专利名称：在梁的端部形成拐角的保险杠安装的制作方法
技术领域：
本发明设计车辆保险杠系统，该系统具有一个保险杠梁和固定到该梁上用来形成车辆的结构角状部分(structural corner)的部件。
背景技术：
车辆保险杠系统通常包括梁和固定到梁的端部用来形成外观令人满意的角状部分、支撑汽车板并且提供抗角部冲击的结构。但是，附加的部件增加了成本、重量补充的操作，还增加了尺寸变化和质量控制的问题。此外，每个附加件都增加了隐含成本，例如增加的库存、部件管理、房屋面积需求及类似问题。
在保险杠系统中需要整体的部件以节省空间，减少部件数量，减少装配复杂度。但是，这必须在不牺牲成本、质量和保险杠强度的情况下实现，并且不能牺牲保险杠系统通过联邦汽车安全标准和法规的协调能力。特别是，需要提供一种系统，其具有良好的将角部碰撞的能量传递到保险杠梁结构上以及车架结构上的能力，以便于保证汽车能够通过越来越难以满足的有关角部碰撞强度和功能需求的联邦法规。
因此，需要一种保险杠系统解决上述问题并且具有上述优点。
发明内容
根据本发明的一个方面，用于车辆的保险杠系统包括一个管状梁，该梁具有前壁、顶壁、底壁、和后壁，并且具有开口的管状端部。该保险杠系统还包括一对安装支架，它们均具有固定到开口的管状端部后壁上的安装部分，并且具有一个从安装部分绕着相应的端部横向延伸覆盖相应端部的整体角状成形部分，并且向前延伸到角状成形部分固定到相应端部的前壁位置处。
根据本发明的另一方面，用于车辆的保险杠系统包括一个具有开口端部的管状梁，以及一对安装支架，它们均具有固定到上述梁上，用来将该梁支撑在车辆上的U形安装部分。上述安装支架还包括一个外侧腿，其从上述安装部分横向地绕着一个相应的开口端部延伸并向前一直到该外侧腿固定到相应的一端的前壁位置处。
根据本发明的另一方面，用于车辆的保险杠系统的包括一个具有相对的端部的管状梁，以及一对安装支架，它们均具有固定到上述梁的后表面上的安装部分，以便将上述梁支撑在车辆上，且还具有一个外侧支腿，其于相对的端部之一相间隔，并且从安装支架部分向相应的一端的前表面延伸。
根据本发明的另一方面，用于车辆的保险杠系统的包括一个具有相对的端部和一个第一前表面的管状梁。安装支架被固定到上述梁上，以便将该梁支撑在车辆上。一个能量吸收器于第一前表面结合并且延伸到上述端部，该能量吸收器具有一个第二前表面。安装支架均包括一个绕着相应的端部延伸的外侧支腿并且具有一个通常与能量吸收器的第二前表面平齐并且从其向外延伸的第三前表面。
根据本发明的另一方面，用于车辆的保险杠系统的包括一个具有确定至少一个管子的前壁、顶壁、底壁和后壁的管状梁；以及一对在相应的梁的端部固定到上述梁上的安装支架。安装支架均具有一个内侧边缘且上述管状梁具有一个端状部分，该端部从靠近上述内侧边缘的位置处开始延伸到上述梁的相应的端部。至少前壁、顶壁、底壁和后壁之一具有一个在上述端状部分形成碰撞起动器的放大的孔，该碰撞起动器成形为选择性地减少梁在碰撞起动器区域的强度，以控制角部碰撞的强度。
本领域的技术人员通过研究下面的说明、权利要求以及附图可以理解和认识到本发明的这些和其他方面、目的及特征。
附图简要说明附
图1是体现本发明的保险杠系统的部分顶视图；附图1A是附图1中的管状金属梁的横剖面视图；
附图1B是附图1中的安装支架的顶视图；附图2是附图1中的保险杠梁和安装支架的部分顶视图，其中能量吸收器被撤走以便更加清楚地显示该结构；附图3是第一个改进的保险杠系统的部分顶视图；附图4是第二个改进的保险杠系统的部分顶视图；附图5是第三个改进的保险杠系统的部分顶视图；附图6是第四个改进的保险杠系统的部分顶部透视图；附图7-8是附图6中的一个端部的放大顶部和底部透视图；附图9是第五个改进的保险杠系统的顶部透视图；附图10-11是附图9中的一个端部的放大后部透视图和部分顶视图；附图12是第六个改进的保险杠系统的顶部透视图；附图13-14是附图12中的一个端部的放大顶部透视图和顶部视图；附图15是第七个改进的保险杠系统的放大部分透视图；及附图16-17是附图15的后部透视图和顶视图。
具体实施例方式
一适于固定到车辆上的保险杠系统20(附图1)包括一个梁21、安装支架27和一个能量吸收器32。更特别地是，该保险杠系统20包括一个管状梁21，其具有前壁、顶壁、底壁和后壁22-25，还具有相对的开口管状端部26。安装支架27被固定到保险杠梁21的每个端部26上，并且还被固定到车架39上。两个安装支架27均具有一个固定到相应的开口端部26的后壁25上的U形的内安装部分28，并且具有一个整体的角状成形部分29，其从安装部分28横向绕着相应的端部26向外延伸并且向前直到角状成形部分29固定到一个端部26的前壁22的位置处。虽然固定到前表面是优选的，例如通过焊接，但是该部分29可以固定到前壁22的前表面或者后表面上。
该角状成形部分29包括一个具有独立的上下边缘的中间部分44，这使得该中间部分44在发生角部碰撞时可以弹性地弯曲变形并吸收能量。此外，该中间部分44可以通过支架27的保持部分将能量直接传递到车架上，因为支架整体连接到保险杠系统和车辆的安装结构上。因此，这种布置在发生角部碰撞时提供了有效的能量吸收，因为能量吸收器32通过梁21的前壁22直接支撑在梁21的前表面上，并且由安装支架27的角状成形部分29直接支撑。这样，角状成形部分29构成了一个整体的且结构坚固的支撑，其适于在车辆发生碰撞时吸收角部碰撞的能量。
所示的管状梁21(附图1A)是一个管状D形梁，如专利No.5,306,058所公开的。但是，可以想到该管状保险杠也可以是如专利No.5,454,504所公开的B形梁。选择性地，该梁也可以具有其他形状。所示的梁21具有连续的管状截面形状。可以想到该梁可以卷曲成型、挤压成型、模制成型或通过其他方式成型。
安装支架27(附图1B)通常是W形的并且包括U形的内安装部分28和外角状成形部分29。所示的外角状成形部分29向外延伸并且绕着梁21的开口端部26。上述安装部分28具有焊接固定到后壁25上的凸缘35和36，还包括焊接到板38上的后固定凸缘37。板38被固定到安装立柱或者车架梁39的一端部。应当注意板38可以被焊接到支架27上并被螺固到梁39上；或者可以被焊接到梁39上并被螺固到支架27上；或者可以包括一个与两者均螺固的板38。
支腿40和41在凸缘35和36处与上述梁的后固定凸缘37相连。角状成形部分29具有一个支腿42和固定到上述板38上的第二后固定凸缘43。中间部分44从凸缘43处朝向外侧向外并向前延伸，并且在被固定到梁21的前壁22的前表面上的固定凸缘45处结束。应当注意，如果需要，固定凸缘45可以固定到前壁22的后表面上，或者如果需要平齐的安装状态，其可以定位在前壁22前表面上的凹口中。应当注意所示的部分44与梁21的开口端26是相间隔的并且被曲线成形以便于为中间部分44在角部碰撞过程中伸缩、变形及弯曲和吸收能量提供空间。
在附图1所示的结构中，能量吸收器32包括一个支撑在前壁22的前表面上的细长的中间部分52，并且还包括支撑在支架27的中间部分44的外/前表面上的相对较短的端部50。应当注意，能量吸收器32的端部50卷绕并向后延伸以相对于能量吸收器的前表面形成复合角，从而使车辆的角部具有空气动力性外观。如图2所示，这允许梁21的一端被切短以节省材料(如虚线51所示)。因此，该结构在节省材料的同时提供了梁21端部的整体安装解决方案。该结构还免除了在保险杠梁21的一端提供一个转角或者复杂的非垂直切口的需要，如果没有上述角状部分29则有上述需要。
附图3-17中示出了改进的保险杠系统20A-20G。在这些改进的保险杠系统中，与保险杠系统20的部件相同或相似的部件用同样的附图标记表示，但是加上一附加字母“A”、“B”、“C”等。这样做是为了减少多余的讨论和多余的解释。应当注意，每个保险杠系统20-20G最好包括一个长的扫掠梁，其在车辆的整个宽度上延伸，并且包括一对安装支架和/或聚合物模制的能量吸收器，即使这些内容并未在每个实施例中都示出。
保险杠系统20A(附图3)包括一梁21A，一安装支架27A和一能量吸收器32A。在安装支架27A的外侧，中间部分44主要从开口端部26A向外延伸以形成一个比保险杠系统20中相应的部分44更圆的形状。保险杠系统20A的中间部分44还具有一个前半部分53A，其前表面与能量吸收器32A的前表面32A’平齐且共线。应当注意所示的前半部分53A的表面从前表面32A’向后弯转以形成一个更加空气动力形的车辆后部扫掠角部。而且，在附图3中除去了能量吸收器32A的端部(参见附图1中的端部50)。这样节省了材料，减轻了重量，节约了空间同时将整体化特征引入到了保险杠系统的设计结构中。
保险杠系统20B(附图4)包括一个具有另一种改进的中间部分44B的安装支架27B。该中间部分44B被修改成包括在前半部分53B中的一个或多个前后弯曲构造56B的碰撞起动器55B。通过这种结构，角部碰撞过程中的能量传递和能量吸收特性发生了很大的变化，因为碰撞起动器的弯曲构造56B减少了急剧的初始阻力增加。相反，弯曲构造56B使得初始能量吸收更加均匀，并且更早地发生中间部分44B的永久变形。
在保险杠系统20C中(附图5)，角状成形部分29C包括一个向前的突出部分60C，其在靠近梁21C的外端部处装配到梁21C的后壁25C的孔61C中。通过这种结构，当安装支架27C接受到角部冲击时，力量可以更快地传递并且在很大程度上经过突出部分60C直接到达并沿着梁21C，这样安装支架27C的两侧都可以在角部碰撞时吸收大量的能量，即使该碰撞仅仅发生在车辆的一侧。由此方法，角部碰撞的力可以通过两个相对的安装支架27C以及梁21C更迅速均匀地传递到车辆的两侧。
保险杠系统20D(附图6-8)包括一个B形梁21D和安装支架27D。该B形梁21D是纵向弯曲的(本领域通常称作“扫掠”)。该B形梁21D具有朝前的扁平的前壁22D，这样梁21D顶部和底部的两个管状凸起在梁21D的后侧形成了一个通道65D。一个聚合物能量吸收器(在附图6中没有特别示出)顶靠着梁21D的前壁22D的前表面定位。安装支架27D与附图1中的安装支架27相似。但是，安装支架27D(附图7)的深度稍浅。此外，中间部分44D是平的，并且包括强化中间部分44D减少其弹性的前/后延伸的沟形凸起或肋66D。而且，板38D包括强化板38D的卷边的凸缘67D。通道65D将梁21D的后壁25D分成上下部分。固定凸缘35D和36D通过焊接被固定到后壁25D的上下部分上。在板38D上形成多个安装孔68D，以便于将其固定到车架结构39D上，且每个孔68D上有焊接螺母73D。
B形梁21D(附图8)具有一个大的不规则孔69D，其从前壁22D延伸到底壁24D。所示的孔69D位于安装支架27D的内边缘上，孔69D的内端位于与固定凸缘35D的内侧大致相同的位置处，且其外端位于与固定凸缘36D的外侧的内边缘大致相同的位置处。孔69D具有延伸到前壁和底壁22D和25D中约20％的曲线形的侧边。孔69D设计作为碰撞起动器，其用来战略性地削弱梁21D，从而促进在发生角部碰撞时有更加均匀、一致及可预见的凹陷和能量吸收。而且，梁21D的前壁和底壁22D和25D的一端具有不规则的切口74G，其也有利地影响角部碰撞的特性。
保险杠系统20E(附图9-11)包括与梁21D和安装支架27D相似的一个B形梁21E和一个安装支架27E。但是，该安装支架27E包括一个改进的中间部分44E，其包括两个斜向的平面部分44E’和44E”。该平面部分44E’和44E”构成为凹形与梁21E的开口端部相间隔，但覆盖梁21E的开口管状端部。安装部分28E还包括一个朝后形成在件36E、41E和42E上的水平肋70E。肋70E的底面70E’与固定凸缘37E和43E同平面延伸。在固定凸缘36E的顶部和底部形成槽71E，这样便于将固定凸缘36E焊接到梁21E的后壁25E上。加强凸起72E形成在安装部分28E的角状弯曲部分以加固和稳定支架27E。焊接螺母73E固定在安装孔68E下面，分别用螺钉固定到车梁和板39E和38E上。
保险杠系统20F(附图12-14)包括一个梁21F和一对安装支架27F。但是，安装支架27F的安装部分28F是相对扁平的并且其形状适于将后壁25F与共平面的件35F，36F，37F，40F和41F结合。固定孔68F位于支腿43F上和/或位于件35F-37F/40F-41F之一上。若需要，可在梁21F的后壁25F上形成一个相应的孔。加强凸起72F和沟形凸起66F加强支架27F。若需要，焊接螺母73F在孔68F处固定。一个虚线所示的能量吸收器32F，其具有大致与支架27F的角状成形部分29F前表面平齐并且在角状成形部分的前表面突然终止的一个前表面。选择性地，可以想到该能量吸收器可以包括一个延伸到角状成形部分29F上并且由其支撑的端部。
保险杠系统20G(附图15-17)包括一个梁21G和一对安装支架27G。该安装支架27G与安装支架27A(附图1)类似，除了其外侧固定凸缘43G(附图17)是细长的并且偏离梁21G的端部，以及中间部分44G是圆形且弯曲的，这样其偏离梁21G的端部形成了一个类似于三角形的区域。因此，中间部分44G在车辆碰撞过程中接受到角部碰撞时发生永久变形之前避免了在79G方向上出现弹性弯曲(附图17)。而且，如果最外侧的角部沿着方向83G受到冲击力的作用，那么中间部分44G形成的整个凹形结构和外侧固定凸缘43G趋于沿着方向80G-81G出现平行四边形式的凹陷。
应当注意，保险杠系统20-20G以及安装支架27-27G的装饰性外观和美学设计也是有创意的、新颖的、有观赏性的、非显而易见的，因此是受专利权保护的。
在前面的说明中，本领域的技术人员可以理解不脱离在此公开的主旨的范围可以对本发明的内容进行修改。这样的修改被认为包括在下面的权利要求中，除非这些权利要求用语音表达了其他的意思。
权利要求
1.一种用于车辆的保险杠系统，包括一个管状梁，其具有前壁、顶壁、底壁和后壁，并且还具有开口端部；及一对安装支架，它们均具有一个固定到一个相应的开口管状端部的后壁上的安装部分，并且具有一个整体的角状成形部分，其从上述安装部分绕着相应的一端横向延伸覆盖相应的一端并且向前直到该角状成形部分固定到相应的一端的前壁处。
2.如权利要求1所述的保险杠系统，其特征在于，上述角状成形部分具有顶部和底部边缘，该角状成形部分的顶部和底部边缘的大部分长度没有固定到上述梁上。
3.如权利要求2所述的保险杠系统，其特征在于，上述角状成形部分具有一个弹性部分，其包括一个顶部边缘和一个底部边缘，该弹性部分的顶部和底部边缘没有固定到上述梁上。
4.一种用于车辆的保险杠系统，包括一个管状梁，具有前壁、顶壁、底壁和后壁，并且还具有开口端部；一对安装支架，它们均具有一个固定到一个相应的开口管状端部的后壁上的安装部分，并且具有一个整体的角状成形部分，其从上述安装部分绕着相应的一端横向延伸覆盖相应的一端并且向前直到该角状成形部分固定到相应的一端的前壁处；其特征在于，上述角状成形部分具有顶部和底部边缘，该角状成形部分的顶部和底部边缘的大部分长度没有固定到上述梁上，并且具有一个弹性部分，该部分包括一个顶部边缘和一个底部边缘，该弹性部分的顶部和底部边缘没有固定到上述梁上；且上述角状成形部分的弹性部分还具有一个非平面的球形部分，其设计成在受到碰撞时以模拟叶片弹簧的方式向相应的一端伸缩和弯曲。
5.一种用于车辆的保险杠系统，包括一个管状梁，具有前壁、顶壁、底壁和后壁，并且还具有开口端部；一对安装支架，它们均具有一个固定到一个相应的开口管状端部的后壁上的安装部分，并且具有一个整体的角状成形部分，其从上述安装部分绕着相应的一端横向延伸覆盖相应的一端并且向前直到该角状成形部分固定到相应的一端的前壁处；其特征在于，上述角状成形部分的弹性部分还具有一个非平面的球形部分，其与相应的开口端部相间隔，并且其设计成在受到角部碰撞时向相应的开口端部伸缩并吸收能量。
6.如权利要求1所述的保险杠系统，其特征在于，上述角状成形部分的顶部和底部边缘的整个长度都没有固定到上述梁上。
7.如权利要求6所述的保险杠系统，其特征在于，上述角状成形部分从上述顶部边缘至底部边缘均具有固定的水平横截面。
8.如权利要求1所述的保险杠系统，其特征在于，上述安装部分具有固定的水平横截面。
9.一种用于车辆的保险杠系统，包括一个管状梁，具有前壁、顶壁、底壁和后壁，并且还具有开口端部；一对安装支架，它们均具有一个固定到一个相应的开口管状端部的后壁上的安装部分，并且具有一个整体的角状成形部分，其从上述安装部分绕着相应的一端横向延伸覆盖相应的一端并且向前直到该角状成形部分固定到相应的一端的前壁处；其特征在于，上述安装部分包括固定到上述梁上的保险杠固定第一凸缘、用于固定到车辆上的车辆固定第二凸缘，以及多个在第一和第二凸缘之间延伸用来将上述梁支撑在车辆上的支腿。
10.如权利要求1所述的保险杠系统，其特征在于，上述梁的前壁包括一个在相应的一端处的第一斜向的前表面，且角状成形部分具有一个第二斜向的前表面，其相对于上述第一前表面形成了一个增加的复合角，第一和第二斜向前表面共同形成了车辆的一个拐角。
11.一种用于车辆的保险杠系统，包括一个管状梁，具有前壁、顶壁、底壁和后壁，并且还具有开口端部；一对安装支架，它们均具有一个固定到一个相应的开口管状端部的后壁上的安装部分，并且具有一个整体的角状成形部分，其从上述安装部分绕着相应的一端横向延伸覆盖相应的一端并且向前直到该角状成形部分固定到相应的一端的前壁处；其特征在于，上述安装部分和角状成形部分共同形成了一个W形的支架。
12.一种用于车辆的保险杠系统，包括一个具有开口端部的管状梁；以及一对安装支架，它们均具有固定到上述梁上的U形安装部分，以便于将上述梁支撑到车辆上，并且具有一个外侧的凸缘，其从上述安装部分绕着一个相应的开口端部横向延伸并且向前直到该外侧凸缘固定到相应的一端的前壁位置处。
13.一种用于车辆的保险杠系统，包括一个具有开口端部的管状梁；以及一对安装支架，它们均具有固定到上述梁上的U形安装部分，以便于将上述梁支撑到车辆上，并且具有一个外侧的凸缘，其从上述安装部分绕着一个相应的开口端部横向延伸并且向前直到该外侧凸缘固定到相应的一端的前壁位置处；其特征在于，上述安装部分和外侧凸缘共同形成了一个W形的支架。
14.如权利要求12所述的保险杠系统，其特征在于，上述外侧凸缘包括一个弹性的、可变形的并且未固定到上述梁上的中间部分，且其与上述梁相应的端部相间隔。
15.如权利要求12所述的保险杠系统，其特征在于，上述一对安装支架均具有固定的横截面形状，其中一个安装支架是另一个安装支架的镜像形状。
16.一种用于车辆的保险杠系统，包括一个具有相对的端部的管状梁；以及一对安装支架，它们均具有固定到上述梁的后表面上的安装部分，以便于将上述梁支撑到车辆上，并且均具有一个外侧的凸缘，其与上述相对的端部之一相间隔，该外侧凸缘从上述安装部分横向延伸覆盖相应的开口端部，直到相应的一端的前表面。
17.如权利要求16所述的保险杠系统，其特征在于，上述外侧凸缘包括一个弹性部分。
18.如权利要求16所述的保险杠系统，其特征在于，上述外侧凸缘包括与其整体形成的平行的加固通道。
19.一种用于车辆的保险杠系统，包括一个管状梁，其具有相对的端部和第一前表面；固定到上述梁上的安装支架，用以将上述梁支撑在车辆上；一个能量吸收器，其与上述第一前表面结合，并且延伸到上述端部，该能量吸收器具有一个第二前表面；和上述安装支架均包括一个外侧支腿，其绕着一个相应的端部延伸，并且具有一个与能量吸收器的第二前表面大致平齐并且从其向外延伸的第三前表面。
20.如权利要求19所述的保险杠系统，其特征在于，上述梁是纵向弯曲的，且上述第三前表面在每个外侧支腿上相对于梁相应的端部的第一前表面确定了一个向后的角，用来形成车辆非直角的空气动力形角部。
21.如权利要求1所述的保险杠系统，其特征在于，上述梁的端部具有一个形成在其上的窗口，以便于战略地削弱梁，以改进角部碰撞时的能量吸收。
22.如权利要求12所述的保险杠系统，其特征在于，上述梁的端部具有一个形成在其上的窗口，以便于战略地削弱梁，以改进角部碰撞时的能量吸收。
23.如权利要求16所述的保险杠系统，其特征在于，上述梁的端部具有一个形成在其上的窗口，以便于战略地削弱梁，以改进角部碰撞时的能量吸收。
24.如权利要求19所述的保险杠系统，其特征在于，上述梁的端部具有一个形成在其上的窗口，以便于战略地削弱梁，以改进角部碰撞时的能量吸收。
全文摘要
一种用于车辆的保险杠系统(20)包括一个管状梁(21)，该梁具有前壁(22)，顶壁(23)，底壁(24)和后壁(25)，并且具有开口的管状端部。该保险杠系统(20)还包括一对安装支架(27)，它们均具有固定到开口的管状端部(26)后壁(25)上的V形安装部分(28)，并且具有一个从安装部分(28)绕着相应的端部(26)横向延伸的整体角状成型部分(29)，并且向前延伸到角状成型部分(29)固定到端部(26)前壁(22)的位置处。角状成型部分(29)包括一个弹性部分(44)，其在角部碰撞时变形并吸收能量，并且进一步用于将能量直接传递到车架上，这样可以在发生角部碰撞时有效地吸收能量。
文档编号B60R19/24GK1705577SQ200380101779
公开日2005年12月7日 申请日期2003年10月27日 优先权日2002年10月31日
发明者R·魏坎普, M·J·霍尔, D·A·鲍威尔 申请人:沙普公司