這是兩種常用的 鋁合金吸能器結(jié)構(gòu)示意圖，其工藝過程均是由鋁型材直接擠壓成型后，再經(jīng)過熱處理提高 力學(xué)性能，最后經(jīng)過切斷和切角工序得到適用的長度和角度。其中，圖3所示吸能器斷面形 狀簡單，吸能器骨架相對單薄，抗變型能力弱，因此需要通過增加長度尺寸和斷面尺寸達(dá)到 產(chǎn)品的吸能要求；圖4所示吸能器為六邊形，其芯部骨架也是六邊形，這種結(jié)構(gòu)相比圖1吸 能器吸能效果要好，但其結(jié)構(gòu)形狀導(dǎo)致斷面尺寸較大，而且傳遞受力欠均勻。輕量化小型汽 車，由于汽車前部結(jié)構(gòu)緊湊，留給安裝吸能器的空間有限，現(xiàn)有吸能器結(jié)構(gòu)難以達(dá)到既保證 吸能效果又能適應(yīng)汽車安裝空間的要求，若為了減小吸能器尺寸，一味追求提高材料的力 學(xué)性能，則勢必會大大增加產(chǎn)品成本。因此改進(jìn)吸能器結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其在同等條件下具備更 高的吸能效果，是解決上述問題的優(yōu)選方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決上述已有技術(shù)之缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)形狀更為合理緊湊、傳遞力 均勻的具有高吸能性能的汽車保險杠吸能器。本發(fā)明所稱問題是通過以下技術(shù)方案解決的一種具有高吸能性能的汽車保險杠吸能器，構(gòu)成包括吸能器殼體和位于殼體內(nèi)的 骨架，其特別之處是所述吸能器殼體的橫截面為對稱的八邊形，該八邊形由兩條相互對應(yīng) 的長邊、兩條相互對應(yīng)的短邊和連接長短邊的四條角邊構(gòu)成；所述吸能器骨架橫截面為橢 圓形，在殼體與骨架之間設(shè)有四根加強(qiáng)筋條，各加強(qiáng)筋條分別由殼體長邊、短邊中部向骨架 延伸并與其接合。上述具有高吸能性能的汽車保險杠吸能器，所述吸能器殼體斷面尺寸如下兩條 對應(yīng)的長邊間距L為60-63毫米，兩條對應(yīng)的短邊間距B為70-72毫米，兩條對應(yīng)的角邊間 距A為68-70毫米；所述吸能器骨架斷面尺寸如下橢圓形骨架長徑Dl為54-56毫米，橢圓 形骨架短徑D2為44-46毫米。上述具有高吸能性能的汽車保險杠吸能器，所述吸能器與保險杠的接觸面為斜
3面、與車體安裝板接觸面為平面，吸能器高側(cè)面尺寸Hl為70-72毫米，矮側(cè)面尺寸H2為 59-61毫米。上述具有高吸能性能的汽車保險杠吸能器，所述吸能器為鋁合金材質(zhì)，其抗拉強(qiáng) 度彡215Mpa ；屈服強(qiáng)度彡170Mpa ；延伸率彡10%。本發(fā)明產(chǎn)品針對現(xiàn)有吸能器結(jié)構(gòu)難以兼顧輕量化小型汽車狹小安裝空間和保證 高效吸能雙重要求問題，開發(fā)了一種專用于小型汽車保險杠的吸能器。所述吸能器斷面 形狀為八邊形殼體和由四根加強(qiáng)筋條連接的橢圓形骨架，該結(jié)構(gòu)可以使吸能器整體受力均 勻，避免因局部受力過大而造成碰撞潰變，吸能器骨架采用盡量與殼體形狀匹配且接近圓 形的橢圓形，可以在吸能器受力時更好的把力進(jìn)行分解，并按照外形均勻傳遞。此外，該吸 能器采用鋁合金6063經(jīng)過T6處理，材料抗拉強(qiáng)度> 215Mpa ；屈服強(qiáng)度> 170Mpa ；延伸率 ^ 10%，通過增加產(chǎn)品剛性，增強(qiáng)其抗變形能力。與現(xiàn)有同類型吸能器相比，本發(fā)明吸能器 在大大減小外形尺寸、滿足小型車安裝空間的同時，仍可以保證高效吸能的要求，高速碰撞 仿真分析結(jié)果表明，該吸能器用于小型于汽車上在經(jīng)受碰撞力時，左、右吸能盒及保險杠縱 向力、橫向力均可達(dá)到相應(yīng)規(guī)范及汽車廠家要求。


圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3、圖4是兩種現(xiàn)有吸能器結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為右側(cè)吸能器在高速碰撞仿真試驗中的力_侵入量曲線；圖6為左側(cè)吸能器在高速碰撞仿真試驗中的力_侵入量曲線；圖7為保險杠在高速碰撞仿真試驗中的力-侵入量曲線。附圖中標(biāo)號如下1.殼體短邊，2.殼體長邊，3.加強(qiáng)筋條，4.吸能器骨架，5.殼體 角邊。
具體實施例方式參看圖1、圖2，本發(fā)明所述吸能器由八面體殼體和位于殼體內(nèi)的橢圓形截面骨架 構(gòu)成。吸能器殼體的橫截面為對稱的八邊形，該八邊形由兩條相互對應(yīng)的長邊2、兩條相互 對應(yīng)的短邊1和連接長短邊的四條等長的角邊5構(gòu)成，殼體的非正八面體設(shè)計，主要是從吸 能器安裝空間的要求考慮。吸能器骨架4的橫截面采用盡量與殼體形狀匹配且接近圓形的 橢圓形設(shè)計，在殼體與骨架之間設(shè)有四根加強(qiáng)筋條3，各加強(qiáng)筋條分別由殼體長邊、短邊中 部向骨架延伸并與其接合。吸能器的各部分面尺寸如下兩條對應(yīng)的長邊間距L為60-63 毫米，兩條對應(yīng)的短邊間距B為70-72毫米，兩條對應(yīng)的角邊間距A為68-70毫米；所述吸 能器骨架斷面尺寸如下橢圓形骨架長徑Dl為54-56毫米，橢圓形骨架短徑D2為44-46毫 米。吸能器與保險杠的接觸面為斜面、與車體安裝板接觸面為平面，吸能器高側(cè)面尺寸Hl 為70-72毫米，矮側(cè)面尺寸H2為59-61毫米。本發(fā)明產(chǎn)品與現(xiàn)有產(chǎn)品相比外形尺寸減小，特別是長度尺寸大幅度減小，如相對 于圖3、圖4吸能器，長度尺寸可減小20-30毫米，完全可以滿足小型汽車安裝空間。常規(guī)吸 能理念分析，吸能器長度尺寸減短，即降低了吸能距離，縮短了吸能時間，造成總的吸能量減少；同時斷面尺寸減小，降低了產(chǎn)品的剛性，減小了支撐面積，加快了產(chǎn)品變形，從而造成 還沒有達(dá)到吸能要求產(chǎn)品就已經(jīng)潰變。本發(fā)明吸能器外部輪廓(殼體)采用八面體結(jié)構(gòu)， 該外部輪廓趨近于圓，有利于受力時更好的把力進(jìn)行分解，并且按照外形均勻傳遞，使整個 產(chǎn)品受力均勻，避免局部受力過大而造成風(fēng)險。由于受力是沿這八個面?zhèn)鬟f，比較六面體和 長方形來說，傳遞更均勻，受力更均勻，同時當(dāng)外力傳遞到吸能器內(nèi)部時，在殼體的四個受 力面上都有一條加強(qiáng)筋，保證力可以直接傳遞到內(nèi)部骨架上，相當(dāng)于對吸能器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了 二次加強(qiáng)。內(nèi)部骨架采用接近圓形的橢圓結(jié)構(gòu)，一來可以盡量與殼體形狀匹配，二來吸取圓 形在受力時可以把力進(jìn)行均勻分解、并按照外形均勻傳遞的特點，在受力方面相比其它形 狀更為合理。本發(fā)明吸能器當(dāng)外部殼體受力后，可以將力直接傳遞到內(nèi)部骨架上，而骨架的橢 圓形結(jié)構(gòu)又會把力分解沿其形狀傳遞，同時又通過加強(qiáng)筋條把受到的力傳遞給殼體沒有直 接受力的部位，這樣，殼體受力后沿外形傳遞，同時又向內(nèi)部骨架傳遞，同時通過內(nèi)部的吸 能和傳遞又把一部分力傳遞給沒有直接受力的殼體其它部位，形成了受力過程中先外部吸 能(另外，吸能器與保險杠的接觸面為斜面)、然后內(nèi)部吸能、最后再傳遞一部分到非主受 力面的外部輪廓，形成外部_內(nèi)部-外部受力循環(huán)，從而增強(qiáng)了承受碰撞力的能力，提高了 吸能效果。參看圖5-7，這是所述吸能器安裝于車體上后，右側(cè)、左側(cè)吸能器和保險杠高速碰 撞仿真試驗的力-侵入量曲線圖。當(dāng)車身受到碰撞力時，該力可分解為X、Y、Z三個方向的 分力，其中X向分力為垂直指向車頭且與車身平行；Y向分力為平行于車頭且與車身平行；Z 向分力為垂直車身(沿車身高度方向)。在圖5中，Xl表示坐標(biāo)X方向力，Yl表示坐標(biāo)Y方向力，Zl表示坐標(biāo)Z方向力。 由圖5右側(cè)吸能器高速碰撞仿真試驗的力-侵入量曲線可見，X向分力為80. 6KN，滿足85KN 的規(guī)范要求；Y向分力為9. 2KN，滿足IOKN的規(guī)范要求；Z向分力為5. 7KN，滿足IOKN的規(guī)范 要求。在圖6中，X2表示坐標(biāo)X方向力，Y2表示坐標(biāo)Y方向力，Z2表示坐標(biāo)Z方向力。 由圖6左側(cè)吸能器高速碰撞仿真試驗的力-侵入量曲線可見，X向分力為14. 3KN，滿足85KN 的規(guī)范要求；Y向分力為9. 5KN，滿足IOKN的規(guī)范要求；Z向分力為6. 5KN，滿足IOKN的規(guī)范 要求。在圖7中，XNl表示吸能盒的吸能隨侵入量的變化曲線，HLl表示橫梁的吸能隨侵 入量的變化曲線，zm表示保險杠的總吸能隨侵入量的變化曲線。由圖7保險杠高速碰撞 仿真試驗的力-侵入量曲線可見，吸能盒總體吸能為7. 1KJ，大于汽車廠家不小于5KJ的要 求。
權(quán)利要求
一種具有高吸能性能的汽車保險杠吸能器，它包括吸能器殼體和位于殼體內(nèi)的骨架，其特征在于所述吸能器殼體的橫截面為對稱的八邊形，該八邊形由兩條相互對應(yīng)的長邊(2)、兩條相互對應(yīng)的短邊(1)和連接長短邊的四條角邊(5)構(gòu)成；所述吸能器骨架(4)橫截面為橢圓形，在殼體與骨架之間設(shè)有四根加強(qiáng)筋條(3)，各加強(qiáng)筋條分別由殼體長邊、短邊中部向骨架延伸并與其接合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有高吸能性能的汽車保險杠吸能器，其特征在于所述吸 能器殼體斷面尺寸如下兩條對應(yīng)的長邊間距L為60-63毫米，兩條對應(yīng)的短邊間距B為 70-72毫米，兩條對應(yīng)的角邊間距A為68-70毫米；所述吸能器骨架斷面尺寸如下橢圓形 骨架長徑D1為54-56毫米，橢圓形骨架短徑D2為44-46毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有高吸能性能的汽車保險杠吸能器，其特征在于所述吸 能器與保險杠接觸的面為斜面、與車體安裝板接觸的面為平面，吸能器高側(cè)面尺寸HI為 70-72毫米，矮側(cè)面尺寸H2為59-61毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的具有高吸能性能的汽車保險杠吸能器，其特征在于 所述吸能器為鋁合金材質(zhì)，其抗拉強(qiáng)度彡215Mpa ；屈服強(qiáng)度彡170Mpa ；延伸率彡10%。
全文摘要
一種具有高吸能性能的汽車保險杠吸能器，用于解決兼顧小型汽車狹小安裝空間和保證高效吸能雙重要求問題。它包括吸能器殼體和位于殼體內(nèi)的骨架，改進(jìn)后吸能器殼體的橫截面為對稱的八邊形，該八邊形由兩條相互對應(yīng)的長邊、兩條相互對應(yīng)的短邊和連接長短邊的四條角邊構(gòu)成；吸能器骨架橫截面為橢圓形，在殼體與骨架之間設(shè)有四根加強(qiáng)筋條，各加強(qiáng)筋條分別由殼體長邊、短邊中部向骨架延伸并與其接合。本發(fā)明吸能器結(jié)構(gòu)可以使吸能器整體受力均勻，避免因局部受力過大而造成碰撞潰變。與現(xiàn)有同類型吸能器相比，本發(fā)明吸能器在大大減小外形尺寸、滿足小型車安裝空間的同時，仍可以保證高效吸能的要求。
文檔編號B60R19/34GK101927742SQ20101026147
公開日2010年12月29日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月25日
發(fā)明者徐鋒, 王志光 申請人:凌云工業(yè)股份有限公司