用于车辆的吸能装置及车辆的制作方法

1.本发明涉及车辆领域，尤其是涉及一种用于车辆的吸能装置及车辆。


背景技术：

2.碰撞安全性能是车身结构安全设计的重要内容之一，主要目的是减小由于碰撞造成乘员伤害的程度，这要求车身结构必须具备吸能以及抗变形的能力，在车辆发生碰撞时，尽可能的吸收碰撞能量、减小车辆撞击的加速度。为尽可能的吸收撞击动能，常在车辆保险杠系统中设置碰撞吸能盒，发生碰撞时车辆通过吸能盒的压缩变形来充分吸收碰撞动能及减小最大撞击力以缓和冲击。
3.相关技术中，汽车吸能盒多为单级结构，吸能盒的厚度单一，吸能盒的吸能效果较差，且等厚结构的吸能盒没有在碰撞方向上增强刚度，往往会由于受力及制造等原因导致吸能盒在碰撞中变形不稳定，导致车体发生碰撞时能量吸收不稳定，影响安全性，因此，如何优化吸能盒结构，提高碰撞吸能性能，保证车辆碰撞安全性，成为本领域亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于车辆的吸能装置。根据本发明的吸能装置通过在筒部外周环绕设置吸能部，筒部中的第一吸能腔和吸能部中的第二吸能腔分层设置，提高了吸能装置的碰撞吸能能力。
5.本发明还提出一种包括上述吸能装置的车辆。
6.根据本发明的用于车辆的吸能装置包括：筒部，所述筒部内形成有第一吸能腔；吸能部，所述吸能部环绕设置于所述筒部的外周且所述吸能部中形成有彼此间隔开的多个第二吸能腔，所述吸能部的横截面构造为正多边形。
7.根据本发明的用于车辆的吸能装置通过在筒部外周环绕设置吸能部，并且在筒部中形成第一吸能腔，在吸能部中间隔设置多个第二吸能腔，第一吸能腔和多个第二吸能腔在径向上分层布置，在车辆发生碰撞的过程中，筒部和吸能部分层变形并进行吸能，提高碰撞吸能效果，且吸能部的横截面构造为正多边形，吸能部的结构构造为类蜂窝状，可以提高吸能部的结构强度，吸能部的碰撞变形更加均匀，碰撞吸能效果更好，在筒部和吸能部中形成多个吸能腔体，有利于实现对于吸能装置的减重，实现轻量化。
8.根据本发明的一个实施例，所述吸能部包括：第一吸能部，所述第一吸能部套设于所述筒部外周并与所述筒部连接，所述第一吸能部横截面构造为正多边形；第二吸能部，所述第二吸能部套设于所述第一吸能部外周且所述第二吸能部与所述第一吸能部之间设置有多个在周向上间隔设置的第一连接筋，所述第一吸能部、所述第二吸能部和所述第一连接筋之间限定出所述第二吸能腔。
9.根据本发明的一个实施例，所述吸能部还包括：第二连接筋，所述第二连接筋设置
于所述第一吸能部与所述筒部之间，所述第二连接筋构造为在所述筒部外周间隔设置的多个，所述第二连接筋、所述第一吸能部和所述筒部的外表面之间限定出所述第二吸能腔。
10.根据本发明的一个实施例，所述第一吸能部由多个第一面围成，相邻的两个所述第一面之间形成有第一棱，所述第二吸能部由多个第二面围成，相邻的两个所述第二面之间形成有第二棱；其中每个所述第一连接筋的一端连接于所述第一棱，每个所述第一连接筋的另一端连接于与所述第一棱正对的第二面；每个所述第二连接筋的一端连接于所述筒部的外周，每个所述第二连接筋的另一端连接于所述第一面。
11.根据本发明的一个实施例，每个所述第一连接筋和所述第二连接筋分别沿所述筒部的径向延伸，在周向上每个所述第一连接筋位于相邻的两个所述第二连接筋之间。
12.根据本发明的一个实施例，所述第一吸能部的横截面和所述第二吸能部的横截面均构造为正六边形。
13.根据本发明的一个实施例，所述第一连接筋与相邻的所述第二连接筋之间的夹角为α且满足：α≤30
°
。
14.根据本发明的一个实施例，所述第一吸能部的周壁厚度小于所述第二吸能部的周壁厚度。
15.根据本发明的一个实施例，所述筒部和所述吸能部均构造为铝合金。
16.下面简单描述根据本发明另一方面实施例的车辆。
17.根据本发明的车辆包括上述任意一项实施例所述的吸能装置，由于根据本发明的车辆包括上述任意一项实施例所述的吸能装置，因此，根据本发明的车辆的吸能装置碰撞吸能效果更好，车辆的碰撞安全性更高。
18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1是根据本发明的一个实施例的吸能装置的结构模型示意图；
21.图2是根据本发明的一个实施例的吸能装置的筒部和第一吸能部的连接截面图；
22.图3是根据本发明的一个实施例的吸能装置的筒部、第一吸能部和第二吸能部的连接截面图；
23.图4是根据本发明的一个实施例的吸能装置的第一吸能部和第一连接筋的连接示意图。
24.附图标记：
25.吸能装置1；
26.筒部11、第一吸能腔111；
27.第一吸能部121、第二吸能部122；第二吸能腔13；
28.第一连接筋141、第二连接筋142；
29.第一面151、第一棱1511、第二面152、第二棱1521。
具体实施方式
30.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
31.碰撞安全性能是车身结构安全设计的重要内容之一，主要目的是减小由于碰撞造成乘员伤害的程度，这要求车身结构必须具备吸能以及抗变形的能力，在车辆发生碰撞时，尽可能的吸收碰撞能量、减小车辆撞击的加速度。为尽可能的吸收撞击动能，常在车辆保险杠系统中设置碰撞吸能盒，发生碰撞时车辆通过吸能盒的压缩变形来充分吸收碰撞动能及减小最大撞击力以缓和冲击。
32.相关技术中，汽车吸能盒多为单级结构，吸能盒的厚度单一，吸能盒的吸能效果较差，且等厚结构的吸能盒没有在碰撞方向上增强刚度，往往会由于受力及制造等原因导致吸能盒在碰撞中变形不稳定，导致车体发生碰撞时能量吸收不稳定，影响安全性，因此，如何优化吸能盒结构，提高碰撞吸能性能，保证车辆碰撞安全性，成为本领域亟待解决的问题。
33.下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的用于车辆的吸能装置1。
34.根据本发明的用于车辆的吸能装置1包括筒部11和吸能部，筒部11内形成有第一吸能腔111；吸能部环绕设置于筒部11的外周且吸能部中形成有彼此间隔开的多个第二吸能腔13，吸能部的横截面构造为正多边形。
35.如图1和图3所示，在筒部11内形成有第一吸能腔111，在筒部11外周环绕设置有吸能部，在吸能部中形成有间隔设置的多个第二吸能腔13，第一吸能腔111和多个第二吸能腔13在径向上分为多层布置，且第一吸能腔111和第二吸能腔13的布置位置为类蜂窝状，当车辆发生碰撞，多层布置的第一吸能腔111和第二吸能腔13分别压缩变形进行吸能，吸能效果相比单层结构的吸能盒效果更好，在筒部11和吸能部形成多个吸能空腔，有利于实现吸能装置1的减重，实现轻量化。
36.根据本发明的用于车辆的吸能装置1通过在筒部11外周环绕设置吸能部，并且在筒部11中形成第一吸能腔111，在吸能部中间隔设置多个第二吸能腔13，第一吸能腔111和多个第二吸能腔13在径向上分层布置，在车辆发生碰撞的过程中，筒部11和吸能部分层变形并进行吸能，提高碰撞吸能效果，且吸能部的横截面构造为正多边形，吸能部的结构构造为类蜂窝状，可以提高吸能部的结构强度，吸能部的碰撞变形更加均匀，碰撞吸能效果更好，在筒部11和吸能部中形成多个吸能腔体，有利于实现对于吸能装置1的减重，实现轻量化。
37.根据本发明的一个实施例，吸能部包括第一吸能部121和第二吸能部122，第一吸能部121套设于筒部11外周并与筒部11连接，第一吸能部121横截面构造为正多边形；第二吸能部122套设于第一吸能部121外周且第二吸能部122与第一吸能部121之间设置有多个在周向上间隔设置的第一连接筋141，第一吸能部121、第二吸能部122和第一连接筋141之间限定出第二吸能腔13。
38.如图1和图3所示，吸能部包括第一吸能部121和第二吸能部122，第一吸能部121和第二吸能部122分层布置，第一吸能部121套设于筒部11的外周并与筒部11连接，第二吸能部122套设于第一吸能部121的外周，并且在第二吸能部122和第一吸能部121之间设置有多
个在周向上间隔设置的第一连接筋141，提高了第一吸能部121和第二吸能部122之间的连接强度，其中，第一吸能部121和第二吸能部122的横截面均构造为正多边形，增加了第一吸能部121和第二吸能部122的吸能面积，第一吸能部121、第二吸能部122和第一连接筋141之间限定出多个第二吸能腔13，多个吸能腔体类似蜂窝结构，提高了吸能腔体结构强度，增强了吸能部的碰撞吸能效果。
39.根据本发明的一个实施例，吸能部还包括第二连接筋142，第二连接筋142设置于第一吸能部121与筒部11之间，第二连接筋142构造为在筒部11外周间隔设置的多个，第二连接筋142、第一吸能部121和筒部11的外表面之间限定出第二吸能腔13。
40.如图2和图3所示，在第一吸能部121和筒部11之间设置多个第二连接筋142，第二连接筋142在筒部11周向上间隔设置，第一吸能部121和筒部11之间通过多个第二连接筋142连接，提高了第一吸能部121和筒部11之间的连接强度，其中，第二连接筋142、第一吸能部121和筒部11的外表面之间限定出第二吸能腔13，第二吸能腔13的横截面类似蜂窝结构，提高了第二吸能腔13的结构强度，多个第二吸能腔13环绕第一吸能腔111布置，在车辆发生碰撞的过程中，第二吸能腔13可以为第一吸能腔111提供缓冲，提高吸能装置1的吸能效果，保证车辆碰撞安全性。
41.根据本发明的一个实施例，第一吸能部121由多个第一面151围成，相邻的两个第一面151之间形成有第一棱1511，第二吸能部122由多个第二面152围成，相邻的两个第二面152之间形成有第二棱1521；其中每个第一连接筋141的一端连接于第一棱1511，每个第一连接筋141的另一端连接于与第一棱1511正对的第二面152；每个第二连接筋142的一端连接于筒部11的外周，每个第二连接筋142的另一端连接于第一面151。
42.具体地，第一吸能部121由多个第一面151围成，第一吸能部121的横截面构造为正多边形，使得第一吸能部121的碰撞变形更加均匀，第一吸能部121的碰撞吸能效果更好，相邻的两个第一面151之间形成有第一棱1511，第二吸能部122由多个第二面152围成，相邻的两个第二面152之间形成有第二棱1521，每个第一连接筋141的一端与第一棱1511连接，每个第一连接筋141的另一端与第一棱1511正对的第二面152连接，相邻的两个第一连接筋141、第一吸能部121以及第二吸能部122外表面之间限定出一个第二吸能腔13，每个第二吸能腔13的横截面均构造为多边形，增加了每个第二吸能腔13的碰撞变形面，提高了第二吸能部122的碰撞吸能效果；同理，每个第一连接筋141的一端与第一棱1511连接，每个第一连接筋141的另一端与第一棱1511正对的第一面151连接，每个第二连接筋142的一端连接于筒部11的外周，每个第二连接筋142的另一端连接于第二面152，相邻的两个第二连接筋142、第一吸能部121以及筒部11的外表面限定出一个第二吸能腔13，第一吸能部121中的第二吸能腔13和第二吸能部122中的第二吸能腔13分层布置，车辆发生碰撞的过程中，碰撞动能分层传递至第一吸能部121和第二吸能部122，可以提高吸能部的碰撞吸能的能力，提高车辆碰撞安全性。
43.根据本发明的一个实施例，每个第一连接筋141和第二连接筋142分别沿筒部11的径向延伸，在周向上每个第一连接筋141位于相邻的两个第二连接筋142之间。
44.如图1所示，每个第一连接筋141和每个第二连接筋142分别沿筒部11的径向延伸，每个第一连接筋141分别支撑于一个第一面151与筒部11外表面之间，每个第二连接筋142分别支撑于一个第二面152和一个第一棱1511之间，在周向上每个第一连接筋141位于相邻
的两个第二连接筋142之间，每个第二连接筋142位于相邻的两个第一连接筋141之间，第一吸能部121和第二吸能部122交错分层，发生碰撞的碰撞动能可以在多个第二吸能腔13之间传导，增强吸能部的吸能能力。
45.根据本发明的一个实施例，第一吸能部121的横截面和第二吸能部122的横截面均构造为正六边形。由于正六边形的结构更加稳定，在正六边形中可以限定出多个稳定的第二吸能腔13，提高吸能部的碰撞吸能能力。
46.根据本发明的一个实施例，第一连接筋141与相邻的第二连接筋142之间的夹角为α且满足：α≤30
°
。第一吸能部121和第二吸能部122交错分层布置，碰撞动能通过第一吸能部121和第二吸能部122分层传导，提高吸能部吸能能力，当第一连接筋141和相邻的第二连接筋142之间的夹角为30
°
时，第二吸能腔13的布置最均匀，吸能部的吸能效果最好。
47.根据本发明的一个实施例，第一吸能部121的周壁厚度小于第二吸能部122的周壁厚度。
48.具体地，第二吸能部122环绕设置于第一吸能部121的外周，第二吸能部122的周壁厚度大于第一吸能部121的厚度，保证吸能部的外部结构强度，且第一吸能部121和第二吸能部122的厚度把不同，不仅很好的满足吸能装置1的碰撞吸能和稳定变形的要求，也最大程度的减少了材料使用，实现安全的同时实现轻量化。
49.根据本发明的一个实施例，筒部11和吸能部均构造为铝合金。由于铝合金相比于钢板强度更高，且铝合金的密度更小，同等质量下铝合金相比钢材更轻，保证安全的同时可以实现轻量化。
50.在一些实施例中，在对本技术的吸能装置进行建模测试的过程中，首先在catia零件设计的草图界面中，绘制出元胞结构形式为正六边形的传统蜂窝结构，并在吸能装置1的轴心上，依次添加次级的小正六边形结构，第i级蜂窝结构的中点与第i+1级蜂窝结构的顶点相连得到仿生多级分布式蜂窝结构截面草图，i为1；沿着轴向进行j段拉伸，不同拉伸段赋予不同的厚度，j为3，建立仿生多级分布式变厚度蜂窝结构吸能盒的几何参数化模型；在isight优化软件中，选取正交实验设计方法，在各个设计变量参数预设的阈值范围内均匀选取9组设计样本点，所述设计变量参数分别为第i级的第j段的厚度，记为tij；在hypermesh中，建立9组仿生多级分布式变厚度蜂窝有限元模型，定义轴向碰撞模型的材料、属性、边界条件和输出类型，模拟最大应力应变失效模式，记录每一组模型的质量并进行冲击碰撞实验，选取最优的一组设计方案为最终的吸能装置1。
51.下面简单描述根据本发明的车辆。
52.根据本发明的车辆包括上述任意一项实施例所述的吸能装置1，由于根据本发明的车辆包括上述任意一项实施例所述的吸能装置1，因此，根据本发明的车辆的吸能装置1碰撞吸能效果更好，车辆的碰撞安全性更高。
53.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
54.在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
55.在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
56.在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。
57.在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
58.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
59.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种用于车辆的吸能装置，其特征在于，包括：筒部，所述筒部内形成有第一吸能腔；吸能部，所述吸能部环绕设置于所述筒部的外周且所述吸能部中形成有彼此间隔开的多个第二吸能腔，所述吸能部的横截面构造为正多边形。2.根据权利要求1所述的用于车辆的吸能装置，其特征在于，所述吸能部包括：第一吸能部，所述第一吸能部套设于所述筒部外周并与所述筒部连接，所述第一吸能部横截面构造为正多边形；第二吸能部，所述第二吸能部套设于所述第一吸能部外周且所述第二吸能部与所述第一吸能部之间设置有多个在周向上间隔设置的第一连接筋，所述第一吸能部、所述第二吸能部和所述第一连接筋之间限定出所述第二吸能腔。3.根据权利要求2所述的用于车辆的吸能装置，其特征在于，所述吸能部还包括：第二连接筋，所述第二连接筋设置于所述第一吸能部与所述筒部之间，所述第二连接筋构造为在所述筒部外周间隔设置的多个，所述第二连接筋、所述第一吸能部和所述筒部的外表面之间限定出所述第二吸能腔。4.根据权利要求3所述的用于车辆的吸能装置，其特征在于，所述第一吸能部由多个第一面围成，相邻的两个所述第一面之间形成有第一棱，所述第二吸能部由多个第二面围成，相邻的两个所述第二面之间形成有第二棱；其中每个所述第一连接筋的一端连接于所述第一棱，每个所述第一连接筋的另一端连接于与所述第一棱正对的第二面；每个所述第二连接筋的一端连接于所述筒部的外周，每个所述第二连接筋的另一端连接于所述第一面。5.根据权利要求4所述的用于车辆的吸能装置，其特征在于，每个所述第一连接筋和所述第二连接筋分别沿所述筒部的径向延伸，在周向上每个所述第一连接筋位于相邻的两个所述第二连接筋之间。6.根据权利要求5所述的用于车辆的吸能装置，其特征在于，所述第一吸能部的横截面和所述第二吸能部的横截面均构造为正六边形。7.根据权利要求6所述的用于车辆的吸能装置，其特征在于，所述第一连接筋与相邻的所述第二连接筋之间的夹角为α且满足：α≤30
°
。8.根据权利要求2所述的用于车辆的吸能装置，其特征在于，所述第一吸能部的周壁厚度小于所述第二吸能部的周壁厚度。9.根据权利要求1所述的用于车辆的吸能装置，其特征在于，所述筒部和所述吸能部均构造为铝合金。10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的吸能装置。

技术总结
本发明公开了一种用于车辆的吸能装置及车辆，所述吸能装置包括：筒部，所述筒部内形成有第一吸能腔；吸能部，所述吸能部环绕设置于所述筒部的外周且所述吸能部中形成有彼此间隔开的多个第二吸能腔，所述吸能部的横截面构造为正多边形。根据本发明的吸能装置通过在筒部外周环绕设置吸能部，筒部中的第一吸能腔和吸能部中的第二吸能腔分层设置，提高了吸能装置的碰撞吸能能力。置的碰撞吸能能力。置的碰撞吸能能力。


技术研发人员：王崴崴 李博 谭冰花 张超凡 曾婷 涂金刚
受保护的技术使用者：奇瑞汽车股份有限公司
技术研发日：2023.07.19
技术公布日：2023/9/16