CN103249962B - 低热敏双材料能量吸收装置、前脸及装有这种装置的汽车 - Google Patents

Abstract

用于机动车辆的能量吸收装置（5），能量吸收装置具有：第一能量吸收构件（50），其用第一种塑性材料制成，第一能量吸收构件设置用于在给定能量的撞击作用下进行塑性变形，吸收所述撞击的第一部分能量；第二能量吸收构件（52），其用与第一种塑性材料不同的第二种塑性材料制成，第二能量吸收构件设置用于在给定能量的所述撞击的作用下进行塑性变形，吸收所述撞击的第二部分能量；第一和第二能量吸收构件（50，52）被成形，以使能量吸收装置（5）在－30℃至80℃之间的任何温度具有在75kN至200kN之间的总抗侵入阻力。

Description

低热敏双材料能量吸收装置、前脸及装有这种装置的汽车

技术领域

本发明一般涉及用于机动车辆的能量吸收装置。

背景技术

已知例如用于Danner型撞击的中等强度能量吸收件。这些能量吸收件通常间置在车辆的前脸和车辆的主纵梁之间，或在车辆的前脸和下纵梁之间。下纵梁也以名称“车架延长段”而公知。

这种撞击吸收件通常由标定的金属壳体形成，如果撞击强度大于预定能量时，标定的金属壳体进行塑性变形，吸收一部分撞击能量。例如在FR0756932中描述了这种吸收件。

这种吸收件质量大和结构复杂，因为其一般具有多个彼此装配的部件：支承底板，铝泡沫材料组件或金属壳体，可变形外壳，金属泡沫材料组件或金属壳体等插入在可变形外壳内。因此，这些吸收件，因为它们的装配需要很多时间并牵涉大量部件。

这样的吸收件运行令人满意，但是其效能还可改进。

发明内容

在此背景下，本发明旨在提出一种撞击吸收件，其轻便、有效和成本低。

为此，本发明首先涉及能量吸收装置，其具有：

－第一能量吸收构件，其用第一种塑性材料制成，第一能量吸收构件设置用于在给定能量的撞击的作用下进行塑性变形，吸收所述撞击的第一部分能量；

－第二能量吸收构件，其用与第一种塑性材料不同的第二种塑性材料制成，第二能量吸收构件设置用于在给定能量的所述撞击的作用下进行塑性变形，吸收所述撞击的第二部分能量；

－第一和第二能量吸收构件成形为，使能量吸收装置在－30℃至80℃之间的任何温度具有在75kN至200kN之间的总抗侵入阻力。

能量吸收装置还可单独地或根据任何可能的技术组合，具有一个或多个以下特征：

－第一能量吸收构件在0℃的温度呈现具有第一给定值的抗侵入阻力，第一种塑性材料选择成，当温度从0℃下降时，第一能量吸收构件具有从第一给定值起增大的抗侵入阻力；

－第一能量吸收构件在0℃的温度呈现具有第一给定值的抗侵入阻力，第一种塑性材料选择成，当温度从0℃起升高时，第一能量吸收构件具有从第一给定值起减小的抗侵入阻力；

－第二能量吸收构件在0℃的温度呈现具有第二给定值的抗侵入阻力，第二种塑性材料选择成，当温度从0℃起下降时，第二能量吸收构件具有从第二给定值起减小的抗侵入阻力；

－第二种塑性材料选择成，在低于－15℃的任何温度，第二能量吸收构件具有小于20kN的抗侵入阻力；

－第二能量吸收构件在0℃的温度呈现具有第二给定值的抗侵入阻力，第二种塑性材料选择成，在0℃至80℃之间的任何温度，第二能量吸收构件具有在所述第二给定值加20%至所述第二给定值减20%之间的抗侵入阻力；

－第一种塑性材料是高延展性聚合物，其选自聚烯烃、弹性材料和它们的混合物、聚酰胺或聚苯氧化物；

－第二种塑性材料是一种聚合物，其选自苯乙烯聚合物、聚碳酸酯、聚酰胺、饱和聚脂、聚烯烃、弹性材料及其混合物；

－第一能量吸收构件具有多个壁，多个臂一起限定一槽座，第二能量吸收构件接合在槽座中；以及

－第一和第二能量吸收构件是能量吸收装置的两个区域，两个区域彼此注塑成型而成，例如通过双注塑成型或共注塑成型得到。

其次，本发明涉及机动车辆的前脸，其具有结构框架、成形成贴合护板蒙皮的形状且承靠结构框架布置的护板、以及有上述特征的能量吸收装置，所述护板具有上横件、下横件、以及使上横件和下横件彼此连接的垂直的连接梁，第一能量吸收构件和/或第二能量吸收构件由护板的一个区域形成。

再者，本发明涉及机动车辆，其具有：

－底盘，底盘包括主纵梁和下纵梁；

－至少一个具有上述特征的能量吸收装置，第二能量吸收构件布置在主纵梁之一和/或下纵梁之一的纵向延长段上。

附图说明

下面作为象征性的和非限制性的、参照附图给出的详细说明显示出本发明的其它特征和优点，附图中：

－图1是符合本发明的一实施变型的机动车辆前脸的分解透视图，该实施变型中的第二能量吸收构件为塑性材料蜂窝形状；

－图2是线图，示出本发明的能量吸收装置的抗侵入阻力随温度而变化（曲线T）、第一能量吸收构件的抗侵入阻力随温度的变化（曲线1）以及第二能量吸收构件的抗侵入阻力随温度的变化（曲线2）；

－图3是由第一种塑性材料构成的能量吸收构件的抗侵入阻力随温度的变化的线图，能量吸收构件标定为在0℃具有100kN的阻力；

－图4是与图3的线图类似的线图，是由第二种塑性材料构成的能量吸收构件的线图，能量吸收构件标定为在0℃具有100kN的阻力；

－图5是与图3和4的线图类似的线图，是本发明的装置的线图；

－图6是适合Danner型撞击的能量吸收构件的“作用力/深入度”曲线的线图；

－图7是装有符合本发明的第二实施方式的能量吸收装置的护板的示意性透视图；

－图8是装有符合本发明的第三实施方式的能量吸收装置的护板的示意性前视图。

具体实施方式

本发明的能量吸收装置用于安装在如图1所示的前脸模块1上。

前脸模块1基本上包括结构框架2、护板4、和两个能量吸收装置5。前脸模块1用于固定在车辆的主纵梁P也称为“车架纵梁（brancards）”上和固定在下纵梁I上，下纵梁也称为“底盘的车架延长段（prolongedeberceaudu)”。为了简化，图1上未完全地示出护板4的结构。

结构框架2分担车辆车身的刚度。结构框架通常包括上部横件6、下部横件8、以及右垂直立柱10和左垂直立柱12，每个垂直立柱装有能量吸收装置5之一。

结构框架2的右垂直立柱和左垂直立柱12各自包括一金属支承板16、18，金属支承板在车辆的同一侧使一主纵梁P的端部连接到位于同一侧的下纵梁I的端部。

在该实施方式中，每个能量吸收装置5固定在板16、18的朝前的大的面上。能量吸收装置将在后文中描述。

结构框架的下部横件8使垂直立柱10、12的两个能量吸收装置彼此连接。

下部横件8具有一般呈矩形的截面。下部横件8的中央部分沿垂直方向变细，以使其上端面具有接纳冷却组件的槽，冷却组件总的由附图标记20标示。冷却组件20例如具有一组机动风机和一个散热器。下部横件8有利地由塑性材料制成。作为变型，该横件可以是金属的并直接连接于每个下纵梁I的下端部，以便提高在运行或猛撞时其所分担的车身刚度和附着力。

结构框架2的上部横件6使两个能量吸收装置5彼此连接。上部横件6总体呈拱形形状。作为桁架梁的上部横件6具有上部框件22和下部框件24，上部框件和下部框件通过加强肋26彼此连接。加强肋被布置以形成三角形下箱体（caissonstriangulaires）。上部横件6在中央垂直平面中的截面呈菱形，菱形的上边基本水平布置并对应上部框件22，菱形的下边对应下部框件24，而菱形的前边和后边斜向车辆的上部和后部。上部横件6因而朝向由下部横件8与垂直立柱10和12限定的垂直平面的后部。上面揭示的几何形作为例子和构成一个非限制性实施例。

上部横件6的上部框件22适于与车辆的车身零件相配合和特别是与其发动机罩相配合。发动机罩朝车辆内部定向的下端面覆盖上部框件22，上部框件为此而成形。上部横件6的中央部分具有一个接纳发动机罩关闭件的槽28，发动机罩关闭件用于同发动机罩上配置的协同关闭件相配合。

冷却组件20的保持件布置在上部横件6的下部框件24上。

护板4承靠结构框架2布置，朝结构框架前部。护板4例如是用塑性材料制成的整体件。护板4具有基本上水平横向延伸的上横件34和下横件36，以及使上横件与下横件的端部彼此连接的两个基本垂直的连接梁38。

护板4的总体形状成形为贴合护板蒙皮（未示出）的形状并用于固定在护板4的前端面39上。

护板4用于在机动车辆的前脸的整个宽度上从所述车辆的一个翼板延伸到另一个翼板。

上横件34基本对着吸收装置5的上部布置。上横件在两个吸收装置5之间延伸。根据一种实施方式，上横件34还具有端部部分40，端部部分横向在护板两侧的连接梁之外延伸。这些部分的作用是支承前灯、护板蒙皮构件或附件。

下横件36基本对着能量吸收装置5的下部布置，并在这些装置5之间延伸。护板4的后端面42具有接纳立柱10和12的两个区域44。这些区域44构成两个大的垂直导轨并至少部分地由垂直连接梁38限定。

中央开口46设置在横件34和36与连接梁38之间，以使空气向机动车辆的底盘通过。

如图1可见，两个能量吸收装置5每个具有：

－第一能量吸收构件50，其用第一种塑性材料制成，第一能量吸收构件设置用于在给定能量的撞击的作用下进行塑性变形，吸收所述撞击的第一部分能量；

－第二能量吸收构件52，其用不同于第一种塑性材料的第二种塑性材料制成，第二能量吸收构件设置用于在给定能量的所述撞击作用下进行塑性变形，吸收所述撞击的第二部分能量；

第一、第二能量吸收构件50和52成形为，使能量吸收装置在－30℃至80℃之间的任何温度具有在75kN至200kN之间的总抗侵入阻力。

“抗侵入阻力”在此是指施加于能量吸收构件以得到能量吸收构件的基本完全的塑性变形的最小力。

更确切地说，如图6所示，一能量吸收构件的“作用力/深入度”曲线首先具有一斜坡部分54，继之是一平台部分56。

在该曲线图中，纵座标是施加于能量吸收构件的作用力，横座标是该构件的深入度。图6示出，吸收构件的深入度从约为14kN的第一作用力级开始。当施加的作用力从第一作用力级到第二作用力级，深入度缓慢增大。从在此约为110kN的第二作用力级起，作用力基本上保持恒定而深入度增大直至其最大值。曲线在14kN至110kN之间的第一部分对应于斜坡部分54，从110kN起的第二部分对应于平台部分56。抗侵入阻力对应于平台部分56处的作用力。在图6所示的例子中，抗侵入阻力约为110kN。

本发明的每个能量吸收装置设置用于吸收大约在15km/h左右的可修复性撞击，这些撞击以Danner撞击的名字公知。

能量吸收装置应当具有尽可能高的总抗侵入阻力，以便允许能量在小体积中的有效分散。

此外，对于Danner撞击，装置的总抗侵入阻力应当小于机动车辆的不同梁道（voie）即主纵梁和延长段的总阻力，以便万一发生撞击时不损坏主纵梁或延长段。更确切地说，吸收装置的极限作用力（抗侵入阻力）应小于或等于合并的梁道每一个的挠曲极限作用力，以保存装置后部的结构。另外，通过吸收装置传送到每个梁道的作用力的分布应当是这样的，传送的作用力不超过每个梁道（车架纵梁、延长段）单独的极限作用力。例如，一根车架纵梁一般标定在100kN至125kN之间。一个延长段一般标定在30kN至50kN之间。如此，如果车辆配有一根标定为100kN的车架纵梁和一个标定为50kN的延长段，那么，吸收装置的极限作用力为150kN，且作用力的传送应适应于车架纵梁为2/3而延长段为1/3。

因此，能量吸收装置的抗侵入阻力应保持在一个确定的区间中，例如75kN至200kN，其接近但小于车辆不同梁道标定的阻力。

更确切地说，在－30℃至80℃之间的任何温度，吸收装置的总抗侵入阻力应保持在上述范围中。该温度范围由汽车生产商的技术手册规定。

为了保持在总抗侵入阻力范围中，本发明的吸收装置具有两个由不同的两种塑性材料制成的能量吸收构件，它们的特性以互补的方式随温度而变化。第一种塑性材料的性能示于图3。

在图3所示的实施例中，第一能量吸收构件在0℃的温度具有约为100kN的抗侵入阻力。第一种塑性材料选择为，当温度从0℃开始下降时，抗侵入阻力从100kN起增大。相反，当温度从0℃开始升高时，抗侵入阻力从100kN起减小。因此，当温度升高时，第一吸收构件的抗侵入阻力连续减小。

第一种塑性材料通常是高延展性聚合物，其选自聚烯烃、弹性材料及其混合物、聚酰胺或聚苯氧化物（polyphénylèneoxydes）。

第二种塑性材料的性能示于图4。在图4所示的例子中，第二能量吸收构件在0℃的温度具有约为100kN的抗侵入阻力。第二种塑性材料选择为，当温度从0℃开始下降时，第二能量吸收构件的抗侵入阻力从100kN起减小。更确切地说，当温度从0℃开始下降时，抗侵入阻力快速减小。实际上，在低于－15℃的任何温度下抗侵入阻力小于20kN。例如，在低于－15℃的任何温度下，和甚至在低于－10℃的任何温度下，抗侵入阻力小于10kN。在－15℃以下，抗侵入阻力基本恒定，处于小于10kN的数值。

对于0℃至80℃之间的任何温度，抗侵入阻力基本恒定。更确切地说，在0℃至80℃之间的任何温度下，抗侵入阻力为在0℃的数值＋20%至在0℃的数值－20%之间。优选地，阻力为在0℃的数值＋10%至在0℃的数值－10%之间，更优选地，在0℃的数值＋5%至在0℃的数值－5%之间。

第二种塑性材料优选为，其玻璃化转变温度在－20℃至＋10℃之间，优选在－10℃至0℃之间的材料。

第二种塑性材料通常是一种聚合物，其选自苯乙烯聚合物、聚碳酸酯、聚酰胺、饱和聚脂、聚烯烃、弹性材料及它们的混合物，可用或不用填料（玻璃、碳、滑石粉）加强。

当能量吸收装置包括一个具有图3所示性能的能量吸收构件和一个具有图4所示性能的能量吸收构件时，所述装置例如可具有图5所示的性能。图5上示出这种能量吸收装置随温度而变化的抗侵入阻力。抗侵入阻力始终处于一带区中，例如在75kN至200kN之间。

抗侵入阻力从－30℃起逐渐减小，直至温度T1，自温度T1起第二构件的阻力开始增大。从该温度至0℃，在第二吸收构件的抗侵入阻力强烈增大的作用下，装置的抗侵入阻力增大。

从0℃至80℃，装置的阻力缓慢减小，因为第一构件具有减小的阻力但是第二构件具有基本恒定的阻力。整个装置的阻力的减小比第一构件的阻力的减小更缓慢。

图2上示出图1的吸收装置5的阻力随温度而变化的情况（曲线T），以及该装置的两个吸收构件各自的阻力随温度而变化的情况（第一构件：曲线1，第二构件：曲线2）。

曲线1、2和T的形状类似于图3、4和5分别所示的形状。

在图1所示的实施方式中，第一吸收构件和第二吸收构件并置。更确切地说，第一吸收构件50是一个注射成型件，其具有多个壁，多个壁一起限定至少一个槽座60，第二能量吸收构件52接合在槽座中。如此，第二能量吸收构件52具有至少一个接合在第一能量吸收构件内的插入件。例如，第一能量吸收构件可具有多个槽座60，第二能量吸收构件具有多个插入件，每个插入件插入在一个相应的槽座中。

插入件通过夹具、螺钉连接、铆钉固定、摩擦焊接或激光焊接、槽舌连接等在槽座中保持定位。第一、第二能量吸收构件配合，使能量吸收装置的性能在挤压阶段是稳定的：既不侧倾，也不沿挤压轴线挠曲或成捆（bottelage）。

第二能量吸收构件52可以是一个蜂窝状部件，每个蜂窝巢房具有与车辆纵向轴线基本平行的中央轴线。第二能量吸收构件可具有任何类型的其它形状。

装置5的第二能量吸收构件至少布置在主纵梁P的纵向延长段上，还优选地布置在下纵梁I的纵向延长段上。这样，在这种构形中，前脸模块具有四个构件52，每个都处于纵梁之一的延长段上。

在图7所示的实施方式中，第一和第二能量吸收构件注塑成型在护板4中。两个能量吸收构件可双注塑成型或共注塑成型而成。“双注塑成型”是指在一个具有两个注射孔的模型中进行的注塑成型，每个注射孔用于两种材料之一。因此，两种材料之间实际上不混合。“共注塑成型”是指在一个仅具有一个注射孔的模型中进行的注塑成型，两种材料相继注射到模型中。

在图7所示的实施方式中，框架4在其朝后的端面42上具有多个强化肋62、64。例如，肋62是水平的而肋64是垂直的。肋62、64在一起形成朝车辆前部封闭和朝车辆后部开口的腔区。作为变型，一些腔区可朝后部封闭而朝前部开口。一些区域66、68实施在第二种材料上，这些区域在一起构成第二能量吸收构件。例如，区域66纵向地位于主纵梁P的延长段上。区域68纵向地位于下纵梁I的延长段上。

护板的其余部分用第一种材料制成并构成第一能量吸收构件。

如图8上可见的，一些巢房的底壁可具有开口70。

这样，能量吸收装置由用第一种塑性材料制成的第一能量吸收构件和用第二种塑性材料制成的第二能量吸收构件实现，第一、第二能量吸收构件成形为，使能量吸收装置在－30℃至80℃之间的任何温度具有在75kN至200kN之间的总抗侵入阻力，如此获得的能量吸收装置在任何温度都非常有效而且还轻便和易于制造。

选用特性以互补的方式随温度变化的第一种和第二种塑性材料，不管温度如何，能够使吸收装置的总抗侵入阻力保持在一个窄的带区。

能量吸收构件便于彼此注塑成型而成。该制造方法快速且成本不高。

Claims (14)

1.用于机动车辆的能量吸收装置，所述能量吸收装置(5)具有：

第一能量吸收构件(50)，其用第一种塑性材料制成，第一能量吸收构件设置用于在给定能量的撞击的作用下进行塑性变形，吸收所述撞击的第一部分能量；

第二能量吸收构件(52)，其用与第一种塑性材料不同的第二种塑性材料制成，第二能量吸收构件设置用于在所述给定能量的撞击的作用下进行塑性变形，吸收所述撞击的第二部分能量；

第一和第二能量吸收构件(50，52)成形为，使能量吸收装置(5)在－30℃至80℃之间的任何温度具有在75kN至200kN之间的总抗侵入阻力，

第一能量吸收构件(50)在0℃的温度呈现具有第一给定值的抗侵入阻力，第一种塑性材料选择成，当温度从0℃起下降时，第一能量吸收构件(50)具有从第一给定值起增大的抗侵入阻力，

第二能量吸收构件(52)在0℃的温度呈现具有第二给定值的抗侵入阻力，第二种塑性材料选择成，当温度从0℃起下降时，第二能量吸收构件(52)具有从第二给定值起减小的抗侵入阻力。

2.根据权利要求1所述的能量吸收装置，其特征在于，第一能量吸收构件(50)在0℃的温度呈现具有第一给定值的抗侵入阻力，第一种塑性材料选择成，当温度从0℃起升高时，第一能量吸收构件(50)具有从第一给定值起减小的抗侵入阻力。

3.根据权利要求1所述的能量吸收装置，其特征在于，第二种塑性材料选择成，在低于－15℃的任何温度，第二能量吸收构件(52)具有小于20kN的抗侵入阻力。

4.根据权利要求1所述的能量吸收装置，其特征在于，第二能量吸收构件(52)在0℃的温度呈现具有第二给定值的抗侵入阻力，第二种塑性材料选择成，在0℃至80℃之间的任何温度，第二能量吸收构件(52)具有在所述第二给定值加20％至所述第二给定值减20％之间的抗侵入阻力。

5.根据权利要求1所述的能量吸收装置，其特征在于，第一种塑性材料是高延展性聚合物。

6.根据权利要求5所述的能量吸收装置，其特征在于，第一种塑性材料选自聚烯烃、聚酰胺或聚苯氧化物。

7.根据权利要求5所述的能量吸收装置，其特征在于，第一种塑性材料选自弹性材料。

8.根据权利要求1所述的能量吸收装置，其特征在于，第二种塑性材料是一种聚合物。

9.根据权利要求8所述的能量吸收装置，其特征在于，第二种塑性材料选自苯乙烯聚合物、聚碳酸酯、聚酰胺、饱和聚脂和聚烯烃。

10.根据权利要求8所述的能量吸收装置，其特征在于，第二种塑性材料选自弹性材料。

11.根据权利要求1所述的能量吸收装置，其特征在于，第一能量吸收构件(50)具有多个壁，多个壁一起限定一槽座(60)，第二能量吸收构件(52)接合在槽座中。

12.根据权利要求1所述的能量吸收装置，其特征在于，第一和第二能量吸收构件(50，52)是能量吸收装置(5)的两个区域，两个区域一起注塑成型而成。

13.机动车辆的前脸，其具有结构框架(2)、成形成贴合护板蒙皮的形状且承靠结构框架(2)布置的护板(4)、以及根据前述权利要求中任一项所述的能量吸收装置(5)，所述护板(4)具有上横件(34)、下横件(36)、以及使上横件和下横件(34，36)彼此连接的垂直的连接梁(38)，第一能量吸收构件(50)和/或第二能量吸收构件(52)由护板(4)的一个区域形成。

14.机动车辆，其具有：

底盘，底盘包括主纵梁(P)和下纵梁(I)；

至少一个根据权利要求1至12中任一项所述的能量吸收装置(5)，第二能量吸收构件(52)布置在主纵梁(P)之一和/或下纵梁(I)之一的纵向延长段上。