CN105593068A - 车辆保险杠 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于车辆保险杠的横梁，该横梁由一种连续基材制成为封闭管状主体。所述主体具有由内壁和外壁连接在一起的顶壁和底壁。支撑部在内壁和外壁之间延伸，增强部与外壁的至少一部分相交叠并位于支撑部和底壁之间，从而提供一种双重壁结构。

Description

车辆保险杠
对相关申请的交叉引用
本申请要求2013年10月4日递交的申请号为14/046,616、发明名称为“车辆保险杠”的美国专利申请的优先权，其中的全部内容在此通过引用合并入本说明书内。
技术领域
本发明涉及用作车辆保险杠的横梁。
背景技术
用在车辆上的保险杠一方面是为了保护车辆的前部和尾部，使其免受轻微撞击的影响，另一方面是为了在严重撞击过程中将负荷转移到车辆结构。这种保险杠从车辆凸出来并提供了车辆与其它结构的最初接触点。
保险杠已经从固定于车辆底盘的一根简单的横梁发展成为复杂撞击吸能系统的一个整体组成部分。这种撞击吸能系统可以将负荷转移到车辆的能量吸收结构，它的作用是减轻对车辆乘坐人的撞击作用，以及在车辆停车操作或类似过程中发生低速撞击时将损害降低到最低限度。具体的测试标准已经被强制执行，要求安装在现代车辆上的保险杠必须符合这些标准。同时，商业现实的考虑需要将保险杠的制造成本和重量降低到最低限度。
专利号为6,217,089并授权给后藤(Goto)的美国专利展示了一种辊轧成型为管状结构的保险杠，具有一条从管状结构前部贯穿到尾部的中心基材。类似的结构也出现在申请号为2008/0284184和2008/0093867的两件美国专利申请中，其结构具有从车辆本身延伸到保险杠横梁朝外的表面的一对基材。
尽管这些配置顾及到了用一块简单的坯料进行生产的经济性，但是人们发现，在没有大幅增加构造中所用材料厚度的情况下，这些配置还是不能承受适用标准下施加的撞击。而这种厚度的增加不仅提高了上述结构的成本，还增加了它的重量。
专利号为6,726,261并授权给后藤(Goto)的美国专利展示了一种局部增强部件，其中有一个附加组件固定于管状横梁上并在车辆中部区域从横梁向前凸出。这样一种构造需要在生产过程中增加工艺步骤，因而增加了结构本身的固有成本。
发明目的
因此，本发明的目的是提供一种用于车辆保险杠的横梁，从而消除或减轻上述缺点。
发明概述
本发明提供一种用于车辆保险杠的横梁。所述横梁包括由金属连续基材制成的伸长且封闭的管状主体。所述主体具有彼此隔开的第一对壁面和彼此隔开的第二对壁面，所述第二对壁面在所述第一对壁面之间延伸。支撑部在所述第二对壁面之间延伸并且位置介于第一对壁面中间，增强部在所述支撑部和第一对壁面之一之间延伸。所述增强部的位置与第二对壁面之一毗邻并与其隔开。从而在所述第二对壁面之一的至少一部分之上设置双重壁结构。
附图简要说明
现在将通过仅参照下述附图的实施例来对本发明的实施方式进行阐述，其中：
图1为车辆的侧视图，展示了位于其前部和尾部的保险杠横梁。
图2为图1中的车辆所用的保险杠横梁的透视图。
图3为图2中的横梁的放大透视图。
图4为图3中所示的横梁的端视图。
图5(A)为展示了制作保险杠横梁的初始状态的端视图。
图5(B)是与图5(A)类似的示意图，展示了制作过程中的后续步骤。
图5(C)是与图5(B)类似的示意图，展示了制作过程中的后续步骤。
图5(D)是与图5(C)类似的示意图，展示了制作过程中的后续步骤。
图5(E)是与图5(D)类似的示意图，展示了制作过程中的后续步骤。
图5(F)是与图5(E)类似的示意图，展示了制作过程中的后续步骤。
图5(G)是与图5(F)类似的示意图，展示了制作过程中的后续步骤。
图6(A)和图6(B)为现有技术中的横梁进行标准化测试后的结果的形象化展示。
图7(A)和图7(B)为图2到图4中的横梁进行与图6(A)和图6(B)相同的测试后的结果的形象化展示。
图8为图6(A)和图6(B)与图7(A)和图7(B)中横梁的荷载挠度曲线的图示。
图9与图3类似，是横梁的另一种实施例的示意图。
图10为图9中所示的横梁的端视图，以及，
图11为横梁的再一种实施例的端视图。
发明详细描述
因此，参照图1可以看出，车辆V具有整合入车辆V前部和尾部结构的保险杠组件10。所述保险杠组件10包含一根保险杠横梁12，该保险杠横梁12横跨车辆V延伸并通过基座14固定于车辆的负载支撑结构，如图2所示。典型地，通过覆盖面板P，所述保险杠横梁12整合入车辆V的外壳。图2中还应当注意的是，所述横梁12是沿着其长轴方向作曲线延伸，以此来适应车辆V所需的外壳。
所述横梁12的结构最形象地体现在图3和图4中。所述横梁12由一整块金属基材16制成，该金属基材16具有自由侧缘18和20。下面参照图5将会对此进行更详细的说明，所述基材16穿过一系列辊轧成形机，一步一步地使其形成横梁的所需形状，最后辊轧成所述横梁12的形状。这样生产出的横梁长度并不确定，可以被切割成所需的长度，而且利用传统的后成形加工技术可将其弯曲成成品的弧度。
所述横梁12具有在竖直轴方向上彼此隔开的顶壁22和底壁24。应该了解的是，此处所提及的顶部、底部、内部和外部指的是横梁安装到所述车辆V上以后的方位。所述顶壁22和底壁24通过外壁26和内壁28互相连接。支撑部30从所述外壁26延伸至所述内壁28，且大约处于所述顶壁22和底壁24的中间位置。增强部32从所述支撑部30的靠近其与所述外壁26的交叉部的位置延伸至所述底壁24。所述增强部的末端侧向折叠从而提供一个与所述底壁24相交叠的翼缘34。
从图3和图4可以看出，所述顶壁22、底壁24、外壁26、内壁28、支撑部30和增强部32是由所述基材16折叠而成，并通过接缝处的弧型折叠线彼此连接在一起。所述内壁28的下部28a由所述基材16的从其自由侧缘18处开始延伸的边缘部分制成。所述内壁28的上部28b由所述基材16的中间部分形成，并且将所述自由侧缘18焊接到所述上部28b的位于所述支撑部30附近的位置，从而提供一个整体的内壁28。
所述外壁26的下部36设置为波状，从而形成一对沟槽38和40。每个沟槽具有一个基底42(图4)，其延伸方向与所述外壁26所在的平面相平行。
类似地，所述增强部32也设置为波状，从而形成一个通道44和一个偏置道46，所述偏置道46与所述通道44被一个合模面48隔开。所述偏置道46终止于与所述底壁24相交叠的所述翼缘34。
所述增强部32通过位于所述沟槽38基底的焊接部50固定于所述外壁26上，该焊接部50的位置毗邻所述支撑部30与所述增强部32的交叉位置。类似地，所述翼缘34通过图中所示的焊接部52焊接于所述底壁24，从而为所述横梁12提供一体化结构。如果需要的话，还可以在所述增强部与所述沟槽40的抵接处再加一个焊接部，尽管在多数情况下这个焊接部并不是必要的。
所述焊接部50和52可以是周期间断焊接，比如点焊接或塞孔焊接；也可以是通过激光焊接或类似技术提供的连续焊缝；或者，其它黏合技术也可以被用来提供一体化结构。
如此，所述基材16被制成了一种封闭的管状横梁，而且沿着所述外壁26的整个长度由所述增强部32提供了一种双重壁结构，这种构造使得横梁能够承受适用车辆标准所要求的施压于所述横梁12中心部位的点撞击。
利用适当的技术对互不相连的坯料或连续条料进行处理，可将基本平坦的基材16制成图3和图4所示的横梁构造。可用的技术包括利用折弯机进行的逐次折叠操作，以及图5中所示的利用一系列辊轧机进行的连续辊轧成形操作。应该了解的是，图5中所示的辊轧机代表了制作过程中的主要步骤，而实际上，上述辊轧机之间的过渡可以通过将基材穿过几台中间辊轧机来进行。
起初是利用一卷或类似的一套板材作原料，将带有自由侧缘18和20的所述平坦基材16送入初始辊轧机。如步骤(b)所示，在所述基材16的初始变形过程中，所述基材16毗邻所述自由侧缘20的部位被从所述基材16所在的平面形成位移从而开始形成所述增强部32，同时所述沟槽38和40也在所述基材16的中间部位开始形成。
将基材进一步穿过辊轧机就会从所述基材16所在的平面生成呈直角凸出的所述支撑部30，同时形成带有波状和所述翼缘34的所述增强部32，如图5(c)所示。
利用图5(d)中所示的辊轧机，在所述基材的中间部分和所述增强部32上，构成沟槽38和40、通道44和偏置道46的波状形成了其最大深度。
然后，如图中步骤(e)和(f)所示，折板机将基材折叠，从而形成所述顶壁22和所述内壁28之间的折叠线。类似地，从另一边的自由侧缘将基材进行折叠，从而形成所述底壁24和所述内壁28之间的折叠线。
继续进行折叠直到所述增强部32与所述外壁26的下部36相抵接，该操作显示于步骤(f)。焊接部50和52设置于所述沟槽38和40的基底部，用来将所述下部36连接到所述增强部32。这些焊接完成以后，将所述底壁24进行折叠，使其与所述翼缘34相接触，同时使所述内壁28的下部28(a)与上部28(b)相接触。然后再进行焊接，将所述翼缘34与所述底壁24连接在一起，并将所述内壁28的两部分连接在一起。
图5中所示的这些步骤以连续条料为基础进行操作，从而生产出不定长度的横梁，然后可以对这些横梁进行切割来得到所需的长度。如果是利用坯料来进行折叠操作，横梁会具有所需的长度，尽管还可能需要修剪。
利用传统的后成形加工技术，可以使得所述横梁12的形状适应于车辆所需的整体构造，然后再将其固定于所述基座14上。
所述增强部32的作用使得所述横梁12在测试情形下的性能显著提高，并容许横梁由更薄因而更轻的材料制成。在用于中型车辆的典型应用中，如果选用的是1200-1500兆帕级别的钢材，则所述基材16的厚度大约为1.0-1.5毫米。
所述横梁12的性能增强可以参考图6(A)和图6(B)与图7(A)和图7(B)进行评估。这些图描绘了保险杠横梁进行标准障碍测试后的结果，这种测试是在横梁的中心位置进行集中点撞击。图6显示的是不含增强部的现有技术中的保险杠，从图中可以看出，撞击造成横梁中心位置发生弯折，同时横梁的中心部位发生明显的竖直位移。相反，图7(A)和图7(B)中所示的横梁使用了如上所示的增强部，在相同的测试条件下，这种横梁表现为较小的永久性变形，没有出现弯折，并且竖直位移不明显。图8以图示的方式显示了图6(A)和图6(B)与图7(A)和图7(B)之间的结果比较，从中可以看出，图6(A)和图6(B)中所示的现有技术表现为大约30千牛顿的弹性极限，以及该负载下横梁发生明显的位移形变。相反，图7(A)和图7(B)中所示的横梁在超过30千牛顿的负载下仍表现出持续性实质弹性形变，而且当撤下该负载后又出现明显的恢复。
因此，毗邻外壁的所述增强部32的作用可以视为是提高了所述保险杠横梁12的物理性能，同时也允许更经济地由一整块基材进行生产。
图9和图10所示的是另一种实施例，其中为了清楚起见，类似的组件应用了类似的附图标记，只是在前面加上了前缀数字“1”。在图9和图10的实施例中，所述横梁112由与所述外壁126的下部136并排相叠的增强部132构成。然而，在图9和图10的实施例中，所述翼缘134在所述下部136的远端边缘上形成，并在主体外侧与所述底壁124相交叠。所述翼缘134焊接于所述底壁124，其焊接方式类似于自由侧缘118焊接于内壁128的方式。当然，由基材116辊轧成横梁112的步骤要进行适当调整，来适应构造的改变。
图11所示的是再一种实施例，其中为了清楚起见，类似的组件应用了类似的附图标记进行标记，只是在前面加上了前缀数字“2”。在图11的实施例中，所述支撑部230由从内壁228延伸出来的一对会聚的壁面230(a)和230(b)构成。所述壁面230(a)和230(b)互相连接于湾部230(c)，而所述增强部232就是从这个湾部230(c)延伸至底壁224。在这个实施例中，所述自由侧缘218的位置设置为与湾部230(c)相交叠，然后利用焊接部将所述自由侧缘218、增强部232和湾部230(c)固定在一起。此外，还会观察到所述横梁212是由一整块基材制成并进行折叠从而形成与所述外壁226的下部236相毗邻同时沿着其延伸的增强部。

Claims (14)

1.一种用于车辆保险杠的横梁，其特征在于，所述横梁包括由金属连续基材制成的伸长且封闭的管状主体，所述主体具有彼此隔开的第一对壁面和彼此隔开的第二对壁面，所述第二对壁面在所述第一对壁面之间延伸，支撑部在所述第二对壁面之间延伸并且位置介于第一对壁面中间，增强部在所述支撑部和第一对壁面之一之间延伸，所述增强部的位置与第二对壁面之一毗邻并与其隔开，从而在所述第二对壁面之一的至少一部分之上设置双重壁结构。
2.根据权利要求1所述的横梁，其特征在于，其中所述增强部设置为与所述第二对壁面之一在所述支撑部和所述第一对壁面之一之间的位置处相抵接。
3.根据权利要求2所述的横梁，其特征在于，所述增强部和所述第二对壁面之一的所述部分两者中的至少其中之一设置为波状，从而在它们之间提供变化的间隔。
4.根据权利要求3所述的横梁，其特征在于，所述增强部和所述第二对壁面的所述部分两者均设置为波状。
5.根据权利要求1所述的横梁，其特征在于，其中所述基材的一个侧缘被折叠，从而形成所述第二对壁面之一和所述第一对壁面之一的交叉部。
6.根据权利要求5所述的横梁，其特征在于，所述侧缘固定在所述第一对壁面之一上。
7.根据权利要求1所述的横梁，其特征在于，所述基材的一个侧缘终止于所述支撑部和所述第二对壁面中的另外一个壁面的交叉部附近。
8.根据权利要求7所述的横梁，其中所述基材的所述侧缘与所述基材的一个中间部分相交叠并固定于其上，从而形成所述第二对壁面的所述另外一个壁面。
9.根据权利要求3所述的横梁，其特征在于，所述增强部和所述第二对壁面之一在它们相抵接的位置互相固定在一起。
10.根据权利要求1所述的横梁，其特征在于，所述增强部和所述第二对壁面之一在邻近所述支撑部的位置互相固定在一起。
11.一种利用金属基材制作用于保险杠的横梁的方法，所述方法包括使所述基材穿过一系列辊轧成形机，从而形成由金属连续基材制成的伸长且封闭的管状主体，所述主体具有彼此隔开的第一对壁面和彼此隔开的第二对壁面，所述第二对壁面在所述第一对壁面之间延伸，支撑部在所述第二对壁面之间延伸并且位置介于第一对壁面中间，增强部在所述支撑部和第一对壁面之一之间延伸，所述增强部的位置与第二对壁面之一毗邻并与其隔开，从而在所述第二对壁面之一的至少一部分之上设置一种双重壁结构。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述主体封闭之前，所述增强部和所述第二对壁面之一互相固定在一起。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述主体封闭时，所述基材的侧缘与所述基材的中间部分并排相叠并固定于其上。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述主体形成之后，所述横梁按长度进行切割并成型为最终的形状。
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