CN107531136A - 用于抵抗车辆侧门向内突入的防撞梁 - Google Patents

Abstract

用于加强车门的防撞梁，所述防撞梁包括长形梁，其具有跨越长形梁的长度的中空内部。长形梁包括跨越所述长度并被构造为面向所述车门的外侧的撞击部分。长形梁还包括横截面形状，其具有顶壁部分和底壁部分，所述顶壁部分和底壁部分在包括撞击部分的横截面形状的弯曲段处互相连接。顶壁部分和底壁部分各包括中间折弯处以限定在中间折弯处的相对侧上的基本上水平的部分和成角度的部分，其中中间折弯处构造成防止长形梁因车门外侧的冲击力而向内移位。

Description

用于抵抗车辆侧门向内突入的防撞梁

相关申请的交叉引用

本申请要求根据35U.S.C.§119(e)于2015年4月17日提交、题为用于抵抗车辆侧门向内突入的防撞梁的美国临时申请号62/149,078的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及用于加强车体部件的防撞梁，更具体地涉及加强车辆侧门的防撞梁，并且在车门受撞击时防止向车厢内突入的防撞梁。

背景技术

通常已知的是在跨过车门的框架上安装或以其他方式提供防撞梁，以防止在车门受侧面碰撞的撞击时突入车厢内。特别常见的是使用具有圆形横截面的管状形状的车门防撞梁，其通常是通过调整钢管的规格或厚度、调整管状形状的直径、和/或将更多或更少的车门防撞梁安装在门框上，以构造成所需的向内突入的阻力，而当设计成满足安全标准时，这将不利地增加车门的总重量。还已知提供一种车门防撞梁，这在美国专利No.6,020,039中已被描述过。

发明内容

本发明提供一种防撞梁或装置，例如长形梁，其构造成安装在车辆的门上，梁具有一接触部分面向门的外侧。防撞梁被构造成的横截面形状具有顶壁部分和底壁部分，每个顶壁部分和底壁部分均包括中间折弯处，以限定可以是平面和水平取向的第一部分，以及第二部分，其与第一部分成一角度并且向着梁的接触部分延伸。顶壁部分和底壁部分由此各自具有至少两个彼此明显成角度的部分。因此，形成顶壁部分和底壁部分的第一部分和第二部分的中间折弯处被特别地构造成增强了对于传递到接触部分的侧面冲击力的梁的力偏转特性，或者当设计成用于通用的力偏转标准时，以使防撞梁的重量更轻。

根据本发明的一个方面，用于加强车门的防撞梁包括长形梁，所述长形梁具有跨越所述长形梁的其长度的中空内部。长形梁包括跨越该长度的撞击部分，并构造成面向车门的外侧。长形梁还包括横截面形状，所述横截面形状具有顶壁部分和底壁部分，该顶壁部分和底壁部分在该横截面形状的弯曲段处互相连接，该弯曲段包括该撞击部分。顶壁部分和底壁部分各自包括中间折弯处以限定在中间折弯处的相对侧上的基本上水平的部分和成角度的部分，其中中间折弯处构造成限制长形梁因车门外侧的冲击力而向内移位。

根据本发明的另一方面，一种门防撞梁包括长形的中空梁，其具有被构造为面向车门的外侧的侧面撞击表面及相对端被构造成设置在车门外围框架。长形的中空梁包括横截面形状，所述横截面形状具有顶壁部分和底壁部分，该顶壁部分和底壁部分在包括该侧面撞击表面的圆角撞击点处相互相连接。横截面形状的顶壁部分和底壁部分各自包括第一基本上平面的部分和与第一基本上平面的部分成角度的第二基本上平面的部分，其中顶壁部分和底壁部分的第二基本平面的部分在圆角撞击点处互相连接。至少其中之一个的第一基本上平面的部分的一长度大于或等于对应的第二基本上平面的部分的一长度，以便限制长形的中空梁因车门外侧的冲击力而朝向车门的内侧移位。

根据本发明的另一方面，一种用于防止车门向内移位的防撞梁包括由金属片辊轧形成的长形梁。长形梁具有构造成面向车门的外侧的接触部分。长形梁还包括横截面形状，所述横截面形状具有顶壁部分和底壁部分，每个部分包括中间折弯处以限定在中间折弯处的相对侧上的第一平面部分和第二平面部分，其中第一平面部分基本上彼此平行并且第二平面部分成角度向着彼此。

结合附图回顾以下说明书，本发明的这些和其它目的、优点、目的和特征将变得显而易见。

附图说明

图1是根据本发明的具有布置在车辆的侧门处的防撞梁的车辆的透视图；

图1A是在图1所示的指定在轮廓区域1A处的车辆的一部分的放大透视图，示出了布置在侧门处的防撞梁；

图2是根据本发明的图1A所示的防撞梁和相关的安装支架的上透视图；

图2A是图2所示的防撞梁和安装支架的分解上透视图；

图2B是如图2A所示的防撞梁的端部部分的放大的上透视图；

图3是图2所示的防撞梁和安装支架的上透视图，从图2所示的视图的防撞梁和安装支架的相对侧得出；

图3A是图3所示的防撞梁和安装支架的分解上透视图；

图3B是如图3A所示的防撞梁的端部部分的放大的上透视图。

图4是防撞梁的俯视图，示出了指向防撞梁的外部部分的侧向冲击力方向箭头；

图5是沿图4所示的V-V线截取的防撞梁的横截面图，示出了指向防撞梁的侧面冲击力方向箭头；

图6是示出当防撞梁的各种特性被调整时防撞梁的能量吸收行为的边际平均数图；和

图7和8分别示出了两个不同的防撞梁的示意性横截面形状以及与这两个横截面形状相关联的防撞梁的图中所示的相应的力位移曲线。

具体实施方式

现在参考附图和其中所示的说明性实施例，车门防撞装置或梁10设置有长形梁12，其被构造成设置或安装在车辆16的门14处，诸如乘客侧的或驾驶员侧的门。长形梁12设置有长形梁12的撞击部分或接触部分18，其面向门14的外侧20，使得被传递到长形梁12的接触部分18的侧面冲击力F(图5)或类似的力至少部分地被梁吸收，并且车门14的向内变形及位移由梁减小或以其它方式被阻止。为了增加接触部分18对冲击力的能量吸收，长形梁12被构造成一横截面形状，所述横截面形状具有顶壁部分22和底壁部分24，每个部分包括中间折弯处26(图2B)。该中间折弯处26在每个折弯处26的相对侧上限定相应顶壁部分22和底壁部分24的第一部分或部分28和第二部分或部分30。

如图2B和3B所示的长形梁12的端部分34处和图5中所示的横截面，第二部分30比第一部分28更接近或更靠近梁12的接触部分18，并且可以在梁12的圆角部分或弯曲段或折弯点31处互相连接，其包括梁12的接触部分18。此外，第一部分28可以是基本上平面和水平取向的，并且因此可以被称为平面水平部分28，并且第二部分30可以是基本上平面的并且与第一部分成角度，因此可以将其称为平面成角度的部分30。

中间折弯处26被构造成对付由于例如相对于车辆的侧门(图1)的外侧的横向的侧面冲击力传递到长形梁12的接触部分18的冲击力F而增强梁10的顶壁部分22和底壁部分24的力偏转特性。同样，当具有中间折弯处26的防撞梁10设计成用于通用安全标准或大体上恒定的力偏转特性时，与具有圆角横截面的防撞梁相比，可以使用较少的材料来形成梁12。例如，具有中间折弯处26的防撞梁10可以使用用于辊轧形成梁的较薄规格的钢片，这导致比先前的门防撞梁更低的成本和更轻的重量。改善能量吸收、节约成本和大规模减量是关键考虑因素，由于与日俱增的燃油里程和排放要求的关系，对这些考虑的轻微改进是重要的。

参考图1所示的车门防撞装置或梁10，车辆16被示出具有前侧门14，前侧门14具有连接特征或安装件32，将长形梁12的端部34固定到门14相对的前部和后部位置，使得长形梁12跨越门14的中心区域，在门框的底部部分36和门的窗口38之间。门的中心区域通常由车门14的框架部分不支撑，使得长形梁12的相对端34可以安装或附接到车门14的周边框架或结构并且将门14的中央区域加强。如通常所理解的，长形梁12可以设置在门14内或内部，位于门14的外部主体面板和内部装饰面板之间，从而将防撞梁10隐藏在完成的车门上。

如图1和1A大体上所示，安装件32构造成以大致水平的方向横跨门14的中心区域、刚性且牢固地支撑长形梁12，但是对于长形梁来说可以想像到其它取向，例如以对角线或垂直地定向。长形梁12被布置成使长形梁12的接触部分18面向外并且梁12跨越门14的理想的区域，以防止或抵抗在那些区域中向内突入，例如接收可能的冲击力。例如，梁12可以布置成与用于普通车辆或车辆类型的横向侧面冲击的位置对准的高度和方向。所示的连接特征或安装件32设置为分离的安装支架32，其附接到门框架并且接合长形梁12的端部部分以将梁12支撑在所需的位置和取向。可选地，连接特征或安装件可以整体地与长形梁的端部形成；可以是分离的支架、焊接接头或紧固件；或者否则可以与车门的框架的一部分一体地形成。还可以设想，防撞梁可以可选地安装到替代的车门，例如后侧门，滑动门或后舱门，并且还可以并入车辆的其他结构区域中，不在或以其他方式并入便门。

参照图2A和图3A所示的安装支架32，每个支架包括与长形梁12的内侧和顶壁部分和底壁部分22，24接合的中心U形支撑部分32a。支架32还包括附接凸缘32b，其整体地从U形支撑部分32a的相对侧以适于附接到车架的方式延伸，例如经由紧固件穿过孔32c，以与车门的周边框架接合，如图1所示。当长形梁12的端部部分与U形支撑部分32a接合时，它们可以被焊接或以其它方式固定在一起，如图2所示般。在顶壁部分和底壁部分22,24与支架32的凸缘32b之间具有焊接点33。

如图2-5所示，门防撞装置10的长形梁12具有中空的内部44和跨越梁12的长度的闭合的横截面形状。梁的横截面形状12包括顶壁部分22和底壁部分24整体地经由内壁部分40在一内侧和经由外壁部分42在一外侧互相连接，也被显示为圆角弯曲段31，从而围绕长形梁12的中空部分的体积44。在另外的实施例中，顶壁部分22和底壁部分24可以可选地互相连接或以其他方式不连接，例如通过缺少外壁部分以提供开放的横截面形状，同时在顶壁部分22和底壁部分24中保留中间折弯处26。长形梁12的外壁部分42包括长形梁12的接触部分18，如图所示，该部分由形成在顶壁部分22和底壁部分24(的平面的倾斜部分)的第二部分30之间的圆角弯曲点或部分31提供。圆角弯曲点31的外表面提供长形梁12的弯曲的撞击表面46(图5)，其面对门14的外侧20。撞击表面46的曲率可以在长形梁12的另外的实施例中基于圆角弯曲点的曲率半径而变化，这可以取决于材料性质的限制，例如用于辊轧的金属片的轫性形成长形梁12。在所示实施例中，弯曲点或部分31具有大体上等于或大约为用于形成长形梁12的金属片的厚度的四倍的内半径48。然而，可预期该半径可以可选地更大或更小，例如当使用不同的材料和/或成形方法时。

顶壁部分22和底壁部分24中的中间折弯处26可以经由辊轧成形工艺折弯或以其它方式形成，以在折弯处26的相对侧上限定第一或水平部分28和第二部分或成角度的部分30。成角度的部分30更靠近长形梁12的接触部分18，因为成角度的部分30经由外壁部分42中的弯曲点31互相连接。在长形梁12的接触部分18处受到冲击力F(图5)时，冲击力沿着成角度的部分30传递到水平部分28，并且因此可在顶壁部分和底壁部分22,24的接触部分18和成角度的部分30处产生压缩应力，同时可以在内壁部分40和顶壁部分22和底壁部分24的水平部分28中产生拉伸应力。为了改善成角的部分和水平部分30,28之间的力传递，中间折弯处26可以形成在顶壁部分22和底壁部分24中的相同或基本相同的位置处。中间折弯点26可以设置在长形梁的顶壁部分22和底壁部分24上的相似位置以允许顶壁部分和底壁部分中的能量传递通常一致。顶壁部分和底壁部分中的这种大致一致的能量传递防止了梁中的扭转，否则梁的扭转将会在安装件32上产生额外的应力，并产生过早的折弯断裂的条件(例如，在顶壁部分或底壁部分达到承压能力之前)。这样，平面水平部分28可以彼此间隔开并且可以相对于彼此大致平行，如图5所示，这导致长形梁12的横截面形状大约绕垂直居中的水平平面或水平线对称。

为了进一步改善成角度的部分和水平部分30,28之间的冲击能量吸收特性和力传递，中间折弯处26被定位成使水平部分28的长度52(图5)大于或等于相应的成角度的部分30的长度54(图5)。如图6所示，增加成角度的部分30的长度(称为成角度的平台)具有递减的能量吸收的改善，而增加水平部分28的长度(称为剪切壁平台)对能量吸收的改善具有基本上线性的相关性。更具体地说，成角度的部分30中的能量吸收在长度约为10毫米之后开始看到一些减小的回报，这表明斜率从大约10mm到大约13mm变得不太陡，而斜率从大约8毫米至约10毫米为较陡。相比之下，平台部分或水平部分28的能量吸收随着其长度增加而持续线性增加。因此，由于成角度的部分30被缩短以延长水平部分28，所以能够提高能量吸收。成角度的部分和水平部分30,28的特性之间的这种相关性允许中间折弯处26形成在顶壁部分和底壁部分22,24中的位置处，其实现了为顶壁部分和底壁部分22,24选择的总长度的能量吸收潜势。

为了证明通过将中间折弯处26包括在顶壁部分22和底壁部分24中而提供的改良能量吸收，两个示例性横截面形状56A和56B(图7)的力偏转曲线(图8)示出与峰值装载点58基本上相同的承压特征。从峰值承压点58，具有中间折弯的梁56B的能量吸收在折弯期间具有显着的性能提高。更具体地，具有中间折弯处26的梁56B提供约1730J的能量吸收，而具有三角形横截面且没有中间折弯的梁56A提供约1670J的能量吸收。这些梁用于比较力偏转曲线时具有等于约1.4kg的相对质量、约1.9mm的壁厚，并且由拉伸强度为约1700MPa的马氏体(martensitic)钢形成。

如图2-5所示，所示实施例的长形梁12具有闭合的横截面形状以围绕长形梁12的内部体积44，其将内壁部分40提供为基本平坦的壁部分。因此，所示的内壁部分40与长形梁12的顶壁部分22和底壁部分24的基本水平的部分28正交。内壁部分40的平面形状提供了顶壁部分和底壁部分22,24内侧之间的直接连接，从而最小化用于互相连接顶壁部分和底壁部分22,24的材料的量。内壁部分40与顶壁部分22和底壁部分24之间的过渡折弯处60具有大致上等于接触部分18的内半径48(即外壁部分42的弯曲点)的内半径。再次地，内壁部分40用于承受从冲击力F施加到接触部分18的拉力。长形梁12(图2-5)所示的实施例具有约35mm的最终总横向宽度尺寸W，以及垂直高度尺寸H为约30mm。

关于形成防撞梁的方法，长形梁12可以通过一系列滚筒形成，所述一系列滚筒与连续的金属片接合，该金属片通过滚筒移动以形成长形梁的横截面形状。在卷辊状线中生产的单独的滚子被构造成在外壁部分42中依次形成圆角弯曲点、在顶壁部分和底壁部分22,24中的中间折弯处26以及在顶壁部分和底壁部分22,24之间的过渡折弯处60。可以断断续续地以折弯几种花纹图案或步骤形成这些折弯以达到本发明的期望的横截面形状。金属片的边缘可以通过焊接来附接以封闭和保持该闭合的横截面形状，例如在轧辊成形器的端部处的焊接站处的感应焊接，以形成沿着连接辊形成的金属片的边缘的长形梁的长度的焊缝55，例如在图5所示的位置处，从而将横截面形状刚性地保持在长形梁的内部空间周围的适当位置。焊缝可以是连续的或间歇的，并且可以位于减小焊缝上的压缩和拉伸冲击应力的位置，这可能导致焊缝处的折弯断裂。因此，焊缝优选地形成在顶壁部分22或底壁部分24中的一个上，以减小焊缝处的压缩和拉伸冲击应力。更具体地，焊缝优选地形成在顶壁部分或底壁部分的平台部分或水平部分中，例如在图5所示的焊缝55位置处。在离开焊接站时，将梁例如在切割站处切割成对于相应的门类型和/或车辆设计所期望的长度的长形的梁部分。

具有本发明的横截面形状的长形梁12可以由各种金属和加工技术形成，包括上述辊轧成形工艺。在辊轧成形工艺中使用时，考虑到防撞梁是由具有至少约1700MPa的拉伸强度的马氏体钢辊形成并且冷成型为基本上连续的片材，其厚度优选在约1mm至约2之间mm，更优选约1.8mm。然而，也可以想到，长形梁12可以形成有其它厚度和等级的钢，铝和其它金属合金，以提供本发明的横截面形状，其中间折弯功能用于防止长形梁12由于车门14的外侧上的冲击力向车门14内移位。利用其它预期的成形技术，如本文所述的弯曲点和中间折弯可以是横截面中的形状，其可以由非折弯加工技术形成，例如挤出成型工艺。

为了本公开的目的，术语“上”，“下”，“右”，“左”，“后”，“前”，“垂直”，“水平”及其衍生词应与本发明相关如图1所定向般。然而，应当理解，本发明可以采取各种替代方向，除非明确地指定相反。还应当理解，在附图中示出并在本说明书中描述的具体设备和工艺仅仅是在所附权利要求中限定的发明构思的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例相关的特定形状尺寸和其他物理特性不应被视为是限制性的，除非权利要求明确地另有说明。

具体描述的实施例中的变更和修改可以在不脱离本发明的原理的情况下进行，本发明仅由根据专利法原理解释的所附权利要求的范围限制。已经以说明性方式描述了本公开，并且应当理解，已经使用的术语旨在是描述性而不是限制性的词语。根据上述教导，本公开的许多修改和变体是可能的，并且本公开可以以不同于具体描述的方式实施。

Claims (20)

1.一种用于加强车门的防撞梁，所述防撞梁包括：

长形梁，其具有跨越所述长形梁的长度的中空内部和跨越所述长度并被构造为面向所述车门的外侧的撞击部分；

其中所述长形梁包括横截面形状，所述横截面形状具有顶壁部分和底壁部分，所述顶壁部分和底壁部分在包括所述撞击部分的横截面形状的弯曲段处互相连接；和

其中所述顶壁部分和所述底壁部分各包括中间折弯处以限定在中间折弯处的相对侧上的基本上水平的部分和成角度的部分，所述中间折弯处被构造成防止长形梁因车门外侧的冲击力而向内移位。

2.根据权利要求1所述的防撞梁，其中所述长形梁的横截面形状包括内壁部分，所述内壁部分在与所述弯曲段相对的横截面形状的一侧处与所述顶壁部分和底壁部分互相连接。

3.根据权利要求2所述的防撞梁，其中所述内壁部分包括基本平面的部分，所述基本上平面的部分大致与所述顶壁部分和底壁部分的实质水平的部分直交。

4.根据权利要求1所述的防撞梁，其中所述中间折弯点设置在所述顶壁部分和所述底壁部分上的基本相同的位置处，使得所述横截面形状大致上绕基本上居中的水平线对称。

5.根据权利要求1所述的防撞梁，其中所述基本水平部分中的至少一个的长度大于或等于与所述至少一个所述基本水平部分相邻的所述成角度的部分的长度。

6.根据权利要求1所述的防撞梁，还包括附接在所述长形梁的端部处的安装支架，所述安装支架被构造成安装在所述车门处，使得所述长形梁布置成在某高度处被构造成在撞击部分接收横向的侧面冲击力。

7.根据权利要求1所述的防撞梁，其中所述长形梁包括在所述顶壁部分和底壁部分中的其中一个处沿着所述长形梁的长度形成的焊缝，以便当所述长形梁因为从车门外侧的横向的侧面冲击力而折弯时，减小所述焊缝上的压缩和拉伸冲击应力。

8.根据权利要求1所述的防撞梁，其中所述长形梁的横截面形状是闭合的，并且包括沿着所述长形梁的长度的焊缝，所述焊缝连接形成所述长形梁的金属片的边缘。

9.根据权利要求1所述的防撞梁，其中所述弯曲段是圆角的并且包括大于或等于形成所述长形梁的金属片的厚度的大约四倍的内半径。

10.根据权利要求9所述的防撞梁，其中所述金属片包括具有至少约1700MPa的拉伸强度的马氏体钢。

11.一种门防撞梁，包括：

长形的中空梁，其具有被配置为面向车门的外侧的侧面撞击表面，以及相对端被构造成设置在车门的周边框架上；

其中所述长形中空梁包括横截面形状，所述横截面形状具有顶壁部分和底壁部分，所述顶壁部分和底壁部分在包括侧面撞击表面的圆角撞击点处互相连接；

其中所述截面形状的顶壁部分和底壁部分各自包括第一基本上平面的部分和与所述第一基本上平面的部分成一定角度的第二基本上平面的部分，其中所述顶壁部分和底壁部分的所述第二基本平面的部分在圆角撞击点处互相连接；和

其中所述第一基本平面部分中的至少一个的长度大于或等于所述对应的第二基本平面部分的长度，以便抵抗所述长形中空梁因在车门的外侧的冲击力而向所述车门的内侧移位。

12.根据权利要求11所述的门防撞梁，其中所述横截面形状包括与所述圆角撞击点相对的内壁部分，并且其中所述内壁部分包括大体上平面的部分，其大致与顶壁部分和底壁部分中的至少一个的所述第一平面部分直交。

13.根据权利要求11所述的门防撞击梁，其中所述长形中空梁的横截面形状沿着所述长形中空梁的长度绕所述顶壁部分和所述底壁部分之间的大致居中的平面大致对称。

14.根据权利要求11所述的门防撞梁，其中所述长形中空梁包括在所述顶壁部分和底壁部分中的其中一个处沿着所述长形中空梁的长度形成的焊缝，以连接用于形成所述长形中空梁的金属片的边缘。

15.根据权利要求14所述的门防撞梁，其中所述圆角撞击点包括大于或等于所述金属片的厚度的大约四倍的内半径。

16.根据权利要求11所述的门防撞梁，其中所述长形空心梁由拉伸强度为至少约1700MPa的马氏体钢片辊轧成型。

17.一种用于防止车门向内移位的防撞装置，所述防撞装置包括：

长形梁，其由金属片辊轧成形并具有构造成面向车门外侧的接触部分；

一对安装支架，其附接在长形梁的相对的端部部分处；和

其中所述长形梁包括横截面形状，该横截面形状在所述安装支架之间延伸并具有顶壁部分和底壁部分，所述顶壁部分和底壁部分各自包括中间折弯处以限定在所述中间折弯处的相对侧上的第一平面部分和第二平面部分，所述第一平面部分彼此基本平行，并且所述第二平面部分成角度向着彼此。

18.根据权利要求17所述的防撞装置，其中所述顶壁部分和所述底壁部分的所述第二平面部分整体地在所述接触部分处互相连接。

19.根据权利要求18所述的防撞装置，其中所述长形梁的横截面形状包括在所述顶壁部分和所述底壁部分的所述第二平面部分之间的圆角弯曲点，所述圆角弯曲点具有大于或等于约为金属片厚度的四倍的内半径。

20.根据权利要求19所述的防撞装置，其中所述金属片包括拉伸强度为至少约1700MPa的马氏体钢，并且其中所述第一平面部分的长度大于或等于所述第二平面部分的长度。