CN112867638B - 含传感器支承板的用于集成在车辆前部总成中的保险杠增强件 - Google Patents

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Abstract

一种保险杠增强件(30)，通过热塑性材料模制而成且用于集成在机动车辆用的前部总成中、保险杠与技术性部分之间。该保险杠增强件(30)包括至少一个用于支承至少一个传感器(41)的板(40)，该板与所述保险杠增强件(30)一体成型且通过其周边(42)借助于脆弱的材料桥(43)而连接到该保险杠增强件，以使得在导致所述保险杠增强件变形并影响到所述板(40)的正面碰撞的情况下，所述板(40)在该材料桥(43)的断裂作用下，完全或部分地脱离该保险杠增强件(30)。

Description

含传感器支承板的用于集成在车辆前部总成中的保险杠增 强件
技术领域
本发明涉及机动车辆领域。特别地，本发明涉及一种布置在车辆前部的，在发动机总成与前部保护件之间的模块。
背景技术
在现有技术中，尤其是根据文献WO 2006/100379，已知包括技术性前部面的车辆前部总成，所述前部面支承比如冷却系统、保险杠蒙皮或光学元件的功能性元件。该前部总成包括至少一个上横梁，该至少一个上横梁用于在碰撞情况下向布置在前部总成后方的车辆纵梁传递力。
在本申请的申请日尚未公开的法国专利申请1758255描述了一种机动车辆用的前部整体式模块，该模块包括由构成吸能系统的横梁形成的结构性部分和包覆模制在该结构性部分上的一体成型的半结构性部分。半结构性部分支承一个或多个下列元件：例如用于冷却散热器的受控进气活门、空气引导件、车身下的导流板、光学元件、电池充电器和/或电子控制单元，而且该半结构性部分本身可连接至形成保险杠的前部保护件。
然而，该半结构性部分不一定被包覆模制在结构性部分上，而是可以考虑为独立的部件(也被称作保险杠增强件)且布置在保险杠与尤其包括发动机冷却设备的技术性部分之间。
保险杠增强件通过热塑性材料模制而成。
将保险杠增强件固定在支承技术性部分的结构元件上，在形成结构性部分的横梁上，或直接地固定在吸能盒(crash box)上。如前所述地集成所述技术性元件的保险杠增强件通过令在同一部件上集成多个功能变得便利，而允许减少要组装的部件的数量，并还通过伴随保险杠蒙皮的弹性变形，而允许增强保险杠蒙皮。
然而，观察到随着现代车辆的演变，在车辆前部集成用于辅助驾驶的额外元件的需求日益增长。制造商因此寻求在该前部(却相对容易遭受碰撞)中容置一个或多个摄像机、激光雷达、接近检测器、雷达，所有这些传感器都连接到功能强大的车载计算机，以使得车辆的自主性越来越强。
然而，这些传感器具有脆弱且在损坏情况下更换成本相对高的特点。
在本行业已知的标准中描述了车辆必须能够承受的各种碰撞的性质，这些碰撞是强加给所有制造商的技术规范的一部分。
这些技术规范考虑四种主要类型的碰撞，即：
-高速型碰撞，其对应于撞到刚性或可变形障碍物的正面碰撞。对于正面碰撞，车辆的速度至少为56km/h。因此必须以保护车辆乘客为目的来设计车辆。
-保险型碰撞，以约15km/h撞向固定墙，例如被称为Danner或AZT的碰撞，或以约10km/h撞向可变形障碍物或杆(RCAR保险杠测试，杆碰撞，IIHS标准)，以限制损坏和相关的修复成本为目的来处理这些碰撞。
-小碰撞，或停车型碰撞(ECE42、USPART 581)，在中心处速度约为4km/h，在角落处速度为2.5km/h，以保险杠蒙皮无外部损坏为目的来处理这些碰撞。
-以大约40km/h进行的法规型行人碰撞(腿、股骨)，以限制伤害为目的来处理这些碰撞以符合生物-机械标准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种解决方案，其允许在会导致车辆前部凹陷的车辆碰撞(例如保险型碰撞)的情况下保护传感器，并尽可能地限制传感器在更高速碰撞的情况下的损坏。
为此，本发明涉及一种保险杠增强件，用于集成在机动车辆用的前部总成中、保险杠与技术性部分之间。
该保险杠增强件的特征在于，其包括至少一个用于支承至少一个传感器的板，所述板与该保险杠增强件一体成型并且通过其周边借助于脆弱的材料桥而连接到该保险杠增强件，以使得在令该保险杠增强件变形并影响到所述板的正面碰撞的情况下，所述板在该材料桥的断裂作用下，完全或部分地脱离该保险杠增强件。
保险杠增强件的运动与前部总成的结构性元件的运动分开。通过脱离保险杠增强件，支承传感器的板就来到结构性部分的后方，以使得传感器受到形成结构性部分的梁提供的保护，该梁通过变形来吸收一部分碰撞的能量。
在轻微碰撞(例如停车碰撞或行人碰撞)的情况下，处于碰撞区域之外的该板不受影响，而且传感器的布置和取向不被改变。
由于其构造，所述板不产生可能会伤害行人腿的硬点。
根据本发明的整体式部件还可以包括单独或组合地采用的以下特征：
-所述材料桥由至少一个第一区域和至少一个第二区域交替而形成，在所述至少一个第一区域中，所述材料桥的厚度小于或等于板的壁的厚度，且大于或等于严格小于所述板的壁的厚度的中间厚度，在所述至少一个第二区域中，所述材料桥的厚度小于或等于中间厚度，且大于或等于零厚度。
-所述中间厚度介于0.3mm和0.8mm之间。
-所述板的壁的厚度介于2mm和5mm之间。
-所述板的壁的厚度大致等于所述保险杠增强件的壁的厚度。
-所述材料桥包括至少一个第一铰链区域，在该第一铰链区域中，所述材料桥的厚度等于所述板的壁的厚度，以使得在所述材料桥断裂的情况下，所述板通过该第一铰链区域保持连接到所述保险杠增强件，而不落到地上。
-所述材料桥包括唯一的第一铰链区域和在所述板的周边的其余部分上延伸的第二区域。
-所述第一区域和所述第二区域在大致相等的长度上延伸。
-所述材料桥在所述板的平面中延伸。
-所述材料桥沿着与所述板的平面垂直的方向延伸。
-所述板的后部面与所述保险杠增强件的前部面共平面。
-所述保险杠增强件优选地通过模制选自以下材料的材料而形成：聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PC-PBT)。
-所述保险杠增强件的材料优选地通过矿物填料或通过玻璃制或碳制的纤维增强。
-所述材料桥被调整为使得当车辆以15km/h行驶并经受撞向固定墙的正面碰撞时，所述板脱离所述保险杠增强件。
-所述材料桥被调整为使得当车辆以10km/h行驶并经受撞向固定杆或可变形障碍物的正面碰撞时，所述板脱离所述保险杠增强件。
-所述板支承至少一个选自以下传感器的传感器：辅助驻车的摄像机、激光雷达或雷达、夜视摄像机、测距雷达、辅助驻车的接近传感器。
-所述板支承一个或多个从所述板的前部面垂直地朝车辆前部突出的保护销，所述保护销的高度大于最接近的相邻传感器的高度。
-所述保险杠增强件适于支承进气设备、保险杠蒙皮、光学元件。
-所述保险杠增强件包覆模制在包括以下元件中至少一个的结构性部分上：防撞梁、吸能器、空气引导件、行人碰撞保护系统。
附图说明
通过阅读以下描述，将更好地理解本发明，该描述仅作为例子提供并参照附图进行，其中：
-图1示出了包括根据本发明的保险杠增强件的车辆前部的立体全视图；
-图2示出了保险杠增强件的全视图；
-图3示出了板的第一代替实施例；
-图4示出了板的第二代替实施例；
-图5至9示出了根据本发明的材料桥的不同实施组合的细节视图。
具体实施方式
图1示出了构成前部总成的各部件，该前部总成包括安装在保险杠增强件30上的保险杠蒙皮50，该保险杠增强件30本身通过固定元件61，例如通过螺栓固定或铆接，借助于在碰撞情况下可变形的盒体(吸能盒crash box)60而固定在车辆的纵向立柱上。
也可设置这样的情况：其中，保险杠增强件30包覆模制在结构性部分20上，该结构性部分20在此由钢制或铝制的刚性横梁杆形成。因此获得了整体式部件10，其本身固定在车辆的可变形盒体(吸能盒crash box)60上。该结构性部分20一般包括防撞梁并可支承空气引导件、行人碰撞保护系统、电池充电器或电子控制单元(ECU)。
图2示出了从车辆前部看的、作为本发明的主题的保险杠增强件30的正视图。
该保险杠增强件30优选地由热塑性且易于注射模制的材料构成，例如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)，或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PC-PBT)。
出于强度原因，形成保险杠增强件30的材料可以包含比如滑石的矿物材料填料或者玻璃制或碳制的增强纤维。
形成保险杠增强件的材料薄板(voile)的厚度取决于材料的强度和性质，一般介于2mm和5mm之间，且通常约为3mm。该保险杠增强件被设计为用于抵抗车辆遇到的外部气候条件和侵扰，例如日照或湿度。
保险杠增强件30还被设计为用于支承上述设备，例如进气设备(在此为可动活门32)，保险杠蒙皮50或一个或多个光学元件(未示出)。
保险杠增强件30在其上部中央部分中包括板40，板40用于接收一个或多个比如上述传感器的传感器41，即辅助驻车的摄像机、激光雷达、接近传感器或雷达、夜视摄像机、3D摄像机或测距雷达。
板40与保险杠增强件30一体成型且同时地模制。板40的壁的厚度ep大致等于保险杠增强件30本身的壁的厚度。
在此要指出，用于支持本说明书的保险杠增强件包括接收所有传感器41的唯一的板40，但仍在本发明的范围内，不排除在保险杠增强件30的合理选择的位置处布置多个板，每个板支承至少一个传感器41。
板40通过在板40的整个周边42上环绕的材料桥43而连接到保险杠增强件。
该材料桥43被设计为用于在造成保险杠增强件30变形并影响到板40的正面碰撞的情况下断开(为此被称为脆弱的)，以使得板40完全或部分地脱离保险杠增强件30。换句话说，材料桥的断裂发生在形成保险杠增强件其余部分的材料的断裂之前。
显然，在车辆的正常使用条件下，板40的刚性必须足够大以支撑传感器并确保它们良好的几何定位和良好的取向。因此，板必须抵抗住车辆经受的振动和加速，尤其是当车辆在受损的路面上行驶的时候。类似地，将板40连接到保险杠增强件30的材料桥43必须足够牢固，以避免板40以不期望的方式脱离保险杠增强件30。
材料桥43的厚度因此一般比保险杠增强件30的壁的厚度或比板40的壁的厚度ep更小。
在实践中，材料桥由至少一个第一区域Z1和至少一个第二区域Z2交替地形成，在该至少一个第一区域中，材料桥43的厚度e1小于或等于板40的壁的厚度ep，且大于或等于严格小于板的壁的厚度ep的中间厚度ei(ei≤e1≤ep)，在该至少一个第二区域中，材料桥43的厚度e2小于或等于中间厚度ei，且大于或等于零厚度(0≤e2≤ei)。
因此将寻求调整厚度e1和e2以使得在以约15km/h撞向固定墙的保险型碰撞(例如被称作Danner或AZT的碰撞)的情况下，或在以约10km/h撞向可变形障碍物或柱的碰撞(RCAR保险杠测试，柱碰撞，IIHS标准)的情况下，板40脱离保险杠增强件30。
在实践中，对于形成保险杠增强件的材料，中间厚度ei介于0.3mm和0.8mm之间(0.3mm≤ei≤0.8mm)。
该限定允许多种不同的实施方式，这些实施方式都以令材料桥43变得脆弱为目的。
材料桥的第一实施形式在于制造包括厚度为ei的第一区域Z1和厚度也为ei的第二区域Z2的材料桥。换句话说，材料桥43的厚度在板40的整个周边42上恒定(e1＝e2＝ei)。厚度ei由此大致对应于材料的最大厚度，超过该最大厚度，连续的材料桥不再符合上述可撕裂性的要求。
然而，参照图3，可以证明有意义的是，设置至少一个具有材料桥的第一区域Z1c，该材料桥的厚度e1大致等于板的厚度ep。实际上，在测试期间已经观察到，板在脱离保险杠增强件30之后可能会落到地上，并导致意外地损坏传感器。该特别的第一区域Z1C则起到铰链的作用，该铰链不是用于断开的，而是将板40维持在保险杠增强件30上并同时允许板40围绕该轴在纵向上枢转。
由设计师根据板的构造和形成它紧邻环境的设备来选择该第一铰链区域Z1C沿着板40的周边42的长度l1C和位置。
图4示出了更具一般性的例子，其中，具有较大厚度e1的第一区域Z1与具有较小厚度e2的第二区域Z2有规则地交替。
第一和第二区域Z1和Z2沿着板40的周边42具有大致相等的长度l 1和l2。因此获得了“虚线式”可撕裂的材料桥43。
例如，对于厚度ep为3mm的板，测试已成功进行，该板包括由长度l 1等于15mm并且等于第二区域Z2的长度l2的第一区域Z1形成的材料桥。材料桥43在第一区域Z1中的厚度e1为1.5mm，而且材料桥43在第二区域Z2中的厚度e2为0.3mm。
显然，还可以设置由多个并置的第一区域Z1C(其厚度e1等于板40的厚度ep)和加插的第二区域Z2(其厚度e2较小)形成的铰链区域，或设置单个具有合适长度l 1C的第一铰链区域Z1C，如图4所示那样。
图5至9允许示例性地示出材料桥43的可行实施例的变型。
沿着A-A的剖面示出了材料桥43在第一区域Z1处的剖面，而且沿着B-B的直剖面示出了材料桥43在第二区域Z2处的剖面。
在图5示出的例子中，材料桥在第一区域Z1处的厚度e1大于ei的值且小于板的厚度ep的值。材料桥在第二区域Z2处的厚度e2小于ei，但非零。该例子示出了之前的一个段落中举例给出的数值。
在图6示出的例子中，材料桥43在第一区域Z1处的厚度e1大于ei且小于ep，并且，材料桥在第二区域Z2中的厚度e2为零。
出于可行性和可模制性考虑，可以证明有用的是，设置第二区域Z2，在该区域中材料桥43的厚度e2非常小但不完全为零，如图7所示那样。
因此符合逻辑地观察到，材料桥43在第二区域Z2中的厚度e2越小，材料桥43在第一区域Z1中的厚度e1就越大，直至等于如图7所示的厚度ep。
图5至7所示的材料桥设置了该材料桥在与保险杠增强件30或板40的平面大致平行的平面中延伸。
一个可替代的实施形式还可设置成材料桥43沿着与板40的平面大致垂直的方向延伸，如图8和9所示那样，尤其为了促进板在横向碰撞情况下的脱离。
用附图标记40a指示板40的前部面，用附图标记40b指示板的后部面。保险杠增强件30的前部面标记为30a。
在图8示出的例子中，材料桥43在第一区域Z1中的厚度e1小于板的厚度ep且大于其极限数值保持不变的中间厚度ei，而且在第二区域Z2中的厚度e2小于中间厚度ei且非零。
在从车辆的前部到后部的纵向XX’上，可观察到板40的后部面40b布置在保险杠增强件30的前部面30a的前方。
仍是出于同一目的，图9示出了图8所示的例子的一个特例，其中，板40的后部面40b与保险杠增强件30的前部面30a共平面。
图9还示出了材料桥43在第二区域Z2中的厚度e2为零的例子。
本发明不限于所说明的实施方式，本领域技术人员通过阅读附图所示的例子，可在不偏离本发明的精神的情况下想象出多种组合。
因此，特别地，完全可以根据第一区域Z1在板40的周边42上的位置来制造具有厚度e1不同的材料桥的第一区域Z1。类似地，材料桥在第二区域Z2中的厚度e2也可根据需求而变化。
本发明的另一改进方案在于布置保护销44(如图1至3所示)或薄板，保护销或薄板沿着纵向方向朝向车辆前部并相对于板40的平面垂直地突出，以便构成用于经受导致材料桥43断裂的第一碰撞的第一接触点以及保护位于附近的传感器。因此，从板的前部面40a测量的保护销或薄板的高度大于最接近保护销44的传感器41的高度。可替代地，在可行时，该保护销可以被刚性盒体替代，传感器41包含在该刚性盒体中。
附图标记列表
10 形成前部总成的整体式部件
20 整体式部件的结构性部分/防撞梁杆
30 保险杠增强件
30a 保险杠增强件的前部面
31 行人碰撞保护系统
32 进气设备/受控活门
40 板
40a 板的前部面
40b 板的后部面
41 传感器
42 板的周边
43 材料桥
44 保护销
Z1 第一区域
Z1C 第一铰链区域
Z2 第二区域
l1 第一区域的长度
l1C 第一铰链区域的长度
l2 第二区域的长度
e1 在第一区域中的材料桥的厚度
e2 在第二区域中的材料桥的厚度
ei 中间厚度
eP 板的厚度
A-A 垂直于第一区域的材料桥的剖面
B-B 垂直于第二区域的材料桥的剖面
50 前保险杠蒙皮
60 吸能盒
61 固定元件。

Claims (19)

1.一种保险杠增强件(30)，通过热塑性材料模制而成且用于集成在机动车辆用的前部总成中、保险杠与技术性部分之间，其特征在于，该保险杠增强件(30)包括至少一个用于支承至少一个传感器(41)的板(40)，所述板(40)与该保险杠增强件(30)一体成型并且通过其周边(42)借助于脆弱的材料桥(43)而连接到该保险杠增强件，以使得在令该保险杠增强件(30)变形并影响到所述板(40)的正面碰撞的情况下，所述板(40)在该材料桥(43)的断裂作用下，完全或部分地脱离该保险杠增强件(30)。
2.如权利要求1所述的保险杠增强件(30)，其中，所述材料桥(43)由至少一个第一区域(Z1)和至少一个第二区域(Z2)交替而形成，在该至少一个第一区域(Z1)中，所述材料桥(43)的厚度e1小于或等于所述板(40)的壁的厚度ep，且大于或等于严格小于所述板的壁的厚度ep的中间厚度ei，即ei≤e1≤ep，在该至少一个第二区域(Z2)中，所述材料桥(43)的厚度e2小于或等于所述中间厚度ei，且大于或等于零厚度，即0≤e2≤ei。
3.如权利要求2所述的保险杠增强件(30)，其中，所述中间厚度ei介于0.3mm和0.8mm之间。
4.如权利要求2所述的保险杠增强件(30)，其中，所述板(40)的壁的厚度ep介于2mm和5mm之间。
5.如权利要求4所述的保险杠增强件(30)，其中，所述板(40)的壁的厚度ep等于所述保险杠增强件(30)的壁的厚度。
6.如权利要求2至5中任一项所述的保险杠增强件(30)，其中，所述材料桥(43)包括至少一个第一铰链区域(Z1C)，在该至少一个第一铰链区域(Z1C)中，所述材料桥(43)的厚度等于所述板(40)的壁的厚度ep，以使得在所述材料桥断裂的情况下，所述板(40)通过该第一铰链区域(Z1C)保持连接到所述保险杠增强件(30)，而不落到地上。
7.如权利要求6所述的保险杠增强件(30)，其中，所述材料桥(43)包括唯一的第一铰链区域(Z1C)和在所述板(40)的周边(42)的其余部分上延伸的第二区域(Z2)。
8.如权利要求2至5中任一项所述的保险杠增强件(30)，其中，所述第一区域(Z1)和所述第二区域(Z2)在相等的长度上延伸。
9.如权利要求1至5中任一项所述的保险杠增强件(30)，其中，所述材料桥(43)在所述板(40)的平面中延伸。
10.如权利要求1至5中任一项所述的保险杠增强件(30)，其中，所述材料桥(43)沿着与所述板(40)的平面垂直的方向延伸。
11.如权利要求10所述的保险杠增强件(30)，其中，所述板(40)的后部面(40b)与所述保险杠增强件(30)的前部面(30a)共平面。
12.如权利要求1-5中任一项所述的保险杠增强件(30)，其中，所述保险杠增强件(30)通过模制选自以下材料的材料而形成：聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PC-PBT)。
13.如权利要求12所述的保险杠增强件(30)，其中，形成所述保险杠增强件(30)的材料通过矿物填料或通过玻璃制或碳制的纤维增强。
14.如权利要求1-5中任一项所述的保险杠增强件(30)，其中，所述材料桥(43)被调整为使得当车辆以15km/h行驶并经受撞向固定墙的正面碰撞时，所述板(40)脱离所述保险杠增强件(30)。
15.如权利要求1-5中任一项所述的保险杠增强件(30)，其中，所述材料桥(43)被调整为使得当车辆以10km/h行驶并经受撞向固定杆或可变形障碍物的正面碰撞时，所述板(40)脱离所述保险杠增强件(30)。
16.如权利要求1-5中任一项所述的保险杠增强件(30)，其中，所述板(40)支承至少一个选自以下传感器(41)的传感器：辅助驻车的摄像机、激光雷达或雷达、夜视摄像机、测距雷达、辅助驻车的接近传感器。
17.如上述权利要求1-5中任一项所述的保险杠增强件(30)，其中，所述板(40)支承一个或多个从所述板(40)的前部面(40a)垂直地朝所述车辆前部突出的保护销(44)，所述保护销的高度大于最接近的相邻传感器(41)的高度。
18.如权利要求1-5中任一项所述的保险杠增强件(30)，其中，所述保险杠增强件(30)适于支承进气设备(32)、保险杠蒙皮(50)、空气引导件、光学元件、电池充电器和/或电子控制单元。
19.如权利要求1-5中任一项所述的保险杠增强件(30)，其中，该保险杠增强件包覆模制在包括以下元件中至少一个的结构性部分(20)上：防撞梁、吸能器、行人碰撞保护系统(31)。
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