CN1835858A

CN1835858A - 具有带支撑倾斜壁的面的保险杠梁

Info

Publication number: CN1835858A
Application number: CN 200480023591
Authority: CN
Inventors: D·E·赖尔森; T·J·约翰逊
Original assignee: Shape Inc
Current assignee: Shape Inc
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2006-09-20

Abstract

一种车辆保险杠梁，包括构成上管和下管的前壁、后壁、上壁和下壁以及加强壁。前壁包括垂直区、倾斜区，和弯曲区。加强壁支撑位于弯曲区下方的倾斜区，以提供可预测的和希望的能量吸收。倾斜区最好包括在第一管中限定第一垂直尺寸的倾斜部分，垂直区限定第二垂直尺寸，第一和第二垂直尺寸的比例是约1∶3。另外，优选地，前壁至少约3mm厚，其余的壁小于约2.0mm厚，或者再更好地，其余壁中的外壁小于约1.7mm厚。在一个实施例中，上管和下管间隔开。

Description

具有带支撑倾斜壁的面的保险杠梁

相关申请的前、后参照

本申请要求2003年8月19日提出、名为“具有带支撑倾斜壁的面的保险杠梁”的第60/496,199号临时申请的优先权。

技术领域

本发明涉及车辆保险杠梁，更具体地涉及一种设计成形的管形梁，用于更好的能量吸收以及可预测的损坏。

背景技术

现代小客车的挤压管状保险杠梁是已知的，包括那些由铝制成的。然而，挤压工序和材料常常需要厚的截面来获得所需强度。希望能够作出改进，以便能够在保持能量吸收性的同时又降低重量。进一步地，希望作出改进来提高损坏时能量吸收的坚固性和可预测性。更进一步地，希望能优化特定的梁形状，以便在实现上述目的的同时还能便于制造。

因此，希望获得一种具有上述优点并能解决上述问题的缓冲***。

发明内容

在一个方面，一种用于小客车的保险杠梁，包括横截面，该横截面具有接收撞击的前壁、后壁、以及平行的上壁和下壁，这些壁结合起来限定一外管。内部加强壁在前、后壁之间延伸，并把外部的管细分成上、下半管。前壁包括平行于后壁延伸的垂直区，并进一步包括由弯曲区连接到垂直区的倾斜区。该加强壁平行于上、下壁延伸，并在与弯曲区间隔开的位置处连接到倾斜区上并支撑倾斜区。通过该设置，加强壁与前壁的垂直区和倾斜区相结合，以及与其它壁相结合，以提供在撞击下可预测的和希望的能量吸收。

在一较窄的方面，倾斜区包括位于上半管部的倾斜部分，该倾斜部分限定第一垂直尺寸，前壁的垂直区限定第二垂直尺寸，第一和第二垂直尺寸的比例是约1∶3。

在另一较窄的方面，前壁至少约3mm厚，其余的壁小于约2.0mm厚，或者更好地，其余壁的外壁都小于约1.7mm厚。

在另一个方面，一种用于小客车的保险杠梁包括横截面，该横截面具有前壁和后壁，以及平行的上壁和下壁，这些壁结合起来限定一外管。前壁包括上凸缘，该上凸缘具有在上壁上面向上延伸的自由端，以提高前壁和横截面的刚度。

在又一个方面，一种用于小客车的保险杠梁包括横截面，该横截面包括形成上、下管部的壁。上管由第一上壁和下壁以及由第一前壁和后壁构成，且下管由第二上壁和下壁以及由第二前壁和后壁构成。第一和第二前壁的至少一个包括由拐角部分连接的倾斜部分和垂直部分，垂直部分在长度上要大于倾斜部分；第一和第二前壁的另一个完全呈一个角度，并且不包括垂直部分。

在又一个方面，一种用于小客车的保险杠梁包括横截面，该横截面具有形成上管和下管的前壁、上壁、后壁和下壁，另外还具有在前壁和后壁之间延伸的加强壁。该前壁包括垂直区、与垂直区呈锐角延伸的倾斜区，和连接垂直区与倾斜区的弯曲区，加强壁在与弯曲区间隔开的位置处连接到倾斜区。

对于本领域普通技术人员来说，通过研究以下的说明书、权利要求书和附图，就可以理解和明白本发明的这些方案以及其它方面、目的和特征。

附图说明

图1是实施本发明的管状梁的横截面图；

图2是表示现有技术中挤压管状铝梁的横截面图；

图3是表示图1和2中梁的一般受力相对于偏移曲线的图表；

图4是图1的放大图；以及

图5是实现本发明的管状梁的变型例的横截面图。

具体实施方式

针对此处描述的目的，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“后”、“前”、“垂直”、“水平”，及其派生词都涉及图1所指的发明。然而，应当理解，本发明可假定各种选择的方向，除非特别相反规定的。还应当理解，附图中表示的和以下说明中描述的特定设备和工艺，都仅仅是所附权利要求中限定的发明概念的简单示范性实施例。因此，涉及此处公开的实施例的特定尺寸和其它物理特性都不视为限制，除非权利要求另外明确指出。

车辆保险杠梁(图1)包括前、后、上和下壁11-14，以及限定上、下管的加强壁15。注意，尽管壁11-14采用了“前”、“后”、“上”和“下”的术语，但可以预料，该杠可用在任何方向上，壁11是与撞击对象首先接触的接合目标壁。因此，例如，术语“前”就用来指杠的正面，而不是用来不必要地限制。

前壁11包括垂直区16、倾斜区17、以及弯曲区18。加强壁15支持弯曲区18下方的倾斜区17，以提供可预测的和希望的能量吸收。倾斜区17向后倾斜约20°。倾斜区17最好包括在第一管中限定第一垂直尺寸21的倾斜部分20，和限定第二垂直尺寸22的垂直区16，第一垂直尺寸和第二垂直尺寸的比例是约1∶3。更好地，前壁11至少是3mm厚，其余的壁12-15小于约2.0毫米厚，或者再更好地，其余壁中的外壁12-14小于约1.7mm，加强壁15是1.9mm。在所有90°凹角处的半径约为5mm，但70°凹角处的半径是约2mm。在一个实施例中，上管和下管间隔开，如图5所示，但应注意，该第二实施例表现了保险杠梁10的一些发明概念，如以下所讨论的。上突起23提供了额外的前表面区，并提高了梁的强度，使壁可制造得更薄且管区更小。应当注意，图1和5所示梁的特定比例提供了非常好的梁强度以及撞击能量吸收特性。

梁10(图1)相对于常规铝横截面设计(图2)得到了改进，从而提供了每公斤质量能量吸收的增加。

更具体地，横截面设计利用了材料的理论力学，结合了能量管理的三种不同模式：传送、***形状变化和横截面变形。相对于已知常规的铝横截面设计，梁10(图3)的能量吸收提高了能量吸收的效率，同时降低了每单位长度的重量。该增加的效率通过组合以下独立的设计特性而得到：

1)撞击突起

图4表示本发明的增加了效率的铝能量吸收横截面的撞击突起(23)特征。该特征通过增加整体撞击面而提高了横截面的转动惯量，同时又消除了由整体增大横截面而引起的重量负荷。该突起及其横截面转动惯量的相应增加构成了截面设计的刚度和效率提高的部分原因。

2)撞击面轮廓

图4表示本发明的提高了效率的铝能量吸收横截面的撞击面轮廓。相对于常规横截面设计，该特征通过为横截面提供结构上的刚性而提供了整体横截面刚度的增加。该特征还通过提供变形初始点而提供了受控的、可预测的横截面变形。

3)撞击负载控制内部结构

图4表示本发明的提高了效率的铝能量吸收横截面的撞击负载控制内部结构。通过提供横截面设计的可调负载支撑能力，该特征的位置与厚度的优化结合上述特征2起到了作用。特征1和特征2使提高了的刚度和效率一直达到目标负载，在该负载点，优化的内部结构提供了横截面变形以保持这些负载不超过可接受的水平。撞击面轮廓提供了上部空腔初始变形的一个点。撞击控制内部结构的垂直位置会在变形开始时确定负载水平，并限定了在下部空腔负载之前上部空腔要经受的变形量。当对上部空腔设计了限定的变形量时，下部空腔将保持形状，并在上部空腔变形期间和变形以后提供了整个***的刚度。

改进

梁10A(图5)在以下方面类似于梁10(图1)，即，梁10A包括上、下管、具有垂直和倾斜壁部分的前壁，以及连接到拐角下方的倾斜壁的倾斜部分的加强壁。梁10A进一步包括把上、下管间隔开的前、后壁25和26。图示的壁25是垂直平面并从后壁向内隔开，而壁26是“C”形。

可以理解，在不脱离本发明的概念的前提下对前述结构可作出变更与修改，还可以理解，这些概念应当由下面的权利要求所覆盖，除非这些权利要求由其它语言另外描述。

Claims

1.一种用于小客车的保险杠梁，包括：

横截面，该横截面包括接收撞击的前壁、后壁，以及平行的上壁和下壁，这些壁结合起来构成外管，还包括内部加强壁，该内部加强壁在前、后壁之间延伸，并把外管细分成上、下半管；前壁包括平行于后壁延伸的垂直区，还包括由弯曲区连接到垂直区的倾斜区；加强壁平行于上、下壁延伸，并在从弯曲区隔开的位置连接到倾斜区且支撑倾斜区，这样加强壁与前壁的垂直区和倾斜区相结合，并与其它壁相结合，以提供在撞击下可预测的和希望的能量吸收。

2.如权利要求1所述的保险杠梁，其中倾斜区包括位于上半管的倾斜部分，该倾斜部分限定第一垂直尺寸，前壁的垂直区限定第二垂直尺寸，第一和第二垂直尺寸的比例是约1∶3。

3.如权利要求2所述的保险杠梁，其中梁由铝构成。

4.如权利要求3所述的保险杠梁，其中梁是挤压制成的。

5.如权利要求1所述的保险杠梁，其中前壁至少约3mm厚，其余的壁小于约2.0mm厚。

6.如权利要求5所述的保险杠梁，其中上壁、后壁和下壁都小于或等于约1.7mm厚。

7.一种用于小客车的保险杠梁，包括：

横截面，该横截面包括前壁和后壁，以及平行的上壁和下壁，这些壁结合起来构成外管，所述前壁包括上凸缘，该上凸缘具有在上壁的上面向上延伸的自由端，以提高前壁和横截面的刚度。

8.如权利要求7所述的保险杠梁，其中前壁包括平行于后壁延伸的垂直区，还包括由弯曲区连接到垂直区的倾斜区。

9.如权利要求8所述的保险杠梁，包括内部加强壁，该内部加强壁在前、后壁之间延伸，并把外管细分成上、下半管；加强壁在从弯曲区隔开的位置连接到倾斜区且支撑倾斜区，这样加强壁与前壁的垂直区和倾斜区相结合，并与凸缘相结合，以提供在撞击下可预测的和希望的能量吸收。

10.如权利要求9所述的保险杠梁，其中梁由铝构成。

11.如权利要求10所述的保险杠梁，其中梁是挤压制成的。

12.一种用于小客车的保险杠梁，包括：

横截面，该横截面包括形成上、下管部的壁；上管由第一上壁和下壁以及由第一前壁和后壁构成；下管由第二上壁和下壁以及由第二前壁和后壁构成；第一和第二前壁的至少一个包括由拐角部分连接的倾斜部分和垂直部分，垂直部分在长度上要大于倾斜部分；第一和第二前壁的另一个完全呈一个角度，并且不包括垂直部分。

13.如权利要求12所述的保险杠梁，其中第一下壁和第二上壁通过前、后连接壁互相连接，从而在第一和第二管之间限定第三管。

14.如权利要求13所述的保险杠梁，其中梁由铝构成。

15.权利要求14所述的保险杠梁，其中梁是挤压制成的。

16.一种用于小客车的保险杠梁，包括：

横截面，该横截面包括形成上管和下管的前壁、上壁、后壁和下壁，还包括在前壁和后壁之间延伸的加强壁，该前壁包括垂直区、与垂直区呈锐角延伸的倾斜区，和连接垂直区与倾斜区的弯曲区，加强壁在从弯曲区隔开的位置上连接到倾斜区。

17.如权利要求16所述的保险杠梁，其中倾斜区包括位于上管的倾斜部分，该倾斜部分限定第一垂直尺寸，前壁的垂直区限定第二垂直尺寸，第一和第二垂直尺寸的比例是约1∶3。

18.如权利要求16所述的保险杠梁，其中梁由铝构成。

19.如权利要求17所述的保险杠梁，其中梁是挤压制成的。

20.如权利要求16所述的保险杠梁，其中前壁至少约3mm厚，其余的壁小于约2.0mm厚。

21.如权利要求20所述的保险杠梁，其中上壁、后壁和下壁都小于或等于约1.7mm厚。

22.如权利要求16所述的保险杠梁，其中各壁在连接处互连，每个连接处在所有构成90°角或更大角的表面上限定至少约5mm的半径，并在所有构成小于90°角的表面上限定约3mm或更小的半径。