CN108473102A - 包括横梁和碰撞吸能盒的机动车防撞梁 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，横梁与碰撞吸能盒的每个都具有上表面(1s、2s)和下表面(1i、2i)，该防撞梁包括用于将所述横梁(1)锁固在所述碰撞吸能盒(2)上的锁固部件(3)，该锁固部件包括连接所述横梁(1)的上表面(1s)和所述碰撞吸能盒(2)的上表面(2s)和/或连接所述横梁(1)的下表面(1i)和所述碰撞吸能盒(2)的下表面(2i)的连接件(3i、3s)。

Description

包括横梁和碰撞吸能盒的机动车防撞梁
技术领域
本发明涉及一种机动车组件，更具体地涉及一种防撞梁，该防撞梁一般包括横梁和两个能量吸收器，每个能量吸收器都借助于固定安装板来实现与机动车的连接。
背景技术
一般性地，这种防撞梁包括呈结构性或半结构性的组件形式的凸肚形横梁(例如金属的或由复合材料制成的型材件)和两个被称为“碰撞吸能盒”(crash box)的侧碰撞吸能盒，这些吸能盒为碰撞吸收模块，其作用在于当碰撞发生时、尤其是当安全保险协会规定的被称为“Danner”或“保险杠测试”(Bumper test)类型的碰撞发生时通过形变来吸收能量。
碰撞吸能盒被配置为布置在横梁与车辆的两个纵梁之间。为此，碰撞吸能盒通过例如铆固、胶合、焊接的组装方式或通过在界面处使用粘着剂等固定在横梁上。其目的在于无论任何类型的碰撞期间都能保持横梁与吸能盒之间的机械连接完好性。
一个难点在于横梁在某些情况下会以至少两种不同的方式对碰撞吸能盒产生作用力。一方面，当车辆受到“Danner”类型的碰撞时(此时，车辆以时速例如15km/h撞击到倾斜10°的具有40％覆盖物的刚性墙上)，横梁可能会在一侧受到压缩，。因此，寻求获得碰撞吸能盒的最大能量吸收，此时，横梁在碰撞吸能盒附近所受应力为压缩方式。吸能盒同样受到压缩应力。要指出的是，组件中的横梁在吸能盒被压缩之前发生第一弯曲变形。另一方面，当车辆受到“保险杠测试”类型(也称为“IIHS”公路安全保险协会新撞击标准)的碰撞时(此时，车辆以10km/h的速度以中心对准类似于壁垒的刚性障碍物的方式发生撞击，该障碍物由可变形元件构成并模拟当发生正面撞击时第二车辆的防撞击***的刚性)，横梁可能会在其中心受力弯曲。在该情况下，作为中心对准撞击的反应，碰撞吸能盒首先受到向前拉伸的应力，尤其是在梁初始呈凸肚形地弯曲并在撞击开始时由于变形而失去凸肚形的时候，这是由于横梁的端部出于反作用力的原因倾向于要与两端的吸能盒脱离。实际上，吸能盒的后部一般通过安装板的承载而固定在纵梁上，而吸能盒的前部则被横梁的端部向前方拉伸。在非凸肚形的直横梁的情况下，该现象也存在。实际上，由于每个吸能盒都借助于安装板以刚性的方式固定到车辆上，中心对准横梁的撞击在吸能盒处产生拉伸的反作用力。在第二时间，当横梁不再弯曲变形时，碰撞吸能盒受到向后压缩的作用力。出于这些不同的作用情况，横梁与吸能盒之间的连接受到极大应力的作用，因此横梁可能会与碰撞吸能盒脱离，从而导致防撞梁性能降低并可能产生比安全保险协会所能接受的更大的损坏。
发明内容
本发明的目的特别地在于通过提出一种包括横梁和碰撞吸能盒的防撞梁来解决这些缺陷，以确保该横梁与碰撞吸能盒之间更可靠的连接。
为此，本发明的主题在于一种机动车的防撞梁，该防撞梁包括横梁和至少一个碰撞吸能盒，该横梁与碰撞吸能盒的每个都具有上表面和下表面，其特征在于，该防撞梁包括用于将所述横梁锁固在所述碰撞吸能盒上的锁固部件，该锁固部件包括连接所述横梁的上表面和所述碰撞吸能盒的上表面和/或连接所述横梁的下表面和所述碰撞吸能盒的下表面的连接件(法语：bretelle)。
由此，提出增设一种锁固部件，该锁固部件能够实现碰撞吸能盒在横梁上的补充的连接，这能够牢固地将碰撞吸能盒锁固在横梁上，因此能够提供更好的抗冲击机械性能。特别地，该锁固部件的连接件形式能够增加当碰撞吸能盒受拉伸应力时额外的抵抗拉伸的特性，并能够在发生“保险杠测试”或圆柱(法语：poteau)类型的碰撞使得横梁弯曲变形甚至“失去凸肚形”时保持横梁的端部与碰撞吸能盒的连接进而阻止横梁相对于碰撞吸能盒的联结脱离。实际上，在该情况下，该连接件的形式能够抵抗由防撞梁的端部施加的向着车辆前方的拉伸应力。此外，该连接件的形式增大了横梁与碰撞吸能盒之间的接触面积，这能够增强表面粘接、机械和/或化学的连接强度。可以理解，连接件、同样地可能的加强肋在碰撞吸能盒与横梁之间的交界面两侧延伸。在由模制(尤其是通过注射)制造的碰撞吸能盒的情况下，锁固部件可以有利地在该模制时同时被制造。
所谓“防撞梁”(法语：poutre de chocs)指的是一种组合部件，其包括横梁(法语：traverse)、至少一个并一般为两个的“碰撞吸能盒”类型的吸能盒，以及优选地两个用于将吸能盒固定在车辆的纵梁上的安装板(法语：platine)。此外，一般所谓“横梁”(也称作横杠)是指在两个固定点之间沿车辆横向方向延伸的刚性的长结构件。所谓机动车的纵向方向X指的是机动车的移动方向，机动车的横向方向Y和竖直方向Z垂直于该纵向方向。一般性地，横梁呈凸肚形并大致在车辆的横向方向Y上延伸。可以理解，碰撞吸能盒为撞击能量吸收模块，其功能在于当碰撞发生时通过变形来吸收能量，碰撞吸能盒优选地为至少部分地位于车辆纵梁的延长方向上的“碰撞吸能盒”类型的侧吸能盒，其每个都被设计为用于主要吸收沿承载该吸能盒的纵梁的轴线方向的冲击的能量。
防撞梁还可以包括以下单独或组合地采用的一个或多个特征：
-连接件使碰撞吸能盒的上表面和/或下表面与横梁的正面部分连接。由此，连接件从吸能盒向着横梁的正面部分延伸，以形成钩挂***，其能够更好地抵抗横梁施加于吸能盒的拉伸应力。
-连接件环绕横梁，即连接件以在防撞梁前方通过的方式连接碰撞吸能盒的下表面和上表面。这使得横梁与碰撞吸能盒更好的钩挂，连接件在横梁的横截面上于横梁前方构成与桶箍类似的环箍。换句话说，连接件通过横梁的前表面(正面)前方从而以连续的方式连接吸能盒的上下表面。有利地，连接件可以沿着车辆的纵向方向X贯穿整个碰撞吸能盒的上表面和/或下表面地延伸、甚至当连接件与碰撞吸能盒的固定安装板一体模制时在碰撞吸能盒的后方通过，以在X方向上完全环绕横梁和碰撞吸能盒的整体。
-在横梁的前表面，连接件匹配(贴合)横梁的所有形状，这些形状可以是平面的或圆的，凸的或凹的，以及是呈角度的。这尤其适用于横梁具有Ω形截面的情况。
-连接件附接到用于将碰撞吸能盒固定在车辆纵梁上的安装板。该安装板构成碰撞吸能盒在纵梁上的支撑和固定表面。优选地，连接件与该安装板一体模制。
-防撞梁包括多个在Y方向上相对于吸能盒的中平面对称地布置的连接件。
-连接件具有包括在2至4mm之间、优选地接近2.2mm的厚度。该厚度对应于例如连接件在车辆的Z方向上的尺寸。
-连接件具有包括在5至20mm之间、优选地接近10mm的宽度。该宽度对应于例如连接件在车辆的Y方向上的尺寸。
-锁固部件包括至少两个在Y方向上分布在吸能盒或横梁的宽度方向上部分间隔并可能地完全间隔的连接件，每个连接件都局部地环绕横梁。由此能够加强联结，同时优化材料用量，这是因为在整个吸能盒的宽度方向上不一定由单一连接件覆盖防撞梁。可以理解，两个连接件相对于同一吸能盒对置。
-部分地间隔的连接件通过桥接部相互横向地连接，桥接部本身相互间隔。桥接部由此构成一种网眼/网格。
-连接件在碰撞吸能盒的宽度方向上是连续的。
-横梁和每个碰撞吸能盒都在Y方向上的端部处具有侧表面，锁固部件还包括连接横梁和碰撞吸能盒的侧表面的侧箍。可以理解，横梁的侧表面连接横梁的上表面和下表面。该侧表面可以具有非常有限的面积，该面积仅覆盖横梁的自由端部的材料厚度，这不同于还填满端部处截面的空心或凹陷的空间的满实表面或翼部。可以理解，碰撞吸能盒的侧表面连接碰撞吸能盒的上表面和下表面。该侧箍由此起到对用于将横梁组装到碰撞吸能盒上的连接件的补充作用，其中所述连接件位于上表面和/或下表面上。由此，当发生碰撞横梁受力弯曲进而在端部产生拉伸应力而趋向于脱离碰撞吸能盒时，该侧箍提供连接件以外的额外的对联结脱离的抵抗性。该侧箍还提供在横梁和吸能盒整体受力压缩的情况下的补充抵抗强度。
-侧箍覆盖横梁的侧表面，以连接碰撞吸能盒的侧表面和防撞梁的前表面。由此，增加了防撞梁的侧环箍局部效果，这叠加在连接横梁和碰撞吸能盒的下表面和/或上表面的连接件的上环箍和/或下环箍的效果上。可以理解，在考虑车辆的纵向方向时，防撞梁或横梁的前表面位于车辆的前部。
-侧箍形成完全覆盖横梁和碰撞吸能盒的侧表面的翼部(法语：flanc)。设置翼部是特别有利的。一方面，该翼部通过包覆(封装)横梁和碰撞吸能盒的侧表面而增大锁固部件对压缩或拉伸的抵抗性而构成有利于连接的侧框架。另一方面，翼部的厚度能够补偿横梁的几何构造偏差，以及横梁在注射模具中的定心偏差，其中所述横梁一般通过包覆模制插件获得，所述碰撞吸能盒和锁固部件包覆模制在该插件上。由此，借助于翼部，可以补偿制造容差(公差)。例如，如果插件比预定的尺寸更短，可通过增大锁固部件的翼部的厚度来填补空间而保持整体的标准尺寸。
-翼部具有大于4mm、优选地为大约5mm的厚度。该厚度对应于翼部在车辆的横向方向Y上的平均尺寸。该厚度对于在长度上(车辆的横向方向)的制造容差接近+/-1mm(毫米)并且在模具中的定心容差接近+/-1mm的防撞梁是特别适合的。
-碰撞吸能盒大致呈平行六面体形，其具有用于抵靠在机动车纵梁上的固定安装板，锁固部件固定在该固定安装板上，锁固部件优选地包括在固定安装板与锁固部件的前端之间延伸的加强肋。加强肋能够进一步加强横梁与碰撞吸能盒之间的连接，尤其是能够在碰撞吸能盒与固定安装板之间形成斜角(法语：équerrage)。并且，加强肋能够增大能量的吸收。
-锁固部件与碰撞吸能盒一体模制。这能够显著地加强横梁与碰撞吸能盒之间的机械连接。根据一个特别有利的实施例，碰撞吸能盒可以直接包覆模制在横梁上。还可以借助于同一包覆模制步骤围绕横梁来同时制造吸能盒和锁固部件。
-在包覆模制碰撞吸能盒的同时，锁固部件通过对横梁的包覆模制来获得。该包覆模制能够一次性获得其中建立有牢固连接的组合件。此外，通过包覆模制的制造有利地能够同时实现这些部件的制造和组装。根据一个变型，连接件可以由塑料或板材制成，和/或由玻璃纤维编织物制成，连接件在后两种情况下还可以包覆模制有塑料材料，以确保环箍功能。
-锁固部件由金属或金属与塑料的混合物制成。
-防撞梁构成前或后保险杠的防撞击模块，并还具有一个或多个下述选择性功能：行人保护、车辆部件例如电气部件的固定装置、加强件，例如机动车门、车顶或挡泥板的加强件。
-横梁为型材件，该型材件具有恒定形状(例如Ω形、U形或W形)的横截面。该型材件一般由金属或复合材料通过挤压拉伸或挤出成型的方法制成，其形状优选地在Y平面(垂直于车辆的横向方向Y的平面，或XZ平面)上具有恒定的截面。该型材件在车辆的横向方向上延伸。
此外，本发明涉及一种用于制造如上所述的包括横梁和碰撞吸能盒的防撞梁的方法，该方法包括将锁固部件包覆模制在横梁和碰撞吸能盒上的步骤，该包覆模制可能地能够同时模制碰撞吸能盒和锁固部件。
附图说明
阅读示例性地提供并绝无任何限制性的附图，将更好地理解本发明，在所述附图中：
-图1为符合第一实施例的包括横梁和碰撞吸能盒的防撞梁在车辆的XZ平面中的示意性剖视图，
-图2为符合第二实施例的防撞梁的与图1类似的剖视图，
-图3为符合第三实施例的防撞梁的与图1类似的剖视图，
-图4为符合第四实施例的防撞梁的局部示意性前视图；
-图5示出了在车辆的XY平面中的示意性剖视图，其示出了图4的防撞梁在“Danner”类型的撞击之前和之后的变形方式，以及
-图6示出了与图5类似的剖视图，其示出了图4的防撞梁在“保险杠测试”类型的冲击之前和之后的变形方式。
具体实施方式
现在参照图1，在该图中示出了一个用于机动车的防撞梁10，该防撞梁包括横梁1和碰撞吸能盒2。
在图1的情况中，横梁1为整体具有向着车辆前方X的凸肚形的型材件，但也可以为直线型的形状，该型材件在其纵向方向上延伸，其中型材件的纵向方向对应于横梁被安装到车辆上时车辆的横向方向Y。该型材件具有恒定形状的横截面(在该示例中为U形)并通过挤压拉伸(pultrusion)、挤出成型(extrusion,例如铝的挤出成型)、注射模制(例如HTPC类型的梁)或压缩模制(例如C-SMC类型的梁)或板材的折叠和冲压来获得。横梁1优选地由金属或复合材料制成，或包括由金属或复合材料制成的插件，该插件能够被包覆模制。碰撞吸能盒2大致呈平行六面体形，其包括用于抵靠在机动车的纵梁上的固定安装板或支撑板21。横梁1和每个碰撞吸能盒2都具有朝向车辆上方的上表面1s、2s和朝向轮子的下表面1i、2i。
防撞梁10还包括用于将横梁1锁固在碰撞吸能盒2上的锁固部件3，该锁固部件能够确保横梁1与碰撞吸能盒2之间的更可靠的连接。锁固部件3包括连接横梁1和碰撞吸能盒2的上表面1s和2s的上连接件3s。可以理解，锁固部件3可以替代地或组合地包括连接横梁1和碰撞吸能盒2的下表面1i和2i的下连接件3i。还可以理解，锁固部件3可以具有任何形式，例如单一连接件、多个在车辆横向方向Y上分隔或部分分隔的连接件、或覆盖横梁1和碰撞吸能盒2的整条上接合线或下接合线的连接表面。
在图2的实施例中，锁固部件3具有一个更有利的配置。在该示例中，锁固部件3沿着横梁1的整个下表面1i和整个上表面1s延伸直至横梁1的前表面1a的一部分，以局部地环绕横梁1，从而形成在车辆的XZ平面具有大致呈L形(拐角形)截面的下连接件3i和上连接件3s。该L形形状是有利的，这是由于一方面该L形形状能够增大三个元件(即横梁1、碰撞吸能盒2和锁固部件3)之间的接触面积，从而加强这些元件之间的连接和对压缩的抵抗性，另一方面锁固部件3在横梁1的前表面1a上的延伸能够确保将横梁1钩在碰撞吸能盒2上的效果，其能够当受到拉伸应力的作用时阻止横梁1相对于碰撞吸能盒2脱离。可以理解，锁固部件3具有其它能够在前表面1a上产生钩挂效果的形状的截面也是特别有意义的。
在图3的实施例中，锁固部件3具有一个优选的配置。在该示例中，横梁1优选地具有呈W形或Ω形的横截面并且锁固部件3具有连接件31，该连接件以连接碰撞吸能盒2的下表面2i和上表面2s的方式完全环绕横梁1，并且以连续的方式从车辆的前方通过横梁1的前表面，即连接件31以连续的方式在该前表面前方通过并且优选地完全贴合该前表面的形状或贴覆在该前表面的整个形状(各个面)上。此外，在该示例中，连接件31不仅环绕横梁的表面1s、1a和1i，而且该连接件还沿着碰撞吸能盒2的整个下表面2i和上表面2s延伸，直至固定安装板21，连接件31被附接到该固定安装板上或与该固定安装板一体模制。锁固部件3的这种形式是非常有利的，这是因为获得了对横梁1和碰撞吸能盒2的整体在横梁1的横截面(XZ平面)上的完全环箍，该环箍与桶箍相似。更准确地说，锁固部件3和固定安装板21构成围绕横梁1和碰撞吸能盒2的闭合截面。
在图4的实施例中，锁固部件3包括多个、更准确地说为三个在车辆的横向方向Y上大致相互平行分布的并且完全间隔的连接件31。该设置能够优化材料量并增强机械连接和钩挂的效果。
此外，锁固部件3在该示例中包括侧箍，该侧箍在该示例中包括侧连接件33和翼部34，并且连接横梁1和碰撞吸能盒2的侧表面。更准确地说，如在图4中所示，此处侧箍(33、34)能够完全地覆盖横梁1和碰撞吸能盒2的整个侧表面。该侧箍的存在是特别有利的。一方面，该侧箍通过包覆横梁1和碰撞吸能盒2的侧表面而构成有利于粘附的侧框架。另一方面，该侧箍能够补偿横梁1的几何尺寸偏差，以及横梁1在注射模具中的定心偏差，其中所述横梁一般通过在插件上包覆模制锁固部件3的方式来制造。翼部34优选地具有大于4mm的厚度。
可以理解，侧箍可以具有不同的形状，尤其是在侧连接件33与连接件31之间，又或者翼部34可以是薄的或平的表面。优选地，侧连接件33比连接件31更宽，并且连接件越靠近横梁的中心Y0越窄，该配置对应于其所经受的机械应力水平，该应力水平在横梁的端部处更高。
根据一个实施例，锁固部件可以是包覆模制在碰撞吸能盒2上的单独的部分。由此，锁固部件构成附接在碰撞吸能盒上的限制框架。
在图4的实施例中，锁固部件3与碰撞吸能盒2一体模制。这能够显著地增强横梁1与碰撞吸能盒2之间的机械连接。由此，根据一个特别优选的实施例，碰撞吸能盒2与锁固部件3同时地包覆模制在横梁1的后方(车辆方向)。借助于同一包覆模制步骤，能够同时围绕横梁1制造碰撞吸能盒2和锁固部件3。
有利地，如图1至图4所示，锁固部件3包括在固定安装板21与锁固部件3的前端之间延伸的加强肋4。
优选地，包括横梁1和碰撞吸能盒2的防撞梁10构成前或后保险杠的防撞击模块，并还具有一个或多个下述选择性功能：行人保护、车辆部件(例如电气部件)的固定装置、加强件(例如机动车门、车顶或挡泥板的加强件)。
可以理解，防撞梁10的制造方法包括在横梁1和碰撞吸能盒2上包覆模制锁固部件3的步骤，该包覆模制可能同时模制碰撞吸能盒2和锁固部件3。
如在图5下方的图中可见，在Danner类型的碰撞情况下(障碍物5撞击在车辆侧部上)，横梁1变形，由此吸收撞击能量的一部分并且侧吸能盒2中的一个受压缩。图5上方的图示出了在碰撞前的部件。锁固部件3能够通过增大横梁与碰撞吸能盒2之间的接触表面来参与能量吸收。
此外，在图6示出的“保险杠测试”类型的撞击情况下(障碍物5’正对车辆撞击)，在撞击前(上方的图)初始呈凸肚形的横梁1通过失去其凸肚形而发生形变(中间的图)，从而在侧吸能盒2上施加拉伸应力，然后在撞击结束时(下方的图)通过压缩吸能盒在吸能盒上施加压缩应力。锁固部件3特别地能够在这两个步骤时保持横梁1与吸能盒2之间的可靠连接。这同样适用于直线型的防撞梁的情况。
可以理解，本发明不限于上文所介绍的实施例，其他实施例对于本领域的技术人员是明显的。

Claims (14)

1.一种机动车的防撞梁(10)，该防撞梁包括横梁(1)和至少一个碰撞吸能盒(2)，该横梁与碰撞吸能盒的每个都具有上表面(1s、2s)和下表面(1i、2i)，其特征在于，该防撞梁包括用于将所述横梁(1)锁固在所述碰撞吸能盒(2)上的锁固部件(3)，该锁固部件包括连接所述横梁(1)的上表面(1s)和所述碰撞吸能盒(2)的上表面(2s)和/或连接所述横梁(1)的下表面(1i)和所述碰撞吸能盒(2)的下表面(2i)的连接件(3i、3s、31)。
2.如权利要求1所述的防撞梁，其中，所述连接件(31)环绕所述横梁(1)，即该连接件以在所述横梁(1)前方通过的方式连接所述碰撞吸能盒(2)的下表面(2i)和上表面(2s)。
3.如上述权利要求中任一项所述的防撞梁，其中，所述锁固部件(3)包括至少两个在横向方向上分布的、部分间隔并可能地完全间隔的连接件(31)，所述连接件的每个都局部地环绕所述横梁(1)。
4.如权利要求3所述的防撞梁，其中，所述连接件(31)通过桥接部相互连接，所述桥接部本身相互间隔。
5.如权利要求1至2中任一项所述的防撞梁，其中，所述连接件(31)在所述碰撞吸能盒(2)的宽度方向上是连续的。
6.如上述权利要求中任一项所述的防撞梁，其中，所述横梁(1)和所述碰撞吸能盒(2)的每个都具有侧表面，所述锁固部件(3)还包括连接所述横梁(1)和所述碰撞吸能盒(2)的侧表面的侧箍(33、34)，该侧箍(33、34)优选地覆盖所述横梁(1)的侧表面，以使所述碰撞吸能盒(2)的侧表面与所述防撞梁的前表面(1a)连接。
7.如权利要求6所述的防撞梁，其中，所述侧箍(33、34)形成完全覆盖所述横梁(1)和所述碰撞吸能盒(2)的侧表面的翼部(34)，该翼部优选地具有大于4mm的厚度。
8.如上述权利要求中任一项所述的防撞梁，其中，所述碰撞吸能盒(2)大致呈平行六面体形，其具有用于抵靠在所述机动车的纵梁上的固定安装板(21)，所述锁固部件(3)固定在该固定安装板(21)上，该锁固部件优选地包括在该固定安装板(21)与该锁固部件(3)的前端之间延伸的加强肋(4)。
9.如上述权利要求中任一项所述的防撞梁，其中，所述锁固部件(3)与所述碰撞吸能盒(2)一体模制。
10.如上述权利要求中任一项所述的防撞梁，其中，所述锁固部件(3)通过对所述横梁(1)的包覆模制获得，可能地与所述碰撞吸能盒(2)的整体包覆模制同时进行。
11.如上述权利要求中任一项所述的防撞梁，其中，所述锁固部件(3)由金属或金属与塑料的混合物制成。
12.如上述权利要求中任一项所述的防撞梁，其中，该防撞梁构成前或后保险杠的防撞击模块，并还具有一个或多个下述选择性功能：行人保护、车辆部件例如电气部件的固定装置、加强件，例如机动车门、车顶或挡泥板的加强件。
13.如上述权利要求中任一项所述的防撞梁，其中，所述横梁(1)为型材件，该型材件具有恒定形状的横截面，例如Ω形、U形或W形，所述横梁优选地由金属或复合材料制成。
14.一种用于制造如上述权利要求中任一项所述的防撞梁的方法，该方法包括在所述横梁(1)和所述碰撞吸能盒(2)上包覆模制所述锁固部件(3)的步骤，该包覆模制可能地同时模制所述碰撞吸能盒(2)和所述锁固部件(3)。
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