集成的一體式保險杠梁的製作方法
2023-04-28 06:27:06 1
專利名稱：集成的一體式保險杠梁的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種保險槓系統，該保險槓系統用於為機動車輛的保險槓提供行人保護。
背景技術：
日本和美國的未來立法可能會要求車輛保險槓系統具有能量吸收設計，用以保護行人的腿部免受撞擊。
現有的保險槓撞擊系統使用若干個分離的元件，並將所述元件組裝在一起。通常，這些元件包括以剛性加強梁作為背襯的柔軟能量吸收器，用以實現美國FMVSS和歐洲ECE42的撞擊標準。能量吸收器的組成部件可以是熱塑性樹脂或聚丙烯泡沫塑料，這些組成部件靠近由鋼或鋁製成的剛性支持加強梁。該保險槓系統通常包括加強梁，其構造成和車輛底軌(rail)相連；能量吸收器；以及，美觀面板(aesthetic fascia)，其可安裝到能量吸收器上。通常，該面板基本包圍加強梁和能量吸收器兩者。
傳統的車輛保險槓和保險槓能量吸收器系統設計用來實現以下功能在車輛以大約5英裡每小時(mph)的低速行駛的過程中，在發生車輛對車輛或者車輛對實體結構撞擊的條件下，保護車輛結構並且保護車輛中可能的乘客。新立法要求在和機動車輛的前端發生撞擊的過程中，提供某種程度的行人保護。在上述要求下的撞擊能量水平遠低於傳統的5mph的車輛保險槓撞擊的撞擊能量水平。所以，對應於5mph保險槓撞擊而設計的系統可能過于堅硬，而不能為行人提供足夠程度的傷害緩衝。
保險槓系統所希望具有的特徵包括系統的適應性，從而滿足美國FMVSS的5mph撞擊要求、歐洲ECE42的立法要求、Allianz撞擊要求以及歐洲行人保護中關於保護腿的上部和下部的相關要求。
發明內容
根據一個實施例提供一種一體式保險槓單元，其包括單獨模製的部件，該部件將用於安裝到車輛上的相對剛性的梁部分和撞擊能量吸收器結合在一起，該能量吸收器與梁部分整體地模製在一起，並且面向前方以便吸收撞擊能量。在一個實施例中，能量吸收器部分包括向前突出的部分，該部分橫過梁縱向延伸並且在發生撞擊時塌縮，以便吸收撞擊產生的能量。在一個實施例中，該梁部分縱向延伸橫過車輛的前部，並安裝到向前突出的支持件或者底軌上，該支持件或底軌從車輛的前部向外延伸，並通常安裝到車架上。在一個實施例中，該向前突出的部分包括可塌縮部分，所述向前突出部分從該可塌縮部分開始至少部分地塌縮，用以吸收撞擊產生的力。該能量吸收器和梁部分由熱塑性樹脂材料模製而成，其中，撞擊產生的能量有利地被能量吸收器部分和梁部分吸收。根據一個實施例，該能量吸收系統具有能夠促進提高能量吸收效率的結構。該系統有利地適用於需要吸收較低水平能量的應用場合，例如機動車輛的前端撞擊行人時對行人進行保護的領域。優選的實施例包括能夠促進得到優異的能量吸收效率的結構，尤其是需要吸收較低水平的能量的場合，例如機動車輛的前端撞擊行人時對行人進行保護的領域。
傳統車輛保險槓和保險槓能量吸收器系統設計用來在低速(大約5英裡每小時(mph))的車輛對車輛或車輛對實體結構撞擊中保護車輛的結構。至少在歐洲和日本已經推出了新的立法，其要求在機動車輛的前端發生撞擊時提供一定程度的行人保護。在這種情況下發生的撞擊的能量水平遠低於傳統的5mph車輛保險槓撞擊的能量水平。所以，為5mph車輛保險槓撞擊設計的系統過于堅硬，而不能為行人傷害提供足夠程度的減緩。
根據一個實施例，該一體式保險槓單元能夠有利地減小低速水平的行人傷害或者使低速水平的行人傷害最小化，尤其是減小對腿的上下部分的傷害。該保險槓單元包括單獨注模模製的、加強保險杠梁和能量吸收器的組合，其中能量吸收器包括可塌縮元件，例如可塌縮罐，用以吸收撞擊能量，優選的是在低速下可以為行人的腿的上下部分提供保護。
圖1是單個的一體式保險槓單元的透視圖，該圖示出集成能量吸收器和加強保險杠梁；圖2是圖1所示單個的一體式保險槓單元的局部前視圖；圖3是沿著圖2的3-3截取的示意剖視圖；圖4是沿著圖2的4-4截取的示意剖視圖；圖5是沿著圖2的5-5截取的示意剖視圖；以及圖6是沿著圖2的6-6截取的示意剖視圖。
具體實施例方式
圖1示出保險槓單元11，該單元包括能量吸收器部分13和保險杠梁部分15；該單元形成為單個或一體的熱塑性單元，其可以直接安裝到機動車輛的向前伸出的支架或者底軌19上。該組合保險槓單元11可用以有效地實現撞擊時的能量吸收，以保護行人，從而滿足FMVSS和ECE42有關撞擊力的規定。可以將低速FMVSS和ECE42撞擊過程中的撞擊力和撞擊行人時作用在腿下部的作用力維持到正好低於使保險槓單元11變形的預定水平，直到撞擊事件的動能被完全吸收。當撞擊結束時，保險槓單元11最好可以基本恢復其最初形狀，並且仍然保持承受隨後衝擊的足夠一致性(integrity)。該保險槓單元11可以滿足多種標準的組合低速撞擊FMVSS和ECE42性能，Allianz偏斜撞擊，以及行人腿上部和下部的保護。通過可塌縮元件(crushablemember)17實現模製梁部分15和能量吸收器部分13的功能，該塌縮元件也整體地模製在所述單個的注模模製單元中。梁部分15也可能在發生撞擊時出現部分變形。撞擊後，能量吸收器部分13最好在變形後能夠基本恢復到最初形狀。這種性能能夠減少低速撞擊下的修復費用(所謂的「防護彎曲件」，fender bender)，並且將行人腿部的傷害減小到希望的程度。該一體式保險槓單元11帶有可塌縮元件17，可以有利地通過改變所述可塌縮元件的幾何形狀、壁厚和其他功能來在撞擊過程中提高對行人上和/或下腿部的保護。可塌縮元件17最好在撞擊過程中變形並且吸收能量。該可塌縮元件17的能量吸收效率最好可以減小在撞擊過程中轉移到行人腿部的力。可塌縮元件17的形狀、壁厚和深度的改變，可以根據具體的撞擊能量水平、對應於撞擊來調整能量吸收器部分13。優選地，該可塌縮元件17是形成為中空部分的、向前伸出的薄接合壁21，其可以是可塌縮的凸起(lobe)、罐、盒，可以是H形狀或I形狀。
能量吸收器部分13帶有向前突出的可塌縮元件17，該可塌縮元件可以是可塌縮的圓形凸物、可塌縮的罐的形狀或是其他幾何形狀，當可塌縮元件通過相同的單一模製操作而和梁部分模製在一起時，帶有所希望的功能。可塌縮元件17最好能夠在發生撞擊時對行人提供保護。可塌縮元件17的能量吸收效率的提高可以有利地減小在撞擊過程中轉移到行人的腿下部的力。向前突出的可塌縮元件17可以沿著長的梁部分15的長度間隔開。圖1示出一個實施例，其中，一對端部可塌縮元件23分別位於梁部分15的兩端，並且在相應的底軌19的上方或附近。端部可塌縮元件23通過變形吸收能量，從而保護汽車底軌的尖端不會在撞擊時受到損壞，這種損壞會在Allianz偏斜撞擊測試中發生。集成的梁部分15在圖6中簡要示出，其安裝到相應的支持件或底軌19上，該支持件或底軌從車輛的前方向外延伸並且通常安裝到車架上。由於可塌縮元件17和梁部分15通過單一的模製操作由相同的熱塑性材料形成，因此該保險槓單元11可以有利地再循環利用。
可在實踐本發明時應用的工程熱塑性樹脂可以是任何已知的工程熱塑性材料。這包括例如芳族聚碳酸酯；共聚脂碳酸脂；例如聚對苯二甲酸丁二醇脂、聚對苯二甲酸乙二醇脂、聚對苯二甲酸丙二醇脂；聚苯醚；聚氨酯(polyurethene)；聚乙烯(高密度和低密度)；聚丙烯；聚碸；例如聚甲基丙烯酸乙脂、聚甲基丙烯酸甲脂(polymethylmethacrlate)等的丙烯酸鹽(均聚物和共聚物)；上述工程材料的混合物，上述材料和彈性體共聚物的混合物，以及上述材料和例如聚碳酸酯/聚對苯二甲酸丁二醇脂、聚苯醚/高衝擊聚苯乙烯、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯等的其他共聚物的混合物。優選的工程熱塑性樹脂是芳族聚碳酸酯和例如聚對苯二甲酸丁二醇脂(PBT)或聚對苯二甲酸乙二醇脂(PET)的聚酯的混合物，或者聚碳酸酯與PBT和PET的混合物的混合物。
參照圖1，保險槓單元11包括集成的能量吸收器部分13和保險杠梁15，該單元包括沿著梁部分15的長度橫向隔開的可塌縮元件17。每個可塌縮元件17包括多個向前突出的模製的接合壁部分21，該壁部分在不同的橫向方向上延伸。如圖5所示，接合壁部分21形成向前突出的最終模製部件的模製中空薄壁區域。為了便於討論，所述術語向前和向後並不用來不適當地限制，而是意在幫助描述所述不同特徵和部分的相對關係。向前和向後的方向指代沿著一個軸的方向，該軸沿著對應於車輛的前部和後部而向前和向後對準的方向縱向延伸。側向指代和縱軸垂直的平面內的方向。如圖1所示以及前面所討論的，端部可塌縮元件17靠近梁部分15的相應端部定位，並且具有盒形狀的結構，該結構帶有端壁被切除的部分。其他的可塌縮元件17示出在圖1中，其具有I形結構。該I形結構包括與橫向或水平壁部分27接合的垂直壁部分29。該可塌縮元件17在兩個端部可塌縮元件23之間沿著梁部分15隔開。可以想到可塌縮元件17的不同位置，包括均勻和不均勻間隔的情況。可以想到可塌縮元件17的其他結構，例如包括向前突出的凸起、錐形或者其他弧形或接合壁的結構，或者其他結構。
如圖1所示，梁部分15包括集成的上面板支持件31和集成的下面板支持件33。圖3簡要示出固定到上面板支持件31上的面板43的局部視圖。圖4簡要示出固定到下面板支持件33上的面板43的局部視圖。該面板43通常包圍保險槓單元11，並且該面板可以是熱塑性樹脂並且是注模模製的。
盒形狀的端部可塌縮元件23的形狀可以為車輛底軌19提供保護，尤其是對於偏斜撞擊。圖6是沿著圖2的剖面6-6截取的簡要視圖，其中，通過例如螺釘和螺母的緊固件35將梁部分15和底軌19接合在一起。該底軌19沿著縱向方向從車輛前方向前延伸。這種底軌在機動車領域是公知的，用以將保險槓安裝到機動車上。
圖3是沿著圖2的一個剖面截取的剖視圖，示出梁部分15的一個截面。該梁部分可包括至少一個橫向延伸的凸凹部分37，為梁部分15提供剛性。
圖5簡要示出沿著剖面5-5截取的剖視圖，其示出梁部分15，該梁部分15的截面區域比向前突出的可塌縮元件17厚。例如，壁部的厚度可以從大約1.0mm到大約7.0mm的寬廣範圍內變化。更具體地，對於某些特定的低速或者行人撞擊的應用場合，公稱壁厚通常可以在大約1.0mm到大約5.0mm的範圍內變化，對於其他應用場合，尤其是對於5mphFMVSS系統的應用場合，側壁和後壁的公稱壁厚更可能在大約2.5mm到大約7.0mm的範圍內。梁部分的壁厚應該能夠提高該梁部分的剛度，從而抵抗由於撞擊而發生的變形。梁的壁厚可以在大約3到大約10mm的範圍內，優選在大約4到大約6mm的範圍內。
顯然，此處公開的本發明優選實施例是經過精心設計的，用來實現所陳述的發明目的，但是應該明白，在不脫離僅有本發明權利要求書所限定的發明實質和範圍的條件下，可以對本發明進行各種修改、改變和變形。
權利要求
1.一種一體式保險槓單元，安裝到車輛上來吸收撞擊產生的力，該保險槓單元包括單個模製的部件，該模製部件將剛性相對較大的梁部分和撞擊能量吸收器結合在一起，該梁部分安裝到車輛上，該撞擊能量吸收器和所述梁部分整體地模製在一起，其中，所述能量吸收器對著前方，用以吸收由於撞擊而產生的能量，所述能量吸收器具有向前突出、在發生撞擊時塌縮的可塌縮元件。
2.如權利要求1所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，所述一體式保險槓單元具有長的形狀，可以安裝到車輛的前端並且橫過車輛的寬度縱向延伸。
3.如權利要求2所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，所述能量吸收器部分可用以保護行人的腿部，並且具有高效塌縮模式。
4.如權利要求2所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，所述能量吸收器部分可用以減小撞擊行人腿部的力。
5.如權利要求2所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，所述能量吸收器部分用於在所述車輛以小於等於5Mph的低速發生撞擊的過程中吸收能量。
6.如權利要求2所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，所述能量吸收器部分和所述整體梁部分基本由注模模製材料的單個整體單元組成。
7.如權利要求6所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，所述能量吸收器部分包括多個向前突出的可塌縮元件。
8.如權利要求7所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，所述可塌縮元件具有較薄的壁部分，所述梁部分具有較厚的壁部分。
9.如權利要求8所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，所述可塌縮元件包括多個注模模製的接合壁部分，該接合壁部分從所述梁部分向外延伸，從而在所述梁中形成中空部分。
10.如權利要求9所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，所述可塌縮元件具有至少兩種不同的結構。
11.如權利要求10所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，所述結構從以下結構中選取盒、罐、弓形壁、接合壁、I形狀或H形狀的結構。
12.如權利要求10所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，所述多個可塌縮元件沿著梁部分的前部縱向隔開。
13.如權利要求10所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，所述安裝到所述車輛上是指安裝到車輛支持件上，所述梁部分包括用於安裝到所述車輛支持件上的部分。
14.如權利要求13所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，所述能量吸收器包括一對可塌縮元件，所述一對可塌縮元件定位成吸收被引向所述車輛支持件的撞擊。
15.如權利要求10所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，該一體式梁由熱塑性樹脂通過注模模製成單個件。
16.如權利要求15所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，所述熱塑性材料包括聚酯材料。
17.如權利要求15所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，所述熱塑性材料包括聚碳酸酯材料。
18.如權利要求15所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，所述工程熱塑性樹脂是芳族聚碳酸酯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚醯胺或其混合物以及聚酯樹脂的混合物。
19.如權利要求15所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，該保險槓單元包括面板。
20.如權利要求19所述的安裝到車輛上以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元，其中，所述面板由熱塑性樹脂形成。
全文摘要
一種安裝到車輛上用以吸收撞擊產生的力的一體式保險槓單元(11)，所述單元包括單個模製的部件，該模製部件將剛性相對較大的梁部分(15)和撞擊能量吸收器(13)結合在一起，該梁部分安裝到車輛上，該撞擊能量吸收器和所述梁部分整體地模製在一起，其中，所述能量吸收器對著前方，用以吸收由於撞擊而產生的能量，所述能量吸收器具有向前突出、在發生撞擊時塌縮的可塌縮元件(17)。
文檔編號B60R19/18GK1684857SQ200380100120
公開日2005年10月19日 申請日期2003年11月20日 優先權日2002年11月20日
發明者史蒂芬·舒勒, 亞當·特拉普 申請人:通用電氣公司