CN1883983A - 汽车前保险杠结构 - Google Patents

Abstract

提供一种汽车前保险杠布置，它能够在碰撞时平稳地吸收冲击能量并且由此控制行人所遭受到的撞击。一吸震板(24)通过第一加强板(41)连接在缓冲梁(21)上。第一加强板(41)由冲压成型相对较薄的钢板制成，并且其主壁(41a)沿着垂直弯曲线(41d)弯曲。吸震板(24)通过安装在吸震板(24)上的第二加强板(42)与保险杠杆(21)连接以便覆盖其切口(38b)。第二加强板(42)由冲压成型相对较厚的钢板制成，并且其主壁(42a)沿着两条水平弯曲线(42d，42e)弯曲。

Description

汽车前保险杠结构

技术领域

本发明涉及一种汽车的前保险杠结构，并且具体地说涉及用于改善在碰撞时行人的安全性的技术。

背景技术

为了同时改进碰撞安全性和外观，市场上的汽车通常设有包括由保险杠面覆盖的缓冲梁的前保险杠(参见日本专利申请公开No.2001-58519)。缓冲梁由具有相对较高的机械强度的原料经冲压成型而具有矩形C截面的钢板构成。缓冲梁在两端通过使用螺栓而牢固地连接至汽车车体结构构件(例如前侧框架)。保险杠面是通过注塑例如聚丙烯和聚碳酸酯树脂的塑料材料而形成的，并连接至汽车车体结构构件和车身蒙皮(例如前护板)，从而与缓冲梁分开。当汽车与另一辆汽车或者固定结构相撞的时候，保险杠面变形或者断裂，大部分的碰撞能量从缓冲梁传递至汽车车体结构构件。

当装有这种前保险杠的汽车以非常低的速度撞上行人的时候，因为保险杠面能够容易变形，避免行人受到任何有效的冲击。但是当汽车以超过一定水平的速度(能够消除保险杠面和缓冲梁之间的空间的速度)撞上行人的时候，只要保险杠面的后面撞上缓冲梁的前面，大的冲击能量就作用在行人身上。因此，本申请的申请人已经提出一种前保险杠，其构成能够在碰撞时使作用在行人身上的冲击最小。在这种方案中，由冲压成型为字母U形并具有相对较低刚度的薄钢板构成的吸震板(安全板)居中安装在保险杠杆上，从而通过吸震板的变形在冲击的时候可以按照一种平稳的方式吸收冲击能量(参见日本专利申请公开No.2003-285704)。

在日本专利申请公开No.2003-285704中披露的前保险杠包括一个保险杠面，该保险杠面由在汽车车身横向延伸的中央平面部分、从中央平面部分的对应横向端部分别以一定的角度向后延伸的成对的倾斜部分、以及与中央平面部分相对安装的吸震板构成。但是该前保险杠不必根据撞击行人的保险杠位置来确保冲击能量的平稳吸收。例如，当由保险杠靠近吸震板的一个端部的部分撞击行人的时候，由于保险杠面的倾斜部分不被约束，因此保险杠面容易在冲击的时候立刻变形，而没有吸收任何有效量的能量。而且，由于吸震板的端部比其中央部分更容易变形，所以由吸震板吸收直到吸震板的变形结束的能量如此之小，以致于在保险杠面的后表面撞到缓冲梁时会有不可接受的大冲击作用在行人上。

为了消除这个问题，本申请的发明人试图通过使用加强板将吸震板的每个侧端连接在保险杠杆上，从而可以增大吸震板的端部的机械强度。但是，该布置如此考虑，从而加强板只是在短时间内证明对前沿冲击具有高阻力，并且紧接着之后突然承受弯曲变形。在该情况中，行人受到的撞击在保险杠面的后面撞到吸震板时将短时间内呈现峰值，并且在由于加强板的弯曲变形而导致的低冲击水平期间之后，在保险杠面的后表面最终撞到缓冲梁时表现出非常高的峰值。

发明内容

鉴于现有技术的这些问题，本发明的主要目的在于提供一种汽车前保险杠布置，它能够在与行人碰撞时平稳吸收冲击能量并且由此控制行人所遭受到的撞击。

本发明的第二目的在于提供一种汽车前保险杠布置，它能够通过加入最少结构构件来优化前保险杠吸收从与行人、另一辆车或固定结构碰撞中产生出的冲击能量的能力。

本发明的第三目的在于提供一种汽车前保险杠布置，它能够在对现有结构构件改变最小的情况下优化前保险杠吸收这种冲击能量的能力。

根据本发明，可以通过提供这样一种汽车前保险杠布置来实现这些目的，该布置包括：一缓冲梁，它安装在车身的前部上并且在车身横向上延伸；一保险杠面，它以间隔开的关系安装在缓冲梁的前部上，并且包括一横向平面中央平坦部分以及一对从中央平坦部分的任一侧端朝后以一定的倾角延伸的倾斜部分；以及一吸震板，它具有规定的横截面并且安装在与保险杠面的中央平坦部分的后表面相对的缓冲梁的前表面上；其中所述吸震板的每一侧端设有一加强构件，构成用来当冲击在靠近吸震板的相应侧端的位置处施加在保险杠面上时承受受控变形。

根据这种布置，当行人等被位于吸震板的端部附近的一部分前保险杠(这部分与吸震板的中央部分相反其吸收冲击的能力很小)撞到时，通过加强构件如此控制吸震板的变形，从而可以平稳地吸收冲击能量。通常，吸震板设有一U形横截面，并且在上下凸缘处安装在保险杠杆上。

根据本发明的一优选实施方案，加强构件包括一基本上垂直延伸的板构件，它连接在吸震板的整个上部和位于吸震板的每一侧端处的缓冲梁之间，并且设有一基本上垂直的弯曲线。该垂直延伸板构件增大了对吸震板的变形的阻力，并且垂直弯曲线确保了加强构件的受控变形。

另外或可选的是，加强板可以包括一基本上水平延伸的板，它在其每一侧端处固定在吸震板的壁部上，并且设有基本上横向的弯曲线。水平延伸的板构件同样增大了对吸震板的变形的阻力，并且水平弯曲线确保了加强构件的受控变形。

为了改进对吸震板变形的控制，该吸震板设有一切口，并且可以将其壁厚大于吸震板的壁厚的基本上水平延伸的板按照覆盖所述切口的方式固定在吸震板的壁部上。

根据本发明的另一个方面，缓冲梁设有在吸震板的每个横向侧上向前伸出的一伸出部，并且保险杠面的每个倾斜部分的后侧设有一接合部分，它按照间隔开的关系对着相应的伸出部，从而保险杠面和缓冲梁在保险杠面已经向后变形时可以相互接合。

根据该布置，在行人被靠近中央平坦部分的保险杠面的一部分倾斜表面碰到时，一旦保险杠面向后变形了预定行程，则接合部分与缓冲梁的伸出部接合。因此，防止了保险杠面的倾斜部分向后变形，并且允许中央平坦部分推压在吸震板上，从而所产生的吸震板变形有效地吸收了冲击能量。

为了确保伸出部的高机械强度和刚性，每个伸出部可以与保险杠托架对准。每个伸出部可以方便地设有用于接收用于拖车目的的配件例如吊环螺栓的中央孔。为了能够够到这种配件，每个接合部分可以包括可以由可拆卸帽等封闭的形成在保险杠面中的开口。

附图说明

现在将参照附图对本发明进行说明，其中：

图1为体现了本发明的汽车的透视图；

图2为由在图1中的II表示的一部分的放大纵向剖视图；

图3为前保险杠的分解透视图；

图4为从上方看的保险杠杆组件的不完整透视图；

图5为从下方看的保险杠杆组件的不完全透视图；

图6为一示意图，显示出所示实施方案的操作模式；

图7为一示意图，显示出所示实施方案的操作模式；

图8为一示意图，显示出所示实施方案的操作模式；

图9为一曲线图，显示出根据所示实施方案在前保险杠的变形行程和冲击负载之间的关系；并且

图10为一示意图，显示出所示实施方案的操作模式。

具体实施方式

图1为体现本发明的汽车的透视图，图2为由在图1中的II表示的一部分的放大纵向剖视图，图3为前保险杠的分解透视图，图4为从上方看的保险杠杆组件的不完整透视图，并且图5为从下方看的保险杠杆组件的不完全透视图。图6-8示意图，显示出所示实施方案的操作模式，图9为一曲线图，显示出根据所示实施方案在前保险杠的变形行程和冲击负载之间的关系，并且图10为一示意图，显示出所示实施方案的操作模式。

<该实施方案的结构>

<整体结构>

如图1所示，在所示实施方案中，本发明适用于四门轿车(在下面被称为汽车)。所示实施方案的车身1由通过将钢板面板焊接在一起而形成的单壳体(monocoque)车身构成，并且其前部由一前保险杠2、右左挡泥板3和4、一发动机罩5等覆盖。前保险杠2的两个侧端限定了相应轮罩拱6的部分，并且在前保险杠2的下部中在中央设有一格栅7，用来在汽车正在行驶时将空气引导进发动机室。在前保险杠2的上端和发动机罩5之间设有一前装饰板8。右左前灯组件9和10分别布置在前保险杠1的上端和挡泥板3和4之间。

<前保险杠>

如在图2和3所示一样，前保险杠2基本上由一缓冲梁组件20和一保险杠面50构成，并且固定安装在车身的结构构件的前端上或右左侧框架61和62上。

<缓冲梁组件>

缓冲梁组件20通过将不同的金属板件焊接在一起而制成，并且基本上由在车身横向上延伸的缓冲梁21、分别安装在缓冲梁21的后表面的右左端部上的右左保险杠托架22和23以及安装在缓冲梁21的前表面上的一吸震板24构成。

缓冲梁21由冲压成型的相对较厚的钢板制成，并且其横截面为矩形C形，其开口侧面向后。从相应的保险杠托架22和23延续出的一对角撑板(伸出件)25从保险杠杆21的前表面的任一侧端向前延伸。如在图4和5中所示一样，每个角撑板25大体上为截头圆锥形或接头椎体形，并且在中央设有一通孔25d，用于让后面所述的吊环螺栓72(参见图10)穿过的。在所示的实施方案中，每个角撑板25设有三个台肩25a、25b和25c，以便于在与另一辆车碰撞时吸收冲击能量。

如在图4和5中所示一样，每个保险杠托架22(23)由冲压成型的相对较厚钢板制成，并且具有基本上为矩形的横截面。保险杠托架22(23)在内部设有用于可螺纹接收吊环螺栓的内螺纹部分。在所示的实施方案中，一对横向凸缘28和29从每个保险杠托架22(23)的后部的任一侧横向延伸出，并且上下纵向后凸缘30和31分别从其上下端部向后延伸。每个横向凸缘28(29)形成有一圆形螺栓接收孔28a(29a)，从而横向凸缘可以通过使用穿过横向凸缘28(29)的螺栓64牢固固定在从相应前侧框架61(62)的前端横向延伸出的连接凸缘63上。上纵向后凸缘30形成一狭槽30a，并且通过使用穿过该狭槽30a的螺栓64固定在相应侧框架61(62)的上表面上。下纵向后凸缘31形成一圆孔31a，并且通过使用穿过该孔31a的螺栓64固定在相应侧框架61(62)的下表面上。

<吸震板>

该吸震板24由冲压成型的相对较薄的钢板制成，并且设有一上壁35、前壁36、前伸出部37和下壁38。上壁35以一定的倾角朝着其前部向下倾斜，并且形成在上壁35的底端中的凸缘35a焊接在缓冲梁21的前表面上。前壁36从上壁35的前缘垂直向下延伸。前伸出部37设有其开口侧面向后的一U形横截面，并且从前壁36的下端向前伸出。下壁38从前伸出部37的下后缘向后延伸，并且以与上壁35基本上相同的倾角朝着其前部向下倾斜。形成在下壁38的底端中的凸缘38a焊接在缓冲梁21的下表面上。下壁38在其侧端上设有一矩形切口38b，并且沿着横向延伸弯曲线38c弯曲。

<第一加强板>

吸震板24在其每个侧端处通过第一加强板41连接在缓冲梁21上。该第一加强板41由冲压成型相对较薄的钢板制成，并且设有沿着前后方向延伸的一主壁41a、从主壁41a的前端延伸出并且焊接在吸震板24的上壁35上的一凸缘41b以及从主壁41a的后端延伸出并且焊接在缓冲梁21的前表面上的一凸缘41c。第一加强板41的主壁41a沿着垂直延伸的弯曲线41d弯曲。

<第二加强板>

吸震板24在每个侧端处借助安装在缓冲梁21的下壁38上的第二加强板42连接在缓冲梁21上，以便覆盖下壁38的切口38b。第二加强板42由冲压成型相对较厚的钢板制成，并且设有覆盖着切口38b的横向拉长的主壁42a、从主壁42a的前端延伸出并且焊接在吸震板24的前伸出部37的下表面上的一凸缘42b以及从主壁42a的后端延伸出并且焊接在缓冲梁21的下表面上的一凸缘42c。第二加强板42的主壁42a沿着两者都在横向方向上延伸的两条弯曲线42d和42e弯曲。

<保险杠面>

保险杠面50由注塑成型塑料材料制成，并且包括一横向平面中央平坦部分51和一对从中央平坦部分51的任一侧端以一定的倾角向后延伸的倾斜部分52和53。倾斜部分52和53的每一个在与相应角撑板25相对并且靠近中央平坦部分51的位置处设有一吊环螺栓接收孔(接合部分)54。吊环螺栓接收孔54其尺寸和结构如此设定，以便接收相应角撑板25的向前台肩25a，并且在汽车的正常操作期间一般由用塑料材料制成的盖子55关闭。

<该实施方案的操作模式>

汽车会撞上不小心进入车行道中的行人以及另一辆车或者在道路上的固定结构。行人会被车身1的任意部分撞到，但是最容易被前保险杠2的前表面撞到。如果行人的腿被中央部分(或者保险杠面50的中央平坦部分51)撞到，则通过吸震板24的变形来减轻施加在行人上的冲击。如果行人的腿撞到前保险杠2的任一侧部(保险杠面50的左右倾斜部分52和53中的一个)，则行人沿着保险杠面侧部的倾斜表面滑动并且被推到一边，例如朝着人行道，而不会受到较大的冲击。

另一方面，如果行人的腿71被位于前保险杠的中央部分和左边(或右边)侧部(或者靠近其左端的保险杠面50的一部分中央平坦部分51)之间的一部分前保险杠2撞到，则相对柔软的保险杠面50由于与腿部71撞击而向后变形，并且保险杠面50的后表面随后接合吸震板24。这时，因为保险杠面50的吊环螺栓接收孔54对着保险杠杆21的角撑板25，所以保险杠面50后退运动预定距离使得角撑板25的向前台肩25a被吊环螺栓接收孔54接收。因此，保险杠面50的中央平坦部分51的左(右)端由角撑板25(并且因此由缓冲梁21)接合，并且可以将冲击载荷有效地传递给吸震板24。

在所示的实施方案中，在冲击载荷传递给吸震板24的左端上时，因为上壁35和下壁38如前面所述一样朝着其前部向下倾斜，所以吸震板24如图7和8中所示一样沿着逆时针方向变形。因为第一加强板41焊接在吸震板24的上壁35和缓冲梁21的前表面上，所以吸震板24在它变形时使沿着弯曲线41d明显弯曲，从而吸收了相对较大的冲击能量。因为第一加强板41设有弯曲线41d，所以它能够在没有对前沿冲击提供任意较高阻力的情况下变形。

同时，因为第二加强板42焊接在吸震板24的前伸出部37的下表面和缓冲梁21的下表面上，所以该吸震板24在它变形时沿着两条弯曲线42d和42e明显弯曲，并且在该过程期间吸收较大的能量。

因为第二加强板42由比第一加强板41更厚的钢板制成，所以虽然它吸收更大的冲击能量，但是由于两条弯曲线它也能够在不对前沿冲击提供任何较高阻力的情况下变形。

如从所示实施方案的前面说明中可以理解的是，在撞车时，因为保险杠面50的中央平坦部分51的相应侧端由缓冲梁21接合，并且第一加强板41和第二加强板42用来吸收冲击能量，所以可以减轻在保险杠面50的后表面撞上缓冲梁时施加在行人上的冲击。

如图9所示，只有保险杠面50在碰撞初始阶段中变形，但是因为中央平面部分51的侧端由缓冲梁21接合，所以冲击载荷可以保持相对较高的水平。从保险杠面50的后表面接合吸震板24的时刻(Sa)开始，冲击载荷线性增大至一特定水平，并且该水平一直保持到保险杠面50与缓冲梁21接合(Sb)，并且冲击载荷在完成冲击吸收之前暂时增大。从该说明书中可以了解的是，与传统布置相反，可以避免在吸震板24的变形期间的冲击峰值，并且可以将伴随着保险杠面50与缓冲梁21的接合而产生出的冲击载荷峰值控制在可承受的极限值(Gmax)以下。

如图10所示，在由于汽车故障而牵引该汽车时，将吊环螺栓72通入到保险杠面50的吊环螺栓接收孔54中，并且拧入到形成在保险杠托架22内的内螺纹部分中，并且将连接在另一辆汽车的后端上绳索系在该吊环螺栓72上。因此，在拖车时向保险杠托架22施加了较大的拉伸载荷，并且在使保险杠托架22与前侧框架61连接的部分中产生出相当大的应力。因此一般来说，保险杠托架22需要由相对较厚的钢板制成，因为凸缘形成在相对端面上并且通过使用螺栓相互连接。

但是，根据所示的实施方案，因为保险杠托架22的上后纵向凸缘30和下后纵向凸缘31做成为向后延伸并且分别固定在前侧框架61的上下表面上，所以拉伸载荷作为剪切应力施加在后纵向凸缘30和31上，从而该保险杠托架22可以由相对较薄的钢板制成。还有，紧固表面包括两个垂直面(右左横向凸缘28和29)和水平面(上下后纵向凸缘30和31)，从而可以改善装配精度。

虽然针对本发明的具体实施方案进行了说明，但是本发明并不限于所示的实施方案，而是可以按照大范围的方式进行改变。例如，本发明在所示的实施方案中应用于四门轿车，但是也可以应用于两门汽车和两座汽车。还有，在不脱离在所附权利要求中所给出的本发明的精神的情况下可以改变保险杠杆组件的具体结构和伸出部、接合部以及第一和第二加强梁的形状。

本申请要求了其巴黎公约优先权的原始日本专利申请的内容在本申请中被引用作为参考。

Claims (11)

1.一种汽车前保险杠结构，它包括：

一缓冲梁(21)，它安装在车身的前部上并且在车身横向上延伸；

一保险杠面(50)，它以间隔开的关系安装在缓冲梁的前部上，并且包括一横向平面中央平坦部分(51)以及一对从中央平坦部分的任一侧端朝后以一定的倾角延伸的倾斜部分(52，53)；以及

一吸震板(24)，它具有规定的横截面并且安装在与保险杠面的中央平坦部分的后表面相对的缓冲梁的前表面上；

其中所述吸震板的每一侧端设有一加强构件(41，42)，构成用来当冲击在靠近吸震板的相应侧端的位置处施加在保险杠面上时承受受控变形。

2.如权利要求1所述的汽车前保险杠结构，其中所述吸震板设有一U形横截面，并且在上下凸缘(35a，38a)处安装在保险杠杆上。

3.如权利要求2所述的汽车前保险杠结构，其中所述加强构件包括一基本上垂直延伸的板构件(41)，它连接在吸震板的上部和位于吸震板的每一侧端处的缓冲梁之间，并且设有一基本上垂直的弯曲线(41d)。

4.如权利要求2所述的汽车前保险杠结构，其中所述加强板包括一基本上水平延伸的板，它在其每个侧端处安装在吸震板的壁部上。

5.如权利要求4所述的汽车前保险杠结构，其中所述吸震板在其每个侧端处设有一切口(38b)，并且基本上水平延伸的板按照覆盖所述切口的方式安装在吸震板的壁部上。

6.如权利要求5所述的汽车前保险杠结构，其中所述水平延伸板构件其壁厚大于吸震板的壁厚。

7.如权利要求5所述的汽车前保险杠结构，其中所述水平延伸的板构件设有至少一个横向延伸的弯曲线(42d，42e)。

8.如权利要求1所述的汽车前保险杠结构，其中所述缓冲梁设有在吸震板的每个横向侧面上向前伸出的一伸出部(25)，并且保险杠面的每个倾斜部分的后侧设有以间隔开的关闭对着相应伸出部的一接合部分(54，55)，从而保险杠面和缓冲梁在保险杠面已经向后变形时可以相互接合。

9.如权利要求8所述的汽车前保险杠结构，其中每个伸出部与一保险杠托架(22，23)对准。

10.如权利要求9所述的汽车前保险杠结构，其中每个伸出部设有用于接收用于拖车目的的配件(72)的中央孔。

11.如权利要求8所述的汽车前保险杠结构，其中每个接合部分包括形成在保险杠面中的一开口。

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