CN112638724A - 加强的保险杠系统 - Google Patents
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Abstract
一种用于机动车辆的保险杠系统(4)，所述保险杠系统包括：横梁(1)，所述横梁整体上定向在横向方向(Y)上，所述横梁包括适于接受碰撞冲击力的前壁(6)和与所述前壁相对并且间隔的后壁(5)；至少一个吸收器(2)；至少一个中间部件(3)，用以将吸收器(2)附接至横梁(1)，所述中间部件(3)通过第一接触区域(10)连接至所述后壁(5)，所述第一接触区域(10)与纵向轴线(LL)相距被称为Lin的内部部件距离，并且与纵向轴线(LL)相距被称为Lout的外部部件距离，所述内部部件距离和外部部件距离分别对应于所述第一接触区域(10)与纵向轴线(LL)之间的最小距离和最大距离，所述纵向轴线(LL)在横梁的中间宽度处穿过并且垂直于横向方向(Y)，所述中间部件(3)通过第二接触区域(20)连接至吸收器(2)，所述第二接触区域(20)与纵向轴线(LL)相距被称为Din的内部型材距离，并且与纵向轴线(LL)相距被称为Dout的外部型材距离，所述内部型材距离和外部型材距离分别对应于所述第二接触区域(20)与纵向轴线(LL)之间的最小距离和最大距离，其中所述中间部件与纵向轴线(LL)相距Lout和Dout之间距离的部分关于竖直轴线(Z)的弯曲刚度(Sinterm)小于所述横梁与纵向轴线(LL)相距Lout和Din之间距离的部分的弯曲刚度(Scross)，所述竖直轴线(Z)垂直于横向方向(Y)和纵向轴线(LL)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的保险杠系统，其包括在吸收器和横梁之间的中间部件，以提高其承受碰撞冲击并且不破裂的能力。
背景技术
保险杠系统允许在与行人、其他车辆和固定障碍发生正面撞击和后面撞击时，通过弹性变形以及最终地塑性变形吸收能量，从而将损坏或伤害降至最低。
通常，用于机动车辆的保险杠系统包括横梁，该横梁附接至彼此远离的支撑件，诸如吸收器或碰撞盒，并且位于机动车辆的纵向框架构件的连续部分中。
例如，Benteler的US20160297387公开了一种用于机动车辆的保险杠布置，包括由轻质金属制成并且被构造有多腔室截面的横构件；并且碰撞盒被布置在横构件的相应端部区域中，以用于将保险杠布置与机动车辆联接。
从现有技术来看，保险杠系统布置在机动车辆的前侧和/或后侧。为此，所述保险杠系统具有横梁，该横梁基本上在机动车辆车身的至少一部分宽度上延伸。为了吸收在如碰撞中产生的动能，所述横梁通过吸收器还与机动车辆车身，特别是与纵向框架构件联接。吸收器，也称为碰撞盒或能量吸收元件，被配置为经受冲击而变形，从而通过冷变形将动能转化为变形能。在大多数情况下，所述吸收器与机动车辆车身的前纵向构件相联接，以便将额外的碰撞能量引入所述前纵向构件。
吸收器通常由型材构件构造，例如Nippon Steel的WO2014030592或Benteler的EP2335984中的型材构件，所述型材构件的主要方向平行于纵向构件平行定向，而在Hyundai Motor的US8590952中，型材构件的主要方向垂直于纵向构件定向。所述型材构件优选地具有中空的结构。
所述型材构件通常通过使用诸如AISIN的US20160297387、US8844987、WALDASCHAFF AUTOMOTIVE的DE102011121381中所述的紧固件直接地连接至横梁，或通过诸如Constellium的EP2668068或Magna的US8919834或GESTAMP HARTECH的WO2011075031中所述的焊接直接地连接至横梁。
Kobe Steel的US7837244公开了一种前凸缘，所述前凸缘便于将吸收器固定在保险杠梁上，因为其能够与保险杠的向后弯曲部分的线性或弯曲的后侧部分相配合。
所述型材构件还可以通过前凸缘连接至横梁。Benteler的US2016264084公开了一种用于机动车辆的保险杠系统，其具有至少一个碰撞盒，该碰撞盒借助于支架布置在保险杠横构件上，其中，该支架设置有第一支架板和第二支架板，而该第一支架板至少部分地抵靠在保险杠横构件的第一限位元件上，并且该第二支架板抵靠在保险杠横构件的第二限位元件上，使得第一支架板和/或第二支架板在车辆的纵向轴线方向上延伸。这种支架允许保险杠横构件在连接到支架的区域受到载荷的情况下不能发生变形，进而不会有能量直接施加到支架上，因此不会将能量施加到碰撞盒、保险杠系统和车体上。
Hyundai Motor的US9725057公开了一种碰撞盒，所述碰撞盒的前部连接部分与车辆后梁的两端连接。
所述横梁可以被配置为尽可能地抗弯曲，以便考虑到不同的冲击情况，例如与杆撞击、保险杠对保险杠撞击或与障碍撞击，并防止不受控制地输入进入机动车辆。在吸收器与横梁和纵向构件连接的情况下，因此载荷路径是从保险杠横梁开始通过吸收器延伸至机动车辆的纵向构件。如果所述横梁配置有高的弯曲刚度，则所述吸收器与横梁之间的连接处常常会出现裂缝。特别是当所述吸收器直接地焊接到保险杠横梁上时，在热影响区会出现裂缝，并且碰撞管理系统无法承受足够的载荷。
本发明旨在解决这个问题。
发明内容
本发明包括一种用于机动车辆的保险杠系统。
本发明的所述保险杠系统包括：
-横梁，所述横梁整体上定向在横向方向(Y)上。术语“整体上定向”旨在限定主要横梁方向在所述横向方向(Y)上延伸。在一个实施方案中，所述横梁可以是弯曲的，因此在这种情况下不是完全地平行于横向方向(Y)，但是其主要方向在横向方向(Y)上整体上定向，即主要方向在所述横向方向(Y)上延伸。所述横梁包括适于接受碰撞冲击力的前壁和与所述前壁相对并且间隔的后壁。在一个优选的实施方案中，所述横梁由铝或钢制成。优选地，所述横梁为挤出构件。优选地，所述挤出构件为中空截面，优选地，所述中空截面具有至少两个腔室。
-至少一个吸收器；所述吸收器也称为碰撞盒或能量吸收元件，是一种具有至少有一个外壁的薄壁结构。优选地，在机动车辆中使用至少两个吸收器。优选地，吸收器包括至少一个型材构件。优选地，所述型材构件由铝或钢制成。优选地，所述型材构件为挤出构件。优选地，所述挤出构件为中空截面。优选地，所述中空截面具有至少两个腔室。优选地，吸收器包括固定在型材构件的一端的端板，从而允许将吸收器附接至所述车辆的纵向构件上。在另一个实施方案中，所述型材构件是具有至少一个外壁的实心挤出件。
-中间部件，所述中间部件用于将所述吸收器附接至横梁。
根据本发明，所述中间部件通过至少第一接触区域连接至横梁的后壁。当所述中间部件位于所述后壁上时，所述第一接触区域由横梁的后壁和中间部件之间的截断的表面限定。在一个实施方案中，所述第一接触区域是不连续的，即由不相连的至少两个表面构成。当横梁的后壁的表面放置中间部件的部分和/或中间部件的表面打算放置在横梁上的部分不平坦时会出现这种情况。上述情况可能在横梁是弯曲时出现。
所述第一接触区域与纵向轴线(LL)相距被称为Lin的内部部件距离，并且与纵向轴线(LL)相距被称为Lout的外部部件距离，所述内部部件距离和外部部件距离分别对应于所述第一接触区域与纵向轴线(LL)之间的最小距离和最大距离。所述纵向轴线(LL)在横梁的中间宽度处穿过并且垂直于横向方向(Y)。
所述纵向轴线(LL)大体上平行于纵向方向(X)。
优选地，所述第一接触区域大体上在平面Y-Z中延伸，其中Y对应于横向方向，并且Z是竖直方向。所述竖直方向垂直于横向方向(Y)和纵向方向(X)。“大体上”一词是指所述第一接触区域大致平行于平面Y-Z。其包括后壁的表面和/或中间部件的表面不平坦的情况。优选地，所述第一接触区域大体上只在平面Y-Z中延伸。这可以确保在横梁的前壁受冲击力的情况下，中间部件起到触发和变形的作用。
优选地，所述中间部件通过至少第一接触区域通过焊接或粘接连接至横梁。
优选地，所述第一接触区域的至少一部分被焊接或粘接。优选地，所述第一接触区域的被焊接或粘接的部分是不连续的。
优选地，所述第一接触区域的被焊接或粘接的部分与纵向轴线(LL)相距0.8Lout至Lout之间或在Lin至1.2Lin之间的距离。这可以确保在横梁的前壁受到冲击力的情况下，中间部件起到触发和变形的作用。
在另一个实施方案中，所述中间部件通过至少第一接触区域借助于螺纹接合连接至横梁。
根据本发明，所述中间部件连接至吸收器，优选地，通过第二接触区域经由型材构件连接至吸收器。当所述中间部件位于吸收器上时，所述第二接触区域由截断的表面限定。优选地，所述第二接触区域由所述型材构件的一端和中间部件之间的接触表面限定。所述第二接触区域与纵向轴线(LL)相距被称为Din的内部型材距离，并且与纵向轴线(LL)相距被称为Dout的外部型材距离，所述内部型材距离和外部型材距离分别对应于所述第二接触区域与纵向轴线(LL)之间的最小距离和最大距离。
优选地，所述中间部件通过第二接触区域通过焊接或粘接连接至吸收器。优选地，所述第二接触区域的至少一部分被焊接或粘接。在另一个实施方案中，所述中间部件通过至少第一接触区域借助于螺纹接合连接至横梁。
优选地，所述第二接触区域中被焊接或粘接的部分是不连续的。
为了承受高的载荷冲击而不经历过早破裂，发明人发现，如果在观察到任何破裂之前中间部件起到触发和变形的作用，则可以通过使用中间部件将横梁附接至吸收器。为了获得这种效果，所述中间部件与纵向轴线(LL)相距Lout和Dout之间距离的部分关于竖直轴线(Z)的弯曲刚度(Sinterm)小于所述横梁与纵向轴线(LL)相距Lout和Din之间距离的部分关于竖直轴线(Z)的弯曲刚度(Scross)，所述竖直轴线(Z)垂直于横向方向(X)和纵向轴线(LL)。
梁的关于竖直轴线(Z)的弯曲刚度被限定为梁的弹性模量与其相对于竖直轴线(Z)的截面惯性矩的乘积。截面惯性矩，也被称为平面截面的惯性矩、截面二次矩或二次截面矩，是反映一个截面中的点关于任意轴线如何分布的截面的几何特性。
在通常的简单几何形状下，如矩形、圆形或环形形状，二次截面矩可以使用在机械力学领域中已知的解析公式来计算。对于更复杂的几何形式来说，如“T”形、“I”形或“H”形，通常更容易的是将该截面划分成一系列“更简单”的形状。整个形状的截面二次矩是其所有部分关于公共轴线的截面二次矩之和。当复杂的形式包括缺失的区域时，如孔形状或空心形状，应计算并且减去缺失的区域的截面二次矩，而不是加上缺失的区域的截面二次矩。例如，这样的公式可以在Vieweg+Teubner Verlag出版的Alfred
的“Formeln undTabellen zur Technischen Mechanik Taschenbuch”(22版,2011)或Vieweg+TeubnerVerlag出版的Volker
的“Einführung in die Festigkeitslehre”(2011)中找到。
本领域的一般技术人员将使用例如Dassault Systèmes公司的CATIA V5、SiemensPLM Software公司的NX或其他等等软件或CAD工具来计算梁的截面惯性矩。
两根梁的弯曲刚度比较可以通过以下方式测量：关于在它们的未紧固端(另一端意在固定)处施加相同载荷，比较每一根梁的箭头标记(arrow)。
根据本发明，中间部件位于与纵向轴线(LL)相距Lout和Dout之间距离处的部分关于竖直轴线(Z)的弯曲刚度小于横梁与纵向轴线(LL)相距Lout和Din之间距离的部分关于竖直轴线(Z)的弯曲刚度(Scross)。这意味着，根据弯曲刚度的公式，可以通过利用弹性模量或截面惯性矩，来使所述中间部件具有更小的弯曲刚度，已知的是中间部件或横梁的截面惯性矩必须分别在Lout和Dout之间以及Lout和Din之间考虑。这可以确保在横梁的前壁受到冲击力的情况下，中间部件起到触发和变形的作用。
优选地，中间部件与纵向轴线(LL)相距Lout和Dout之间距离的部分关于竖直轴线(Z)的弯曲刚度(Sinterm)小于横梁与距纵向轴线(LL)相距Lout和Din之间距离的部分关于竖直轴线(Z)的弯曲刚度(Scross)的100％，更优选地小于50％，还更优选地小于10％或1％。这意味着，Sinterm/Scross的比值优选地小于1，更优选地小于0.5，还更优选地小于0.1或0.01。
中间部件的较低弯曲刚度，即增加的弯曲柔度，降低了横梁和吸收器之间的连接在抵抗围绕z轴的弯曲力矩时的刚度。当在横梁的前壁上施加弯曲载荷时，中间部件的柔度使横梁和吸收器之间的连接工艺上施加的载荷降低，并且允许避免破裂同时承受载荷冲击。
在本发明的一些特定实施方案中，中间部件与纵向轴线(LL)相距Lout和Dout之间距离的部分关于竖直轴线(Z)的弯曲刚度和/或横梁与纵向轴线(LL)相距Lout和Din之间距离的部分关于竖直轴线(Z)的弯曲刚度(Scross)可以是不恒定的。在这个实施方案中，所述中间部件的该部分弯曲刚度(Sinterm)关于竖直轴线(Z)具有最小弯曲刚度(Sinterm，min)，和/或所述横梁的该部分的弯曲刚度(Scross)关于竖直轴线(Z)具有最小弯曲刚度(Scross，min)，并且中间部件的部分的最小弯曲刚度(Sinterm，min)小于横梁的部分的最小弯曲刚度(Scross，min)。
在一个特定实施方案中，中间部件与纵向轴线(LL)相距Lout和Dout之间距离的部分关于竖直轴线(Z)的最小弯曲刚度(Sinterm，min)小于横梁与纵向轴线(LL)相距Lout和Din之间距离的部分关于竖直轴线(Z)的最小弯曲刚度(Scross，min)的100％，更优选地小于50％，还更优选地小于10％或1％。Sinterm，min/Scross，min的比值优选地小于1，更优选地小于0.5，还更优选地小于0.1或0.01。
根据本发明的特定实施方案，弯曲刚度(Sinterm)可以是中间部件的位于与纵向轴线(LL)相距Lout和Dout之间距离处的部分关于竖直轴线(Z)的最小弯曲刚度(Sinterm，min)和/或弯曲刚度(Scross)可以是横梁与纵向轴线(LL)相距Lout和Din之间距离的部分关于竖直轴线(Z)的最小弯曲刚度(Scross，min)。
优选地，所述第一接触区域与纵向轴线(LL)之间的最大距离Lout高于第二接触区域与纵向轴线(LL)之间的最大距离Dout。
优选地，所述第二接触区域与纵向轴线(LL)之间的最小距离Din高于第一接触区域与纵向轴线(LL)之间的最小距离Lin。
所述中间部件优选地通过轧制、挤出、锻造或铸造获得。优选地，在轧制、挤出、锻造或铸造的步骤之后执行机加工步骤。
优选地，所述中间部件包括至少一个凸缘，所述至少一个凸缘连接到吸收器的至少一个外壁。所述凸缘允许提高横梁、中间部件和吸收器之间的组装的抗剪强度。
优选地，所述中间部件包括附加的装置以附接附加的功能，诸如结构安装表面、系绳点、牵引点或射灯安装件。
在一个实施方案中，所述中间部件配备有用于穿过牵引设备的通孔或牵引环。优选地，所述中间部件包括用于牵引钩的螺纹。优选地，具有用于牵引钩的螺纹的中间部件是通过挤出获得的。
本发明还包括在机动车辆中使用根据本发明的保险杠系统。根据本发明的保险杠系统可以用于电动车辆或内燃机车辆。
附图说明
参照附图，通过阅读以非限制性实施例给出的本发明的优选实施方案的以下详细描述，本发明的其他方面、目的、优点和特征将呈现的更加清楚，其中：
图1表示了根据本发明的包括横梁、吸收器和中间部件的保险杠系统的透视图；
图2表示了横梁、一个吸收器和中间部件之间的连接在平面(X，Y)中的示意性截面；
图3表示了横梁、一个吸收器和中间部件之间的连接在平面(Y，Z)中的示意性截面，示出了第一接触区域和第二接触区域；
图4表示了横梁、一个吸收器和中间部件之间的连接在平面(Y，Z)中的示意性截面，示出了附件的位置；
图5a是横梁、一个吸收器和中间部件之间的连接的透视图，其中所述中间部件具有凸缘，该凸缘附接至型材构件的外壁；图5b是图5a中表示的连接在平面(X，Y)中的示意性截面；
图6是横梁和中间部件之间的连接的透视图，其中所述中间部件具有两个凸缘，所述凸缘附接至型材构件的外壁；
图7是横梁和中间部件之间的连接的透视图，其中所述中间部件具有加强件；
图8是横梁和中间部件之间的连接的透视图，其中所述中间部件具有用于增加功能的额外的装置；
图9是保险杠横梁和中间部件之间的连接的透视图，其中所述中间部件还具有牵引环的功能；
图10是图9的变体；
图11是RCAR保险杠障碍测试的原理的透视图；
图12是杆障碍、测试杆障碍测试的原理的透视图；
图13是在不使用中间部件的情况下，根据现有技术的横梁和吸收器之间的连接的截面图；
图14是横梁和吸收器之间通过根据本发明的中间部件连接的截面图；
图15是根据RCAR保险杠障碍测试和杆障碍测试而进行测试的根据本发明的保险杠系统的截面图；
图16是根据RCAR保险杠障碍测试和杆障碍测试而进行测试的横梁的截面图；
图17是根据RCAR保险杠障碍测试和杆障碍测试而进行测试的吸收器的截面图；
图18表示了在正面碰撞障碍的情况下，根据RCAR保险杠障碍测试，当横梁直接地附接至吸收器时或如果使用根据本发明的中间部件，保险杠系统可以承受的载荷；
图19表示了在正面碰撞杆的情况下，当横梁直接地附接至吸收器时或如果使用根据本发明的中间部件，保险杠系统可以承受的载荷。
具体实施方式
现将参考附图更好地理解本发明。在所有附图中，相同或相应的元件通常可由相同的附图标记表示。所描述的这些实施方案应被理解为对发明的示例，而不是以任何方式对发明的限制。还应理解的是，这些附图不一定是按比例绘制的，并且这些实施方案可以借助于图形符号、虚线、图解示意和局部视图来示出。在某些情况下，对理解本发明没有必要的细节或者会使其他细节难以感知的细节可能已经被省略了。此外，各种实施方案和替代实施方案并不是择一选择的，而是可以相互结合的。
图1表示了保险杠系统(4)的透视图，包括：横梁(1)、两个吸收器(2，2’)和两个中间部件(3，3’)。所述横梁是弯曲的，并且在横向方向(Y)上延伸。该横梁由一个挤出构件构成，该挤出构件长度为W，并且具有一个后壁(5)和一个前壁(6)。后壁(5)位于弯曲的横梁的内侧边缘。前壁(6)位于弯曲的横梁的外侧边缘。后壁与前壁相对且间隔。所述两个吸收器(2，2’)位于弯曲的横梁的内侧边缘，并且基本上相对纵向轴线(LL)对称定位。所述纵向轴线(LL)穿过横梁的中间宽度W/2处。该纵向轴线可以对应安装保险杠系统的机动车辆(未表示)的对称轴线。这个纵向轴线与纵向方向(X)平行，所述纵向方向(X)也可以对应于车辆(未表示)的行驶方向。
在横梁(1)和吸收器(2，2’)之间定位有中间部件(3，3’)。中间部件(3，3’)通过第一接触区域(10，10’)与横梁(1)的后壁(5)连接。在图1表示的情况下，第一接触区域对应于中间部件的位于后壁(5)上的整个表面。然而，在其它实施方案中，在横梁在中间部件所定位的区中有特别明显的弯曲的情况下，所述第一接触区域可以仅对应于中间部件位于后壁上的表面的一部分，并且可以由若干个不连续的表面形成。
中间部件(3，3’)还通过第二接触区域(20，20’)连接至吸收器(2，2’)。
图2是在图1所表示的左组件横梁/中间部件/吸收器的横截面。所述第一接触区域与纵向轴线(LL)相距被称为Lin的内部部件距离，并且与纵向轴线(LL)相距被称为Lout的外部部件距离，所述内部部件距离和外部部件距离分别对应于所述第一接触区域与纵向轴线(LL)之间的最小距离和最大距离。
吸收器(2)包括平行于纵向方向(X)延伸的型材构件(7)。型材构件的一端附接至端板(9)，该端板允许将吸收器附接至车辆(未表示)的纵梁，并且所述型材构件的另一端通过第二接触区域(20)附接至中间部件。在图2所表示的情况下，所述第二接触区域对应于型材构件(7)的整个截面。所述第二接触区域与纵向轴线(LL)相距被称为Din的内部型材距离，并且与纵向轴线(LL)相距被称为Dout的外部型材距离，所述内部型材距离和外部型材距离分别对应于所述第二接触区域与纵向轴线(LL)之间的最小距离和最大距离。
图3是图2的横截面B-B，其示出了第一接触区域(10)和第二接触区域(20)。
图4对应于类似于图3的实施方案，但示出了连接位置，在所表示的情况中所述连接位置对应于缝焊线。在另一个实施方案中(未表示)，所述连接可以通过粘接或粘接和焊接的混合来执行。在所表示的情况中，所述中间部件通过缝焊线(101a，101b)附接至横梁上，所述缝焊线是不连续的，即所述缝焊线由位于第一接触区域的两个末端的两条独立的缝焊线(101a，101b)组成；缝焊线101a位于与纵向轴线LL相距Lout的区域，而线101b位于与纵向轴线LL相距Lin的区域。在另一个实施方案中，两条独立的缝焊线可以位于与纵向轴线相距0.8Lout和Lout之间或Lin和1.2Lin之间距离的区域中。所述中间部件通过缝焊线(201)附接至吸收器；该缝焊线在外围并且部分或完全包围第二接触区域(20)。
图5a和图5b表示了本发明的一个特定实施方案，其中所述中间部件具有凸缘(30)，该凸缘连接至吸收器(2)的外壁(8)。所述中间部件通过不连续的缝焊线(201，202)附接至吸收器。所述缝焊线由两条单独的缝焊线(201和202)组成，其中这些缝焊线中的一条缝焊线(202)对应于凸缘和外壁(8)之间的连接。
图6与图5的不同之处在于中间部件(3)存在两个凸缘(30a，30b)。在这种情况下，每个凸缘(30a，30b)均连接至吸收器(8a，8b)的后壁。每个凸缘均通过缝焊线(202a，202b)附接。
图7表示了本发明的一个特定实施方案，其中所述中间部件包括加强件(40a，40b)。
图8表示了本发明的一个特定实施方案，其中所述中间部件包括附接装置(50a，50b)。所述附接装置可以允许附接其他部件，如喇叭、电子设备、加强件、系绳点或射灯。
图9和图10表示了中间部件(3)配备有用于穿过牵引装置的通孔的情况。图9对应于用于牵引钩(60)的螺纹单独地附接至中间部件的情况。在这种情况下，所述螺纹被包含在额外的件中，该件通过如焊接或粘接方式被附接至中间部件。图10对应于螺纹集成在中间部件中的情况。所述中间部件和螺纹是一个整体，即不需要任何外部附件。优选地，这是通过挤出而获得的。
实施例
在两种类型的保险杠系统上执行了针对保险杠系统的RCAR保险杠障碍测试和杆障碍测试：图13表示了对应于现有技术的第一保险杠系统，即没有中间部件，图14表示了对应于本发明的第二保险杠系统。对于这两种配置，均采用了图16上所表示的具有三个腔室的相同几何形状的横梁，所述横梁的总长度为1300mm。使用了图17上所表示的相同的吸收器，并且该吸收器以430mm的距离围绕纵向轴线LL对称地定位(见图15)。两种配置的保险杠系统均由铝合金制成，具有70GPa的杨氏模量。
根据现有技术，吸收器直接地焊接至横梁。根据本发明，具有凸缘、由杨氏模量为70GPa的铝合金制成并且如图14上所表示的中间部件被放置在横梁和吸收器之间，所述中间部件通过第一接触区域经由焊接附接至横梁并且通过第二接触区域经由焊接附接至吸收器。表1示出了纵向轴线LL与第一接触区域和第二接触区域之间的距离(也表示在图15上)。表1中还包括了横梁与纵向轴线(LL)相距Lout和Din之间距离的部分关于竖直轴线Z的对应截面惯性矩，以及中间部件与纵向轴线(LL)相距Lout和Dout之间距离的部分关于竖直轴线Z的截面惯性矩。所述截面惯性矩是用CATIA V5软件计算出来的。
随后通过截面惯性矩乘以构成这两个元件的材料(这里是铝)的杨氏模量来推导出相应的弯曲刚度。
可以看出的是，所述中间部件的弯曲刚度(Sinterm＝84Nm2)要远小于横梁的弯曲刚度(Scross＝19460Nm2)，是横梁的弯曲刚度的0.43％。
表1
为了执行所述测试，将保险杠系统(4)固定在白车身的纵梁(13a，13b)上，并且所述纵梁固定在滑车(bob-sled)(16)上，如图11和图12表示的。RCAR保险杠障碍测试以10.5km/h的速度进行，而所述杆障碍测试以15km/h至64km/h范围内的速度进行。
保险杠系统在碰撞过程中的能量吸收能力由载荷位移响应来评价。荷载-位移曲线下的面积是吸收的能量的量度。在低速冲击过程中，所述保险杠系统具有防止白车身受到损坏的功能。因此，通过该系统传递的最大冲击载荷必须受到限制。最大位移由车辆设计指定。事实上，需要在碰撞过程中不出现冷却系统或安全相关部件的损坏。
理想的保险杠系统具有充当阶梯函数的载荷-位移响应；载荷迅速地达到最大值，并在整个碰撞过程中保持该值。对于给定的最大位移，该载荷越大，保险杠系统越好。
图18和图19上表示了在两种测试条件下(RCAR保险杠障碍测试和杆障碍测试)有中间部件和没有中间部件的两种配置的载荷-力与位移的关系。虚线对应于根据现有技术的没有中间部件的保险杠系统(曲线B)，加粗线对应于根据本发明的保险杠系统(曲线A)。在这两种情况下，所述曲线均对应于通过FEM建模获得的仿真曲线。
可以观察到的是，在RCAR保险杠障碍测试的情况下(图18)，根据本发明的带有中间部件的保险杠系统(曲线A)在较小的位移下承受的载荷与现有技术(曲线B)相似；但在较高的位移下，力的水平较高。这种较好的表现是来源于横梁仍然通过中间部件附接至吸收器这个事实，而在现有技术中，横梁和吸收器之间的接合处开始出现损坏。值得一提的是，中间部件的存在还允许减少障碍的入侵，这对汽车部件诸如冷却系统的完整性是有利的。
在某些位移范围内，由于组件的刚度较低，根据本发明的保险杠系统所承受的力小于现有技术的相应力，但这对保险杠系统的总能量吸收没有影响，所述保险杠系统的总能量吸收仍高于根据现有技术的保险杠系统。
在杆障碍测试期间获得了类似的曲线图(图19)。应观察到的是，根据本发明的保险杠系统(曲线A)允许承受比根据现有技术的保险杠系统(曲线B)更高的载荷。
Claims (13)
1.一种用于机动车辆的保险杠系统(4)，包括:
-横梁(1)，所述横梁整体上定向在横向方向(Y)上，所述横梁包括适于接受碰撞冲击力的前壁(6)和与所述前壁相对并且间隔的后壁(5)，
-至少一个吸收器(2)，
-至少一个中间部件(3)，用以将吸收器(2)附接至横梁(1)，
-所述中间部件(3)通过第一接触区域(10)连接至所述后壁(5)，所述第一接触区域(10)与纵向轴线(LL)相距被称为Lin的内部部件距离，并且与纵向轴线(LL)相距被称为Lout的外部部件距离，所述内部部件距离和外部部件距离分别对应于所述第一接触区域(10)与纵向轴线(LL)之间的最小距离和最大距离，所述纵向轴线(LL)在横梁的中间宽度处穿过并且垂直于横向方向(Y)，
-所述中间部件(3)通过第二接触区域(20)连接至吸收器(2)，所述第二接触区域(20)与纵向轴线(LL)相距被称为Din的内部型材距离，并且与纵向轴线(LL)相距称为Dout的外部型材距离，所述内部型材距离和外部型材距离分别对应于所述第二接触区域(20)与纵向轴线(LL)之间的最小距离和最大距离，
其中，
所述中间部件与纵向轴线(LL)相距Lout和Dout之间距离的部分关于竖直轴线(Z)的弯曲刚度(Sinterm)小于所述横梁与纵向轴线(LL)相距Lout和Din之间距离的部分的弯曲刚度(Scross)，所述竖直轴线(Z)垂直于横向方向(Y)和纵向轴线(LL)，关于竖直轴线(Z)的弯曲刚度被限定为梁的弹性模量与其相对于竖直轴线(Z)的截面惯性矩的乘积。
2.根据权利要求1所述的保险杠系统(4)，其中，
-所述中间部件在Lout和Dout之间的部分关于竖直轴线(Z)的所述弯曲刚度(Sinterm)在Lout和Dout之间是不恒定的，并且关于竖直轴线(Z)具有最小弯曲刚度(Sinterm，min)，和/或所述横梁在Lout和Din之间的部分的弯曲刚度在Lout和Din之间是不恒定的，并且关于竖直轴线(Z)具有最小弯曲刚度(Scross，min)，
-其中所述中间部件的部分的最小弯曲刚度(Sinterm，min)小于横梁的部分的最小弯曲刚度(Scross，min)。
3.根据权利要求1和2所述的保险杠系统(4)，其中所述中间部件与纵向轴线(LL)相距Lout和Dout之间距离的部分关于竖直轴线(Z)的最小弯曲刚度(Sinterm，min)小于横梁与纵向轴线(LL)相距Lout和Din之间距离的部分的最小弯曲刚度(Scross，min)的100％，更优选地小于50％，还更优选地小于10％或1％。
4.根据权利要求3所述的保险杠系统(4)，其中Sinterm，min/Scross，min的比值优选地小于1，更优选地小于0.5，还更优选地小于0.1或0.01。
5.根据权利要求1至4所述的用于机动车辆的保险杠系统(4)，其中所述第一接触区域和/或第二接触区域的至少一部分(101a，101b，201a，201b)被焊接和/或粘接。
6.根据权利要求5所述的用于机动车辆的保险杠系统(4)，其中所述第一接触区域和/或第二接触区域被焊接或粘接的部分是不连续的。
7.根据权利要求5或6所述的用于机动车辆的保险杠系统(4)，其中所述第一接触区域的被焊接或粘接的部分(101a，101b)与纵向轴线(LL)相距0.8Lout至Lout之间或在Lin至1.2Lin之间的距离。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的用于机动车辆的保险杠系统(4)，其中所述中间部件(3)是通过轧制、挤出、锻造或铸造获得的。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的用于机动车辆的保险杠系统(4)，其中所述吸收器具有至少一个外壁(8，8a，8b)，并且所述中间部件包括凸缘(30，30a，30b)，所述凸缘连接至所述吸收器的至少一个外壁(8，8a，8b)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的用于机动车辆的保险杠系统(4)，其中所述中间部件(3)包括加强件(40a，40b)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的用于机动车辆的保险杠系统(4)，其中所述中间部件(3)包括附加的装置(50a，50b)，以附接附加的功能。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的用于机动车辆的保险杠系统，其中所述中间部件配备有用于牵引设备穿过的通孔或牵引环(60)。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的保险杠系统在机动车辆中的使用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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