[发明专利]一种基于剪纸图案设计的碰撞吸能盒

说明书

本发明属于汽车、火车等交通工具防撞结构制造技术领域，涉及一种基于剪纸图案设计的碰撞吸能盒，在薄壁管件的制作过程中依据不同设计需求，去除多余材料，引入剪纸图案，最终引导特定的变形模式。相较于普通的碰撞吸能盒，本发明中的一个薄壁管沿轴向可分成若干类似模块，在每一个模块的角部区域进行剪纸图案的加工制作，从而依据不同的剪纸图案形成不同角度的折痕纹路。本发明通过引入剪纸图案去除多余材料，实现了碰撞吸能盒功能的同时满足低峰值力、高平均力的需求；本发明的剪纸图案便于切割加工，整个结构可通过一块薄平板切割后成型，加工工艺较为简单，极大降低了加工成本，且加工的精确性也可提高。

技术领域

本发明属于汽车、火车等交通工具防撞结构制造技术领域，涉及一种基于剪纸图案设计的碰撞吸能盒，具体为一种能在各种交通工具碰撞过程中吸收动能的碰撞吸能盒装置，是一种意外撞击时人身及货物安全性设计。

背景技术

随科技不断发展，各种地面交通工具的运行速度不断加快，接踵而至的则是碰撞失事后生命及财产保障逐渐降低。目前，防止碰撞失事所带来的严重后果的有效方法则为在各类交通工具易于发生接触的部段安装特殊设计的碰撞吸能盒。常见的碰撞吸能盒为金属制作的薄壁结构管件及其衍生出的各类不同产品，通过其变形进行冲击能量的吸收、耗散。此类金属薄壁管件的应用范围十分广泛，在航天航空、火车、船舶等多个领域均涉及其应用，并且在生活中较为常见的汽车行业有着广泛的应用。

碰撞吸能盒作为碰撞失事中起防护作用的主要元件，一般与汽车保险杠、飞机的舱底等一些大概率发生碰撞的部位相连接。在碰撞过程中，碰撞吸能盒将交通工具的动能转化为其局部区域的塑性变性能，使人体、货物及工具其他部位的损伤最小化。提高碰撞吸能盒数目固然可有效提高防撞系统的吸能性能，但优质的结构构型可节约设计空间、减轻整体质量，为地面交通提供更为可靠的安全保障。

碰撞吸能盒的耐撞性优良通常由以下几个指标进行评判：

(1)具有较低的峰值载荷，以保障碰撞开始阶段传递的力不对人体或货物造成过多伤害；

(2)具有较高的比吸能(比吸能定义为吸收能量与自身质量的比值)；

(3)具有较为稳定的预设变形模式。

除以上标准还需满足实际需要，例如，制作加工流程较为简单，成本较低能够量产。然而目前用于制作碰撞吸能盒的薄壁结构多为方管或圆管，这类吸能结构受到撞击时将会传递一个较高峰值力，无法对人体及货物带来可靠安全保障。因此，产生了许多针对于薄壁吸能元件的结构设计。为提高碰撞吸能盒的能量吸收效率，不少设计会引入多胞结构。比如，在发明名称为“基于周期性蜂窝结构内芯的汽车吸能盒”、公开号为CN107856743A的专利中，结构以蜂窝单胞在三维空间连续扩展而成，吸能密度大，吸能稳定性高，但仍存在初始峰值力载荷过大的问题。而在降低初始峰值力方面，使碰撞吸能盒管壁变厚度是一种有效方案，名称为“一种连续变厚度的汽车吸能盒”，公开号为CN204340947U的专利中，使用多块从前端到后端逐渐增厚的连续变厚度钢板形成碰撞吸能盒，由于不同的刚度分布，能够在碰撞过程中按照对称叠缩式进行依次溃缩，但这种方法的缺点在于碰撞吸能盒制作周期较长，工艺难度较高，加工成本较高，从而影响了碰撞吸能盒的实际需求性。

综上所述，目前需要提出一种可设计性较强，加工成本较为合理，同时具有良好耐撞性的薄壁管件，以更好满足其作为碰撞吸能盒的实际需求。

发明内容

为更好切合实际需求，提高碰撞吸能盒的可设计性，本发明提供一种可设计性强、具有高比吸能率，且基于剪纸图案设计的碰撞吸能盒装置，为实际需求提供更好的选择。

本发明解决技术问题的方案是：