[发明专利]一种基于仿生设计的汽车防撞梁结构

说明书

本发明公开了一种基于仿生设计的汽车防撞梁结构，包括横梁本体，位于横梁本体两端的纵梁，其特征是横梁本体其内部结构仿照动物的节肢、节肢卷曲、网状、卵形结构特点，当车辆受到撞击时，碰撞力和能量的传递沿着横梁本体内部多条路径传递和分散，由横梁本体以及其固定件各部位共同作用依次压溃吸收能量，使碰撞能量逐渐递减，从而使传递到纵梁乘员舱的冲击力和能量减少。减少零件数量以及各部件之间的焊接连接件，降低整车重量和成本；利用横梁本体特有的仿生结构实现自身既具有高强度结构、又具有迅速传递分解碰撞吸能的效果；可一次性形成，降低装配复杂性；真正从单体结构制造实现防撞梁的轻量化设计目的。

技术领域

本发明涉及汽车部件技术，尤其是一种基于仿生设计的汽车防撞梁结构。

背景技术

防撞梁作为汽车碰撞时的保护件，其强度高低是保证乘车人员安全的关键。现有技术的防撞梁有多种结构设计，但基本上是采用吸能器的辅助部件来实现安全防护。如专利公告号为CN104029646B，一种防撞梁及汽车，包括第一防撞梁、第二防撞梁和基座，基座包括第一内腔和第二内腔，第一内腔和第二内腔联通，第一防撞梁与第一内腔连接，形成与第一内腔形状匹配的活塞结构，第二防撞梁与第二内腔连接，形成与第二内腔形状匹配的活塞结构，第一防撞梁的碰撞面与基座的安装面之间的距离大于第二防撞梁的碰撞面与基座的安装面之间的距离，第一内腔和第二内腔中填充有吸能液体。又如专利公开号为CN103661181A设计的一种汽车前防撞梁，包括前防撞梁本体，前防撞梁本体包含前端面和后端面，前端面和后端面上分别设置缓冲槽。再如专利公开号为CN106428214A的一种汽车前防撞梁，包括弧形横梁、连接板、吸能盒和安装板，横梁两端分别通过连接板连接吸能盒，吸能盒上通过安装板及螺栓紧固在车身纵梁总成上；横梁采用辊压等截面等半径弧成型，其截面形状为B字型。这种如“B字型”、“8字型”等结构防撞吸能提升效果很有限。

也有采用蜂窝结构的，如专利公告号为CN103171504B的一种防撞梁及汽车，防撞梁包括前板、固定在前板上的蜂窝结构及后板；蜂窝结构容置在后板内，且后板固定在前板上。这种蜂窝结构为等距内腔，缓冲体相互连接过于密集，碰撞时虽然具有散发效果，但散发速度和化解能力并不理想，且这种蜂窝结构成型非常困难，即使如申请人所说的拆边方法成型其工艺也不可能一次性成型，而采用焊接等形式进行组合，其自身强度又会下降。

由于在相同强度要求下，电动汽车的防撞梁对重量的要求更加苛刻。而目前常用电动汽车的防撞梁总成重量、体积都比较大，不利于车辆的空间布置和轻量化设计。如果以减薄零件方式获得轻量效果，则会减小防撞梁的强度，不利于车辆的安全性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种结构设计合理，能迅速缓解撞击力，在防撞梁内部各组成部分依次压溃吸收能量，使碰撞能量逐渐递减的基于仿生设计的汽车防撞梁结构。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种基于仿生设计的汽车防撞梁结构，包括横梁本体，位于横梁本体两端的纵梁，其特征是所述的横梁本体其内部结构仿照动物的节肢、节肢卷缩、网状、卵形结构特点，当车辆受到撞击时，碰撞力和能量的传递沿着横梁本体内部多条路径传递和分散，由横梁本体以及其固定件各部位共同作用依次压溃吸收能量，使碰撞能量逐渐递减，从而使传递到纵梁乘员舱的冲击力和能量减少。

仿生学是一门古老的学科，自然界的各种生物体的功能和结构能够给人们在机械机构设计方面有很大的借鉴意义，本技术方案针对汽车防撞梁的受力特性，利用动物中的某些特有结构，按其横截面形状演绎后分为节肢阶梯形、潮虫节肢式卷缩形、蜘蛛网形、鸡蛋壳体形状等，在防撞梁受到碰撞时，其碰撞力和能量快速地沿着防撞梁的内部多条路径传递和分散，防撞梁内部各组成体依次快速地压溃吸收能量。本技术方案提供了一种新的横梁本体结构思路，把具有递减分解能量的仿生结构沿横梁本体厚度方向即直接受力方向进行有规则的排列，从其自身内部进行大部分撞击能量的分解，而且使防撞梁不易直接被破坏。本方案中的各种形状均可以通过型材加工方式一次性拉伸成型，可以直接作为横梁本体使用，无需另外配置前后辅助板。