本發(fā)明屬于車輛防撞吸能裝置技術領域，特別是一種吸能效果更好的負泊松比汽車吸能裝置。

背景技術：

汽車車身的防撞能力對保護乘客的安全有著極其重要的作用。為了保證成員的安全，通常會在汽車的前部和尾部安裝保險杠系統(tǒng)。為了盡可能的吸收撞擊的能量，在保險杠系統(tǒng)中，會加入一個吸能裝置。

中國發(fā)明專利申請“一種汽車副車架吸能盒”(申請?zhí)枺?00620075281.8，公開日：)公開了一種與前保險杠和汽車縱梁連接的吸能盒，安裝于副車架與車身前橫梁之間，吸能盒為兩端開口的方盒狀，包括吸能盒切槽面板、吸能盒側板和吸能盒平面板，且兩端開口沿車身的前后方向設置，吸能盒的方形盒狀表面上，設有與車身橫向同向的、長條形狀的吸能盒切槽，在所在的盒體表面上產生形變。

這種吸能盒在車輛發(fā)生碰撞時吸能效果不夠理想。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種負泊松比汽車吸能裝置，吸能效果更好。

實現本發(fā)明目的的技術解決方案為：

一種負泊松比汽車吸能裝置，包括圓盤狀頂板1和圓盤狀底座2，在所述頂板1與底座2之間設有薄壁內圓筒3和薄壁外圓筒6，所述內圓筒3一端與底座2固連，另一端與頂板1固連，所述外圓筒6一端與底座2固連，另一端與頂板1固連；

在所述內圓筒3和所述外圓筒6之間套裝有疊置的多個負泊松比模塊4。

優(yōu)選地，所述每個負泊松比模塊4由環(huán)狀連接層41固接在環(huán)狀支撐層42上構成，所述支撐層42周向均布有多條沿徑向延伸的支撐層突起421，所述連接層41上與支撐層突起421相對應的位置設有沿徑向延伸的連接層突起411，所述連接層突起411頂部的下表面與支撐層突起421頂部的上表面固定連接，連接層突起411頂部及兩側翼與支撐層突起421頂部及兩側翼共同圍成一徑向通道，稱為負泊松比單元5。所述連接層突起411頂部的下表面與支撐層突起421頂部的上表面相匹配，使相鄰的上一個負泊松比模塊4的支撐層底座422的下表面與下一個負泊松比模塊4的連接層底座412的上表面密切扣合。

所述吸能填充物7過盈裝配于所述內圓筒3的內側。

本發(fā)明與現有技術相比，其顯著優(yōu)點為：

吸能效果更好：

本發(fā)明包含多層負泊松比模塊。由于負泊松比特性，當受到軸向作用力時，整體會產生一個沿與作用力方向相垂直的方向收縮的效果，從而提高了材料剛度，進一步增強該吸能裝置的吸能效果。

負泊松比模塊的收縮會作用于薄壁內圓筒和外圓筒結構上，使得薄壁內外圓筒結構發(fā)生屈曲，并且薄壁內圓筒會進一步作用于其內側的吸能填充物上，吸收更多的能量。此外，薄壁內外圓筒結構會增強負泊松比結構在壓縮過程中變形模式的穩(wěn)定性，避免負泊松比結構發(fā)生整體彎曲等不利的變形模式，從而擁有更強的吸能效果。

下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1是本發(fā)明汽車吸能裝置的結構示意圖。

圖2是圖1去除薄壁外圓筒后的結構示意圖。

圖3是圖1的局部剖切圖。

圖4是負泊松比模塊的結構模型圖。

圖5是負泊松比單元的結構參數示例圖。

圖6是負泊松比單元的受力分析圖。

圖7是負泊松比單元的組合受力分析圖。

圖中，頂板1，前連接板11，底座2，后連接板21，薄壁內圓筒3，負泊松比模塊4，負泊松比單元5，連接層41，連接層突起411，連接層底座412，支撐層42，支撐層突起421，支撐層底座422，薄壁外圓筒6，吸能填充物7。

具體實施方式

本發(fā)明負泊松比汽車吸能裝置，包括圓盤狀頂板1和圓盤狀底座2，在所述頂板1與底座2之間設有薄壁內圓筒3和薄壁外圓筒6，所述內圓筒3一端與底座2固連，另一端與頂板1固連，所述外圓筒6一端與底座2固連，另一端與頂板1固連；

在所述內圓筒3和所述外圓筒6之間套裝有疊置的多個負泊松比模塊4；

在所述內圓筒3內側裝配有吸能填充物7。

為將本發(fā)明負泊松比汽車吸能裝置連接在汽車前保險杠與汽車前縱梁之間，在頂板1邊沿設有前連接板11，在底座2邊沿設有后連接板21，如圖1、圖2、圖3所示。

優(yōu)選地，所述每個負泊松比模塊4由環(huán)狀連接層41固接在環(huán)狀支撐層42上構成，所述支撐層42周向均布有多條沿徑向延伸的支撐層突起421，所述連接層41上與支撐層突起421相對應的位置設有沿徑向延伸的連接層突起411，所述連接層突起411頂部的下表面與支撐層突起421頂部的上表面固定連接，連接層突起411的頂部及兩側翼與支撐層突起421的頂部及兩側翼共同圍成一徑向通道稱為負泊松比單元5。

負泊松比單元5的截面可以是四邊形、內凹四邊形、六邊形以及內凹六邊形中的任意一種。

優(yōu)選地，所述連接層突起411頂部的下表面形狀與支撐層突起421頂部的上表面形狀相匹配，使相鄰的上一個負泊松比模塊4的支撐層底座422的下表面與下一個負泊松比模塊4的連接層底座412的上表面密切扣合，如圖4所示。

所述負泊松比模塊4過盈配合套裝在所述內圓筒3和所述外圓筒6之間。

所述吸能填充物(7)過盈裝配于所述內圓筒(3)的內側。

圖5是本發(fā)明實施例汽車吸能裝置的負泊松比單元t的結構參數簡圖。

將負泊松比單元可簡化為一個內凹四邊形的結構。內凹四邊形結構的設計參數包括l，s，α和β，改變其中的任一參數都可以改變負泊松比單元的負泊松比特性，從而改變該汽車吸能裝置的吸能效果。

圖6是本發(fā)明實施例汽車吸能裝置的負泊松比單元t的受力分析圖。

當其在b處受到如圖所示的下壓作用力f時，則a、b、c將分別運動到a’、b’、c’處，從而產生一個沿與作用力方向相垂直的方向收縮的效果。

圖7是本發(fā)明實施例汽車吸能裝置的負泊松比單元的組合受力分析圖。

當由多個負泊松比單元t組合而成的多個負泊松比模塊受到如圖所示的作用力時，因為其具有的負泊松比特性，整體會產生一個沿與作用力方向相垂直的方向收縮的效果，從而提高了材料剛度，進一步增強該吸能裝置的吸能效果。

負泊松比結構的收縮會作用于薄壁內外圓筒結構，使得薄壁內外圓筒結構發(fā)生屈曲，并且薄壁內圓筒會進一步的作用于其內側的吸能填充物上，吸收更多的能量。此外，薄壁內外圓筒結構會增強負泊松比結構在壓縮過程中變形模式的穩(wěn)定性，避免負泊松比結構發(fā)生整體彎曲等不利的變形模式。

此外，支撐層、連接層、薄壁內外圓筒結構以及吸能填充物可以由不同種材料制成，例如：底座和支撐層由尼龍材料制成、頂部和連接層以及薄壁內外圓筒結構由聚氨酯材料制成，而吸能填充物來由泡沫鋁制成。

本發(fā)明汽車吸能裝置的其它實施方式中，可以通過改變負泊松比模塊的層數和層高、支撐層和連接層的厚度、負泊松比單元的個數、薄壁內外圓筒結構的厚度而改變該吸能裝置的剛度，從而改變該汽車吸能裝置的吸能效果。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明公開一種負泊松比汽車吸能裝置，包括圓盤狀頂板(1)和圓盤狀底座(2)，在所述頂板(1)與底座(2)之間設有薄壁內圓筒(3)和薄壁外圓筒(6)，所述內圓筒(3)一端與底座(2)固連，另一端與頂板(1)固連，所述外圓筒(6)一端與底座(2)固連，另一端與頂板(1)固連；在所述內圓筒(3)和所述外圓筒(6)之間套裝有疊置的多個負泊松比模塊(4)，在所述的內圓筒(3)內側裝有吸能填充物(7)。本發(fā)明的負泊松比汽車吸能裝置，吸能效果更好，結構更穩(wěn)定。

技術研發(fā)人員：高強;王良模;江怡;王中興;孫鵬程
受保護的技術使用者：南京理工大學
技術研發(fā)日：2017.05.12
技術公布日：2017.09.22