CN106132782A - 混合式保险杠及其制造和使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造混合式能量吸收横梁的方法，包括：形成聚合物构件，聚合物构件包括：第一部分，其中第一部分包括由第一部分壁连接的第一突部和连接突部；以及肋，从第一部分壁延伸，其中沿着线A‑A截取的肋的截面包括由通道壁和凸起部的第一横向壁之间的开口形成的第一通道，其中凸起部包括第一横向壁和第二横向壁，其中连接壁布置在第一横向壁和第二横向壁之间；其中第一通道沿着聚合物构件的长度Lp的一部分延伸；形成金属/复合构件；以及在将聚合物构件的与连接壁相对的侧部上将聚合物构件附接至金属/复合构件。

Description

混合式保险杠及其制造和使用方法
背景技术
如今越来越注重减少汽车行人碰撞中的伤害。在低速碰撞的情况下，能量吸收器可以用于保险杠中并且可以吸收能量以减轻车辆损坏并提供车辆安全性，同时也减少对行人的伤害。
用于车辆的不同性能要求已经通过诸如美国联邦机动车辆安全标准(FMVSS)、高速公路安全保险协会(IIHS)、汽车维修研究理事会(RCAR)、以及欧洲经济委员会(ECE)的组织建立。世界各地管理汽车低速损坏承受力要求的条例不同。例如，在欧洲和太平洋地区，车辆必须在车辆的前侧和后侧两者处均满足ECE 42和RCAR标准。在美国，车辆必须通过FMVSS部分581、RCAR&IIHS可变形屏障冲击试验。
对于汽车制造厂或供应商，重要的是开发能够满足多个要求的经济有效的解决方案。因此，可以满足安全标准、重量轻的、并且可以以经济有效的方式制造的保险杠是期望的。
发明内容
在这里公开了混合式能量吸收横梁、包括该横梁的产品、以及制造和使用该横梁的方法。
一种用于附接至车辆的混合式能量吸收横梁，包括：聚合物构件，其中聚合物构件包括第一部分，其中第一部分包括由第一部分壁连接的第一突部(ledge)和连接突部；以及肋，从第一部分壁延伸，其中沿着线A-A截取的肋的截面包括由通道壁和凸起部的第一横向壁之间的开口形成的第一通道，其中凸起部包括第一横向壁和第二横向壁，其中连接壁布置在第一横向壁和第二横向壁之间；其中第一通道沿着聚合物构件的长度Lp的一部分延伸；以及金属/复合构件，在聚合物构件的与连接壁相对的侧部上耦接至聚合物构件。
一种制造混合式能量吸收横梁的方法，包括：形成聚合物构件，包括：第一部分，其中所述第一部分包括由第一部分壁连接的第一突部和连接突部；以及肋，从第一部分壁延伸，其中沿着线A-A截取的所述肋的截面包括由通道壁和凸起部的第一横向壁之间的开口形成的第一通道，其中凸起部包括第一横向壁和第二横向壁，其中连接壁布置在第一横向壁和第二横向壁之间；其中第一通道沿着聚合物构件的长度Lp的一部分延伸；形成金属/复合构件；以及在聚合物构件的与连接壁相对的侧部上将聚合物构件附接至金属/复合构件。
在这里还包括包含该部件的保险杠组件。
附图说明
现在参照附图，这些附图是示例性的，而不是限制性的，并且其中相同的元件在几个附图中都采取相似编号。
图1示出聚合物构件。
图2示出金属/复合构件。
图3示出包括图1的聚合物构件和图2的金属/复合构件的混合式能量吸收横梁。
图4示出沿着A-A平面截取的图3的混合式能量吸收横梁的截面图。
图5是混合式能量吸收横梁的聚合物构件的通道的截面图。
图6是图3的混合式能量吸收横梁的俯视图。
图7是用于ECE 42摆锤冲击试验装配的具有混合式能量吸收横梁的后保险杠的截面图。
图8是图1的聚合物构件的前视图。
图9示出包括图1的聚合物构件和金属/复合构件的混合式能量吸收横梁。
图10示出包括图1的聚合物构件和金属/复合构件的另一个混合式能量吸收横梁。
图11示出肋位于金属/复合构件上的混合式能量吸收横梁的等距视图。
具体实施方式
混合式能量吸收横梁可以包括聚合物构件和金属/复合构件(例如，金属构件、复合构件或金属构件和复合构件)的组合，以提供可以有效吸收与车辆和行人、另一个车辆、物体等的碰撞相关的冲击能量的重量轻的能量吸收横梁。维修在低速度碰撞或中等速度碰撞的过程中损坏的车辆部件(包括后挡板、发动机部件、保险杠、灯等)会很昂贵。由于可能会出现诸如肢体断裂、擦伤等的医疗损伤，因此对于行人来说与移动的车辆碰撞会很危险。包括聚合物构件和金属/复合构件的组合的混合式能量吸收横梁可以减少低速碰撞中涉及的对行人和/或车辆的损害。这样的混合式横梁可以减少中等速度碰撞中涉及的对车辆和/或物体的损害。保险杠要满足许多规范，包括区域安全性规范、内部开发规范等。这些规范会随着出售车辆的位置(例如，美国和欧洲)而改变。因此，希望的是，能量吸收横梁可以满足全球大部分的保险杆安全要求。包括聚合物构件和金属/复合构件的组合的混合式能量吸收横梁可以满足全球大部分保险杆安全要求，例如，ECE 42中央摆锤试验和/或IIHS 10公里每小时(km/hr)冲击试验。
混合式能量吸收横梁的聚合物构件可以包括通道和肋。聚合物构件可以具有开放部分和封闭部分，其中开放部分面向金属/复合构件。换言之，聚合物构件可以具有面向保险杠的汽车过梁横带的前面部分和背面部分，其中金属/复合构件可以附接至聚合物构件的背面部分。聚合物构件可具有沿着h轴维度(dimension)测量的高度Hp，沿着l轴维度测量的长度Lp，以及沿着d轴维度测量的深度Dp。
聚合物构件的通道可以由位于聚合物构件的加固元件与凸起部(lobe)之间的开放部分形成，该凸起部包括第一横向壁、第二横向壁以及在第一横向壁和第二横向壁之间延伸的连接壁，其中通道可以位于凸起部的第一横向壁和加固元件的通道壁之间。肋可以布置在通道内并且可以为聚合物构件提供结构加强(例如，刚性、扭转刚度等)，进而可以减少车辆碰撞过程中混合式能量吸收横梁的偏移。肋可以在通道内横跨聚合物构件的长度延伸。
聚合物构件可以包括将提供所希望的冲击性能的任意数量的通道，同时通道可以具有任何希望的形状、大小和/或壁厚以实现所希望的混合式能量吸收横梁的能量吸收特性。
凸起部的截面形状(垂直于聚合物构件的长度)可以是任意形状。凸起部的第一横向壁和第二横向壁，和/或连接壁可以是直的或弯曲的，即，可以具有直的或弯曲的截面形状或轮廓。凸起部的第一壁、第二壁和/或连接壁可以形成C形或U形的形状。凸起部可以仅包括第一横向壁和第二横向壁，即，不具有连接壁，使得第一横向壁和第二横向壁在通道的开放侧直接彼此接触。以这种方法，可以由直的第一横向壁和第二横向壁形成V形的截面形状，或者可以由弯曲的第一横向壁和第二横向壁形成C形或U形的截面形状。
凸起部可以具有任意大小和/或打开体积(open volume)(或者截面中打开面积)。凸起部可具有沿着h轴维度测量的高度Hc，沿着l轴维度测量的长度Lc，以及沿着d轴维度测量的深度Dc。凸起部的高度(Hc)沿着凸起部的开放侧可以是最大的，从而形成聚集型(converging)凸起部。相反地，通道的高度Hh可以在通道的封闭侧是最大的(即，向着金属/复合构件)，从而形成发散型(diverging)通道。可选地，可以形成球形的或发散/聚集的凸起部，其中凸起部的高度(Hc)可以在沿着凸起部的深度的点处而不是在通道的开放侧或封闭侧处最大。
聚合物构件的加固构件可以包括沿着通道的封闭侧(即，其中聚合物构件的离金属/复合构件最近的侧)从凸起部的横向壁延伸的基部(即，基部壁或凸缘)。基部可以在第一横向壁上方延伸(在h轴方向上远离凸起部)，和/或基部可以在第二横向壁下方延伸(在h轴方向上远离凸起部)。
凸起部的第一横向壁可以从聚合物构件的开放侧以一角度αu延伸，该角度是相对于附图中由h-l平面限定的基准面(即，竖直基准面)顺时针测量的。角度αu可以是10度至170度。角度αu可以是30度至150度。角度αu可以是90度至135度。
凸起部的第二横向壁可以从聚合物构件的开放侧以一角度αl延伸，该角度是相对于附图中由h-l平面限定的基准面(即，竖直基准面)顺时针测量的。角度αl可以是10度至170度。角度αl可以是30度至150度。角度αl可以是45度至90度。
凸起部的连接壁可以在凸起部的第一横向壁和第二横向壁之间以一角度αc延伸，该角度是相对于附图中由h-l平面限定的基准面(即，竖直基准面)顺时针测量的。角度αc可以是100度至270度。角度αc可以是130度至230度。角度αc可以是135度至225度。
角度αu可以沿着第一横向壁的深度改变，即，第一横向壁可以是弯曲的，同时角度αl可以沿着第二横向壁的深度改变，即，第二横向壁可以是弯曲的。第一横向壁可以与第二横向壁互为镜像(mirror)，使得角度αu和αl相加等于180度。连接壁可以可选地不平行于在附图中由h-l平面限定的基准面(即，竖直基准面)延伸。通道的第一横向壁的长度lu可以与通道的第二横向壁的长度ll不同或相同。
多于一个凸起部和多于一个通道可以存在于聚合物构件之中。例如，两个凸起部和两个加固元件可以存在于聚合物构件之中，其中通道形成在每个凸起部和每个加固元件之间(即，第一通道和第二通道)。另外的通道可以形成在两个凸起部之间，以形成聚合物构件中的第三通道。第一凸起部和第二凸起部之间的开放空间可以由在第一凸起部和第二凸起部之间延伸的基部部分(例如，中间基部部分)形成。第三通道可以具有与第一通道和/或第二通道相同的或不同的尺寸。弯曲部分可以从中间基部部分的任一端部或侧部延伸，并且可以连接至第一基部部分或第二基部部分。
基部部分可以从通道的横向壁以角度αbi延伸，其中“i”表示基部的第i部分。换言之，基部的一部分可以从第一横向壁延伸，可以从第二横向壁延伸，和/或可以将一个凸起部的第一横向壁连接至另一个凸起部的第二横向壁，或者反之亦然。基部的一部分可以以一角度αbi延伸，该角度是相对于在附图中由h-l平面限定的基准面顺时针测量的，该基准面与通道壁和基部相交(即，竖直基准面通过通道壁与基部的一部分相交的点)。基部的每个区段的角度αbi可以是不同的或者可以是相同的。角度αbi可以是0度至360度。基部的形状可以对应于金属/复合构件的形状，即，基部的形状可以构造成与金属/复合构件的形状相匹配。
角度(αu、αl、αc和αbi)、长度(ll和lu)、深度(Dc)和高度(Hc)可以沿着聚合物构件的长度Lp变化(如在附图中的l轴维度上测量的)，使得这些参数在聚合物构件的两个不同的截面处(即，在沿着聚合物构件的长度的两个不同的点处截取的截面处)可以是不同的。
在每个通道内，可以布置多个肋。例如，肋可以在第一凸起部的第一横向壁和加固元件的通道壁之间、在第一凸起部的第二横向壁和第二凸起部的第一横向壁之间、和/或在第二凸起部的第二横向壁和加固元件的通道壁之间延伸。肋可以从凸起部的连接壁延伸。
布置在相邻通道中和/或相邻凸起部上的肋可以大致平行(例如，彼此分开接近90度)。肋可以构造成具有大体C形状的截面，以便在凸起部具有大体C形状的截面时补偿凸起部，从而基本形成双层C截面形状的凸起部。C形状的截面可以基于通道中的可用的封装空间。封装空间可以是25mm至150mm。封装空间可以是50mm至110mm。封装空间可以是75mm至100mm。这样的双层C截面形状的凸起部可以提供受控制的并且有效的能量吸收。
聚合物构件沿着其长度和/或高度(沿着l轴维度和/或h轴维度)可以是弯曲的，以对应于存在于金属/复合构件之中的曲率(多个曲率)。聚合物构件可以邻近于金属/复合构件布置，例如，聚合物构件可以与金属/复合构件机械连通。聚合物构件可以沿着聚合物构件的开放侧邻接金属/复合构件。在基部存在于聚合物构件之中时，聚合物构件可以被定位为使得基部与金属/复合构件机械连通。金属/复合构件可以插入在聚合物构件内、紧固至聚合物构件(例如，通过卡扣配合、螺旋件和螺栓、粘附)、或者包覆成型(over-molded，超模压)至聚合物构件。
聚合物构件可以包括在聚合物构件的任一端部上的延伸部，其中延伸部远离凸起部和/或通道从基部(从聚合物构件的开放侧)延伸。延伸部可用于接合和/或覆盖金属/复合构件的部分，并且可以可选地成形为与金属/复合构件互补，以便于将金属/复合构件附接至聚合物构件。
可选地，聚合物构件可以包括从基部延伸的加固元件。加固元件可以在d轴维度和/或h轴维度上从基部和/或沿着基部延伸。加固元件可以从基部向着凸起部的连接壁向外延伸和/或可以沿着基部在h轴维度上延伸至横向壁和基部的交叉处。在混合式能量吸收横梁用于车辆中时，多个加固元件可以定位在基部的与第一通道的第一横向壁相邻的外表面(背离金属/复合构件)上和/或基部的与第二通道的第二横向壁相邻的外表面上而更接近地面。加固元件可以为混合式能量吸收横梁的聚合物构件提供结构上的加强(例如，刚性、扭转刚度等)。加固元件可以在聚合物构件的前部部分上延伸。
通过至少改变凸起部的数量、通道的数量、凸起部(多个凸起部)的第一横向壁和第二横向壁的间隔、通道(多个通道)内的肋的间隔(沿着l轴维度的间隔)、横向壁和/或肋的厚度、或包含上文参数中的至少一个的组合，聚合物构件可以被调整为在碰撞过程中具有不同的刚度和冲击特征。
聚合物构件可以包括可形成为希望的形状并且提供希望的性能的任何聚合物材料或聚合物材料的组合。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*和LEXAN*EXL树脂，其可从SABIC的创新塑料企业(SABIC’S Innovative Plastics business)商业购得))；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；聚碳酸脂/PBT共混物；聚碳酸脂/ABS共混物；共聚碳酸酯-聚脂；丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(ASA)；丙烯腈-(乙烯-聚丙烯二胺改性)-苯乙烯(AES)；亚苯基醚树脂；聚苯醚/聚酰胺的共混物(NORYL GTX*树脂，其可从SABIC的创新塑料企业商业购得)；聚碳酸酯/PET/PBT的共混物；PBT和冲击改性剂(XENOY*树脂，其可从SABIC的创新塑料企业商业购得)；聚酰胺类；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)；发泡聚丙烯(EPP)；聚乙烯和纤维复合材料；聚丙烯和纤维复合材料(AZDEL Superlite*片材，其可从Azdel公司商业购得)；长纤维增强热塑性塑料(VERTON*树脂，其可从SABIC的创新塑料企业商业购得)；热塑性烯烃(TPO)；以及碳纤维增强聚合复合材料(CFRP)，以及包含上述中至少一种的组合。
示例性填充树脂是STAMAX*树脂，该树脂是可从SABIC的创新塑料企业商业购得的长玻璃纤维填充的聚丙烯树脂。一些可能的增强材料包括纤维，如，玻璃、碳等，以及包括前述中的至少一种的组合；例如，长玻璃纤维和/或长碳纤维增强树脂。例如，可以使用碳纤维增强聚合复合材料形成聚合物构件。碳纤维增强聚合复合材料可以用作聚合物构件上的涂层(例如，蒙皮)以为聚合物构件提供所希望的结构完整性。能量吸收元件可由包括任意上述材料中的至少一种的组合形成。例如，在一些实施方式中，可使用相同的材料制造聚合物构件的每个部件(例如，横向壁和/或肋)。在其它实施方式中，可以使用不同材料来制造聚合物构件的不同的部件(例如，可以使用一种材料来制造横向壁并使用不同的材料来制造肋)。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。
混合式横梁的金属/复合构件可以具有开放区段或封闭区段。金属/复合构件可以具有大致I形状的截面或者可以具有大致矩形截面或者可以具有大致C形的截面形状。金属/复合构件可以包括金属或金属合金。在具体实施方式中，金属/复合构件包括合金钢。
现在转向附图，图1示出聚合物构件30。聚合物构件30可以具有沿着l轴维度测量的长度Lp，沿着h轴维度测量的高度Hp，以及沿着d轴维度测量的深度Dp。聚合物构件可具有开放部分32和封闭部分34。在使用时，开放部分32可以邻接金属/复合构件20，使得金属/复合构件20和聚合物构件30彼此机械连通。第一通道40和第二通道50分别可以存在于聚合物构件30上，其中肋82布置在通道40、50之间并且横跨聚合物构件30的长度(即，横跨l轴维度)。聚合物构件30可以包括第一部分2和第二部分4，其中第一部分2包括通过第一部分壁9连接的第一突部6和连接突部13，并且其中第二部分4可以包括通过第二部分壁11连接的第二突部8和连接突部13。
图2示出金属/复合构件20。金属/复合构件20可以具有沿着l轴维度测量的长度Lm，沿着h轴维度测量的高度Hm，以及沿着d轴维度测量的深度Dm。
图3示出由图1的聚合物构件30和图2的金属/复合构件20形成的混合式横梁能量吸收器10。聚合物构件30和金属/复合构件20可以彼此独立地形成或者聚合物构件30可以被包覆成型(over-molded)在金属/复合构件20上。在单独形成时，聚合物构件30可以经由机械附接方式(例如，通过卡扣配合、螺旋件和螺栓、粘附等)附接至金属/复合构件20。混合式能量吸收横梁10可以具有沿着l轴维度测量的长度L，沿着h轴维度测量的高度H，以及沿着d轴维度测量的深度D。
图4示出沿着图3的A-A平面截取的图3的混合式能量吸收横梁10的截面图。金属/复合构件20可以具有与聚合物构件30互补的形状以使得聚合物构件30能够形成或装配在金属/复合构件20上。例如，如在图2中示出的，金属/复合构件20可具有矩形形状。聚合物构件30可以沿着金属/复合构件20的前侧26附接，使得聚合物构件30邻近于金属/复合构件20的离冲击方向120最近的侧面。聚合物构件30可以包括第一通道40和第二通道50以及在通道40、50的任意一侧或两侧上的加固元件90。加固元件90还在图8中示出为在聚合物构件30的封闭部分34上。肋82可以从第一部分壁9和/或第二部分壁11延伸。肋82可以包括位于通道壁48和凸起部80之间的第一通道40，并且第一通道由通道壁和凸起部之间的开口形成，其中凸起部80可以包括第一横向壁42和第二横向壁44，其中连接壁46布置在第一横向壁42和第二横向壁44之间。第一通道40可以沿着聚合物构件30的长度Lp的一部分延伸并且可以位于通道壁48和第一横向壁42之间。
相似地，肋82可以从第二部分壁11延伸。如在图4中示出的，肋82可以包括由通道壁48和凸起部74之间的开口形成的第二通道50，其中凸起部74可以包括第一横向壁52、第二横向壁54、以及布置在第一横向壁52和第二横向壁54之间的连接壁56。第二通道50可以位于通道壁48和第二横向壁54之间。通道壁48可以横跨第二通道50的长度延伸。加固元件90可以横跨第二通道50的长度延伸。可选地，另外的通道可以形成在第一通道40和第二通道50之间。例如，如在图4中示出的，第三通道76可以由将凸起部80的第二横向壁44和凸起部74的第一横向壁分开的中间基部部分60形成。凸起部80可以通过在凸起部80和凸起部74之间从凸起部80的第二横向壁44延伸至凸起部74的第一横向壁52的中间基部部分60沿着h轴维度与凸起部74分开。以这种方法，通道76可以形成在凸起部80和凸起部74之间，其中通道76具有与聚合物构件30的开放侧32相对的开放侧78。第一基部部分64可以从凸起部80的第一横向壁42延伸并且可以连接至从中间基部部分60延伸的第一弯曲部分67。第二基部部分62可以从凸起部74的第二横向壁54延伸并且可以连接至从中间基部部分60延伸的第二弯曲部分68。延伸部70可以从第一基部部分64突出，并且延伸部72可以从第二基部部分62延伸。延伸部70、72可以成形为分别与金属/复合构件20的顶侧22和底侧24互补，以便于将金属/复合构件20附接至聚合物构件30。另外，在聚合物构件30和金属/复合构件20被装配在一起时，延伸部70可以覆盖金属/复合构件20的顶侧22，并且延伸部72可以覆盖金属/复合的构件20的底侧24。
凸起部74、80和/或通道40、50、76可以包括肋82。肋82可以分别从凸起部80、74的连接壁46、56延伸或者可以布置在通道40、50、76内，如先前描述的。肋82可以在每个通道内以任意尺寸延伸。例如，肋82可以以平行的构造在通道内延伸，使得在第一通道40和第二通道50中的肋82彼此平行。肋82可以是将为聚合物构件30的所希望的结构完整性提供帮助的任意形状。例如，肋82可具有C形、I形、N形、S形、T形、W形、X形、Z形的截面形状或类似的截面形状，或者包括在h-l平面中的上述截面形状中的中至少一个的组合。聚合物构件30可以包括从第一基部部分64和/或从第二基部部分62延伸的加固元件90。如同肋82的情况一样，加固元件90可以是将为聚合物构件30的所希望的结构完整性提供帮助的任意形状。加固元件90可以沿着基部部分62、64并且在深度维度上延伸(沿着d轴维度)。加固元件90可以为聚合物构件30提供结构上的加强(例如，刚性、扭转刚度等)。加固元件90可以在聚合物构件30的封闭部分34上延伸，如在图8中示出的。
图9和图10示出金属/复合构件20的不同的构造。在图9中，金属/复合构件20具有C形状的截面，其中顶侧22、前侧26和底侧24形成C形状。在图9中，金属/复合构件20具有与前侧26相对应的开放区段。在图10中，金属/复合构件20具有与前侧26相对的开放区段和可以构造成与凸起部80和凸起部84的凹进部分81一致的支撑延伸部27。支撑延伸部27可以从用于制造金属/复合构件20的片状物突出。与在图4中示出的金属/复合构件相比，如在图9和图10中示出的金属/复合构件20可以由于开放区段而具有更大的总厚度。如果希望的话，肋可以位于金属/复合构件20的任意侧上，以增加金属/复合构件20的刚度。例如，如在图11中示出的，如示出的肋21可以在金属/复合构件20上。肋21可以是任意希望的构造，并且可以竖直地、水平地、斜地等定位金属/复合构件20上。如在图11中示出的，肋21被斜地定位。肋的数量可以是将提供所希望的能量吸收特性的任意数量。进一步考虑到金属/复合构件20可以包括单个或多个构件，例如，可以包括单个金属复合构件20或者可以包括多于一个的金属复合构件20(例如，两个、三个、乃至五个)，金属复合构件可以通过将提供所希望的构件之间的附接的任意附接装置(例如，螺栓、粘合剂等)而附接。
图5示出沿着h-d平面截取的凸起部100的截面图。凸起部100可以具有沿着h轴维度测量的高度Hc，以及沿着d轴维度测量的深度Dc。凸起部100的第一横向壁102可以具有在d-h平面中测量的长度lu并且可以以角度αu从第一基部部分114延伸，该角度是从基准h-l平面200顺时针测量的。凸起部100的第二横向壁104可以具有在d-h平面中测量的长度ll并且可以角度αl从第二基部部分112延伸，该角度是从基准h-l平面200顺时针测量的。连接壁106可以在第一横向壁102和第二横向壁104之间以角度αc延伸，该角度是从基准h-l平面202顺时针测量的。
聚合物构件30可以包括大于或等于一个凸起部100。多通道聚合物构件的每个凸起部100可以具有不同的形状和/或大小，其中在相邻的凸起部之间和/或凸起部和聚合物构件的加固构件之间形成有通道。换言之，每个凸起部100可以具有先前提到的参数的不同的配置(例如，角度(αu、αl、αc和αbi)、长度(ll和lu)、深度(Dc)和高度(Hc)可以沿着聚合物构件的长度L(如在附图中在l轴维度上测量的)改变，使得这些参数在聚合物构件的两个不同的截面处可以是不同的)。
基部部分112、114可以从横向壁102、104以角度αbi延伸，该角度是从基准h-l平面200顺时针测量的，其中i可用于区分具体的基部部分(例如，中间基部部分、第一基部部分、第二基部部分、或两个相邻的凸起部之间的任何另外的基部部分)。
凸起部100的高度Hc可以沿着凸起部100的深度Dc和/或沿着聚合物构件的长度Lp改变。凸起部100的深度Dc可以沿着凸起部100的高度Hc和/或沿着聚合物构件的长度Lp改变。凸起部的高度Hc、深度Dc和/或开放区域Ac可以沿着聚合物构件30的长度Lp改变。角度αu、αl、αc和αbi可以沿着聚合物构件30的长度Lp改变。
图6示出图3的混合式能量吸收横梁10的俯视图。混合式能量吸收横梁10沿着其长度(即，在横梁在l轴维度上延伸时)是弯曲的。加固元件90可以在d轴维度上延伸。如在d轴维度上测量的通道深度Dc可以在横梁端部12、14处减小，使得凸起部的尺寸可以向着每个横梁端部12、14减小。
图7示出在车辆后部过梁横带(fascia)18后面定位在车辆的后端上的混合式能量吸收横梁10。图7示出在与摆锤88冲击84之前，和在与摆锤88冲击86之后的截面示意图。如从图7中可以看出的，在冲击过程中，在构件与另一个物体接触时，阶段性(stage-wise)出现混合式能量吸收横梁的构件的挤压(crushing)。
聚合物构件和金属/复合构件可以单独制造，然后例如通过物理接合、通过紧固器件或者通过焊接固定在一起。制造金属/复合构件的过程可以包括折弯、轧制或液压成形。聚合物构件可以通过使用注射成型工艺制造。聚合物构件可以包覆成型在金属/复合构件上，从而形成整体结构。
混合式横梁可以包括用于将横梁固定至车辆的横栏(rails)的车辆附接装置。例如，小的金属片可以焊接在横梁的任意端部上以将其安装在平坦的横栏支持件上。可替换地，横栏支持件可以旋转使得其平坦的表面在任意端部处与金属横梁的竖直表面共面。
混合式横梁可以被构造为附接至前端模块和/或后端模块。前端模块和/或后端模块可以包括多片组件。前端模块或后端模块可以将大量部件集成至单个组件中。前端模块和/或后端模块可以作为子组件提供给车辆制造商，该子组件可以随后安装到车辆上。前端模块和/或后端模块可以包括照明组件和/或部件、散热器、软管、冷却风扇、空调部件、格栅、格栅开口加强面板、起皱(crumple)区域、保险杠、保险杠组件、能量吸收组件、装饰性过梁横带、机罩闩、洗涤瓶、电子设备、布线等。前端模块或后端模块的部件可以根据供应商层级并根据车辆制造商而变化。前端模块和/或后端模块而不是零碎组件的使用可以减少在车辆制造商的装配线上的装配劳动、装配时间、和/或装配步骤(处理)。
前端模块和/或后端模块的结构可以是标准化的，并且可以允许在买卖到多个地区的多种型号中使用共用设计。这样可以为车辆制造商节约成本。型号的区别可以通过不同的蒙皮和/或整饰处理实现。前端模块和/或后端模块可以允许车辆制造商的全球车辆平台，同时允许地方(例如，地区)之间的不同的型号变化(或版本)。
汽车过梁横带(fascia)可以包覆横梁使得横梁一旦附接至车辆便不可见了。汽车过梁横带可以由热塑性材料形成并且可以经受利用传统车辆涂漆和/或涂布技术的修饰处理(finishing process)。
混合式能量吸收横梁可以吸收在低速度和/或中等速度下的冲击能量。该混合式能量吸收横梁可以用于车辆以最小化在低速度和/或中等速度冲击的过程中对车辆和/或行人的损害。混合式能量吸收横梁可以构造为固定屏障(例如，停车场屏障、公路护栏、公路屏障等)以吸收在任何冲击事件中的能量，在冲击事件中冲击能量需要通过混合式横梁结构经由弯曲来吸收。
能量吸收横梁通过以下非限制性实例进一步阐明。
实例：
进行模拟研究，以在于适度冲击下吸收能量时，量化混合式横梁的效用。
如图3所示的混合式横梁安装在具有1600公斤(kg)的质量的一般车辆上。混合式横梁包括约3kg-6kg的塑料材料和3kg的钢。对所得到的车辆进行ECE 42中央摆锤冲击性能和IIHS可变形屏障冲击性能的评估。在图7中示出在冲击试验之前的构造和结果的构造。
可以看出，混合式横梁通过保持可容许的侵入水平通过了ECE 42中央摆锤冲击试验和IIHS 10km/h冲击试验两者。此外，可以看出，满足要求的混合式横梁的质量取决于车辆质量，并且对于具有较高质量的车辆，混合式横梁的质量必须适当增加。
混合式能量吸收横梁以及制造方法至少包括以下实施方式：
实施方式1：一种用于附接至车辆的混合式能量吸收横梁，包括：聚合物构件，其中聚合物构件包括第一部分，其中第一部分包括由第一部分壁连接的第一突部和连接突部；以及肋，从第一部分壁延伸，其中沿着线A-A截取的肋的截面包括由通道壁和凸起部的第一横向壁之间的开口形成的第一通道，其中凸起部包括第一横向壁和第二横向壁，其中连接壁布置在第一横向壁和第二横向壁之间；其中第一通道沿着聚合物构件的长度Lp的一部分延伸；以及金属/复合构件，在聚合物构件的与连接壁相对的侧部上耦接至聚合物构件。
实施方式2：根据实施方式1所述的混合式能量吸收横梁，其中，聚合物构件进一步包括第二部分，其中第二部分包括由第二部分壁连接的第二突部和连接突部；以及肋，从第二部分壁延伸，其中沿着线A-A截取的肋的截面包括由通道壁和凸起部之间的开口形成的第二通道，其中凸起部包括第一横向壁和第二横向壁，其中连接壁布置在第一横向壁和第二横向壁之间。
实施方式3：根据实施方式2所述的混合式能量吸收横梁，其中，肋在通道壁和凸起部的第二横向壁之间延伸。
实施方式4：根据实施方式2-3中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，进一步包括：中间基部部分，在凸起部的第二横向壁和凸起部的第一横向壁之间延伸，从而形成位于第一通道和第二通道之间的第三通道。
实施方式5：根据实施方式2-4中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，布置在第一通道中的肋和布置在第二通道中的肋大致平行。
实施方式6：根据实施方式2-5中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，凸起部(多个凸起部)具有C形状的截面。
实施方式7：根据实施方式1-6中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，聚合物构件沿着其长度是弯曲的。
实施方式8：根据实施方式1-7中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，金属/复合构件被插入聚合物构件中。
实施方式9：根据实施方式2-7中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，聚合物构件进一步包括第一基部部分和第二基部部分，其中第一基部部分和第二基部部分通过中间基部部分连接，其中第一弯曲部分从中间部分的一侧延伸以到达第一基部部分，并且其中第二弯曲部分从中间部分的一侧延伸以到达第二基部部分；并且其中第一基部部分和第二基部部分与金属/复合构件机械连通。
实施方式10：根据实施方式1-9中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，聚合物构件进一步包括从第一基部部分延伸的和/或从第二基部部分延伸的加固元件。
实施方式11：根据实施方式1-10中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，聚合物构件包括热塑性材料。
实施方式12：根据实施方式1-11中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，聚合物构件是注射成型的(injection molded)。
实施方式13：根据实施方式1-12中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，金属/复合构件具有大致I形状的截面或大致矩形的截面。
实施方式14：根据实施方式1-13中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，金属/复合构件包括合金钢。
实施方式15：根据实施方式1-14中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，金属/复合构件通过折弯、轧制或液压成形形成。
实施方式16：根据实施方式1-15中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，聚合物构件和金属/复合构件形成包覆成型的整体结构。
实施方式17：一种保险杠组件，包括：实施方式1-16中的任一项所述的混合式能量吸收横梁；以及过梁横带(fascia)，覆盖横梁的一部分。
实施方式18：根据实施方式17所述的保险杠组件，其中，所述混合式能量吸收横梁被构造为附接至车辆前端模块和/或车辆后端模块。
实施方式19：一种制造混合式能量吸收横梁的方法，包括：形成聚合物构件，包括第一部分，其中第一部分包括由第一部分壁连接的第一突部和连接突部；以及肋，从第一部分壁延伸，其中沿着线A-A截取的肋的截面包括由通道壁和凸起部的第一横向壁之间的开口形成的第一通道，其中凸起部包括第一横向壁和第二横向壁，其中连接壁布置在第一横向壁和第二横向壁之间；其中第一通道沿着聚合物构件的长度Lp的一部分延伸；以及形成金属/复合构件；以及在聚合物构件的与连接壁的相对的侧部上将聚合物构件附接至金属/复合构件。
实施方式20：根据实施方式19所述的方法，其中：聚合物构件被包覆成型在金属/复合构件上。
该书面说明书使用了实例来公开本发明，其中包括最佳模式，并且还能够使本领域技术人员制造和使用本发明。本发明的可授权范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这些其他实例具有与权利要求的字面语言不同的结构元件，或如果这些其他实例包括与权利要求的字面语言无实体差异的等效结构元件，则这些其他实例旨在包括在权利要求的范围内。
本文公开的所有范围都包括端点，并且端点可独立地相互组合(例如，“高达25wt％，或更具体地，5wt％至20wt％”的范围包括端点和“5wt％至25wt％”范围的所有中间值等)。“组合”包括共混物，混合物，合金，反应产物等。此外，本文中的术语“第一”、“第二”等不表示任何顺序、数量或重要性，而是用于区别一个要素与另一要素。本文中的术语“一”和“一个”和“该”不表示量的限制，而是解释为覆盖单数和复数，除非在本文另外指出或与上下文明显抵触。如本文中所用的后缀“(s)”旨在包括其修饰的术语的单数和复数两者，从而包括该术语的一个或多个(例如，膜包括一个或多个膜)。贯穿本说明书提及的“一种实施方式”、“另一种具体实施方式”、“实施方式”等等，意思是与该实施方式一同描述的具体的要素(例如特点、结构、和/或特征)包含在本文中描述的至少一种实施方式中，并且可以存在于或者不存在于其他的实施方式中。此外，应该理解的是，所描述的要素可以以任何合适的方式结合在各个实施方式中。
以下要求保护的是：

Claims (20)

1.一种用于附接至车辆的混合式能量吸收横梁，包括：
聚合物构件，其中所述聚合物构件包括
第一部分，其中所述第一部分包括由第一部分壁连接的第一突部和连接突部；以及
肋，从所述第一部分壁延伸，其中沿着线A-A截取的所述肋的截面包括
第一通道，由通道壁和凸起部的第一横向壁之间的开口形成，其中所述凸起部包括所述第一横向壁和第二横向壁，其中连接壁布置在所述第一横向壁和所述第二横向壁之间；其中所述第一通道沿着所述聚合物构件的长度Lp的一部分延伸；以及
金属/复合构件，在所述聚合物构件的与所述连接壁相对的侧部上耦接至所述聚合物构件。
2.根据权利要求1所述的混合式能量吸收横梁，其中，所述聚合物构件进一步包括
第二部分，其中所述第二部分包括由第二部分壁连接的第二突部和所述连接突部；以及
肋，从所述第二部分壁延伸，其中沿着线A-A截取的所述肋的截面包括
第二通道，由通道壁和凸起部之间的开口形成，其中所述凸起部包括第一横向壁和第二横向壁，其中连接壁布置在所述第一横向壁和所述第二横向壁之间。
3.根据权利要求2所述的混合式能量吸收横梁，其中，所述肋在所述通道壁和所述凸起部的第二横向壁之间延伸。
4.根据权利要求2-3中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，所述混合式能量吸收横梁进一步包括中间基部部分，所述中间基部部分在所述凸起部的第二横向壁和所述凸起部的第一横向壁之间延伸，从而形成位于所述第一通道和所述第二通道之间的第三通道。
5.根据权利要求2-4中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，布置在所述第一通道中的肋和布置在所述第二通道中的肋大致平行。
6.根据权利要求2-5中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，所述凸起部或多个所述凸起部具有C形截面。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，所述聚合物构件沿着所述聚合物构件的长度是弯曲的。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，所述金属/复合构件被插入所述聚合物构件中。
9.根据权利要求2-7中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，所述聚合物构件进一步包括
第一基部部分和第二基部部分，其中所述第一基部部分和所述第二基部部分通过所述中间基部部分连接，其中第一弯曲部分从所述中间基部部分的一侧延伸以到达所述第一基部部分，并且其中第二弯曲部分从所述中间基部部分的一侧延伸以到达所述第二基部部分；并且
其中，所述第一基部部分和所述第二基部部分与所述金属/复合构件机械连通。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，所述聚合物构件进一步包括从所述第一基部部分延伸的和/或从所述第二基部部分延伸的加固元件。
11.根据权利要求1-10中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，所述聚合物构件包括热塑性材料。
12.根据权利要求1-11中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，所述聚合物构件是注射成型的。
13.根据权利要求1-12中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，所述金属/复合构件具有大致I形截面或大致矩形的截面。
14.根据权利要求1-13中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，所述金属/复合构件包括合金钢。
15.根据权利要求1-14中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，所述金属/复合构件通过折弯、轧制或液压成形形成。
16.根据权利要求1-15中的任一项所述的混合式能量吸收横梁，其中，所述聚合物构件和所述金属/复合构件形成包覆成型的整体结构。
17.一种保险杠组件，包括：
根据权利要求1至16中的任一项所述的混合式能量吸收横梁；以及
过梁横带，覆盖所述混合式能量吸收横梁的一部分。
18.根据权利要求17所述的保险杠组件，其中，所述混合式能量吸收横梁被构造为附接至车辆前端模块和/或车辆后端模块。
19.一种制造混合式能量吸收横梁的方法，包括：
形成聚合物构件，所述聚合物构件包括：第一部分，其中所述第一部分包括由第一部分壁连接的第一突部和连接突部；以及肋，从所述第一部分壁延伸，其中沿着线A-A截取的所述肋的截面包括由通道壁和凸起部的第一横向壁之间的开口形成的第一通道，其中所述凸起部包括所述第一横向壁和第二横向壁，其中连接壁布置在所述第一横向壁和所述第二横向壁之间；其中所述第一通道沿着所述聚合物构件的长度Lp的一部分延伸；
形成金属/复合构件；以及
在所述聚合物构件的与所述连接壁相对的侧部上将所述聚合物构件附接至所述金属/复合构件。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述聚合物构件被包覆成型在所述金属/复合构件上。
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