一種保險槓吸能緩衝結構的製作方法
2023-06-05 10:21:16 1
本發明涉及一種汽車保險槓的吸能緩衝結構。
背景技術：
汽車在發生碰撞時，碰撞能量較小時，由汽車表面保險槓覆蓋件變形和填充泡沫吸收能量，碰撞能量較大時，由汽車前部防撞梁傳遞給吸能裝置，吸能裝置產生潰縮吸收能量。而行人與汽車發生碰撞時能量較小，由本田vezel的40km/h正向碰撞假人模型(polar)試驗結果觀察，汽車保險槓、發動機罩等覆蓋件產生變形，車身結構並無明顯變形。
所以，汽車前端保險槓起行人保護作用的主要有兩部分主要結構，一部分是車身塑料覆蓋件，一般是由聚氨酯（或其他樹脂材料）和增強材料（玻璃纖維粉，矽石灰等）反應注射成型（RIM）形成，具有較好的彈性和變形恢復能力，在發生碰撞時會產生較大變形量。另一部分是填充泡沫部件，一般由發泡聚丙烯（EPP）或其他泡沫材料（發泡聚苯乙烯EPS、發泡聚乙烯PEP等）的珠粒模塑成型，其中以性能最好的EPP為例，在上述40km/h的行人碰撞試驗中，並沒有發生明顯的塑性變形。
由做功的原理可知，發生碰撞時，保險槓的形變量越大，其吸收的能量越多。現有的汽車在保護行人方面普遍採用在防撞梁和保險槓蒙皮之間填充吸能泡沫，雖然填充泡沫的緩衝吸能性能好，但是其在汽車低速行駛時碰撞後的壓縮變形率小，限制了塑料保險槓產生更大的變形，對於行人保護不利。
綜上所述，裝有普通保險槓的汽車與行人發生碰撞時，無法使填充泡沫產生較大變形，填充泡沫的吸能效果並不明顯，可能導致行人腿部加速度過大，對行人造成傷害。
技術實現要素：
解決上述技術問題的本發明在普遍的保險槓結構上設計形變量更大的可壓潰結構，通過在吸能泡沫的背面連接容易屈曲的彈性吸能片，吸能泡沫的結構設計有易脆斷部位，吸能泡沫的斷裂和移動吸收了能量，同時增大了保險槓蒙皮的可變形空間，增加了碰撞時的緩衝距離。
本發明採用如下技術方案實現：
一種保險槓吸能緩衝結構，由內向外依次包括：
固定在汽車前防撞梁上的吸能片託架、嵌合在所述吸能片託架上的彈性吸能片、貼合在彈性吸能片上的吸能泡沫、外蒙皮。
進一步地，所述的吸能片託架上下兩側分別設置有用於嵌合彈性吸能片並為彈性吸能片變形留有空間的吸能片嵌合變形部、用於限制吸能泡沫斷裂後變形的限位延伸部。從而為彈性吸能片的變形留下足夠空間，同時對吸能泡沫斷裂後的變形進行適當的限制。
進一步地，所述彈性吸能片和吸能泡沫沿吸能片託架的長度方向分段設置，以避免其橫向強度過大導致彈性吸能片無法有效變形和吸能泡沫無法斷裂的情況。
進一步地，所述吸能片託架通過螺栓與汽車前防撞梁，且材料與汽車前防撞梁相同。
進一步地，所述的所述吸能片託架的厚度為2~3mm。
進一步地，所述的彈性吸能片採用低強度和低剛度的材料，包括鋁合金、低碳鋼。
進一步地，所述的彈性吸能片的厚度為1~2mm。
進一步地，所述的吸能泡沫內部形狀與安裝後未變形時的彈性吸能片的形狀相同。
進一步地，所述的吸能泡沫材料為發泡聚丙烯。
相比現有技術，本發明的吸能片託架具有高強度和高剛度，能夠結合汽車前防撞梁向後傳遞碰撞力；所述彈性吸能片具有低強度和低剛度，能夠在行人碰撞時產生變形和壓潰並吸收能量；所述吸能泡沫在碰撞時能夠從設計的脆弱處斷裂，滑向上下兩方，增加行人碰撞時的緩衝距離。本發明從汽車碰撞時行人腿部的加速度隨碰撞時間的變化的角度，降低行人腿部的加速度峰值，增大吸收的碰撞能量和緩衝距離，減少碰撞時對行人的傷害。
附圖說明
圖1表示本發明實施方式的保險槓吸能緩衝結構的立體分解示意圖。
圖2表示本發明實施方式的保險槓吸能緩衝結構的截面示意圖。
圖3表示本發明實施方式的保險槓吸能緩衝結構的吸能片託架的結構示意圖。
圖4表示本發明實施方式的保險槓吸能緩衝結構的受碰撞後變形的示意圖。
圖5表示本發明實施方式在能量吸收原理上和普通保險槓結構的對比圖。
圖中所示為： 1-汽車前防撞梁；2-吸能片託架；21-吸能片嵌合變形部；22-限位延伸部；3-外蒙皮；4-吸能泡沫；5-彈性吸能片。
具體實施方式
以下將參照附圖詳細地說明本發明的一種實施方式。本實施方式中的尺寸、材料僅是為了便於理解本發明功能的說明性示例，不限制本發明實際細節。對於其它圖例中功能和構造實質相同的部件不做重複性說明，與本發明不直接相關的部件已經省略。
如圖1和圖2所示，一種保險槓吸能緩衝結構，由內向外依次包括：固定在汽車前防撞梁1上的吸能片託架2、嵌合在所述吸能片託架2上的彈性吸能片5、貼合在彈性吸能片5上的吸能泡沫4、外蒙皮3。
如圖3所示，所述的吸能片託架2上下兩側分別設置有用於嵌合彈性吸能片5並為彈性吸能片5變形留有空間的吸能片嵌合變形部21、用於限制吸能泡沫斷裂後變形的限位延伸部22。從而為彈性吸能片5的變形留下足夠空間，同時對吸能泡沫斷裂後的變形進行適當的限制。
所述彈性吸能片5和吸能泡沫4沿吸能片託架2的長度方向分三段設置，以避免其橫向強度過大導致吸能片無法有效變形和吸能泡沫無法斷裂的情況，導致無法產生理想的變形效果。也可以根據需要設置為其他數量的多段式，如四段式。所述的彈性吸能片5採用低強度和低剛度的材料，包括鋁合金、低碳鋼等，利用材料的彈性嵌合在吸能片託架2中，厚度為1~2mm，可與車身鈑金件厚度相近，保證具有一定彈性和較低的強度極限，具體可根據實際結構確定。彈性吸能片5依靠上下方向的擴張彈力嵌合在吸能片託架2中，由於安裝時吸能片託架2和彈性吸能片5之間存在相互作用力，彈性吸能片5依靠摩擦不產生橫向的移動，彈性吸能片的形狀設計參考圖2所示設計，其橫截面呈V形，自然狀態下夾角為120度，保證整個彈性吸能片5能夠潰縮。
所述吸能片託架2通過螺栓與汽車前防撞梁1（參照圖1所示安裝位置，在彈性吸能片5間隔的空間和兩端布置安裝位置），且材料與汽車前防撞梁1相同，厚度為2~3mm，保證具有較高的強度，其設計形狀基本貼合汽車前防撞梁1，本實施方式假設與汽車前防撞梁1的貼合面為簡單的曲面，具體細節根據防撞梁設計。
所述的吸能泡沫4內部形狀與安裝後未變形時的彈性吸能片5的形狀相同，以保證兩者大致貼合，其材料可採用市場廣泛採用的發泡聚丙烯（EPP）等泡沫材料，其具體沿汽車橫向的形狀可以根據結構設計。吸能泡沫4的前部形狀參考具體蒙皮的形狀設計，本實施方式假設保險槓的外蒙皮3內空間足夠大，吸能泡沫4的前部安裝後和保險的外蒙皮3間具有一定間隙，所以前部設計為簡單的曲面，實際設計中可根據不同保險槓結構進行調整設計。
如圖4所示，因所述吸能片具有低強度和低剛度，能夠在行人碰撞時產生變形和壓潰並吸收能量，所述吸能泡沫在碰撞時能夠從設計的脆弱處斷裂，滑向上下兩方，增加行人碰撞時的緩衝距離。
本實施方式設計生產並安裝完成後，應該進行試驗測試，保證整個裝置能夠按照上述理論進行工作。如果具體效果有差異，應進行結構分析和調整設計，以滿足要求。如圖5所示，整個吸能緩衝結構在實際碰撞所具有的效果，本裝置及其調整設計裝置的試驗結果（行人碰撞試驗的腿部加速度時間曲線）理論上大體應該具有圖示形狀，相比於裝有普通保險槓的試驗結果，腿部加速度曲線峰值會減小，整體曲線沿時間軸更長。
本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護範圍之內。