CN105383425A - 车辆的冲击吸收盒 - Google Patents

Abstract

一种车辆的冲击吸收盒，其具有管状，所述冲击吸收盒包括接合以形成闭合横截面的第一构件和第二构件。所述第一构件包含向所述冲击吸收盒的内侧凹进的第一凹部。所述第二构件包含向所述冲击吸收盒的内侧凹进的第二凹部。所述第一凹部的凹进程度比所述第二凹部的凹进程度大。

Description

车辆的冲击吸收盒

技术领域

本发明涉及一种车辆的冲击吸收盒。

背景技术

例如，日本特开专利公开第2011-51473号公开了一种诸如汽车的车辆，所述车辆包含：保险杠加强件；两个侧构件，其设置在所述车辆的宽度方向的两侧上且沿车辆纵向延伸；以及管状冲击吸收盒，其各自设置在所述保险杠加强件与所述侧构件中的一个侧构件之间。每一个冲击吸收盒(即，每一个碰撞盒)在压曲为手风琴状的同时被压坏，从而吸收冲击能。

为了增加可被冲击吸收盒吸收的能量的量，可增加形成盒的板厚或盒的整个长度。然而，这些方法将增加盒的重量。

在日本特开专利公开第2011-51473号中所公开的冲击吸收盒包含：两个板，其彼此接合以形成多边形的闭合横截面。具有多边形的闭合横截面的结构增加沿冲击吸收盒的轴向延伸的接合棱的数量(此数量与闭合横截面的顶点的数量相匹配)，从而在抑制盒的重量增加的同时增加可吸收能量的量。

然而，为了在抑制增加冲击吸收盒的重量的同时进一步增加可吸收能量的量，使盒形成具有闭合的多边形横截面是不够的。

发明内容

因而，本发明的目的是提供一种车辆冲击吸收盒，所述车辆冲击吸收盒的形状优化成进一步增加可吸收能量的量。

为了获得上述的目的且根据本发明的一个方案，提供了具有管状的车辆的冲击吸收盒。所述车辆的冲击吸收盒包含接合以形成闭合横截面的第一构件和第二构件。所述第一构件包含向所述冲击吸收盒的内侧凹进的第一凹部。所述第二构件包含向所述冲击吸收盒的内侧凹进的第二凹部。所述第一凹部的凹进程度比所述第二凹部的凹进程度大。

根据本发明的另一个方案，提供了具有管状的车辆的冲击吸收盒。所述车辆的冲击吸收盒包含接合以形成闭合横截面的第一构件和第二构件。所述第一构件包含向所述冲击吸收盒的内侧凹进的第一凹部。所述第二构件包含向所述冲击吸收盒的内侧凹进的第二凹部。所述第一凹部由布置为形成第一角度的一对表面形成。所述第二凹部由布置为形成第二角度的一对表面形成，所述第二角度大于所述第一角度。

结合通过实例描述本发明原理的附图，从以下描述，本发明的其它的方案和优势将变得显而易见。

附图说明

通过参照本优选实施例的以下描述连同附图，可最好地理解本发明以及其目的和优势，其中：

图1是示出应用了依照一个实施例的车辆的冲击吸收盒的车辆前部的图；

图2是图1所示的车辆的冲击吸收盒的立体图；

图3是图2所示的车辆的冲击吸收盒的正视图；

图4是图2所示的车辆的冲击吸收盒的右侧视图；

图5是图2所示的车辆的冲击吸收盒的左侧视图；

图6是图2所示的车辆的冲击吸收盒的俯视图；

图7是图2所示的车辆的冲击吸收盒的仰视图；

图8是图2所示的车辆的冲击吸收盒的后视图；

图9是示出图2所示的车辆的冲击吸收盒的横截面形状的图；

图10提供表示在图9所示的车辆的冲击吸收盒中的不同区域中的负荷与位移之间关系的曲线图，其中：部分(A)表示在区域A中的位移和负荷之间的关系；部分(B)表示在区域B中的位移和负荷之间的关系；部分(C)表示在区域D中的位移和负荷之间的关系；部分(D)表示在区域C中的位移和负荷之间的关系；部分(E)表示在区域E中的位移和负荷之间的关系；

图11是表示在依照本实施例的车辆的冲击吸收盒中以及在传统的车辆的冲击吸收盒中的位移和负荷之间关系的曲线图；

图12是依照第一变形例的车辆的冲击吸收盒的右侧视图；以及

图13是示出依照第二变形例的车辆的冲击吸收盒的横截面形状的图。

具体实施方式

参考图1至图11，现在将描述依照一个实施例的车辆的冲击吸收盒50。冲击吸收盒50应用到车辆的前部结构。

在附图中的每一个附图中，车辆的纵向由箭头L指示，而车辆的向前方向和后方向分别由“前”(front)和“后”(rear)指示。车辆的竖直方向由箭头H指示，而车辆的向上方向和向下方向分别由“上”(up)和“下”(down)指示。此外，车辆的宽度方向由箭头W指示，而向右方向和向左方向分别由“右”(right)和“左”(left)指示。进一步地，车辆的关于宽度方向W的向内方向和向外方向分别由“内”(in)和“外”(out)指示。

如图1所示，车辆具有用作车辆框架构件的两个前侧构件10。前侧构件10沿纵向L延伸且并排布置。冲击吸收盒50联接至每一个前侧构件10的前端面。

形成前保险杠的框架的保险杠加强件13附接至冲击吸收盒50的前侧。保险杠加强件13沿宽度方向W延伸。保险杠加强件13的中央部向外或向前弯曲。每一个冲击吸收盒50设置在保险杠加强件13的端部之一处。

通过如紧固、点焊、电弧焊和钎焊的任何合适的固定方法，将冲击吸收盒50联接至前侧构件10和保险杠加强件13。

图2是图示出冲击吸收盒50之一的立体图。图2所示的冲击吸收盒50布置在车辆的左前部处，且具有与在右前部处的冲击吸收盒50左右对称的形状。以下，每一个冲击吸收盒50的较靠近车辆前侧的端部将被称作前端部，而较靠近车辆后侧的端部将被称作后端部。

每一个冲击吸收盒50为具有凹多边形的横截面的管状结构，所述每一个冲击吸收盒包含：第一构件60，其通过加工平的金属板来形成；以及第二构件70，其也通过加工平的金属板来形成，且接合至第一构件60以形成闭合横截面。在本实施例中，冲击吸收盒50为具有凹十四边形横截面的管状结构。

更具体地，假定冲击吸收盒50的纵向为轴向，冲击吸收盒50具有沿与轴线平行的平面被分割的半部，半部中的一个半部是第一构件60，而另一个半部是第二构件70。第一构件60在周向上具有两个侧边缘61，且第二构件70在周向上具有两个侧边缘71。侧边缘61和侧边缘71彼此叠置且点焊至彼此，以获得具有管状的冲击吸收盒50。在本实施例中，第一构件60和第二构件70由冷轧钢板制成。然而，第一构件60和第二构件70可由任何其它材料制成。

冲击吸收盒50的上部形成冲击吸收盒50的上表面51，其中，在所述上部处，第一构件60的侧边缘61中的一个叠置在第二构件70的侧边缘71中的一个上。

同样地，冲击吸收盒50的下部形成冲击吸收盒50的下表面52，其中，在所述下部处，第一构件60的另一个侧边缘61叠置在第二构件70的另一个侧边缘71上。

在与冲击吸收盒50的纵向垂直的横截面中，上表面51和下表面52彼此平行。

如图1至图8所示，形成每一个冲击吸收盒50的侧壁形成为从前端部向后端部逐渐变宽。

如图2、图3、图8以及其它附图所示，第一构件60具有向冲击吸收盒50的外侧突出的平的第一突出表面62。第一构件60具有沿周向在第一突出表面62与上表面51之间的第一凹部63。第一凹部63向冲击吸收盒50的内侧弯曲且凹进。倾斜表面64在第一凹部63的上方的边与上表面51的边之间延伸。

同样地，第一构件60具有沿周向在第一突出表面62与下表面52之间的另一个第一凹部63。该第一凹部63也向冲击吸收盒50的内侧弯曲且凹进。与上述的倾斜表面64不同的倾斜表面64在第一凹部63的下方的边与下表面52的边之间延伸。

即，向冲击吸收盒50的内侧弯曲且凹进的第一凹部63形成在第一突出表面62的沿周向的每一侧上。

第二构件70具有向冲击吸收盒50的外侧突出的平的第二突出表面72。在与冲击吸收盒50的纵向垂直的横截面中，第二突出表面72和第一突出表面62平行。在与冲击吸收盒50的纵向垂直的横截面中，第一突出表面62和第二突出表面72沿与上表面51和下表面52垂直的方向延伸。

第二构件70具有沿周向在第二突出表面72和上表面51之间的第二凹部73。第二凹部73向冲击吸收盒50的内侧弯曲且凹进。第二凹部73的上方的边与上表面51的边一致。

同样地，第二构件70具有沿周向在第二突出表面72与下表面52之间的另一个第二凹部73。该第二凹部73也向冲击吸收盒50的内侧弯曲且凹进。第二凹部73的下方的边与下表面52的边一致。

即，向冲击吸收盒50的内侧弯曲且凹进的第二凹部73形成在第二突出表面72的沿周向的每一侧上。

如从图3中显而易见的，第一凹部63的曲率半径R1比第二凹部73的曲率半径R2小。即，第一凹部63的凹进程度比第二凹部73的凹进程度大。

由形成每一个第一凹部63的一对平面(图3所示的平面63A和平面63B)所形成的角度A1为锐角(A1<90°)。相比之下，由形成每一个第二凹部73的一对平面(图3所示的平面73A和平面73B)所形成的角度A2为钝角(A2>90°)。

如图4、图6和图7所示，第一突出表面62的纵向的尺寸比第二突出表面72的纵向的尺寸长，以便冲击吸收盒50的前端部为倾斜的。前端部的倾斜形状根据保险杠加强件13的形状来确定。当保险杠加强件13不沿宽度方向W弯曲而是为大体直的时，可使第一突出表面62的纵向的尺寸等于第二突出表面72的纵向的尺寸。

如图5和其它的附图所示，五个压条65形成在第一突出表面62上。压条65沿与冲击吸收盒50的纵向垂直的方向延伸，且沿冲击吸收盒50的纵向布置。假定压条65的布置间隔由间隔P1、间隔P2、间隔P3、间隔P4按从冲击吸收盒50的前端部开始的顺序设定，间隔P1比间隔P2稍微长。压条65的布置间隔按间隔P2、间隔P3以及间隔P4的顺序变长。因此，压条65布置为使得：从间隔P2至间隔P4，布置间隔沿车辆纵向从车辆的外端朝向中心(即，从车辆的前侧朝向后侧)逐渐增加。

如图1所示，每一个冲击吸收盒50布置在保险杠加强件13与前侧构件10之间，以便具有第一凹部63的第一构件60布置在关于宽度方向W的内侧，且具有第二凹部73的第二构件70布置在关于宽度方向W的外侧。

接下来，参考图9和图10，将论述当与碰撞负荷相当的压力施加至上述冲击吸收盒50时，位移和负荷(更具体地，沿纵向或轴向作用在冲击吸收盒50上的压缩负荷)的变化。假定在碰撞负荷施加之前冲击吸收盒50的前端部的末端的位置为基准位置或零，则位移指的是如下的值：指示从基准位置开始，沿着冲击吸收盒50的纵向，前端部的末端的位置的变化量。因此，随着冲击吸收盒50的因碰撞负荷而引起的压曲或压坏沿纵向进行，冲击吸收盒50的位移增加。

图9示意性地示出与冲击吸收盒50的纵向垂直的横截面，其中冲击吸收盒50沿周向被分成多个区域。

如图9所示，冲击吸收盒50具有：区域A，第一突出表面62形成在所述区域A中；两个区域B，第一凹部63和倾斜表面64形成在所述两个区域B中的每一个中；以及两个区域C，上表面51和下表面52分别形成在所述两个区域C中。冲击吸收盒50还具有：区域D，在所述区域D中，表面73B形成为从上第二凹部73中的弯曲中心WC向上表面51延伸；以及另一个区域D，在所述另一个区域D中，表面73B从下第二凹部73中的弯曲中心WC向下表面52延伸。进一步地，冲击吸收盒50具有包含第二突出表面72和表面73A的余留区域或区域E。每一个表面73A从上第二凹部73或下第二凹部73中的对应的一个中的弯曲中心WC向第二突出表面72延伸。

图10示出在冲击吸收盒50的上述区域中的每一个区域中的位移和负荷之间的关系。在图10的部分(A)至(E)中，对应于冲击吸收盒50中的各个区域的前端部的末端的位置标绘为基准位置，或0(零)，并且使用相同的位移刻度(H1至H6)。此外，在图10的部分(A)至(E)中，使用相同的负荷刻度(-N1至N4)。

如图10的部分(A)至(E)所示，随着位移增加，负荷在冲击吸收盒50的各个区域中周期性地且重复地波动。

如图10的部分(A)和(C)所示，区域A中的负荷变化的波与区域D中的负荷变化的波基本反相。即，区域A中的负荷变化的波的波峰对应于区域D中的负荷变化的波的波谷，而区域A中的负荷变化的波的波谷对应于区域D中的负荷变化的波的波峰。因此，区域A中的负荷的波动与区域D中的负荷的波动可能互相抵消。

同样地，如图10的部分(B)和(D)所示，区域B中的负荷变化的波与区域C中的负荷变化的波反相。即，每一个区域B中的负荷变化的波的波峰对应于每一个区域C中的负荷变化的波的波谷，而每一个区域B中的负荷变化的波的波谷对应于每一个区域C中的负荷变化的波的波峰。因此，区域B中的负荷的波动以及区域C中的负荷的波动可能互相抵消。

结果，如图11中的实线L1所指示的，与传统的冲击吸收盒(即，具有简单的凸多边形横截面的冲击吸收盒)的负荷关于位移的波动(双点划线L2)相比较，本实施例的整个冲击吸收盒50的负荷关于位移的波动被抑制。负荷的波动的抑制使施加到冲击吸收盒50上的轴向上的压缩负荷的平均值增加，从而，能够被冲击吸收盒50吸收的能量的量增加。因而，单位质量的能量吸收效率得到提高。

如上所述的本实施例获得以下优势：

(1)由于第一凹部63的凹进程度大于第二凹部73的凹进程度，因此具有第一凹部63的第一构件60比具有第二凹部73的第二构件70更有可能压曲。因此，当车辆碰撞的负荷施加至冲击吸收盒50时，更有可能压曲的第一构件60首先变形，然后当第一构件60已经变形到一定程度时，第二构件70开始压曲。由于区域A和区域B中的负荷变化的波与区域D和区域C中的负荷变化的波反相，因此当第二构件70已经变形到一定程度时，第一构件60重新开始压曲。由于第一构件60和第二构件70交替地变形，因此与第一构件60和第二构件70同时变形的情况相比较，抑制了负荷的波动。这增加了能够被冲击吸收盒50吸收的能量的量。

(2)第一构件60和第二构件70分别具有向冲击吸收盒50的外侧突出的第一突出表面62和第二突出表面72。第一凹部63设置在第一构件60中的第一突出表面62的沿周向的每一侧上，而第二凹部73设置在第二构件70中的第二突出表面72的沿周向的每一侧上。此结构包含相对大量的沿冲击吸收盒的轴向延伸的接合棱(数量与闭合横截面的顶点的数量相匹配)，而由此进一步增加了冲击吸收盒50的可吸收能量的量。

(3)第一突出表面62具有压条65，而压曲容易发生在形成压条65的部分中。这增加了冲击吸收盒50的可吸收能量的量。

(4)如图5所示，压条的布置间隔沿车辆的纵向L从外侧向内侧(从前侧向后侧)逐渐增加。压条65的布置间隔越大，在邻近的压条65之间的变形越有可能发生在冲击吸收盒50中。因此，当碰撞负荷沿车辆的纵向L从车辆的外侧向中央(即，从车辆的前侧向后侧)施加至冲击吸收盒50，使得冲击吸收盒50被压坏时，冲击吸收盒50随着变形进行而变得更容易被压坏。这限制了由于冲击吸收盒50的未压坏部分而导致的传递至车辆的框架的负荷增加。

(5)如图3所示，由形成每一个第一凹部63的表面63A、63B限定的角度A1为锐角，而由形成每一个第二凹部73的表面73A、73B限定的角度A2为钝角。由于第一凹部63比第二凹部73更有可能压曲，因此更有效地实施第一构件60和第二构件70的交替变形。

(6)如图1所示，保险杠加强件13沿车辆的宽度方向W延伸，且沿宽度方向W的中央部向车辆的外侧(向前)弯曲。冲击吸收盒50设置在保险杠加强件13的端部与沿纵向L延伸的前侧构件10的端部之间。

具有第一凹部63的第一构件60布置在关于宽度方向W的内侧，而具有第二凹部73的第二构件70布置在关于宽度方向W的外侧。

在本实施例中，当车辆碰撞发生时，碰撞负荷可能被施加至在保险杠加强件13的中央部附近的部分。施加至保险杠加强件13的碰撞负荷传递至每一个冲击吸收盒50的接近保险杠加强件13中央的部分。即，碰撞负荷首先传递至关于宽度方向W的内侧部分，而不是传递至关于宽度方向W的外侧部分。在本实施例中，在每一个冲击吸收盒50中，更容易压曲的第一构件60位于关于宽度方向W的内侧，其中，碰撞负荷首先传递至所述内侧。这有效地允许第一构件60在第二构件70之前变形。

可以如下修改上述实施例。

必要时可改变压条65的数量、布置间隔以及位置。可选择地，压条65可省略。

如图12所示，压条65也可形成在第二构件70的第二突出表面72上。可选择地，压条65可从第一突出表面62中省略，而仅仅形成在第二突出表面72上。

在上文说明的实施例中，第一凹部63和第二凹部73向内弯曲。然而，凹部63、73可以不同的方式凹进。图13示出一个实例。

如图13所示，第一凹部63和第二凹部73可凹进成具有尖脊(sharpridge)。在这种情况下，如果第一凹部63的脊角(ridgeangle)K1设定成比第二凹部73的脊角K2小，则第一凹部63的凹进程度比第二凹部73的凹进程度大。

必要时可改变冲击吸收盒50中的第一凹部63和第二凹部73的数量和位置。

必要时可改变第一突出表面62、第二突出表面72、上表面51以及下表面52的形状。

图3所示的角度A1(由形成每一个第一凹部63的表面63A、63B限定的角度)可为比角度A2(由形成每一个第二凹部73的表面73A、73B限定的角度)小的钝角。可选择地，角度A2可为比角度A1大的锐角。此外在这些修改中，由于由形成每一个第一凹部63的表面63A、63B限定的角度A1比由形成每一个第二凹部73的表面73A、73B限定的角度A2小，因此第一凹部63比第二凹部73更有可能压曲。因此，获得等同于优势(5)的优势。

如图1所示，在上文说明的实施例中，具有第一凹部63的第一构件60布置在车辆的内侧，而具有第二凹部73的第二构件70布置在车辆的外侧。另外，具有第一凹部63的构件可布置在车辆的外侧，而具有第二凹部73的构件可布置在车辆的内侧。进一步地，具有第一凹部63的构件可布置在车辆的上侧，而具有第二凹部73的构件可布置在车辆的下侧。可选择地，具有第一凹部63的构件可布置在车辆的下侧，而具有第二凹部73的构件可布置在车辆的上侧。

在说明的实施例中，冲击吸收盒50位于车辆的前部，更具体地，位于前侧构件10的两个端部上。然而，必要时可改变冲击吸收盒50的位置。例如，如在冲击吸收盒50位于车辆的前部的情况中，冲击吸收盒50可设置在车辆的后部，更具体地，设置在后侧构件的后端部上。如果冲击吸收盒50以此方式设置在车辆的后部，则压条65优选设置为使得压条65的布置间隔从外侧向内侧(从车辆的后侧向前侧)逐渐增加。在这种情况下，当从后侧施加至车辆的碰撞负荷被吸收时，获得等同于优势(4)的优势。可选择地，冲击吸收盒50可不但设置在侧构件的端部处，而且还设置在其它构件的端部处，例如，在悬架构件的前端部处。

因此，本实例和实施例被看作用作说明的而不是限制性的，且本发明没有限制到在此给出的细节上，而是可在所附的权利要求书的范围和等同性内进行修改。

Claims (11)

1.一种车辆的冲击吸收盒，其具有管状，所述冲击吸收盒包括接合以形成闭合横截面的第一构件和第二构件，所述冲击吸收盒的特征在于：

所述第一构件包含向所述冲击吸收盒的内侧凹进的第一凹部，

所述第二构件包含向所述冲击吸收盒的内侧凹进的第二凹部，并且

所述第一凹部的凹进程度比所述第二凹部的凹进程度大。

2.根据权利要求1所述的冲击吸收盒，其中所述第一凹部和所述第二凹部中的每一个均沿所述冲击吸收盒的轴向延伸。

3.根据权利要求1或2所述的冲击吸收盒，其中

所述第一构件和所述第二构件中的每一个均包含向所述冲击吸收盒的外侧突出的突出表面，

所述第一凹部形成在所述第一构件的所述突出表面的沿所述冲击吸收盒的周向的每一侧上，并且

所述第二凹部形成在所述第二构件的所述突出表面的沿所述冲击吸收盒的所述周向的每一侧上。

4.根据权利要求3所述的冲击吸收盒，其中所述突出表面沿所述冲击吸收盒的轴向延伸。

5.根据权利要求3或4所述的冲击吸收盒，其中压条形成在所述第一构件的所述突出表面和所述第二构件的所述突出表面中的至少一个上。

6.根据权利要求3或4所述的冲击吸收盒，其中

多个压条形成在所述第一构件的所述突出表面和所述第二构件的所述突出表面中的至少一个上，其中所述压条沿所述冲击吸收盒的轴向布置，并且

所述压条的布置间隔沿所述冲击吸收盒的所述轴向从一端朝向另一端逐渐增大。

7.根据权利要求6所述的冲击吸收盒，其中所述冲击吸收盒附接至所述车辆，使得所述压条的所述布置间隔沿所述车辆的纵向从所述车辆的外侧朝向内侧逐渐增大。

8.根据权利要求3至7中的任一项所述的冲击吸收盒，其中在垂直于所述冲击吸收盒的轴向的横截面中，所述第一构件的所述突出表面与所述第二构件的所述突出表面平行。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的冲击吸收盒，其中

所述第一凹部由布置为形成锐角的一对表面形成，并且

所述第二凹部由布置为形成钝角的一对表面形成。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的冲击吸收盒，其中

所述冲击吸收盒设置在保险杠加强件的端部与沿所述车辆的纵向延伸的侧构件之间，其中所述保险杠加强件沿所述车辆的宽度方向延伸且所述保险杠加强件的沿所述宽度方向的中央部向所述车辆的外侧弯曲，并且

所述第一构件布置在关于所述车辆的所述宽度方向的内侧，且所述第二构件布置在关于所述车辆的所述宽度方向的外侧。

11.一种车辆的冲击吸收盒，其具有管状，所述冲击吸收盒包括接合以形成闭合横截面的第一构件和第二构件，所述冲击吸收盒的特征在于：

所述第一构件包含向所述冲击吸收盒的内侧凹进的第一凹部，

所述第二构件包含向所述冲击吸收盒的内侧凹进的第二凹部，

所述第一凹部由布置为形成第一角度的一对表面形成，并且

所述第二凹部由布置为形成第二角度的一对表面形成，所述第二角度大于所述第一角度。