CN105050866B

CN105050866B - 用于正面防钻撞保护装置的混合式四分之一模块设计

Info

Publication number: CN105050866B
Application number: CN201480009207.3A
Authority: CN
Inventors: 博巴·苏马塞克哈尔
Original assignee: SABIC Innovative Plastics IP BV
Current assignee: SABIC Global Technologies BV
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2034-02-05
Also published as: EP2956337B1; WO2014125400A2; US9308881B2; CN105050866A; EP2956337A2; US20150367798A1; WO2014125400A3

Abstract

在一个实施方式中，用于防钻撞保护装置的部件可包括：壳体构件(10)，该壳体构件包括主体(100)，主体具有包括顶壁(103)、底壁(109)以及可选的侧壁(104)的基板(108)，该主体从基板(108)的一侧延伸以形成壳体(115)，该壳体构件包括臂部(101)，臂部从基板(108)的另一侧延伸，其中，臂部(101)包括与基板(108)接触的基部(112)以及从基部(112)朝着连接区域(107)延伸的臂部侧边(105)，其中，臂部侧边(105)形成臂部通道(113)；主体聚合物嵌件(200)，其包括主体嵌件肋部(202)和主体嵌件通道(204)；以及臂部聚合物嵌件(300)，其包括臂部嵌件肋部(302)和臂部嵌件通道(304)，其中，臂部聚合物嵌件(300)位于臂部通道(113)中。

Description

用于正面防钻撞保护装置的混合式四分之一模块设计

技术领域

本公开总体上涉及用于在车辆(例如，卡车)中使用的正面防钻撞(underrun)保护件，以在发生碰撞时，防止较低的车辆(例如，轿车)被推到卡车下面。特别地，本公开涉及一种金属聚合物混合式防钻撞保护装置。

背景技术

防钻撞保护装置被设计为在碰撞中防止较小的车辆被挤入较大的车辆下。例如，在轿车与没有防钻撞保护件的重型卡车之间发生正面碰撞时，由于卡车的高度差(从地面到保险杠)迫使轿车的前部分(例如，引擎盖和引擎室)并且可能甚至挡风玻璃和转向柱进入卡车下面。因此，致力于开发一种正面防钻撞保护装置，以在发生正面碰撞时阻止较矮的车辆驶入较高的车辆下。

规定管理正面防钻撞保护装置的冲击性能。例如，ECE-R93要求正面防钻撞装置满足某些性能标准。特别地，ECE-R93涉及在角落(P1)和中心(P3)区域处纵向施加的60,000牛顿(N)准静态载荷(车辆重量的50％或者对于大约16吨的车辆而言最大80千牛顿)以及在支撑区域(P2)处纵向施加120,000N准静态载荷(车辆重量的100％或者对于大约16吨的车辆而言最大160kN)的分析(见图1)。最大许用变形是400毫米(mm)。

通常，正面防钻撞保护装置由钢制成，并且装配在高大车辆(例如，从保险杠到地面的距离大于400mm的车辆)的正面上。然而，这个装置是重型和劳动密集型的。例如，钢装置通常需要复杂制造，包括多个焊接。此外，钢装置通常包括需要复杂组装的多个部件。

因此，需要提供一种满足确定安全规定的轻型、易于组装且易于制造的正面防钻撞保护装置。

发明内容

在各种实施方式中，公开了一种易于运输和组装的轻型正面防钻撞保护装置部件。

在一个实施方式中，一种用于防钻撞保护装置的部件可以包括：壳体构件，该壳体构件包括主体和臂部，该主体具有包括顶壁、底壁以及可选的侧壁的基板，该主体从所述基板的一侧延伸以形成壳体，该臂部从所述基板的另一侧延伸，其中，所述臂部包括与所述基板接触的基部以及从基部朝着连接区域延伸的臂部侧边，其中，所述臂部侧边形成臂部通道；主体聚合物嵌件，包括主体嵌件肋部和主体嵌件通道，其中，所述主体聚合物嵌件位于所述壳体内；以及臂部聚合物嵌件，包括臂部嵌件肋部和臂部嵌件通道，其中，所述臂部聚合物嵌件位于所述臂部通道中。

在一个实施方式中，一种车辆可以包括：轨道；防钻撞保护装置；以及缓冲梁。

通过说明性实施方式的以下详细描述和附图，使得前述特征和其他特征更加显而易见。

附图说明

在结合示例性而非限制性的附图阅读时，通过下文详细描述，使得所描述的正面防钻撞保护装置的特征变得显而易见，并且其中，在一些附图中，用相似的标号表示相似的部件。

图1是用于测试标准的冲击位置的示图；

图2是混合模块(例如，四分之一模块)的一个实施方式的展开的后立体图；

图3是图2的混合模块的展开的侧立体图；

图4是图2的混合模块的侧立体图；

图5是图2的混合模块的侧立体图；

图6是形成单个半模块的图2的两个混合模块的后视图；

图7是形成单个半模块的图2的两个混合模块的前视图；

图8是组装为形成整个正面防钻撞保护装置的图2的四个混合模块的后视图；

图9是组装为形成整个正面防钻撞保护装置的图2的四个混合模块的前视图；

图10是可以形成半模块的另一个实施方式的两个混合模块的一个实施方式的展开的前立体图；

图11是半个混合模块的另一个实施方式的展开的前立体图；

图12是附接至车辆轨道(vehicle rail)的防钻撞保护装置的局部后立体图，其示出了两个组装的半模块；

图13是附接至车辆轨道的防钻撞保护装置的局部后立体图，其示出了四个组装的半模块；

图14是附接至车辆轨道的防钻撞保护装置的局部侧立体图；

图15是示出了组装的半模块的防钻撞保护装置的一个实施方式的展开的前视图；

图16a至图16c是聚合物嵌件几何图形的示意性示图。

具体实施方式

目前趋势是使用钢系统，但钢系统非常重，并且需要复杂的制造和组装。然而，人们已经确定，纯聚合物构件将不满足用于正面防钻撞保护装置(例如，ECE-R93)的所有标准。在本文中公开了轻型(与钢系统相比)混合式正面防钻撞保护系统。在本文中使用的混合表示多材料系统(例如，由两种或更多种材料构成)。这些系统可以是单个单元或者可以由几个部件构成，这些部件可以用于组合形成防钻撞保护装置并且满足确定的安全要求。目前公开的部件可以被制造、运输以及进而组装到正面防钻撞保护装置中，以能够更紧凑、容易地运输。可选地，这些模块可以是可互换的四分之一模块，其中，每个四分之一模块可用作半模块的左侧或右侧。可替换地，四分之一模块可以不同，以便形成半模块的左半部分或右半部分。所公开的正面防钻撞保护装置部件提供的优点为：简化了制造和组装工艺，并且降低所组装的正面防钻撞保护装置的总重量，同时超过确定的安全要求。

下面，表1示出了确定的安全要求。使用撞锤纵向地施加载荷。在图1中示出了载荷应用的位置。

*这些测试载荷施加于具有大于16吨的GVM的车辆，对于其他车辆而言，允许较小的值并且其是车辆GVM的函数。

**这些测试载荷施加于具有大于20吨的GVM的车辆，对于其他车辆而言，允许较小的值并且其是车辆GVM的函数。

现有防钻撞保护装置可以满足或者甚至超过在表1中列出的每个标准。而且，与也满足相同车辆的相同标准的钢防钻撞保护装置相比，当前装置可以通过大幅减小重量来满足或者甚至超过这些标准。重量减小可以大于或等于20％，并且甚至大于或等于30％。

特别地，部件被设计为组装在一起，以形成防钻撞保护装置。部件还被设计为与金属棒组合地使用以形成正面防钻撞保护装置。在一个实施方式中，部件被制造为单个防钻撞保护装置，例如，不能分离地彼此连接(即，不损坏壳体构件，就不能分开)。在另一个实施方式中，部件被制造为该装置的一部分，例如，防钻撞保护装置的八分之一、六分之一、四分之一或一半。

部件可以包括壳体构件(例如，外壳)以及插入在壳体构件内的区域中的一个或多个聚合物嵌件。壳体构件向系统提供结构完整性，并且能够允许该系统通过更严格的测试标准，例如，ECE-R93。壳体构件可以包括金属、聚合物等材料，例如，增强热塑材料、增强热固性材料或者包括前述中的至少一个的组合。增强材料可以包括由碳、玻璃、塑料、金属以及包括前述中的至少一个的组合构成的纤维(连续的、短切的、编织的等)。例如，壳体构件可以是例如由金属或金属合金构成的金属。在另一个实例中，壳体构件可以包括碳纤维增强聚合物。壳体构件可以包括玻璃纤维增强聚合物。壳体构件具有与在壳体构件中的至少一个嵌件不同的成分。

可以使用各种模制工艺(例如，注射成型、热成型、挤出成型等)制造的聚合物嵌件具有肋部，以提供期望的刚度，同时有效地减少部件的总重量。聚合物嵌件可以具有肋部结构，例如，肋部和通道阵列。该结构的蜂巢部可以是具有大于或等于5个侧边的形状，例如，五边形、六边形、七边形、八边形、诸如此类几何图形、以及包括至少一个上述几何图形的组合，并且具体地，是六边形几何图形。可选地，该结构(例如，具有六边形几何图形的蜂巢部)具有壁部，该壁部延伸该结构的长度，但是不在形成在其中的通道(例如，该通道可以在两端打开)之上延伸(例如，阻塞)。可选地，肋部(多个肋部)可以设置在单独的蜂巢部内。通过将挤出的塑料管结合在一起(将塑料蜂窝注射成型，挤出蜂窝结构，或者通过其他方式形成)可以制成聚合物蜂窝。例如，元件可以是共挤部件，其具有相同或不同材料的蜂巢部，例如，相邻的蜂巢部可以具有不同的材料成分。可选地，在一些或所有蜂巢部中具有泡沫。换言之，蜂巢部可以单独地是中空的或者填充的，这样使得通过填充特定的蜂巢部、通过使用用于特定的蜂巢部的不同的材料、或者通过包括前述中的至少一个的组合，可以改进结构完整性。一种可能的填充材料是泡沫。

聚合物嵌件的总尺寸取决于其在防钻撞保护装置内的位置以及在壳体构件中的相关开口的尺寸。而且，增强材料的特征取决于在特定区域中期望的能量吸收特征，例如，每个单位面积的蜂巢部的数量、蜂巢壁部的厚度以及塑料增强材料的特定材料。蜂巢部的密度(每个单位面积的蜂巢部的数量)取决于期望的刚度、挤压的特征以及所使用的材料。在一些实施方式中，密度可以是每100mm²具有1到20个蜂巢部，具体地，每100mm²具有1到10个蜂巢部，并且更具体地，每100mm²具有1到5个蜂巢部。根据期望的挤压特征，蜂巢部的直径可以大于或等于12mm，具体地，大于或等于15mm。在不同的实施方式中，塑料增强材料的壁部的厚度可以是0.5mm到10mm，具体地，2mm到5mm，并且更具体地，2mm到4mm。通常，增强材料将包括大于或等于10个蜂巢部，具体地，大于或等于20个蜂巢部，并且更具体地，大于或等于30个蜂巢部。

在一些实施方式中，塑料增强材料可以与金属部件共同模制，并且位于腔体中。这可以由标准的嵌件模制工艺实现。

可以通过摩擦配合来保持嵌件。换言之，嵌件在通道内摩擦配合，而不具有机械或化学连接(例如，胶黏剂、粘合剂、机械装置等)。此外，嵌件可以是成型结构。在一个实施方式中，聚合物材料在壳体构件之上成型。壳体构件可以包括凹槽，在凹槽中具有开口，这样使得嵌件的聚合物可以穿过该开口并且在凹槽内伸展，从而将壳体构件和嵌件锁定在一起。可选地，嵌件可以与壳体构件共同模制，并且位于腔体中。这可以由标准的嵌件模制工艺实现。

此外，某些附接可以用于保持聚合物嵌件。附接可以是机械和/或化学的。机械附接的实例包括锁定元件(多个锁定元件)(诸如，聚合物(例如，在通过将聚合物嵌件于壳体构件的外表面连接的壁部中的开口挤出的聚合物))、按扣、挂钩、螺丝、螺栓、铆钉、焊接件、卷曲件(多个卷曲件)(例如，卷曲的金属壁)、从壳体构件壁部到聚合物嵌件(例如，垂片等，其从壁部延伸到通道中以接合聚合物嵌件)和/或聚合物嵌件中的金属突出部分等。化学附接的实例包括结合剂、胶黏剂、粘合剂等。

聚合物嵌件可以包括任何聚合物材料或可以形成为期望的形状并且提供期望的性能的聚合物材料的组合。示例性材料包括聚合物材料以及聚合物材料与弹性材料和/或热固性材料的组合。在一个实施方式中，聚合物材料包括热塑性材料。可能的聚合物材料包括聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)；聚碳酸酯(LEXAN^TM和LEXAN^TMEXL树脂，其可从SABIC的创新塑料企业购买)；对苯二酸盐(PET)；聚碳酸酯/PBT混合物；聚碳酸酯/ABS混合物；共聚碳酸酯-聚脂；丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈(ASA)；丙烯腈-(改性乙烯-聚丙烯二胺)-苯乙烯(AES)；次苯基醚树脂；聚苯醚/聚酰胺的混合物(NORYL GTX^TM树脂，其可从SABIC的创新塑料企业购买)；聚碳酸酯/PET/PBT的混合物；PBT和冲击改性剂(XENOY^TM树脂，其可从SABIC的创新塑料企业购买)；聚酰胺；聚苯硫醚树脂；聚氯乙烯PVC；高抗冲聚苯乙烯(HIPS)；低/高密度聚乙烯(L/HDPE)；聚丙烯(PP)；膨胀聚丙烯(EPP)；聚乙烯和纤维复合材料；聚丙烯和纤维复合材料(AZDEL Superlite^TM片材，其可从Azdel公司购买)；长玻纤增强热塑性塑料(VERTON^TM树脂，其可从SABIC的创新塑料企业购买)；热塑性烯烃(TPO)；以及包括前述中的至少一个的组合。示例性填充树脂是STAMAX^TM树脂，该树脂是可从SABIC的创新塑料企业购买的长玻纤填充的聚丙烯树脂。一些可能的增强材料包括纤维(例如，玻璃、碳等)以及包括前述中的至少一个的组合；例如，纤维增强树脂，例如，长玻璃纤维和/或长碳纤维增强树脂。聚合物嵌件还可以由包括任何上述材料中的至少一个的组合构成。

可选地，所有嵌件可以由相同的材料构成。或者，不同的材料可以用于不同的嵌件。可以预计，材料的任何组合可以用于(例如)增强挤压特征、降低易破坏性等。

可以使用各种模制工艺(例如，注射成型、热成型、挤出成型等)制造聚合物嵌件，以提供单块组件(例如，一体形成的能量吸收器)。

聚合物嵌件可以从壳体构件的后部可移除地安装到壳体构件中，将嵌件压入相应的通道中。嵌件具有与通道的形状互补的形状。

根据壳体构件的材料，可以通过各种方法(例如，轧制、锻造、弯曲、液压成形、铸造、模制(例如，注射成型)等或者包括前述中的至少一个的组合)形成壳体构件。

在本文中描述的部件的总尺寸(例如，特定尺寸)取决于其在车辆中的位置(前、后和/或侧边)以及用于特定的目的车辆(例如，尺寸、重量以及与地面相距的高度)。例如，部件的长度l、高度h以及宽度w取决于在期望位置中可用的空间量以及必要的冲击性能。

参照附图，可以获得在本文中公开的部件、工艺以及设备的更完整的理解。这些示图(也称为“图(FIG.)”)仅是基于本公开的显示的方便性和容易性的示意性表示，因此，其并非旨在表示其装置或部件的相对尺寸和大小和/或限定或限制示例性实施方式的范围。虽然为了清晰起见，在以下描述中使用特定术语，但是这些术语旨在仅表示为了在示图中说明进行选择的实施方式的特定结构，并非旨在限定或限制本公开的范围。在下面的示图和以下详细描述中要理解的是，相似的数字标号表示相似功能的部件。

图2是四分之一模块混合系统的一个实施方式的后立体图，而图3是图2的四分之一模块混合系统的前立体图。这些四分之一模块可互换。换言之，这些模块能够位于半模块的左边和右边。这些四分之一模块被设计为与具有相同设计的其他四分之一模块连接，而非仅与其镜像连接。如图2中所示，壳体构件10包括主体100和臂部101。主体100包括基板108以及顶壁103、底壁109和侧壁104。基板108、顶壁103、底壁109以及侧壁104(可选地可以具有相同的深度)形成壳体115，该壳体被配置为容纳主体聚合物嵌件(例如，第一嵌件)200。基板108可以包括一个或多个开口106或切口，其减少了在壳体构件10中的材料量，这取决于结构完整性和总重量的考虑。主体聚合物嵌件200可以包括构成主体嵌件通道204的主体嵌件肋部202。

臂部101在远离主体聚合物嵌件200的方向上从主体100(例如，从基板108)开始(例如，纵向)延伸。臂部101具有与基板108接触的基部112。臂部101的在x方向上的宽度w可以在沿着臂部的长度l(在y方向)从基部112朝着连接区域107减小。例如，臂部侧边105可以具有三角形形状，例如，具有形成三角形底边的基部112的直角三角形，并且直角三角形的斜边从基部延伸至连接区域107附近。臂部侧边105可以间隔地形成通道113，以接收臂部聚合物嵌件(例如，第二嵌件)300。臂部聚合物嵌件300可以包括形成臂部嵌件通道304的臂部嵌件肋部302。臂部嵌件通道304可选地在与主体嵌件通道204垂直的方向上延伸。

能够允许聚合物嵌件可见并且减小壳体构件10的总重量的一个或多个开口106可以位于臂部101与通道113的相对侧上。可替换地，臂部101是结实的，并且聚合物嵌件300、210从臂部101与通道113的相对侧中不可见。在臂部101中的开口106的合适位置和数量需要确定重量和结构完整性。

臂部101可以包括在臂部101的正面之上延伸的凸缘(多个凸缘)102，该凸缘可以铸造或模制为臂部101的一部分或者通过任何已知的方法(例如，焊接)进行附接。凸缘102的尺寸适于支撑附接至防钻撞保护装置的前梁152。臂部101可以在臂部的前面可选地包括开口(多个开口)，以允许聚合物嵌件300从臂部的前面可见。臂部101包括延伸超过通道102的连接区域107。

图3是图2的四分之一模块的侧视图。侧壁104包括具有孔的两个连接板110，孔的尺寸适于容纳螺栓。如图4和图5中所示，聚合物嵌件300大体上填充在臂部101、侧边105与基板108之间的区域。在一个实施方式中，聚合物嵌件200的深度等于顶壁103、底壁109和侧壁104的深度，从而大体上填充由壁部和基板形成的体积。在一个实施方式中，聚合物嵌件200的长度小于侧壁104的长度，从而在聚合物嵌件200与顶壁103和底壁109之间产生间隙。该间隙产生用于聚合物嵌件200的空间，以挤压和吸收来自冲击的能量，同时使主体100上的反作用力最小化。

在一个实施方式中，四分之一模块是对称的。换言之，四分之一模块的顶部和底部被设计为使半模块使用沿着横向穿过半模块中心线镜像的两个四分之一模块。对称性质允许单个设计用于形成半模块的右块和左块。如下文更详细地讨论的，将单个设计用于四分之一模块，提供了减少工具和制造成本的优点。

图6是示出了连接在一起形成半模块的两个四分之一模块的后视图。如图6中所示，通过排列连接板110，四分之一模块可以连接至另一个四分之一模块。为了固定连接板110，螺栓可以通过连接板110中的孔而接合。这两个四分之一模块还可以由任何方式(例如，焊接)连接在一起。如图7中所示，在连接至另一个四分之一模块时，基板与四分之一模块的壁部形成盒状结构，其中，盒子的正面打开以允许进入聚合物嵌件200中。在一个实施方式中，额外的壁部可用于封闭由壁部和基板形成的盒状结构。

图8和图9示出了完全组装的防钻撞保护装置。如图8中所示，组装成半模块的两个四分之一模块在连接区域107处连接至另一个半模块。连接区域可以包括用于车辆设计内的任何连接。例如，连接区域可以包括一个或多个孔，以容纳相应的螺栓连接件。此外，凸缘102在组装的防钻撞保护装置之上横向延伸。凸缘102可以对梁进行支撑，其与凸缘的形状互补并且延伸至少组装的防钻撞保护装置的长度。

图10示出了包括可以连接两个四分之一模块的连接板114的另一个实施方式。如图所示，这些四分之一模块不可互换。每个四分之一模块仅可用作半模块的左边或右边，而不是两边。换言之，这些四分之一模块被配置为彼此连接，但是不能连接至相同的另一个四分之一模块。例如，连接板114可以用于连接第一四分之一模块的底壁109和第二四分之一模块的相应底壁109。连接板114可以包括孔，在连接板114位于底壁109内部或外部时，这些孔与在底壁109中的孔对齐，并且可以容纳一个或多个螺栓以使连接板114与底壁103连接。这些可选的连接板114可以向主体100提供进一步的结构完整性。通过相同的方式，在连接板的相对侧上的孔可与在第二四分之一模块的底壁上的孔对准，其通过螺栓连接在一起，该螺栓通过连接板连接这两个四分之一模块。顶壁103和侧壁104还可以具有孔并且通过使用上文描述的用于底壁109的连接板和一个或多个螺栓而连接至在第二四分之一模块上的相应壁部。连接板114还可以被焊接至任何壁部103、104、109，并且随后，通过将连接板焊接至相应的壁部而连接至在第二四分之一模块上的相应壁部。

图11示出了由单一壳体构件230构成的半模块。换言之，半模块是单个壳体构件230，其具有从主体232的相对侧延伸的臂部101。基板234、顶壁236以及底壁238形成主体壳体240。此外，侧壁250形成臂部通道252。与壳体构件230一样，组合式聚合物嵌件210可以是单一主体，其被配置为位于主体壳体240和臂部通道252中。可替换地，组合式聚合物嵌件210可以包括插入到单一壳体构件230中的多个截面。如图所示，组合式聚合物嵌件210的将位于主体232中的部分的通道212可以与组合式聚合物嵌件210的将位于通道252中的部分的通道214平行(例如，同轴)。

可选地，整个防钻撞保护装置可以由单一壳体构件主体260构成，该主体延伸保护装置的整个长度。例如，在图12中所示的防钻撞保护装置可以由单个壳体构件构成。

防钻撞保护装置可以通过不同的方式安装到车辆中。例如，螺栓、螺丝、销以及焊接可以用于安装正面防钻撞保护装置。如图12和图14中所示，防钻撞保护装置可以被安装至车辆轨道150。车辆轨道150可以包括孔，这些孔与在防钻撞保护装置的顶壁103中的孔对应。螺栓可以用于将防钻撞保护装置固定至车辆轨道150。可替换地，或者与螺栓相组合，防钻撞保护装置可以通过焊接而安装至车辆。

图15示出了包括在相反的方向上从基板108延伸并且与侧壁104共面的连接器(多个连接器)111的一个实施方式。连接器111可选地容纳可选的缓冲梁支架154，该支架被配置为容纳缓冲梁152，和/或该连接器可以包括凸缘102(见图7)。连接器(多个连接器)111可以包括孔，这些孔与在防钻撞保护装置的缓冲梁支架154中的孔对应。可替换地，或者除了凸缘102以外，还可以使用缓冲梁支架154。机械连接(例如，螺栓、焊接等)可以用于将缓冲梁支架固定至连接器111。

由至少四个四分之一模块构成的防钻撞保护装置包括车辆的宽度的至少50％。防钻撞保护装置包括车辆的宽度的至少75％。在一个实施方式中，正面防钻撞保护装置包括车辆的宽度的至少90％。例如，四个四分之一模块可以连接在一起，以形成防钻撞保护装置。该装置的实际尺寸取决于具体的车辆及其在车辆上的位置(前、后或侧边)。

如上所述，聚合物嵌件可以包括各种材料。此外，聚合物嵌件可以具有不同的几何图形。例如，聚合物嵌件可以包括多个通道以及设置在每个通道内的多组肋部。通道纵向地延伸并且包括上部横向壁部和下部横向壁部。在每个通道内，多个肋部可以从上部横向壁部延伸至下部横向壁部。在具体的实施方式中，第一通道的下部横向壁部可以与第二通道的上部横向壁部相同。在一个实施方式中，后壁在每个通道的下部横向壁部与每个通道的上部横向壁部之间延伸。

通道的第一组肋部和第二组肋部可以大体上平行。有利地，通道的上部横向壁部和下部横向壁部以及肋部通过使肋部具有大体C形截面的方式配置。人们发现，双层C截面形叶允许可控的且有效的能量吸收。在一个实施方式中，肋部可以具有交叉模式，例如，X形。在另一个实施方式中，肋部大体上使竖直的。

可选地，聚合物构件包括设置在每个通道的下部横向壁部和/或每个通道的上部横向壁部上的加强部件。例如，多个加强部件可以位于第一通道的上部横向壁部的外表面和/或第二通道的下部横向壁部的外表面上。

通过至少改变通道的上部横向壁部和下部横向壁部的间距、肋部的间距、壁部和肋部的厚度，聚合物构件可被调谐成具有不同的刚度和冲击特征。例如，在通道的上部横向壁部与下部横向壁部之间的间距可以高达大约200mm，例如，10mm到200mm、或20mm到80mm、或40mm到60mm。在肋部之间的间距可以高达大约200mm，例如，10mm到200mm、或20mm到80mm、或40mm到60mm。横向壁部的厚度可以是1mm到10mm，例如，2mm到8mm、或3mm到5mm。肋部的厚度可以是1mm到10mm，例如，2mm到8mm、或3mm到5mm。由上部横向壁部和下部横向壁部以及肋部形成的区域可选地填充有泡沫。

图16a至图16c示出了聚合物嵌件200、210、300的示例性设计，包括其蜂巢部的一些示例性形状。用于聚合物嵌件的一些示例性设计包括分层结构，其包括多层三角形结构(例如，具有形成三角形的对角肋部的层；例如，图16a)、圆形蜂巢结构(例如，圆形、椭圆形等)、多边形蜂巢结构(例如，六边形蜂巢结构(例如，图16b)、四边蜂巢结构(例如，图16c)、五边形等)、以及包括前述中的至少一个的组合。在图16c中可以看出，壳体构件可以包括凹槽160和开口162，这样使得聚合物嵌件可以通过开口(多个开口)162而延伸到凹槽160中，从而将嵌件固定在壳体构件内。

四分之一模块提供的优点在于，仅必须制造单个四分之一模块设计。因此，四分之一模块不需要用于制造具有不同的几何图形的多个部件的工具和设备，例如，左部件和右部件。例如，由于四分之一模块的对称性质，所以四分之一模块可以翻动并且连接至另一个四分之一模块，以形成正面防钻撞保护装置的一半或半模块。因此，通过特征设计消除了大量成本。而且，四分之一模块易于运输并且可以快速组装。

这些四分之一模块能够大幅节省重量、处理时间以及组装时间。例如，在比较(用于相同的车辆)当前四分之一模块且使用标准钢正面防钻撞保护装置，并且要求这两个系统满足ECE-R93时，四分之一模块能够减小的重量大于保险杠系统的重量的20％，具体地，减小的重量大于或等于25％，更具体地，减小的重量大于或等于30％。此外，四分之一模块提供与全钢设计相似的性能。

根据一个实施方式，在角落受到60,000N载荷时，包括上述四分之一模块的正面防钻撞保护装置能够变形小于400mm，这符合ECE-R93。在一个实施方式中，在中心受到60,000N载荷时，该装置能够变形小于300mm，这符合ECE-R93。在一个实施方式中，在中心受到120,000N载荷时，该装置能够变形小于400mm，这符合ECE-R93。在另一个实施方式中，在中心受到120,000N载荷时，该装置能够变形小于375mm，这符合ECE-R93。

实例：

进行模拟研究，以在适度冲击时吸收能量时，量化正面防钻撞保护装置的效用。

在图8和图9中所示的混合梁安装有位于通用汽车底盘上的钢梁，例如，安装至白车身(BIW)中。正面防钻撞保护装置包括大约5kg的STAMAX^TM聚合物材料和大约8kg的FE410钢。钢梁包括具有大约3mm厚度的30Y FE410，并且具有大约16kg的质量。为ECE R93标准评估所产生的车辆。具有6,000N载荷的角落和中间冲击造成290mm变形。具有120,000N载荷的支撑位置冲击造成375mm变形。

观察到，通过保持许用变形水平，正面防钻撞保护装置通过了所有ECE R93冲击测试。

要注意的是，为了方便和清晰起见，可以相对于特定的示图，讨论在本文中公开的四分之一模块的各种部件的尺寸和形状(例如，识别正在讨论的尺寸)。然而，这些尺寸旨在适于各种部件的所有可能的实施方式，而非仅讨论的具体示图。

下面陈述了防钻撞保护装置、其部件以及使用其的车辆的实施方式的一些实例。

实施方式1：一种用于防钻撞保护装置的部件，包括：基板，其中，该基板具有正面、背面、顶部、底部、第一侧以及第二侧；顶壁，其从基板的正面延伸并且在基板的顶部的长度之上延伸；底壁，其在基板的底部的长度之上延伸；至少一个侧壁，其在顶壁与底壁之间在基板的第一侧的长度之上延伸，其中，顶壁、底壁以及侧壁形成壳体；臂部，其从基板的背面延伸，其中，臂部包括正面、背面、顶部以及底部，其中，通道在臂部的一部分之上延伸；第一聚合物嵌件，其包括肋部和通道，其中，第一聚合物嵌件位于壳体内；以及第二嵌件，其成形为大体上填充臂部内的通道。

实施方式2：一种用于防钻撞保护装置的部件，包括：壳体构件10，该壳体构件包括主体100，该主体具有包括顶壁103、底壁109以及可选的侧壁104的基板108，该壳体构件从所述基板108的一侧延伸以形成壳体115，该壳体构件还包括臂部101，其从所述基板108的另一侧延伸，其中，所述臂部101包括与所述基板108接触的基部112以及从基部112朝着连接区域107延伸的臂部侧边105，其中，所述臂部侧边105形成臂部通道113；主体聚合物嵌件200，其包括主体嵌件肋部202和主体嵌件通道204，其中，所述主体聚合物嵌件200位于所述壳体115中；以及臂部聚合物嵌件300，其包括臂部嵌件肋部302和臂部嵌件通道304，其中，所述臂部聚合物嵌件300位于所述臂部通道113中。

实施方式3：根据实施方式1至2中任一项所述的部件，其中，所述壳体构件包括开口106，其通过基板108、顶壁103、底壁109、侧壁104、臂部通道113、臂部侧边105以及连接区域107中的至少一个。

实施方式4：根据实施方式1至3中任一项所述的部件，所述臂部侧边105具有三角形形状，其中，基部112是所述三角形的底边。

实施方式5：根据实施方式4所述的部件，其中，所述三角形是直角三角形。

实施方式6：根据实施方式1至5中任一项所述的部件，其中，所述主体聚合物嵌件和所述臂部聚合物嵌件包括纤维增强聚合物材料。

实施方式7：根据实施方式1至6中任一项所述的部件，其中，所述主体进一步包括连接构件，以用于连接一个部件和另一个部件。

实施方式8：根据实施方式1至7中任一项所述的部件，进一步包括凸缘，其被配置为接收缓冲梁152。

实施方式9：根据实施方式1至8中任一项所述的部件，其中，所述臂部嵌件通道304在与所述主体嵌件通道204垂直的方向上延伸。

实施方式10：根据实施方式1至8中任一项所述的部件，其中，所述臂部嵌件通道304在与所述主体嵌件通道204平行的方向上延伸。

实施方式11：根据实施方式10所述的部件，所述臂部聚合物嵌件和所述主体聚合物嵌件是组合式单一聚合物嵌件210。

实施方式12：根据实施方式1至9中任一项所述的部件，其中，所述臂部通道从基板的第二侧延伸远离第一侧。

实施方式13：根据实施方式1至12中任一项所述的部件，其中，所述壳体构件包括与聚合物嵌件不同的材料。

实施方式14：根据实施方式1至13中任一项所述的部件，其中，所述壳体构件包括聚合物。

实施方式15：根据实施方式1至14中任一项所述的部件，其中，所述部件没有金属。

实施方式16：根据实施方式1至15中任一项所述的部件，其中，所述壳体构件包括纤维增强。

实施方式17：根据实施方式1至14中任一项所述的部件，其中，所述壳体构件包括金属。

实施方式18：一种包括根据实施方式1至17中任一项所述的部件的防钻撞保护装置。

实施方式19：根据实施方式18所述的装置，包括至少两个部件。

实施方式20：根据实施方式18所述的装置，包括连接在一起的至少四个相同的部件。

实施方式21：根据实施方式18至20中任一项所述的装置，其中，在安装在车辆上时，所述装置至少满足ECE R93标准。

实施方式22：一种车辆，包括：轨道；根据实施方式18至21中任一项所述的装置，其连接至所述轨道；以及缓冲梁，其连接至所述装置。

在本文中描述的所有范围都包括端点，并且该端点彼此可独立地组合(例如，“高达25wt.％、或更具体地，5wt.％到20wt.％”的范围包括这些端点以及“5wt.％到25wt.％”的范围的所有中间值等)。“组合”包括混合物、混合体、合金、反应产物等。而且，术语“第一”、“第二”等在本文中不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于区分一个部件和另一个部件。术语“一个(a)”、“一个(an)”以及“这个(the)”不表示数量的限制，而应理解为涵盖单数和复数，除非在本文中另有说明或者与上下文明确矛盾。“或者”表示和/或，除非另有明确规定。在本文中使用的后缀“s”旨在包括其修饰的术语的单数和复数，从而包括该术语的一个或多个(例如，薄膜包括一个或多个薄膜)。在整个说明书中引用“一个实施方式”、“另一个实施方式”、“实施方式”等，表示与结合该实施方式描述的特定实施方式(例如，特性、结构和/或特征)包含在本文中描述的至少一个实施方式中，并且可以或不可以存在于其他实施方式中。此外，应理解的是，所描述的部件可以通过任何合适的方式在各种实施方式中组合。

虽然描述了特定的实施方式，但是对于申请人或本领域的技术人员，可以出现目前未预见的或者可以未预见的替换物、修改、变更、改进以及实质的等同物。因此，提交的并且可以修改的所附权利要求旨在包括所有这些替换物、修改、变更、改进以及实质的等同物。

Claims

1.一种用于防钻撞保护装置的部件，所述部件包括：

壳体构件(10)，所述壳体构件包括

主体(100)，所述主体具有基板(108)，其中顶壁(103)、底壁(109)以及可选的侧壁(104)从所述基板(108)的一侧延伸以形成壳体(115)；

臂部(101)，所述臂部从所述基板(108)的另一侧延伸，其中，所述臂部(101)包括与所述基板(108)接触的基部(112)以及从所述基部(112)朝着连接区域(107)延伸的臂部侧边(105)，其中，所述臂部侧边(105)形成臂部通道(113)；

主体聚合物嵌件(200)，包括主体嵌件肋部(202)和主体嵌件通道(204)，其中，所述主体聚合物嵌件(200)位于所述壳体(115)中；以及

臂部聚合物嵌件(300)，包括臂部嵌件肋部(302)和臂部嵌件通道(304)，其中，所述臂部聚合物嵌件(300)位于所述臂部通道(113)中。

2.根据权利要求1所述的部件，其中，所述壳体构件包括开口(106)，所述开口通过所述基板(108)、所述顶壁(103)、所述底壁(109)、所述侧壁(104)、所述臂部通道(113)、所述臂部侧边(105)以及所述连接区域(107)中的至少一个。

3.根据权利要求1或2所述的部件，其中，所述臂部侧边(105)具有三角形形状，所述基部(112)是三角形的底边。

4.根据权利要求3所述的部件，其中，所述三角形是直角三角形。

5.根据权利要求1或2所述的部件，其中，所述主体聚合物嵌件和所述臂部聚合物嵌件包括纤维增强聚合物材料。

6.根据权利要求1或2所述的部件，其中，所述主体还包括连接构件，以用于将一个部件连接至另一个部件。

7.根据权利要求1或2所述的部件，所述部件还包括凸缘，所述凸缘被配置为接收缓冲梁(152)。

8.根据权利要求1或2所述的部件，其中，所述臂部嵌件通道(304)在与所述主体嵌件通道(204)垂直的方向上延伸。

9.根据权利要求1或2所述的部件，其中，所述臂部嵌件通道(304)在与所述主体嵌件通道(204)平行的方向上延伸。

10.根据权利要求9所述的部件，其中，所述臂部聚合物嵌件和所述主体聚合物嵌件是组合的一体式聚合物嵌件(210)。

11.一种防钻撞保护装置，所述防钻撞保护装置包括根据权利要求1至10中任一项所述的部件。

12.根据权利要求11所述的防钻撞保护装置，包括至少两个所述部件。

13.根据权利要求11所述的防钻撞保护装置，包括连接在一起的至少四个相同的所述部件。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的防钻撞保护装置，其中，当安装在车辆上时，所述防钻撞保护装置至少满足ECE R93标准。

15.一种车辆，包括：

轨道；

根据权利要求11至14中任一项所述的防钻撞保护装置，所述防钻撞保护装置附接至所述轨道；以及

缓冲梁，所述缓冲梁附接至所述防钻撞保护装置。