通過車輛內部裝飾材料的碰撞能量吸收結構的製作方法
2023-06-06 21:07:11
專利名稱：通過車輛內部裝飾材料的碰撞能量吸收結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種碰撞能量吸收結構，其是利用設置在車體結構件板材內部的非金屬內部裝飾材料而作用的，更具體地說，是這樣的結構，其通過設置在內部裝飾材料(例如車體支柱裝飾物或邊框裝飾物)和結構件之間的能量吸收件的變形，以及內部裝飾材料的變形，而吸收和減輕由結構件(例如車體前支柱，中間支柱，後支柱或邊框頂條)產生的碰撞能量。
日本專利申請NO.7-23307已經公開了一種碰撞能量吸收結構，其具有一能量吸收空間，該空間位於結構件(例如車輛的前支柱)內板和位於內板內側的內部裝飾材料(例如支柱裝飾物)之間，和一設置在能量吸收空間內的格柵形樹脂能量吸收件，其由縱向肋和橫向肋構成。
根據已知的碰撞能量吸收結構，主要是通過縱向肋和橫向肋的翹曲來吸收碰撞能量，然而，如果通過縱向肋和橫向肋的彎曲來吸收碰撞能量，通過肋的向上彎折可能造成未壓斷部分，這就減少了其用於吸收能量的位移量。另外，因為要被壓斷的部分不固定，所以，能量吸收特性是不穩定的。
本發明的目的是提供了一種汽車的碰撞能量吸收結構，其可剪切格柵狀能量吸收件的縱向肋或橫向肋，從而減少肋的未壓碎部分。
本發明另一目的是提供一種碰撞能量吸收結構，其能使能量吸收能力穩定。
本發明提供了一種汽車的碰撞能量吸收結構，包括一能量吸收空間，其設置在具有內外板的結構件的內板和在內部覆蓋內板的內部裝飾材料之間；一格柵形非金屬能量吸收件，其設置在所述能量吸收空間中，所述能量吸收件包括至少一個縱向肋和一組橫向肋；所述能量吸收件的所述縱向肋和橫向肋中之一具有當碰撞能量作用於所述內部裝飾材料上時能自身剪切的裝置。
根據本發明的另一方面，所述裝置是槽口，其至少設在所述能量吸收件朝向所述內部裝飾材料的所述縱向肋和橫向肋的朝內側，所述槽口朝向所述縱向肋和各橫向肋相交叉和連接在一起的連接部。
根據本發明的另一方面，具有所述槽口的肋中之一是所述縱向肋。
根據本發明的另一方面，有所述槽口的肋中之一有一切口部分，其位於面對所述內板的朝外側或面對所述內部裝飾材料的朝內側的所述連接部分之間的中部位置。
根據本發明的另一方面，所述橫向肋傾斜於所述內板和所述內部裝飾材料。
根據本發明的另一方面，所述能量吸收件獨立於所述內部裝飾材料而成形。
根據本發明的另一方面，所述能量吸收件由硬的合成樹脂模製而成。
根據本發明的另一方面，所述裝置是所述能量吸收件的所述縱向肋，其大致與所述內部裝飾材料成直角設置，並比所述橫向肋更簿。
根據本發明的另一方面，所述能量吸收件獨立於所述內部裝飾材料而成形，並由硬的合成樹脂模製而成。
根據本發明的另一方面，所述能量吸收空間設定在10-30mm之間。
格柵狀的能量吸收件是由硬的合成樹脂例如聚丙烯或耐衝擊樹脂(例如由Mitsubishi Yuka製造的TSOP-YK3)噴塑而成。能量吸收件的縱向肋和橫向肋能分別以15-30mm的間距布置，並且肋的厚度能設定在1-2mm。各縱向肋和橫向肋的槽口上最好有一尖端，以致容易產生應力集中，並且其厚度可以是大約1mm。能量吸收件和內部裝飾材料最好單獨模製，並通過夾子或類似裝置連接在一起。
在車廂向外方向的衝擊負載作用在內部裝飾材料上時，內部裝飾材料變形，而使衝擊負載傳遞到能量吸收件上。在能量吸收件中，衝擊負載在槽口處產生應力集中，由此，肋中之一被切斷，而其他的肋塌落吸收碰撞能量。
因為通過彎曲變形或翹曲變形使肋中之一被剪切而其他的肋塌陷，就減少了由於肋的折起而形成的未擠碎部分。於是，能量吸收件的位移量增加了，而加強了碰撞能量的吸收能力。並且，因為肋中之一有槽口，要剪切的部分是固定的，由此使能量吸收性能穩定。
在有槽口的肋是縱向肋的情況下，除了前述的作用之外，還有下列的作用。橫向肋的數量大於縱向肋的數量，以致橫向肋從每一方向接受衝擊負載。在這種情況下，通過剪切數量較少的縱向肋使橫向肋塌陷比通過剪切數量較多的橫向肋而使縱向肋塌陷更為可靠。於是，當衝擊負載從任一方向作用時，通過加強吸收衝擊負載的可靠性而能有效地吸收碰撞能量。
在具有槽口的肋有切口部分的情況下，除了前述的作用之外，還具有下列的作用。因為具有槽口的肋中之一在連接部之間的中間位置有切口部分，所以能更可靠地進行切斷，由此減少了其他肋的未破碎部分。
在橫向肋傾斜的情況下，除了前述的作用之外，還有下列作用。由於傾斜於內板和內部裝飾材料，可以更可靠地切斷橫向肋。並且因為是通過縱向肋和橫向肋的剪切來吸收碰撞能量，所以，能容易和穩定地獲得理想的負載—撞擊性能。
在能量吸收件獨立於內部裝飾材料而形成的情況下，除了前述的作用之外，還具有下列的作用。由於是獨立於內部裝飾材料而成形，所以能準確地模製能量吸收件，而能形成穩定的碰撞能量吸收作用。
在能剪切的裝置是縱向肋的情況下，當衝擊負載在車廂向外的方向作用於內部裝飾材料上時，內部裝飾材料變形，並使衝擊負載傳遞到能量吸收件上。因為在能量吸收件中，縱向肋基本上以直角與內部裝飾材料交叉，由於衝擊負載所形成的大的應力產生於縱向肋中，並且由於簿，使橫向肋被剪切，並且橫向肋塌陷，由此吸收了碰撞能量。
因為縱向肋被剪切，並且橫向肋承受彎曲變形或翹曲變形而塌陷，就減少了由於肋的折起而出現的未壓碎部分。於是，能量吸收件的位移量增加了，由此加強了碰撞能量吸收能力。
數量上多於縱向肋的橫向肋從任一方向接受衝擊負載。在這種情況下，通過剪切數量較少的縱向肋而使橫向肋塌陷比剪切數量較多的橫向肋使縱向肋塌陷更為可靠。然而，根據本發明，因為縱向肋被剪切，所以當不論衝擊負載從任何方向施加時，其都能有效地吸收碰撞能量，同時加強了碰撞能量吸收的可靠性。
圖1部分地顯示了用於本發明汽車碰撞能量吸收結構的能量吸收件的一個實施例，其中，(a)是一個透視圖，(b)是從視圖(a)左側看的放大側視圖；圖2部分地顯示了用於本發明汽車碰撞能量吸收結構的能量吸收件的其他三個實施例，其中，(a)是縱向肋和橫向肋的剖視圖，(b)和(c)是與圖1(b)相似的對應放大側視圖；圖3是一透視圖，部分地顯示了用於本發明汽車碰撞能量吸收結構的能量吸收件的另一實施例；圖4是一剖視圖，顯示了本發明汽車的碰撞能量吸收結構連接於一預定位置的狀態；圖5是一透視圖，顯示了用於本發明汽車的碰撞能量吸收結構的能量吸收件的功能；圖6是試驗結果的負載和位移之間的曲線圖；圖7是一汽車的部分透視圖，其應用了本發明的汽車碰撞能量吸收結構。
下面通過實施例並參照附圖對本發明進行描述。
一能量吸收件10(圖4中顯示了其截面狀態)設置在一能量吸收空間20中，該空間位於前支柱16(其作為車體的結構件具有內板12和外板14)的內板12和支柱裝飾物18之間，支柱裝飾物是在內板12內側將其覆蓋的內部裝飾材料。通過支柱裝飾物18和能量吸收件10吸收碰撞能量。
在圖示的實施例中，前支柱16是通過將一加強板22設在內板12和外板14之間並且相應凸緣搭接和點焊而成，以使其水平截面呈一封閉結構。在前部的凸緣連接部24通過一密封材料26支承一駕駛室風窗玻璃28，而在後部的凸緣連接部分25有一連接在其上的開口裝飾物30。
圖1的實施例中顯示了能量吸收件10的透視圖，其為一格柵結構，包括兩個縱向肋32和一組橫向肋34，其獨立於支柱裝飾物18，而用耐衝擊樹脂噴塑而成。縱向肋32沿前支柱16的縱向延伸。另一方面，橫向肋34與縱向肋32交叉延伸，以致當能量吸收件10連接到前支柱16上時，橫向肋34基本上成為水平的，或者橫向肋34基本上與縱向肋32正交。如圖2(c)所示，橫向肋34可以傾斜於縱向肋32模製，以致當能量吸收件10裝在前支柱上時，橫向肋34與前支柱的內板和支柱裝飾物傾斜。
能量吸收件10的縱向肋32在面對支柱裝飾物18的內側具有槽口36。槽口36朝向各縱向肋32和各橫向肋34相互交叉和連接的連接部33。在圖1(b)中，顯示了連接部33的側面狀態，從側面看，槽口36為三角形。即，槽口36從縱向肋32面對支柱裝飾物的朝內側35在縱向肋32的高度H方向斜向延伸。
圖2(a)顯示了連接部的平面狀態，其中，在板角處形成了槽口38。槽口38在縱向肋32的厚度方向W向連接部33傾斜延伸。如圖2(b)和2(c)所示，槽口36不僅可以設在縱向肋32朝向支柱裝飾物的朝內側35，而且可以設在其朝向前支柱內板的朝外側37。上述情況也同樣適用於槽口38。並且，代替縱向肋32，槽口也可設置在橫向肋34上。
如圖1(b)所示，具有槽口36的縱向肋32在其朝向內板的外側37的連接部之間的中間位置具有切口部分40。如圖2(b)和2(c)所示，切口部分40也可以設置在縱向肋32朝向支柱裝飾物的朝內側35上的連接部分之間的中間位置上。並且，在槽口設置在橫向肋34上的情況下，切口部分可以設置在橫向肋連接部分之間的中間位置上。
在前述的實施例中，除了使縱向肋32的厚度基本與橫向肋34一致之外，槽口可以設置在任一肋上。這是為了使當衝擊負載作用時，在槽口處產生應力集中，並通過應力集中而產生剪切。在圖3所示的實施例中，能量吸收件50包括構成一格柵形的一個或一組縱向肋52和一組橫向肋54。在該實施例中，縱向肋52厚度t相對於橫向肋54的厚度比可以設定在1∶1.5～3。能量吸收件50的縱向肋52被形成，以致當將能量吸收件50裝在前支柱上時，其大致以直角與支柱裝飾物相交。於是，基於衝擊負載而由支柱裝飾物作用的應力變大，並易於切斷縱向肋52。
如圖4所示，通過從橫跨橫向肋34的固定座60上將夾子62插入內板12，而將能量吸收件10(同樣適用於能量吸收件50)連接在內板12上。並且，通過將一整體形成在支柱裝飾物18外表面上的夾子64插入橫跨能量吸收件10的橫向肋34的固定座66中，而將支柱裝飾物18連接於能量吸收件10。
如圖5所示，當一衝擊負載F從支柱裝飾物上作用時，縱向肋32在連接部33處被切斷，橫向肋34塌陷如B所示，並且縱向肋32也塌陷如C所示，由此而吸收碰撞能量。
圖6中顯示了一試驗結果，其中採用了20mm大小的能量吸收空間，並將由耐衝擊樹脂模製的能量吸收件10設置於能量吸收空間中。能量吸收件A1既無槽口又無切口部分，其負載的峰值a1，a2在相應的位移處分別產生；而具有槽口和切口部分的能量吸收件A2，其負載峰值b1，b2在相應位移處分別產生；而對於僅有槽口的能量吸收件A3，其負載峰值c1，c2在相應位移處分別產生。從這些特性曲線可以清楚看出，同時具有槽口和切口部分的能量吸收件A2和僅有槽口的能量吸收件A3的峰值低於既無槽口又無切口部分的能量吸收件A1，其曲線整體上接近於理想曲線D。同時具有槽口和切口部分的能量吸收件A2的初始峰值b1低於僅有槽口的能量吸收件A3的初始峰值c1。
在前述的實施例中，結構件是前支柱。如圖7所示，在汽車中還有相似的結構件，如中間支柱70，後支柱72，和邊框頂條74。它們都可以通過應用本發明的結構而吸收碰撞能量。
權利要求
1.一種汽車的碰撞能量吸收結構，包括一能量吸收空間，其設置在具有內外板的結構件的內板和在內側覆蓋內板的內部裝飾材料之間；一格柵形非金屬能量吸收件，其設置在所述能量吸收空間中，所述能量吸收件包括至少一個縱向肋和一組橫向肋；其特徵在於所述能量吸收件的所述縱向肋和橫向肋中之一具有當碰撞能量作用於所述內部裝飾材料上時能自身剪切的裝置。
2.如權利要求1所述的碰撞能量吸收結構，其特徵在於所述裝置是槽口，其至少設在所述能量吸收件的縱向肋和橫向肋面對所述內部裝飾材料的朝內側，所述槽口朝向所述縱向肋和各橫向肋相交叉和連接在一起的連接部。
3.如權利要求2所述的碰撞能量吸收結構，其特徵在於具有所述槽口的肋中之一是所述縱向肋。
4.如權利要求2所述的碰撞能量吸收結構，其特徵在於有所述槽口的肋中之一有一切口部分，其位於面對所述內板的朝外側或面對所述內部裝飾材料的朝內側的所述連接部分之間的中部位置。
5.如權利要求2所述的碰撞能量吸收結構，其特徵在於所述橫向肋傾斜於所述內板和所述內部裝飾材料。
6.如權利要求2-5中之一所述的碰撞能量吸收結構，其特徵在於所述能量吸收件獨立於所述內部裝飾材料而成形。
7.如權利要求6所述的碰撞能量吸收結構，其特徵在於所述能量吸收件由硬的合成樹脂模製而成。
8.如權利要求1所述的碰撞能量吸收結構，其特徵在於所述裝置是所述能量吸收件的所述縱向肋，其大致與所述內部裝飾材料成直角設置，並比所述橫向肋更簿。
9.如權利要求8所述的碰撞能量吸收結構，其特徵在於所述能量吸收件獨立於所述內部裝飾材料而成形，並由硬的合成樹脂模製而成。
10.如權利要求2和8中任一所述的碰撞能量吸收結構，其特徵在於所述能量吸收空間設定在10-30mm之間。
全文摘要
汽車的碰撞能量吸收結構，包括一能量吸收空間，其設置在具有內外板的結構件的內板和在內部覆蓋內板的內部裝飾材料之間；一格柵形非金屬能量吸收件，其設置在所述能量吸收空間中，所述能量吸收件包括至少一個縱向肋和一組橫向肋；所述能量吸收件的所述縱向肋和橫向肋中之一具有當碰撞能量作用於所述內部裝飾材料上時能自身剪切的裝置。
文檔編號B60R13/02GK1143024SQ9610859
公開日1997年2月19日 申請日期1996年6月19日 優先權日1995年7月12日
發明者菅仁志 申請人:豐田自動車株式會社