[实用新型]一种基于功能定制的汽车前端吸能结构

说明书

本实用新型公开一种基于功能定制的汽车前端吸能结构，包括防撞梁结构、前纵梁前段结构及连接板结构，防撞梁结构包括防撞梁内外板及双箭头型负泊松比结构，前纵梁前段结构包括前纵梁内外板、前纵梁内外板定位孔、诱导槽及翻边，连接板结构包括防撞梁外板连接板及防撞梁、前纵梁连接板；前纵梁前段结构包括3个功能区，每个功能区对应一个等厚度区，相邻两个功能区通过厚度过渡区实现连续过渡连接。使用本实用新型结构的汽车在低速碰撞时，防撞梁结构具有很高的抗弯能力和弯曲变形吸能能力；在高速碰撞时，前纵梁前段结构用于诱导产生渐进式折叠压溃变形，提高前纵梁前段结构的轴向压溃吸能能力和平均碰撞力，本实用新型同时实现前纵梁的轻量化。

技术领域

本实用新型涉及汽车被动安全结构设计领域，尤其涉及一种基于功能定制的汽车前端吸能结构。

背景技术

汽车前端吸能结构主要包括防撞梁结构和前纵梁前段结构，它是整车正面碰撞工况中非常重要的吸能部件和传力结构。防撞梁结构主要在低速正面碰撞工况下承载弯曲载荷，保护车辆的其它主要部件；前纵梁结构主要在高速碰撞工况下承载轴向冲击载荷，吸收碰撞能量，传递碰撞力。因此，汽车前端吸能结构的耐撞性能在一定程度上决定了整车碰撞动态响应的好坏以及乘员舱侵入量的大小，是影响汽车被动安全性能的关键因素。

汽车前端吸能结构的耐撞性设计主要包括防撞梁结构的耐撞性设计和前纵梁前段结构的耐撞性设计两种途径。针对防撞梁结构的耐撞性设计问题，中国专利201611084648.7公开了一种汽车前防撞梁，该防撞梁结构截面形状采用“B”字形截面，虽然在一定程度上提高了防撞梁的强度和抗弯刚度，但是依然存在碰撞吸能效率低的缺点；中国专利 201620121549.0公开了一种泡沫铝汽车防撞梁，该防撞梁通过采用泡沫铝结构作为内部填充结构，在一定程度上提高了防撞梁结构的碰撞吸能，而且保证了汽车的轻量化设计需求，但是该防撞梁结构的弯曲刚度会随着弯曲变形的增大而逐渐降低，从而导致碰撞吸能能力的减弱；针对前纵梁结构的耐撞性设计问题，中国专利200820238454.2公开了一种分段式激光拼焊汽车前纵梁，包括纵梁前段、纵梁中段和纵梁后段，三者厚度依次递增，这种前纵梁结构在满足碰撞安全性能的前提下，实现了轻量化设计，但是由于激光拼焊板的焊缝位置存在厚度突变，会导致激光拼焊板的回弹预测、模具设计以及制造困难。为克服激光拼焊结构焊缝位置性能突变的不足，中国专利201310523023.6公开了一种连续变截面汽车前纵梁及其制备方法，该前纵梁包括纵前梁前段和前纵梁后段，二者的厚度依次递增，并利用激光焊接、点焊工艺和粘接工艺实现前纵梁过渡区的厚度连续变化。然而，该前纵梁结构没有根据汽车前舱的总布置边界条件进行合理分段划分，而且前纵梁结构的厚度呈依次递增趋势，可能会导致在高速碰撞工况下传递到乘员舱的碰撞力过大、加速度峰值偏高以及防火墙侵入量过大等问题，不利于乘员安全。

尽管上述汽车防撞梁和前纵梁结构在一定程度上实现了轻量化和耐撞性设计，但是在防撞梁结构的耐撞性设计方面仍然存在碰撞吸能效率低，以及防撞梁的弯曲刚度随着弯曲变形的增大而逐渐减弱的问题；在前纵梁结构的耐撞性设计方面，未能充分利用碰撞压溃区的变形空间，碰撞吸能效率低，并且会导致碰撞时传递到乘员舱的力过大、加速度峰值偏高等问题，不利于乘员的安全保护。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型利用双箭头型负泊松比结构的变刚度特性，以及连续变厚度柔性轧制技术，创新性的提出一种基于功能定制的汽车前端吸能结构，主要包括填充双箭头型负泊松比结构的防撞梁结构和变厚度前纵梁前段结构。旨在提高防撞梁的抗弯能力和弯曲变形吸能能力，并充分利用前纵梁碰撞压溃区的变形空间，最大程度的吸收碰撞能量，实现对防撞梁和前纵梁最大化的轻量化和耐撞性设计。

本实用新型的技术方案是：