CN101022976A - 带有面安装的加强件的缓冲器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种缓冲器，其包括由高强度钢制成的管状第一梁，如辊轧成形的D型梁，其带有至少一个形成于其工作面中的纵向槽。一个或多个低碳钢薄壁管段位于所述槽中，并被焊接于适当位置中，以便增加选定区域的强度，同时允许节省缓冲器的总重量。

Description

带有面安装的加强件的缓冲器

相关申请的交叉引用

本申请要求2004年9月17日提交的、名称为“带有面安装加强件的缓冲器”的临时申请序列号No.60/611,024的权益。

技术领域

本发明涉及车辆缓冲器。

背景技术

缓冲器需要在重量与性能之间平衡。一种理想的系统既能提供所需的性能，又使得重量优化。不同的设计、制造过程和材料可能产生类似性能的缓冲器，但是成本和重量将决定哪一种缓冲器能用于大规模生产。辊轧成形钢管状缓冲器由于可以满足性能要求而已得到广泛应用，辊轧成形钢管状缓冲器与有竞争力的制造过程和材料成本相比价格便宜，并且基于重量与性能比产生极具吸引力的最终设计系统。然而，汽车工业中的现有式样和竞争力继续需要能节约成本并且/或者减轻重量的每种可能的边际变化。这些因素已经推动辊轧成形钢管状缓冲器的设计范围。

特别是，为了满足式样和批量生产的要求，有时已将另外的加强件加到简单的辊轧成形钢管状缓冲器，例如跨过缓冲梁的中心加入帽形槽。这些加强件设置成用于增加特定位置处的梁刚度以防缓冲器上遇到和测试的各种冲击。然而，这些加强件增加了重量和成本，并且可能使制造过程变得复杂。开发带有成型、定位及连接成用于产生重量、成本与性能优化的最终设计的加强件的缓冲梁仍然是一种挑战。

因此，需要一种具有前述优点并能解决前述问题的系统。

发明内容

根据本发明的一个方面，缓冲器包括缓冲梁，该缓冲梁具有长度和其中形成有至少一个纵向槽的第一冲击面。管状加强件至少部分地设置于槽中并被固定至缓冲梁。

根据本发明的另一个方面，缓冲器包括具有长度和外壁的管状梁。外壁具有形成有至少一个纵向槽的第一冲击面。细长加强件至少部分地设置于该槽中并被固定至梁。

根据本发明的另一个方面，缓冲器包括具有限定第一曲率的外壁的梁。在无应变的状态下，至少一个加强件具有不同于第一曲率的第二曲率，但是所述加强件弹性地挠曲至应变状态以便与第一曲率相配并且其连接至外壁以便增强梁。

本发明所属领域的普通技术人员在研究以下说明书、权利要求书及附图的情况下，将会理解并领会本发明的这些及其它方案、目的和特征。

附图说明

图1-3示出了缓冲器的正视图、俯视图及端视图；

图4和图4A示出了图1-3的正视图和截面；以及

图5-6示出了图1-3的透视图。

具体实施方式

本发明为一种缓冲器，其包括一种优化重量、成本及性能的设计的加强件(以及固定加强件的过程)。所示的缓冲器10(图1)包括辊轧成形的D形管状梁11，其面壁(face wall)带有纵向槽12、13，使一对管状加强件14和15置于其中。然而，可以预期，本发明构思并不仅限于管状梁11，也不仅限于管状加强件14、15。

两个低碳钢薄壁管状段14、15(也称为“管”或“加强件”或“增强件”)连接至钢制管状缓冲梁的正面。管14、15为按照直的长度辊轧成形或购买的，然后被弹性地挠曲并装配于梁系统的扫掠的(弯曲的)正面。这种组装过程将所述管置于压缩/张紧状态下，当在自由状态下，这种压缩/张紧状态用于由梁系统拉出所制造的曲线(sweep)(曲率)(curvature)。在自由状态下，曲率并不发生变化，这是因为管在沿着梁的长度的位置处被策略地焊接。所需的焊接位置至少包括梁的两端和梁的中心。由于管由低碳钢制成且缓冲梁由强度等级非常高的钢(HSLA、UHSS或AUHSS)制成，所以曲线曲率也并未发生变化。这些管还在焊接位置16、17处被策略地焊接在已在缓冲梁的正面中辊制成形的凹入的凹穴(即作为槽12、13示出)处。这些凹穴12、13提供用于管14、15的嵌套区域，并且提供位于可设置焊缝16、17的所述管与梁材料之间的优良切点。

在冲击时，管14、15均为与撞击表面接触的第一硬接触表面。缓冲器10可具有能量吸收器和位于所述管前方的面板(fascia)，但是它们在吸收能量过程中的贡献不同并且能量吸收的量较少。当冲击缓冲器10时，管被加载并开始变形。这种变形吸收某些冲击能量。随着冲击载荷的增加，管将会继续变形，从而使辊轧成形的梁和管的曲率降低。随着冲击冲程的继续，管将会开始向内推动梁的正面。由于管14、15的端部被焊接在辊轧成形的缓冲梁的正面的方式，所以缓冲器10的曲率更强以便从系统除去。这种构造实质上加强了辊轧成形的缓冲梁并帮助其在加载期间保持其曲率。除去系统的曲率所需的增加负载转化成负载对偏转曲线的较高起始斜率。负载对偏转曲线的增加的斜度转化为较高效率的系统。(即吸收更多冲击能量且吸收更迅速)。由于管的端部焊接在辊轧成形的缓冲梁的正面，所以这些管有助于在一旦解除负载时降低梁中的永久变形量并且所有能量均被吸收。

使用适度的直线长度的薄壁的管道的优点在于不需要二次加工来将管弯曲至与辊轧成形的缓冲梁相配的半径。直管或者可以购买(可作为商品)，或者可使用辊轧成形制造。预期的是，购买或制造管道的决定基于成本合理与重量的考虑(即如果增加管状加强件14、15，就可以通过使用较薄片材而使梁11的重量可能地减少)。最终部件将必须按一定长度被切用于具体应用。用于将管连接至辊轧成形的缓冲梁的正面的第二过程将需要焊接与夹具，其将绕着辊轧成形的缓冲梁的正面设置并弯曲管。以下为制造增强型缓冲器所需要的逐步过程。

带有前管增强件的D形段的加工与成型。

梁11由HSLA、UHSS或AUHSS材料制成，并辊轧成带有两个沿梁的全长延伸的径向凹部12、13。

梁11设置于第二焊接夹具中，如果必要的话第二焊接夹具将会焊接在托架附件上，并将会焊接在管14、15上。

购买按一定长度切割的标准EW管(14、15)，该管被形成梁并焊接在辊轧成形的凹穴中。所示的EW管14、15以处于汽车横向位置中的被定中心于梁11上。

在使管弯曲之后，管14、15的半径略小于(曲率更小(tightercurvature))缓冲梁11的曲率。这样就允许管安放于辊轧成形的缓冲梁的正面中形成的半径的切线上。焊缝被隔开，以便在接触抵靠着扁平隔板时(即在模拟冲击时)从梁的外侧端得到负载。典型的焊接部位将会包括管的端部和管的中心。

随着梁在中心处与扁平隔板接触，负载就被吸收于管中并且会对形成梁时的半径造成影响。

应当理解，在不脱离本发明构思的情况下，可以对前述结构做出变化与改型，并且还应当理解，此类构思旨在由以下权利要求书覆盖，除非这些权利要求的语言特别指出并非如此。

Claims (11)

1.一种缓冲器，包括：

缓冲梁，其具有长度和带有至少一个纵向槽的第一冲击面；以及

管状加强件，其至少部分地定位于所述槽中并被固定至所述缓冲梁。

2.根据权利要求1所述的缓冲器，其中，所述缓冲梁由第一金属制成，所述管状加强件由第二金属制成，所述第二金属的拉伸强度低于所述第一金属。

3.根据权利要求2所述的缓冲器，其中，所述缓冲梁为管状。

4.根据权利要求1所述的缓冲器，其中，所述第一冲击面沿纵向弯曲，所述管状加强件具有类似的纵向曲率。

5.据权利要求1所述的缓冲器，其中，所述管状加强件延伸的一距离小于所述第一冲击面的长度的一半。

6.根据权利要求1所述的缓冲器，其中，所述槽具有包括弓形段的截面，并且所述管状加强件的截面具有配合的弓形形状。

7.根据权利要求1所述的缓冲器，其中，所述第一冲击面包括平行于所述第一槽延伸的第二槽，并且包括至少部分地位于所述第二槽中且平行于所述第一管状加强件延伸的第二管状加强件。

8.一种缓冲器，包括：

管状梁，其具有长度和外壁，所述外壁具有带有至少一个形成于其中的纵向槽的第一冲击面；以及

细长加强件，其至少部分地定位于所述槽中并被固定至所述梁。

9.一种缓冲器，包括：

梁，其具有限定第一曲率的外壁；以及

至少一个加强件，其在无应变的状态下具有不同于第一曲率的第二曲率，但是所述加强件弹性地挠曲至应力状态以便与第一曲率相配并且其连接至外壁以便加强所述梁。

10.根据权利要求9所述的缓冲器，其中，所述梁为管状。

11.根据权利要求9所述的缓冲器，其中，所述加强件为管状。

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