CN102202942A - 带有吸能器的车辆保险杠系统 - Google Patents

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Abstract

一种车辆保险杠系统，包括配置成连接到车辆的横梁和定位在所述横梁上的热成型吸能器。所述吸能器包括框架和从所述框架延伸的溃缩凸耳。所述溃缩凸耳包括在所述框架和外壁之间延伸的凸耳壁。凸耳壁的厚度变化恒定。外壁背离所述框架弯曲。

Description

带有吸能器的车辆保险杠系统
技术领域
本发明一般涉及吸能结构，特别是用于车辆保险杠系统的吸能器。
背景技术
吸能系统宽泛地应用于许多需要不对周围物体造成损害地管理过量的能量的场合。例如，在汽车工业中，这种系统也称为吸能器(EA)，并且应用在轿车保险杠系统等应用场合中。
通常，保险杠设计成在与其他物体包括车辆、静止物体、行人发生碰撞时吸收大部分撞击，以使破坏最小。用于保险杠的吸能器需要吸收低速碰撞的能量，以使车辆损坏最小并保护车辆安全，同时也要使得低速碰撞中行人的损害最小。由一些组织诸如国家高速交通安全管理机构(NHTSA)、高速安全保险研究院(IIHS)和汽车维修研究理事会(RCAR)已经建立了各种性能要求。其他标准包括美国联邦机动车安全标准和加拿大机动车安全标准。
为了满足今天严格的安全标准，同时满足当前车辆外形设计趋势的要求，需要重量轻、成本低、在小型和大型包装空间中同等地发挥作用、要求最小的工具花费来满足小体积和大体积构造需求的吸能系统。一般来说，需要吸能系统能以较低质量吸收更多能量，无论是在汽车应用中还是非汽车应用中。
保险杠系统一般包括贯穿车辆前部或后部横向延伸并安装到沿长度方向延伸的轨道上的横梁。横梁通常用钢或者其他刚性材料制成，并且横梁具有刚性，且提供结构强度和支撑。
吸能保险杠系统或组件的效率定义为在一定距离上吸收的能量多少，或者在一定载荷上吸收的能量多少。高效保险杠系统较之低效吸能器在更短的距离上吸收更多的能量。高效是通过快速积累载荷到刚好处于轨道承载极限以下并保持该载荷恒定直到撞击能量被耗散为止来实现的。
已经采用了泡沫吸能器。但是，基于泡沫的吸能器通常在撞击时缓慢加载，这导致较大的位移。由于车辆外形设计趋势诸如“低偏移保险杠”的原因，这可能是不希望出现的情形，低偏移保险杠使得保险杠系统的可用位移量最小。此外，泡沫对于百分之六十或七十的压缩有效，超过这一点，泡沫变得不可压缩，以使撞击能量无法完全吸收。剩余撞击能量通过横梁和/或车辆结构变形被吸收。
希望能提供一种可以满足所要求的安全标准、重量轻、减少横梁和面板之间的包装空间并且能在车辆-行人碰撞时减少对车辆和行人的损害的保险杠系统或组件。
发明内容
在各种实施方式中公开的是吸能器和包括这种吸能器的保险杠系统和组件。它们的结构有利于实现高效率并在小体积上快速加载。这在设计悬伸件减少的保险杠系统方面提供了灵活性，同时改善了系统的撞击性能。其中，改善的保险杠撞击性能转化为低速“挡板弯曲”的维修成本降低以及高速碰撞时乘客的安全性更高。
在一种实施方式中公开了一种用于车辆的保险杠系统，所述系统包括以耦接到车辆的形式配置的横梁；和定位在所述横梁上的热成型吸能器。所述吸能器包括框架和从所述框架延伸的至少一个溃缩凸耳。所述溃缩凸耳包括在凸耳深度处从所述框架间隔开的外壁和在所述框架和所述外壁之间延伸的凸耳壁，其中所述凸耳壁具有接近所述框架的基部厚度和接近所述外壁的外部厚度，所述基部厚度小于所述外部厚度，并且所述外壁背离所述框架隆起。
所述凸耳壁可以逐渐收缩，以使所述外壁的横截面积小于由所述框架和所述凸耳壁的相交部限定的横截面积。所述凸耳壁可以具有相对于与所述框架垂直的平面的从0°到大约20°的脱模角。在另一种实施方式中，凸耳壁的厚度变化以恒定的方式或者非恒定的方式发生。
在进一步的实施方式中，所述基部厚度可以从大约0.4mm到大约3.0mm。所述外部厚度可以从大约1.0mm到大约5.0mm。所述凸耳深度可以从大约15mm到大约150mm。
所述保险杠系统还可以包括至少两个溃缩凸耳，其中两个溃缩凸耳利用连接凸耳结合在一起，所述连接凸耳包括在小于所述凸耳深度的前部深度处从所述框架隔开的前壁。
所述保险杠系统可以进一步包括多个溃缩凸耳，其中接近所述横梁中部的溃缩凸耳的凸耳深度大于接近所述横梁的端部的溃缩凸耳的凸耳深度。
在另一些实施方式中，公开了用于车辆的热成型吸能器。所述吸能器包括框架和从所述框架延伸的至少一个溃缩凸耳。所述溃缩凸耳包括在凸耳深度处从所述框架隔开的外壁和在所述框架和所述外壁之间延伸的凸耳壁，其中所述凸耳壁具有接近所述框架的基部厚度和接近所述外壁的外部厚度，所述基部厚度小于所述外部厚度，并且所述外壁背离所述框架隆起。
在另一些实施方式中，公开了一种保险杠组件，该组件包括：横梁；定位在所述横梁上的热成型吸能器；和定位并确定尺寸来包封所述横梁和所述吸能器的面板。所述吸能器包括框架和从所述框架延伸的至少一个溃缩凸耳。所述溃缩凸耳具有在凸耳深度处从所述框架隔开的外壁和在所述框架和所述外壁之间延伸的凸耳壁。所述凸耳壁具有接近所述框架的基部厚度和接近所述外壁的外部厚度，所述基部厚度小于所述外部厚度，并且所述外壁背离所述框架弯曲。
在另一些实施方式中，提供了一种热成型吸能器，其以具有高模量和高延展性的聚合树脂制成。所述树脂包括二次纳米原纤维网络，该网络允许使用填料来增大模量，同时在断裂时保持吸收能量所需的高延长性。
上述以及其他非限制性的特征将在以下更为具体地描述。
附图说明
以下是附图的简要说明，陈述附图的目的是为了例述本发明公开的示例实施方式，而不是为了限制它。
图1是保险杠组件的实施方式的分解透视图；
图2是本发明的吸能器的一种实施方式的正视透视图；
图3是图2所示吸能器的后视透视图；
图4是本发明的溃缩凸耳的一种实施方式的正视透视图；
图5是图4所示溃缩凸耳的俯视图；
图6是沿着图2中的线A-A截取的本发明的溃缩凸耳的横截面侧视图；
图7是本发明的吸能器的另一种实施方式的正视透视图；
图8是本发明的吸能器的第三实施方式的正视透视图；
图9是图8所述第三实施方式的俯视图；
图10是本发明的溃缩凸耳的另一种实施方式的横截面侧视图；
图11是图10所示溃缩凸耳的前部的放大视图；
图12是本发明的溃缩凸耳的另一种实施方式。
具体实施方式
通过参照附图可以更为完整地理解本发明公开的部件、过程和装置。这些附图仅仅是为了便利和易于说明本发明而提供的示意图，因此，目的并不是指示设备或其部件的相对尺寸和量度和/或限定或限制示例实施方式的范围。
虽然为了清晰而在以下描述中使用具体的术语，但是这些术语的目的仅仅是指代选取的用于在附图中例示的实施方式的特定结构，并且目的并不是限定或限制本发明的范围。在附图以及以下描述中，应该理解同样的附图标记指代功能相同的部件。
包括管状吸能器的保险杠系统在下文中详细描述。吸能器定位在、耦接到、连接到或者基本上附连到横梁。横梁是这样的主体，其一个尺寸大于另一个尺寸，并且其功能是承受横向载荷(垂直于其较大尺度)和弯曲运动。它一般用刚性材料诸如钢制成。
在示例实施方式中，吸能器用聚合材料制成，并且可以调谐(即，在某些结构上可以调节)，从而满足希望的撞击标准，例如行人和低速撞击。例如，在具体类型的撞击过程中产生的撞击力，通过使得吸能器和横梁变形而保持在预定水平以下，直到撞击事件的动能被吸收为止。撞击结束时，吸能器基本上返回其原始形状并且保持足够的完整性，以承受后续撞击。
吸能器可以可选地由面板或者饰面构件覆盖，和/或可以包括在它们内。所述面板可选地包括内在，用于美观、功能或安全目的。
图1是保险杠组件10的实施方式的分解透视图。保险杆组件10包括横梁20、吸能器30和面板40。吸能器30定位在横梁20和面板40之间。横梁20可以连接到从车辆框架(未示出)延伸的轨道(未示出)。车辆可以是任何车辆，包括但不限于：交通车辆，其一般具有保险杠，诸如汽车、卡车、巴士、SUV、跨界车、娱乐车辆、拖车、建筑车辆等，以防止对车辆主体和/或被撞物体造成损坏。
面板40一般用热塑性材料形成，热塑性材料可以用传统车辆喷漆和/或涂布技术进行饰面。面板通常定位并确定尺寸地包封横梁和吸能器，以使这些部件一旦连接到车辆就不可见。虽然，通常制造为一体，但是面板也可以是若干部件的组合体。
横梁20可以用适当的材料制成，诸如挤压铝、辊轧钢或者压缩模制的玻璃纤维毡增强热塑性材料(GMT)。一般来说，横梁材料和制造技术选择为产生刚性横梁。横梁可以具有若干几何结构之一，诸如B形截面、D形截面、I形梁、或者具有C或W形截面形状。所述几何结构选择为根据使用所述横梁的特定应用场合提供期望的截面模量。所述横梁还包括开口22，以使螺栓可以用于将横梁(以及保险杠系统或组件)固定到车辆的框架轨道。也可以考虑使用用于将保险杠系统附连到框架的其他方式。
参照图2和3，吸能器100包括框架110。所述框架包括用于将吸能器连接到横梁的部件120。例如，如图所示，凸缘122从框架110延伸并搭扣在横梁20上。作为替代，如图4所示，孔124包括在框架中，以允许紧固件诸如螺钉将吸能器连接到框架。作为另一种可选方案，吸能器可以构造成压力配合或搭扣配合到横梁。
吸能器100进一步包括至少一个从框架延伸的溃缩凸耳130。图中所示的吸能器具有5个溃缩凸耳，它们一起形成狭长的溃缩或压缩区域140。溃缩或压缩区域设计成在承受一定程度的作用力时发生压缩。
参照图4、5和6，每个溃缩凸耳200从框架210延伸。每个溃缩凸耳200包括与框架210间隔开的外壁220和在框架210和外壁220之间延伸的凸耳壁230。每个凸耳壁230可以替代地认为包括顶壁232、底壁234和两个侧壁236，这些壁每一个都在框架和外壁之间延伸。凸耳壁230在接近框架的位置242处具有基部厚度240，和在接近外壁的位置246处具有外部厚度244。基部厚度240小于外部厚度244。此外，外壁220可以背离框架210隆起或拱起。换句话说，外壁220的外表面222弯曲，正如从图5中更为清楚地看到。这种弯曲或隆起表面减弱了削薄作用(以下将会解释)并引发溃缩凸耳发生适当的溃缩。一般来说，溃缩凸耳的壁不具有恒定厚度。凸缘350从框架210向后延伸，并且用作将吸能器连接到横梁的部件，例如通过搭扣配合来连接。
凸耳壁230逐渐收缩，以使外壁的横截面积224小于框架210和凸耳壁230的相交区域限定的横截面积(即，图3中的面积236)。在更为具体的实施方式中，凸耳壁230倾斜以形成相对于与框架210垂直的平面250从大约0°到大约20°的脱模角α，包括从大约3°到大约10°和大约4°。例如，如图所示，溃缩凸耳200具有大约52mm的基部宽度260，和大约36mm的外部宽度270，和大约187mm的基部长度280。在实施方式中，基部宽度可以从大约10mm到大约100mm，包括从大约35mm到大约60mm。外部宽度可以从大约10mm到大约100mm，包括从大约50mm到大约75mm。基部长度可以从大约50mm到大约400mm，包括从大约150mm到大约250mm。
如图6所示，凸耳壁230可以以恒定的方式改变厚度，即以基本上恒定或者接近恒定的速率改变，或者以非恒定的方式改变。改变厚度变化速率允许将吸能器针对具体应用进行调谐。吸能器还可以通过改变侧壁的脱模角α或者制作吸能器(以下描述)的板材的起始厚度来调谐。
图10是本发明的溃缩凸耳的另一种实施方式的截面视图。该溃缩凸耳类似于图5所示。溃缩凸耳包括从框架210间隔开的外壁220和在框架210和外部220之间延伸的凸耳壁230。同样，凸耳壁可以替代地认为包括顶壁、底壁和两个侧壁，所述这些壁都在框架和外壁之间延伸。凸耳壁230在接近框架的位置242处具有基部厚度240，而在接近外壁的位置246处的外部厚度244。但是，在这种实施方式中，基部厚度240等于或大于外部厚度244。此外，外壁220背离框架210隆起或拱起。换句话说，外壁220的外表面222弯曲。
图11是图10所示实施方式的外壁220的放大视图，并且有助于解释外壁220的曲线。如图所示，凸耳壁230的内壁305向下收缩到外壁220起始处的端点310。基点320可以定义为两个端点310之间的中点。表面点330可以定义为外壁220的内表面315上的中点。这些点可以限定两条直线，第一条直线从端点310到基点320，而第二条直线从端点310到表面点330。假想弯曲角β是这两条直线之间的夹角。在实施方式中，弯曲角β至少为2°，并且在一些实施方式中，至少为5°。外壁可以指定具有这种弯曲角β，以表示外壁的曲率度数。而且，要注意外壁220具有基本上恒定的厚度340。厚度340从大约0.5mm到大约2.5mm，并且小于框架210的厚度212。外壁可以在所描绘的侧视图和图5所示的顶视图中向外弯曲。换句话说，外壁可以认为具有椭圆体形状。
在基部厚度240小于外部厚度244的具体实施方式中，基部厚度240可以从大约0.4mm到大约3.0mm，包括从大约1.7mm到大约2.4mm，而外部厚度244可以而从大约1.0mm到大约5.0mm，包括从大约2.3mm到大约3.0mm。在基部厚度240等于或大于外部厚度244的实施方式中，外部厚度244可以从大约0.4mm到大约3.0mm，包括从大约1.7mm到大约2.4mm，而基部厚度240可以从大约1.0mm到大约5.0mm，包括从大约2.3mm到大约3.0mm。溃缩凸耳200可以形成地具有从大约15mm到大约150mm的凸耳深度300，包括从大约45mm到大约80mm。
溃缩凸耳200的凸耳壁230根据需要构造地调谐吸能器100的属性。例如，如图4所示，顶壁232和底壁234具有波浪状(即，起伏)，包括交替的升高区域231和凹陷区域233。这种波状起伏形状改善了强度和稳定性，允许它们抵御低速撞击，并且吸能器可以通过例如改变波浪深度来调谐。波浪的深度可以变化，诸如达到大约25mm，包括从大约8mm到大约15mm。凸耳壁还可以包括进行辅助操作的窗口235，所述辅助操作将改良溃缩凸耳的刚性特征。注意图5和10是穿过波浪的升高部分231的凸耳壁的截面图。
图12是本发明的溃缩凸耳200的另一种实施方式的正视透视图。该附图与图4的主要区别在于波浪图案的不同。
热成型的吸能器100可以用任何具有期望特性的可热成型的材料制作。用来形成吸能器的材料的优选特性包括高韧性/延展性、热稳定性、高吸能容量、良好的模量伸长比以及可循环性等等。示例材料包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)；聚碳酸酯；聚碳酸酯/ABS混合物；共聚碳酸酯-聚酯；丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(ASA)；丙烯腈-(乙烯-聚丙烯二胺改性)-苯乙烯(AES)；亚苯基醚树脂；聚亚苯基醚/聚酰胺混合物；聚酰胺；亚苯硫树脂；聚氯乙烯(PVC)；耐冲击聚苯乙烯(HIPS)；低/高密度聚乙烯(L/HDPE)；聚丙烯(PP)；膨胀聚丙烯(EPP)；和热塑性石蜡。
特别适当的材料是可以从SABIC Innovative Plastics买到。
Figure BDA0000059094590000072
树脂是聚碳酸酯(PC)与聚酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)特别是PBT的热塑性搀和混合物。
Figure BDA0000059094590000073
的特点在于其延展性、耐化学腐蚀性、高温尺寸稳定性和机械强度。它们也提供非常优美的外观、光滑性、耐UV形和保色性。它们设计成耐受汽油和油料，以及在温度低值-40℃时的高水平冲击强度。特别是，高模量延展性(HMD)
Figure BDA0000059094590000081
树脂适合使用，因为它们能在高强度和延展性之间获得平衡。热成型的
Figure BDA0000059094590000082
较之例如TPO和EPP，允许缩减包装空间。通常，填料(玻璃、矿物等)用于提高聚合树脂的模量。但是，增加填料通常降低树脂的延展性(在ASTM D638拉伸应变测量中，在发生断裂和屈服时测量伸长量)。
Figure BDA0000059094590000083
HMD树脂具有二次纳米原纤维网络，该网络允许使用填料来提高模量，同时仍然保持吸能所要求的未填充树脂在断裂时的大伸长量。HMD树脂的延展性也显著提高，通过凹口Izod冲击测试(ASTMD256)来测量。HMD树脂还提供更好的蠕变和拉伸疲劳性能。这种HMD树脂允许吸能器的壁较薄，原因是模量提高，同时在通常的汽车碰撞测试场景中仍然保持其结构。X4820是一种合适的树脂，因为它在高刚性和延展性之间实现了平衡。
吸能器100通过热成型过程形成。一般来说，将聚合材料板材加热。所述起始板材一般具有1.0mm到4.0mm的厚度，并且在热成型过程中削薄。所述板材加热并在模具上或者在两个模具(即，正模具和负模具)之间拉伸，以提供希望的形状。外壁220的弯曲表面222降低了热成型的削薄效果，特别是在使用一个模具的情况下。起始板材一般加热到远高于模具温度的温度。由于存在这种温度差，所以在外壁平坦时，首先接触磨具的起始板材的整个部分“冷冻”，变得延展性很小，所以不能流动。因此，凸耳壁230通过仅拉伸板材未接触模具的那些部分来形成，使得那些部分变薄。当外壁弯曲时，起始板材不像平坦外壁那样，并不在较大区域全部马上接触模具。相反，起始板材在较长的时间区间内接触模具，允许聚合材料从模具中心向边缘流动，以使凸耳壁不会仅严重削薄板材的受限部分。一般来说，希望具有尽可能厚的凸耳壁。热成型可以进行控制，以使外壁220的厚度340不同于框架210的厚度212。较之起始板材的厚度而言，凸耳壁一般削薄大约5％到45％，包括从大约20％到40％。
吸能器希望制作成一件式结构，然后连接到横梁，当然可以制作成可以组装在一起的若干部件。例如，若干部件每个包含一个溃缩凸耳，可以组装而形成吸能器。吸能器可以利用真空热成型过程结合对应的压力箱进行模制。塑料起始板材，诸如用
Figure BDA0000059094590000085
树脂制成的板材，加热到软化温度，软化温度可以是大约390°F到大约440°F，取决于板材规格。加热的板材然后夹置在凸耳工具和压力箱之间。凸耳工具设定在远低于软化温度的温度，诸如大约260°F。加热的、挠性板材抵靠凸耳工具被从内部真空歧管施加的真空(例如，大约1atm压力)拉拔，并持续可以短至25秒的时间周期。可以施加真空迟滞，诸如持续8秒的迟滞，以协助缓解表面成网。同时，压力箱从相对着凸耳工具的板材另一侧施加气压(可以高达60psia)，该气压将促使板材接触工具表面。接着，释放压力并且可以通过冷却而让成形的溃缩凸耳凝固。例如，可以使用冷却风扇。凸耳工具可以包括释放涂层，以促使部件更容易地取出。成形的凸耳部件然后在指定的修形线路上的修形，以去除残余薄片。
吸能器可以形成地使得框架保持平坦(即，基本上为平面)或者弯曲。例如，图2所示的吸能器与平坦框架110形成。用来形成吸能器的材料的起始厚度和延展性允许吸能器在安装过程中呈现保险杠和/或面板的期望形状。通常，吸能器形成地使框架发生弯曲，如图1所示。
在另外的实施方式中，如图7所示，吸能器400包含彼此间隔开的多个溃缩凸耳，一些溃缩凸耳定位接近横梁的中部410，而一些溃缩凸耳定位接近横梁的端部420。这些溃缩凸耳可以构造地跟随保险杠或面板表面，以使溃缩凸耳的深度从中部向横梁的每个端部逐渐减小。例如，如图所示，端部凸耳430和470并不像中间凸耳440和460一样深，而中部凸耳450在图示的溃缩凸耳中具有最大的深度。
在另一种实施方式中，如图8和9所示，吸能器500具有至少两个溃缩凸耳510。这两个溃缩凸耳利用连接凸耳520结合在一起。连接凸耳不像溃缩凸耳那样深。换句话说，连接凸耳的前壁522与框架间隔开前部深度524，该前部深度小于凸耳深度526。在具体的实施方式中，所述前部深度大约为凸耳深度的一半。此外，连接凸耳的宽度528可以小于溃缩凸耳的基部宽度530，并且在具体的实施方式中，大约为溃缩凸耳宽度的一半。两个连接壁532从框架540向连接凸耳的前壁550延伸。连接壁可以采用与溃缩凸耳的凸耳壁230相同的方式逐渐收缩。这种构造在车辆-行人撞击时特别有用，此时在凸耳510之间存在受到撞击的行人，连接凸耳520将协助沿着相邻的凸耳管理能量。
本发明的热成型吸能器较之传统注射模制的吸能器效果相当，甚至更优，但是壁厚显著减小。这样允许热成型吸能器成本降低、重量更轻，并且采用更廉价的工具，同时实现了相同的性能。利用热成型过程进行制造相对于注射模制过程而言，也具有成本优势。因此，由于成本和/或重量的因素，还可以在注射模制吸能器目前所无法应用的车辆平台上使用热成型吸能器。它们可以用在轿车的前部和后部，并且可以为侧面撞击、膝部撞击和/或头部撞击提供一些保护。
提供以下示例是为了例述本发明的构成和方法。这些例子仅仅是示例性质的，并且目的并不是将根据本发明制作的设备局限于这里所述的材料、条件或者过程参数。
示例
示例1
在计算机上对三种不同的吸能器进行建模并利用有限元分析方法进行测试。
比较例C1使用的溃缩凸耳具有类似于注射模制树脂的属性。示例E1和E2使用的溃缩凸耳具有类似于热成型HMD树脂的属性。吸能器分别具有5个间隔60mm的溃缩凸耳。每个溃缩凸耳长187mm，基部(即，接近框架)宽52mm、外表面(即，外壁上)宽36mm、和深50mm。
C1的溃缩凸耳具有2.9mm的恒定凸耳壁厚。每个凸耳的总质量大约为134克。
E1的溃缩凸耳模制有3个区域。这是为了计算机辅助工程目的而实施的，并且简化了建模和分析过程。在接近溃缩凸耳基部的区域，凸耳壁厚为2.4mm，在中间区域，凸耳壁厚为2.7mm，而在接近外壁的区域，凸耳壁厚3.0mm。外壁本身厚度为～3.0mm。每个溃缩凸耳的总质量大约为101克。
类似地，E2的溃缩凸耳具有3个区域。在接近溃缩凸耳基部的区域，凸耳壁厚为1.7mm，在中间区域，凸耳壁厚为2.0mm，和在接近外壁的区域，凸耳壁厚为2.3mm。外壁本身的厚度为～2.3mm。每个溃缩凸耳的总质量大约为83克。
所述吸能器利用质量为1400千克并且撞击速度为2.5mph的车辆进行建模和测试。撞击能量为874.3焦耳。它们针对障碍撞击和中央摆锤撞击进行测试。测量侵入度(即，溃缩凸耳收缩程度)以及作用力。结果如表1所示。
Figure BDA0000059094590000111
在两种情况下，吸能器E1和E2显示出远远更高的效率，正如更大的作用力、更大的刚性所示，正如较低的侵入度所示。E2的壁厚提供的侵入度和作用力值类似于C1，但是质量远远更轻。
示例2
具有一个溃缩凸耳的吸能器利用行人腿部形式进行建模和测试，该测试模拟撞击行人的腿部。溃缩凸耳深度为67mm，并且具有5个厚度区域。同样，这样简化了建模。区域1最接近外壁而区域5最接近框架。区域1的壁厚为1mm，区域2的壁厚为0.9125mm，区域3的壁厚为0.825mm，区域4的壁厚为0.7375mm，而区域5的壁厚为0.65mm。建模的溃缩凸耳的重量大约为56克。
溃缩凸耳模型的结果然后与来自实际溃缩凸耳的测试结果进行比较。实际溃缩凸耳的深度为67mm，并且具有恒定变化的厚度。结果如表2所示。
Figure BDA0000059094590000112
针对计算机建模的吸能器和实际吸能器，观察到存在极好的相关性。这表示计算机模型逼真地模拟了实际吸能器的性能。
在一种实施方式中，保险杠系统(例如，用于车辆)可以包括：配置成耦接到车辆的横梁；和定位在该横梁上的热成型吸能器，所述吸能器包括：框架；和从所述框架延伸的至少一个溃缩凸耳，所述溃缩凸耳包括在凸耳深度处从所述框架隔开的外壁和在所述框架和所述外壁之间延伸的凸耳壁，其中所述凸耳壁具有接近所述框架的基部厚度和接近所述外壁的外部厚度，所述基部厚度小于所述外部厚度，并且所述外壁从所述框架隆起。可选地，所述保险杠系统可以进一步包括定位并确定尺寸为包封所述横梁和所述吸能器的面板。
一种热成型吸能器(例如，用于车辆)可以包括：框架；和从所述框架延伸的至少一个溃缩凸耳，所述溃缩凸耳包括在凸耳深度处从所述框架隔开的外壁和在所述框架和所述外壁之间延伸的凸耳壁，其中所述凸耳壁具有接近框架的基部厚度和接近所述外壁的外部厚度，并且所述外壁背离所述框架弯曲。可选地，所述保险杠系统可以包括至少两个溃缩凸耳，其中两个溃缩凸耳利用连接凸耳结合在一起，所述连接凸耳包括在小于所述凸耳深度的前部深度处从所述框架隔开的前壁。可选地，所述保险杠系统可以具有多个溃缩凸耳，其中接近横梁中部的溃缩凸耳的凸耳深度大于接近横梁端部的溃缩凸耳的凸耳深度。
在各种实施方式中，(i)凸耳壁可以逐渐收缩，以使外壁的横截面积小于由所述框架和所述凸耳壁的相交部限定的横截面积；(ii)凸耳壁可以具有相对于与所述框架垂直的平面的从0°到大约20°的脱模角；(iii)凸耳壁的厚度变化可以以非恒定的速率发生；(iv)凸耳壁的厚度变化可以以恒定方式发生；(v)基部厚度可以为大约0.4mm到大约3.0mm；(vi)外壁厚度可以为大约1.0mm到大约5.0mm；(vii)凸耳深度可以为大约15mm到大约150mm；(viii)吸能器可以用聚碳酸酯与聚酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或者聚对苯二甲酸乙二醇酯的热塑性搀和混合物形成，所述混合物具有高模量和高延展性；(ix)吸能器可以形成地使框架基本上保持平坦；(x)基部厚度可以小于外部厚度；(xi)基部厚度可以等于或大于外部厚度；(xii)凸耳壁可以逐渐收缩，以使外部的横截面积小于由框架和凸耳壁的相交部限定的横截面积；(xiii)外壁可以具有至少5°的弯曲角；和/或(xiv)外壁可以具有从大约1.0mm到大约2.5mm的厚度。
虽然已经描述的具体的实施方式，但是目前无法无法预见的替代方案、改动形式、变体、改进方法或者基本上等同方案可以由申请人或者本领域其他技术人员构思出来。因此，所提交的并且可能会修改的附带权利要求书的目的是包括全部这些替代方案、改动形式、变体、改进方案和基本上等同的方案。

Claims (22)

1.一种保险杠系统，包括：
配置成耦接到车辆的横梁；和
定位在所述横梁上的热成型吸能器，所述吸能器包括：
框架；和
从所述框架延伸的至少一个溃缩凸耳，所述溃缩凸耳包括在凸耳深度处从所述框架间隔开的外壁和在所述框架和所述外壁之间延伸的凸耳壁，
其中所述凸耳壁具有接近所述框架的基部厚度和接近所述外壁的外部厚度，所述基部厚度小于所述外部厚度，并且
所述外壁背离所述框架隆起。
2.如权利要求1所述的保险杠系统，进一步包括：定位并确定尺寸为包封所述横梁和所述吸能器的面板。
如权利要求1至2任一项所述的保险杠系统，其特征在于，所述凸耳壁逐渐收缩，以使所述外壁的横截面积小于由所述框架和所述凸耳壁的相交部限定的横截面积。
3.如权利要求3所述的保险杠系统，其特征在于，所述凸耳壁具有相对于与所述框架垂直的平面的从0°到大约20°的脱模角。
4.如权利要求1至4任一项所述的保险杠系统，其特征在于，
所述凸耳壁的厚度变化以非恒定的速率发生。
5.如权利要求1至5任一项所述的保险杠系统，其特征在于，所述凸耳壁的厚度变化以恒定方式发生。
6.如权利要求1至6任一项所述的保险杠系统，其特征在于，所述基部厚度为大约0.4mm到大约3.0mm。
7.如权利要求1至7任一项所述的保险杠系统，其特征在于，所述外部厚度为大约1.0mm到大约5.0mm。
8.如权利要求1至8任一项所述的保险杠系统，其特征在于，所述凸耳深度为大约15mm到大约150mm。
9.如权利要求1至9任一项所述的保险杠系统，包括：
至少两个溃缩凸耳，其中两个溃缩凸耳利用连接凸耳结合在一起，所述连接凸耳包括在小于所述凸耳深度的前部深度处从所述框架隔开的前壁。
10.如权利要求1至10任一项所述的保险杠系统，包括：
具有多个溃缩凸耳，其中接近横梁中部的溃缩凸耳的凸耳深度大于接近横梁端部的溃缩凸耳的凸耳深度。
11.如权利要求1至11任一项所述的保险杠系统，其特征在于，所述吸能器用聚碳酸酯与聚酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或者聚对苯二甲酸乙二醇酯的热塑性搀和混合物形成，所述混合物具有高模量和高延展性。
12.如权利要求1至12任一项所述的保险杠系统，其特征在于，所述吸能器形成地使所述框架基本上保持平坦。
13.一种用于车辆的热成型吸能器，所述吸能器包括：
框架；和
从所述框架延伸的至少一个溃缩凸耳，所述溃缩凸耳包括在凸耳深度处从所述框架隔开的外壁和在所述框架和所述外壁之间延伸的凸耳壁，
其中所述凸耳壁具有接近框架的基部厚度和接近所述外壁的外部厚度，并且
所述外壁背离所述框架弯曲。
14.如权利要求14所述的保险杠系统，其特征在于，所述基部厚度小于所述外部厚度。
15.如权利要求14至15任一项所述的保险杠系统，其特征在于，所述基部厚度等于或大于所述外部厚度。
16.如权利要求14至16任一项所述的保险杠系统，其特征在于，所述凸耳壁逐渐收缩，以使所述外壁的横截面积小于由所述框架和所述凸耳壁的相交部限定的横截面积。
17.如权利要求14至17任一项所述的保险杠系统，其特征在于，所述凸耳壁具有相对于与所述框架垂直的平面的从0°到大约20°的脱模角。
18.如权利要求14至18任一项所述的保险杠系统，其特征在于，所述凸耳壁的厚度变化以非恒定的速率发生。
19.如权利要求14至19任一项所述的保险杠系统，其特征在于，所述凸耳壁的厚度变化以恒定方式发生。
20.如权利要求14至20任一项所述的保险杠系统，其特征在于，所述吸能器用聚碳酸酯与聚酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯或者聚对苯二甲酸乙二醇酯的热塑性搀和混合物形成，所述混合物具有高模量和高延展性。
21.如权利要求14至21任一项所述的保险杠系统，其特征在于，所述外壁具有至少5°的弯曲角。
22.如权利要求14至22任一项所述的保险杠系统，其特征在于，所述外壁具有从大约1.0mm到大约2.5mm的厚度。
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