低熱敏雙材料能量吸收裝置、前臉及裝有這種裝置的汽車的製作方法

2023-10-09 16:02:04 6

專利名稱：低熱敏雙材料能量吸收裝置、前臉及裝有這種裝置的汽車的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及用於機動車輛的能量吸收裝置。
背景技術：
已知例如用於Danner型撞擊的中等強度能量吸收件。這些能量吸收件通常間置在車輛的前臉和車輛的主縱梁之間，或在車輛的前臉和下縱梁之間。下縱梁也以名稱「車架延長段」而公知。這種撞擊吸收件通常由標定的金屬殼體形成，如果撞擊強度大於預定
能量時，標定的金屬殼體進行塑性變形，吸收一部分撞擊能量。例如在FR 07 56 932中描述了這種吸收件。這種吸收件質量大和結構複雜，因為其一般具有多個彼此裝配的部件:支承底板，鋁泡沫材料組件或金屬殼體，可變形外殼，金屬泡沫材料組件或金屬殼體等插入在可變形外殼內。因此，這些吸收件 ，因為它們的裝配需要很多時間並牽涉大量部件。這樣的吸收件運行令人滿意，但是其效能還可改進。

發明內容
在此背景下，本發明旨在提出一種撞擊吸收件，其輕便、有效和成本低。為此，本發明首先涉及能量吸收裝置，其具有:一第一能量吸收構件，其用第一種塑性材料製成，第一能量吸收構件設置用於在給定能量的撞擊的作用下進行塑性變形，吸收所述撞擊的第一部分能量；一第二能量吸收構件，其用與第一種塑性材料不同的第二種塑性材料製成，第二能量吸收構件設置用於在給定能量的所述撞擊的作用下進行塑性變形，吸收所述撞擊的第二部分能量；一第一和第二能量吸收構件成形為，使能量吸收裝置在一 30°C至80°C之間的任何溫度具有在75kN至200kN之間的總抗侵入阻力。能量吸收裝置還可單獨地或根據任何可能的技術組合，具有一個或多個以下特徵:一第一能量吸收構件在0°C的溫度呈現具有第一給定值的抗侵入阻力，第一種塑性材料選擇成，當溫度從0°c下降時，第一能量吸收構件具有從第一給定值起增大的抗侵入阻力；一第一能量吸收構件在0°C的溫度呈現具有第一給定值的抗侵入阻力，第一種塑性材料選擇成，當溫度從0°c起升高時，第一能量吸收構件具有從第一給定值起減小的抗侵入阻力；一第二能量吸收構件在0°C的溫度呈現具有第二給定值的抗侵入阻力，第二種塑性材料選擇成，當溫度從0°c起下降時，第二能量吸收構件具有從第二給定值起減小的抗侵入阻力；
一第二種塑性材料選擇成，在低於一 15°C的任何溫度，第二能量吸收構件具有小於20kN的抗侵入阻力；一第二能量吸收構件在0°C的溫度呈現具有第二給定值的抗侵入阻力，第二種塑性材料選擇成，在0°c至80°C之間的任何溫度，第二能量吸收構件具有在所述第二給定值加20%至所述第二給定值減20%之間的抗侵入阻力；一第一種塑性材料是高延展性聚合物，其選自聚烯烴、彈性材料和它們的混合物、聚醯胺或聚苯氧化物；一第二種塑性材料是一種聚合物，其選自苯乙烯聚合物、聚碳酸酯、聚醯胺、飽和聚脂、聚烯烴、彈性材料及其混合物；一第一能量吸收構件具有多個壁，多個臂一起限定一槽座，第二能量吸收構件接合在槽座中；以及一第一和第二能量吸收構件是能量吸收裝置的兩個區域，兩個區域彼此注塑成型而成，例如通過雙注塑成型或共注塑成型得到。其次，本發明涉及機動車輛的前臉，其具有結構框架、成形成貼合護板蒙皮的形狀且承靠結構框架布置的護板、以及有上述特徵的能量吸收裝置，所述護板具有上橫件、下橫件、以及使上橫件和下橫件彼此連接的垂直的連接梁，第一能量吸收構件和/或第二能量吸收構件由護板的一個區域形成。再者，本發明涉及機動車輛，其具有:一底盤，底盤包括主縱梁和下縱梁；

一至少一個具有上述特徵的能量吸收裝置，第二能量吸收構件布置在主縱梁之一和/或下縱梁之一的縱向延長段上。


下面作為象徵性的和非限制性的、參照附圖給出的詳細說明顯示出本發明的其它特徵和優點，附圖中:一圖1是符合本發明的一實施變型的機動車輛前臉的分解透視圖，該實施變型中的第二能量吸收構件為塑性材料蜂窩形狀；—圖2是線圖，示出本發明的能量吸收裝置的抗侵入阻力隨溫度而變化(曲線T)、第一能量吸收構件的抗侵入阻力隨溫度的變化(曲線I)以及第二能量吸收構件的抗侵入阻力隨溫度的變化(曲線2)；一圖3是由第一種塑性材料構成的能量吸收構件的抗侵入阻力隨溫度的變化的線圖，能量吸收構件標定為在0°c具有IOOkN的阻力；一圖4是與圖3的線圖類似的線圖，是由第二種塑性材料構成的能量吸收構件的線圖，能量吸收構件標定為在0°c具有IOOkN的阻力；一圖5是與圖3和4的線圖類似的線圖，是本發明的裝置的線圖；一圖6是適合Danner型撞擊的能量吸收構件的「作用力/深入度」曲線的線圖；一圖7是裝有符合本發明的第二實施方式的能量吸收裝置的護板的示意性透視圖；一圖8是裝有符合本發明的第三實施方式的能量吸收裝置的護板的示意性前視圖。
具體實施例方式本發明的能量吸收裝置用於安裝在如圖1所示的前臉模塊I上。前臉模塊I基本上包括結構框架2、護板4、和兩個能量吸收裝置5。前臉模塊I用於固定在車輛的主縱梁P也稱為「車架縱梁(brancards)」上和固定在下縱梁I上，下縱梁
也稱為「底盤的車架延長段(prolonge deberceau du chSssis ) 」。為了簡化，圖1上未完
全地示出護板4的結構。結構框架2分擔車輛車身的剛度。結構框架通常包括上部橫件6、下部橫件8、以及右垂直立柱10和左垂直立柱12，每個垂直立柱裝有能量吸收裝置5之一。結構框架2的右垂直立柱和左垂直立柱12各自包括一金屬支承板16、18，金屬支承板在車輛的同一側使一主縱梁P的端部連接到位於同一側的下縱梁I的端部。在該實施方式中，每個能量吸收裝置5固定在板16、18的朝前的大的面上。能量吸收裝置將在後文中描述。結構框架的下部橫件8使垂直立柱10、12的兩個能量吸收裝置彼此連接。下部橫件8具有一般呈矩形的截面。下部橫件8的中央部分沿垂直方向變細，以使其上端面具有接納冷卻組件的槽，冷卻組件總的由附圖標記20標示。冷卻組件20例如具有一組機動風機和一個散熱器。下部橫件8有利地由塑性材料製成。作為變型，該橫件可以是金屬的並直接連接於每個下縱梁I的下端部，以便提高在運行或猛撞時其所分擔的車身剛度和附著力。

結構框架2的上部橫件6使兩個能量吸收裝置5彼此連接。上部橫件6總體呈拱形形狀。作為桁架梁的上部橫件6具有上部框件22和下部框件24，上部框件和下部框件通過加強肋26彼此連接。加強肋被布置以形成三角形下箱體(caissons inferieurstriangulaires).上部橫件6在中央垂直平面中的截面呈菱形，菱形的上邊基本水平布置並對應上部框件22，菱形的下邊對應下部框件24，而菱形的前邊和後邊斜向車輛的上部和後部。上部橫件6因而朝向由下部橫件8與垂直立柱10和12限定的垂直平面的後部。上面揭示的幾何形作為例子和構成一個非限制性實施例。上部橫件6的上部框件22適於與車輛的車身零件相配合和特別是與其發動機罩相配合。發動機罩朝車輛內部定向的下端面覆蓋上部框件22，上部框件為此而成形。上部橫件6的中央部分具有一個接納發動機罩關閉件的槽28，發動機罩關閉件用於同發動機罩上配置的協同關閉件相配合。冷卻組件20的保持件布置在上部橫件6的下部框件24上。護板4承靠結構框架2布置，朝結構框架前部。護板4例如是用塑性材料製成的整體件。護板4具有基本上水平橫向延伸的上橫件34和下橫件36,以及使上橫件與下橫件的端部彼此連接的兩個基本垂直的連接梁38。護板4的總體形狀成形為貼合護板蒙皮(未示出)的形狀並用於固定在護板4的前端面39上。護板4用於在機動車輛的前臉的整個寬度上從所述車輛的一個翼板延伸到另一個翼板。上橫件34基本對著吸收裝置5的上部布置。上橫件在兩個吸收裝置5之間延伸。根據一種實施方式，上橫件34還具有端部部分40，端部部分橫向在護板兩側的連接梁之外延伸。這些部分的作用是支承前燈、護板蒙皮構件或附件。下橫件36基本對著能量吸收裝置5的下部布置，並在這些裝置5之間延伸。護板4的後端面42具有接納立柱10和12的兩個區域44。這些區域44構成兩個大的垂直導軌並至少部分地由垂直連接梁38限定。中央開口 46設置在橫件34和36與連接梁38之間，以使空氣向機動車輛的底盤通過。如圖1可見，兩個能量吸收裝置5每個具有:一第一能量吸收構件50，其用第一種塑性材料製成，第一能量吸收構件設置用於在給定能量的撞擊的作用下進行塑性變形，吸收所述撞擊的第一部分能量；

一第二能量吸收構件52，其用不同於第一種塑性材料的第二種塑性材料製成，第二能量吸收構件設置用於在給定能量的所述撞擊作用下進行塑性變形，吸收所述撞擊的第二部分能量；第一、第二能量吸收構件50和52成形為，使能量吸收裝置在一 30°C至80°C之間的任何溫度具有在75kN至200kN之間的總抗侵入阻力。「抗侵入阻力」在此是指施加於能量吸收構件以得到能量吸收構件的基本完全的塑性變形的最小力。更確切地說，如圖6所示，一能量吸收構件的「作用力/深入度」曲線首先具有一斜坡部分54，繼之是一平臺部分56。在該曲線圖中，縱座標是施加於能量吸收構件的作用力，橫座標是該構件的深入度。圖6示出，吸收構件的深入度從約為14kN的第一作用力級開始。當施加的作用力從第一作用力級到第二作用力級，深入度緩慢增大。從在此約為IlOkN的第二作用力級起，作用力基本上保持恆定而深入度增大直至其最大值。曲線在14kN至IlOkN之間的第一部分對應於斜坡部分54，從IlOkN起的第二部分對應於平臺部分56。抗侵入阻力對應於平臺部分56處的作用力。在圖6所示的例子中，抗侵入阻力約為llOkN。本發明的每個能量吸收裝置設置用於吸收大約在15km/h左右的可修復性撞擊，這些撞擊以Danner撞擊的名字公知。能量吸收裝置應當具有儘可能高的總抗侵入阻力，以便允許能量在小體積中的有效分散。此外，對於Danner撞擊，裝置的總抗侵入阻力應當小於機動車輛的不同梁道(voie)即主縱梁和延長段的總阻力，以便萬一發生撞擊時不損壞主縱梁或延長段。更確切地說，吸收裝置的極限作用力(抗侵入阻力)應小於或等於合併的梁道每一個的撓曲極限作用力，以保存裝置後部的結構。另外，通過吸收裝置傳送到每個梁道的作用力的分布應當是這樣的，傳送的作用力不超過每個梁道(車架縱梁、延長段)單獨的極限作用力。例如，一根車架縱梁一般標定在IOOkN至125kN之間。一個延長段一般標定在30kN至50kN之間。如此，如果車輛配有一根標定為IOOkN的車架縱梁和一個標定為50kN的延長段，那麼，吸收裝置的極限作用力為150kN，且作用力的傳送應適應於車架縱梁為2/3而延長段為1/3。
因此，能量吸收裝置的抗侵入阻力應保持在一個確定的區間中，例如75kN至200kN，其接近但小於車輛不同梁道標定的阻力。更確切地說，在一 30°C至80°C之間的任何溫度，吸收裝置的總抗侵入阻力應保持在上述範圍中。該溫度範圍由汽車生產商的技術手冊規定。為了保持在總抗侵入阻力範圍中，本發明的吸收裝置具有兩個由不同的兩種塑性材料製成的能量吸收構件，它們的特性以互補的方式隨溫度而變化。第一種塑性材料的性能示於圖3。在圖3所示的實施例中，第一能量吸收構件在(TC的溫度具有約為IOOkN的抗侵入阻力。第一種塑性材料選擇為，當溫度從0°c開始下降時，抗侵入阻力從IOOkN起增大。相反，當溫度從0°C開始升高時，抗侵入阻力從IOOkN起減小。因此，當溫度升高時，第一吸收構件的抗侵入阻力連續減小。第一種塑性材料通常是高延展性聚合物，其選自聚烯烴、彈性材料及其混合物、聚醯胺或聚苯氧化物(polyph6nyl6ne oxydes)。第二種塑性材料的性能示於圖4。在圖4所示的例子中，第二能量吸收構件在0°C的溫度具有約為IOOkN的抗侵入阻力。第二種塑性材料選擇為，當溫度從0°C開始下降時，第二能量吸收構件的抗侵入阻力從IOOkN起減小。更確切地說，當溫度從0°C開始下降時，抗侵入阻力快速減小 。實際上，在低於一 15°C的任何溫度下抗侵入阻力小於20kN。例如，在低於一 15°C的任何溫度下，和甚至在低於一 10°C的任何溫度下，抗侵入阻力小於10kN。在一 15°C以下，抗侵入阻力基本恆定，處於小於IOkN的數值。對於0°C至80°C之間的任何溫度，抗侵入阻力基本恆定。更確切地說，在0°C至80°C之間的任何溫度下，抗侵入阻力為在0°C的數值+ 20%至在0°C的數值一 20%之間。優選地，阻力為在0°C的數值+ 10%至在0°C的數值一 10%之間，更優選地，在0°C的數值+ 5%至在O°C的數值一 5%之間。第二種塑性材料優選為，其玻璃化轉變溫度在一 20°C至+ 10°C之間，優選在一10°C至(TC之間的材料。第二種塑性材料通常是一種聚合物，其選自苯乙烯聚合物、聚碳酸酯、聚醯胺、飽和聚脂、聚烯烴、彈性材料及它們的混合物，可用或不用填料(玻璃、碳、滑石粉)加強。當能量吸收裝置包括一個具有圖3所示性能的能量吸收構件和一個具有圖4所示性能的能量吸收構件時，所述裝置例如可具有圖5所示的性能。圖5上示出這種能量吸收裝置隨溫度而變化的抗侵入阻力。抗侵入阻力始終處於一帶區中，例如在75kN至200kN之間。抗侵入阻力從一 30°C起逐漸減小，直至溫度Tl，自溫度Tl起第二構件的阻力開始增大。從該溫度至0°c，在第二吸收構件的抗侵入阻力強烈增大的作用下，裝置的抗侵入阻力增大。從0°C至80°C，裝置的阻力緩慢減小，因為第一構件具有減小的阻力但是第二構件具有基本恆定的阻力。整個裝置的阻力的減小比第一構件的阻力的減小更緩慢。圖2上示出圖1的吸收裝置5的阻力隨溫度而變化的情況(曲線T)，以及該裝置的兩個吸收構件各自的阻力隨溫度而變化的情況(第一構件:曲線1，第二構件:曲線2)。曲線1、2和T的形狀類似於圖3、4和5分別所示的形狀。
在圖1所示的實施方式中，第一吸收構件和第二吸收構件並置。更確切地說，第一吸收構件50是一個注射成型件，其具有多個壁，多個壁一起限定至少一個槽座60，第二能量吸收構件52接合在槽座中。如此，第二能量吸收構件52具有至少一個接合在第一能量吸收構件內的插入件。例如，第一能量吸收構件可具有多個槽座60，第二能量吸收構件具有多個插入件，每個插入件插入在一個相應的槽座中。插入件通過夾具、螺釘連接、鉚釘固定、摩擦焊接或雷射焊接、槽舌連接等在槽座中保持定位。第一、第二能量吸收構件配合，使能量吸收裝置的性能在擠壓階段是穩定的:既不側傾，也不沿擠壓軸線撓曲或成捆(bottelage)。第二能量吸收構件52可以是一個蜂窩狀部件，每個蜂窩巢房具有與車輛縱向軸線基本平行的中央軸線。第二能量吸收構件可具有任何類型的其它形狀。裝置5的第二能量吸收構件至少布置在主縱梁P的縱向延長段上，還優選地布置在下縱梁I的縱向延長段上。這樣，在這種構形中，前臉模塊具有四個構件52，每個都處於縱梁之一的延長段上。在圖7所示的實施方式中，第一和第二能量吸收構件注塑成型在護板4中。兩個能量吸收構件可雙注塑成型或共注塑成型而成。「雙注塑成型」是指在一個具有兩個注射孔的模型中進行的注塑成型，每個注射孔用於兩種材料之一。因此，兩種材料之間實際上不混合。「共注塑成型」是指在一個僅具有一個注射孔的模型中進行的注塑成型，兩種材料相繼注射到模型中。在圖7所示的實施方式中，框架4在其朝後的端面42上具有多個強化肋62、64。例如，肋62是水平的而肋64是垂直的。肋62、64在一起形成朝車輛前部封閉和朝車輛後部開口的腔區。作為變型，一些腔區可朝後部封閉而朝前部開口。一些區域66、68實施在第二種材料上，這些區域在一起構成第二能量吸收構件。例如，區域66縱向地位於主縱梁P的延長段上。區域68縱向地位於下縱梁I的延長段上。

護板的其餘部分用第一種材料製成並構成第一能量吸收構件。如圖8上可見的，一些巢房的底壁可具有開口 70。這樣，能量吸收裝置由用第一種塑性材料製成的第一能量吸收構件和用第二種塑性材料製成的第二能量吸收構件實現，第一、第二能量吸收構件成形為，使能量吸收裝置在一 30°C至80°C之間的任何溫度具有在75kN至200kN之間的總抗侵入阻力，如此獲得的能量吸收裝置在任何溫度都非常有效而且還輕便和易於製造。選用特性以互補的方式隨溫度變化的第一種和第二種塑性材料，不管溫度如何，能夠使吸收裝置的總抗侵入阻力保持在一個窄的帶區。能量吸收構件便於彼此注塑成型而成。該製造方法快速且成本不高。
權利要求
1.用於機動車輛的能量吸收裝置，所述能量吸收裝置(5)具有: 一第一能量吸收構件(50)，其用第一種塑性材料製成，第一能量吸收構件設置用於在給定能量的撞擊的作用下進行塑性變形，吸收所述撞擊的第一部分能量； 一第二能量吸收構件(52)，其用與第一種塑性材料不同的第二種塑性材料製成，第二能量吸收構件設置用於在所述給定能量的撞擊的作用下進行塑性變形，吸收所述撞擊的第二部分能量； 一第一和第二能量吸收構件(50，52)成形為，使能量吸收裝置(5)在一 30°C至80°C之間的任何溫度具有在75kN至200kN之間的總抗侵入阻力。
2.根據權利要求1所述的能量吸收裝置，其特徵在於，第一能量吸收構件(50)在(TC的溫度呈現具有第一給定值的抗侵入阻力，第一種塑性材料選擇成，當溫度從0°C起下降時，第一能量吸收構件(50)具有從第一給定值起增大的抗侵入阻力。
3.根據權利要求1或2所述的能量吸收裝置，其特徵在於，第一能量吸收構件(50)在(TC的溫度呈現具有第一給定值的抗侵入阻力，第一種塑性材料選擇成，當溫度從o°c起升高時，第一能量吸收構件(50)具有從第一給定值起減小的抗侵入阻力。
4.根據前述權利要求中任一項所述的能量吸收裝置，其特徵在於，第二能量吸收構件(52)在0°C的溫度呈現具有第二給定值的抗侵入阻力，第二種塑性材料選擇成，當溫度從(TC起下降時，第二能量吸收構件(52)具有從第二給定值起減小的抗侵入阻力。
5.根據權利要求4所述的能量吸收裝置，其特徵在於，第二種塑性材料選擇成，在低於一 15°C的任何溫度，第二能量吸收構件(52)具有小於20kN的抗侵入阻力。
6.根據前述權利要求中任一項所述的能量吸收裝置，其特徵在於，第二能量吸收構件(52)在0°C的溫度呈現具有第二給定值的抗侵入阻力，第二種塑性材料選擇成，在0°C至80°C之間的任何溫度，第二能量吸收構件(52)具有在所述第二給定值加20%至所述第二給定值減20%之間的抗侵入阻力。
7.根據前述權利要求中任一項所述的能量吸收裝置，其特徵在於，第一種塑性材料是高延展性聚合物，其選自聚烯烴、彈性材料及其混合物、聚醯胺或聚苯氧化物。
8.根據前述權利要求中任一項所述的能量吸收裝置，其特徵在於，第二種塑性材料是一種聚合物，其選自苯乙烯聚合物、聚碳酸酯、聚醯胺、飽和聚脂、聚烯烴、彈性材料及其混合物。
9.根據前述權利要求中任一項所述的能量吸收裝置，其特徵在於，第一能量吸收構件(50)具有多個壁，多個壁一起限定一槽座(60)，第二能量吸收構件(52)接合在槽座中。
10.根據權利要求1至8中任一項所述的能量吸收裝置，其特徵在於，第一和第二能量吸收構件(50，52)是能量吸收裝置(5)的兩個區域，兩個區域一起注塑成型而成，例如通過雙注塑成型或共注塑成型得到。
11.機動車輛的前臉，其具有結構框架(2)、成形成貼合護板蒙皮的形狀且承靠結構框架(2)布置的護板(4)、以及根據前述權利要求中任一項所述的能量吸收裝置(5)，所述護板(4 )具有上橫件(34 )、下橫件(36 )、以及使上橫件和下橫件(34，36 )彼此連接的垂直的連接梁(38)，第一能量吸收構件(50)和/或第二能量吸收構件(52)由護板(4)的一個區域形成。
12.機動車輛，其具有:一底盤，底盤包括主縱梁(P)和下縱梁(I)； 一至少一個根據前述權利要求中任一項所述的能量吸收裝置(5)，第二能量吸收構件(52)布置在主縱梁(P)之 一和/或下縱梁(I)之一的縱向延長段上。
全文摘要
用於機動車輛的能量吸收裝置(5)，能量吸收裝置具有第一能量吸收構件(50)，其用第一種塑性材料製成，第一能量吸收構件設置用於在給定能量的撞擊作用下進行塑性變形，吸收所述撞擊的第一部分能量；第二能量吸收構件(52)，其用與第一種塑性材料不同的第二種塑性材料製成，第二能量吸收構件設置用於在給定能量的所述撞擊的作用下進行塑性變形，吸收所述撞擊的第二部分能量；第一和第二能量吸收構件(50，52)被成形，以使能量吸收裝置(5)在－30℃至80℃之間的任何溫度具有在75kN至200kN之間的總抗侵入阻力。
文檔編號B60R19/34GK103249962SQ201180056006
公開日2013年8月14日 申請日期2011年11月22日 優先權日2010年11月22日
發明者M-P·比龍, A·斯坦梅斯, L·德羅茲·巴託勒, V·戈南 申請人:佛吉亞汽車前端模塊公司