[发明专利]一种汽车碰撞吸能三明治结构

说明书

本发明提供了一种汽车碰撞吸能三明治结构，其特征在于包括：端部吸能层、吸能内芯和吸能内芯包裹层；所述端部吸能层由钛金属层和铝合金层级波纹管组合而成，铝合金层级波纹管置于两层钛金属层中间；所述吸能内芯包括铝合金圆管和金属泡沫材料，所述金属泡沫材料置于铝合金圆管夹层；所述吸能内芯结构由内芯胞元结构在X轴、Y轴和Z轴，按照正置‑倒置‑正置的顺序阵列形成，各内芯胞元结构之间通过钎焊的方式进行连接；所述内芯胞元结构包括铝合金圆管和金属泡沫材料，所述金属泡沫材料置于铝合金圆管夹层中。本发明克服了传统碰撞吸能盒峰值应力高、低效、质量重、适用面窄等问题。

技术领域

本发明是一种新型的汽车碰撞吸能三明治结构，属于汽车被动安全防护领域。

背景技术

随着汽车产业的不断发展，现目前已经成为国民经济重要支柱产业之一，截至2018年底，我国汽车保有量已达2.4亿辆。汽车数量的飞速增长，在给人民的生活带来便利的同时，也带来了较为严峻的安全问题和环保问题。因此，提高汽车安全性及环保性是目前全球汽车行业的共同目标。当汽车发生碰撞时，汽车横梁纵梁上的薄壁吸能盒结构通过压溃产生塑形变形来吸收碰撞产生的能量，进而最大可能的降低传递到乘员身上的碰撞能量，达到保护乘员的目的，故而汽车碰撞吸能盒至关重要。目前汽车碰撞吸能盒结构多为方形、圆管形或者其他简单构件，其峰值应力高、比吸能低，无法在汽车发生碰撞时达到较好的安全性能，同时该类结构仅仅只考虑汽车在发生正面碰撞的吸能性，并未考虑到汽车在多种角度的碰撞冲击下的安全性能；此外，目前大多数的碰撞吸能盒为了达到较高的耐撞性，其质量一般较重，而较重的车身质量所带来的就是更多的耗能和排放，因此当前的大多数吸能盒无法满足人们对车安全性、轻量化及环保性的要求。所以，设计具有低峰值应力、高吸能比、轻质，且适用于多种碰撞角度下的汽车碰撞吸能盒具有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的主要问题是克服传统碰撞吸能盒峰值应力高、低效、质量重、适用面窄等问题，设计出低峰值应力、高效、轻质、适用性广的汽车碰撞吸能盒，达到安全、轻质、环保的汽车发展目标。

为了解决上述问题，本发明设计了一种汽车碰撞吸能三明治结构，包括：端部吸能层、吸能内芯和吸能内芯包裹层；

所述端部吸能层由钛金属层和铝合金层级波纹管组合而成，铝合金层级波纹管置于两层钛金属层中间；

所述吸能内芯结构由内芯胞元结构在X轴、Y轴和Z轴，按照正置-倒置-正置的顺序阵列形成，各内芯胞元结构之间通过钎焊的方式进行连接；所述内芯胞元结构包括铝合金圆管和金属泡沫材料，所述金属泡沫材料置于铝合金圆管夹层中。

在一较佳实施例中：自上而下的各吸能内芯胞元中的金属泡沫填充呈梯度变化，最外层的吸能内芯胞元中的金属泡沫填充密度小，最底层的吸能内芯胞元中的填充密度大。

在一较佳实施例中：所述吸能内芯的外侧设有吸能内芯包裹层，吸能内芯包裹层由玻璃纤维层和碳纤维纤维层组成。

在一较佳实施例中：所述玻璃纤维层缠绕在吸能内芯结构外表面；

碳纤维层相对玻璃纤维层以90°的角度编织在玻璃纤维层外侧。

相较于现有技术，本发明的有益效果是：

1.本发明提供的一种汽车碰撞吸能三明治结构，复合圆管吸能内芯胞元正置-倒置-正置的交替阵列排布，梯度金属泡沫填充，使得该吸能盒能有效应对多种角度的碰撞，提高吸能盒的适用性。

2.本发明提供的一种汽车碰撞吸能三明治结构，通过对复合圆管吸能内芯胞元进行正置-倒置-正置的交替阵列排布，且金属泡沫填充在整体上呈梯度设置，使得该吸能结构在受到不同角度的碰撞时，有稳定的变形模式，各部分之间变形有良好的交互作用，使得该吸能结构的适用性更加广泛。