CN107848477B - 保险杠梁 - Google Patents

Abstract

一种保险杠梁，该保险杠梁包括内部部分和外部部分，内部部分和外部部分各自在顶端与底端之间延伸。外部部分或内部部分中的至少一者包括一对几何特征部，该对几何特征部中的每一者以彼此间隔开的关系布置并且布置成与顶端或底端中相应的一者相邻。顶壁和底壁各自从几何特征部中的一个几何特征部延伸至外部部分或内部部分的另一者，以将保险杠梁的外部部分和内部部分互相连接。几何特征部可以在尺寸和形状上变化，以改变和调整保险杠梁的能量吸收特性，并且最终提供对广泛的车辆应用具有适应性和灵活性的保险杠梁。

Description

保险杠梁

相关申请的交叉引用

该PCT专利申请要求于2015年7月21日提交的标题为“Bumper Beam(保险杠梁)”的美国临时专利申请序列号62/194,960的权益，该申请的全部公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分并且通过参引并入本文。

关于联邦资助研究的声明

无。

技术领域

本发明总体上涉及一种车辆保险杠组件，并且更具体地涉及一种用于车辆的保险杠梁。

背景技术

已知车辆保险杠组件用于提供能量吸收特性。典型的车辆保险杠组件包括保险杠梁和一对溃缩盒。溃缩盒被定位在车身结构的框架构件的端部上，并且还被固定至保险杠梁上以便吸收具有一定的预定值的冲击载荷，从而减少或消除车身的框架构件的变形。

保险杠组件总体上包括保险杠梁，保险杠梁通常横跨车辆的前部或后部横向地延伸，并且通常被设置成用于在前部或后部冲击期间吸收能量。这样的保险杠梁布置在装饰品覆盖物或仪表板的下方，并且如上所述直接地安装至车辆框架构件或者通过溃缩盒安装至车辆框架构件。溃缩盒被设计成在这种前部或后部冲击下折叠。

目前的保险杠梁设计和制造方法存在若干问题。一般而言，每个车辆型号或市场细分可能需要单独且独特设计的保险杠梁来满足所需的性能特性和必要的政府法规，较重且较大的车辆通常比较轻的车辆需要更坚固的设计。另外，目前的保险杠梁设计通常相当复杂，并且在保险杠梁中包括多个横肋和其他支承结构以满足必要的性能和监管要求。这样的设计需要复杂的工具来制造保险杠梁，这会增加与改变保险杠梁设计以匹配和适应车辆细分设计的变化的有关的工具成本。另外，目前的保险杠梁倾向于比所期望的更重，特别是在试图保持期望的性能特性的同时使燃料效率最大的情况下。

因此，对于下述保险杠梁的设计仍然存在显著的和持续的需求：该保险杠梁可以被快速且成本有效地设计和修改以在广泛的车辆细分上使用并且该保险杠梁将允许较低的制造和组装成本以及在较轻重量的组件中改善的能量吸收特性。

发明内容

根据本主题公开的保险杠梁包括外部部分和内部部分，外部部分和内部部分各自在顶端与底端之间延伸。外部部分或内部部分中的至少一者包括一对几何特征部，所述一对几何特征部中的每一者以彼此间隔开的关系布置并且布置成与保险杠梁的相应顶端或底端相邻。顶壁和底壁各自从几何特征部中的一个几何特征部延伸至外部部分或内部部分的的另一者，以将保险杠梁的外部部分和内部部分互相连接。

保险杠梁的几何特征部可以在尺寸和形状上变化，以改变和调整保险杠梁的能量吸收特性，并且最终提供在与现有技术的保险杠梁相比时在广泛的不同车辆细分上更具适应性和灵活性的保险杠梁。此外，几何特征部提供了下述保险杠梁：该保险杠梁与先前的设计相比包括独特的横截面或设计几何形状以允许具有较轻重量的保险杠梁并且该保险杠梁能够分配冲击的能量以防止保险杠梁的断裂。

根据优选实施方式的详细描述，本发明的这些和其他特征以及优点对于本领域技术人员来说将变得更加明显。下面将对附带详细描述的附图进行描述。

附图说明

图1是包括附接至一对溃缩盒的保险杠梁的保险杠组件的立体图；

图2是保险杠组件的替代性布置的立体图，示出了不具有一对溃缩盒的保险杠梁；

图3是图1和图2的沿着1-1和2-2横截取的保险杠梁的横截面图，并且示出了第一对几何特征部和第二对几何特征部，其中，第一对几何特征部与保险杠梁的外部部分一体形成并且布置成与保险杠梁的相应的顶端和底端相邻，第二对几何特征部与保险杠梁的内部部分一体形成并且各自布置成与保险杠梁的相应的顶端或底端相邻；

图4是保险杠梁的替代性布置的横截面图，示出了一对凸缘，该对凸缘布置在保险杠梁的内部部分上并且各自从该对几何特征部向外延伸；

图5是保险杠梁的替代性布置的横截面图，示出了仅布置在保险杠梁的外部部分上的该对几何特征部；

图6是示出了三角形横截面形状的第一对几何特征部和第二对几何特征部的保险杠梁的横截面图；

图7是示出了正方形横截面形状的第一对几何特征部和第二对几何特征部的保险杠梁的横截面图；

图8是示出了圆形横截面形状的第一对几何特征部和第二对几何特征部的保险杠梁的横截面图；

图9是示出了半圆形横截面形状的第一对几何特征部和第二对几何特征部的保险杠梁的横截面图；

图10是示出了开放横截面形状的第一对几何特征部和第二对几何特征部的保险杠梁的横截面图；

图11是保险杠组件的替代性布置的立体图，示出了沿其长度具有非恒定横截面形状且附接至一对溃缩盒的保险杠梁；以及

图12是保险杠组件的替代性布置的立体图，示出了图11的保险杠梁未附接至一对溃缩盒的情况。

具体实施方式

如本文所讨论的，期望的是创建一种具有较轻重量的保险杠梁，该保险杠梁在设计期间可以被快速调整以便以成本有效的方式适应各种车辆细分。目前的车辆保险杠梁设计通常包括由顶壁和底壁结合而成的外壁和内壁以及其他复杂结构或连接特征。这样的结构难以修改，并且难以设计用于制造这样保险杠梁的工具。本公开涉及更通用的保险杠梁设计，其可以被容易地修改以适合各种车辆细分。

如图1和图11最佳所示的，保险杠组件10可以包括保险杠梁12以及可以用于将保险杠组件10固定至车辆的框架构件的一对溃缩盒14。然而，如图2和图12最佳所示的，保险杠组件10也可以仅包括保险杠梁12，然后，该保险杠梁12在不使用溃缩盒14的情况下直接地固定至车架构件。在任一布置中，保险杠梁12给保险杠组件10提供形状和结构强度，并且最终由根据车辆的期望美学设计的装饰品覆盖物或仪表板覆盖。参照图1和图11，当保险杠组件10包括保险杠梁12和一对溃缩盒14这两者时，保险杠梁12使用焊接、粘合剂、紧固件等固定至一对溃缩盒14。该对溃缩盒14还可以包括板16，板16用于实现溃缩盒14至车辆框架构件的固定。在任一布置中，保险杠梁12从第一端18延伸至第二端20，并且沿着其长度可以具有许多不同的轮廓，包括如图1、图2、图11和图12所示的略微弯曲的轮廓。替代性地，保险杠梁12可以具有扁平轮廓、更明显的弯曲轮廓以及具有急剧弯曲的第一端18和第二端20的轮廓，第一端18和第二端20各自布置成大致垂直于保险杠梁12的主体。

如在附图最佳所示的那样，保险杠梁12具有外部部分22和内部部分24，其中，外部部分22和内部部分24中的每一者均在保险杠梁12的顶端26与底端28之间延伸。如上所述，保险杠梁12的外部部分22将横跨车辆的前部或后部横向地延伸，并且因此在车辆的前部碰撞或后部碰撞期间接收初始力。在保险杠梁12的优选布置中，外部部分22包括在顶端26与底端28之间连续延伸的外壁，并且内部部分24包括在顶端26与底端28之间连续延伸的内壁。但是，外部部分22和内部部分24中的一者或两者均可以是敞开的，即不包括在顶端26与底端28之间连续延伸的壁而不脱离本主题公开的范围。当外部部分22和内部部分24包括壁时，外壁和内壁优选地以大致平行于彼此的关系设置。

保险杠梁12的外部部分22或内部部分24中的至少一者包括以彼此间隔开的关系布置的一对几何特征部30，其中，几何特征部30中的每一者布置在保险杠梁12的相应的顶端26或底端28处或者布置成与保险杠梁12的相应的顶端26或底端28相邻，用于在保险杠梁12所固定于的车辆的前部碰撞或后部碰撞期间吸收能量。该对几何特征部30与保险杠梁12的外部部分22或内部部分24是一体形成，并且沿着外部部分22或内部部分24在保险杠梁12的第一端18与第二端20之间连续地延伸。例如，如图5最佳所示的，在保险杠梁12的一种布置中，该对几何特征部30与保险杠梁12的外部部分22一体形成并且包括在保险杠梁12的外部部分22上。然而，该对几何特征部30也可以与保险杠梁12的内部部分24一体形成并且包括在保险杠梁12的内部部分24上而不脱离本主题公开的范围。

外部部分22和内部部分24通过位于保险杠梁12的顶端26附近的顶壁32和位于保险杠梁12的底端28附近的底壁34彼此固定。顶壁32和底壁34各自从布置在外部部分22或内部部分24中的任一者上的几何特征部30中的相应一个几何特征部延伸至外部部分22或内部部分24中的另一者(其不包括几何特征部)以将保险杠梁12的外部部分22和内部部分24互相连接。例如并且参照图5，当该对几何特征部30布置在保险杠梁12的外部部分22上且内部部分24包括内壁时，顶壁32和底壁34各自从几何特征部30中的一几何特征部延伸至内壁，以将保险杠梁的外部部分22和内部部分24互相连接。

如在图3至图4和图6至图10最佳所示的，保险杠梁还可以包括两对几何特征部30、30’，其中，第一对几何特征部30与外部部分22一体形成，并且第二对几何特征部30’与内部部分24一体形成。第一对几何特征部30以彼此间隔开的关系布置并且各自与保险杠梁12的相应的顶端26或底端28相邻。类似地，第二对几何特征部30’以彼此间隔开的关系布置并且各自与保险杠梁12的相应的顶端26或底端28相邻。在优选的布置中，第一对几何特征部30和第二对几何特征部30’以彼此相向且对准的关系布置，并且各自沿着外部部分22或内部部分24在保险杠梁12的第一端18与第二端20之间连续地延伸。再次，外部部分22和内部部分24通过位于保险杠梁12的顶端26附近的顶壁32和位于保险杠梁的底端28附近的底壁34固定至彼此。然而，当外部部分22和内部部分24中的每一者均包括一对几何特征部30、30’时，则顶壁32和底壁34在第一对几何特征部30与第二对几何特征部30’之间延伸以在保险杠梁12的外部部分22与内部部分24之间建立互相连接的关系。换句话说，在外部部分22和内部部分24上彼此相向布置的第一对几何特征部30和第二对几何特征部30’直接地固定至彼此以将保险杠梁的外部部分22和内部部分24互相连接。如图4最佳所示的，当内部部分24包括第二对几何特征部30’时，内部部分24可另外包括一对凸缘36，该对凸缘36中的每一者延伸超过第二对几何特征部30’以用于将保险杠梁12固定至该对溃缩盒14或固定至车身框架。

在保险杠梁12的任一布置中，几何特征部30、30’各自限定有几何中空部38，几何中空部38在第一端18与第二端20之间延伸并且优选地填充有来自保险杠梁12的环境的空气。然而，几何中空部38也可以在不脱离本主题公开的范围的情况下填充有固体材料。几何特征部30、30’被设计成在冲击过程中吸收能量，并且当被布置在外部部分22上时减少传递至内部部分24和溃缩盒14(如果存在)的能量。事实上，在保险杠梁12的高力量冲击情况下，存在几何特征部30、30’以增加吸收且分布横跨保险杠梁12的能量的量，从而防止保险杠梁12弯曲和断裂。因此，几何特征部改善了保险杠梁12的性能和能量吸收特性。

几何特征部30、30’的形状可以包括多种横截面形状，并且因此，几何特征部30、30’的对应的几何中空部38也可以包括多种横截面形状。例如，如图1至图6最佳所示的，几何特征部30、30’中的每一者可以包括三角形横截面形状。然而，几何特征部30、30’中的每一者也可以包括其他多边形形状，比如图7所示的正方形横截面形状，或者肘形、菱形、五边形、六边形、矩形等。此外，如图8和图9最佳所示的，几何特征部30、30’中的每一者不限于多边形形状，而是也可以包括圆形横截面形状(图8)或半圆形横截面形状(图9)。因此，可以改变或调整保险杠梁12的几何特征部30、30’的尺寸和形状来改变保险杠梁12的能量吸收特性，并且给将保险杠梁12从一个车辆细分到另一个车辆细分的应用提供灵活性。换句话说，通过为沿着外部部分22、内部部分24或者外部部分22和内部部分24这两者布置的每对几何特征部30、30’选择不同的形状简单地调整了保险杠梁12。

也可以根据期望的性能特征将几何特征部30、30’的尺寸设计成更大或更小，从而为保险杠梁12提供进一步的调整特性。例如，如图2至图4和图9最佳所示的，布置在保险杠梁12的外部部分22上的第一对几何特征部30中的每一者均可以比布置在保险杠梁12的内部部分24上的第二对几何特征部30’具有更大的横截面形状并且因此限定有更大的几何中空部38。另外，几何特征部30、30’中的每一者可以被设定尺寸成具有不同的形状和尺寸。换句话说，外部部分22可以包括一对几何特征部30，该对几何特征部30中的每一者均具有相同的形状或不同的形状。类似地，内部部分24可以具有一对几何特征部30’，一对几何特征部30’具有彼此相同的形状或彼此不同的形状。此外，尽管第一对几何特征部30和第二对几何特征部30’已经被描述为封闭结构，但是第一对几何特征部30和第二对几何特征部30’中的每一者均可以替代性地被设计为朝向保险杠梁12的相应的顶端26或底端28敞开，比如图10所示的多边形、u形几何特征部30、30’。

在优选的布置中，外部部分22、内部部分24、几何特征部30、30’、顶壁32和底壁34包括相同的材料且共同限定保险杠中空部40。在优选的布置中，并且如图1和图2最佳所示的，保险杠梁12具有沿其整个长度在第一端18与第二端20之间延伸的恒定的横截面形状。然而，在保险杠梁12的其他布置中，保险杠梁12的横截面形状在保险杠梁12的第一端18与第二端20之间可以是不同的或者不恒定的。例如，如图11和图12最佳所示的，保险杠梁12的第一端18和第二端20可以被挤压，以形成保险杠梁12的在其接近第一端18和第二端20时被压缩或变窄的非恒定横截面形状/轮廓。挤压第一端18和第二端20以在顶壁32和底壁34中产生了向内延伸或突出到保险杠中空部40中的突出部42。在替代性的布置中，也可以在保险杠梁12的第一端18和第二端20处改变横截面形状以适应溃缩盒14至保险杠梁12的附接。

在需要的情况下并且取决于所需的性能特征，顶壁32和底壁34的长度可以根据保险杠梁12的一个设计到保险杠梁12的另一设计而变化。外部部分22和内部部分24也不需要具有相同的高度或者形成为相同的厚度。另外，如图1和图2最佳所示的，保险杠梁12可以包括沿其大部分长度略微弯曲且包括与保险杠梁12的第一端18和第二端相邻的弯曲部的轮廓。如图1最佳所示的，这些弯曲部可以用于容纳溃缩盒，或者可以因为保险杠仪表板形状或用于其他任何性能或车辆包装要求而简单地结合到设计中。

保险杠梁12可以由任何材料制成，包括：铝、钢、镁、塑料、片状模制化合物(SMC)、碳纤维和其他材料。优选地，保险杠梁12由铝形成。保险杠梁12也可以通过多种工艺来制造，包括：挤压、冲压、将冲压件焊接在一起、包覆模制、铸造和辊轧成形。期望的是本发明的保险杠梁12由坚固而轻质的材料形成，以减少整个车辆的重量。根据前述公开内容制成的保险杠梁12与用于相同车辆细分的现有技术保险杠梁相比通常允许减轻保险杠梁12中的重量。此外，用于形成根据前述公开内容的保险杠梁12的工具可以被迅速重新设计，以适应基于新的车辆细分的所需变化。与现有技术的保险杠梁不同，本主题保险杠梁12具有较低的工具要求，并且工具可以被快速修改以如给定的车辆细分所要求的改变保险杠梁12的结构和性能特征。因此，在与现有技术的设计相比时，本发明的保险杠梁12能够在更广泛的车辆细分上更具适应性。

已经根据相关法律标准对前述发明进行了描述，因此该描述本质上是示例性的而非限制性的。所公开的实施方式的变化和修改对于本领域技术人员来说可能变得显而易见并且落入本发明的范围内。因此，只能通过研究以下权利要求来确定所提供的本发明的法律保护的范围。

尽管示出和描述了本发明的优选实施方式，但是可以想到的是，本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下设计出本发明的各种修改。换句话说，本主题公开并非旨在穷举或限制本公开。即使没有具体示出或描述，特定实施方式的各个元件或特征通常不限于该特定实施方式，而是在适用的情况下是可互换的并且可以在选定的实施方式中使用。特定实施方式的各个元件或特征也可以以多种方式变化。这样的变化不被认为是背离本公开，并且所有这样的修改旨在被包括在公开的范围内。

Claims (12)

1.一种保险杠梁，包括：

外部部分和内部部分，所述外部部分和所述内部部分各自在顶端与底端之间延伸；

所述外部部分包括第一对几何特征部，所述第一对几何特征部各自以彼此间隔开的关系布置并且布置成与所述顶端和所述底端中相应的一者相邻；所述内部部分包括第二对几何特征部，所述第二对几何特征部各自以彼此间隔开的关系布置并且布置成与所述顶端和所述底端中相应的一者相邻；以及

顶壁和底壁，所述顶壁和所述底壁各自在所述第一对几何特征部中的一个几何特征部与所述第二对几何特征部中的一个几何特征部之间延伸，以将所述保险杠梁的所述外部部分和所述内部部分互相连接，

其中，所述外部部分、所述内部部分、所述第一对几何特征部、所述第二对几何特征部、所述顶壁和所述底壁共同限定保险杠中空部，其中，所述第一对几何特征部和所述第二对几何特征部中的每个几何特征部均限定有几何中空部。

2.根据权利要求1所述的保险杠梁，其中，所述第一对几何特征部和所述第二对几何特征部中的每个几何特征部均具有多边形横截面形状。

3.根据权利要求2所述的保险杠梁，其中，所述多边形横截面形状包括三角形横截面形状。

4.根据权利要求1所述的保险杠梁，其中，所述第一对几何特征部和所述第二对几何特征部中的每个几何特征部均具有圆形横截面形状。

5.根据权利要求1所述的保险杠梁，其中，所述第一对几何特征部和所述第二对几何特征部中的每个几何特征部均具有半圆形横截面形状。

6.根据权利要求1所述的保险杠梁，其中，所述几何中空部填充有固体材料。

7.根据权利要求1所述的保险杠梁，其中，所述第一对几何特征部和所述第二对几何特征部中的每个几何特征部均从所述保险杠梁的第一端连续地延伸至所述保险杠梁的第二端。

8.根据权利要求7所述的保险杠梁，其中，所述保险杠梁具有在所述第一端与所述第二端之间延伸的恒定的横截面形状或不恒定的横截面形状。

9.根据权利要求1所述的保险杠梁，其中，所述内部部分包括一对凸缘，所述一对凸缘各自从所述顶端和所述底端中的一者向外延伸。

10.根据权利要求1所述的保险杠梁，其中，所述第一对几何特征部的横截面形状比所述第二对几何特征部的横截面形状大。

11.根据权利要求1所述的保险杠梁，其中，所述第一对几何特征部和所述第二对几何特征部以彼此相向且对准的关系布置并且沿着所述外部部分和所述内部部分在所述保险杠梁的第一端与第二端之间向外延伸。

12.根据权利要求1所述的保险杠梁，其中，所述内部部分包括一对凸缘，所述一对凸缘各自从所述第二对几何特征部中的一个几何特征部向外延伸。

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