CN109562731A - 行人保护装置和相关方法 - Google Patents

Abstract

一种行人保护装置包括具有塑料材料(150)以及一个或更多个叠层件(154)的复合主体(146)，每个叠层件包括分散在基质材料内的纤维(158)，其中，主体(146)限定在第一端和第二端之间延伸的细长梁(74)，细长梁(74)具有第一凸缘和第二凸缘(86)以及腹板(94)，每个凸缘在第一端和第二端之间延伸，并且腹板在第一凸缘和第二凸缘(86)之间延伸并连接第一凸缘和第二凸缘(86)，其中，一个或更多个叠层件(154)中的至少一个沿第一凸缘(86、90)设置和/或一个或更多个叠层件(154)中的至少一个沿第二凸缘(86、90)设置。在一些装置中，背离第二凸缘(86、90)的第一凸缘(86、90)外表面(126、130)是凸形的。在一些装置中，一个或更多个叠层件(154)中的至少一个的基质材料包括塑料材料(150)。

Description

行人保护装置和相关方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年8月5日提交的美国临时专利申请第62/371,446号的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文。

背景

1.技术领域

本发明一般涉及行人保护，更具体但非限制性地，涉及配置为在与车辆碰撞期间引导行人腿部运动以降低对行人造成某些伤害的风险的装置和相关方法。

2.背景技术

由于对行人保护的兴趣增加，已经产生了要求车辆制造商提供保险杠系统的标准，该保险杠系统在与行人碰撞期间减少施加在行人身上的力，减轻行人腿部伤害等。

一些这样的保险杠系统包括能量吸收器(例如，泡沫、热塑性塑料和/或类似的能量吸收器)和设置在能量吸收器下方的腿保护装置。在与行人碰撞期间，能量吸收器可以减小施加在行人身上的力，并且腿保护装置能够引导行人腿部运动，例如，以抵御对更远离膝盖的腿下部部位的侵入，从而减少膝盖上的弯曲和剪切载荷，降低了行人被困在车辆下方的风险等。

一些腿保护装置由金属制成，无论是管状结构还是冲压结构。金属腿保护装置由于其金属结构可能是过于沉重的，可能在形状和几何形状上是受到限制的(例如，施加车辆设计限制)，可能在它们的长度上易于产生不均匀的刚度等。

一些腿保护装置由热塑性材料制成。典型的热塑性腿保护装置(有时称为底座或防溅罩)能够包括板状结构，该板状结构是波纹状的，以增加碰撞方向上的刚度。这种热塑性腿保护装置能够是相对较大的，这会施加车辆设计限制、使腿保护装置的安装复杂化、使车辆维护复杂化等。

在美国专利第8,684,427号中公开了腿保护装置的示例。

发明内容

本发明的行人保护装置的一些实施例配置为具有：(1)足够的弯曲刚度和/或扭转刚度以减轻与行人碰撞期间的行人腿部伤害(例如，弯曲刚度和/或扭转刚度基本上等于或大于可比较的金属腿保护装置的相应弯曲刚度和/或扭转刚度)；和/或(2)减轻的重量和/或尺寸(例如，当与可比较的金属腿保护装置或可比较的热塑性腿保护装置相比时)，例如通过：(i)包括塑料材料以及一个或更多个叠层件的复合结构，每个叠层件包含分散在基质材料中的纤维；(ii)细长梁，包括第一凸缘和第二凸缘，以及在第一凸缘和第二凸缘之间延伸并连接第一凸缘和第二凸缘的腹板(例如，I形横截面)；和/或(iii)沿第一凸缘设置的一个或更多个叠层件和/或沿第二凸缘设置的一个或更多个叠层件((ii)和(iii)各自可增加与梁的中性轴线间隔开的梁材料的量和/或刚度)。

本发明的行人保护装置的一些实施例配置为沿装置的长度(例如，当与可比较的金属腿保护装置相比时)具有更均匀的弯曲刚度和/或扭转刚度，例如通过：(i)在第一端和第二端之间延伸并包括第一凸缘、第二凸缘和腹板的细长梁，每个凸缘在第一端和第二端之间延伸，并且腹板在第一凸缘和第二凸缘之间延伸并连接第一凸缘和第二凸缘，其中，第一凸缘、第二凸缘和/或腹板的宽度、高度和/或厚度朝向第一端和第二端中的至少一个(例如，每个)减小；和/或(ii)沿第一凸缘设置的一个或更多个叠层件和/或沿第二凸缘设置的一个或更多个叠层件，其中，沿第一凸缘设置的一个或更多个叠层件和/或沿第二凸缘设置的一个或更多个叠层件的宽度、高度和/或厚度朝向第一端和第二端中的至少一个减小。

一些实施例配置为例如通过包括塑料材料(例如，由塑料材料组成)的一个或更多个叠层件的基质材料来促进复合主体的塑料材料与复合主体的一个或更多个叠层件之间的粘合，该一个或更多个叠层件中的每一个包含分散在基质材料内的纤维。

术语“耦接”定义为连接，但不一定是直接连接，也不一定是机械连接；两个“耦接”的物体彼此可以是一体的。除非本公开另有明确要求，否则术语“一”和“一个”定义为一个或更多个。如本领域普通技术人员所理解的，术语“基本上”定义为很大程度上但不一定完全是指定的内容(并且包括所指定的内容；例如，基本上90度包括90度并且基本平行包括平行)。在任何公开的实施例中，术语“基本上”和“大约”可以用“[百分比]内”的指定内容来代替，其中百分比包括0.1％、1％、5％和10％。

短语“和/或”表示“和”或者“或”。为了说明，A、B和/或C包括：单独的A、单独的B、单独的C、A和B的组合、A和C的组合、B和C的组合、或A，B和C的组合。换句话说，“和/或”作为包容性或。

如在本公开中所使用的，“薄层”是通过将基质材料引入纤维布置而形成的材料层。“叠层件”是包括一个或更多个薄层的材料层，无论薄层是否固结。

此外，以某种方式配置的装置或系统至少以这种方式配置，但是也能够以除了具体描述的方式之外的其他方式配置。

术语“包括”(和任何形式的包括，例如“含有”和“包含”)，“具有”(和任何形式的具有，例如“带有”和“有”)和“包含”(和任何形式的包含，例如“含有”和“包括”)都是开放式连接动词。因此，“包括”、“具有”或“包含”一个或更多个元件的装置拥有那些一个或更多个元件，但不限于仅拥有那些元件。同样地，“包括”、“具有”或“包含”一个或更多个步骤的方法拥有那些一个或更多个步骤，但不限于仅拥有那些步骤。

任何装置、系统和方法的任何实施例能够由或基本上由任何所描述的步骤、元件和/或特征组成，而不是包括/具有/包含任何所描述的步骤、元件和/或特征。因此，在任何权利要求中，术语“由...组成”或“基本上由...组成”能够代替上述任何开放式连接动词中的任何一个，以便改变如果使用开放式连接动词会获得的给定权利要求的范围。

除非本公开或实施例的性质明确禁止，否则一个实施例的一个或更多个特征可以应用于其他实施例，即使没有描述或示出。

以上描述了与实施例相关联的一些细节，下面描述其他细节。

附图说明

以下附图通过示例而非限制的方式示出。为了简洁和清楚起见，给定结构的每个特征并不总是在出现该结构的每个图中标记。相同的附图标记不一定表示相同的结构。相反，相同的附图标记可以用于表示类似的特征或具有类似功能的特征，也可以使用不同附图标记来表示。附图按比例绘制(除非另有说明)，意味着至少对于附图中描绘的实施例，所描绘的元件的尺寸相对于彼此是准确的。

图1是车辆的保险杠系统的示意性横截面侧视图。

图2A是本发明行人保护装置的第一实施例的前视立体图。

图2B是沿图2A的线2B-2B截取的图2A的装置的示意性横截面端视图。

图2C是图2A的装置的放大后视立体图。

图3是图2A的装置的前视立体图，该装置示出为耦接到保险杠罩的一部分。

图4A和图4B是本发明行人保护装置的实施例的示意性俯视图，示出了各种肋配置。

图5A至图5C是叠层件的示意性分解视图，该压层板可适用于本发明行人保护装置的一些实施例。

图6是图2A的装置的前视立体图。

图7是具有不同厚度的叠层件的示意图，该叠层件可适用于本发明行人保护装置的一些实施例。

图8描绘了对图2A的装置的模拟的小腿碰撞。

图9是描绘响应于图7的模拟小腿碰撞，图2A的装置的刚度和可比较的钢腿保护装置的刚度的图表。

具体实施方式

图1描绘了包括保险杠系统14的车辆10。保险杠系统14能够包括能量吸收器18，如图所示，能量吸收器18能够耦接到保险杠梁22。例如，能量吸收器18能够包括通过将例如泡沫(例如，聚苯乙烯、聚氨酯、聚醚、聚乙烯、聚丙烯和/或类似泡沫)、可压溃结构等压溃来吸收能量的材料和/或结构。至少通过这种方式，能量吸收器18能够配置为利用保险杠系统14减小在行人碰撞期间施加在行人身上的力的大小。保险杠系统14能够包括腿保护装置26，其能够设置在能量吸收器18下方，并且配置为利用保险杠系统在行人碰撞期间引导行人的腿部运动，例如，以抵御对更远离膝盖的腿下部部位的侵入。例如，腿保护装置26能够比能量吸收器18更硬。至少通过这种方式，腿保护装置26能够减少膝盖上的弯曲和/或剪切载荷，否则可能导致胫骨骨折、关节内骨折、韧带破裂等，降低了行人被困在车辆10下方的风险等。保险杠系统14的至少一部分能够设置在面板或保险杠罩30的下方。

现在参考图2A至图3，示出了本发明行人保护装置的一个实施例42。装置42能够是保险杠系统(例如，14)的部件，例如，保险杠系统的腿保护装置(例如，26)。例如，装置42能够安装到车辆(例如，汽车、卡车、公共汽车等)的前部，使得装置耦接到、或者形成或者设置为靠近车辆的下巴扰流板、空气导流板、前挡板等的至少一部分。如图3所示，装置42的至少一部分能够设置在面板或保险杠罩46内。例如，面板或保险杠罩46能够限定凹槽50，该凹槽50中能够容纳装置42的至少一部分，例如梁74(如下所述)。

装置42能够包括用于将装置耦接到车辆(图2C)的一个或更多个安装件58。安装件58能够各自(例如，在第二凸缘90处)耦接到梁74。更具体地，装置42能够包括一个或更多个支架62，每个支架62配置为耦接在相应的一个安装件58和车辆之间。每个支架62能够限定通道66，例如，以增加支架的刚度。支架62可包括金属(例如，钢、铝、钛等)、塑料材料(例如，热塑性材料、热固性材料和/或类似材料，无论是否填充纤维，其可以通过一个或更多个叠层件加固)，等。为了增加装置42的有效性(例如，用于在与行人碰撞期间引导行人腿部运动)，该装置(例如，通过安装件58和/或支架62)能够耦接到车辆的刚度较大的部分，例如保险杠梁、框架、单体等。

装置42能够包括在第一端78和第二端82之间延伸的细长梁74。梁74能够包括第一凸缘86和第二凸缘90，第一凸缘86和第二凸缘90均在第一端78和第二端82之间延伸，但不一定延伸到第一端78和第二端82中的每个。梁74能够包括在第一凸缘86和第二凸缘90之间延伸并连接第一凸缘86和第二凸缘90的腹板94。第一凸缘86和第二凸缘90中的一个(例如，每个)的至少一部分能够在腹板94的上方和下方延伸。腹板94的分别在第一凸缘86和第二凸缘90之间延伸的至少一部分能够是基本上平面的或板状的。

如图2B所示，第一凸缘86和第二凸缘90中的每一个的至少一部分能够相对于腹板94的至少一部分以角度98成角度地设置，例如，该角度98例如大于以下中的任意一个，或者在以下中的任两个之间：25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、130、135、140、145、150或155度。第一凸缘86的角度98能够与第二凸缘90的角度98不同。在装置42中，对于第一凸缘86和第二凸缘90中的至少一个(例如，每个)，角度98能够是大致90度。例如，当装置42耦接到车辆时，第一凸缘86和/或第二凸缘90分别能够是基本垂直的，而腹板94能够是基本水平的。再例如，梁74的至少一部分能够包括I形横截面。在其他实施例中，通过改变凸缘(例如，86和/或90)和/或腹板(例如，94)的结构和/或相对位置和/或取向，梁(例如，74)的至少一部分能够具有任何合适的横截面，例如U形横截面、Z形横截面、W形横截面(例如，通过包括第一基本上平面部分和第二基本上平面部分的腹板，该第一和第二基本上平面部分相对于彼此成角度地设置)等。

通过这些方式和其它方式，梁74的主要部分(例如第一凸缘86和第二凸缘90)能够与梁的中性轴线间隔开，从而增加梁的弯曲刚度和/或扭转刚度，并且，因此装置42能够减轻与行人碰撞期间的行人腿部损伤。

位于梁(例如，通过安装件58和/或支架62)与车辆的耦接位置处或附近的梁74的部分能够比梁的其他部分刚度小，例如，以利用梁和车辆之间的耦接提供的刚度。为了说明，腹板94的宽度106能够在梁74的中间处或附近最大，并且能够朝向第一端78和第二端82中的至少一个(例如，每个)减小。在一些实施例中，腹板(例如，94)的厚度(例如，110)和/或第一凸缘(例如，86)和/或第二凸缘(例如，90)的高度(例如，114)和/或厚度(例如，118)能够在梁(例如，74)的中间或附近达到最大，并且能够朝向梁的第一端(例如，78)和第二端(例如，82)中的至少一个(例如，每个)减小。通过这些方式和其他方式，梁74的重量能够减轻，和/或当耦接到车辆时，装置42能够促进使沿梁74的刚度均匀(例如，允许装置对沿梁的各个位置处的行人碰撞做出类似的响应)。

在所示的实施例中，梁74的任何部分(例如，第一凸缘86、第二凸缘90和腹板94)都不延伸超出背离第二凸缘的第一凸缘的外表面126。在该实施例中，梁74的任何部分(例如，第一凸缘86、第二凸缘90和腹板94)都不延伸超出背离第一凸缘的第二凸缘的外表面130。通过这样的特征，能够促进梁74相对于车辆(例如，在面板或保险杠罩46内)的布置，能够减轻梁74的重量等。然而，在其他实施例中，梁(例如，74)的一个或更多个部分能够延伸超出第一凸缘(例如，86)的外表面(例如，126)和/或第二凸缘(例如，90)的外表面(例如，130)。

梁74的至少一部分能够是弯曲的。例如，第一凸缘86的外表面126能够是凸形的。在其他实施例中，第一凸缘(例如，86)的外表面(例如，126)能够是凹形的。在一些实施例中，第二凸缘(例如，90)的外表面(例如，130)能够是凹形的或凸形的。例如，这种弯曲能够促进第一凸缘86和第二凸缘90之间沿梁74的距离的变化、梁相对于车辆(例如，在面板或保险杠罩46内)的布置等。

装置42能够包括从腹板94延伸并在第一凸缘86和第二凸缘90之间延伸的一个或更多个肋138。另外，如图4A和4B所示，装置的肋(例如，138)能够相对于相应梁(例如，74)的长尺寸成角度地(例如，以大约30度到大约60度的角度)设置(例如，装置42的肋138a、装置42a的肋138等)和/或基本垂直于相应梁的长尺寸(例如，装置42的肋138b、装置42b的肋138等)。这种肋(例如，138)能够增加梁(例如，74)的刚度，以换取梁重量的较少增加。

装置42能够包括复合主体146，其限定梁74、安装件58、肋138等。主体146能够表征为“复合材料”，其中，主体包括塑料材料150以及一个或更多个叠层件154，其中，塑料材料和叠层件组合以形成整体结构。作为一个非限制性示例，主体146能够通过将塑料材料150包覆成型到一个或更多个叠层件154上而形成。

塑料材料150能够包括热塑性材料，例如聚乙烯亚胺、聚醚酰亚胺或其衍生物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚(环己烷-1,4-二甲酸-1,4-环己二醇酯)、二醇改性的聚对苯二甲酸环己酯、聚苯醚、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、热塑性弹性体、对苯二甲酸弹性体、聚(对苯二甲酸环己烷二甲醇酯)、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰胺(例如PA6、PA66等)、聚砜磺酸盐、聚醚醚酮、聚醚酮酮、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚苯硫醚、聚碳酸酯/聚丁二酸丁二醇酯、其共聚物、或其组合，或热固性材料，例如不饱和聚酯树脂、聚氨酯、酚醛树脂、热硬化材料(duroplast)、脲醛、邻苯二甲酸二烯丙酯、环氧树脂、环氧乙烯基酯、聚酰亚胺、聚氰酸酯的氰酸酯、双环戊二烯、苯并恶嗪、其共聚物或其组合。塑料材料150能够包括分散元素，例如不连续或短纤维(例如，碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、钢纤维、纺织纤维或其组合)，其能够按重量计占塑料的10至70％。

一个或更多个叠层件(例如，154)能够各自包括任何合适数量的薄层(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个薄层)，每个薄层具有分散在基质材料(例如，162)中的纤维(例如，158)。例如，薄层能够包含按体积计30％至70％的纤维(例如158)和/或按重量计10％至85％的纤维。薄层的基质材料(例如，162)能够包括任何合适的基质材料，例如，一种或更多种上述热塑性材料和/或一种或更多种上述热固性材料。薄层的基质材料(例如，162)能够包括复合主体(例如，146)的塑料材料(例如，150)(例如，由复合主体的塑料材料组成)，促进复合主体内的塑料材料与薄层的粘合。

薄层的纤维(例如，158)能够包括任何合适的纤维，例如，任一种上述纤维。薄层的纤维(例如，158)能够以任何合适的方式布置和/或配置。例如，薄层的纤维(例如，158)能够是连续的和/或不连续的。对于进一步的示例，薄层的纤维(例如158)能够包括纱线，该纱线又能够包括编织的和/或混合的股线，并且这种纱线能够包括第一材料(例如，聚合材料)的股线和与第一材料不同的第二材料(例如，非聚合材料)的股线。再例如，薄层的纤维(例如，158)能够相对于彼此取向，使得基本上所有纤维均基本上彼此平行(例如，如在由单向纤维带形成的薄层中)，使得纤维限定了编织结构(例如，在具有平纹、斜纹、缎纹、席纹、纱罗、仿纱罗或类似编织的薄层中，无论是二维的还是三维的)等。

如下面将更详细描述的，叠层件(例如，154)能够沿结构(例如梁74)设置，以增加结构的弯曲刚度和/或扭转刚度。为了说明，对于沿梁74设置的给定叠层件(例如154)，与梁方向(例如，沿第一端78和第二端82之间的梁方向)基本对齐的纤维(例如，158)能够增加梁的弯曲刚度，并且相对于梁方向成角度设置的纤维能够增加梁的扭转刚度。

图5A描绘了可适用于一些装置(例如，42)的叠层件154a的示意性分解图。叠层件154a能够包括薄层170a，其中基本上所有纤维158均基本上彼此平行(例如，薄层可由单向纤维带形成)。薄层170a的纤维158能够在第一方向174a上对齐，并且叠层件154a能够包括薄层170b，薄片170b具有在第二方向174b上对齐的纤维158，第二方向174b相对于第一方向成角度地设置。例如，第一方向174a和第二方向174b之间的最小角度178能够是大约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85或90度。更具体地，叠层件154a能够包括六(6)个薄层170a-170f，具有纤维158的每个薄层相对于薄层和/或叠层件的长尺寸和/或相对于叠层件设置所沿的结构分别以大约0度、45度、-45度、-45度、45度和0度成角度地设置(例如，如果叠层件相对于梁方向沿梁74设置)。其他叠层件(例如，154)能够各自包括具有纤维的薄层，该纤维相对于薄层和/或叠层件的长尺寸和/或相对于叠层件设置所沿的结构分别以例如大约-90、-85、-80、-75、-70、-65、-60、-55、-50、-45、-40、-35、-30、-25、-20、-15、-10、-5、0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、和/或90度成角度地设置。叠层件(例如，154)的薄层能够以对称配置(例如，图5A)或不对称配置堆叠。

图5B描绘了可适用于一些装置(例如，42)的叠层件154b的示意性分解图。如图所示，叠层件154b能够包括一个或更多个薄层(例如，1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个薄层)(例如，170g-170l)，每个薄层具有纤维158，基本上所有纤维均基本上彼此平行(例如，每个薄层能够由单向纤维带形成)。在叠层件154b中，每个薄层(例如，170g-170l)能够包括纤维158，该纤维基本上与薄层和/或叠层件的长尺寸和/或与叠层件设置所沿的结构对齐。

图5C描绘了可适用于一些装置(例如，42)的叠层件154c的示意性分解图。叠层件154c能够包括具有纤维158的薄层170m，纤维158限定编织结构。例如，薄层170m能够包括基本上彼此对齐的第一组纤维158和基本上彼此对齐的第二组纤维158，其中第二组纤维与第一组纤维编织在一起，并相对于第一组纤维成角度地设置。更特别地，叠层件154c的薄层170m能够是0/90薄层，其中第二组纤维相对于第一组纤维以大约90度的角度成角度地设置，并且第一组纤维和第二组纤维中的一者基本上与薄层和/或叠层件的长尺寸和/或叠层件设置所沿的结构对齐。叠层件154c能够包括六(6)个薄层(170m-170r)，每层能够是0/90薄层；然而，其他叠层件(例如，154)能够包括0/90、+30/-60、-30/+60、+45/-45，和/或类似的编织薄层(例如，以及非编织薄层)。

一个或更多个叠层件154能够沿梁74设置，例如，以增加梁的弯曲刚度和/或扭转刚度。沿梁74设置的叠层件154能够具有与梁方向基本对齐的纤维(例如，158)和/或相对于梁方向成角度(例如，以大约15、30、45、60、75和/或90度的角度)设置的纤维(例如，158)。为了说明，一个或更多个叠层件154能够沿梁74的第一凸缘86设置。沿第一凸缘86设置的叠层件154能够沿第一凸缘跨越的总距离约为在第一端78和第二端82(图6)之间沿第一凸缘测量的距离190的5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或100％。例如，沿第一凸缘86设置的叠层件154能够沿第一凸缘跨越的总距离基本上等于距离190。第一凸缘86按重量和/或体积基本上包括一个或更多个叠层件154(例如，由一个或更多个叠层件154组成)。

为了进一步说明，一个或更多个叠层件154能够沿梁74的第二凸缘90设置。沿第二凸缘90设置的叠层件154能够沿第二凸缘跨越的总距离约为在第一端78和第二端82(图6)之间沿第二凸缘测量的距离198的约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或100％。例如，沿第二凸缘90设置的叠层件154能够沿第二凸缘跨越的总距离基本上等于距离198。第二凸缘90按重量和/或体积能够基本上包括一个或更多个叠层件154(例如，由一个或更多个叠层件154组成)。通过这些方式和其他方式，一个或更多个叠层件154能够沿梁74的与梁的中性轴线间隔开的部分(例如，第一凸缘86和第二凸缘90)设置，从而有利于叠层件增加梁的弯曲刚度和/或扭转刚度。在一些装置(例如，42)中，叠层件(例如，154)可以不沿梁(例如，74)的腹板(例如，94)设置，例如，以减轻梁的重量和/或减少梁的成本。

沿第一凸缘86设置的叠层件154的厚度能够在梁74的中间处或附近达到最大，并且能够沿梁朝向第一端78和第二端82中的至少一个(例如，每个)减小。类似地，沿第二凸缘90设置的叠层件154的厚度能够在梁74的中间处或附近达到最大，并且能够沿梁朝向第一端78和第二端82中的至少一个(例如，每个)减小。如图7所示，叠层件(例如，154c)能够通过不同尺寸(例如，长度)的薄层(例如，170s-170v)的叠加而具有不同的厚度(例如，206)。至少通过这种方式，能够减轻梁74的重量和/或减少梁74的成本，和/或当该梁74耦接到车辆时，装置42能够促进使沿梁74的刚度均匀(例如，类似于上述内容)。

本发明的装置，至少通过复合主体(例如，146)，可以不会受到与其他腿保护装置(例如管状和/或冲压金属腿部保护装置)相关的制造限制。为了说明，本发明的装置能够包括具有任何合适的塑料材料(例如，150)、层压纤维(例如，158)、层压基质材料(例如，162)的复合主体(例如，146)，复合主体内的叠层件(例如154)的形状、尺寸、布置等，和/或由复合主体限定的梁(例如，74)的腹板(例如94)和/或凸缘(例如，86和/或90)的形状、尺寸、布置等，并且这些参数可以根据应用而变化。

本方法的一些实施例包括在模具中形成包含塑料材料(例如，150)以及一个或更多个叠层件(例如，154)的复合主体(例如，146)，每个叠层件具有分散在基质材料(例如，162)中的纤维(例如，158)。在一些方法中，在模具中形成主体包括在模具中形成一个或更多个叠层件。例如，在一些方法中，在模具中形成一个或更多个叠层件包括将一个或更多个材料层(每个材料层包括纤维布置)放入模具中并将塑料材料包覆成型到一个或更多个材料层上(例如，从而将塑料材料引入纤维布置中以形成一个或更多个叠层件)。一些方法包括将一个或更多个(例如，至少部分预成形的)叠层件放入模具中并将塑料材料包覆模塑到一个或更多个叠层件上。在一些方法中，在将一个或更多个叠层件放入模具中之前，将一个或更多个叠层件至少部分地固结(例如，加热和/或压缩)。

示例

为说明目的提供的以下实施例是非限制性的。结构分析软件用于将装置42的刚度与可比较的钢腿保护装置的刚度进行比较。在该示例中，装置42包括沿第一凸缘86设置的叠层件154和沿第二凸缘90设置的叠层件154。沿第一凸缘设置的叠层件沿第一凸缘延伸一段距离，该距离基本上等于在第一端78和第二端82之间沿第一凸缘测量的距离190。沿第二凸缘设置的叠层件沿第二凸缘延伸一段距离，该距离基本上等于在第一端和第二端之间沿第二凸缘测量的距离198。沿第一凸缘设置的叠层件具有大约3.0毫米(mm)的基本均匀的厚度，沿第二凸缘设置的叠层件具有大约1.5mm的基本均匀的厚度。在模拟的行人碰撞中，每个装置的模型的朝前部分被小腿碰撞器210的模型碰撞(图8)。得到的装置42的刚度数据和可比较的钢腿保护装置的刚度数据如图9所示。

尽管比可比较的钢腿保护装置轻30％，但装置42的刚度近似于在较低载荷下钢腿保护装置的刚度，并且超过在较高载荷下钢腿保护装置的刚度。基于前述内容，装置42的刚度能够减小到更接近可比较的钢腿保护装置的刚度(例如，导致装置42的重量减轻)。虽然使用小腿碰撞器210的模型执行上述模拟，但是本装置能够设计成与其他小腿碰撞器(例如，TRL腿形、Flex-PLI等)一起工作(例如，通过改变一个或更多个上述参数)。

配置为安装到车辆前部的本发明行人保护装置的一些实施例包括复合主体，其包括塑料材料以及一个或更多个叠层件，每个叠层件包括分散在基质材料内的纤维，其中主体限定在第一端和第二端之间延伸的细长梁，细长梁包括第一凸缘和第二凸缘以及腹板，每个凸缘在第一端和第二端之间延伸，并且腹板在第一凸缘和第二凸缘之间延伸并连接第一凸缘和第二凸缘，其中，一个或更多个叠层件中的至少一个沿第一凸缘设置和/或一个或更多个叠层件中的至少一个沿第二凸缘设置。在一些装置中，一个或更多个叠层件中的至少一个沿第一凸缘设置，并且一个或更多个叠层件中的至少一个沿第二凸缘设置。

在一些装置中，背离第二凸缘的第一凸缘的外表面是凸形的。在一些装置中，主体限定在第一凸缘和第二凸缘之间延伸的一个或更多个肋。在一些装置中，腹板的宽度沿梁朝向第一端和第二端中的至少一个减小。

在一些装置中，梁包括I形横截面。在一些装置中，第一凸缘和第二凸缘中的至少一个在腹板的上方和下方延伸。在一些装置中，第一凸缘和第二凸缘中的至少一个相对于腹板以大约90度的角度成角度地设置。在一些装置中，梁的任何部分都不延伸超出背离第二凸缘的第一凸缘的外表面。在一些装置中，梁的任何部分都不延伸超出背离第一凸缘的第二凸缘的外表面。

在一些装置中，主体限定一个或更多个安装件，该安装件配置为将装置耦接到车辆的前部。一些装置包括一个或更多个支架，该支架配置为耦接到一个或更多个安装件以将装置耦接到车辆的前部。

在一些装置中，一个或更多个叠层件中的至少一个沿第一凸缘设置。在一些装置中，沿第一凸缘设置的一个或更多个叠层件沿第一凸缘跨越的总距离基本上等于在第一端和第二端之间沿第一凸缘测量的距离。在一些装置中，沿第一凸缘设置的一个或更多个叠层件中的至少一个的厚度沿梁朝向第一端和第二端中的至少一个减小。在一些装置中，第一凸缘按重量和/或体积基本上包括一个或更多个叠层件中的至少一个。

在一些装置中，一个或更多个叠层件中的至少一个沿第二凸缘设置。在一些装置中，沿第二凸缘设置的一个或更多个叠层件沿第二凸缘跨越的总距离基本上等于在第一端和第二端之间沿第二凸缘测量的距离。在一些装置中，沿第二凸缘设置的一个或更多个叠层件中的至少一个的厚度沿梁朝向第一端和第二端中的至少一个减小。在一些装置中，第二凸缘按重量和/或体积基本上包括一个或更多个叠层件中的至少一个。

在一些装置中，一个或更多个叠层件中的至少一个的基质材料包括热塑性材料、热固性材料或其组合。在一些装置中，一个或更多个叠层件中的至少一个的基质材料包括塑料材料。在一些装置中，一个或更多个叠层件中的至少一个的基质材料由塑料材料组成。在一些装置中，塑料材料包括热塑性材料、热固性材料或其组合。

在一些装置中，一个或更多个叠层件中的至少一个的纤维包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、钢纤维、纺织纤维或其组合。在一些装置中，一个或更多个叠层件中的至少一种的纤维包含连续纤维。在一些装置中，一个或更多个叠层件中的至少一个的纤维包含不连续纤维。

在一些装置中，一个或更多个叠层件中的至少一个包括含有纤维的薄层，其中基本上所有纤维均基本上彼此平行。在一些装置中，一个或更多个叠层件中的至少一个包括第一组纤维(其中每个纤维在第一方向上基本对齐)，和第二组纤维(其中每个纤维在相对于第一方向成角度设置的第二方向上基本对齐)。在一些装置中，第一组纤维由第一薄层构成，第二组纤维由第二薄层构成。在一些装置中，第二组纤维与第一组纤维编织在一起。

本方法的一些实施例包括在模具中形成任何本发明装置的复合主体。在一些方法中，在模具中形成的一个或更多个叠层件包括将一个或更多个材料层(每个材料层包括纤维布置)放入模具中并将塑料材料包覆成型到一个或更多个材料层上。一些方法包括将一个或更多个叠层件放入模具中并将塑料材料包覆模塑到一个或更多个叠层件上。

以上说明书和示例提供了说明性实施例的结构和使用的完整描述。尽管上面已经以某种程度的特殊性或者参考一个或更多个单独的实施例描述了某些实施例，但是本领域技术人员能够在不脱离本发明的范围的情况下对所公开的实施例进行多种改变。因此，本方法和系统的各种说明性实施例不旨在限于所公开的特定形式。相反，它们包括落入权利要求范围内的所有修改和替换，并且除了所示实施例之外的实施例可以包括所描绘实施例的一些或全部特征。例如，可以省略元件或将元件组合为单一结构、和/或可以替换连接件。此外，在适当的情况下，上述任何示例的方面可以与所描述的任何其他示例的方面组合，以形成具有相当或不同的特性和/或功能的其他示例，并解决相同或不同的问题。类似地，应该理解，上述好处和优点可以涉及一个实施例，或者可以涉及几个实施例。

权利要求不旨在包括，并且不应被解释为包括功能性限定的装置或步骤限制，除非在给定权利要求中分别使用词组“用于…的装置”或“用于…的步骤”明确地记载了这种限制。

Claims (20)

1.一种行人保护装置，其配置为安装到车辆前部，所述装置包括：

复合主体，包括：

塑料材料；和

一个或更多个叠层件，每个叠层件包含分散在基质材料中的纤维；

其中，所述主体限定在第一端和第二端之间延伸的细长梁，所述细长梁包括：

均在第一端和第二端之间延伸的第一凸缘和第二凸缘；和

在第一凸缘和第二凸缘之间延伸并连接第一凸缘和第二凸缘的腹板；并且

其中，所述一个或更多个叠层件中的至少一个沿第一凸缘设置，并且所述一个或更多个叠层件中的至少一个沿第二凸缘设置。

2.如权利要求1所述的装置，其中，背离第二凸缘的第一凸缘的外表面是凸形的。

3.一种行人保护装置，其配置为安装到车辆前部，所述装置包括：

复合主体，包括：

塑料材料；和

一个或更多个叠层件，每个叠层件包含分散在基质材料中的纤维；

其中，所述主体限定在第一端和第二端之间延伸的细长梁，所述细长梁包括：

均在第一端和第二端之间延伸的第一凸缘和第二凸缘；和

在第一凸缘和第二凸缘之间延伸并连接第一凸缘和第二凸缘的腹板；

其中，背离第二凸缘的第一凸缘的外表面是凸形的，并且

其中，所述一个或更多个叠层件中的至少一个沿第二凸缘设置。

4.如权利要求3所述的装置，其中，所述一个或更多个叠层件中的至少一个沿第一凸缘设置。

5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述一个或更多个叠层件中的至少一个的基质材料包括塑料材料。

6.如权利要求5所述的装置，其中，所述一个或更多个叠层件中的至少一个的基质材料由塑料材料组成。

7.一种行人保护装置，其配置为安装到车辆前部，所述装置包括：

复合主体，包括：

塑料材料；和

一个或更多个叠层件，每个叠层件包含分散在基质材料中的纤维；

其中，所述一个或更多个叠层件中的至少一个的基质材料包括塑料材料；

其中，所述主体限定在第一端和第二端之间延伸的细长梁，所述细长梁包括：

均在第一端和第二端之间延伸的第一凸缘和第二凸缘；和

在第一凸缘和第二凸缘之间延伸并连接第一凸缘和第二凸缘的腹板；并且

其中，所述一个或更多个叠层件中的至少一个沿第一凸缘设置和/或所述一个或更多个叠层件中的至少一个沿第二凸缘设置。

8.如权利要求7所述的装置，其中，所述一个或更多个叠层件中的至少一个的基质材料由塑料材料组成。

9.如权利要求7或8所述的装置，其中，所述一个或更多个叠层件中的至少一个沿第一凸缘设置，并且所述一个或更多个叠层件中的至少一个沿第二凸缘设置。

10.如权利要求7至9中任一项所述的装置，其中：

背离第二凸缘的第一凸缘的外表面是凸形的，并且

所述一个或更多个叠层件中的至少一个沿第二凸缘设置。

11.如权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，所述腹板的宽度沿梁朝向第一端和第二端中的至少一个减小。

12.如权利要求1至11中任一项所述的装置，其中，所述主体限定在第一凸缘和第二凸缘之间延伸的一个或更多个肋。

13.如权利要求1至12中任一项所述的装置，其中，所述第一凸缘按重量和/或体积基本上包括所述一个或更多个叠层件中的至少一个，和/或所述第二凸缘按重量和/或体积基本上包括一个或更多个叠层件中的至少一个。

14.如权利要求1至13中任一项所述的装置，其中，沿第一凸缘设置的一个或更多个叠层件中的至少一个的厚度沿梁朝向第一端和第二端中的至少一个减小。

15.如权利要求1至14中任一项所述的装置，其中，沿第二凸缘设置的一个或更多个叠层件中的至少一个的厚度沿梁朝向第一端和第二端中的至少一个减小。

16.如权利要求1至15中任一项所述的装置，其中，沿第一凸缘设置的一个或更多个叠层件沿第一凸缘跨越的总距离基本上等于在第一端和第二端之间沿第一凸缘测量的距离。

17.如权利要求1至16中任一项所述的装置，其中，沿第二凸缘设置的一个或更多个叠层件沿第二凸缘跨越的总距离基本上等于在第一端和第二端之间沿第二凸缘测量的距离。

18.如权利要求1至17中任一项所述的装置，其中，所述一个或更多个叠层件中的至少一个的纤维包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、钢纤维、纺织纤维或其组合。

19.如权利要求1至18中任一项所述的装置，其中，所述一个或更多个叠层件中的至少一个包括含有纤维的薄层，基本上所有所述纤维均基本上彼此平行。

20.如权利要求1至19中任一项所述的装置，其中，所述一个或更多个叠层件中的至少一个包括：

第一组纤维，其中每个纤维在第一方向上基本对齐；和

第二组纤维，其中每个纤维在相对于第一方向成角度设置的第二方向上基本对齐。