帶有整體能量吸收器和橫梁的保險槓的製作方法
2023-07-22 17:10:11 1
專利名稱：帶有整體能量吸收器和橫梁的保險槓的製作方法
技術領域：
本發明涉及車輛保險槓系統，更具體來說，涉及具有整體能量吸收器和橫梁的保險槓系統，新穎的橫梁被成形以便與相配合的能量吸收器相接合，以及涉及具有適於拖運拖車或類似物的掛鈎的保險槓。
背景技術：
使用整體的能量吸收器和保險槓橫梁裝置的保險槓系統需要改善保險槓系統在車輛上的裝配，在總體上減少機械緊固件的數目和種類及簡化工具製造(tooling)。具體來說，需要提供一種設計，其中橫梁和能量吸收器離開車輛主裝配線裝配成一個整體分組件，然後作為一個單元被操縱以安裝到車輛上。也需要將飾帶(fascia)連接於該分組件，並將其它構件如前燈、格柵和其它功能性或裝飾性構件結合、安裝在該分組件上。同時，衝擊耐久性和提高的能量吸收繼續是保險槓系統中高度優先考慮的項目，因此，任何分組件最好不應有損於系統。
此外，許多車輛製造廠商和一些保險組織和政府機構迫切要求改善車輛的防撞性，也迫切需要能提供更好的行人安全性的保險槓系統。帶有較低的初始能量吸收率的較長保險槓行程具有滿足上述需要的可能性，但是，這可能致使能量吸收器的尺寸大於現有的保險槓系統，並使能量吸收器不易在車輛前部包封和承載。因此，需要新的整體式保險槓系統來應對相互衝突的功能和設計上的需要。
車輛上的後保險槓系統也需要改進。具體來說，車輛製造廠商正日益關注在形狀和功能上不與前保險槓系統相異的後保險槓系統的能量吸收器。但是，任何這種後保險槓系統的能量吸收器必須結合在保險槓系統中，使其不與在車輛後部的其它功能和美觀需要相衝突。例如，許多後保險槓系統包括一個臺階，和/或適應於支承一球形掛鈎以便拖運拖車。車輛，特別是公用車輛及卡車的後保險槓往往設有掛鈎以拖運拖車。掛鈎支承結構往往結合在保險槓中，以便減少構件並提供較緊湊的布置。由於採用衝壓保險槓，在保險槓構件被成形及增加輔助加強結構時，掛鈎支承結構被簡單地衝壓在保險槓橫梁中。但是，採用軋製成形的管狀保險槓橫梁時則問題較大，這是由於軋製成形操作一般不適於結合有衝壓操作。另外，管狀橫梁往往使用高強度材料，因而在管狀橫梁中不那麼容易形成掛鈎支承結構。在難於支承管形內側時，掛鈎支承結構也需要切割和成形材料的內壁。如果不是不可能精確地按照需要形成壁的形狀的話，這也是很困難的。
掛鈎支承結構的牽引強度有更受限制而滿足不了需要。具體來說，類型II的掛鈎也必須能夠支承350磅的牽引杆重量(tongue weight)，而且必須能夠牽引5,000磅的重量。兩個掛鈎類型之間的差別是相當大的，必須通過較堅固的類型III的標準的結構，如果不顯著提高成本、重量，以及改進車內固定結構，就不易實現。
因此，需要能夠解決上述問題且具有上述優點的保險槓系統。
發明內容
按照本發明的一個方面，提供一種保險槓系統，它包括一個帶有前壁、後壁、頂壁和底壁的金屬管狀橫梁，所述前壁和後壁在管狀橫梁的兩端被改造以形成端部；一個聚合物能量吸收器，它具有一個帶凹槽的後表面，該凹槽可配合地接納管狀橫梁，所述凹槽包括接合所述端部的前部配合平表面，所述能量吸收器被構製成在管狀橫梁坍陷前被壓垮並吸收衝擊能量。接合所述端部的外端的後部的支座，所述能量吸收器包括擴大結構的角部，所述角部在支座外側及橫梁外端的外側延伸，以便在橫梁和支座外側對車輛的角部提供衝擊結構；以及將管狀橫梁和能量吸收器固定在支座上的緊固件。
按照本發明的另一方面，提供一種用於車輛的保險槓系統，它包括一個金屬橫梁，它具有限定一管狀中間部分的前壁、後壁、頂壁和底壁並具有端部；一個整體式能量吸收器，它具有吸收器中間部分，吸收器中間部分帶有一個朝後的凹槽，該凹槽可配合地接納所述管狀中間部分並接合前壁、頂壁和底壁部分；還具有角部，所述角部具有靠近所述橫梁端部的外端設置的內表面；所述能量吸收器被構製成在所述管狀橫梁坍陷之前被壓垮並吸收衝擊能量；接合所述端部的後部的支座，所述角部的內表面設置成在車輛經受角部衝擊時接合所述橫梁外端並同時接合所述支座的外側面；以及將所述管狀橫梁和能量吸收器固定在所述支座上的緊固件。
按照本發明的另一方面，提供一種用於具有乘座室的車輛的保險槓系統，它包括一個管狀橫梁，它包括中間部分、端部和使每個端部連接於中間部分的一端的彎曲連接部分，所述中間部分為保險槓橫梁長度的至少25％並限定一縱向的主中心線，所述端部為保險槓橫梁長度的至少15％，每個所述端部限定與主中心線成平行延伸的副中心線；一個帶有至少一個凹槽的能量吸收器，所述凹槽的形狀可接納所述管狀橫梁的一部分，所述能量吸收器被構製成在所述管狀橫梁坍陷前被壓垮並吸收衝擊能量；以及適於安裝在車輛上的支座，所述支座安裝在所述端部上，在處於車輛安裝位置上時，所述副中心線與所述主中心線水平地間隔開來，所述中間部分部分地位於所述支座之間，並且比所述端部更靠近乘座室，所述能量吸收器包括擴大結構的角部，所述角部在所述支座的外側及所述橫梁的外側延伸，以便對橫梁和支座外側的車輛角部提供衝擊結構。
本發明的保險槓系統的一個優點在於，可以簡化或清除一些傳統的前端支承結構。例如，本發明的保險槓系統可以包括一個能量吸收器，該能量吸收器具有在車輛發動機罩前的區域中支承車輛前部飾帶(facia)的部分。這樣就能夠例如通過消除飾帶支承柱、通過消除在散熱器橫向支承件上向前延伸的凸緣、通過降低對散熱器橫向支承件的強度要求和/或通過消除或降低對車輛前端板的強度要求而簡化車輛前端支承結構。
在本發明的一個方面中，提供一種保險槓系統，它包括一個管狀保險槓橫梁；以及一個掛鈎支承架，它具有一個反向部分，其形狀可向下配合在所述管狀保險槓橫梁上，還有一個側向延伸部分，其上帶有一個孔，該第二部分的形狀可支承一個球頭掛鈎，以便牽引一拖車。
在本發明的另一個方面中，提供一種車輛保險槓系統，它包括一個管狀保險槓橫梁，它包括一中間部分、端部和使每個所述端部與所述中間部分的一端相連的彎曲的連接部分，所述中間部分為保險槓橫梁長度的至少25％並限定一縱向主中心線，所述端部為保險槓橫梁長度的至少15％，並且每個所述端部限定與所述主中心線平行延伸的一副中心線；一個能量吸收器，該能量吸收器具有至少一凹槽，該凹槽的形狀可接納所述管狀保險槓橫梁的一部分；以及支座，所述支座適於安裝在車輛上，所述支座安裝在所述端部上，當在車輛安裝位置上時，所述副中心線與所述主中心線水平地間隔開來。
在本發明的另一個方面中，提供一種車輛保險槓系統，它包括一個橫梁，該橫梁具有一表面，並且有適於安裝在車架上的支座；以及一個能量吸收器，該能量吸收器與所述表面接合，並具有位於橫梁兩端外側的端部，所述能量吸收器由結構工程聚合物材料製成，所述端部具有平的頂面，以便形成在橫梁兩端外側的臺階。
在本發明的另一個方面中，提供一種車輛保險槓系統，它包括一個橫梁，該橫梁具有一表面，並具有適於安裝在車架上的支座結構；以及一個能量吸收器，該能量吸收器接合所述表面，由結構工程聚合物材料製成，所述能量吸收器包括一蜂窩狀結構，以便在車輛衝擊時吸收能量，還包括附件安裝結構，以便將附件安裝和支承在能量吸收器上。
本專業技術人員在研究下面的說明、權利要求書和附圖時將能理解和正確評價本發明的上述的和其它的方面、目的和特徵。
圖1是本發明的保險槓系統的立體圖，該保險槓系統包括一個能量吸收器和一個管狀橫梁，該管狀橫梁具有設置在能量吸收器中的朝後的凹槽內的扁平端部；圖2是圖1的分解圖；圖3和4是沿圖2中III-III線和IV-IV線的剖面圖；
圖5是圖1的保險槓系統的不完全的示意的頂視圖；圖6是本發明的另一保險槓系統的分解立體圖；圖7是圖6的保險槓系統的立體圖，為了更好地表示能量吸收器與橫梁的接合而去除了能量吸收器的一部分；圖8是沿圖7中VIII-VIII線的剖面圖；圖9是一替代保險槓系統的橫剖圖，該圖類似於圖8，圖9A是圖9中所示的U型橫梁的有孔類型的局部立體圖；圖10是本發明的後保險槓系統的立體圖；圖11是圖10的分解立體圖；圖12是沿圖10中III-III線的剖面圖；圖13是圖12的分解圖；圖14是類似於圖12的橫剖圖，但表示一變型保險槓系統；圖15是圖14的分解圖。
具體實施例方式
保險槓系統20(圖1)包括一個具有管狀中間部分和扁平端部23和24的橫梁21，以及一能量吸收器22，該能量吸收器適於以嵌套方式接納橫梁21以形成一整體式分組件，該分組件能夠作為一個單元處置並組裝在車輛上。扁平端部23和24在橫梁21接合能量吸收器22上的配合平面的每端構成垂向擴大的安裝構件或「插手(hand)」。支座26對接扁平端部23和24的後部，緊固件27穿過能量吸收器22和扁平端部23和24，以便將管狀橫梁21和能量吸收器22固定在支座26上。本文中使用的術語「支座」可以包括從車架延伸的橫杆(rail)或類似的車架構件。
為了使本專業技術人員理解本發明，下面詳述橫梁21(圖1)。儘管如此，如果需要附加的描述，讀者可參閱2001年11月1日提交的、題為「形成整體式橫梁的方法」的第09/822,658號申請、2002年3月30日提交的、題為「軋製成形和衝壓的門橫梁」的第09/904,066號申請，以及1992年3月3日發布的第5,092,512號專利。不同的車輛支座可用於本發明。為了使本專業技術人員理解，下面詳述圖2中所示的支座。儘管如此，如果需附加的描述，讀者可參閱2001年9月27日提交的、題為「帶有不同強度的環的保險槓壓垮塔」的第09/964,914號申請。
橫梁21(圖2)包括一管狀中間部分28，該部分具有由前、後、上、下壁限定的方形橫截面。橫梁21被卷製成形為需要的管形，沿位於後壁中間的焊縫29焊接，然後被後掠成曲線形狀，與選定型號的車輛的前端(或後端)匹配。應注意的是，如果需要，可以採用不同的橫截面。焊縫29不到橫梁21的端部即停止，壁的端部的大約6至8英寸被改造並被「打開」成相對共同的扁平狀態，以便形成扁平端部23和24。在扁平端部23和24上形成孔30的圖案，其相應於支座26上的安裝孔。
能量吸收器22(圖2)包括一個注塑構件，由適當的非泡沫聚合材料製成，所述材料具有在衝擊時吸收能量的良好性質，例如，Xenoy材料。非泡沫材料基本形成能量吸收器22的結構，包括箱形部分33，該箱形部分沿軌34模製，處於改善衝擊性質的關鍵位置上，這將在下文中描述。箱形部分33包括垂向側壁33』和底壁33」，它們與前壁39』一起構成一個中空內腔。
能量吸收器的中間部分包括水平的上、下軌34和35，這兩個軌均具有朝後的U形橫截面。上軌34限定朝後的凹槽25(圖4)的一個大的部分，其形狀可緊密接納橫梁21的中間管狀部分。箱形部分33被模製在上軌34沿其長度的關鍵位置上的頂面、前面和底面上。兩個這樣的箱形部分33並未畫出，而是可以使用更多或更少的箱形部分。箱形部分33對保險槓系統20提供改善的能量吸收特性，箱形部分33還具有一上表面，該上表面的形狀可支承車輛前飾帶(facia)36，前飾帶一般是剛性低或TPO材料的，需要支承以對抗重力。
能量吸收器22(圖2)也包括安裝部分38，安裝部分在中間部分28的每端的支座26上形成整體的擠壓箱(crush box)。每個安裝部分38包括一矩形環狀平外前壁39、形成一個從前壁39向後延伸的開口C形的向後延伸的壁40、一個從向後延伸的壁40延伸的矩形環狀平後壁41、形成從後壁41向前延伸的方管形的向前延伸的壁42、一個從向前延伸的壁42延伸的矩形環狀平內前壁43和從內前壁43向後延伸的加強內凸緣44。根據剛性及能量吸收器22的結構的需要，在向後延伸的壁40和向前延伸的壁42之間可布置附加的加強連接板。例如，為了將TPO飾帶的底部支承在車輛的前部上，多個腿部35』在下軌35下面延伸。
扁平端部23(及24)(圖3)包括一個平的前表面，該前表面可配合地接合平的後壁41的平的後表面。支座26包括一管狀部分47(例如，在前部衝擊中用於最佳地吸收能量的擠壓塔)、一個用於與車輛如車架構件連接的成形後板和一個可配合地接合端部23(及24)上的平的後表面的成形前板49。緊固件如螺栓50穿過平的後壁41、扁平端部23(及24)和前板49中對準的孔。應注意的是，橫梁21的管狀部分(即中間部分28)延伸得未達到支座26(見圖5)，另外，扁平端部23(及24)只延伸至支座26的外緣，其原因將在下文中描述。
能量吸收器22包括角部52(圖2和5)，角部具有一個帶孔前壁53、一個帶孔後壁54和在前、後壁52和53之間延伸以提供結構支承的加強壁55。前壁53在其外緣向後彎曲以形成在車輛前翼子板前部的空氣動力學形狀。加強壁55還包括一個頂壁56，該頂壁被成形以便在車輛前翼子板的區域中對RRIM飾帶部分提供結構支承。角部52也包括一個管狀容器部分57和容器安裝結構58，以便可調節地固定支承一個霧燈組件59(和/或一個方向燈組件)。
如圖5所示，角部52包括一個向後延伸的箱部60，該箱部60在支座26外側，鄰近於扁平端部23(和24)的一端設置。在受到一物體61的角部衝擊的過程中，力沿直線62和63傳入角部52。斜力63通過箱部60以一個角度指向支座26的側面。斜力使角部52沿方向64向後彎曲，在支座26上沿直線64』稍許向後滑動(這取決於力63的大小)。這個動作傾向於使斜力使自身減小，也傾向於使物件61從車輛保險槓系統20側向彈離。
當物件66在直接與支座26成一直線的前部衝擊中被撞擊時，力67直接傳至支座26，使支座26能夠以伸縮方式吸收力，這種方式象傳統設計一樣(即，力是直線的，使管狀部分47以可預見的方式伸縮式擠壓和塌陷)。當保險槓系統20在支座26之間的中間區域被撞擊時，由於橫梁21的強度，衝擊主要是直線地傳入支座26。儘管如此，應注意的是，對於本橫梁21來說，取決於在保險槓系統20上衝擊區域的寬度及衝擊區域在保險槓系統20上理想地處於中心的接近程度，可能發生一些彎曲。
在改型的保險槓系統20A(圖6-8)中，設有一個類似於橫梁21的橫梁21A，一個「較長行程的」能量吸收器22A安裝在其表面上。能量吸收器22A包括上、下U形軌34A和35A，它們向後敞口。軌34A和35A由垂向的連接板65A和一個後壁66A連接起來，所述連接板是前/後延伸的，所述後壁橫過能量吸收器22A的背部延伸。凸緣67A和68A從後壁66A向後延伸。凸緣67A和68A接合併覆蓋橫梁21A的頂壁和底壁，並且包括用於咬合鎖定在橫梁21A上的指狀物67A』和68A』，以便暫時將能量吸收器22A固定在橫梁21A上。在能量吸收器22A中，角部52A也構成能量吸收器22A的安裝部分，具體來說，角部52A』也包括一個平的後壁70A及構成圍繞平的後壁70A的箱的垂直壁71A。橫梁21A的端部23A(和24A)接合平的後壁70A的後表面，緊固件(例如螺栓)穿過平的後壁70A、扁平端部23A(及24A)及其所安裝的支座26的前板上對準的孔。
軌34A和35A的內壁的後「根」部72A與凸緣67A和68A(圖8)稍許偏置，也與橫梁21A的頂壁和底壁偏置。在前衝擊時，軌34A和35A被向後驅動。由於橫梁21A的剛性，使能量吸收器22A的「根」部72A變形，向自身及向凸緣67A和68A摺疊，如箭頭73A所示。結果是更可預見得多，是「較軟的」衝擊。在能量吸收器22A這種被完全擠壓的時候，來自衝擊的力直接傳至橫梁21A，提供了在初始力對撓曲曲線上急劇的力對撓曲力曲線的增加。
保險槓系統20B(圖9)並不是與保險槓系統20A(圖6-7)不同，但是，在保險槓系統20B中，橫梁21B是U形的(即，不是管狀的)，而且它是鑲嵌模製(insert-molded)在能量吸收器22B的中心的。在保險槓系統20B中，橫梁21B包括多個開口或孔，使能量吸收器的塑料能夠流過並與金屬橫梁21B互鎖，從而提供更好的結合併可防止分層(de-lamination)。應該注意的是，孔75B可減小橫梁21B的抗彎強度，這取決於它們的位置。圖示的孔75B只位於橫梁21B的垂向凸緣76B上，因而在平行於衝擊力的方向上，它們並不顯著影響抗彎強度。儘管如此，孔75B的位置和形狀在某些特定的車輛應用場合中有助於分布和減小應力，因而可以是值得關注的事情。
應當注意的是，橫梁21B(或橫梁21A或21)的管狀部分的強度可以通過在管狀部分內壓配合一個內部能量吸收器而得到顯著增加，如圖1-2和10-11所示。內部能量吸收器傾向於減少橫梁過早地紐結或彎曲，從而在衝擊過程中導致始終一致的較高和更可預見的能量吸收。
保險槓系統20c(圖10-11)被設計成用作車輛如運動公用車輛或卡車的後保險槓。保險槓系統20c包括一個橫梁20c和一個能量吸收器22c，該能量吸收器在其朝向車輛的表面具有凹槽，以便接納橫梁21c。一個TPO塑料飾帶(未具體畫出)為了美觀而覆蓋橫梁21c和能量吸收器22c。橫梁21c可滾軋成形(rollformed)或衝壓並焊接成管狀，和/或液壓成形。它可以具有矩形、圓形或其它橫截面，但是可以想到的是，為了具有最佳的強度重量比，橫梁將是管狀的。圖示橫梁21c被彎曲以便包括相對的端部100和101、一個偏置的中間部分102和將端部100和101連接於中間部分102的過渡部分103和104。橫梁21c的端部100和101是對準的，並限定一條第一中心線103，中間部分102限定一條第二中心線104，第二中心線與第一中心線水平地間隔開來。在圖示的橫梁21c中，第一中心線向著橫梁21c所安裝的車輛間隔開來。但是，具體來說可以想到的是，第一中心線103也可以從車輛向後間隔開來，如果這是優選的話，過渡部分103和104中的彎曲最好使頂壁和底壁105和106的全長保持在平行的水平平面中，從而使它們可在車輛事故中在平行於衝擊力的水平方向上提供良好的強度。有利的是，中間部分102的偏置的位置可形成一個臺階和/或一個牽引掛鈎和球，這將在下文中描述。同時，橫梁21c的形狀為保險槓系統20c保持牢固的「基礎」。具體來說，支座26c被焊接或緊固在端部100和101上，偏置的中間部分102位於與支座26c相同的水平平面中，但是向著(或背離)車輛偏置。端部100和101最好分別為橫梁長度的大約15％至20％，中心的中間部分102為橫梁長度的大約25％至30％。上述長度可在端部100和101上提供最佳的安裝區域，並使端部100和101能夠精確設置在對準的狀態中，同時也可在中間部分101的牽引側提供足夠的空間，也能為中間部分102提供精確的尺寸位置。儘管如此，取決於保險槓系統的功能及設計要求，尺寸也可以改變。
能量吸收器22c包括一個限定一臺階的L形中間部分109、形成臺階側部的相對的過渡部分110和111，以及構成車輛角部的角部112和113。在能量吸收器22c的車輛側形成一凹槽115，以便可配合地接納橫梁21c，該凹槽包括一個在中間部分109的後側上的凹部，以便接納橫梁21c的中間部分102以及託架126(見圖12)。能量吸收器22c還包括在過渡部分和角部110-113的後側上的凹部，以便接納橫梁21c的過渡部分和端部。這樣就形成用於將負荷傳至橫梁21c的支承結構，這是為了臺階的支承及吸收衝擊能量。應注意的是，這形成了一個角部臺階結構，該結構帶有位於橫梁21c外側且超過其長度的平的頂面(見圖10，區域B)。這種布置可提供良好的角部衝擊強度，也可提供在車輛外角部上的一個臺階。這種布置還可提供一種結構，該結構耐久且比傳統的後臺階保險槓不易丁當作響、劃傷及腐蝕，從而提供低速後部衝擊的降低的成本。
更具體來說，L形中間部分109(見圖12-13)包括一個水平腿部117和一個直立腿部118。在腿部117和118中形成孔以減小重量及改善可模製性能。角部112和113彼此為鏡像，因而只需描述角部112，本專業技術人員即可理解。角部112並不是不象上述對於能量吸收器22c的角部。角部112包括一個外「前」壁120、一個內「後」壁121和在壁120和121之間延伸的加強壁122，以便形成一種在車輛事故中最適於能量吸收和應力分布的蜂窩狀結構。取決於功能和設計需要，壁120-122的具體布置可以改變。例如，壁120-122可以改變以提供附件如尾燈、方向燈、車牌板照明燈等的安裝位置。這種布置可在區域B(該區域在金屬管狀橫梁21c的一端的外側)中提供臺階支承。這種布置也可在能量吸收器22c的每端上的位置A上提供一個整體式多箱狀擠壓圓錐。位置A的擠壓圓錐基本與車架的軌對準，並在後部衝擊中將負荷減小並納入車架中。位置A的擠壓圓錐包括構成方管部分(即，「箱內箱」)155-158的垂直平行壁，每個接續的管部以前或後壁159連接於下一個管部。
圖示的能量吸收器22c(圖10)是由結構工程塑料如ABS/PC混合物(如General Electric公司生產的XenoyTM)或PC/PBT混合物製成的。由於這些材料的強度，能量吸收器22c可以包括整體形成的附件支承結構，例如，一殼體60和/或一個飾帶支承柱和/或電氣配線定位器，所述殼體用於支承適於連接於拖車電連接插頭的電連接器161，所述飾帶支承柱162適於藉助緊固件連接於後端飾帶的下部凸緣，以便將該飾帶支承在車輛上，能量吸收器22c的材料也使其它特徵能夠結合在能量吸收器22c內，例如，一個牌照板支承區域，該區域包括用於接納將牌照板固定在保險槓系統上的螺釘的帶孔凸臺、用於支承牌照板照明燈、方向燈、外部車輛燈等的燈箱等。
保險槓系統20c(圖12-13)包括一個下面將描述的掛鈎和球頭支承裝置125。一個掛鈎支承架126包括一個U形部分127，該部分朝下並接合橫梁21c的中間部分102。在大約等於橫梁21c的底壁106的高度上，一個第一腿部128從U形部分127的外側凸緣的底緣向外延伸。一個第二腿部129從U形部分127的內側凸緣的底緣向下延伸，並且可選擇地包括在其下端上的一個垂直水平唇邊130。一個支承架131包括一對間隔開來的三角形側壁133，所述側壁藉助焊縫134焊接就位，其寬端在橫梁21c的底壁106下面，放置在唇邊130上。支承架131也可有選擇地包括一個水平凸緣132，該凸緣連接側壁133，並且抵靠及支承第一腿部128的下側和/或抵靠支承架126的腿部129。支承架131也可包括孔AA，這些孔具有適當的尺寸，以便接受安全鏈鉤，支承架131可提供安全支承以滿足安全鏈負荷要求。
如圖12-13所示，一掛鈎支承管135在支承架126的腿部128下面水平延伸。掛鈎支承管135的外端包括一個徑向表面凸緣136，以便在支承管135上提供一個鈍的端部。掛鈎支承管135的內端137穿過向下延伸的第二腿部129上的孔138，掛鈎支承管135的頂部接合橫梁21c的底壁106，掛鈎支承管135的底部接合併放置在唇邊130上。一個L形定位器140焊接或用螺栓固定在掛鈎支承管135的內端137上，和/或一個定位器螺栓穿過內端137中的孔141，以便可靠地、固定地將掛鈎支承管135保持在橫梁21c上，並防止掛鈎支承管135從車輛被拉出。在外端上，一螺栓142垂向穿過分別在第一腿部128和掛鈎支承管135中的對準的孔143和145，一個螺母旋在螺栓142上。如果需要，對準的孔143-145也可直接接納一球頭掛鈎150以替代螺栓142，從而使球頭掛鈎設置在車輛的臺階上。通過這種布置，球頭掛鈎150可直接安裝在腿部128上，用於類型III的牽引。例如，請參閱圖14-15，其中未設掛鈎支承管135，球頭掛鈎150支承在腿部128上。
在圖12-13的布置中，一牽引杆146包括配合在掛鈎支承管135中的一端，以及從車輛水平向外延伸，並下降一個短距離第二端。牽引杆146包括一個與用於接納螺栓142的孔143-145對準的第一孔，以便將牽引杆146保持在掛鈎支承管135上。牽引杆包括一個用於接納球頭掛鈎149的螺柱148。這就將球頭掛鈎149設置得處於保險槓系統20c的臺階的後面並且也稍許降下，這在許多牽引情形中是需要的。
本布置的新穎性的一個要點在於，不需要牽引杆(146)。類型III及更高的牽引可以脫離(off of)臺階保險槓本身，如圖14-15所示。
因此，這裡公開的布置提供了很大的抗扭和抗拉強度，因而它們可以用於類型III的牽引，而無需使用增設的構件和託架。具體來說，提供了一種臺階保險槓布置，其中無需掛鈎支承管(見圖14-15)。特別是測試表明，本布置適於類型III的牽引，這需要500磅的舌狀物重量(tongue weight)的支承，以及5000磅牽引重量(towing weight)的支承。應注意的是，這是比許多以前的臺階式保險槓設計更高的類型，所述以前的臺階式保險槓設計是類型II的，所支承的舌狀物重量限於350磅，所支承的牽引重量只限於3500磅。
顯然可對前述結構作各種修改和變化而並不背離本發明的構思，另外，本發明的構思是由權利要求書覆蓋的，除非這些權利要求藉助其語言用其它方式表述。
權利要求
1.一種保險槓系統，它包括一個帶有前壁、後壁、頂壁和底壁的金屬管狀橫梁，所述前壁和後壁在管狀橫梁的兩端被改造以形成端部；一個聚合物能量吸收器，它具有一個帶凹槽的後表面，該凹槽可配合地接納管狀橫梁，所述凹槽包括接合所述端部的前部配合平表面，所述能量吸收器被構製成在管狀橫梁坍陷前被壓垮並吸收衝擊能量。接合所述端部的外端的後部的支座，所述能量吸收器包括擴大結構的角部，所述角部在支座外側及橫梁外端的外側延伸，以便在橫梁和支座外側對車輛的角部提供衝擊結構；以及將管狀橫梁和能量吸收器固定在支座上的緊固件。
2.如權利要求1所述的保險槓系統，其特徵在於所述支座包括接合所述扁平端部的後部的平板。
3.如權利要求1所述的保險槓系統，其特徵在於所述能量吸收器包括一個非泡沫聚合物材料的朝後的U形部分，所述U形部分限定所述凹槽的頂部和底部。
4.如權利要求3所述的保險槓系統，其特徵在於所述能量吸收器包括泡沫材料部分，該部分覆蓋所述朝後的U形部分的至少三側。
5.如權利要求3所述的保險槓系統，其特徵在於所述U形部分限定能量吸收器上的水平軌。
6.如權利要求1所述的保險槓系統，其特徵在於所述能量吸收器包括適於支承大燈裝置的結構，還包括通孔，使大燈裝置的光線穿過。
7.如權利要求1所述的保險槓系統，其特徵在於所述緊固件包括穿過所述能量吸收器及穿過橫梁兩端進入支座的軸。
8.如權利要求1所述的保險槓系統，其特徵在於所述能量吸收器包括構成至少一個蜂窩狀結構的角部，以便在車輛事故中吸收衝擊能量，所述角部圍繞橫梁兩端並在橫梁兩端後面延伸。
9.如權利要求8所述的保險槓系統，其特徵在於所述角部包括一個靠近支座設置的部分，所述角部被構製成在角部衝擊中撓曲、接合支座一側並在其上滑動，所述角部衝擊是沿傾斜於支座長度的一直線方向的，以及所述角部被構製成在前部衝擊中接合支座並在支座上被壓垮，所述前部衝擊平行於支座的長度。
10.如權利要求8所述的保險槓系統，其特徵在於所述能量吸收器的每個角部包括一個平的頂壁和支承頂壁的加強壁，在所述頂壁上適於結構性的支承飾帶，從而覆蓋所述角部。
11.如權利要求1所述的保險槓系統，其特徵在於所述緊固件包括螺栓。
12.一種用於車輛的保險槓系統，它包括一個金屬橫梁，它具有限定一管狀中間部分的前壁、後壁、頂壁和底壁並具有端部；一個整體式能量吸收器，它具有吸收器中間部分，吸收器中間部分帶有一個朝後的凹槽，該凹槽可配合地接納所述管狀中間部分並接合前壁、頂壁和底壁部分；還具有角部，所述角部具有靠近所述橫梁端部的外端設置的內表面；所述能量吸收器被構製成在所述管狀橫梁坍陷之前被壓垮並吸收衝擊能量；接合所述端部的後部的支座，所述角部的內表面設置成在車輛經受角部衝擊時接合所述橫梁外端並同時接合所述支座的外側面；以及將所述管狀橫梁和能量吸收器固定在所述支座上的緊固件。
13.如權利要求12所述的保險槓系統，其特徵在於所述角部包括一個靠近支座設置的部分，所述角部被構製成在沿傾斜於支座長度的一直線指向的角部衝擊中撓曲、接合支座側面並在其上滑動。並被構製成在平行於支座長度的前部衝擊中接合支座並在支座上被壓垮。
14.如權利要求12所述的保險槓系統，其特徵在於所述能量吸收器包括一個非泡沫聚合物材料的朝後的U形部分，該U形部分限定所述凹槽的頂部和底部。
15.如權利要求14所述的保險槓系統，其特徵在於所述能量吸收器包括泡沫材料部分，該部分覆蓋所述朝後的U形部分的至少三側。
16.如權利要求14所述的保險槓系統，其特徵在於所述U形部分限定能量吸收器上的一水平軌。
17.如權利要求12所述的保險槓系統，其特徵在於所述U形部分包括適於支承大燈罐體的結構，還包括通孔，使來自大燈罐體的光線穿過。
18.如權利要求12所述的保險槓系統，其特徵在於所述緊固件包括穿過能量吸收器並穿過橫梁兩端進入支座的軸。
19.如權利要求12所述的保險槓系統，其特徵在於所述角部構成至少一個蜂窩狀結構以便在車輛事故中吸收衝擊能量，所述角部圍繞並在所述橫梁端部的後面延伸。
20.如權利要求12所述的保險槓系統，其特徵在於所述緊固件包括螺栓。
21.如權利要求12所述的保險槓系統，其特徵在於所述能量吸收器的每個角部的頂壁包括一個扁平部分，並包括加強壁，適於在頂壁上結構性地支承飾帶，覆蓋所述角部。
22.一種用於具有乘座室的車輛的保險槓系統，它包括一個管狀橫梁，它包括中間部分、端部和使每個端部連接於中間部分的一端的彎曲連接部分，所述中間部分為保險槓橫梁長度的至少25％並限定一縱向的主中心線，所述端部為保險槓橫梁長度的至少15％，每個所述端部限定與主中心線成平行延伸的副中心線；一個帶有至少一個凹槽的能量吸收器，所述凹槽的形狀可接納所述管狀橫梁的一部分，所述能量吸收器被構製成在所述管狀橫梁坍陷前被壓垮並吸收衝擊能量；以及適於安裝在車輛上的支座，所述支座安裝在所述端部上，在處於車輛安裝位置上時，所述副中心線與所述主中心線水平地間隔開來，所述中間部分部分地位於所述支座之間，並且比所述端部更靠近乘座室，所述能量吸收器包括擴大結構的角部，所述角部在所述支座的外側及所述橫梁的外側延伸，以便對橫梁和支座外側的車輛角部提供衝擊結構。
23.一種保險槓系統，它包括一個管狀保險槓橫梁；以及一個掛鈎支承架，它具有一個反向部分，其形狀可向下配合在所述管狀保險槓橫梁上，還有一個側向延伸部分，其上帶有一個孔，該第二部分的形狀可支承一個球頭掛鈎，以便牽引一拖車。
24.如權利要求23所述的保險槓系統，其特徵在於所述反向部分是U形的，其形狀適於騎跨在所述保險槓橫梁上。
25.如權利要求24所述的保險槓系統，其特徵在於所述第二部分包括一個板，該板在處於車輛安裝位置上時水平延伸。
26.如權利要求25所述的保險槓系統，其特徵在於所述反向部分包括一個長的腿部。該長的腿部在所述板的高度下面向下延伸，還包括一個掛鈎支承管，該掛鈎支承管垂直於所述保險槓橫梁延伸，該掛鈎支承管在所述保險槓橫梁下面從所述長的腿部延伸並支承在所述板下。
27.如權利要求26所述的保險槓系統，其特徵在於所述長的腿部在其自由端包括一唇邊，所述掛鈎支承管包括一個放置在所述唇邊上的一端。
28.如權利要求26所述的保險槓系統，其特徵在於掛鈎支承管的端部穿過所述長的腿部中的一個孔，並包括一個穿過長的腿部的後側上的端部的保持器，以便儘管有大的牽引力作用在掛鈎支承管上仍可將掛鈎支承管保持在託架上。
29.如權利要求26所述的保險槓系統，其特徵在於所述板和掛鈎支承管包括對準的孔，所述孔的形狀可接納球頭掛鈎的杆部。
30.如權利要求26所述的保險槓系統，其特徵在於包括一個支承託架，該支承託架設置在掛鈎支承架的下面並接合所述長的腿部和所述板，所述支承託架的形狀可在水平的取向上相對於掛鈎支承架支承所述板，並包括孔，所述孔的形狀可提供足夠強度的安裝點以接合和支承一安全鏈。
31.如權利要求23所述的保險槓系統，其特徵在於包括一個能量吸收器，該能量吸收器基本覆蓋橫梁和掛鈎支承架，並且在橫梁兩端的外側延伸。
32.如權利要求23所述的保險槓系統，其特徵在於所述保險槓橫梁包括一個中間部分、端部和彎曲的使每個所述端部與中間部分的一端相連的連接部分，所述中間部分為保險槓橫梁長度的至少25％並限定一縱向主中心線，所述端部為保險槓橫梁長度的至少15％，並且每個所述端部限定一條與所述主中心線平行延伸的副中心線。
33.如權利要求32所述的保險槓系統，其特徵在於包括安裝在保險槓橫梁的所述端部上的支座，所述副中心線在車輛安裝位置上時與主中心線水平地間隔開來。
34.如權利要求33所述的保險槓系統，其特徵在於包括一個能量吸收器，該能量吸收器設置在保險槓橫梁的表面上，所述掛鈎支承架的至少一部分位於所述能量吸收器的中心下面。
35.一種車輛保險槓系統，它包括一個具有管狀保險槓橫梁的管狀保險槓橫梁，它包括一中間部分、端部和使每個所述端部與所述中間部分的一端相連的彎曲的連接部分，所述中間部分為保險槓橫梁長度的至少25％並限定一縱向主中心線，所述端部為保險槓橫梁長度的至少15％，並且每個所述端部限定與所述主中心線平行延伸的一副中心線；一個能量吸收器，該能量吸收器具有至少一凹槽，該凹槽的形狀可接納所述管狀保險槓橫梁的一部分；以及支座，所述支座適於安裝在車輛上，所述支座安裝在所述端部上，當在車輛安裝位置上時，所述副中心線與所述主中心線水平地間隔開來。
36.如權利要求35所述的保險槓系統，其特徵在於所述中間部分部分地位於所述支座之間，比所述端部遠離乘座室。
37.一種車輛保險槓系統，它包括一個橫梁，該橫梁具有一表面，並且有適於安裝在車架上的支座；以及一個能量吸收器，該能量吸收器與所述表面接合，並具有位於橫梁兩端外側的端部，所述能量吸收器由結構工程聚合物材料製成，所述端部具有平的頂面，以便形成在橫梁兩端外側的臺階。
38.如權利要求37所述的保險槓系統，其特徵在於所述橫梁包括管狀橫梁。
39.一種車輛保險槓系統，它包括一個橫梁，該橫梁具有一表面，並具有適於安裝在車架上的支座結構；以及一個能量吸收器，該能量吸收器接合所述表面，由結構工程聚合物材料製成，所述能量吸收器包括一蜂窩狀結構，以便在車輛衝擊時吸收能量，還包括附件安裝結構，以便將附件安裝和支承在能量吸收器上。
40.如權利要求39所述的保險槓系統，其特徵在於所述附件安裝結構包括整體式模製入的結構，該結構的形狀可容納和保持電氣附件。
41.如權利要求40所述的保險槓系統，其特徵在於包括一個連接於所述模製入的結構的電連接器。
42.如權利要求41所述的保險槓系統，其特徵在於包括一個託架，該託架安裝在橫梁上並由橫梁支承，並且形成一個臺階。
43.如權利要求39所述的保險槓系統，其特徵在於所述能量吸收器包括在橫梁兩端外側延伸的端部，所述端部具有平的頂面，並且其結構使所述端部構成位於橫梁兩端外側的臺階。
44.一種保險槓系統，它包括一個金屬管狀橫梁，其中間部分具有前壁、後壁、頂壁和底壁；一個能量吸收器，該能量吸收器包括一個軌，該軌具有的後表面帶有一朝後的C形凹槽，該C形凹槽可配合地接納所述管狀橫梁，所述能量吸收器被構製成在管狀橫梁坍陷前被壓垮並吸收衝擊能量；以及接合所述金屬管狀橫梁後部的支座。
45.一種保險槓系統，它包括一個金屬管狀橫梁，其中間部分具有前壁、後壁、頂壁和底壁；一個能量吸收器，該能量吸收器包括一個軌，該軌具有一個後表面，該後表面帶有一朝後的C形凹槽，該C形凹槽可配合地接納所述管狀橫梁，所述能量吸收器被構製成在管狀橫梁坍陷前被壓垮並吸收衝擊能量；以及接合所述金屬管狀橫梁後部的支座。
46.如權利要求45所述的保險槓系統，其特徵在於所述軌的後表面包括一對凸緣，所述凸緣包圍接納在軌內的金屬管狀橫梁的後表面，從而使所述軌覆蓋金屬管狀橫梁中間部分的前壁、後壁、項壁和底壁。
47.如權利要求45所述的保險槓系統，其特徵在於所述能量吸收器包括覆蓋朝後的C形凹槽的至少三側的泡沫材料部分。
48.如權利要求45所述的保險槓系統，其特徵在於朝後的C形凹槽限定能量吸收器上的一水平軌。
49.如權利要求45所述的保險槓系統，其特徵在於所述能量吸收器包括適於支承大燈裝置的結構，並且還包括使大燈裝置的光束穿過的通孔。
50.如權利要求45所述的保險槓系統，其特徵在於所述能量吸收器包括構成至一個蜂窩狀結構的角部，以便在車輛事故中吸收衝擊能量，所述角部圍繞橫梁兩端並在橫梁兩端後面延伸。
51.如權利要求50所述的保險槓系統，其特徵在於所述角部包括一個靠近所述支座設置的部分，所述角部被構製成在沿一條傾斜於所述支座長度的直線指向的角部衝擊過程中撓曲、接合支座側面並在其上滑動，並且被構製成在平行於支座長度的前部衝擊過程中接合支座並在其上被壓垮。
52.如權利要求51所述的保險槓系統，其特徵在於所述能量吸收器的每個角部包括一個平的頂壁和支承頂壁的加強壁，適於在頂壁上結構性支承覆蓋角部的飾帶。
53.一種保險槓系統，它包括一金屬管狀橫梁；一聚合物的能量吸收器，具有帶有一凹槽的一個後表面，所述凹槽可配合地接納管狀橫梁，所述能量吸收器被構製成在管狀橫梁坍陷前被壓垮並吸收能量；接合金屬管狀橫梁後部的支座；其中所述能量吸收器包括擴大結構的角部，所述角部在所述支座外側及所述橫梁外端的外側延伸，以便對於橫梁和支座外側的車輛角部提供衝擊結構；以及其中所述角部構成至少一個蜂窩狀結構，以便在車輛事故中吸收衝擊能量，所述角部還提供一個頂面，用於支承作用在該頂面上的力。
54.如權利要求53所述的保險槓系統，其特徵在於所述角部包括一個帶孔的前壁、一個帶孔的後壁和在前壁和後壁之間延伸的加強壁。
55.如權利要求54所述的保險槓系統，其特徵在於所述前壁和後壁基本是垂向的，所述加強壁基本是水平的。
56.如權利要求55所述的保險槓系統，其特徵在於所述頂面位於最上部的加強壁上。
57.一種保險槓系統，它包括一個金屬管狀橫梁；一個能量吸收器，該能量吸收器具有一個後表面，該後表面帶有一凹槽，該凹槽可配合地接納所述管狀橫梁，所述能量吸收器被構製成在所述管狀橫梁坍陷前被壓垮並吸收能量；接合所述金屬管狀橫梁後部的支座；其中所述能量吸收器包括擴大結構的角部，所述角部在所述支座外側和所述橫梁外端的外側延伸，以便對於在橫梁和支座外側的車輛角部提供衝擊結構；以及其中所述角部包括靠近所述支座設置的部分，所述角部被構製成在被一物體沿傾斜於所述支座長度的直線的角部衝擊過程中撓曲、接合所述支座側面並在其上滑動，從而使所述物體在角部衝擊時在平行於能量吸收器縱向的方向上從所述角部側向彈開。
58.一種保險槓系統，它包括一個金屬橫梁，帶有一中間部分；一個能量吸收器，該能量吸收器包括一個軌，在該軌內有所述橫梁，所述能量吸收器被構製成在橫梁坍陷前被擠垮並吸收衝擊能量；以及接合金屬橫梁後部的支座；所述能量吸收器包括一個頂部，連接於所述軌的頂部，以及一個底部，連接於所述軌的底部；所述能量吸收器頂部具有從所述軌延伸的向上傾斜的頂部第一段和從所述第一段延伸的向前延伸的頂部第二段；所述能量吸收器底部具有從所述軌延伸的向下傾斜的底部第一段和從所述底部第一段延伸的向前延伸的底部第二段；其中向上傾斜的頂部第一段在向前延伸的頂部第二段的前部衝擊過程中在所述軌的頂面上向後摺疊；以及其中向下傾斜的底部第一段在向前延伸的底部第二段的前部衝擊過程中在所述軌的底面上向後摺疊。
59.如權利要求58所述的保險槓系統，其特徵在於所述金屬橫梁是管狀的，並包括前壁、後壁、頂壁和底壁，所述軌具有一後表面，該後表面帶有一凹槽，該凹槽可配合地接納所述管狀的橫梁。
60.如權利要求58所述的保險槓系統，其特徵在於所述能量吸收器包括一個包封所述管狀的橫梁的軌。
61.如權利要求60所述的保險槓系統，其特徵在於所述軌是U形的。
62.如權利要求61所述的保險槓系統，其特徵在於所述軌的前壁包括貫穿的孔。
全文摘要
一種保險槓系統包括帶有扁平端部的一管狀橫梁，還包括具有一後表面的能量吸收器，該後表面帶有一凹槽，該凹槽能以嵌套關係配合地接納管狀橫梁，該凹槽也包括接合所述扁平端部的平的配合表面。支座接合扁平端部的後部，緊固件將管狀橫梁和能量吸收器固定在支座上。在一個變型的保險槓系統中，能量吸收器上的角部被成形成在車輛角部衝擊時滑動地接合支座側面，同時接合橫梁的一端。在另一變型的保險槓系統中，管狀橫梁的偏置的兩端配合在能量吸收器中的凹槽內，其角部處於車輛支座之間。
文檔編號B60R21/34GK1659067SQ03812706
公開日2005年8月24日 申請日期2003年6月6日 優先權日2002年6月6日
發明者達林·伊萬斯 申請人:奈特夏普公司, 沙普公司