保險槓衝擊測試裝置的製作方法

2023-08-02 03:34:21

專利名稱：：保險槓衝擊測試裝置的製作方法
技術領域：
：本發明涉及保險槓衝擊測試裝置，其中衝擊屏障例如擺式屏障或靜止屏障被更改為在其衝擊表面上更像車輛保險槓。
背景技術：
：車輛保險槓測試是聯邦汽車安全標準(FederalMotorVehicleSafetyStandards)和相關的汽車保險協會規格和標準的一個重要部分。最近，政府管理機構和保險行業協會需要能更好地測量低速碰撞時車輛保險槓接合穩定性的測試。(見SAE技術論文2004-01-1319，2004年3月8日，名稱為「在開發用於提高低速碰撞時保險槓穩定接合的測試中的重要考慮」(「ImportantConsiderationsintheDevelopmentofaTesttoPromoteStableBumperEngagementinLow-SpeedCrashes」)目的是開發一種測試裝置，其能夠在更好地複製「現實世界」前端(或後端)碰撞對車輛造成的損害的情況下，例如在允許一輛車輛的保險槓豎直地滑動到另一輛車輛的保險槓之上(或之下)的情況下，利用(現有的)標準化衝擊屏障來測試車輛對車輛的碰撞。在上述的SAE文章中，各種能量吸收器被連到標準屏障的面上，進行了測試並對測試結果進行了分析。但是，希望有進一步的改進。(見SAE論文2004-01-1319第10頁，第2欄第24-26行，「需要對仿形屏障和可變形部件進行更多的研發...」)值得注意的是，SAE論文2004-01-1319中所報告的測試並未在標準屏障上提供複製面板的部件。沒有複製面板的部件會大大影響第一保險槓滑到第二保險槓之上(或之下)的動力學，並大大影響能量吸收器的塌陷和車輛損壞程度。同時，儘管希望有複製面板的部件，但是理想的是在測試後不分解標準屏障的情況下允許看到能量吸收器。此外，各種能量吸收器到衝擊屏障上的連接不是標準化的，並且會比開始看起來的那樣更困難，這是因為每個不同的能量吸收器產品上的連接位置是不同的，且後表面形狀也是不同的。連接和後表面支撐都會顯著影響能量吸收器的性能及功能。在SAE論文2004-01-1319中沒有建議對這些難題的解決方案。此外，該SAE論文沒有考慮成本問題，例如保險槓測試機構的工具加工成本、材料成本和庫存成本。至少一個實體已經建議採用蜂窩鋁(例如CellBond材料)粘結到屏障衝擊測試裝置的面上。但是，該材料太貴，同時在機加工或切削成預定形狀時包含銳邊，並且一旦粘結後就變成屏障衝擊測試裝置的不能容易拆除的一個「永久性」部分。另外不可取的是焊接託架和/或以其它方式永久地改變衝擊屏障，因為除了成本以外，這些改變會影響或阻礙那些不需要或不希望複製面板的其它保險槓測試。圖示的屏障21(圖2-4)是現有技術中的標準測試裝置。其包括用於連接到擺式支撐或靜止錨固件上的安裝基板26，一對支撐壁27，以及大致表示空氣動力學車輛保險槓的豎直方向平且水平方向為曲線形的前面板28。使用屏障的步驟是公知的，並且在美國標準測試方法(ASTM)手冊中詳細說明了。理想的是，通過提供可更好地複製車輛前(或後)保險槓的裝置來改進屏障21和其它相似的屏障，這樣可以對車輛進行標準化測試，以確定在兩車低速情況下保險槓對保險槓碰撞時一車保險槓滑動到另一車保險槓之上或之下而造成的損壞。同時，任何此類的方案必須要考慮不昂貴的實際需要，以適應大量的測試(例如每年8000次以上)，並且這也是由於測試用的資金有限和對政府、保險公司、汽車原始設備製造商和獨立車輛測試機構的成本壓力而決定的。並且，所述系統必須容易使用，並且優選不應該使用粘結劑或其它永久連接方式。因此，希望得到一種具有上述優點並解決上述問題的改進的保險槓衝擊測試裝置。特別是，想要一種標準屏障測試系統，其允許將面板似的部件合併到屏障測試裝置中，但是不會妨礙或幹擾「讀取」和視覺檢查測試結果(包括內部部件的變形)的能力，並且不會導致過高的成本和庫存考慮。另外，想要一種單個的低成本能量吸收器，其能夠用於具有不同掃掠半徑(sweepradii)的屏障上。
發明內容根據本發明的一個方面，一種用於車輛保險槓衝擊測試的保險槓屏障測試裝置包括適於測試車輛保險槓衝擊強度的標準屏障，以及至少一個連到屏障上的熱成形的屏障面覆蓋部件。根據本發明的另一方面，一種用於車輛保險槓衝擊測試的保險槓屏障測試裝置包括適於測試車輛保險槓衝擊強度的標準屏障，以及構造成用於連到屏障的面上並具有複製保險槓面板輪廓的凹形形狀的塑料屏障面覆蓋部件。根據本發明的另一方面，一種用於車輛保險槓低速衝擊測試的保險槓屏障測試裝置包括適於測試車輛保險槓衝擊強度的重型屏障，與屏障面接合的能量吸收器，以及覆蓋能量吸收器的熱成形面覆蓋部件，該面覆蓋部件連到屏障上並具有配合地接合能量吸收器並將其保持到位的凹形形狀。根據本發明的另一方面，一種用於車輛保險槓衝擊測試的保險槓屏障測試裝置包括適於測試車輛保險槓衝擊強度的標準屏障，以及設於屏障面上的能量吸收器，該能量吸收器具有壓潰盒(crushbox)及互聯相鄰壓潰盒的材料。在一種較窄的形式中，還提供有具有凹部的保持器，該凹部接收並保持能量吸收器，且該凹部包括有間隔開的並允許可釋放地連接到屏障上的連接凸緣。根據本發明的另一方面，一種用於車輛保險槓衝擊測試的保險槓屏障測試裝置包括適於測試車輛保險槓衝擊強度的標準屏障，設於屏障面上的能量吸收器，以及具有凹部的保持器，該凹部接收並保持能量吸收器，且該凹部包括有間隔開的並允許可釋放地連接到屏障上的連接凸緣。與以上相關的方法也構成本發明構思的一部分。本發明的目的是提供一種可拆除地連到用於車輛保險槓系統的屏障衝擊測試裝置上的能量吸收器。本發明的目的是一種能量吸收器，其能夠彎曲並能連到用於車輛保險槓系統的具有不同掃掠半徑的屏障衝擊測試裝置上。通過參考以下的說明書、權利要求書和附圖，本領域技術人員將會理解本發明的這些和其它方面、目的和特徵。圖1為保險槓屏障衝擊測試裝置布置的透視圖，包括模擬能量吸收器的第一熱成形部件和連到標準屏障的面上並與其接合的模擬面板的第二熱成形蓋部件；圖1A為第一和第二部件的分解透視圖，能量吸收部件包括僅僅是示例的4個不同形狀的壓潰盒；圖1B為另一種保險槓屏障衝擊測試裝置布置的透視圖，包括設於標準屏障上的熱成形能量吸收器部件和分解的模擬面板的蓋部件；圖2-4為如上所示的現有技術中標準屏障的頂視圖、前視圖和端視圖；圖5-6為撓性能量吸收器部件的前視圖和透視圖，其適於彎曲和被連到具有不同掃掠半徑的屏障衝擊測試裝置上；圖7-9為圖5中能量吸收器部件壓潰盒的頂視圖、底視圖和側視圖，並且圖7A為端部就位的壓潰盒的頂視圖；圖10-11為圖5所示並位於屏障衝擊測試裝置前表面上的能量吸收器部件的頂視圖，圖11中把模擬面板的蓋部件拆除了以更好地顯示能量吸收器部件，並且圖11顯示了能量吸收器部件可以具有不同的前部形狀(比較虛線和破折線)；圖12為圖10中裝置的頂視圖，但是圍繞能量吸收器連有一個不同的模擬面板的蓋部件，以將能量吸收器保持在屏障衝擊測試裝置的面上；圖13-14分別為圖12和11的透視圖；圖15-17為圖12-13所示模擬面板的蓋部件的前視圖、頂視圖和端視圖，圖17還顯示了一種可選的前部輪廓(虛線)；圖18和19為安裝於標準屏障衝擊測試裝置上的能量吸收器部件和蓋部件的頂視圖和透視圖。具體實施例方式保險槓屏障測試裝置20(圖1)包括標準化屏障21(圖2)(本文中也稱為「屏障衝擊測試裝置」)，其適於測試車輛保險槓衝擊強度；以及第一和第二屏障面部件22和23(圖1)，它們連在屏障21上，以複製「通用」車輛保險槓的輪廓和功能。第一面部件22(本文中也稱為「能量吸收器」)是熱成形的能量吸收部件，其複製載人車輛保險槓系統的能量吸收器。典型地，車輛保險槓衝擊測試中理想的壓潰強度在約50psi到75psi之間，且能量吸收部件22的材料、厚度和形狀可以達到該理想的衝擊強度。第二部件23是熱成形的模擬面板的蓋部件，其以複製車輛面板的方式覆蓋能量吸收器模擬部件22和屏障21。設想的是，第二熱成形的蓋部件23可以是在屏障上的相對簡單的C形部件。可選地，蓋部件23被製成可以允許看到能量吸收器(即，看到第一能量吸收部件22，這樣就可以在測試後檢查)。設想的是，本文所用的術語「屏障」將被廣義地解釋為指任何測試裝置，靜止的(例如壁式屏障)或可動的(例如擺式屏障)。本發明針對的是採用由熱塑性板材(優選高密度聚乙烯(HDPE))製成的熱成形部件來改進測試的需要。熱成形是這樣一種工藝，其中聚合物板被加熱從而包圍到芯棒上，然後冷卻以保有其新形狀。有利地是，熱成形部件可利用工具來成形，所述工具成本低且可以短的交貨期快速製造。因此，部件22和23可以快速、低成本地製造，儘管它們的量小且形狀有各種各樣。還可以在不改變工具加工的情況下改變壓潰載荷。對於較高的壓潰載荷，使用較厚的板。對於較低的壓潰載荷，使用較薄的板。測試過的部件22和23還可以容易地回收並製成新的部件。圖示的模擬能量吸收器的熱成形部件22(圖1)包括基壁30，其鄰靠屏障21的曲線型前板28。圖示了多個不同形狀的壓潰盒31A-31D，它們從基壁30向前延伸，但是設想的是，這些壓潰盒可以均是相同或相似的尺寸、形狀和高度，這取決於部件22的特定要求。特別的，見如下所述的部件22A(圖6)。在部件22中，圖示的壓潰盒31A-31D每個均包括前壁、頂壁、底壁和側壁，它們形成了中空的三維形狀。壓潰盒31A-31D被布置成提供正如保險槓系統所期望的三維曲線形前部形狀(本文中也稱為「掃掠」或「縱向曲率」)，並且提供預期要複製的局部強度和力-撓度吸收曲線。圖示的部件22高度被限制為等於梁21的豎直尺寸，並且長度被限制為展寬等於梁21的展寬尺寸。但是設想的是，模擬能量吸收器的熱成形部件22可以在豎直方向和縱向上比屏障21更大或更小，這取決於所要複製的特定「通用」保險槓系統而定。部件22可以包括用於與屏障21連接的凸緣(見圖1A中的虛線)，或者可以被第二部件23保持靠在屏障21的正面上，如下文所述。可選地，能量吸收部件22和蓋部件23可以通過一件式推銷式(push-pin)緊固件(有時稱為「聖誕樹式緊固件」)或兩件式推銷緊固件38』(圖1)(其具有本體和用於在被插入孔中後展開緊固件腿部的鉚釘式推銷芯)而被保持到屏障衝擊測試裝置上。值得注意的是，緊固件可以豎直地伸到部件22或23的頂部或底部中(圖1)，或者可以穿過部件22的前壁，例如在位置38A處(圖7A和圖14)。這樣的緊固件在本領域是已知的，並且可以買到。緊固件穿過部件22和/或23中的孔或槽(或縫)，並伸進屏障衝擊測試裝置的正面或其它表面上的孔中。緊固件的施加和拆除都很容易，同時提供牢靠的保持力。模擬面板的熱成形部件23(圖1)被成形為適於覆蓋模擬能量吸收器的熱成形部件22，並且將其保持靠在屏障21的面上。特別是，模擬面板的熱成形部件23具有前壁35，該前壁35被成形為複製要被用在屏障上的「通用」保險槓系統的前部輪廓；另外還具有頂壁36和底壁37，它們向後延伸，以連接到屏障21上的頂部和底部連接位置38和39。設想的是，連接位置38和39可以是在衝擊測試過程中允許滑動(並且防止剪切緊固件或吸收器材料)的槽，或者連接位置38和39可以是提供更牢靠和穩固的保持力的孔。圖示的部件23具有相對而言矩形的橫截面和略微彎曲的縱向形狀，但是要注意，其形狀可以是任何複製保險槓系統輪廓的形狀，包括具有更尖的中央「鼻」或更圓的中央「鼻」(豎直地或水平地)的保險槓系統。優選地，模擬能量吸收器的熱成形部件22的前表面與模擬面板的熱成形部件23的後表面相似，這樣，這兩個部件相互配合地接合，以提供與要複製的「通用」保險槓系統相似的能量吸收特性，包括模擬面板的熱成形部件23在衝擊過程中在模擬能量吸收器的熱成形部件22上的滑動。能量吸收器22和部件23能夠以便於使用的不同方式容易並快速地連接到屏障21上。例如，銷式緊固件(一件式或兩件式)可以穿過能量吸收部件22和/或蓋部件23上的孔，並插入到屏障衝擊測試裝置的孔中。並且，設想的是，蓋部件23與能量吸收部件22的配合接合可以包括用於提供摩擦配合從而提供保持力的表面。在拐角衝擊測試完成的情況下，在第一測試之後能量吸收器22(也可能部件23)可以端到端地翻轉，然後重新使用以用於第二拐角衝擊測試。值得注意的是，本系統不要求為了使用部件22和23而在屏障21上附加託架和支架，這樣本衝擊屏障21可以在所有現有的測試步驟中繼續使用。圖5到6是另一種撓性的能量吸收器模擬部件22A(本文中也稱為「能量吸收器」)的頂視圖和透視圖。該能量吸收器22A與部件22相似，並且象部件22那樣適於彎曲和被連到具有不同掃掠半徑的屏障衝擊測試裝置上(見圖1B)。儘管能量吸收部件22A可以被縱向彎曲，但要注意，其包括沿著頂部和底部邊緣的短邊凸緣47A。凸緣47A有助於把能量吸收部件22A穩定在屏障測試裝置21A的面上。如果必要的話凸緣47A可以被切口，以在部件22A縱向彎曲或「改變掃掠半徑」時減小扭曲應力。術語「掃掠半徑」是指保險槓的縱向曲率或空氣動力學形狀，如在頂視圖(圖6)中可以最好地看到。圖7到9是圖5中能量吸收器的壓潰盒的頂視圖、底視圖和側視圖，示出了壓潰盒31E的盒形特徵和它們的綜合能量吸收能力。每個壓潰盒31E適於提供理想水平的衝擊阻力，更特別的是提供理想的力-撓度曲線。例如，一種通常想要的衝擊吸收曲線以這樣的力-撓度曲線體現，即在衝擊行程的初始部分迅速上升到接近高的能量吸收水平(沒有尖峰)，然後在衝擊序列的整個行程中保持該能量吸收水平。另一種理想的力-撓度曲線可以有用於提高行人安全性的較低初始能量吸收(即，由於較低的初始壓潰阻力而減小了對行人的傷害)。單個壓潰盒31E(也稱為「莢」(pod))的一種典型的力-撓度曲線是約為50psi到75psi。在所示的能量吸收部件21中，設有兩排水平的壓潰盒31E。壓潰盒31E的壁可以具有便於促進熱成形過程的任意錐度，但是優選地使它們與預期衝擊方向基本上一致。頂部和底部壓潰盒31E(和/或相鄰的壓潰盒)可以整體地連接在結構45A處，如圖8所示。波形46A形成在壓潰盒31E的壁中。這些波形形成了平行於預期衝擊方向延伸的線性槽和脊，並形成了垂直於預期衝擊方向的起伏曲線，這樣它們就加強和穩固了預期衝擊方向上的壁。圖11是圖5所示能量吸收器22A的頂視圖，其位於屏障衝擊測試裝置21的前表面上。所示的壓潰盒31A具有不同的高度，從而使能量吸收器22A的前部形成了比其所連到的保險槓衝擊測試裝置的前部更大的掃掠(即小的掃掠半徑)。(如果使用了壓潰盒高度一致的能量吸收器的話，圖11中的虛線表示測試裝置的前表面)。圖12是圖11中裝置的頂視圖，但是圍繞能量吸收器連接的面板模擬部件23A(與部件23相似)覆蓋著能量吸收器並部分地覆蓋屏障衝擊測試裝置21A的面。圖示的面板模擬部件23A(圖16)包括用於容納供與屏障測試裝置21相連的連接銷的槽38A，以及在其頂壁和底壁36A中用於提供一定程度縱向撓性的切口48A。圖13到14分別是圖12和11的透視圖；圖15到17是圖12所示面板模擬部件23A的前視圖、頂視圖和端視圖。(圖17是沿著模擬面板的蓋部件23A的豎直橫截面圖，並包括表示相對而言矩形輪廓的實線，且包括表示變型的仿形前壁的虛線，該仿形前壁的形狀與帶有具有不垂直前表面的壓潰盒的能量吸收部件匹配。)圖18到19是圖11-12中能量吸收部件22A和蓋部件23A的視圖，但是連在壁裝式屏障衝擊測試裝置21A上。應該理解的是，在不偏離本發明構思的情況下，可以對前述結構進行各種修改和限定，此外應理解的是，這些構思被權利要求所涵蓋，除非這些權利要求的表達明確聲明的不同情況之外。權利要求1.在一種用於採用適於測試車輛保險槓衝擊強度的標準屏障來對車輛保險槓進行衝擊測試的保險槓屏障測試裝置中，改進之處包括連於屏障上以改變屏障表面的至少一個熱成形部件。2.如權利要求1所述的改進，其中所述至少一個熱成形部件包括模擬能量吸收器的第一熱成形部件，其構造成複製具有設計壓潰載荷和特性的模製能量吸收器。3.如權利要求2所述的改進，其中所述至少一個熱成形部件包括模擬面板的第二熱成形部件，其覆蓋第一熱成形部件並複製車輛的面板。4.如權利要求3所述的改進，其中沿第二熱成形部件的豎直橫截面在其前壁上具有非對稱的前表面。5.如權利要求4所述的改進，其中模擬面板的第二熱成形部件包括間隔的連接凸緣，以允許從其下面進行觀察。6.如權利要求1所述的改進，包括複製車輛面板的面板模擬部件。7.如權利要求6所述的改進，其中該面板模擬部件具有前壁，其前表面沿著豎直橫截面相對而言是平的，而沿著水平橫截面是曲線形的。8.如權利要求6所述的改進，其中該面板模擬部件由透明的材料製成。9.如權利要求6所述的改進，其中所述至少一個熱成形部件包括能量吸收部件，所述面板模擬部件把能量吸收部件保持在屏障上。10.如權利要求9所述的改進，其中所述面板模擬部件和模擬能量吸收器的部件可配合地接合併包括在橫截面上非平的豎直前壁，11.如權利要求1所述的改進，包括注射成形的能量吸收器部件，其形狀適於配合地接合所述至少一個熱成形部件的凹側。12.如權利要求1所述的改進，包括將熱成形部件固定到屏障上的推銷。13.在一種用於測試車輛保險槓低速衝擊並包括有適於測試車輛保險槓衝擊強度的重型屏障的保險槓屏障測試裝置中，改進之處包括接合屏障面的能量吸收器；以及覆蓋能量吸收器的熱成形的面覆蓋部件，該面覆蓋部件連到屏障上，且具有配合地接合能量吸收器並保持能量吸收器到位的凹形形狀。14.如權利要求13所述的改進，其中能量吸收器是熱成形部件。15.一種採用適於測試車輛保險槓衝擊強度的標準屏障來測試車輛保險槓衝擊強度的方法，改進之處包括以下步驟把能量吸收部件緊靠在屏障的面上；把面覆蓋部件連到屏障上，該面覆蓋部件具有凹形形狀並把能量吸收部件保持到屏障上；以及對車輛保險槓進行衝擊，以確定在衝擊時的至少一個性能特徵。16.如權利要求15所述的改進方法，包括由板材來熱成形面覆蓋部件的步驟。17.如權利要求16所述的改進方法，其中面覆蓋部件由透明材料製成，並且所述方法包括通過透過透明材料觀察來至少部分地分析測試結果。18.在一種用於對車輛保險槓進行衝擊測試並包括適於測試車輛保險槓衝擊強度的標準屏障的保險槓屏障測試裝置中，改進之處包括位於屏障面上的能量吸收器，該能量吸收器具有壓潰盒及互連相鄰壓潰盒的撓性材料。19.如權利要求17所述的改進，包括具有凹部的保持器，所述凹部接收並保持能量吸收器，並且所述凹部包括有連接凸緣，所述連接凸緣彼此間隔並允許可釋放地連接到屏障上。20.在一種用於對車輛保險槓進行衝擊測試並包括適於測試車輛保險槓衝擊強度的屏障的保險槓屏障測試裝置中，改進之處包括位於屏障面上的能量吸收器；以及具有凹部的保持器，所述凹部接收並保持能量吸收器，且所述凹部包括有連接凸緣，所述連接凸緣彼此間隔並允許可釋放地連接到屏障上。全文摘要標準化保險槓測試裝置包括適於測試車輛保險槓衝擊強度和接合的屏障。改進之處包括第一和/或第二熱成形部件，其連到屏障上，以複製「通用」車輛保險槓的輪廓和壓潰特性。第一面部件是帶有用於吸收衝擊的壓潰盒的能量吸收部件，並且複製能量吸收器。第二部件覆蓋第一部件並且複製面板。文檔編號G01N33/00GK101031785SQ200580021734公開日2007年9月5日申請日期2005年6月27日優先權日2004年7月1日發明者D·埃文斯,W·C·格雷夫斯申請人:奈特夏普能源管理有限公司