复合材料汽车碰撞缓冲吸能结构

摘要

一种汽车碰撞缓冲吸能结构，包括横梁(2)、纵梁(4)，在横梁(2)前侧连接有前部缓冲吸能器(1)，前部缓冲吸能器(1)个数及安装位置可以根据车型的不同来确定，安装一个时，安装在横梁(2)前侧的中部，安装两个时，安装在横梁(2)前侧的两端，安装三个时，安装在横梁(2)前侧的中部及其两端；在前部缓冲吸能器(1)外面再安装覆盖件；纵梁(4)前端连结有塑性变形吸能器(3)，塑性变形吸能器(3)里面并联连接有后部缓冲吸能器(5)，塑性变形吸能器(3)一端焊接在横梁(2)后侧，另一端与纵梁(4)焊接连接。本发明具有良好的缓冲、吸收和消耗碰撞冲击能量的功能，结构简单，制造成本低，适用于保障不同车型正面和尾部碰撞安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料汽车碰撞缓冲吸能结构。适用于不同种类的汽车防碰撞。

背景技术

中国专利CN2320468公告了一种汽车消能防碰撞装置，由两个协调消能器、油管、回位装置构成，协调消能器中装有油液，十字活塞将协调消能器分为上油室和下油室，并通过油管将两协调消能器的上、下油室分别连通，协调消能器的后端分别与两个回位装置连接。

中国专利CN2417076公告了一种汽车防碰撞保险杠，包括保险杠本体，并由保险杠上装有对称设置的缓冲轴，及缓冲弹簧置入在活塞杆前端的杆套内，活塞杆后部及活塞装于缸体内组成的多级缓冲装置，缸体端的进泄油管接于电磁换向阀。具有缓解和减轻各车辆之间的碰撞力，保护车辆和司乘人员的安全。

申请号为200410027328的中国专利公开了一种保险杠前伸式汽车液压缓冲自动防撞安全技术，其特征在于，汽车减速、制动以及保险杠主动前伸防撞是在汽车智能化微电脑控制系统作用下自动进行的。

申请号为200320119672的中国专利公开了一种保险杠前伸式汽车自动防撞安全装置，由微电脑控制系统和液压缓冲后座系统组成，其特征是：微电脑控制系统主要由单片机、测距机、报警器、刹车和防撞控制器组成，液压缓冲后座系统主要由两个内部带有节制装置的阻退机和防撞保险杠组成，二者通过控制器作用下的刹车压力继电器和防撞压力继电器连接。

目前，关于汽车防碰撞的专利技术还有很多，但其结构大都采用液压系统和微电脑控制系统，其结构复杂，需要单独提供能源，成本高，汽车防碰撞结构安全性效果不尽理想，仍然有较大提高汽车碰撞结构安全性的发展空间。

发明内容

为了解决现有汽车碰撞结构安全性效果不佳的问题，本发明提供一种结构简单，无须耗能的汽车防碰撞缓冲吸能结构。

本发明所涉及的汽车碰撞缓冲吸能结构，包括横梁2、纵梁4，其特征在于：在横梁2前侧连接有前部缓冲吸能器1，前部缓冲吸能器1个数及安装位置可以根据车型的不同来确定，安装一个时，安装在横梁2前侧的中部，安装两个时，安装在横梁2前侧的两端，安装三个时，安装在横梁2前侧的中部及其两端；在前部缓冲吸能器1外面再安装覆盖件；纵梁4前端连结有塑性变形吸能器3，塑性变形吸能器3里面并联连接有后部缓冲吸能器5，塑性变形吸能器3一端焊接在横梁2后侧，另一端与纵梁4焊接连接。

前部缓冲吸能器1和后部缓冲吸能器5的弹性元件和阻尼元件由复合材料6制成，复合材料6由橡胶和钢丝绳复合而成，复合材料6和上下夹固板7构成缓冲吸能器基本元件；前部缓冲吸能器1包括两个弧形的上下夹固板7，其弧度大小与横梁2的弧度相配，后部缓冲吸能器5的上下夹固板7为直板，分别与塑性变形吸能器3及纵梁4相配，复合材料6在上下夹固板7间绕制成具有不同参数的螺旋形或圆环形或椭圆形结构，以适应不同车型，上下夹固板7间用卡条和埋头螺钉联接。

塑性变形吸能器3由薄钢板或复合材料成型成具有特殊变截面形状的筒状薄型结构8构成。

当车辆发生正面碰撞接触到前部缓冲吸能器1的前夹固板，在碰撞力达到使得缓冲吸能器1的复合材料弹性元件变形时，该缓冲吸能器开始起缓冲作用，同时阻尼元件中的粘性阻尼开始吸收并消耗碰撞冲击能量，当缓冲吸能器1的复合材料弹性元件变形达到使得其中钢丝绳绳股间发生滑移时，干摩擦阻尼开始大量吸收并消耗碰撞冲击能量，复合材料弹性元件变形继续增大时，粘性阻尼、干摩擦阻尼和高次阻尼同时开始大量吸收并消耗碰撞冲击能量，这时缓冲吸能器1大大的缓释了碰撞冲击造成的损害。当碰撞冲击引起的缓冲吸能器1变形继续增大达到极限变形位置时，碰撞冲击力通过横梁2传递给后部缓冲吸能器5和塑性变形吸能器3，在塑性变形吸能器3中具有特殊变截面形状的筒状薄型结构8产生塑性变形大量吸收并消耗碰撞冲击能量的同时后部缓冲吸能器5以缓冲吸能器1同样原理和过程，缓冲和大量吸收并消耗碰撞冲击能量。这一过程大大地缓解车辆碰撞对乘员和车辆设备造成的伤害和破坏。

本发明的有益效果是，通过复合材料汽车碰撞缓冲吸能结构有序的变形形成的缓冲吸能过程，绝大部分碰撞冲击能量被吸收和消耗在本复合材料汽车碰撞缓冲吸能结构中，有效地保护了乘员的生命安全和车辆其它部位的安全，效果好；同时具有良好安装性能，结构简单、美观，成本低，可以安装在汽车的正面和尾部，运用范围广，适用于各类汽车碰撞缓冲吸能。

附图说明

图1是本发明复合材料汽车碰撞缓冲吸能结构的整体示意图。

图2是本发明中的塑性变形吸能器3中具有特殊变截面形状的筒状薄型结构图。

图3是本发明中前部缓冲吸能器1和后部缓冲吸能器5相对位置图

图4是本发明中后部缓冲吸能器5相对位置图

图5是本发明中前部缓冲吸能器1和横梁2的相对位置图。

图中，1.前部缓冲吸能器型材基体，2.横梁，3.塑性变形吸能器，4.纵梁，5.后部缓冲吸能器，6.缓冲吸能器的弹性阻尼元件，7.上下夹固板，8.塑性变形吸能器中具有特殊变截面形状的筒状薄型结构

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述如下：

图1-5中，当车辆发生正面碰撞接触到本发明的前部缓冲吸能器1的前夹固板，在碰撞冲击力达到使得缓冲吸能器1的复合材料弹性元件变形时，该复合材料弹性元件发生弹性变形，开始蓄能并起缓冲作用，同时复合材料阻尼元件中的粘性阻尼开始吸收并消耗碰撞冲击能量。如果这时碰撞冲击结束，缓冲吸能器1的复合材料弹性元件将恢复原状，碰撞冲击能量消耗在缓冲吸能器1的复合材料阻尼元件中；当碰撞冲击力较大，缓冲吸能器1中的复合材料弹性元件弹性变形继续增大，弹性元件进一步蓄能并起缓冲作用，变形达到使得其中钢丝绳绳股间发生滑移时，绳股间的干摩擦阻尼开始大量吸收并消耗碰撞冲击能量，粘性阻尼、干摩擦阻尼和高次阻尼同时开始大量吸收并消耗碰撞冲击能量，这时缓冲吸能器1大大的缓释了碰撞冲击造成的损害。如果这时碰撞冲击在耗能中逐步结束，碰撞冲击能量消耗在缓冲吸能器1的复合材料阻尼元件中，缓冲吸能器1的复合材料弹性元件将恢复原状；如果碰撞冲击力很大，缓冲吸能器1的复合材料弹性元件的变形继续增大，变形达到使得其中钢丝绳绳股间发生的滑移继续增大达到极限变形位置时，剩余碰撞冲击力通过横梁2传递给后部缓冲吸能器5和塑性变形吸能器3，在塑性变形吸能器3中具有特殊变截面形状的筒状薄型结构8产生塑性变形大量吸收并消耗碰撞冲击能量的同时后部缓冲吸能器5以缓冲吸能器1同样原理和过程，缓冲和大量吸收并消耗碰撞冲击能量。在碰撞冲击结束时，塑性变形吸能器3在发生塑性变形后将不能再恢复原状，后部缓冲吸能器5中的复合材料弹性元件的变形也不能完全恢复原状。这一过程大大地缓解车辆碰撞对乘员和车辆设备造成的伤害和破坏。

本发明的有益效果是，通过复合材料汽车碰撞缓冲吸能结构有序的变形形成的缓冲吸能过程，绝大部分碰撞冲击能量被吸收和消耗在本复合材料汽车碰撞缓冲吸能结构中，有效地保护了乘员的生命安全和车辆其它部位的安全，效果好；同时具有良好安装性能，结构简单、美观，成本低，可以安装在汽车的正面和尾部，运用范围广，适用于各类汽车碰撞缓冲吸能。