专利名称:具有装饰件的混合式保险杠的制作方法
技术领域:
本发明涉及车辆保险杠系统,尤其是涉及 一 种混合式保险杠系 统,其适合于提供式样灵活性、成本有效性/竟争力、制造组合件、 重量较小而强度高,冲击时对沿着保险杠桥压顺序的各个部分所吸 收的能量和传递到车架的能量进行高效和可预测的能量管理。
背景技术:
用于当今客车的保险杠系统在功能方面和美观方面不断发展。这 些需求经常冲突,因此需要有一种混合式保险杠系统,其适合于利 用不同的材料,而且它仍然保持对例如装配时间、成本和能量管理 等的最佳控制。例如,近来,政府和保险标准开始关注最优化保险 杠系统,以在冲击时减少对行人的伤害,并且继续在高速和低速冲 击时提供最优化的能量管理。这就要求对能量吸收和冲击特征进行 设计,以便在保险杠碰撞的不同部分有特定的能量吸收分布。然而, 保险杠系统必须实现冲击能量管理,同时保持式样灵活性、低重量、 低成本、高的强度-重量比和用于加工的短的交货期。要求式样灵 活性,以允许产品差别化,包括能够提供镀铬外观。优选的是,该 保险杠系统应该使用对环境友好的可再次使用的和/或可循环使用的 材料。此外,希望使用于保险杠系统中的构件数目最少,包括附件 安装结构(例如, 一体化雾灯支撑结构、 一体化格栅支撑结构)、 一体化气流管理、其它一体化的保险杠功能(例如台阶、牌照安装 和/或拖曳能力)等等。
除功能要求之外,希望提供的保险杠系统是有特色的,并且也具 有能提供不同美观性的能力和灵活性。然而,顾客一般需要看起来 设计得较好的一体化方案。仅仅在现有系统的外部之上安装附加的 构件一般不是可接受的方案,因为结果会使得组合件上的非集成构 件外观看起来是事后追加的。并且,"附加"构件增加了组合件的 重量和成本,没有实质性的益处。
使用由不同材料制成的构件的混合式保险杠系统提供了机会来 优化用于特殊设计要求的特殊构件。然而,这还会导致构件数目的 增多和/或装配成本的增加。此外,会导致与材料不匹配和材料在不 同温度下的不同性质有关的各种质量问题。例如,相异材料会导致 尺寸控制问题和公差/累积问题、热膨胀问题和连接困难,从而带来 不便以及耐久性减低等。
因此,需要一种具有上述优点和解决上述问题的保险杠系统。
发明内容
在本发明的一个方面,用于车辆的混合式保险杠系统包括具有中 间部分和端部部分的聚合材料加强横梁,并且包括与该加强横梁牢 固地接合的托架系统,其适合于连接到车辆,用于把加强横梁以稳 定状态支撑在车架上。面板覆盖至少该加强横梁的顶部。结构盖连 接并且覆盖该加强横梁端部部分的至少一部分,该结构盖与该端部 部分联合,以使得转角结构的强度大于单独的端部部分,而且结构 盖包括不被面板覆盖的可见表面。
本发明的另 一 个方面,用于车辆的保险杠系统包括混合式加强横 梁,其由聚合材料橫梁构件和固定到该聚合材料横梁构件的外端部
分的L形结构盖构件构成。托架系统牢固地接合加强横梁,并且适 合于连接到车辆,用于把加强横梁以稳定状态支撑在车架上。面板 覆盖加强横梁中间部分的至少一部分,并且不覆盖L形结构盖构件 的可视部分。面板和结构构件中的至少一个包括与面板和结构零件 中的另一个不同的表面处理。
在本发明的又一个方面,用于车辆的混合式保险杠系统包括牵引 杆和托架系统,托架系统牢固地接合该牵引杆,并且适合于连接到 车辆,用于把牵引杆以稳定状态支撑在车架上。加强横梁连接到托 架系统和牵引杆。面板覆盖加强横梁的一部分。结构盖连接到加强 横梁的端部部分,以与加强横梁一起形成结构拐角。
本发明的目的是提供一种混合式保险杠系统,其在加工成本上提
供可观的节省,例如20%,以及可观的重量减轻,例如达到大约15% (举例来说减少了大约25磅),但是依然具有设计灵活性。
本领域的技术人员通过研究随后的说明书、权利要求和附图将理 解和领会本发明的这些和其它方面、目的和特征。
图l-2是体现了本发明的后部保险杠系统的前后透视图。
图3是在图1中的保险杠系统的分解透视图。
图4-6是显示相继的组装步骤的透视图。
图7是本发明的改型的保险杠系统的实施例的透视图。
图8是在图7中的保险杠系统的分解透视图。
图9是体现了本发明的前部保险杠系统的后方透视图。
图IO是图9的分解图。
具体实施例方式
用于车辆的混合式保险杠系统20(图1-3)包括适合于通过托架 系统22/23支撑在车架的前梁上的加强横梁24。牵引杆21穿过托架 系统22/23中的孔并且接合托架系统22/23,从而使牵引杆21牢固地 支撑在车架上。保险杠系统20还包括面板25,其覆盖加强横梁24 的第一部分和至少部分地覆盖牵引杆21,并且保险杠系统20包括连 接到加强横梁24端部的结构盖26/27,用于为横梁24的端部增加结 构,也是为了美观地覆盖加强横梁24的端部(以及面板25)以成为 組合件。在一个方面,面板25由可以上漆或镀铬或模内着色的材料
制成。此外,盖26/27也由可上漆或镀铬的材料制成。可预想的是, 上漆的盖可由适合于上漆的低成本的第一材料制成,并且相同形状 的第二盖可由适合于镀铬的第二材料制成。能选择进行上漆或镀铬 或用不同形状成形的构件25-27的存在增加了现有设计的灵活性,以 满足不同产品的识别和不同车型的美观标准。
牵引杆21 (图3)包括具有足够强度的管状横梁,以支撑拖车球 联结器,用于支撑和牵引拖车。根据所需的牵引能力把牵引杆21制 成具有适当的强度,并且牵引杆21包括一个或多个孔21',以用于 接納拖车球联结器构件。
主支撑托架22 (图3)为由金属板冲压成的支座,用于将保险杠 系统20安装到车架。每个托架22包括用于安装到车架的第一端部 30、延伸部分31和具有足够结构以牢固接合和支撑牵引杆21的第二 端部32 (图示为有孔的凸缘)。
U形的稳定托架23(图3)也由金属板冲而成,并且包括连接在 托架22侧面的内端34,且从内端34以一定的角度延伸到连接于横 梁24的第二外端35。托架23适合于支撑和稳定横梁24的端部。图 示的托架23是U形的,并且托架22也具有特殊的形状,但是可以 设想的是托架22和23可以为其它形状和结构。
图示的加强橫梁24(图3)由塑料结构材料制成,例如复合或增 强塑料材料,如PC/PBT。它包括各个整体形成的连接结构,例如用 于接納自攻螺钉的有孔凸台和/或包括用于接纳卡合紧固件和夹子37 的凹部,该卡合紧固件和夹子37例如可以用于牌照连接或用于使电 线延伸到车辆外灯的电线管理,和用来接纳用于托架(22/23)连接 的螺栓的孔。它还包括用于牌照灯的孔38和整体地形成的安装结构, 用于转向指示灯的安装结构38',用于支撑用来管理和保持延伸到牌 照灯和转向指示灯的电线的夹子和保持器的安装结构等等。横梁24
的端部是扩大的,并且包括加强肋和包括形成了台阶的平坦(或踩 踏/带槽/粗糙)顶面的壁结构。
面板25 (图3)是TPO模制件,适合于匹配地安装到横梁24、
托架22/23和牵引杆21上并覆盖它们。特别地,面板25包括在横梁 24上形成台阶的顶搁架部分41,并且还包括在牌照区域之下覆盖牵 引杆21中部的凹进的中间部分42。此外,U形的竖直壁44围绕牌 照区域延伸,并且连接所述部分41和42。然而,竖直壁44与顶搁 架部分41联合以形成凹口 45和46,凹口 45和46使得横梁24端部 的侧面敞开和暴露。可以设想的是,面板25由可以上漆、模内着色 或者选择进行光亮加工来获得最佳外观的材料制成,这取决于车辆 的美观需求。不改变产品差别化所需的基本结构且不用重新设计该 系统,该部件(24或其它)的式样也可以改变。
结构盖26/27 (图3)连接到围绕面板25的凹口 45和46且在凹 口 45和46前面延伸的区域中的横梁24上的凸缘。盖26/27优选的 是由可以成形和通过上漆或者是光亮表面处理(例如镀铬)进行处 理的金属制成。然而,可以设想的是,在一些角部强度要求相对较 低的保险杠应用中,盖26/27可以由结构性聚合材料制成。此外,盖 26/27可以模内着色(塑料),或粉末涂层(塑料或金属),或镀铬 (塑料或金属),或覆盖以具有铬或光泽的或非光泽的外观(塑料或 金属)。有孔的凸缘48沿着盖26/27的边缘形成,用于连接到横梁 24和角托架23。图示的有孔凸缘48是L形的,并且沿着盖26/27 的顶部、底部、内侧的和外侧的边缘(图2)设置。结构盖26和27 的形状及其与横梁24之间的多边缘连接大大地增加了横梁端部部分 的强度,尤其是因为盖的L形状和横梁端部的开口形式。然而,可 以i殳想的是,有孔的凸缘48可以只需要沿着三个边缘或沿着对立的 边缘连接,这取决于横梁24端部的强度要求,以及取决于横梁端部 的形状和强度(在连接结构盖之前),和取决于连接配置的强度、 并且取决于保险杠系统的强度要求及其他功能要求。
结构盖26/27的存在大大地增加了聚合材料横梁24形状的设计 灵活性,同时保持了为横梁24端部提供高强度的能力。这对于角部
来说是重要的。例如r聚合:料横梁24可以制成在它的端部有开口
区域,或者在它的端部有更薄的壁,或者围绕它的端部有更多开口 区域。以上这些的每一个都改进了可模制性、减轻了重量,并且允 许产品设计师来按客户需要定制组装横梁的形状和结构,以使沿着 横梁特定区域的强度特性最优,而不需要制造复杂的工具。此外,
用于模制横梁24的工具可以通过可能消除了在橫梁端部形成底切的 需要而简化。另外,该设计消除了在横梁最外侧端表面上(即在车 辆侧面可见的横梁的那部分)的外露表面。需要注意的是,很难在 横梁最外侧端表面上保持高质量的表面,因为较难在垂直于合模方 向的方向保持对塑料的压力(要注意,合模方向通常垂直于横梁的 正面,而不是垂直于横梁的外侧端表面)。顺带提一句,要注意面 板25可以向下延伸以覆盖横梁24端部的下部前表面,但是当然这会 增加面板25的支出,并且还会显著地改变该保险杠组合件的外观。 通过使用独立的模具,装饰件使式样的自由度更大,否则由于大件 的复杂几何形状的缘故会很复杂且不容易成型。
构件21-27的优选组装顺序如图4-6所示。首先,牵引杆21连 接到托架22和23,并且加强横梁24通过螺钉和紧固件连接而被固 定。为盖26/27选择所需的表面加工(即上漆或镀铬),然后把盖 26/27连接到加强横梁24,最后,把面板25连接到该子组合件。结 果是得到非常有吸引力的模块化风格的依照需要镀铬或上漆的保险 杠,并且有利于组装和提供了美观的外观,即使是在带有牵引杆21 的情况下。此外,平坦的或可踩踏的台阶形成面形成在牌照凹安装 部的下面,而且凸起的台阶靠近车辆转角并位于牌照凹安装部的旁 边和上方。
该布置方式使得横梁24最佳地牢固地支撑在车架上,用于提供 沿着横梁在不同位置处的所需沖击抗力水平。面板25和盖26和27 覆盖横梁并且由横梁支撑,构件25-27出于美观的目的选择进行上漆 或镀铬。盖26和27是结构性的,并且当固定到横梁24的端部时增 加强度,在选定区域提供给混合式横梁最优的强度,同时保持低成 本和低重量。牵引杆21与横梁24联合并且为横梁24作补充以利于
总体冲击强度。总体设计很好地一体化,并且提供了灵活的设计,
具有一体模制到横梁24中的功能特征。
改型的保险杠系统20A (图7-8)为后部保险杠系统,其包括类 似于上述讨论到的构件21-25的构件21A-25A。在保险杠系统20A 中,类似的和相同的构件和特征使用相同的数字标识,但是多了字 母"A",这样做是为了减少多余的叙述。在保险杠系统20A中,结 构盖50A是整体式构件,其具有与侧盖部分26A/27A互连的横向延 伸条51A。条51A在凹进的中间部分42A下面延伸。此外, 一对安 装壳53A设置在端盖部分26A/27A内的凹部54A中,用于容纳和支 撑转向指示灯和/或拐弯信号灯。用于该安装壳的连接结构可以是整 体成型的钩子,或形成在盖部分26A/27A中且形状适于卡合连接的 其它连接结构,或者可以包括用于螺钉连接的有孔凸缘,和/或可以 包括用于粘接的表面。面板构件25由可以上漆、模内着色或镀铬的 材料制成。
图9-10显示的前部保险杠系统20B也包含了许多在图1 - 8中显 示的保险杠系统20和20A的创新特征,包括能够选择对构件进行镀 铬和/或上漆,以实现特别有特色的"模块化风格"的美观外观。在 保险杠系统20B中,类似的和相同的构件和特征使用与在系统20和 20A中相同的数字标识,但是多了字母"B"。这样就减少了多余的 叙述。
混合式保险杠系统20B (图9-10)配置于车辆的前部。保险杠系 统20B包括用螺栓连接到横梁24B的托架系统22B (即梁安装托架) 和用于在车架上支撑横梁24B的横梁拉杆24B'。横梁24B包括 PC/PBT材料的聚合材料横向构件,并且拉杆24B'是连接于其背面的 轧制成形的高强度的横梁。拉杆24B'可以由任意的材料制成,包括 高强度钢(例如80KSI)材料和超高强度(例如120KSI或以上)材 料。面板25B由延伸跨过保险杠系统的上部和下部面板构件60B-61B 构成。图示的面板构件60B-61B是伸长的,并且沿着横梁横向构件 24B'的长度延伸,而且沿着重叠的对接边缘连接在一起,其中每个构
件覆盖加强横梁24B的相应部分。结构盖51B包括整体形成的结构 盖部分26B/27B,结构盖部分26B/27B连接并且覆盖横梁24B的下 端/外端,包住横梁24B的端部。盖部分26B和27B是L形的,并且 延着多个边缘(例如顶部、底部、内侧的和外側的边缘)被连接(参 见图2中的凸缘48),从而它们给横梁24B的端部增加了相当大的 强度。注意到的是,混合式横梁结构可以设计成具有类似于在图1 -2中所示的混合式横梁的结构,其中结构盖26B和27B是单独的 构件。
模制部件24B包括各种整体形成的安装结构和实用特征。例如, 模制的横向构件24B'包括面板支撑壁63B和为了美观和功能而支撑 和接合面板25B的表面。此外,该模制的横向构件24B'包括整体形 成的增强肋(例如竖直的肋64B,图10)和表面起伏(例如水平延 伸的起伏65B),以用于提供局部的横梁强度,以及还包括压溃盒结 构66B和蜂窝状结构,以用于在压扁时吸收冲击能量。此外,各种 安装结构整体地形成在横向构件24B'上,包括处于一些位置用于连 接拉杆24B'和托架系统22B的有孔凸台或孔,用于雾灯连接的支架 69B,和构造与设置用于允许空气流过并流到车辆发动机散热器的曲 线表面70B。要注意到,面板构件60B和61B也可以包括整体形成 的结构,例如当结合在一起时形成用于雾灯73B的孔和/或安装结构 的配合面,以及(与车辆发动机軍的前边缘一起)形成用于使空气 流到车辆散热器的扩大孔的表面。
应理解的是,在不脱离本发明构思的条件下,可以对上述的结构 进行改进和变化,另外,应该理解的是本发明的构思是由随后的权 利要求涵盖的,除非这些权利要求的表述另外明确指出。
权利要求
1.用于车辆的混合式保险杠系统,包括具有中间部分和端部部分的聚合材料加强横梁;牢固地接合加强横梁的托架系统,其适合于连接到车辆,用于把加强横梁以稳定状态支撑在车架上;面板,其覆盖至少加强横梁的顶部;和结构盖,其连接并且覆盖至少该加强横梁端部的一部分,该结构盖与该端部部分联合,以使得转角结构的强度比单独的端部部分时更大,而且该结构盖包括不被面板覆盖的可见表面。
2. 根据权利要求1所述的保险杠系统,其中,结构盖包括沿着 结构盖的至少两个相邻边缘连接到所述端部部分的连接凸缘。
3. 根据权利要求2所述的保险杠系统,其中,结构盖包括沿着 结构盖的至少三个相邻边缘连接到所述端部部分的连接凸缘。
4. 根据权利要求3所述的保险杠系统,其中,结构盖是L形的, 并且构造为沿着横梁端部部分的前端表面和外端表面延伸。
5. 根据权利要求1所述的保险杠系统,其中,结构盖包括沿着 结构盖的顶部、底部、内侧的和外侧的边缘连接到端部部分的连接 凸缘。
6. 根据权利要求1所述的保险杠系统,其中,结构盖是L形的, 并且构造为沿着横梁端部部分的前端表面和外端表面延伸。
7. 根据权利要求1所述的保险杠系统,其中,面板和盖中的至 少一个包括与面板和盖中的另一个不同的表面处理。
8. 根据权利要求1所述的保险杠系统,其中,结构盖镀有美观 性的材料。
9. 根据权利要求1所述的保险杠系统,其中,结构盖是模内着 色的。
10. 根据权利要求1所述的保险杠系统,其中,托架系统包括主 支撑托架,还包括与主支撑托架成一定角度延伸的稳定托架。
11. 根据权利要求1所述的保险杠系统,其中,加强横梁包括形 状适于接纳牌照的凹部,并且包括用于连接牌照的连接位置。
12. 根据权利要求1所述的保险杠系统,包括水平延伸杆,并且 其中加强横梁和托架系统中的至少一个包括用于接合和支撑该延伸 杆的结构。
13. 根据权利要求12所述的保险杠系统,其中,所述杆是牵引 杆并且包括用于接纳拖车球联结器的孔。
14. 根据权利要求1所述的保险杠系统,其中,包括固定到加强 横梁的拉杆。
15. 根据权利要求1所述的保险杠系统,其中,加强横梁包括整 体形成的结构支架,用于接合和支撑从由车辆牌照照明灯、雾灯、 转弯灯、格栅、石块防护罩和电线管理夹子构成的组中选择出的附件。
16. 用于车辆的保险杠系统,包括混合式加强橫梁,其包括聚 合材料横梁构件和固定到该聚合材料横梁构件的外端部分的L形结 构盖构件;牢固地接合加强横梁的托架系统,其适合于连接到车辆, 用于把加强横梁以稳定状态支撑在车架上;面板,其覆盖加强横梁 的中间部分的至少一部分,并且不覆盖至少L形结构盖构件的可见 部分;并且,面板和结构构件中的至少一个包括与面板和结构构件中的另一个不同的表面处理。
17. 根据权利要求16所述的保险杠系统,其中,在结构盖构件 上的所述表面处理提供镀铬外观表面。
18. 用于车辆的保险杠系统,包括牵引杆;牢固地接合牵引杆 的托架系统,其适合于连接到车辆以用于把牵引杆以稳定状态支撑 在车架上;加强横梁,其连接到托架系统和牵引杆;面板,其覆盖 加强横梁的一部分;以及结构盖,其连接到加强横梁的端部部分, 以与加强横梁一起形成结构拐角。
19. 根据权利要求18所述的保险杠系统,其中,结构盖具有相 对平坦的顶表面,并且具有足够的强度以用于支撑站在其上面的人。
20. 根据权利要求18所述的保险杠系统,其中,结构盖是L形 的。
21.根据权利要求18所迷的保险杠系统,其中,结构盖可以选 择模内着色或者镀覆,以具有特殊颜色的表面。
全文摘要
混合式保险杠系统,包括具有端部部分的聚合材料加强横梁和连接在该端部部分用于显著加强端部部分的结构盖。托架系统牢固地将加强横梁支撑在车架上。面板至少部分地覆盖加强横梁,但是结构盖的一部分位于可见位置。该结构盖为了美观而被处理,例如上漆、镀铬或者其它的表面处理。在一个方面,横梁包括模制的聚合材料横梁构件,连接到它的端部部分的L形结构盖,沿着它的后侧用于增强和固定聚合材料横梁构件中部的拉杆。在另一个方面,包含有牵引杆或者梁到梁的金属加强横梁前部系统(或者后部带有牵引杆)。
文档编号B60R19/02GK101171157SQ200680015051
公开日2008年4月30日 申请日期2006年5月2日 优先权日2005年5月2日
发明者D·埃文斯 申请人:奈特夏普能源管理有限公司