[发明专利]由金属和塑料构成的车辆保险杠梁

说明书

相关申请交叉参考

本申请要求提交于2005年12月27日的名为“金属和塑料构成的车辆保险杠梁”的美国临时专利申请No.60/754,079的优先权。

技术领域

本发明涉及一种在冲击期间变形时高效地吸收能量的保险杠设计。本发明的应用包括车辆保险杠系统、侧面防撞杆、仪表板横杆子结构和门槛板(sill plate)。

背景技术

现代的防撞梁设计成在给定的行程吸收最大量的冲击能量。同时，设计成减小载荷的峰值，并且在遭受冲击的载荷时以促进均匀及可预测的压扁的方式来分配能量。另外，能量吸收系统的各部件必须与其它的能量吸收部件很好结合。

特别是，要求改进以优化乘用车辆的保险杠系统的整体部件。例如，许多传统的现代车辆保险杠系统包括较刚性的金属结构梁，该结构梁直接连接到车架梁之间或者与中间的车架梁延伸托架结合以适当地定位和使保险杠系统适应各种包装条件。典型地，聚合物能量吸收器放在金属梁的表面上，以填充梁和外表面或风格化外观表面之间的空间，并对该组合的系统提供附加的能量管理能力。刚性的金属结构梁意在用来提供主要的能量吸收结构，而聚合物能量吸收管成形为在开始冲击时被压扁和吸收能量(也分配应力)。但是，对于沿着金属梁的不同部分的专门位置的冲击吸收性能而调整金属梁以使系统性能最佳化是不容易的。由于金属梁要作为主能量吸收结构，经常要“过度设计”以满足沿着梁要求的最小强度和结构，这导致很多纵向段比所需要的更坚固并且更重。另外，一些经济的制造方法，如滚压成形，要求恒定的断面和恒定的材料厚度，这使结构的局部调整困难。由于一些原因，这是不好的。首先，比所需要的更坚固的纵向段同时比它所需要的更重。另外，“太坚固的”段事实上会引起冲击能过早地传到车架，导致否则可避免的车体损坏。另一原因是涉及到保险杠系统消耗的空间。金属结构梁占据了“包装”空间，这减小了其它物件可得到的空间或者强制车辆的设计者设计带有比所要求的更小的设计灵活性的更大的车辆。另外，金属结构梁传统地有适于接合和支承更软的塑料能量吸收器的大而较平的前表面，这对于能量吸收器的良好压扁特性是必须的。但是，在金属结构梁上有大的前表面意味着在金属结构梁的后面的车架安装装置必须由分开连接的辅助部件(例如焊到金属梁的冲压托架)形成或由通过补充操作(例如在金属梁端部上的钻、切割、焊接和/或变形操作)形成的表面形成。辅助部件和补充操作是昂贵的、费时的并且不希望地增加制造成本，且质量控制困难。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种车辆的保险杠系统，所述车辆有带车架梁的车架，所述保险杠系统包括金属部件和第二部件。金属部件具有适于连接到车架的车架梁的相对端部和长度。第二部件与金属部件的面接合并沿着公共界面连续地或至少在沿着界面的若干位置处刚性地连接到金属部件，以与金属部件一起形成结构梁。第二部件包括聚合物材料并有足够的结构以形成结构梁的整体部分，并具有相互连接的壁，所述壁在横向宽度方向上延伸以形成构造成在车辆碰撞时被压扁及吸收能量的能量吸收单元(cell)。

本发明的另一方面提供了一种车辆的保险杠系统，所述车辆具有带车架梁的车架，所述保险杠系统包括第一部件和第二部件。第一部件具有适于连接到车架的车架梁的相对端部和长度。第二部件与第一部件的面接合并刚性地连接到第一部件，以与第一部件一起形成结构梁。所述第二部件由包括聚合物的材料模制出，并具有构造成在车辆撞击时被压扁并吸收能量的能量吸收单元，因而基本避免了对结构梁的面上的分开的能量吸收器的需要。

本发明的又一方面提供了一种用于具有间隔开的车架梁的车辆的保险杠系统，其包括金属部件和聚合物部件。金属部件由材料的板形成，并且金属部件的长度足够并适于在所述车辆的间隔开的车架梁之间延伸。所述金属部件的特征是由于金属部件的较平的几何形状，因此作为独立的部件沿向前方向没有良好的弯曲强度，使得所述金属部件本身不能用作保险杠加强梁。聚合物部件的长度约等于所述金属部件的长度，并且连续地或在多个位置处固定地连接到金属部件以形成抗弯的自支承刚性结构的保险杠加强梁。所述聚合物部件包括构造成在接收冲击时被压扁并吸收能量的多个整体形成的向前延伸的能量吸收段。