专利名称：托盘能量吸收器和保险杠系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及能量吸收器。更特别地，本发明涉及能量吸收器和用于车辆的包括能 量吸收器的保险杠系统。
背景技术：
保险杠系统典型地横向或横跨车辆的前部和后部延伸，并安装到沿纵向方向延伸 的纵梁。用于机动车辆的许多保险杠组件包括梁和固定到该梁的注模能量吸收器。组件还 可以包括用于覆盖梁和能量吸收器的饰板(fascia)。保险杠组件还可以包括分别制造的下 托盘或扰流器，以防止位于车体下方的拖曳流和暗流。该下托盘还可以防止碎石进入到下 发动机罩区域。通过快速地构建负载到恰小于纵梁负载极限并保持负载不变，直到碰撞能量已经 消散，期望的能量吸收保险杠系统实现较高效率。当前，诸如机动车辆的许多车辆都设计 有被制成分别地连接到上梁和下梁的上能量吸收器和下能量吸收器。上能量吸收器、下能 量吸收器和保险杠梁一般地分别设计，使得下能量吸收器满足行人碰撞和一些车辆安全要 求。新法规要求在与机动车辆的前端碰撞期间一定程度的行人保护。在这样的事件期间的 碰撞能量水平比传统的5mph车辆保险杠碰撞要小很多。法规要求包括US FMVSS 5英里每 小时(mph)碰撞要求、欧洲ECE42法规、安联碰撞要求以及关于大腿和小腿的欧洲和亚洲行 人保护。在大约5英里每小时(mph)的低速期间，在车辆与车辆或车辆与坚固结构碰撞中， 传统的车辆保险杠系统和能量吸收器设计成保护车辆结构和/或车辆上的乘客。然而，传 统的保险杠系统和能量吸收器通常太坚硬而不能减轻对行人的伤害，和/或具有大量的部 件而非常复杂，这使得制造困难且昂贵。
发明内容
本发明提供用于附接到车辆的单件式(unitary)托盘能量吸收器(tray energy absorber)的各种实施例。本发明还提供包括托盘能量吸收器的各种保险杠系统。在此的 托盘能量吸收器通过碰撞力的快速加载而具有较高的能量吸收效率，并且还具有足够的柔 性以满足行人安全要求。托盘能量吸收器能够安装到下保险杠，以在低水平的速度时减轻 对行人的伤害，并且特别地减轻对大腿和小腿的伤害。在本发明的一个实施例中，托盘能量 吸收器包括具有底板的托盘、从该托盘的底板向上延伸的弓形的第一横向壁以及第二横向 壁。托盘能量吸收器还包括多个肋状物，这些肋状物从该托盘的底板向上延伸，并将第一横 向壁连接到第二横向壁。多个肋状物的高度可以改变，并且这些肋状物沿横向壁的密度可以改变。在一个 实施例中，在多个肋状物中的每个肋状物接合该第一横向壁处，多个肋状物中的每个肋状 物的高度大于第一横向壁的高度的50%，并且在多个肋状物中的每个肋状物接合该第二横 向壁处，多个肋状物中的每个肋状物的高度大于第二横向壁的高度的50%。在另一实施例中，多个肋状物的密度沿托盘能量吸收器的横向宽度改变。第一横向壁是弓形的，并且第二横向壁的板形可以改变。即，在本发明的一个实施 例中，托盘能量吸收器的第一横向壁是弓形的，并且第二横向壁是大体平面的。在另一实施 例中，第一横向壁和第二横向壁这两者都是弓形的，并且第一横向壁的半径大于第二横向 壁的半径。在此，通过变形的弯曲、褶皱、和扭转模式的结合，实施例的托盘能量吸收器吸收 碰撞。本发明还提供包括保险杠梁的保险杠系统以及上述实施例的托盘能量吸收器。保 险杠系统横向或沿宽度方向延伸越过车辆的前部，并且托盘能量吸收器的第二横向壁靠近 保险杠梁。保险杠系统适合于附接到，以向前地突出从车辆的前部向外延伸的支撑件或纵 梁，并且典型地附接到车辆车架。在另一实施例中，保险杠系统还包括基本上包覆保险杠梁 和能量吸收器的饰板。对于其中需要吸收较低水平的能量的应用，该保险杠系统是令人期望的，例如在 一旦碰撞机动车辆的前端时行人保护的领域中。增强的保险杠碰撞性能转化为对于低速 “擦撞”的减小的修理成本以及在高速碰撞期间更高的乘客安全性。
本发明的各个实施例通过附图能够被理解。部件不是必须成比例。图1是根据本发明实施例的以虚线示出的车辆的示意图，其中该车辆包括具有上 能量吸收器和下托盘能量吸收器的能量吸收器系统；图2是根据本发明实施例的在图1中示出的能量吸收器系统的下托盘能量吸收器 的透视图；图3是根据本发明实施例的沿图1中的线3-3截取的能量吸收器系统的横截面 图，示出了下托盘能量吸收器在上能量吸收器下方的定位；图4是根据本发明实施例的图2的下托盘能量吸收器的顶视图；图5是根据本发明实施例的具有横向肋的替换能量吸收器的顶视图；图6是根据本发明实施例的具有起伏的底板的下托盘能量吸收器的透视图；图7是根据本发明实施例的沿图6中的线7-7截取的托盘能量吸收器的横截面 图；图8是根据本发明实施例的具有大体为平面横向壁的横向肋的托盘能量吸收器 的透视图；图9是根据本发明实施例的沿图8中的线9-9截取的托盘能量吸收器的横截面；图10是根据本发明实施例的沿图8中的线10-10截取的托盘能量吸收器的横截 面图；图11是根据本发明实施例的托盘能量吸收器的横截面图；图12是根据本发明实施例的示出了阶形肋、横向肋和水平肋的托盘能量吸收器 的横截面图；图13是根据本发明实施例的示出替换的锯齿形肋设计的一部分能量吸收器的顶 视图；图14是根据本发明实施例的示出替换的弯曲肋设计的一部分能量吸收器的顶视图；和图15是根据本发明实施例的具有多个从横向壁延伸的凸起部的能量吸收器的透 视图。
具体实施例方式本发明提供一种托盘能量吸收器，该托盘能量吸收器能够用于机动车辆，例如作 为多部件车辆保险杠系统的部件。单件式的托盘能量吸收器运行以快速地吸收碰撞能量， 同时满足行人安全要求，从而在较低水平的速度时减小对行人腿部的伤害。该托盘能量吸 收器还可以起“扰流器”的作用，以防止在车辆的发动机罩区域下方形成尾流或低压地带， 和/或防止外来颗粒进入该区域。托盘能量吸收器能够形成为单体的部件，以便于更容易 地制造以及例如当用于保险杠系统时便于装配。托盘能量吸收器的设计和硬度可以根据车 辆的设计而改变。图1是车辆10的前面部分的示意图，示出了根据本发明实施例的包括上保险杠部 分12和下保险杠部分13的保险杠系统11。上保险杠部分12通过支架14和15连接到纵 梁(未示出)。上保险杠部分12包括附接到上梁16的能量吸收器17。下保险杠部分13 包括托盘能量吸收器18，该托盘能量吸收器安装到下保险杠梁19，或替换地安装到散热器 支撑梁(未示出)。仍如图所示，托盘能量吸收器18定位在下保险杠梁19和饰板20(以 虚线示出)之间。本领域技术人员可理解，加强的保险杠梁16和19可以由高强度材料制 成，例如钢、铝、复合物或热塑性树脂，并且能够连接到下车架支撑件21 ；然而，托盘能量吸 收器18可以以替换的布置附接到下保险杠部分13。例如，托盘能量吸收器18可以连接到 散热器支撑梁(未示出)。当运动碰撞能量被转移通过保险杠系统并且进入车辆车架时，该 托盘能量吸收器18至少部分地吸收该运动碰撞能量。图2是根据本发明实施例的在图1中示出的下保险杠部分13的透视图。下保险 杠梁19连接到下车辆车架支撑件21，并且托盘能量吸收器18通过连接器22连接到下保险 杠梁19，该连接器22从保险杠梁19延伸到托盘能量吸收器18的套筒部分23。托盘能量 吸收器18包括底板24以及从底板24向上延伸的第一横向壁26和第二横向壁28。下托盘 能量吸收器18还包括多个将第一横向壁26连接到第二横向壁28的肋状物29。肋状物29 例如还包括端壁25。在一个实施例中，第一横向壁26和第二横向壁28这两者都是弓形的。第一横向 壁26的半径队大于第二横向壁28的半径R2。托盘能量吸收器18通过弓形的弯曲即“弓 形的”横向壁26，和/或一前一后弯曲第一横向壁26和第二横向壁28这两者而吸收能量。 横向壁26和28主要通过一旦碰撞时的最初弯曲吸收能量，而且还可以通过扭曲和纵向弯 曲而吸收能量。即在碰撞期间，横向壁26和28绕通过支承点的垂直轴线弯曲，例如在支承 点处托盘能量吸收器的套筒部分23固定到连接器22和保险杠梁19。托盘能量吸收器18 可以绕水平轴线扭曲或“扭转”运动的方式向上和/或向下移动，其中该水平轴线延伸经过 两个或更多个支承点。另外托盘能量吸收器可在纵向弯曲运动中绕一个或更多个枢转点卷 缩，托盘能量吸收器在该枢转点处连接到保险杠梁。在托盘能量吸收器18的材料的塑性范 围内发生变形。如图所示，多个肋状物29以相对于彼此的角度定向成例如如图所示的“V”形状，或在另一例子中定向成诸如“X”形状的交叉肋状物，便于弯曲并且增加能量吸收效率。能 量吸收器的硬度能够取决于多个变量而被定制，以满足各种要求，例如包括但不限于肋状 物的数量、肋状物的厚度和材料的类型。多个肋状物的高度h3是分别具有高度、和h2的 第一横向壁和第二横向壁的至少一个横向壁的高度的至少大约50%，在另一实施例中为至 少大约80%，在再一实施例中大约等于至少一个横向壁的高度。图3是沿图1中的线3-3截取的横截面图。上保险杠部分12通过垂直件30连接 到保险杠系统11的下保险杠部分13，该垂直件30在上车架支撑件32和下车架支撑件34 之间延伸。垂直件30定位在上车架支撑件32和下车架支撑件34之间，并且能够选择性地 接合到车架支撑件中的一个或两个。上保险杠部分12包括上车架支撑件32、上保险杠梁16 和能量吸收器17，并且选择性地包括凸缘14。下保险杠部分13包括托盘能量吸收器18、保 险杠梁19、连接器22，该连接器22设置在保险杠梁19和托盘能量吸收器的套筒部分23之 间。然而，托盘能量吸收器18和保险杠梁19之间的替换连接方法以及位于沿保险杠梁的 替换位置处是可能的。图4是根据本发明另一实施例的托盘能量吸收器40的顶视图。托盘能量吸收器 40包括具有多个开口 44的底板42，从而减小托盘能量吸收器和保险杠系统的重量。托盘 能量吸收器40的底板中的开口还促进了在碰撞时的局部变形。该局部变形导致托盘能量 吸收器40关于枢转点，例如关于套筒部分45更大的局部弯曲和塑性变形。类似于图1至3 中的托盘能量吸收器13，托盘能量吸收器40包括弓形的彼此间隔开的横向壁26和28，以 及将第一横向壁26连接到第二横向壁28的多个肋状物29。如上文中关于图1和2所述，第二横向壁28和保险杠系统的保险杠梁之间的间隙 便于两级能量吸收反应。最初，托盘能量吸收器的溃缩和弯曲将是主要的，直到该间隙至少 部分关闭，并且第二横向壁接触保险杠梁。然后，扭曲/扭转和溃缩将成功吸收另外的能 量。即，当托盘能量吸收器向后弯曲时，可假定由于引导边缘在诸如行人腿部的碰撞体上向 上或向下滑动导致的更加垂直的定向，直至实现最大偏斜。通过改变肋状物29的角度，可以修改或定制托盘能量吸收器40以用于特定应用。 即，肋状物29被示出以相对于彼此成角度定向。肋状物29被示出彼此接触，然而，在替换 的实施例中，肋状物可彼此交叉或不接触。在另一实施例中，肋状物29在横向壁26和28 之间可基本上彼此平行。经由各种方法可以调节托盘能量吸收器的柔性。这些方法例如包 括但不限于如上所述改变肋状物29的设计和取向，改变底板42中的开口 44的数量，改变 底板42、横向壁26、28以及肋状物29的厚度，以及通过选择将使用的热塑性材料。图4示出了沿托盘能量吸收器40的横向宽度W的多个地带。例如，托盘能量吸收 器的中心地带用xe表示，托盘能量吸收器的端部地带用XE1和XE2表示，并且中间地带用XF1 和XF2表示。这些各个地带的硬度或刚度都能够被改变以产生保险杠系统中的溃缩效果，从 而实现碰撞时改善的能量吸收效率。例如，如果保险杠系统的中心和端部部分基于车辆设 计和几何形状而需要更大的硬度或刚度，那么中心地带Xe以及端部地带XE1和XE2能够比内 部地带xF1和XF2更加坚硬，内部地带可以更加柔软，并且反之亦然。这些地带中的任何地带 可以改变硬度或相对于彼此保持相同的硬度。肋状物，例如托盘能量吸收器18和40的肋 状物29能够以不同的距离间隔开，或能够具有不同的壁厚，以产生各种肋状物密度。在此 “肋状物密度”意味着每横跨托盘能量吸收器的横向宽度W的单位距离的肋状物质量。肋状物密度可以沿该托盘能量吸收器的宽度，即沿第一和第二横向壁变化。例如，在一个实施例 中，托盘能量吸收器40可具有这样的肋状物29，与在端部地带XE1和XE2与中心地带Xe之间 的肋状物间隔相比，肋状物29沿内部地带XF1和XF2间隔更远，然而，该间隔可以在任何地带 中改变。根据本发明的另一实施例，图5的托盘能量吸收器50包括底板52、第一横向壁 26、第二横向壁28和多个肋状物54。与托盘能量吸收器40相比，托盘能量吸收器50还包 括多个设置在第一横向壁26和第二横向壁28之间的内部横向壁56。连接横向壁26和28 的一些肋状物29基本上彼此平行，同时其它肋状物相对于彼此成角度定向。如图所示，肋 状物29中没有一个肋状物彼此接触，然而，在替换的实施例中，一些或所有的肋状物29可 彼此接触。该内部横向壁56也可在托盘能量吸收器18 (图2)和40(图4)中出现。图6是本发明另一实施例的托盘能量吸收器60的透视图，该托盘能量吸收器60 具有波纹状的底板62、弓形的第一横向壁64以及第二横向壁66。当安装到车辆时面对保 险杠梁(未示出)的第二横向壁66显示为基本上平坦的，然而，横向壁64和66这两者可 以都是弓形的。另外，第一横向壁64可以是基本上平坦的，或可以是如图所示的弓形。波 纹底板62包括给横向壁提供更大刚性的交替凸起区域和凹下区域，以在碰撞时抵抗偏斜。 波纹的宽度和深度尺寸能够被修改，以根据期望实现不同的刚性特性。例如，底板62的波 纹的高度h3可以与分别具有高度、和h2的第一横向壁64和第二横向壁66的高度相同， 或是第一横向壁64和第二横向壁66的高度的一部分。如图所示，如图6所示的底板62的 波纹的高度基本上等于横向壁64和66的高度。如图所示的能量吸收器60不具有肋状物， 然而，在替换的实施例中，可以存在在横向壁64和66之间延伸的加强肋状物。图7是沿图6中的线7-7截取的托盘能量吸收器60的横截面图。该横截面图示 出了横向底板62的波纹沿托盘能量吸收器60的横向宽度W变化。即，托盘能量吸收器60 的硬度或刚度可以是不变的，并且替换地，可以沿横向宽度改变。如图所示，在托盘能量吸 收器的中心地带\和端部地带XE1和XE2处，波纹是紧密的且具有较小半径，并且在内部地 带XF1和XF2处，波纹较大且具有相对较大半径。这导致托盘能量吸收器被设计成中心和端 部地带与更加柔软的内部地带XF1和XF2相比更加刚硬。如上所述，诸如端部地带XE1和XE2、 中心地带Xc以及内部地带XF1和XF2的任何地带的硬度或刚度可以改变，或相对于彼此保持 相同的刚性。图8是根据本发明另一实施例的托盘能量吸收器80的透视图。托盘能量吸收器 80包括底板82、第一横向壁83和第二横向壁84。多个肋状物85将第一横向壁83连接到 第二横向壁84。肋状物85可以以变化的距离间隔开，或可具有变化的壁厚，以产生变化的 肋状物密度。在此“肋状物密度”意味着每横跨托盘能量吸收器的横向宽度W的单位距离 上的肋状物质量。肋状物密度沿托盘能量吸收器80的该宽度变化，即沿横跨第一横向壁和 第二横向壁的距离变化。例如，在一个实施例中，示出的托盘能量吸收器80具有在端部地 带处(例如在端部地带XE1和XE2处)，以及在中心地带Xe处成组的多个肋状物85，这导致 托盘能量吸收器更加坚硬的部分。图9至12是各种托盘能量吸收器构造的横截面图。图9是沿图8中的线9-9截取 的托盘能量吸收器80的横截面图，并且示出底板82、第一横向壁83和第二横向壁84。第 一横向壁83和第二横向壁84定向为相对于底板82成角度。如图所示，第一横向壁83和
9第二横向壁84定向成相对于底板82成大概90度，然而，第一横向壁和第二横向壁可以分 别以一角度定向，例如角度、和α2，相对于底板82成在大约10度至170度的范围内的任 何角度，在另一例子中，相对于底板82成在大约45度至大约135度的范围内的任何角度。图10是沿图8中的线10-10截取的托盘能量吸收器80的横截面。参考图8，一部 分托盘能量吸收器80的横截面轮廓包括台阶87。示出的台阶87定位在沿端部地带Xe2的 两个肋状物85之间，然而，台阶87和/或另外的台阶可定位在沿第一横向壁83的横向宽 度W的任何地方。图10中的横截面示出了台阶87由壁段88和89形成，该壁段88和89 定位成相对于彼此成角度α3。如图所示，壁段88和89基本上彼此垂直，然而，在替换实施 例中，壁段能够定向为相对于彼此成这样的角度，该角度在大约45度至大约135度的范围 内。台阶87的存在增加了结构的硬度，并且能够有助于有效的能量吸收。图8至10中示 出的托盘能量吸收器80的底板82基本上是平坦的，然而，图11示出了具有底板112的托 盘能量吸收器110，其中该底板112是至少局部弓形的。图12中的托盘能量吸收器120的横截面图示出了这样的肋状物，该肋状物在第一 横向壁124和第二横向壁126之间沿至少两个方向延伸。垂直肋状物125从第一横向壁 124延伸到第二横向壁126，并且横向肋状物128和129沿能量吸收器120的至少一部分横 向宽度延伸。横向肋状物128和129能够在第一横向壁124和第二横向壁126之间延伸，在 内部横向壁123之间延伸，和/或在其组合之间延伸。示出的横向肋状物128和129处于 两个不同的高度，然而，它们也可以是共面的。处于不同高度的横向肋状物便于在受到碰撞 时在托盘能量吸收器120上产生附加的扭曲或“扭转”负载。例如，如果不存在底板122，那 么横向肋状物128和129能够用作托盘能量吸收器120的底板。横向肋状物128和129以 及底板122可包括一个或更多的开口。托盘能量吸收器的硬度能够根据应用的需求进行定 制，例如，通过增加或减小垂直肋状物和横向肋状物的数量和/或厚度，以调节能量吸收。图13中的托盘能量吸收器130具有弯曲的第一横向壁134和基本上平坦的第二 横向壁136。托盘能量吸收器130具有多个锯齿形状的肋状物138，该肋状物138从第一 横向壁134延伸到第二横向壁136，并且沿横向截面具有锯齿轮廓。端部壁137将前横向 壁134连接到后横向壁136。凸缘139可以用于将托盘能量吸收器安装到保险杠梁(未示 出)。图14是托盘能量吸收器140的横截面图，该托盘能量吸收器140具有第一横向壁 144和第二横向壁146。托盘能量吸收器140包括多个肋状物148，该肋状物148从第一横 向壁144延伸到第二横向壁146，并且沿横向截面具有曲线轮廓。弯曲形状的肋状物148便 于溃缩，类似于图13中的锯齿形状的垂直延伸壁138。这些锯齿轮廓和曲线轮廓的肋状物 138和148在受到碰撞时以褶皱模式变形。在上述第一横向壁是弓形的且第二横向壁是基本上平坦的实施例中，第二横向壁 基本上定位成与保险杠系统中的保险杠梁平齐。在这样的情况下，溃缩和扭曲/扭转运动 将是能量吸收器的主要模式。可能的是在第二横向壁和保险杠梁之间存在间断的间隙。在 这样的情况下，托盘能量吸收器将类似于其中第二横向壁是弓形的实施例进行运转，并且 除了扭曲和溃缩之外还将承受弯曲，以吸收另外的能量。图15是托盘能量吸收器150的透视图，该托盘能量吸收器150具有第一横向壁 152、第二横向壁154和在第一横向壁和第二横向壁之间垂直延伸的多个肋状物155。一部分托盘能量吸收器150的特写视图示出了，托盘能量吸收器选择性地包括在至少一部分第 一和第二横向壁之间水平延伸的底板156(以虚线示出)和顶板153。如果存在底板156， 那么该底板可包括开口，例如上面的图4中示出的托盘能量吸收器40的底板42的开口 44。 在一个实施例中，第一横向壁152是弓形的，第二横向壁154是基本上平坦的，并且在另一 实施例中，第一横向壁152和第二横向壁154这两者都是弓形的。托盘能量吸收器150还 包括沿第一横向壁152的外表面设置的多个溃缩凸起部158，该外表面与面向第二横向壁 154的壁152的内表面相反。沿托盘能量吸收器150的端部地带Xei和Xe2，两个或更多的溃 缩凸起部，例如溃缩凸起部157和158能够如图所示彼此接触。溃缩凸起部还可以间隔开， 例如与溃缩凸起部160间隔一定距离的溃缩凸起部159。诸如溃缩凸起部161的溃缩凸起部包括一个或更多个侧壁，例如从第一横向壁 152向外延伸的侧壁162和163 (以虚线示出)，以及选择性地包括上面部分165的前壁164。 前壁164和/或上面部分165可以是凹入的，例如如凹入的上面部分165所示，或可以是凸 出的，例如溃缩凸起部159和160各自的凸出的前壁166和167，或可以是基本平坦的，例如 溃缩凸起部170的前壁168和/或上面部分169。溃缩凸起部选择性地包括底部，例如在溃 缩凸起部161的侧壁162和163之间延伸的底部171 (以虚线示出)。该底部可以包括至少 一个开口(未示出)。在上述任意实施例中，溃缩凸起部还可包括一个或更多个开口，例如 窗口 172。溃缩凸起部还可以是封闭的以界定中空腔(未示出)。图15中示出的第二横向壁154沿托盘能量吸收器150的一部分横向宽度W延伸， 然而，在替换的实施例中，第二横向壁154可以沿托盘能量吸收器的整个横向宽度W与第一 横向壁152间隔开。托盘能量吸收器150还可以包括凸缘180，该凸缘可安装到保险杠梁 182。取决于关于车辆的碰撞能量要求，溃缩凸起部可以具有大量的不同的几何形状。 通过改变侧壁、前壁和底部中的一个或多个中的开口的大小、形状和位置，可以调节溃缩凸 起部。碰撞能量由托盘能量吸收器150主要通过皱折，但也通过绕垂直轴线弯曲以及通过 绕在枢转点之间延伸的轴线向上和/或向下扭曲或转动(即，扭转)，吸收，其中在枢转点 处，托盘能量吸收器固定到保险杠梁。当物体或碰撞者撞击保险杠系统时，溃缩凸起部被迫 向第一和第二横向壁，并且溃缩凸起部相对于第一横向壁枢转以吸收能量。在上述任意托盘能量吸收器中，例如托盘能量吸收器18 (图2)、40(图4)、50(图 5)、60(图 6)、80(图 8)、110(图 11)、120 (图 12)、130 (图 13)、140 (图 14)和 150 (图 15)， 底板可包括开口，例如相对于托盘能量吸收器13(图2)描述和示出的开口 44。另外，在图 1、2、4、5和8至15中描述的多个肋状物构造还可以应用于图1至15中描述的任意托盘能量 吸收器，其中该托盘能量吸收器具有弓形的第一横向壁和平坦的或弓形的第二横向壁。多 个肋状物中的每个肋状物的密度可以是不变的，或可以沿能量吸收器的横向宽度改变。上 述任意托盘能量吸收器还可包括一个或更多个溃缩凸起部，该溃缩凸起部从第一横向壁向 外延伸，与在图15的托盘能量吸收器150中一样。另外，在上述各种实施例中，在多个肋状物中的至少一个肋状物接合第一横向壁 的位置处，多个肋状物的至少一个肋状物的高度大于第一横向壁的高度的50%，在另一实 施例中大于第一横向壁的高度的大约80%，在再一实施例中基本上与第一横向壁的高度相 等，并且在多个肋状物中的至少一个肋状物接合托盘能量吸收器的第二横向壁的位置处，多个肋状物的至少一个肋状物的高度大于第二横向壁的高度的50%。如上所述，第一横向 壁和第二横向壁的高度可以不同或基本上相同。在上述实施例中，在图1至15中示出的第一横向壁和第二横向壁定向为相对于底 板成大约90度，然而，它们可以相对于底板成任意角度定向，例如以这样的角度定向，该角 度在大约10度到170度的范围内，在另一例子中，从大约45度到大约135度，以及如图所 示相对于底板82成大约90度。在上述实施例中，托盘能量吸收器的平均壁厚可以取决于结构的材料而不同。例 如，当托盘能量吸收器是热塑性材料时，平均壁厚可以在大约1毫米至大约7毫米的范围 内，在另一实施例中从大约1. 5毫米至大约6毫米，在再一例子中可以在大约2毫米至大约 3毫米厚度的范围内。同样地，底板24的厚度在大约1毫米至大约7毫米的范围内，在另一 实施例中从大约1. 5毫米至大约6毫米，在再一例子中在大约2毫米至大约3毫米厚度的 范围内。在肋状物与底板接合区域处，多个肋状物的壁厚，例如托盘能量吸收器13的多个 肋状物29 (图2)，可以在底板24 (图2)的厚度的大约40%至大约100%的范围内。在另一 实施例中，在肋状物与底板接合区域处，肋状物厚度可以从底板厚度的大约50%变化至大 约90%，在另一实施例中从底板厚度的大约60%变化至大约80%。在进一步远离肋状物与 底板接合区域的距离处，肋状物的壁厚可以减小，即逐渐减小，使得肋状物的壁厚例如小于 底板厚度的40%，以及在底板厚度的大约20%至大约90%范围内。上述托盘能量吸收器的各种实施例能够通过设计因素而适当地调节成吸收各种 量的能量，该设计因素例如是使用的热塑性材料的选择，沿横向宽度可以改变的托盘能量 吸收器的横截面面积，以及托盘能量吸收器相对于保险杠的几何形状。根据需要热塑性材 料可以是较低模量、中等模量或较高模量的材料。通过仔细地考虑这些变量中的每一个变 量，可以制造出满足期望的能量碰撞目标的能量吸收器。对使用的材料的考虑例如可以包 括韧性、延展性、热稳定性、能量吸收能力、模量对伸长比和再循环利用性。托盘能量吸收器 可以模制成由单一材料制成的单体结构，或也可以制成或模制成多部分并装配。虽然能量吸收器可以模制成段，但是优选的是由坚硬的塑料制成的单体结 构。对于模制能量吸收器有用的材料包括工程热塑树脂。典型的工程热塑树脂包括 但不限于丙炼睛一丁二炼一苯乙炼(acrylonitrile-butadiene-styrene, ABS)、聚 碳酸酯、聚碳酸酯/ABS混合物、聚碳酸酯-聚酯的共聚物、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈 (acrylic-styrene-acrylonitrile, ASA)、丙烯腈-(乙烯二胺改性聚丙烯)_ 苯乙烯(ac rylonitriIe-(ethylene-polypropyIene diamine modified)-styrene, AES)、聚苯醚树 脂、聚苯醚/聚酰胺的混合物、聚醚酰亚胺(polyether imide, PEI)、聚碳酸酯/PET/PBT 的混合物、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polybutylene terephthalate)、聚酰胺、苯硫醚树脂 (phenylene sulfide resin)、聚氯乙烯PVC、耐冲性聚苯乙烯(HIPS)、低/高密度聚乙烯 (LDPE、HDPE)、聚丙烯(PP)和热塑性石蜡等。上述各种托盘能量吸收器能够实现与行人腿部碰撞时有效的能量吸收。在腿部加 速度或力、膝盖旋转和膝盖剪切方面，调整的要求限定对腿部的损害。在此的托盘能量吸收 器设计成通过弯曲、或褶皱或扭曲或任意组合以受控的方式变形。期望的是一旦碰撞结束， 托盘能量吸收器基本上返回到其初始形状，并且保持足够的完整性以抵挡后来的碰撞。虽然已经描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员将理解，可以进行各种改变，并且等效物可以代替能量吸收器或其系统，而不会背离本发明的范围。例如，尽管上述 实施例的实施例适合于车辆，但是应理解许多其它应用可使用该能量吸收单元和能量吸收 系统。另外，可以使用数个不同的聚合物。此外，根据本发明的教导可以进行许多修改以适 合于特定情形的材料，而不会背离本发明的实质范围。因此，期望的是本发明不限于特定实 施例，但本发明将包括落入待决权利要求的范围内的所有实施例。
权利要求
一种托盘能量吸收器，包括底板；第一横向壁，所述第一横向壁是弓形的且从所述底板向上延伸；第二横向壁，所述第二横向壁从所述底板向上延伸，所述第一横向壁与所述第二横向壁间隔开；多个肋状物，所述多个肋状物从所述托盘的所述底板向上延伸，并且连接所述第一横向壁和所述第二横向壁；和其中在所述肋状物接合所述第一横向壁处，所述多个肋状物中的每个肋状物的高度大于所述第一横向壁的高度的50％，并且在所述肋状物接合所述第二横向壁处，所述多个肋状物中的每个肋状物的高度大于所述第二横向壁的高度的50％。
2.根据权利要求1所述的托盘能量吸收器，其中所述底板和/或所述第二横向壁是基 本上平坦的。
3.根据权利要求1所述的托盘能量吸收器，其中所述第二横向壁是基本上弓形的。
4.根据权利要求1所述的托盘能量吸收器，还包括沿所述第一横向壁的背向所述第二 横向壁的表面设置的凸起部。
5.根据权利要求1或3所述的托盘能量吸收器，其中所述多个肋状物定向为相对于彼 此成角度。
6.根据权利要求1或2所述的托盘能量吸收器，其中所述多个肋状物基本上彼此平行。
7.根据权利要求1所述的托盘能量吸收器，其中所述多个肋状物沿横向截面具有曲线 的轮廓。
8.根据权利要求1所述的托盘能量吸收器，其中所述多个肋状物沿横向截面具有锯齿 形轮廓。
9.根据权利要求1所述的托盘能量吸收器，其中所述多个肋状物基本上彼此等间距。
10.根据权利要求1所述的托盘能量吸收器，其中所述托盘能量吸收器的壁厚在大约 Imm至大约6mm的范围内。
11.根据前述权利要求中任一项所述的托盘能量吸收器，其中所述托盘能量吸收器沿 所述托盘能量吸收器的横向宽度具有多个地带，并且所述地带中的至少两个地带具有不同 的硬度。
12.根据权利要求11所述的托盘能量吸收器，其中所述托盘能量吸收器包括中心地 带、第一端部地带和第二端部地带，并且其中所述中心地带的硬度与所述第一端部地带和 所述第二端部地带中的至少一个地带的硬度不同。
13.根据权利要求11所述的托盘能量吸收器，其中所述托盘能量吸收器包括中心地 带、第一端部地带和第二端部地带，设置在所述中心地带和所述第一端部地带之间的第一 中间地带，及设置在所述中心地带和所述第二端部地带之间的第二中间地带，并且每个地 带的硬度与其相邻地带的硬度不同。
14.根据前述权利要求中任一项所述的托盘能量吸收器，还包括设置在所述第一横向 壁和所述第二横向壁之间的多个中间横向壁。
15.根据前述权利要求中任一项所述的托盘能量吸收器，其中所述肋状物和/或所述 横向壁定向成相对于所述底板成一角度，所述角度在大约10度至大约170度的范围内。
16.根据权利要求1所述的托盘能量吸收器，其中所述底板至少部分是弓形的。
17.根据权利要求1所述的托盘能量吸收器，其中所述底板包括由至少两个壁段形成 的至少一个台阶，所述至少两个壁段定向成相对于彼此成角度。
18.根据前述权利要求中任一项所述的托盘能量吸收器，还包括沿所述第一横向壁的 背向所述第二横向壁的表面设置的多个凸起部。
19.根据权利要求18所述的托盘能量吸收器，其中所述底板包括至少一个开口，并且 所述多个凸起部中的至少一个凸起部包括开口。
20.根据权利要求1所述的托盘能量吸收器，其中所述底板是基本上平坦的，并且包括 至少一个开口。
21.一种托盘能量吸收器，包括 底板；第一横向壁，所述第一横向壁是弓形的且从所述底板向上延伸； 第二横向壁，所述第二横向壁从所述底板向上延伸，所述第一横向壁与所述第二横向 壁间隔开；多个肋状物，所述多个肋状物从所述托盘的所述底板向上延伸，并且连接所述第一横 向壁和所述第二横向壁；和其中所述多个肋状物的密度沿所述托盘能量吸收器的横向宽度改变。
22.一种托盘能量吸收器，包括底板，所述底板包括交替的凸起区域和凹下区域的波纹；第一横向壁，所述第一横向壁接触所述底板，并且定向成相对于所述底板成角度，所述 第一横向壁是弓形的；第二横向壁，所述第二横向壁与所述第一横向壁间隔开，所述第二横向壁接触所述底 板，并且定向成相对于所述底板成角度。
23.根据权利要求22所述的托盘能量吸收器，其中所述波纹包括沿所述托盘能量吸收 器的横向宽度的交替的凸起区域和凹下区域，并且其中所述波纹的半径沿所述托盘能量吸 收器的横向宽度改变。
24.根据权利要求23所述的托盘能量吸收器，其中所述第二横向壁是基本上平坦的， 并且基本上垂直于所述底板。
25.根据权利要求23所述的托盘能量吸收器，其中所述多个波纹中的每个波纹的高度 是所述第一横向壁和所述第二横向壁中的至少一个横向壁的高度的至少大约50%。
26.一种托盘能量吸收器，包括第一横向壁，所述第一横向壁是弓形的； 第二横向壁，所述第二横向壁与所述第一横向壁间隔开； 多个肋状物，所述多个肋状物连接所述第一横向壁和所述第二横向壁；和 多个溃缩凸起部，所述多个溃缩凸起部从所述第一横向壁的外表面延伸，所述第一横 向壁的外表面与面对所述第二横向壁的所述第一横向壁的内表面相反，其中所述多个溃缩 凸起部中的每个溃缩凸起部包括至少一个侧壁和前壁。
27.一种保险杠系统，包括根据权利要求1、21、22和26中任一项所述的托盘能量吸收器；和保险杠梁。
28.根据权利要求27所述的保险杠系统，还包括附接到所述托盘能量吸收器的饰板， 以基本上包覆所述保险杠梁和所述能量吸收器。
29.根据权利要求27所述的保险杠系统，还包括第二保险杠梁和第二托盘能量吸收器。
全文摘要
在此公开了托盘能量吸收器的各种实施例，托盘能量吸收器包括底板，弓形的且从底板延伸的第一横向壁，与第一横向壁间隔开且从底板延伸的第二横向壁。托盘能量吸收器还包括从底板延伸且将第一横向壁接合到第二横向壁的多个肋状物。在一个实施例中，肋状物的密度沿横向宽度改变。在另一实施例中，在肋状物接合第一和第二横向壁处，多个肋状物中的至少一个肋状物大于第一或第二横向壁的高度的50％。此外还公开了一种保险杠系统，包括附接到保险杠梁的托盘能量吸收器，并且选择性地包括基本上包覆保险杠梁和托盘能量吸收器的饰板。
文档编号B60R19/18GK101945779SQ200880127082
公开日2011年1月12日 申请日期2008年11月25日 优先权日2007年12月19日
发明者安基特·K·加格, 阿布希吉特·马哈托, 高木根元 申请人:沙伯基础创新塑料知识产权有限公司