CN101327772A - 用于汽车保险杠的混合能量吸收器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于汽车保险杠的混合能量吸收器，其包括邻接于汽车车架横梁设置的隔离器以及邻接于横梁的上边缘和/或下边缘安装的保险杠边缘防护衬条。保险杠边缘防护衬条可以包括与横梁的上表面固定接合的上方延伸部分以及与横梁的前表面固定接合的下方延伸部分，其中，上方延伸部分具有比下方延伸部分长的长度，其用于以预定的方式分散撞击能量。

Description

用于汽车保险杠的混合能量吸收器
技术领域
本发明总体上涉及车辆的结构设计，更具体地说，涉及车辆保险杠系统的结构设计，其用于改进撞击变形和抗力，尤其是在保险杠骑撞(over-ride)以及钻撞(under-ride)的情形中。
背景技术
如现有技术中所公知的，汽车保险杠系统被设计成以预定的方式吸收和分散撞击能量。虽然保险杠系统通常设计成满足相等的垂向撞击水平，但是如果发生保险杠骑撞(over-ride)或钻撞(under-ride)(即，在轿车/卡车碰撞的事件中)，即使低速的撞击也能导致车辆过度损坏。这是因为典型的保险杠系统可以包括位于保险杠的高度的中心区域的能量吸收器，其用于提供对抗大概位于同一高度的保险杠的抗撞击力，这就使得保险杠的上端和下端易受能导致车辆损坏的骑撞或钻撞型碰撞的影响。
授予Evans的专利号为6,609,740的美国专利是公知的保险杠系统设计的示例。虽然Evans的设计旨在一致地分散撞击负荷，然而这种设计不过优选适于对抗大概位于同样高度的保险杠的撞击。
例如，如其图4-6所示，Evans提供了一种保险杠结构，其包括具有顶部和底部的盒状部分(27)和(27’)的保险杠能量吸收器(22)，该保险杠能量吸收器从横梁(21)表面延伸出来并且在中间具有向后延伸的凸出部分(28)。如图6所示，下端壁(30，31)压进间隔壁(23，24)的顶部和底部，导致能量吸收器和保险杠横梁管产生一致的和受控的坍缩。
因此，如上所讨论的，尽管Evans试图提供一致的负载分散，如果发生骑撞或者钻撞情形，保险杠的上方或者下方区域将各自承受几乎所有的撞击负载，从而抑制如Evans在图6中所示的预期的保险杠变形，导致保险杠的过度损坏。同样，Evans的设计限制在保险杠横梁的高度范围之内不超出保险杠横梁高度的能量吸收性能。
因此需要提供一种保险杠系统，该系统提供用于在骑撞或钻撞撞击情形中使保险杠损坏最小的低成本方法并且同样提供一致的和预定的保险杠变形。还需要提供一种设计和制造简单的保险杠系统，而且这种系统容易适应于各种车辆设计。
发明内容
本发明通过提供包括邻接汽车车架横梁设置的隔离器以及邻接于横梁的上边缘和/或下边缘安装的保险杠边缘防护衬条的汽车保险杠系统，解决了上述问题并且克服了现有技术保险杠设计的缺陷和不足。保险杠边缘防护衬条可以包括与横梁的上表面固定接合的上方延伸部分以及与横梁的前表面固定接合的下方延伸部分，其中，为了以预定的方式分散撞击能量，上方延伸部分具有比下方延伸部分长的长度。
对于如上所述的汽车保险杠系统，保险杠边缘防护衬条可以通过比如螺栓、螺钉等固定安装于横梁的上表面和前表面。保险杠边缘防护衬条可以包括一个或多个连接到上方和下方延伸部分的肋材，其用于为边缘防护衬条增加刚性。此外，保险杠边缘防护衬条可以包括一个或多个从上方延伸部分突出的肋材，其用于限制保险杠边缘防护衬条的变形。隔离器可以位于安装在横梁的上边缘和下边缘之间的保险杠边缘防护衬条之间。
本发明还提供了一种汽车保险杠系统，该系统包括邻接于汽车车架的横梁设置并由第一密度的材料制成的隔离器，以及一个或多个由密度高于第一密度的第二密度的材料制成的肋材，该肋材实质上(或者部分)提供于隔离器内，用于以预定的方式分散撞击能量。
对于如上所述的汽车保险杠系统，总体上可以沿着隔离器的上表面设置肋材，并且还可以沿着隔离器的下表面设置一个或更多的肋材。沿着隔离器的上表面和下表面提供的肋材可以是镜像肋材，并且在一具体实施例中，沿着隔离器的上表面和下表面提供的肋材可以包括梯形的横截面。可选择地，肋材可以总体上水平延伸以及总体上沿着隔离器的高度设置在中心，并且一个或更多肋材还可以总体上沿着隔离器的高度垂直延伸。保险杠系统可以进一步包括由第二密度形成的前表面，其用于以预定的方式分散撞击能量。在上述实施例中，材料可以是泡沫材料。此外，在另一个实施例中，肋材可以包括塑料或者金属覆盖层。
本发明还进一步提供了一种汽车保险杠系统，该系统包括邻接于汽车车架的横梁设置并且由第一密度的材料制成的隔离器，以及由密度高于第一密度的第二密度的材料制成的前表面，该前表面实质上覆盖隔离器的前方区域。保险杠系统可以进一步包括位于隔离器和前表面之间的中间层，其中中间层由密度高于第一密度和第二密度的第三密度的材料制成，其用于以预定的方式分散撞击能量。
对于上述的汽车保险杠系统，隔离器和前表面可以由泡沫材料制成，中间层可以由泡沫、塑料或者金属制成。
本发明还提供了一种汽车保险杠系统，该系统包括邻接于汽车车架横梁设置的隔离器。保险杠边缘防护衬条可以邻接于横梁的上边缘或者下边缘安装。保险杠边缘防护衬条可以包括与横梁的前表面或者上表面固定接合的上方延伸部分以及与横梁的前表面或上表面固定接合的下方延伸部分。上方和/或下方延伸部分可以提供低于、等于或者高于横梁高度的变形高度，其用于以预定的方式分散撞击能量。
对于上述的汽车保险杠系统，保险杠边缘防护衬条可以通过比如螺栓、螺钉等与横梁的上表面和前表面固定安装。保险杠边缘防护衬条可以包括一个或多个连接到上方和下方延伸部位的肋材，其用于增加边缘防护衬条的刚性。另外，保险杠边缘防护衬条可以包括一个或多个从上方延伸部位突出的肋材，其用于限制保险杠边缘防护衬条的变形。隔离器可以位于安装在横梁的上边缘和下边缘之间的保险杠边缘防护衬条之间。
本发明还进一步提供了一种汽车保险杠系统，该系统包括邻接于汽车车架安装的横梁。保险杠边缘防护衬条可以邻接于横梁的边缘安装。保险杠边缘防护衬条可以包括与横梁的前表面或侧面固定接合的第一延伸部分以及与横梁的前表面或侧面固定接合的第二延伸部分。第一和/或第二延伸部分可以提供低于、等于或者高于横梁高度的变形高度，其用于以预定的方式分散撞击能量。
对于上述的汽车保险杠系统，保险杠边缘防护衬条可以与横梁的前表面或者侧面固定安装。保险杠边缘防护衬条可以包括一个或多个连接到第一和第二延伸部分的肋材，其用于增加边缘防护衬条的刚性。保险杠边缘防护衬条可以包括一个或多个从第一延伸部分突出的肋材，其中该肋材限制保险杠边缘防护衬条的变形。隔离器可以位于安装在横梁的边缘之间的保险杠边缘防护衬条之间。
通过下面的具体实施方式、附图以及权利要求书，本发明的其它特征、优点以及实施例可以得到阐明或者变得显而易见。此外，应该理解的是前述的发明内容以及后面的具体实施方式都是示例性的，其用于提供进一步的解释而不是限制权利要求所限定的本发明的保护范围。
附图说明
附图表示本发明的优选实施例，并将其与具体实施方式结合以解释本发明的原理，这些附图为本发明提供更进一步的理解并结合到本说明书中组成本说明书的一部分。在附图中：
图1A是根据本发明的保险杠系统的实施例的等轴测视图，其包括用于在骑撞状况中使保险杠变形最小的保险杠边缘防护衬条；
图1B是图1A的保险杠系统的另一个实施例的等轴测视图，其包括沿横梁的垂直边缘安装的保险杠边缘防护衬条；
图2是图1A的保险杠系统总体上沿图1A中的2-2线的横剖面视图，表示保险杠边缘防护衬条；
图3是图1A的保险杠系统总体上沿图1A中的2-2线的示例性横剖面视图，表示在骑撞和钻撞状况中用于使保险杠变形最小的保险杠边缘防护衬条；
图4是图1A的保险杠系统的示例性横剖面视图，其与图3相似，表示示例性的骑撞碰撞情形以及伴随的保险杠系统变形；
图5A是根据本发明的保险杠系统的另一个实施例的等轴测视图，其包括战略上配置的可变密度的肋材及其前表面；
图5B是与图5A的实施例一起使用的横梁的平面图；
图6是图5A的保险杠系统总体上沿图5A中6-6线的横剖面视图；
图7是图5A的保险杠系统的示例性横剖面视图，其表示示例性的骑撞碰撞情形以及伴随的保险杠系统变形(注意能增加高于横梁高度的吸收器)；
图8是根据本发明的保险杠系统的另一个实施例的等轴测视图，包括战略上配置的可变密度的肋材；
图9是图8的保险杠系统总体上沿图8中9-9线的横剖面视图；
图10是图8的保险杠系统的示例性横剖面视图，其表示示例性的骑撞碰撞情形以及伴随的保险杠系统变形(注意能增加高于横梁高度的吸收器)；
图11是根据本发明的保险杠系统的另一个实施例的等轴测视图，包括战略上配置的金属肋材；
图12是图11的保险杠系统总体上沿图11中12-12线的横剖面视图；
图13是图11的保险杠系统的示例性横剖面视图，表示示例性的骑撞碰撞情形以及伴随的保险杠系统变形(注意能增加高于横梁高度的吸收器)；
图14是根据本发明的保险杠系统的另一个实施例的等轴测视图，包括战略上配置的可变密度的前表面；
图15是图14的保险杠系统总体上沿图14中15-15线的横剖面视图；
图16是图14的保险杠系统的示例性横剖面视图，其表示示例性的骑撞情形以及伴随的保险杠系统变形(注意能增加高于横梁高度的吸收器)；
图17是根据本发明的保险杠系统的另一个实施例的等轴测视图，包括图1的保险杠边缘防护衬条的另一个实施例；
图18是图17的保险杠系统总体上沿图17中18-18线的横剖面视图；以及
图19是图17的保险杠系统的示例性横剖面视图，其表示示例性的骑撞碰撞情形以及伴随的保险杠系统变形(注意能增加高于横梁高度的吸收器)。
附图标记
10.............保险杠系统
12.............横梁
14.............车架结构
16.............隔离器
18.............保险杠边缘防护衬条
20.............上边缘
22.............下边缘
24.............上方延伸部分
26.............上表面
28.............螺栓
30.............下方延伸部分
32.............前表面
34.............螺栓
36.............肋材
38.............表面
40.............撞击的保险杠
50.............保险杠系统
52.............隔离器
54.............水平肋材
56.............垂直肋材
58.............前表面
60.............横梁
62.............突起
64.............突起
80.............保险杠系统
82.............隔离器
84.............镜像水平肋材
86.............镜像水平肋材
88.............横梁
90.............镜像突起
92.............镜像突起
100............保险杠系统
102............隔离器
104............镜像水平肋材
106............镜像水平肋材
108............镜像金属衬条
110............镜像金属衬条
112............横梁
114............镜像突起
116............镜像突起
120............保险杠系统
122............隔离器
124............前表面
126............塑料层
128............横梁
130............镜像突起
132............镜像突起
140............保险杠系统
142............隔离器
146............保险杠边缘防护衬条
148............肋材
150............横梁
具体实施方式
现在参照附图，在整个附图中相应的部分采用相似的附图标记，图1A-19表示根据本发明的保险杠系统的多种实施例，其中第一实施例总体上被命名为“保险杠系统10”。
参照图1A-4，保险杠系统10总体上可以包括安装在汽车(未表示)车架结构14上的横梁12。横梁12可以包括由泡沫或者现有技术公知的其它材料制成的隔离器16，其中隔离器16以公知的方式装到横梁12上。保险杠边缘防护衬条18(例如由金属制成)可以沿着横梁12的上边缘20和/或下边缘22(即，在凹槽中(未表示))固定安装或者以其他方式固定接合。衬条18可以包括上方的延伸部分24，其通过螺栓28固定装于或以其他方式接合于横梁12的上表面26，衬条18还进一步包括下方的延伸部分30，其通过螺栓34固定装于或以其他方式接合于横梁的前表面32。对于本领域的技术人员来说，使用其它方法比如铆接等将延伸部分24、32连接到横梁12是显而易见的。还可以提供多个与上、下延伸部分24、30接合，或以其他方式与其成形的肋材36，用于增加衬条18结构的刚性。
如图4所示，在骑撞型撞击中，保险杠边缘防护衬条18的前表面38可以如图所示碰到撞击的保险杠40，其中，上方的延伸部分24沿A方向变形以使保险杠变形降到最小。将其与无保险杠边缘防护衬条18的骑撞型碰撞相比，碰撞的保险杠40将会碰到隔离器16的上方区域并且引起车辆(未表示)的下潜型运动(或者在钻撞型撞击中的上升运动)。而提供有保险杠边缘防护衬条18时，衬条18可以吸收撞击能量并且变形从而防止由骑撞(或者钻撞)撞击情形所引起的这种车辆的下潜(或者上升)运动。
接下来参照图5A-7，下面将详细介绍保险杠系统的另一个实施例，下文将其称为保险杠系统50。
与图1A-4的保险杠系统10相比，保险杠系统50总体上可以包括由预定泡沫密度(即，大约50-80g/L)的泡沫形成的隔离器52，以及由高密度(即，约大于100g/L)泡沫形成的水平和垂直肋材54、56。隔离器52可以进一步包括同样由高密度(即，约大于100g/L)泡沫形成的前表面58。此外，与图1A-4实施例的横梁12相比，图5A-7实施例的横梁60可以包括曲线轮廓以及与车架结构14接合的镜像突起62、64。
如图7所示，在骑撞型撞击中，前表面58的上表面可以如图所示碰到撞击的保险杠40，其中隔离器52的上方区域沿方向A变形以使保险杠变形降到最小。与上面对保险杠系统10所讨论的一样，与无前表面58(和肋材54、56)的骑撞型撞击相比，撞击的保险杠40将会碰到隔离器52的上方区域并且可能引起车辆(未表示)的下潜型运动(或者在钻撞型撞击的事件中的上升运动)。而具有前表面58(和肋材54、56)时，这些组件可以吸收撞击能量并变形，从而防止由骑撞(或者钻撞)撞击情形引起的这种车辆的下潜(或者上升)运动。
接下来参照图8-10，下面将详细说明保险杠系统的另一个实施例，在下文中称为保险杠系统80。
与图1A-4的保险杠系统10比较，保险杠系统80总体上可以包括由预定泡沫密度(即，大约为50-80g/L)的泡沫形成的隔离器82以及由更高密度(即，约大约100g/L)的泡沫形成的镜像水平肋材84和86。在所示的具体实施例中，肋材84、86可以包括梯形结构并且实质上或部分嵌入隔离器82中。与对于图5A-7的实施例所讨论的一样，与图1A-4的横梁12相比，图8-10实施例的横梁88可以包括曲线轮廓以及与车架结构14接合的镜像突起90、92。
如图10所示，在骑撞型撞击中，隔离器82的上表面及其后的肋材84可以如图所示碰到碰撞保险杠40，其中，肋材84的上方区域沿方向A变形以使保险杠变形降到最小。和上面对保险杠系统10所讨论的一样，与无肋材84(和肋材86)的骑撞型撞击相比，撞击的保险杠40将会碰到隔离器82的上方区域并且可能引起车辆(未表示)的下潜型运动(或者在钻撞型撞击的事件中的上升运动)。而具有肋材84(和肋材86)时，这些组件可以吸收撞击能量并变形，从而防止由骑撞(或者钻撞)撞击情形引起的这种车辆的下潜(或者上升)运动。
接下来参照图11-13，下面将详细说明保险杠系统的另一个实施例，在下文中称为保险杠系统100。
与图1A-4的保险杠系统相比，保险杠系统100总体上可以包括由预定泡沫密度(即，约50-80g/L)的泡沫形成的隔离器102以及由更高密度(即，约大约100g/L)的泡沫形成并且实质上或部分嵌入隔离器102内的镜像水平肋材104、106。隔离器102可以进一步包括嵌入隔离器102内并位于肋材104、106周围的镜像金属衬条108、110。与对图5A-7的实施例所讨论的一样，与图1A-4的横梁12相比，图11-13实施例的横梁112可以包括内曲线轮廓以及与车架结构14接合的镜像突起114、116。
如图13所示，在骑撞型撞击中，隔离器102的上表面及其后的具有金属衬条108的肋材104可以如图所示碰到撞击的保险杠40，其中，肋材104的上方区域沿方向A变形以使保险杠变形降到最小。与对保险杠系统10所讨论的一样，与不具有包括金属衬条108的肋材104(和包括金属衬条110的肋材106)的骑撞型撞击相比，撞击的保险杠40将会碰到隔离器102的上方区域并且可能引起车辆(未表示)的下潜型运动(或者在钻撞型撞击事件中的上升运动)。而具有包括金属衬条108的肋材104(和包括金属衬条110的肋材106)时，这些组件可以吸收撞击能量并变形，从而防止由骑撞(或者钻撞)撞击情形引起的这种车辆的下潜(或者上升)运动。
接下来参照图14-16，下面将详细说明保险杠系统的另一个实施例，在下文中称为保险杠系统120。
与图1A-4的保险杠系统10相比，保险杠系统120总体上可以包括由预定泡沫密度(即，约50-80g/L)的泡沫形成的隔离器122以及由更高密度(即，约大约100g/L)的泡沫形成的前表面124。隔离器122可以进一步包括嵌于122层和124层之间的126层，其中，126层由更高密度的泡沫、塑料或金属制成。和对图5A-7的实施例所讨论的一样，与图1A-4的横梁12相比，图14-16实施例的横梁128可以包括曲线轮廓以及与车架结构14接合的镜像突起130、132。
如图7所示，在骑撞型撞击中，前表面124的上表面可以如图所示碰到撞击的保险杠40，其中，隔离器122的上方区域沿方向A变形以使保险杠变形降到最小。和上面对保险杠系统10所讨论的一样，与无前表面124(和126层)的骑撞型撞击相比，撞击的保险杠40将会碰到隔离器122的上方区域并且可能引起车辆(未表示)的下潜型运动(或者在钻撞型撞击事件中的上升运动)。而具有前表面124(和126层)时，这些组件可以吸收撞击能量并变形，从而防止由骑撞(或者钻撞)撞击情形引起的这种车辆的下潜(或者上升)运动。
接下来参照图17-19，下面将详细说明保险杠系统的另一个实施例，在下文中称为保险杠系统140。
与图1A-4的保险杠系统10相比，保险杠系统140总体上可以包括具有保险杠边缘防护衬条146的隔离器142，其中，保险杠边缘防护衬条146包括肋材148，其通过碰到横梁150来限制衬条146的变形。
如图19所示，在骑撞型撞击中，保险杠边缘防护衬条146的前表面可以如图所示碰到撞击的保险杠40，其中，上方的延伸部分24沿方向A变形以使保险杠变形降到最小。与无保险杠边缘防护衬条146的骑撞型撞击比较，撞击的保险杠40将会碰到隔离器142的上方区域并且引起车辆(未表示)的下潜型运动(或者在钻撞型撞击事件中的上升运动)。而具有包括肋材148的保险杠边缘防护衬条146时，衬条146可以吸收撞击能量并变形，从而防止由骑撞(或者钻撞)撞击情形引起的这种车辆的下潜(或者上升)运动。
总而言之，本发明提供的保险杠系统提供了用于在骑撞或钻撞撞击情形下使保险杠损坏最小的低成本的方法，其中该系统具有前述的保险杠边缘防护衬条18、146，肋材54、56、84和86以及前表面58、124。同样如前所述，所提到的组件提供一致的和预定的保险杠变形，这种设计很容易适应各种车辆的设计。
本领域的技术人员通过本发明的描述会很容易想到对上述组件所能做出的各种修改，而不会脱离本发明的保护范围。例如，尽管已经对图1A-19的包括比如保险杠边缘防护衬条18、146，肋材54、56、84和86以及前表面58、124的实施例单独进行了描述，但是应该注意到这些组件也可以结合使用(即，图1A-4实施例的保险杠边缘防护衬条18可以与图14-16的实施例联合使用等)。对于图1A-4的实施例，可以使用无隔离器16的保险杠边缘防护衬条18(和146)。前述的保险杠边缘防护衬条18、146，肋材54、56、84和86以及前表面58、124在需要时可以用在横梁局部的情形(与沿着横梁的全长不同)。此外，前述的保险杠边缘防护衬条18、146以及肋材54、56、84和86可以设置成90°(或者倾斜)的结构，其用于垂直(见图1B；或者倾斜)边缘或者保险杠结构的其它区域的预定变形。
尽管在这里通过参照附图已经对本发明的具体实施例进行了详细的描述，但应该理解的是本发明不仅限于这些具体的实施例，并且，本领域的技术人员可以实现各种变化和修改而不脱离权利要求所限定的本发明的范围或思想。

Claims (13)

1.一种汽车保险杠系统，包含：
邻接于汽车车架横梁设置的隔离器；以及
邻接于横梁的上边缘或者下边缘安装的保险杠边缘防护衬条，所述的保险杠边缘防护衬条包括与横梁的上表面固定接合的上方延伸部分以及与与横梁的前表面固定接合的下方延伸部分，其中，为了以预定的方式分散撞击能量，所述上方延伸部分具有比所述下方延伸部分长的长度。
2.根据权利要求1所述的汽车保险杠系统，其特征在于所述的保险杠边缘防护衬条与横梁的上表面和前表面固定安接。
3.根据权利要求1所述的汽车保险杠系统，其特征在于所述的保险杠边缘防护衬条包括至少一个连接到所述的上方和下方延伸部分的肋材，该肋材用于为所述的边缘防护衬条增加刚性。
4.根据权利要求1所述的汽车保险杠系统，其特征在于所述的保险杠边缘防护衬条包括至少一个从所述的上方延伸部分突出的肋材，其中，所述的肋材限制所述的保险杠防护衬条的变形。
5.根据权利要求1所述的汽车保险杠系统，其特征在于所述的隔离器位于安装在横梁的上边缘和下边缘之间的保险杠边缘防护衬条之间。
6.一种汽车保险杠系统，包含：
邻接于汽车车架的横梁设置并由第一密度的材料制成的隔离器，以及
至少一个由密度高于所述第一密度的第二密度的材料制成的肋材，其中，该肋材实质上提供于所述的隔离器内，用于以预定的方式分散撞击能量。
7.根据权利要求6所述的汽车保险杠系统，其特征在于所述的肋材总体上沿着所述隔离器的上表面设置，以及至少一个另外的肋材沿着所述隔离器的下表面设置。
8.根据权利要求7所述的汽车保险杠系统，其特征在于所述沿着所述隔离器的所述上表面和下表面提供的肋材是镜像肋材。
9.根据权利要求7所述的汽车保险杠系统，其特征在于所述沿着所述隔离器的所述上表面和下表面提供的肋材包括梯形横截面。
10.根据权利要求6所述的汽车保险杠系统，其特征在于所述的肋材总体上水平延伸并且总体上沿着所述隔离器的高度配置在中心，以及至少一个另外的肋材总体上沿着所述隔离器的所述高度垂直延伸。
11.根据权利要求6所述的汽车保险杠系统，其特征在于进一步包含由所述的第二密度形成的前表面，该前表面用于以预定的方式分散撞击能量。
12.根据权利要求6所述的汽车保险杠系统，其特征在于所述的材料是泡沫材料。
13.根据权利要求6所述的汽车保险杠系统，其特征在于所述的肋材进一步包括塑料或者金属覆盖层。
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