CN102180134B - 用于机动车辆的保险杠组件、包括该组件的机动车辆的端部部分和机动车辆 - Google Patents

用于机动车辆的保险杠组件、包括该组件的机动车辆的端部部分和机动车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于机动车辆的保险杠组件、包括该组件的机动车辆的端部部分和机动车辆，该保险杠组件适用于机动车辆，该机动车辆具有的结构包括一对上部侧构件(6)和一对下部侧构件(8)。保险杠组件包括吸能镶板(12)，该吸能镶板具有至少两个支柱(16)和在支柱(16)之间横向延伸的梁(18)，每个支柱都被设置成支承在上部侧构件(6)和下部侧构件(8)的端部上。其特征在于保险杠组件包括使梁(18)加倍的板(36)，从而根据本发明的一个方面，保险杠组件包括使梁(18)加倍的板(36)，以致在撞击的情形下在板(36)的前部面(36a)之间挤压梁(18)。本发明适用于前部或后部保险杠。

Description

用于机动车辆的保险杠组件、包括该组件的机动车辆的端部部分和机动车辆
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的保险杠组件，该机动车辆的结构包括一对上部侧构件和一对下部侧构件，该类型的保险杠组件包括吸能镶板，该吸能镶板具有至少两个支柱和在该支柱之间横向延伸的梁，每个支柱都被设置成支承在上部侧构件和下部侧构件的端部上。
背景技术
现代车辆设计成适当地响应不同类型的可能的前部撞击，比如速度在2.5至4km/h之间的低速撞击或驻车撞击(ECE42)、速度在大约16km/h的中速撞击或“可修复”撞击(DANNER撞击)以及速度在56至65km/h之间的高速撞击。
现代的机动车辆还设计成在与行人碰撞的情形中保护行人，特别是保护行人的腿和髋部。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种保险杠组件，其使得在限制与车辆碰撞的物体朝着车辆结构内侧的侵入的同时能够适当地吸收来自撞击的能量。
为此，本发明提出一种前述类型的保险杠组件，其特征在于，它包括使梁加倍(double)的板，使得在撞击时在板的前部面之间挤压梁。
根据其它实施例，保险杠组件能够包括下列特征中的一个或几个特征：
——它包括两个平台，每个平台都使支柱加倍，使得在撞击时支柱压靠着相应平台的前部面；
——平台由金属制成；
——板由金属制成；
——板与平台形成为单件体；
——镶板包括在支柱之间横向延伸的上部梁和下部梁；
——板成为上部梁的衬里；
——镶板是单件体；和
——镶板由塑料制成。
本发明还涉及机动车辆的端部部分，其包括一对上部侧构件和一对下部侧构件以及如上所界定的被布置在上部和下部梁的端部处的保险杠组件，在把板连接侧梁上的同时，板在侧梁之间横向延伸。
根据其它实施例，端部部分可以包括下列特征中的一个或几个特征：
——上部侧构件是机动车辆的结构的主要侧构件；
——下部侧构件是机动车辆的结构的辅助侧构件，其在比主要侧构件的高度小的高度上延伸；
——下部侧构件是紧固在机动车辆的结构的下方的支架的延伸部分；和
——支架是发动机支架。
本发明还涉及一种包括如上所界定的端部部分的机动车辆。
附图说明
通过阅读下列仅仅作为实例而给出的并且参考附图而实施的描述，本发明及其优点将被更好地理解，其中：
图1和图2分别是根据本发明的机动车辆的前部部分的示意性分解透视图和组装透视图；
图3是图1和图2的前部部分的保险杠组件根据另一个视角的透视图；
图4是图3的保险杠组件的加强件的透视图；和
图5和图6是根据本发明的可选方式的加强件的透视图。
具体实施方式
在下文中，参考机动车辆的正常方位来使用定向术语，图1和图2中由箭头S所示的方向在机动车辆的纵向方向上朝着前部水平地定向。
如在图1和图2中所示，机动车辆2(部分地图示)包括前部部分4，该前部部分包括一对上部侧构件6、一对下部侧构件8和前保险杠组件10。
上部侧构件6大致在机动车辆的纵向方向上延伸并且彼此横向间隔开。
下部侧构件8大致在机动车辆的纵向方向上延伸并且彼此横向间隔开。在下部侧构件8之间的横向间距大致等于在上部侧构件6之间的横向间距。下部侧构件8位于比上部侧构件6的高度低的高度处。每个下部侧构件8都在具有大致相同的竖直且纵向的平面的侧构件的下方延伸。
上部侧构件6和下部侧构件8的端部大致在相同的竖直且横向的平面内。
上部侧构件6典型地在没有弯曲的情形下配衡(tare)为承受在80kN至100kN之间的最大轴向力。下部侧构件8典型地在没有弯曲的情形下配衡为承受在25kN至45kN之间的最大轴向力。在不超出本发明范围的情况下，在一些不是通常规范的车辆上，建议的配衡范围可以稍微不同。
上部侧构件6设置成在其之间容纳并且至少部分地支承前部面。前部面常规地采用框架的形式，该框架支撑机动车辆的功能构件，例如传动***的冷却***的散热器和/或例如空调***的一个或几个散热器或电扇组件。前部面紧固到上部侧构件6上，优选地从上部梁6的端部退出。
保险杠组件10包括吸能镶板12以及至少部分地使镶板12加倍或设置成为镶板12衬里的加强件14。
镶板12设置成在撞击的作用下通过变形尤其通过在纵向方向上的变形或挤压来耗散能量。
镶板12采用材料块的形式，其在镶板12的前部面12a和后部面12b之间在纵向方向上具有一定的厚度。在所述厚度中，镶板12具有用于显著耗散能量的壳结构。
镶板12包括两个支柱16和在支柱16之间横向延伸的上部梁18。每个支柱16都被设置成大致竖直地延伸，上部梁18在支柱16之间大致水平地延伸。每个支柱16都被设置成同时刚性地支承在位于相同侧上的相邻的上部侧构件6和下部侧构件8的端部上(图2)。上部梁18和支柱16共同界定成“H”或倒置“U”的形状。上部梁18大致位于上部侧构件6的高度处。
可选地，镶板12包括在支柱16的下端之间横向延伸的下部梁20。下部梁20与上部梁18竖直地间隔。设置有下部梁20的镶板12一般具有正方形的形状。下部梁18大致位于下部侧构件8的高度处。
支柱16用来在撞击的情形中通过被挤压而吸收能量。
为此，每个支柱16都具有一定的厚度并且具有壳结构。
在所示的实例中，每个支柱16都具有蜂窝状结构，该蜂窝状结构包括在镶板12的前部面12a和后部面12b之间纵向延伸的室。每个支柱16都包括倒置的室，该室包括在后部面12b侧上闭合而在前部面12a侧上开口的第一室22和在后部面侧上开口而在前部面侧上闭合的第二室24。第一室22和第二室24被布置成交错行的形式(或者如棋盘上的形式)。
在所示的实例中，使室22、24闭合的壁设置有弱化孔26，以获得令人满意的能量耗散。可选地，使室22、24闭合的壁是实心的。
上部梁18还用来在撞击的情形下通过挤压吸收能量。
上部梁18具有一定的厚度并且具有壳结构。
在所示的实例中，上部梁18具有大致W形的直截面，其界定朝着后部开口的两个通道和朝着前部开口的一个通道，以及在通道内延伸的加强肋28(图1和图2)。
下部梁20用来在碰撞时保护行人的腿。下部梁20设置成在膝盖下方的胫骨处撞击行人的腿。
下部梁20设置成当其承受撞击时基本上呈弯曲地发挥作用。在所示的实例中，下部梁20朝着前部呈拱形。它具有朝着后部开口的U形横截面和内部加强肋30(图3)。
镶板12还包括大致在下部梁20的高度处从下部梁20和支柱16向前水平突出延伸的用于保护行人的肋32。
这些保护肋32形成与行人的腿的第一接触区。它们设置成在微弱的压力下弯曲。
加强件14采用薄板的形式，其至少部分地设置成为镶板12的衬里或使镶板12加倍并且被设置成对镶板12提供刚性支承，以用于在冲击的情形下镶板通过压靠着加强件14而变形。
加强件14包括横向间隔的平台34和在平台34之间横向延伸的板36。板36设置成为上部梁18的衬里。每个平台34都被设置成成为相应支柱16的衬里。平台34和板36每个都使加强件14成为“H”或倒“U”的形状。
加强件14设置被布置成靠着镶板12的后部面12b，夹在镶板12和侧构件6、8的端部之间。
每个平台34都被紧固到相邻的上部侧构件6和下部侧构件8的端部上，被夹在所述端部和支柱16之间。每个平台34都形成在相邻的上部侧构件6和下部侧构件8之间的连接。每个平台34都具有用于支柱16的前部支承面34a。
板36大致在上部侧构件6的高度处在侧构件6、8之间横向延伸。板36将上部侧构件6彼此连接。板36具有用于上部梁18的前部支承面36a。
根据本发明，板36采用薄板的形式，其在纵向方向上具有低的弯曲刚度。板36能够在自由状态下在纵向方向上相对弯曲并且在其端部处被连接到上部侧构件6上。
在纵向方向上冲击板36的碰撞情形下，板36提供很小的弯曲阻力，并且基本上在两个上部侧构件6之间起牵引作用，该两个上部侧构件6在其端部处保持板36。
上部梁18以与板36配合的方式操作。尽管能够在纵向方向上相对弯曲，但是板36由于其与上部侧构件6连接而被保持住并且对上部梁18提供横向延伸的支承表面，以使得上部梁18在碰撞的情形下能够压靠着板36而均匀地发挥作用。在很短的行程中能量被耗散，该行程例如对应于上部梁18的厚度，例如在100和180mm之间。
这种具有独立功能的操作——上部梁18的挤压和板36的牵引——使得由上部梁18和板36构成的组件能够有效且可控地发挥作用。
板36能够由抗牵引材料来设置，例如金属板，同时上部梁18由允许通过挤压而显著耗散能量的材料来制成，例如塑料材料，比如聚丙烯(PP)。薄板36在撞击的情形下不会被压碎并且保持其抗牵引性。
设置成金属板形式的板36的伸长能够被减小(在2％和8％之间)，这使得能够限制被保险杠组件10冲击的另一车辆或物体的朝着机动车辆2内侧的侵入并且使得在两个上部侧构件6之间能够具有有效连接。
将每个上部侧构件6都连接到下部侧构件8上的具有较大高度的平台34或“巨大平台”使得在车辆的显著高度上能够分散由保险杠组件10吸收的应力。
平台34为支柱16提供延伸的刚性支承表面，在其竖直地位于上部侧构件6和下部侧构件8之间的中部部分上没有弯曲的情形下，这使得支柱16在冲击的情形下能够通过挤压而均匀地发挥作用。这种优点允许支柱16的均质设计，该支柱具有均匀分布的相似的室。
由每个平台34提供的支承的尺寸有利地宽度在100至190mm之间而高度在350至400mm之间，总计与在3.5至8dm2之间的面积相对应。
一般地，镶板12和加强件14在撞击的情形下以配合的形式操作。厚的镶板12在耗散能量的同时被挤压，而薄的加强件14在没有挤压且保持其牵引机械强度的情形下分散在侧构件6、8上的应力并且对上部梁18提供支承。
保险杠组件10设置成在低速或中速撞击的情形下吸收能量，从而保持侧构件6、8的完整性。
当设置有根据本发明的保险杠组件的车辆碰到另一车辆时，其侵入更小，这有利于在低速和中速下的车内相容性(intra-vehiclecompatibility)。
支柱16的室结构便于制造并且在小的厚度上给予了足够的能量吸收能力。
镶板12例如通过塑性材料的注射成型有利地形成为单件体。当将镶板12紧固在侧构件6上时其能够在与机动车辆的纵向方向对应的单一方向上被脱模。因此，能够以低制造成本简单地获得镶板。
在所示的实例中，镶板12包括与支柱16和上部梁18制成单件体的下部梁20。或者，镶板12不具有下部梁。还可能的是，设置与镶板12分离的下部梁并且该下部梁紧固在支柱16的下端之间。
支柱16的室结构允许小的或者甚至不存在的底切(undercut)，这限制镶板12的重量和制造成本。所以，由此获得的部件重量轻且节省材料。
支柱16的室结构还使其能够减小界定室的壁的局部厚度。因此，该局部厚度能够被减小到2.5至4mm之间，有利地在3mm至3.5mm之间。
此外，一般地，由于存在小底切和不存在底切，允许通过沿着与机动车辆的纵向轴线对应的轴线在相反的方向上移动两个相对的半模而脱模，所以使得单件体镶板12的脱模更容易。因此没有必要在模子中提供取模工具或可动部分。
此外，在棋盘式立柱16中的小底切或不存在底切，使得在塌陷或压碎期间，例如在中速撞击时，能够获得均匀的刚性。因此，能够随运动而获得大致不变的应力补偿，这增加了能量耗散并且减少了吸收行程，始终保持在上述界定的侧构件6、8的配衡力下。
结果是，以减少的行程能够耗散撞击能量并且该解决方案是十分紧凑的。所以，该解决方案尤其适用于具有小立方英寸排量的车辆，其具有小于250mm，尤其小于200mm的纵向冲击吸收行程。立柱16具有在220至220mm之间的纵向厚度。这在限制镶板12的在平台14和镶板12的前端之间的悬臂的同时允许有效的能量吸收。
加强件14有利地制造成单件体并且由金属板的一侧形成，特别地通过冲压和/或弯曲来切割并且，如果必要的话，塑形该金属板的该侧。因此，可以容易且廉价地获得加强件14，并且该加强件具有高阻性。
或者，通过将金属侧部彼此紧固来形成加强件14，例如紧固到界定平台34的侧部和界定板36的一侧。
通过螺栓连接或者通过粘合把每个支柱16都紧固在对应的平台34上。该第二个解决方案是有利的，这是因为它允许良好的应力分散。实际上，在由螺栓连接所引起的局部应变和断裂风险被大大减小的同时，通过螺栓连接的设计和组装的约束(金属插接件、孔、刚性基板、用于机械螺丝刀的空间)也被提升了。而且，所选择的由以交错行形式布置的倒置闭合室所构成的几何形状显著增加了立柱后部处的粘合表面并且在有利于应力分散上起到了一定作用。
如在图1至图4所示，加强件14包括与平台34共面的大致平面的板36。
在图5的实施例中，板36具有相对于平台34偏移以沿着上部梁18跟随镶板12的后部面12b的平面中部部分39以及将板36连接到平台34上的弯曲侧部40。
图5的板36在其整个长度上具有直截面(rectilinearstraightsection)并且在纵向方向上保持低弯矩。
如在图4和图5所示，板34的上部侧边缘和下部侧边缘42是平的。
在图6的实施例中，板34是平面的，但是设置有凸起或“凹进”的侧边缘42以限制板36的边缘42上出现裂缝外观的风险。然而，凸起的侧边缘具有较小的高度，使得板36在与其前部面36a垂直的方向上保持低的弯矩。为了限制板36的弯矩，侧边缘42有利地向下折叠。
优选地，凹进和/或向下折叠的侧边缘42看得见在直截面上延伸过5mm至10mm之间的长度。
一般地，板在其长度的任何点处设置有直截面，其在纵向方向上给予板低的抗弯刚度，使得板在自由状态下在纵向方向上能够相对弯曲，然而，由于其与上部梁连接，所以在撞击的情形下它基本上在上部梁之间起牵引作用，并且对基本上起挤压作用的梁提供相对刚性的支承。
上部侧构件6优选地是机动车辆的主要侧构件。
在一个实施例中，下部侧构件8是机动车辆的结构的下部侧构件，例如其设置成延伸部分的形式，该延伸部分从下部侧构件6延伸远离其端部。
在一个有利的实施例中，下部侧构件8是紧固在机动车辆的结构的下方的辅助支架或底盘的延伸部分。支架能够支撑机动车辆的其它设备，比如悬架臂、稳定杆和/或转向***。它能够至少部分地支撑发动机，在该情形下它可被称为“发动机支架”。
镶板12能够承载额外的光学单元(未图示)、镶板壳的镶板紧固元件(未图示)、格栅的紧固元件(未图示)、组装在格栅后面以引导气流的可控叶窗。
本发明适用于机动车辆的前部部分，也适用于机动车辆的后部部分，一般地，本发明适用于机动车辆的端部部分。

Claims (14)

1.一种用于机动车辆的保险杠组件，所述机动车辆具有的结构包括一对上部侧构件(6)和一对下部侧构件(8)，所述保险杠组件包括吸能镶板(12)，所述吸能镶板具有至少两个吸能支柱(16)和在所述吸能支柱(16)之间横向地延伸的吸能梁，每个所述吸能支柱都被设置成支承在所述上部侧构件(6)和所述下部侧构件(8)的端部上，其特征在于，所述保险杠组件包括使所述吸能梁加倍的、为柔性金属薄板的板(36)，使得在撞击的情况下在所述板(36)的前部面(36a)之间挤压所述吸能梁。
2.根据权利要求1所述的保险杠组件，其特征在于，所述保险杠组件包括两个平台(34)，每个平台(34)都使吸能支柱(16)加倍，使得在撞击的情况下所述吸能支柱(16)压靠着相应的平台(34)的前部面(34a)。
3.根据权利要求2所述的保险杠组件，其特征在于，所述两个平台(34)由金属制成。
4.根据权利要求2所述的保险杠组件，其特征在于，所述板(36)与所述平台(34)形成为单件体。
5.根据权利要求1或2所述的保险杠组件，其特征在于，所述吸能镶板包括在所述吸能支柱(16)之间横向延伸的上部梁(18)和下部梁(20)。
6.根据权利要求5所述的保险杠组件，其特征在于，所述板(36)设置成所述上部梁(18)的衬里。
7.根据权利要求1或2所述的保险杠组件，其特征在于，所述吸能镶板(12)是单件体。
8.根据权利要求1或2所述的保险杠组件，其特征在于，所述吸能镶板(12)由塑料制成。
9.一种机动车辆的端部部分，其包括一对上部侧构件(6)和一对下部侧构件(8)以及根据前述权利要求中任一项所述的保险杠组件，所述保险杠组件被布置在所述一对上部侧构件(6)和一对下部侧构件(8)的端部处，在所述板(36)被连接到所述一对上部侧构件和一对下部侧构件上的同时，所述板(36)在所述一对上部侧构件和一对下部侧构件之间横向延伸。
10.根据权利要求9所述的端部部分，其特征在于，所述上部侧构件(6)是所述机动车辆的结构的主要侧构件。
11.根据权利要求10所述的端部部分，其特征在于，所述下部侧构件(8)是所述机动车辆的结构的辅助侧构件，其在比所述主要侧构件的高度小的高度上延伸。
12.根据权利要求9或10所述的端部部分，其特征在于，所述下部侧构件(8)是紧固在所述机动车辆的结构的下方的支架的延伸部分。
13.根据权利要求12所述的端部部分，其特征在于，所述支架是发动机支架。
14.一种包括根据权利要求9至13中任一项所述的端部部分的机动车辆。
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