本发明公开了一种汽车用碰撞缓冲吸能装置，包括：前安装板；一级结构，二级结构，其一端固定安装在所述第一中间稳定板上，包括：二级外筒；二级吸能单元，其为蜂窝状结构体，截面为网状，所述二级吸能单元设在所述二级外筒内；第二中间稳定板，其可拆卸连接所述二级结构的另一端；三级结构，其一端固定安装在所述第二中间稳定板上，包括：三级外筒和三级吸能单元；后安装板，其可拆卸连接所述三级结构另一端，采用三级吸能结构，提高原有吸能结构的吸能效果。
1.一种汽车用碰撞缓冲吸能装置，其特征在于，包括：前安装板；
一级吸能单元，其设置在所述一级外筒内部，包括芯材和填充在所述芯材之间和/或填充在所述芯材与所述一级外筒之间的流体材料；
二级结构，其一端固定安装在所述第一中间稳定板上，包括：二级外筒；
二级吸能单元，其为蜂窝状结构体，截面为网状，所述二级吸能单元设在所述二级外筒内；
第二中间稳定板，其可拆卸连接所述二级结构的另一端；
三级结构，其一端固定安装在所述第二中间稳定板上，包括：三级外筒；
三级吸能单元，其设置在所述三级外筒内部，包括芯材和填充在所述芯材之间和/或填充在所述芯材与所述三级外筒之间的流体材料；
其中，所述蜂窝状芯材包括多个圆形蜂窝，所述圆形蜂窝的壁厚为：其中， E为蜂窝芯材所用铝制材料的弹性模量，R1为外筒底面半径，R2为外筒顶面半径，L为蜂窝芯材的长度，Fλ为与瞬间作用力相关的系数，其数值为9.8×104N，C为常数，取值为0.215，x为与长度相关的系数，其数值为2.8～3.6cm；
其中，E为蜂窝芯材所用铝制材料的弹性模量，Fλ为与瞬间作用力相关的系数，其数值为
9.8×104N，L为蜂窝芯材的长度，t为圆形蜂窝的壁厚，h为深度系数，其数值为0.32， 为抗压强度比；py为蜂窝芯材的最大抗压强度，p为蜂窝芯材收到的平均压力强度，其数值为
2.根据权利要求1所述的汽车用碰撞缓冲吸能装置，其特征在于，所述一级外筒和所述三级外筒为梯形圆筒。
3.根据权利要求2所述的汽车用碰撞缓冲吸能装置，其特征在于，所述一级外筒，包括第一里层和包覆在所述第一里层两面的第一包覆层；所述三级外筒，包括第三里层和包覆在所述第三里层两面的第三包覆层。
4.根据权利要求3所述的汽车用碰撞缓冲吸能装置，其特征在于，所述第一里层和所述第三里层厚度为0.12-0.15mm，所述包覆层厚度为0.02-0.06mm。
5.根据权利要求4所述的汽车用碰撞缓冲吸能装置，其特征在于，所述第一里层和第三里层材质，包括质量百分比为0.21～0.26％的铁、0.37～0.41％的硅、1.22～1.26％的锰、
0.03～0.06％的锆、0.02～0.08％钠、1.2～1.5％的铜，余量为铝和不可避免的杂质。
6.根据权利要求5所述的汽车用碰撞缓冲吸能装置，其特征在于，所述第一包覆层和所述第三包覆层材质，包括：质量百分比为：0.03～0.06％的铁、0.12～0.15％的锆、0.17～
0.28％钠、1.2～1.5％的铜、0.04～0.08％的镁，余量为铝和不可避免的杂质。
7.根据权利要求5或6所述的汽车用碰撞缓冲吸能装置，其特征在于，所述不可避免的杂质的质量百分比不超过0.24％。
8.根据权利要求1所述的汽车用碰撞缓冲吸能装置，其特征在于，所述芯材为铝制蜂窝状芯材。
9.根据权利要求8所述的汽车用碰撞缓冲吸能装置，其特征在于，所述流体材料由微纳米颗粒与低粘度硅油混合制成；其中，微纳米颗粒的质量百分比为10.8％-32.7％，所述低粘度硅油的质量百分比为67.3％-89.2％；
其中，所述微纳米颗粒为二氧化硅、过渡金属氧化物和非氧化颗粒中的一种或几种；所述低粘度硅油为羟基封端聚硅氧烷、甲氧基封端聚硅氧烷和乙氧基封端聚硅氧烷中的一种或几种。
一种汽车用碰撞缓冲吸能装置
技术领域
[0001] 本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种汽车用碰撞缓冲吸能装置。
背景技术
[0002] 目前的汽车对乘务人员的安全性能要求越来越高，对机动车辆的被动安全性提出了更高的要求，目前的碰撞缓冲吸能装置通过弹性材料或多孔缓冲材料有的通过摩擦缓冲吸能，但存在缓冲容量小，有效行程小等热点，因此缓冲碰撞吸能装置的吸能效果有待提高。
发明内容
[0003] 本发明设计开发了一种汽车用碰撞缓冲吸能装置采用三级吸能结构，提高原有吸能结构的吸能效果。
[0004] 本发明还有一个目的是提供一种芯材和流体材料组成的吸能结构，并给出芯材的结构参数，在保持传统芯材原有的优良性能基础之上，提高芯材的吸能装置的抗振和抗冲击能力。
[0005] 本发明提供的技术方案为：
[0006] 一种汽车用碰撞缓冲吸能装置，包括：
[0007] 前安装板；
[0008] 一级结构，其一端连接所述前安装板，包括：
[0009] 一级外筒；
[0010] 一级吸能单元，其设置在所述一级外筒内部，包括芯材和填充在所述芯材之间和/或填充在所述芯材与所述一级外筒之间的流体材料；
[0011] 第一中间稳定板，其一端连接所述一级结构另一端；
[0012] 二级结构，其一端固定安装在所述第一中间稳定板上，包括：
[0013] 二级外筒；
[0014] 二级吸能单元，其为蜂窝状结构体，截面为网状，所述二级吸能单元设在所述二级外筒内；
[0015] 第二中间稳定板，其可拆卸连接所述二级结构的另一端；
[0016] 三级结构，其一端固定安装在所述第二中间稳定板上，包括：
[0017] 三级外筒；
[0018] 三级吸能单元，其设置在所述三级外筒内部，包括芯材和填充在所述芯材之间和/或填充在所述芯材与所述三级外筒之间的流体材料；
[0019] 后安装板，其可拆卸连接所述三级结构另一端。
[0020] 优选的是，所述一级外筒和所述三级外筒为梯形圆筒。
[0021] 优选的是，所述一级外筒，包括第一里层和包覆在所述第一里层两面的第一包覆层；所述三级外筒，包括第三里层和包覆在所述第三里层两面的第三包覆层。
[0022] 优选的是，所述第一里层和所述第三里层厚度为0.12-0.15mm，所述包覆层厚度为0.02-0.06mm。
[0023] 优选的是，所述第一里层和第三里层材质，包括质量百分比为0.21～0.26％的铁、0.37～0.41％的硅、1.22～1.26％的锰、0.03～0.06％的锆、0.02～0.08％钠、1.2～1.5％的铜、1.1～1.6％的铜，余量为铝和不可避免的杂质。
[0024] 优选的是，所述第一包覆层和所述第三包覆层材质，包括：质量百分比为：0.03～0.06％的铁、0.12～0.15％的锆、0.17～0.28％钠、1.2～1.5％的铜、0.04～0.08％的镁，余量为铝和不可避免的杂质。
[0025] 优选的是，所述不可避免的杂质的质量百分比不超过0.24％。
[0026] 优选的是，所述芯材为铝制蜂窝状芯材。
[0027] 优选的是，所述流体材料由微纳米颗粒与低粘度硅油混合制成；其中，微纳米颗粒的质量百分比为10.8％-32.7％，所述低粘度硅油的质量百分比为67.3％-89.2％；
[0028] 其中，所述微纳米颗粒为二氧化硅、过渡金属氧化物和非氧化颗粒中的一种或几种；所述低粘度硅油为羟基封端聚硅氧烷、甲氧基封端聚硅氧烷和乙氧基封端聚硅氧烷中的一种或几种。
[0029] 优选的是，所述蜂窝状芯材包括多个圆形蜂窝，所述圆形蜂窝的壁厚为：
[0030]
[0031] 其中， E为蜂窝芯材所用铝制材料的弹性模量，R1为外筒底面半径，R2为外筒顶面半径，L为蜂窝芯材的长度，Fλ为与瞬间作用力相关的系数，其数值为9.8×104N，C为常数，取值为0.215，x为与长度相关的系数，其数值为2.8～3.6cm，
[0032] 所述圆形蜂窝的半径为
[0033]
[0034] 其中，E为蜂窝芯材所用铝制材料的弹性模量，Fλ为与瞬间作用力相关的系数，其数值为9.8×104N，L为蜂窝芯材的长度，t为圆形蜂窝的壁厚，h为深度系数，其数值为0.32，为抗压强度比；py为蜂窝芯材的最大抗压强度，p为蜂窝芯材收到的平均压力强度，其数值为120MPa。
[0035] 本发明所述的有益效果
[0036] 本发明设计开发了一种汽车用碰撞缓冲吸能装置采用三级吸能结构，提高原有吸能结构的吸能效果。提供一种芯材和流体材料组成的吸能结构，并给出芯材的结构参数，在保持传统芯材原有的优良性能基础之上，提高芯材的吸能装置的抗振和抗冲击能力附图说明
[0037] 图1为本发明所述的汽车用碰撞缓冲吸能装置的结构示意图。
[0038] 图2为本发明所述的一级结构的示意图。
[0039] 图3为本发明所述的二级结构的示意图。
[0040] 图4为本发明所述的三级结构的示意图。
具体实施方式
[0041] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0042] 如图1所示，本发明提供的汽车用碰撞缓冲吸能装置，依次包括前安装板110、一级结构120、第一中间稳定板130、二级结构140、第二中间稳定板150、三级结构160和后安装板170。
[0043] 其中，前安装板110为圆形或方形，安装板四周具有安装孔，碰撞缓冲吸能装置可以通过螺栓安装在汽车上；一级结构120一端连接前安装板110，为增强一级结构110的应力，将其结构做了改进，包括：一级外筒121和一级吸能单元122，一级外筒121为梯形桶，一级吸能单元122填充在一级外筒121内部，一级吸能单元122包括芯材和填充在芯材之间和或填充在芯材与一级外筒之间的流体材料；第一中间稳定板130的一端连接一级结构120另一端；二级结构140一端固定安装在第一中间稳定板130上，包括：二级外筒141和二级吸能单元142；二级吸能单元142为蜂窝状结构体，截面为网状，二级吸能单元142填充在二级外筒141内；第二中间稳定板150可拆卸连接二级结构140的另一端；三级结构160一端固定安装在第二中间稳定板150上，包括：三级外筒161；三级吸能单元162填充在三级外筒161内部，包括芯材和填充在芯材之间和/或填充在芯材与三级外筒161之间的流体材料；后安装板170可拆卸连接三级结构160.
[0044] 如图2-4所示，在另一实施例中，一级外筒121和三级外筒161为梯形圆筒。一级外筒121和三级外筒161的结构相同，包括里层和包覆层，优选的是里层厚度为0.12-0.15mm，包覆层厚度为0.02-0.06mm。
[0045] 里层材质，包括质量百分比为0.21～0.26％的铁、0.37～0.41％的硅、1.22～1.26％的锰、0.03～0.06％的锆、0.02～0.08％钠、1.2～1.5％的铜、1.1～1.6％的铜，余量为铝和不可避免的杂质。
[0046] 包覆层材质，包括：质量百分比为：0.03～0.06％的铁、0.12～0.15％的锆、0.17～0.28％钠、1.2～1.5％的铜、0.04～0.08％的镁，余量为铝和不可避免的杂质。
[0047] 作为一种优选不可避免的杂质的质量百分比不超过0.24％。芯材为铝制蜂窝状芯材。流体材料由微纳米颗粒与低粘度硅油混合制成；其中，微纳米颗粒的质量百分比为10.8％-32.7％，所述低粘度硅油的质量百分比为67.3％-89.2％；其中，微纳米颗粒为二氧化硅、过渡金属氧化物和非氧化颗粒中的一种或几种；所述低粘度硅油为羟基封端聚硅氧烷、甲氧基封端聚硅氧烷和乙氧基封端聚硅氧烷中的一种或几种。
[0048] 芯材为铝制蜂窝状芯材，蜂窝状芯材包括多个圆形蜂窝，圆形蜂窝的壁厚为：
[0049]
[0050] 其中， E为蜂窝芯材所用铝制材料的弹性模量，R1为外筒底面半径，R2为外筒顶面半径，L为蜂窝芯材的长度，Fλ为与瞬间作用力相关的系数，其数值为9.8×104N，C为常数，取值为0.215，x为与长度相关的系数，其数值为2.8～3.6cm，
[0051] 圆形蜂窝的半径为
[0052]
[0053] 其中，E为蜂窝芯材所用铝制材料的弹性模量，Fλ为与瞬间作用力相关的系数，其数值为9.8×104N，L为蜂窝芯材的长度，t为圆形蜂窝的壁厚，h为深度系数，其数值为0.32，为抗压强度比；py为蜂窝芯材的最大抗压强度，p为蜂窝芯材受到的平均压力强度，其数值为120MPa。
[0054] 实验例，对本发明提出的吸能装置进行吸能测试，整个实验系统包括撞击杆、测速装置，实验件，记录设备和输出装置，其中测速装置包括信号灯以及电子计算器，记录设备包括2000帧/秒的高速摄影设备，摄影设备垂直放在实验件下方，其中实验中输入的力大小相等，在同等条件下对比实验件的吸能情况：实验件为多个吸能单元的结构，包含多个，实验件的具体参数见表1
[0055] 表1实验件参数表
[0056]
[0057]
[0058] 实验结果可以分析得出，样品件A在2ms后会发生明显形变，在3ms后形变最大，4ms后会有一个明显的回弹过程。
[0059] 实验件由于应力波的复杂反射，均出现一个内凹现象，实验件的变形并不是沿着冲击速度方向顺序发生，中间部分的变形最大，根据实验结果计算实验件的吸能率，实验结果汇总如表2
[0060] 表2实验件的吸能率
[0061]
[0062] 其中，表中，冲击速度指的是冲击杆撞击实验件的速度，反射速度是指打击杆撞击实验件后的回弹速度。
[0063] 由表2得知，对比样品件A和对比件1可见，样品件A的吸能率更高，吸能效果更好，样品件A和对比文件2数据对比得知添加了流体材料的吸能单元吸能效果更好。由样品件B和对比件3数据对比得知具有包覆层和涂覆层的外筒比铝制外筒吸能效果更好。由此可见样品件的结构设计合理，有效提高了吸能装置的吸能效果。
[0064] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
