[发明专利]一种流固耦合四级碰撞吸能装置

说明书

本发明公开了一种流固耦合四级碰撞吸能装置，该装置由立体吸能区、折叠吸能区和流体吸能区采用至上而下交叉排列的方式组成；立体吸能区为具有多边形截面的薄壁管件；折叠吸能区通过折痕纹路并结合旋转折叠方式形成圆周排列的回转式折叠凹角；流体吸能区由盖板、支撑板、筒体、进口阀、泄压阀和压板组成；筒体与压板之间形成腔室，腔室内填充气体或液压油，筒体上设置有进口阀和泄压阀，支撑板连接压板和盖板；本发明通过碰撞吸能装置的多级缓冲不但能有效降低碰撞过程中产生的初始峰值力，而且还能保证碰撞吸能装置有较高的能量吸收率。

技术领域

本发明涉及汽车碰撞安全技术领域，具体涉及一种流固耦合四级碰撞吸能装置。

背景技术

在发生碰撞事故时，碰撞吸能装置对保障汽车内物品及乘员的安全性至关重要。目前，人们通常将不同结构形式的碰撞吸能装置安装在汽车等易发生碰撞的部位，以此来有效吸收碰撞过程中所产生的巨大冲击能量。薄壁结构是一种具有高能量吸收率和低成本的碰撞吸能装置，广泛应用于汽车上来吸收汽车发生碰撞事故时产生的动能。

在实际的碰撞过程中，现有的碰撞吸能装置的吸能效果有限，并存在以下问题：

1、现有的碰撞吸能装置往往采用普通薄壁结构或多胞薄壁结构，但这种结构的碰撞吸能盒会产生很大的初始峰值力。为降低碰撞吸能盒的初始峰值力，少部分现有技术使用了引入折痕纹路的技术方案，如公开号为CN101638076A，名称为“一种折痕式碰撞吸能盒”的专利，其技术方案为：在一个薄壁管沿轴向分为若干模块，在每一个模块的每个角部区域，分别沿轴向每间隔一定距离有一个钻石型凹角。但这种折痕纹路在几何缺陷的影响下，钻石凹角中尖角对缺陷较为敏感，存在结构稳定性问题。

2、为了克服机械式碰撞吸能装置刚度大、峰值力高的缺点，少部分现有技术采用了柔性碰撞吸能装置，如公开号为CN102501875A，名称为“一种阶跃式多级气体压缩吸能机车车辆抗撞装置”的专利，通过串联设置至少两个以上缸体压缩气缸-活塞对与附加气瓶以及在各活塞上设置爆破膜来实现对碰撞冲击能量的逐级转换与释放。该专利仅通过压缩气体贮能与压缩气体爆破释能的方法存在能量吸收率低的缺点，而且为达到较高的能量吸收需要保证装置具有良好的密封性，从而增加了装置制作的难度与成本。

3、为了克服碰撞吸能装置变形模式不稳定这一缺点，少部分现有技术通过增加约束条件来实现这一目的，如公开号为CN102700618A，名称为“一种横隔板加强的薄壁能量吸收管”的专利，该专利中起加强作用的横隔板在薄壁管内部按一定间距排列。通过增加约束条件，抑制薄壁管的非紧凑变形模式，使得薄壁结构在轴向冲击压缩下产生渐进稳定变形模式。由于薄壁能量吸收管增加了附加内置结构并与薄壁管精密连接，因此给加工工艺带来了难度。

4、在实际的碰撞过程中会出现比较复杂的载荷工况，而现有的碰撞吸能盒结构存在抗缺陷能力较弱的缺点，无法应对复杂的碰撞载荷。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提出同时解决上述多种问题的一种流固耦合四级碰撞吸能装置。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种流固耦合四级碰撞吸能装置，所述碰撞吸能装置由立体吸能区、折叠吸能区和流体吸能区所构成；所述立体吸能区、折叠吸能区和流体吸能区采用至上而下交叉排列的方式进行布置；所述立体吸能区为具有多边形截面的薄壁管件；所述折叠吸能区通过折痕纹路并结合旋转折叠方式形成圆周排列的回转式折叠凹角；所述流体吸能区包括盖板、支撑板、筒体、进口阀、泄压阀和压板。所述筒体与压板之间形成腔室；所述腔室内填充气体或液压油；所述筒体上设置有进口阀和泄压阀；所述支撑板连接压板和盖板；所述泄压阀泄压压力的设置阈值小于折叠吸能区折叠凹角变形所需压力的值。

优选的，所述立体吸能区的多边形截面为四边形、五边形、六边形或八边形。