CN101850753A - 人字形保险杠 - Google Patents

Abstract

不同于传统的车辆保险杠，由左杠和右杠连接组合而构成的人字形保险杠，在车辆碰撞中，具有较好的防护性能。在车辆与行人碰撞时，同传统的车辆保险杠相比，对行人的撞击力有所减少，并会产生将行人推向侧边的分力，防止车辆惯性前冲，对行人的压轧伤害。

Description

人字形保险杠

所属技术领域

一种创新的车辆保险杠，其结构简单可靠，在车辆发生碰撞时，能有效地吸收和分解碰撞所产生的巨大能量。

背景技术

按装在车辆前后的保险杠，目前主要是二类，一类是平直形(2)，譬如一般的货车，轿车中的桑塔纳等所采用的保险杠。另一类是圆弧形(3)，譬如轿车中的奥的，凯美瑞等所采用的保险杠。此二类保险杠在车辆发生碰撞时，对车辆的防护作用有限。本发明的人字形保险杠(4)是不同于传统的保险杠，能有效地吸收和分解碰撞所产生的能量，对车辆及行车人员的防护具有明显优势。

在车辆的前后碰撞中，可归纳为二种主要的碰撞，一种是正面全碰撞，即车辆正面投影100％全复盖地相撞。另一种是部分碰撞，即车辆正面投影的一部分相撞，我国和其它国家碰撞测试中心对部分碰撞，采用车辆正面投影的40％复盖碰撞进行测试，用此方式测试的数据，比较有代表性。下面对本发明的人字形保险杠(4)与各类传统保险杠，在上述二种碰撞的情况下，所受到的撞击力进行比较。为使问题简单明了，下面的分析忽略磨擦力。

先比较车辆正面全部碰撞，即正面投影100％全复盖碰撞。当车辆发生正面全部碰撞时，车辆头部塌陷，同时吸收碰撞的能量。我们知道能量等于力和力所移动的距离乘积，同理碰撞能量等于碰撞时所受到的撞击力，乘以撞击力所移动的距离，即车辆受到碰撞后塌陷的距离，一般车头塌陷到前轮罩(1)停止。在同样的碰撞能量下，撞击力移动的距离越大，即塌陷的距离越大，撞击力就越小，对行车人员的伤害也相应减少，因此越大的塌陷距离，越具有优越性。图1对平直形车辆保险杠(2)，圆弧形车辆保险杠(3)，人字形车辆保险杠(4)进行比较。碰撞起始，即撞击物刚触及车辆保险杠的最前端开始，一直到车辆的前轮罩(1)，它们之间的距离，也就是撞击力所移动的距离，明显地看到人字形保险杠(4)移动的距离S3最大，而平直形保险杠(2)的移动距离S1最小。可见在同样碰撞能量下，人字形保险杠(4)所受到的撞击力最小。

再比较车辆部分碰撞，我们采用车辆正面投影40％复盖碰撞来分析。如图2，当发生碰撞时，平直形保险杠(2)的撞击力F1全部作用在车辆保险杠上，没有分力。圆弧形保险杠(3)对撞击力F2会产生一个分力F2a，但是分力比较小，减小对车辆的撞击力F2b有限。人字形保险杠(4)会对撞击力F3产生一个较大分力F3a，减小对车辆的撞击力F3b比较有效。

人字形保险杠(4)在行驶中撞到行人(5)，对所撞的行人(5)产生一个分力F4a，较大地减小对行人(5)的撞击力F4b，如图3，同时对行人(5)的撞击力F4b，可分解为一个向边侧的推力F4d，将被撞行人(5)推向边侧，防止车辆惯性前冲对行人(5)压轧，而产生进一步的伤害。

从以上分析可以明显地看到，人字形保险杠(4)优于传统的平直形(2)和圆弧形保险杠(3)。

发明内容

本发明由左右杠(11)(12)连接组成。一般情况下，左右杠(11)(12)由同一块钢板冲压弯折而成，在左右杠(11)(12)的连接处形成一个圆弧(19)，圆弧(19)的半径在2到100毫米之间选择，同时左右杠(11)(12)的上下折边(16)(17)分别相互碰靠并焊固(20)。左右杠(11)(12)之间形成的夹角，一般在60度到150度之间选择。选择角度越小，碰撞时人字形保险的优越性越大，但是会使车辆长度增加，选择角度越大，情况正好相反。

通常情况左右杠(11)(12)分别向外弧凸，即向外有点弯度，以增加强度，一般弧凸不超过100毫米。为进一步增加强度，在保险杠的前部内侧生有加强筋(14)(15)，加强筋(14)(15)可有一根或数根不等。人字形保险杠的两端用圆弧(18)或平面与车辆的两侧平滑过渡。在左杠(11)和右杠(12)之间横有拉伸杆(13)，拉伸杆(13)与左杠(11)和右杠(12)构成一个三角形，增加人字形保险杠的刚性。如果车辆在碰撞时的撞击力足够地大，大到能破坏拉伸杆(13)与左杠(11)右杠(12)之间所构成的三角形结构，使左杠(11)和右杠(12)之间扒开，即之间角度增大，此时拉伸杆(13)受到拉伸，起到角度增大时的阻力作用，防止左杠(11)和右杠(12)在没有阻力的情况下，角度突然增大，失去吸收碰撞能量的作用。拉伸杆(13)的材料和直径，决定左杠(11)和右杠(12)之间角度增大时的阻力大小，拉伸杆(13)采用延伸性较好的材料。

保险杠垂直横断面的前部，即与碰撞物碰触的面，可做成各种形状，如图4。一般情况下采用圆弧形(6)，在车辆碰撞过程中，当碰撞物与保险杠碰触处高于通过圆弧形(6)中心的水平线，对车辆产生一个向下的分力。当碰撞物与保险杠碰触处低于通过圆弧形(6)中心的水平线，对车辆产生一个向上的分力。为使碰撞物对车辆产生一个固定向上的分力，保险杠的横断面前部应是上凸形，图4中的(9)。为使碰撞物对车辆产生一个固定向下的分力，保险杠的横断面前部应是下凸形，图4中的(8)。保险杠的横断面前部还可做成垂直形(7)，以及由上述形状变化和组合而成的各种形状。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1平直形保险杠，圆弧形保险杠，人字形保险杠在受到正面投影100％复盖碰撞时，从碰撞开始即碰撞物刚接触到保险杠，直到前轮罩的距离，也就是车辆碰撞后塌陷的一般最大距离。从比较中可以明显看到，平直形保险杠的距离S1最小，人字形保险杠的距离S3最大。

图2当车辆受到正面投影40％复盖碰撞时，三种形状保险杠受力比较，平直形保险杠对碰撞力F1没有减小，碰撞力全部作用在平直形保险杠上，而人字形保险杠对碰撞力F3会产生一个分力F3a，使作用在人字形保险杠上的分力F3b大为减少。

图3人字形保险杠发生对行人碰撞时，作用在行人身上的碰撞力为F4b，比平直形保险杠对行人的碰撞力F4大为减少。同时力F4b可分解为F4c和F4d，力F4d垂直于车辆前进方向的分力，将被撞行人推向侧边，以防车辆惯性前冲时对被撞人员的压轧。

图4各种形状的人字形保险杠垂直横截面

图5人字形保险杠透视图(横截面为垂直形)

图6按装在车辆纵梁上的人字形保险杠透视图(横截面为垂直形)

图中标记

S1车辆正面投影100％复盖碰撞时，平直形保险杠从碰撞开始到前轮罩的距离，即车辆碰撞后塌陷的一般最大距离。

S2车辆正面投影100％复盖碰撞时，圆弧形保险杠从碰撞开始到前轮罩的距离，即车辆碰撞后塌陷一般最大的距离。

S3车辆正面投影100％复盖碰撞时，人字形保险杠从碰撞开始到前轮罩的距离，即车辆碰撞后塌陷一般最大的距离。

F1车辆正面投影40％复盖碰撞时，平直形保险杠所受到的撞击力。

F2车辆正面投影40％复盖碰撞时，圆弧形保险杠所受到的撞击力。

F2a力F2平行于碰撞处保险杠的分力

F2b力F2垂直于碰撞处保险杠的分力

F3车辆正面投影40％复盖碰撞时，人字形保险杠所受到的撞击力。

F3a力F3平行于碰撞处保险杠的分力

F3b力F3垂直于碰撞处保险杠的分力

F4平直形保险杠对行人的撞击力

F4a力F4平行于人字形保险杠的分力

F4b力F4垂直于人字形保险杠的分力，即对行人的撞击力

F4c力F4b在车辆前进方向的分力

F4d力F4b在车辆前进方向的垂直分力，即将行人推向车辆边侧的力

1车辆前轮罩           2平直形保险杠

3圆弧形保险杠         4人字形保险杠

5被撞行人             6保险杠圆弧形横截面

7保险杠垂直形横截面   8保险杠下凸形横截面

9保险杠上凸形横截面

11左杠                12右杠

13拉伸杆              14下加强筋

15上加强筋            16上折边

17下折边              18外端圆弧

19左右杠连接圆弧      20焊缝

21搭头                22端搭头

23固定镙孔            24固定前轮罩镙孔

25支架                26支架孔

具体实施方式

本实施方案采用2毫米钢板，先在一块长条形的钢板上冲压成左杠(11)和右杠(12)。然后在圆模上弯折左右杠(11)(12)，弯折后左右杠(11)(12)连接圆弧(19)半径为100毫米，左杠(11)与右杠(12)之间的角度为100度。弯折后左杠(11)和右杠(12)的下折边(17)，以及上折边(16)正好相互分别相碰，用电焊焊固而成焊缝(20)。左杠(11)和右杠(12)的高度为200毫米，中间分别弧凸50毫米，保险杠的横截面为垂直形(7)，均布二根加强筋(14)(15)，保险杠两外端圆弧(18)，半径为100毫米。

拉伸杆(13)为二根，采用延伸性较好的低碳钢，拉伸段的直径分别为30毫米，每根拉伸杆(13)两端分别焊固在左右杠(11)(12)的上加强筋(15)上，与左右杠(11)(12)一起形成三角形，二根拉伸杆(13)前后并列。车辆受到正面投影100％复盖碰撞时，左杠(11)和右杠(12)在碰撞力的作用下向两边扒开，即角度增大，当碰撞力大到拉断左右杠(11)(12)和车辆的连接后，此时如果没有拉伸杆(13)，在碰撞力的作用下左右杠(11)(12)扒开会失去阻力，使左右杠(11)(12)突然扒大，有了拉伸杆(13)此时扒开力作用在拉伸杆(13)的两端对其进行拉伸，形成扒开阻力。为使左右杠(11)(12)在撞击力的作下扒开阻力比较均匀，在碰撞刚开始，左杠(11)和右杠(12)的扒开力应先作用在左右杠(11)(12)和车辆的连接上，当左右杠(11)(12)拉断与车辆的连接后，扒开力再作用在拉伸杆(13)上。为此拉伸杆(13)应预设一定的弯度，当左右杠(11)(12)扒开力拉断与车辆的连接后，拉伸杆(13)正好拉直，接着左右杠(11)(12)扒开时对拉伸杆(13)进行拉伸。

人字形保险杠(4)与车辆的连接固定可按车辆的不同情况而采用不同的方法。本实施方案与轿车连接。在左杠(11)和右杠(12)的下加强筋(14)上生出数个搭头(21)，用M16镙穿过搭头(21)上的固定镙孔(22)与车辆前车头固定。在人字形保险杠(4)的两端上下加强筋(15)(14)之间生出的端搭头(22)，也用M16镙穿过端搭头(22)上的固定前轮罩镙孔(24)与前轮罩(1)固定。如果人字形保险杠(4)与车辆纵梁连接固定，用图6的方法，在上下加强筋(15)(14)之间生出支架(25)，用相应的镙拴穿过支架孔(26)直接固定在车辆的纵梁上。此时人字形保险杠(4)两端的端搭头(22)与前轮罩(1)的连接同上。

Claims (9)

1.一种车辆保险杠，其特征是：由左杠和右杠连接构成的人字形保险杠。

2.根据权利要求1所诉的人字形保险杠，其特征是：左杠和右杠分置两边，之间所形成的夹角在150度到60度之间(并不限于此范围)选择。

3.根据权利要求1所诉的人字形保险杠，其特征是：左杠和右杠是向外或向内弧凸的直杠，即中间有点弯度的直杠，凸出的距离在0到正负100毫米之间(并不限于此范围)选择。

4.根据权利要求1所诉的人字形保险杠，其特征是：左杠与右杠的长度可以相同，也可以不相同。

5.根据权利要求1所诉的人字形保险杠，其特征是：左杠和右杠相互连接处形成圆弧，圆弧的半径在2到150毫米之间(不限于此范围)。

6.根据权利要求1所诉的人字形保险杠，其特征是：与左杠及右杠的长度方向平行，紧贴前面(即与撞击物接触的面)设有加强筋，以增加强度。

7.根据权利要求1所诉的人字形保险杠，其特征是：左杠和右杠之间设有拉伸杆，拉伸杆与左杠和右杠构成三角形，一般情况下拉伸杆增加人字形保险杠的刚性，当受到正面投影100％复盖碰撞时，如果撞击力大到使左杠和右杠之间产生的扒开力，能拉断与车辆的连接而进一步扒开，即左杠和右杠之间的角度扒大，对拉伸杆进行拉伸，此时拉伸杆起到吸收碰撞能量的作用。

8.根据权利要求1所诉的人字形保险杠，其特征是：保险杠的两端是圆弧或平面与车辆边侧平滑过度。

9.根据权利要求1所诉的人字形保险杠，其特征是：左杠与右杠的垂直横截面的前面部分，即与碰撞物接触的面，根据需求可做成垂直形，圆弧形，下凸形，上凸形，及由所述形状变化而成的各种形状。

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