CN105620400A - 包括保险杠能量转向结构的保险杠以及包含保险杠的车辆 - Google Patents
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Abstract
一种保险杠，包括保险杠梁组件，保险杠梁组件包括保险杠加强梁，保险杠加强梁具有保险杠中央部分和在保险杠加强梁的外侧端部处的保险杠延伸部分。加强托架在保险杠梁组件的外侧端部处定位在保险杠梁组件的前侧上。保险杠能量转向结构定位在加强托架的前侧上。
Description
技术领域
本发明总体上涉及保险杠和包括保险杠的车辆，并且更具体地，涉及包括保险杠能量转向结构的保险杠。
背景技术
车辆可以装备有保险杠系统和碰撞保护结构，所述保险杠系统和碰撞保护结构在发生碰撞的情况下弹性地和塑性地变形以吸收能量。现在存在许多标准和测试。例如，美国国家公路交通安全管理局具有在美国法典的第49篇第301章的《机动车辆安全》下的立法委任权，以颁布美国联邦机动车辆安全标准(FMVSS)和规章制度，机动车辆和设备的制造商必须遵守和遵从所述美国联邦机动车辆安全标准和规章制度。另外的测试，比如由美国公路安全保险协会(IIHS)开展的小面积重叠碰撞试验，重现在前角落碰撞物体时会发生什么。
尽管当前的对策被用于满足各种各样的测试和标准，但是用于满足特定测试的一个对策(例如，在特定的碰撞测试期间通过对载荷路径进行重新定向)可能影响在不同测试区域中的车辆性能。因此，需要能够改变或重新定向载荷路径以满足许多不同标准的能量转向结构。
发明内容
在一个实施例中，保险杠包括保险杠梁组件，保险杠梁组件包括保险杆加强梁，保险杠加强梁具有保险杠中央部分和处于保险杠加强梁的外侧端部处的保险杠延伸部分。加强托架在保险杠梁组件的外侧端部处定位在保险杠梁组件的前侧上。保险杠能量转向结构定位在加强托架的前侧上。
在另一实施例中，车辆包括沿着车辆的纵向方向延伸的侧部支撑件。保险杠梁组件包括联接至侧部支撑件的保险杠加强梁。保险杠加强梁沿着车辆的横向方向延伸，车辆的横向方向横向于车辆的纵向方向。保险杠加强梁包括前侧，所述前侧定向成沿着车辆的纵向方向面朝前。加强托架在保险杠加强梁的外侧端部处定位在保险杠梁组件的前侧上。保险杠能量转向结构定位在加强托架的前侧上。
在另一实施例中，提供了一种改变用于根据联邦机动车辆安全标准(FMVSS)208进行30度刚性障碍物测试的车辆载荷路径的方法。所述方法包括提供保险杠加强梁，所述保险杠加强梁连接至沿着车辆的纵向方向延伸的侧部支撑件。保险杠加强梁提供了用于30度刚性障碍物测试的基准载荷路径(baselineloadpath)。加强托架在保险杠加强梁的外侧端部处连接至保险杠加强梁的前侧。加强托架将载荷路径移向基准载荷路径的外侧。保险杠能量转向结构连接至保险杠加强梁，由此朝着基准载荷路径向内侧移动由加强托架提供的载荷路径。
结合附图，根据下文详细的描述，将更加完整地理解由本文描述的实施例所提供的这些和另外的特征。
附图说明
附图中示出的实施例本质上是阐述性和示意性的，并且不用于限制由权利要求限定的主题。当结合附图进行阅读时，能够理解下文示出的实施例的详细描述，在附图中，相同的结构用相同的附图标记表示，并且其中：
图1示意性地示出了根据本文显示或描述的一个或更多个实施例的车辆的透视图；
图2示出了根据本文显示或描述的一个或更多个实施例的包括保险杠能量转向结构的保险杠梁组件的俯视图；
图3示出了根据本文显示或描述的一个或更多个实施例的保险杠梁组件和保险杠能量转向结构的透视图；
图4示出了根据本文显示或描述的一个或更多个实施例的图3的保险杠梁组件和保险杠能量转向结构的剖视图；
图5示出了根据本文显示或描述的一个或更多个实施例的图2的保险杠能量转向结构的后视图；
图6示出了移除了保险杠能量转向结构的图2的保险杠梁组件的保险杠加强梁的前视图；和
图7A-9B示出了图2的保险杠能量转向结构的操作。
具体实施方式
根据本说明书的车辆包括保险杠梁组件，保险杠梁组件包括保险杠加强梁，其中，保险杠加强梁沿着车辆的横向方向延伸，并且保险杠加强梁的前侧定向成沿着车辆的纵向方向面朝前。加强托架联接至保险杠加强梁的前侧。加强托架包括内侧边缘、外侧边缘、和沿着车辆的横向方向在加强托架的内侧边缘和外侧边缘之间延伸的中央部分。加强托架成形和布置成在被根据美国联邦机动车辆安全标准(FMVSS)208(其通过援引并入本文)的30度刚性障碍物所接触时，将载荷路径从在没有加强托架的情况下由保险杠加强梁单独提供的基准载荷路径转变至内侧载荷路径。保险杠能量转向结构连接至加强托架的中央部分的前侧。保险杠能量转向结构成形和布置成在被根据FMVSS208的30度刚性障碍物所接触时，将内侧载荷路径改变成更靠近基准载荷路径。下面参照附图，将更加详细地描述这些或其它实施例。
当在此使用时，术语“车辆的纵向方向”指的是车辆的前-后方向(即：在图1中示出的+/-车辆X方向)。术语“车辆的横向方向”指的是横跨车辆的方向(即：在图1中示出的+/-车辆Y方向)，并且横向于车辆的纵向方向。术语“车辆的竖直方向”指的是车辆的上-下方向(即：在图1中示出的+/-车辆Z方向)。另外，术语“内侧”和“外侧”用于描述车辆的各种部件的相对定位。参照图1，术语“外侧”在此使用时指的是部件沿着方向12相对于车辆的中心线10的相对位置。术语“内侧”在此使用时指的是部件沿着方向14相对于车辆的中心线10的相对位置。因为车辆的结构关于车辆的中心线10大体上对称，因此，当评估沿着车辆100的相对侧定位的部件时，使用术语“内侧”和“外侧”涉及的方向可以关于车辆的中心线10互为镜像。
包含有根据本公开的元件的机动车辆可以包括传统上已知的各种构建方法，包括在图1中示出的一体式车身构建方法以及框架式车身构建方法。尽管本文参照一体式车身结构描述和示出了本公开的实施例，但是应当理解，使用框架式车身结构构建的车辆也可以包含本文显示和描述的元件。
首先参照图1，示出了车辆100。车辆100包括一体式车身110，车辆的驱动链联接在一体式车身110上。车辆100还包括与一体式车身110集成在一起的车厢108。车厢108大体上限定车辆100的乘员舱。车辆100包括定位在车辆100的前面的保险杠120。
参照图2，示出了保险杠120。保险杠120包括保险杠梁组件122，保险杠梁组件122可以包括保险杠加强梁130，保险杠130具有保险杠中央部分124和保险杠延伸部分126和128，保险杠延伸部分126和128沿着车辆的横向方向从中央部分124延伸到前侧构件132和134之外。溃缩盒136和138可以设置在前侧构件132和134以及保险杠加强梁130之间。
保险杠加强梁130和保险杠延伸部分126和128沿着车辆的横向方向延伸。保险杠加强梁130可以具有大体上弯曲的形状，如图2所示。更具体地，在保险杠加强梁130的前侧142上的内侧位置140沿着车辆的纵向方向可以定位在保险杠加强梁130的前侧142上的外侧位置143的前方，由此使得保险杠加强梁130呈现大体弯曲的形状。在其它实施例中，保险杠加强梁130可以具有沿着车辆的横向方向延伸的大体笔直的形状。替代地，保险杠加强梁130可以具有沿着车辆的横向方向延伸的任何合适的形状。
保险杠延伸部分126和128定位在保险杠加强梁130的外侧端部处。保险杠延伸部分126和128可以指的是保险杠加强梁的位于前侧部构件132和134的外侧的部分。保险杠延伸部分126和128可以形成为单独的部件，所述单独的部件联接至保险杠中央部分124以形成保险杠加强梁130。替代地，保险杠延伸部分126和128可以与保险杠中央部分124一体地形成，以形成保险杠加强梁130。在保险杠延伸部分126和128联接至保险杠中央部分124的实施例中，保险杠延伸部分126和128可以通过各种连结技术联接至保险杠中央部分124，所述连结技术包括但不局限于：焊接连接，铜焊连接，机械紧固件，和/或结构胶粘剂。
还参照图3，包括保险杠延伸部分126和128的保险杠加强梁130包括前侧142，所述前侧142定向成沿着车辆的纵向方向面朝前。保险杠加强梁130的前侧142可以具有沿着车辆的横向方向延伸的大致面向前的表面144。在示出的实施例中，保险杠梁组件122的前侧142可以包括面向前的表面144以及上表面146和下表面148，上表面146和下表面148沿着车辆的竖直方向和纵向方向两个方向、从面向前的表面144向后延伸，限定出保险杠加强梁130的大致呈C形的截面。替代地，保险杠加强梁130的前侧142可以包括任何适当地成形的表面。保险杠加强梁130还包括顶侧150和定位在顶侧150的相对侧的底侧152。保险杠加强梁130的顶侧150和底侧152可以定向成横向于面向前的表面144、分别从上表面146和下表面148向后延伸。
加强托架160在保险杠加强梁130的外侧端部162处联接至保险杠加强梁130。尽管出于清晰的目的仅示出了一个加强托架，但是可以在保险杠加强梁130的相对的外侧端部处以与本文描述的相同或类似的方式提供另外的加强托架。加强托架160可以由各种材料形成，所述材料包括(例如但非限制性的)金属、复合材料等，并且加强托架160可以通过任何适当的方法或诸如冲压、锻造、机加工等方法的组合形成。加强托架160在紧固位置164处联接至保险杠加强梁130的前侧142附近，所述紧固位置164沿着保险杠加强梁130的顶侧150和底侧152延伸。在示出的实施例中，加强托架160联接在保险杠加强梁130的保险杠延伸部分128和中央部分124上，使得加强托架160跨在中央部分124和保险杠延伸部分128之间，并且延伸跨过前侧构件134。
加强托架160包括在保险杠中央部分124处的内侧边缘166和在保险杠延伸部分128处的外侧边缘168，外侧边缘168沿着车辆的横向方向定位在内侧边缘166的外侧。加强托架160的内侧边缘166和外侧边缘168可以直接地联接至或可以不直接地联接至保险杠加强梁130的前侧142。内侧边缘166和外侧边缘168可以通过各种连结技术联接至保险杠梁组件122的前侧132，所述连结技术包括但不局限于：焊接连接，铜焊连接，机械紧固件，和/或结构胶粘剂。加强托架160包括中央部分170，中央部分170沿着车辆的横向方向定位在内侧边缘166和外侧边缘168之间。
中央部分170可以具有嵌套在保险杠加强梁130的周围并且在保险杠加强梁130的顶侧150和底侧152之间沿着车辆的竖直方向延伸的轮廓。中央部分170可以大体上具有前侧171，前侧171包括沿着车辆的横向方向延伸的面向前的表面172。中央部分170还可以包括上表面174和下表面176，上表面174和下表面176沿着车辆的竖直方向和纵向方向两个方向、从面向前的表面172向后延伸，限定出加强托架160的大致呈C形的截面。
在示出的实施例中，中央部分170的顶侧178和底侧180分别沿着车辆的纵向方向延伸跨过保险杠加强梁130的顶侧150和底侧152，使得加强托架160形成在保险杠加强梁130上的套。中央部分170可以在紧固位置164处联接至保险杠加强梁130的顶侧150和/或底侧152。
保险杠能量转向结构200联接至保险杠加强梁130。尽管出于清晰的目的仅示出了一个保险杠能量转向结构，但是可以在保险杠加强梁130的相对的外侧端部处以与这里描述的相同或类似的方式设置另外的保险杠能量转向结构。保险杠能量转向结构200可以由各种材料形成，所述材料(例如)包括但不局限于金属、复合物等；并且可以通过任何适当的方法或诸如模制、冲压、锻造、机加工等方法的组合形成。一种合适的材料是半晶体状的聚酯(聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)或聚对苯二甲酸乙二酯(PET))和聚碳酸酯(PC)的混合物——市场上以产品名XENOY能买到。在一些实施例中，保险杠能量转向结构200在加强托架160的内侧边缘166和外侧边缘168之间连接至保险杠加强梁130。保险杠能量转向结构200大体包括能量转向部分202和连接法兰部分204，连接法兰部分204从能量转向部分202朝着加强托架160的外侧边缘168横向地延伸。能量转向部分202在车辆的横向方向上与外侧边缘168相比更靠近加强托架160的内侧边缘166。能量转向部分202沿着车辆的纵向方向定位在加强托架160的前方，这将允许能量转向部分202在碰撞期间影响载荷路径，如将在下文更详细地描述的那样。
能量转向部分202包括支撑体206，在示出的实施例中，支撑体206包括蜂窝结构208，蜂窝结构208具有多个支撑格室210(例如，圆筒形或六边形)，支撑格室210沿着车辆的纵向方向延伸通过蜂窝结构。尽管支撑体可以使用其它几何结构，但是蜂窝结构能够降低支撑体206使用的材料的量，同时在碰撞期间提供适当的抗压缩应力。支撑体206包括内侧侧壁212、外侧侧壁214、顶部侧壁216和底部侧壁218。在壁212、214、216和218之间延伸的是前碰撞表面220。如能够看到的那样，支撑体206的外侧侧壁214可以位于溃缩盒138(图2)的内侧边缘221的外侧。在其它实施例中，支撑体206的外侧侧壁214可以位于溃缩盒138的内侧边缘221的内侧。前碰撞表面220可以具有限定与支撑格室210相交的第一平面的第一部分222和限定与支撑格室210相交的第二平面的第二部分224(图2)。第二平面还可以以适当角度(例如在约5度和约45之间，比如在约10度和约40度之间、比如在约20度和约35度之间、比如约30度)与第一平面(或平行于车辆的横向方向的平面)相交，由此使第二部分224相对于前碰撞表面220的第一部分222倾斜地定向，第二部分224朝着支撑体206的外侧侧壁214向后倾斜。
参照图4和图5，保险杠能量转向结构200成形为嵌套在加强托架160的前侧171和保险杠加强梁130的前侧142上。保险杠能量转向结构200包括后侧230，后侧230的几何结构不同于前碰撞表面220，后侧230包括沿着车辆的横向方向延伸的面向后的表面232和沿着车辆的竖直方向和纵向方向两个方向、从面向后的表面232向后延伸的上表面234和下表面236，从而限定出保险杠能量转向结构200的对应于保险杠加强梁130和加强托架160的C形截面几何结构的大致呈C形的后侧230。
能量转向部分202包括紧固特征部240，紧固特征部240呈横向相对的夹臂242和244的形式。连接法兰部分204包括紧固特征部246，每个紧固特征部246均具有一对竖直相对的夹臂248和250。设计紧固特征部240和246的大小并将其布置成接收在对准的维护开口252、254和256中，所述维护开口252、254和256设置成穿过加强托架160和保险杠加强梁130(图6)。可以理解的是，紧固特征部240和246以及对应的维护开口252、254和256能够提供卡扣式连接，所述卡扣式连接在车辆的横向方向、纵向方向和竖直方向的每一个方向上约束保险杠能量转向结构200。另外，使用连接法兰部分204能够将能量转向部分202定位在更内侧，如将在下文描述的那样。还示出了将溃缩盒138连接至保险杠加强梁130上的紧固特征部251和253。
图7A-9B示出了保险杠能量转向结构200在将由加强托架160提供的载荷路径改变成更靠近由保险杠加强梁130单独提供的基准载荷路径时的操作。当在此使用时，术语“载荷路径”指的是载荷穿过连接的构件的方向。在图7-9中，载荷路径从碰撞结构(特别是根据FMVSS208的30度刚性障碍物)开始、穿过保险杠梁组件至前侧构件。
首先参照图7A和7B，保险杠加强梁130在被根据FMVSS208的30度刚性障碍物260所接触时提供基准载荷路径，所述30度刚性障碍物260向侧部构件134的内侧偏移。这种向侧部构件134的内侧偏移的布置能够提供用于侧部构件134和溃缩盒138的S形变形模式。参照图8A和8B，增加了加强托架160以满足小面积重叠碰撞试验。在前保险杠小面积重叠碰撞试验中涉及的车辆可以仅使前保险杠加强梁的一部分接触障碍物，例如小于前保险杠加强梁的约25％的宽度。在这些前保险杠小面积重叠碰撞中，可以不启用或可以部分地启用车辆的一些能量消散元件。例如，可以不启用或可以部分地启用沿着车辆的与障碍物碰撞的位置相对侧定位的能量消散元件。作为替代，在前保险杠小面积重叠碰撞试验中，引导至车辆结构的能量可以在横跨车辆宽度的方向上不对称。因此，车辆结构对通过小面积重叠碰撞试验引入的能量的响应可以引入对车辆结构的不对称的响应。参照这里公开的包含进具有一体式车身结构的车辆中的实施例，一体式车身的结构构件(例如)可以在车辆的前保险杠小面积重叠碰撞试验中不对称地加载。
尽管加强托架160在前保险杠小面积重叠碰撞试验中可能是有效的，但是加强托架160将载荷路径从向侧部构件134的内侧偏移的基准路径移动至更外侧并且进一步与侧部构件134对准。这种与侧部构件134对准的布置将变形模式改变成侧部构件134和溃缩盒138的更为线性的变形，这在碰撞期间能够增大车辆的减速。现在参照图9A和9B，增加的保险杠能量转向结构200向侧部构件134的内侧移动载荷路径，使载荷路径更靠近基准载荷路径。这至少部分上是由前碰撞表面220的第二部分224的形状和侧部构件134的纵向轴线的内侧的支撑体206的位置所造成的。
现在，应当理解，根据本公开的保险杠可以包括保险杠梁组件，所述保险杠梁组件包括联接至保险杠梁组件的前侧的加强托架。因为加强托架从基准载荷路径向侧部构件的内侧改变载荷路径，所以提供了连接至加强托架和保险杠加强梁的保险杠能量转向结构。保险杠能量转向结构成形并定位成将更靠近基准载荷路径的载荷路径改变到侧部构件的内侧位置，以提供用于侧部构件的优选变形模式。
应当注意，术语“大体上”和“约”在本文中可以用于表示固有的不确定性的程度，所述不确定性可以归因于任何定量的比较、数值、测量、或其它表述。这些术语在本文中还用于表示定量表述在不造成所述主题的基本功能发生改变的情况下可以从指定的参考值变化的程度。
尽管在本文已经示出和描述了特定的实施例，但是应当理解，可以在不偏离所要求保护的主题的精神和范围的情况下做出各种其它的变化和修正。另外，尽管在本文已经描述了所要求保护的主题的各个方面，但是这些方面不需要组合使用。因此，所附权利要求覆盖了处于所要求保护的主题范围内的所有的此类变形和修正。
Claims (20)
1.一种保险杠，包括：
保险杠梁组件，所述保险杠梁组件包括保险杠加强梁；
加强托架，所述加强托架在保险杠梁组件的外侧端部处定位在保险杠梁组件的前侧上；和
保险杠能量转向结构，所述保险杠能量转向结构定位在加强托架的前侧上。
2.根据权利要求1所述的保险杠，其中，保险杠能量转向结构包括能量转向部分，所述能量转向部分从加强托架向外延伸至前碰撞表面，所述前碰撞表面布置并构造成在根据美国联邦机动车辆安全标准(FMVSS)208进行30度刚性障碍物测试期间影响载荷路径。
3.根据权利要求2所述的保险杠，其中，保险杠能量转向结构的前碰撞表面包括限定第一平面的第一部分和限定第二平面的第二部分，所述第二平面与所述第一平面相交。
4.根据权利要求3所述的保险杠，其中，能量转向部分包括支撑体，支撑体包括内侧侧壁、外侧侧壁、顶部侧壁和底部侧壁，其中，前碰撞表面的第二部分沿着车辆的纵向方向朝着外侧侧壁向后倾斜。
5.根据权利要求1所述的保险杠，其中，保险杠能量转向结构包括能量转向部分，所述能量转向部分包括支撑体，所述支撑体具有延伸通过支撑体的多个支撑格室。
6.根据权利要求1所述的保险杠，其中，保险杠能量转向结构成形为与加强托架的前侧嵌套。
7.一种车辆，包括：
侧部支撑件，所述侧部支撑件沿着车辆的纵向方向延伸；
保险杠梁组件，所述保险杠梁组件包括联接至所述侧部支撑件的保险杠加强梁，其中，所述保险杠加强梁沿着车辆的横向方向延伸，所述车辆的横向方向横向于车辆的纵向方向，并且其中，保险杠加强梁包括前侧，所述前侧定向成沿着车辆的纵向方向面朝前；
加强托架，所述加强托架在保险杠加强梁的外侧端部处定位在保险杠梁组件的前侧上；和
保险杠能量转向结构，所述保险杠能量转向结构定位在加强托架的前侧上。
8.根据权利要求7所述的车辆，其中，加强托架具有位于侧部支撑件的内侧的内侧边缘和位于侧部支撑件的外侧的外侧边缘。
9.根据权利要求8所述的车辆，其中，保险杠能量转向结构位于加强托架的内侧边缘和外侧边缘之间。
10.根据权利要求9所述的车辆，其中，保险杠能量转向结构至少部分地位于侧部构件的内侧。
11.根据权利要求7所述的车辆，其中，保险杠能量转向结构包括从加强托架向外延伸的能量转向部分，所述能量转向部分具有内侧边缘、外侧边缘以及在内侧边缘和外侧边缘之间延伸的前碰撞表面，其中，能量转向部分的外侧边缘位于侧部支撑件的内侧边缘的外侧。
12.根据权利要求7所述的车辆，其中，保险杠能量转向结构包括能量转向部分，所述能量转向部分从加强托架向外延伸至前碰撞表面，所述前碰撞表面布置并构造成在根据联邦机动车辆安全标准(FMVSS)208进行30度刚性障碍物测试期间影响载荷路径。
13.根据权利要求12所述的车辆，其中，保险杠能量转向结构的前碰撞表面包括限定第一平面的第一部分和限定第二平面的第二部分，所述第二平面与所述第一平面相交。
14.根据权利要求13所述的车辆，其中，能量转向部分包括支撑体，支撑体包括内侧侧壁、外侧侧壁、顶部侧壁和底部侧壁，其中，前碰撞表面的第二部分沿着车辆的纵向方向朝着外侧侧壁向后倾斜。
15.根据权利要求7所述的车辆，其中，保险杠能量转向结构包括能量转向部分，能量转向部分包括支撑体，所述支撑体包括延伸穿过支撑体的多个支撑格室。
16.根据权利要求7所述的车辆，其中，保险杠能量转向结构成形为与加强托架的前侧嵌套。
17.一种改变用于根据美国联邦机动车辆安全测试(FMVSS)208进行30度刚性障碍物测试的车辆载荷路径的方法，所述方法包括：
提供保险杠加强梁，所述保险杠加强梁连接至沿着车辆的纵向方向延伸的侧部支撑件，所述保险杠加强梁提供用于30度刚性障碍物测试的基准载荷路径；
将加强托架在保险杠加强梁的外侧端部处连接至保险杠加强梁的前侧，所述加强托架将载荷路径移向基准载荷路径的外侧；和
将保险杠能量转向结构连接至保险杠加强梁，由此朝着基准载荷路径向内侧移动由加强托架提供的载荷路径。
18.根据权利要求17所述的方法，包括使加强托架的内侧边缘位于侧部支撑件的内侧，并且使加强托架的外侧边缘位于侧部支撑件的外侧。
19.根据权利要求18所述的方法，包括使保险杠能量转向结构位于加强托架的内侧边缘和外侧边缘之间。
20.根据权利要求19所述的方法，包括使保险杠能量转向结构至少部分地位于侧部构件的内侧。
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