CN103124656B - 车辆用碰撞盒 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的前部或后部保险杠组件的碰撞盒，其中碰撞盒的性能满足低速碰撞测试的要求。碰撞盒包括:连接至保险杠的前板构件;连接至构件的后板构件;使前板构件和后板构件彼此连接的外部支撑构件以及使前板构件和后板构件彼此连接的内部支撑构件，并且内部支撑构件布置在外部支撑构件附近。外部支撑构件和内部支撑构件每个都具有竖直壁及上部和下部横壁。外部支撑构件和内部支撑构件的竖直壁形成在各自支撑构件的外表面上。上部和下部横壁的内部边缘从其后部朝向其前部中心部分倾斜。因此，本发明的碰撞盒的性能可满足用于偏移测试和障碍物测试两者的需要，减少保险杠组件的重量以从而减少成本，并且提高车辆的性能和燃料效率。

Description

车辆用碰撞盒

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的前部或后部保险杠组件的碰撞盒，尤其是涉及用于车辆的碰撞盒，所述碰撞盒的性能满足低速碰撞测试的要求。

背景技术

一般地，车辆用的保险杠需要在背板的前部或后部正受到碰撞时有吸收冲击力的性能，以确保乘车人的安全并且减少所述背板的损坏。在这种保险杠的组件中，保险杠组件起到了最重要的作用，所述保险杠组件包括保险杠和碰撞盒；支柱。

保险杠需要满足低速碰撞测试的规程和汽车维修研究委员会（RCAR）测试（以下称为RCAR测试）的条款，汽车维修研究委员会（RCAR）的条款是半规程性的，这是因为在所述RCAR测试中所需要的性能比低速碰撞测试的更严格，那么当满足其需要时，应当明白的是自然就满足了所述低速测试的规程。

在一般的RCAR测试中，执行以下低速碰撞测试（以下称作偏移测试；并且参考图1a和1b）：在15km/h的速度下以10°的角度朝向墙壁偏移40%，并且保险杠的性能通过计算背板损坏的维修成本以及确定保险等级来衡量。在所述偏移测试中需要的性能是仅仅更换所述保险杠而没有损坏所述背板。满足所述偏移测试中所需要的性能的碰撞盒200一般地以图2a所示的形状形成，并且在图2b中示出了使用该碰撞盒的保险杠组件200′的构造。也就是说，能够通过使用在保险杠150所承受的限度范围内的压缩和变形尽可能多地吸收冲击能以便减少在碰撞中背板的损坏的构造包括前板构件210、后板构件220、外部支撑构件230和内部支撑构件240，并且如图3所示的，在碰撞中通过使用外部和内部支撑构件230和240的压缩和变形来吸收所述冲击能而减少所述背板的损坏。

然而，在近来改变的RCAR测试中，除了传统的偏移测试以外，还在车辆的前部和后部执行如下低速碰撞测试（在下文中，称作障碍物测试；并且参考图4a和4b）：以10km/h的速度碰撞保险杠模拟障碍物，其高度是18英寸。在所述障碍物测试中所需要的性能是没有损坏背板和没有发生钻撞和压过的情况。就是说，为了满足所述障碍物测试的需要，碰撞盒和保险杠保持合适的强度并减少变形以便防止所述背板的损坏。

既满足偏移测试中所需的性能又满足所述改变的RCAR测试的障碍物测试中所需要的性能（如上所述，它们是彼此相反的）是困难的，它在重量方面的限制以及需要考虑的成本价格和燃料燃烧效率的现实中更加困难。

因此，为了增加图2a所示的碰撞盒200的结构强度，公开了如图5a所示的碰撞盒300。就是说，为了满足在障碍物测试中所需要的性能，以使强度增加的方式将内部支撑构件340的前部加宽到保险杠150的中心部分，以便防止碰撞中背板170的损坏（参考图5b）。然而，如图17所示，当执行所述偏移测试时，背板170在很大程度上损坏。为了满足在所述相反测试中所需要的性能，碰撞盒300的形状的改变伴随了其内部支撑构件340的加宽以及重量增加的不利条件，因而导致其性能的减少。

因此，为了满足所述相反测试中所需性能的碰撞盒的形状是必要的。

发明内容

技术问题

本发明提供了汽车用碰撞盒，所述碰撞盒具有能够同时满足根据改变的汽车维修测试研究委员会（RCAR）的偏移测试和障碍物测试中所需要的相反性能的新形状。

技术解决方案

（1）根据本发明的一个方面提供了车辆用碰撞盒。所述碰撞盒包括：连接到保险杠的前板构件；连接到一构件的后板构件；将所述前板构件和所述后板构件彼此连接的外部支撑构件；以及将所述前板构件和所述后板构件彼此连接并且与所述外部支撑构件邻近的内部支撑构件。在车辆用碰撞盒中的外部支撑构件和内部支撑构件包括竖直壁以及上部和下部横壁的情况下，所述竖直壁形成在所述外部支撑构件的外部部分上，且所述竖直壁形成在所述内部支撑构件的外部部分上，并且所述上部和下部横壁的内部边角部分沿从后部到前部中心部分的方向倾斜。

（2）在所述碰撞盒（1）中，所述构件与所述内部和外部支撑构件的连接至所述后板构件且弯折的部分具有相同横截面。

（3）在所述碰撞盒（1）中，所述内部支撑构件的竖直壁可包括沿竖直方向形成的一个或多个皱褶。

（4）在所述碰撞盒（1）中，所述内部支撑构件可包括形成在连接至所述前板构件的横壁连接部分与竖直壁连接部分之间的凹槽。

（5）在所述碰撞盒（1）中，所述内部支撑构件可包括在所述上部横壁的内部边角部分上向上形成的凸缘和在所述下部横壁的内部边角部分上向下形成的凸缘。

（6）在所述碰撞盒（1）中，基于前部和后部轴线的所述倾角可为15到60°。

（7）在所述碰撞盒（1）中，所述外部支撑构件的竖直壁可包括沿竖直方向形成的一个或多个皱褶。

（8）在所述碰撞盒（1）中，所述外部支撑构件可包括形成在连接到所述前板构件的横壁连接部分与竖直壁连接部分之间的凹槽。

（9）在所述碰撞盒（1）中，所述前板构件可包括沿竖直方向形成在内部的一个或多个皱褶。

有益效果

通过改进内部支撑构件的形状，根据本发明的车辆用碰撞盒可以很好地压缩和变形，并且支撑比普通碰撞盒更大的冲击力，以便具有理想的冲击能效率，因此同时满足了在偏移测试和障碍物测试中所需要的性能，减少了保险杠组件的重量，从而减少成本价格，并且提高了所述车辆的性能和燃料效率。

附图说明

图1a和1b是示出了偏移测试的照片和俯视图；

图2a和2b是示出了普通碰撞盒的立体图和示出了保险杠组件的俯视图；

图3是示出了使用图2b的保险杠组件来执行偏移测试的结果的俯视图；

图4a和4b是示出了障碍物测试的照片和俯视图；

图5a和5b是示出了另一普通碰撞盒的立体图和示出了另一保险杠组件的俯视图；

图6a和6b是示出了根据本发明实施例的碰撞盒的立体图和示出了根据本发明实施例的保险杠组件的俯视图；

图7是比较地示出了分别根据现有技术和本发明实施例的汽车用碰撞盒的模拟图；

图8a是示出了根本实施例的碰撞盒的俯视图；

图8b示出了分别沿着图8a的线A-A′、线B-B′和线C-C′截取的横截面图；

图9a至9c是示出了根据本实施例的内部支撑构件的立体图、俯视图和左侧视图；

图10是示出了根据本实施例的内部支撑构件的另一立体图；

图11是示出了使用根据本实施例的内部支撑构件来执行偏移测试的结果的立体图；

图12a和12b是示出了根据本发明的实施例的外部支撑构件的俯视图和左侧视图；

图13a是示出了根据本实施例的碰撞盒的另一示例的立体图；

图13b和13c是示出了图13a所示的前板构件的正视图和示出了沿着线A-A′截取的前板构件的横截面图；

图14a和14b是示出了普通碰撞盒的构件、后板构件以及内部和外部支撑构件的立体图和俯视图；

图15是示出了通过使用实施例1执行偏移测试的结果的俯视图；

图16a至16d是示出了当使用根据本发明实施例和比较示例的碰撞盒执行偏移测试时关于冲击能吸收量的F-D曲线的曲线图；

图16e是示出了当执行偏移测试时关于理想冲击能吸收量的F-D曲线的曲线图；

图17是示出了使用比较示例执行偏移测试的结果的俯视图；以及

图18是示出了所述保险杠的容许撞击量的俯视图。

附图中附图标记的描述

100：碰撞盒          110：前板构件

120：后板构件        130：外部支撑构件

140：内部支撑构件

141：竖直壁

142：上部和下部横壁

143：边角部分

144：一个或多个皱褶  147：凹槽

150：保险杠          160：构件

170：背板            180：撞击装置

具体实施方式

下面将参考附图描述本发明的示例性实施例。

在附图中，相同的附图标记通篇指示相同的元件，并且碰撞盒100的前方、后方、顶部、底部、内部和外部方向均如在附图中所示的。而且，在整个说明书的范围内，当一部件“包括”一元件时，如果没有特别说明，这并不意味着排除另一元件，而是意味着能够进一步包括另一组件。

图6a是示出了根据本发明的实施例的碰撞盒100的立体图，并且图6b是示出了附接有图6a所示的碰撞盒100的保险杠组件的俯视图；

图7是比较地示出了分别根据现有技术和本发明实施例的汽车用碰撞盒的构造的模拟图。

参考图6a和6b，汽车用碰撞盒100包括前板构件110、后板构件120、外部支撑构件130和内部支撑构件140。参考图7，该图示出了用于满足传统偏移测试（a）中所需性能的碰撞盒200的形状、用于满足传统障碍物测试（b）中所需性能的碰撞盒300的形状、和根据本实施例（c）的碰撞盒100的形状。

前板构件110可连接至螺拧在其前部的保险杠150并且可连接至外部支撑构件130和内部支撑构件140，所述外部支撑构件和内部支撑构件焊接至其后部。另外，后板构件120可连接至螺拧在其后部的构件160并且可连接至外部支撑构件130和内部支撑构件140，所述外部支撑构件和内部支撑构件插入到形成在后板构件120的前部上的相应狭缝121中。

在该示例中，外部支撑构件130和内部支撑构件140可彼此邻近并且彼此紧密地附接或以一定的间隔相互分离但可以是彼此紧密附接的。

另外，在前视图和后视图中，外部支撑构件130和内部支撑构件140是的形状。也就是说，支撑由沿竖直方向的表面形成的前板构件和后板构件110和120的单个竖直壁131和141和支撑由沿横向方向的表面形成的前板和后板构件110和120的两对两个横壁132和142以所述的形状形成一体件。也就是说，内部支撑构件140的位于外部部分上的竖直壁141与普通内部支撑构件340的位于内部部分中的竖直壁341不同，这允许内部支撑构件140的竖直壁141在前和后方向与构件160一致。换句话说，为了减少传统障碍物测试中撞击装置180的撞击力，竖直横壁342的内部边角部分343沿从后侧朝向前侧中心部分的方向倾斜，以便加宽支撑保险杠350的范围并且增加保险杠350的强度，从而满足所需要的性能。然而，由于碰撞盒300的重量的增加以及定位得靠近所述中心部分的形状，在偏移测试中降低了冲击能吸收效率并且导致背板的背板370的损坏。因此，将内部支撑构件140的竖直壁141定位于所述外部部分中，从而提高了碰撞中的冲击能吸收效率，因此随着所述冲击能吸收效率的提高能够防止背板170的损坏并且可以降低碰撞盒100的重量。

在这种情况下，竖直横壁内部的沿从后部朝向前部中心部分的方向倾斜的边角部分143基于前部和后部轴线的倾角可为15到60°，更具体地是30到45°。当所述倾角小于15°时，难以满足障碍物测试中所需的保险杠的强度。当所述倾角大于60°时，由于横壁142的面积的增加而存在着重量和成本价格的负担，并且存在着背板可能损坏的风险，因为在碰撞中没有发生横壁142沿从内部到外部的方向的压缩和变形（参考图11）。

图8a是示出了根据本实施例的碰撞盒100的俯视图，并且图8b示出了分别沿着图8a的线A-A′、线B-B′和线C-C′截取的碰撞盒100的横截面图。

参考图8a和8b，在车辆用碰撞盒100的情况下，外部及内部支撑构件130和140的弯折且连接至构件160和后板构件120的部件可具有相同的横截面。当所述横截面是不相同时，不可能适当地支撑保险杠150并且背板170可能损坏，这是因为碰撞盒100围绕构件160并且在碰撞中翻转。

图9a至9c是示出了根据本实施例的内部支撑构件140的立体图、俯视图和左侧视图。

参考图9a至9c，内部支撑构件140的竖直壁141可具有沿竖直方向形成的一个或多个皱褶144。皱褶144可允许碰撞盒100在碰撞中均匀地压缩和变形，以便提供理想的冲击能吸收效率。考虑到所述冲击能吸收效率，皱褶144可以形成得向外凸出。而且，凹槽147可形成在连接至前板构件110的横壁连接部分146与竖直壁连接部分145之间。在碰撞中凹槽147引发初始变形，以便防止超过容许强度的冲击力被传递到构件160，这是因为在所述碰撞的早期碰撞盒100的变形没有开始。

图10是示出了内部支撑构件140的另一立体图。

参考图10，在内部支撑构件140的上部横壁和下部横壁142的情况下，分别地，在上部横壁142a的内部边角部分143a上向上地形成有凸缘143′，并且在下部横壁142b的内部边角部分143b上向下地形成有凸缘143′。

凸缘143′的形状可引发在碰撞中对背板170没有影响的变形。也就是说，以在所述碰撞中对背板170没有影响的方式从内部到外部引发横壁142的变形（参考图11）。而且，由于凸缘143′的形状，以不仅减小了碰撞盒100的重量而且减小了保险杠150的重量的方式增加了支撑力。

图12a和12b是示出了外部支撑构件130的俯视图和左侧视图。

参考图12a和12b，外部支撑构件130的竖直壁131可具有沿竖直方向形成的一个或多个皱褶134。皱褶134可允许碰撞盒100在碰撞中均匀地压缩和变形，以便提供理想的冲击能吸收效率。考虑到所述冲击能吸收效率，皱褶134可以形成得向外凸出。而且，凹槽137可形成在136之间，所述竖直壁连接部分和横壁连接部分连接至前板构件110。在碰撞中凹槽137引发初始变形，以便防止超过容许强度的冲击力被传递到构件160，这是因为在所述碰撞的早期碰撞盒100的变形没有开始。

图13a是示出了碰撞盒100的另一示例的立体图，并且图13b和13c是示出了图13a所示的前板构件110的俯视图和示出了沿着线A-A′截取的前板构件的横截面图。

参考图13a至13c，前板构件110可具有沿竖直方向位于内部的一个或多个皱褶114。皱褶114用于允许碰撞盒100在前部和后部均匀地压缩和变形并且用于防止向内弯折。

图14a和14b是示出了普通碰撞盒300的构件、后板构件320以及内部和外部支撑构件340和330的立体图和俯视图。

参考图14a和14b，为了满足所述障碍物测试中所需要的性能，对于普通碰撞盒300有必要朝向保险杠150的中心部分加宽内部支撑构件340，其中因为由斜面343的接合螺钉390所引起的干涉而存在着限制。而且，在所述碰撞中，由于接合螺钉390的存在，导致压缩的程度是小的，即，冲击能没有很好地被吸收，并且由于内部支撑构件340的变形，使得接合螺钉390变为接触的且接收到力，从而引起背板170的损坏。相反地，在碰撞盒100的情况下，由于内部支撑构件140的竖直壁141形成在外部部分上，那么就没有像普通碰撞盒300那样形成斜面343，因此就不会出现由接合螺钉190所引起的干涉，并且背板170就不会由于接合螺钉190在碰撞中受压缩和变形而损坏。

另一方面，一般来说使用钢、玻纤毡增强热塑性材料（GMT）和编织的长纤维热塑性材料（WLFT）作为保险杠的材料。WLFT保险杠具有与其他保险杠类似的性能，但是适合于所述WLFT保险杠的碰撞盒的研发是不充分的。碰撞盒100对于所述WLFT保险杠可以是特别恰当的。

实施例1

外部支撑构件130和内部支撑构件140焊接地连接前板构件110并且插入至与其相对的后板构件120的狭缝121中，从而制备碰撞盒100。在这种情况下，皱褶134形成得沿竖直方向在外部支撑构件130的竖直壁131的中间向内凸出，并且凹槽137形成在竖直壁连接部分135与横壁连接部分136之间，所述竖直壁连接部分和横壁连接部分在横壁132的内部端上连接至前板构件110。另外，在内部支撑构件140的情况下，具有形成得在其中间沿竖直方向向内凸出的皱褶144的竖直壁141是由外部部分形成的，凹槽147形成在连接至前板构件110的横壁连接部分146与竖直壁连接部分145之间，并且上部横壁和下部横壁142在上部横壁142a上形成向上的凸缘143′且在下部横壁142b上形成向下的凸缘143′，以沿从后部朝向前部中心部分的方向倾斜45°。而且，两个皱褶114沿竖直方向形成在前板构件110的内部。而且，制备好的碰撞盒100的内部支撑构件140和外部支撑构件130的连接至后板构件120且弯折的部件的横截面形成得与构件160的横截面一致。通过使用制备好的碰撞盒100，前板构件110螺纹连接至WLFT保险杠150且后板构件120螺纹连接至构件160，从而完善了保险杠组件100′（参考图6a和6b）。

然后，执行偏移测试，在图15中示了出碰撞盒100的压缩和变形状态，并且在图16a中示出了关于冲击能吸收量的F-D曲线。

实施例2

除了形成外部支撑构件130和内部支撑构件140的各自凹槽137和147以外，碰撞盒100被制备成具有与实施例1中相同的形状，从而完善了保险杠组件100′。

然后，执行偏移测试，并且在图16b中示出了关于碰撞盒100的冲击能吸收量的F-D曲线。

实施例3

除了在外部支撑构件130和内部支撑构件140的竖直壁131和132上形成皱褶134和144以外，碰撞盒100被制备成具有与实施例1中相同的形状，从而完善了保险杠组件100′。

然后，执行偏移测试，在图16c中示出了关于碰撞盒100的冲击能吸收量的F-D曲线。

比较示例

制备了具有普通形状的碰撞盒300，并且完善了保险杠组件300′（参考图5a和5b）。

然后，执行偏移测试，在图17中示出了碰撞盒300的压缩和变形状态，并且在图16d中示出关于冲击能吸收量的F-D曲线。

图16a至16d的F-D曲线分别示出了根据保险杠150的容许撞击量的构件施加力。保险杠150的容许撞击量151（参考图18）是大约60mm，并且构件160的容许强度是大约100kN。为了满足在所述偏移测试中所需要的性能，在压缩和变形碰撞盒100时施加到构件160的力不超过容许强度100kN，而当超过容许撞击量151（60mm）时减少了背板170的损坏。因此，理想的是形成在背板170损坏以前能够使吸收冲击能达到最大限度的F-D曲线，也就是说理想的是，形成如图16e所示的具有最大化的冲击能吸收效率的F-D曲线。

参考图16d和17，在普通碰撞盒300的情况下，可明白的是，冲击能吸收量以发生背板170的损坏的方式预先减少到保险杠150的容许撞击量。

另一方面，参考图16b，当外部支撑构件130和内部支撑构件140的各自凹槽137和147不是根据实施例2形成时，由于碰撞盒100的变形在碰撞的初始阶段没有发生，因此施加到构件160的力就超过了容许强度。参考图16c，当皱褶134和144没有形成在外部支撑构件130和内部支撑构件140的竖直壁131和141上时，由于没有发生均匀的压缩和变形，因此所述冲击能吸收量相对于实施例1降低了。

相反，参考图15和16a，在实施例1的情况下，与实施例2和3不同，由于既包括在所述碰撞的初始阶段引起变形的凹槽137和147又包括引起均匀压缩和变形的皱褶134和144，因此所获得的冲击能吸收量接近理想的曲线图并且没有发生背板170的损坏。

以上所讨论的主题应当被认为是示例性的而不是限制性的，并且所附的权利要求旨在覆盖落在本发明的确切精神和范围以内的所有所述修改、强化和其他实施例的范围。因此，在法律所允许的最大范围以内，本发明的范围由以下权利要求和它们的等效物的最宽泛的可容许解释所确定，并且不应当受前述具体描述约束或限制。

Claims (7)

1.一种车辆用碰撞盒，所述碰撞盒包括：

前板构件，所述前板构件连接至保险杠；

后板构件，连接至一结构；

外部支撑构件，将所述前板构件与所述后板构件彼此连接；以及

内部支撑构件，将所述前板构件与所述后板构件彼此连接且所述内部支撑构件邻近所述外部支撑构件，

其中，在车辆用碰撞盒中的所述外部支撑构件和所述内部支撑构件包括竖直壁及上部横壁和下部横壁的情况下，所述竖直壁形成在所述外部支撑构件的外部部分上，并且

所述竖直壁形成在所述内部支撑构件的外部部分上，并且所述内部支撑构件的所述上部横壁和所述下部横壁的内部边角部分沿从后部到前部中心部分的方向倾斜，

其中，所述内部支撑构件包括形成在连接至所述前板构件的横壁连接部分与竖直壁连接部分之间的凹槽，所述外部支撑构件包括形成在连接至所述前板构件的横壁连接部分与竖直壁连接部分之间的凹槽。

2.根据权利要求1所述的碰撞盒，其中，所述结构与所述内部支撑构件和所述外部支撑构件的连接至所述后板构件且弯折的部分具有相同横截面。

3.根据权利要求1所述的碰撞盒，其中，所述内部支撑构件的竖直壁包括沿竖直方向形成的一个或多个皱褶。

4.根据权利要求1所述的碰撞盒，其中，所述内部支撑构件包括向上地形成在所述上部横壁的内部边角部分上的凸缘和向下地形成在所述下部横壁的内部边角部分上的凸缘。

5.根据权利要求1所述的碰撞盒，其中，基于前部和后部轴线的倾角为15到60°。

6.根据权利要求1所述的碰撞盒，其中，所述外部支撑构件的竖直壁包括沿竖直方向形成的一个或多个皱褶。

7.根据权利要求1所述的碰撞盒，其中，所述前板构件包括沿竖直方向形成在内部的一个或多个皱褶。