专利名称：用于保障行人安全的保险杠吸能器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于保障行人安全的机动车保险杠组合件领域，具体地讲涉及吸能器 领域。
背景技术：
车辆上使用保险杠以吸收碰撞产生的震动和冲击，从而避免或最小化对乘客的伤 害以及减少对车辆的损害。此外，保险杠系统受政府监管，必须符合相关法规。为了符合各 种(尤其是在有着欧洲车辆安全促进委员会的欧洲和日本)政府测试标准，对保险杠设计 进行了诸多改良，以便当行人被时速40km/h的汽车撞击时，保险杠组合件能显著减轻行人 受到的伤害并为其腿部提供保护。机动车保险杠通常包括多个组件坚硬的刚梁、柔软的吸能器、底部保险杠加强件 和围绕吸能器的、主要起美观和空气动力学功能的面板，这些组件独立制造然后装配在一 起。该吸能器置于保险杠梁正面，在与行人发生碰撞时以及发生停车事故时，可以增强保险 杠组合件的能量吸收。其可为低速冲击提供初级能量吸收(包括减少损害)以及在与行人 高速碰撞时提供补充级能量吸收。机动车保险杠组合件中使用的常规吸能器是由发泡聚丙烯(EPP)泡沫或热塑性 聚合物组合物制成并具有多种多样的形状。发泡聚丙烯泡沫小珠(EPP)的制造方法是通过 在表压下将聚丙烯粒料浸渍在挥发性发泡剂水悬液中，然后降低压力，使浸渍的小珠发泡。 业内使用的发泡剂为丁烷、二氯二氟甲烷和二氧化碳。由于气体释放缓慢，在模具中发泡需 要较长时间，因此这种技术耗费时间。因为需要30-40%无效构造空间，因此在体积压缩超 过60-70%后，泡沫变为不可压缩状态。此外，由EPP泡沫组成的吸能器在应用温度范围内 表现出剧烈变化的能量吸收性能，即，此类吸能器在寒冷冰冻的天气中过硬，而在高温炎热 的天气中又过软。国际专利申请公布WO 2006/127242和美国专利6，726，262公开了包括非泡沫型 吸能器的保险杠组合件，该吸能器包括具有凸缘的机架部分和包括多个可调式挤压凸部 的主体。此类吸能器通过注塑塑性材料制造，例如，聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二酯 (PET)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的共混物。美国专利6，923，494公开了一种吸能器，该吸能器包括一体模制的热塑性材料玻 璃纤维毡，其具有多个向外延伸的挤压凸部，并通过压塑或热成形纤维增强树脂材料制造。美国专利申请公布2004/0174025公开了包括吸能器的保险杠组合件，该吸能器 具有向前的可挤压保护部分，该保护部分结合有通过吹塑热塑性聚合物制造的、中空突出 形式的中空初级挤压构件。除了安全方面的考虑，车辆的维修费用以及符合政府测试标准也是车辆部件设计 中的重要因素。具体地讲，车辆部件设计要符合政府测试标准，例如已知的低速安全保障测 试，其中车辆必须承受低速即时速I5km/h下的冲击。车辆吸能器仍有必要由热塑性材料制造，以使其易于制造、在低速冲击后可以恢 复原形、可以节约维修和碰撞保险的费用、同时符合政府有关行人保护的法规标准。
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发明概述本文所描述的吸能器可满足当前对可行的行人小腿保护系统的需求，以符合有关 最佳性能和成本收益的欧盟指令时间表。本文描述了一种吸能器，其特征在于具有宽度W，高度h，前壁a，顶壁c和底壁d， 其中i)高度h介于0. 8w和l.Ow之间；ii)前壁厚度(t-a)介于0. 06w和0. 09w之间；iii)顶壁厚度(t-c)介于0. 03w和0. 09w之间；iv)底壁厚度(t-d)介于0. 03w禾口 0. 09w之间；并且ν)该吸能器基本上由具有以下特征的热塑性材料制成a)介于_20°C和+60°C之间时高于20%的断裂伸长率(根据IS0527-1/-2测量)b)介于30和40MPa之间的屈服强度(根据ISO 527-1/-2测量)c)介于1000和1500MPa之间的弹性模量(根据ISO 527-1/-2测量)d)介于50ShD和80ShD之间的肖氏D硬度(根据ISO 868测量)。本文还描述了包含所述吸能器的保险杠组合件和车辆。本文还描述了使用所述吸 能器减少传递至行人的碰撞能的方法。附图简述
图1是吸能器的横截面，其中包括了所有描述吸能器的参数，其中“t”代表厚度； “W”代表宽度；“h”代表高度；“a”代表前壁；“b”代表后壁；“C”代表顶壁；“d”代表底壁； 并且“r-a”、"r-c"和“r_d”代表该吸能器的曲率半径。发明详述^X权利要求的意义应采用以下定义解释所谓“前壁”是指吸能器面向环境(即，当吸能器位于车辆上的安装位置时，面朝 车辆外的方向)的部分以及在碰撞中将受到物体或行人冲击的壁。所谓“后壁”是指当吸能器位于车辆上的安装位置时吸能器面向车辆内部的部分 以及位于前壁相对侧的部分。所谓“顶壁”是指当吸能器位于车辆上的安装位置时吸能器面向上方的部分。所谓“底壁”是指当吸能器位于车辆上的安装位置时吸能器面向下方的部分。本文所用术语“车辆”表示用于运输人或物的结构体，可以是(例如)汽车、卡车、 船或拖拉机。本文所述吸能器用于机动车，使得在涉及此类车辆的碰撞过程中，行人安全性以 及车辆完整性得到提升。优选地，根据本发明的吸能器用于汽车。本文所述的吸能器的外形、形式和几何结构可以容易地根据具体需要进行改变， 前提条件是符合表1中的关系，具体地讲需依据(例如)高度(图l，h)、宽度(图l，w)、壁 厚(图1，t)和/或曲率(r-x)。本文所述的吸能器的几何结构可以进行修改以微调机械 特性和能量吸收性能。吸能器的前壁(图1，a)，以及顶壁和底壁(图1，c和d)厚度和曲率的变化涉及 到能量吸收性能的变化。这些参数限定了吸能器长度范围内载荷分布的情况，并限定了在冲击过程中快速建立的阻力可使顶壁和底壁适时屈曲。本文所述吸能器包括前壁(图1，a)、顶壁(图1，C)和底壁(图1，d)。该吸能器 还可以包括后壁(图1，b)。因此，此类吸能器为具有前壁(图1，a)、后壁(图1，b)、顶壁 (图1，c)和底壁(图1，d)的中空体，这些壁限定了管状的形状。本文所述的吸能器的后壁用于以圆周的方式闭合吸能器，从而导致吸能器呈D 形。因此，后壁的存在不是影响能量吸收性能的重要因素。与其他壁相比，后壁可具有最小 的壁厚以减轻重量和材料成本，并同时提供简单的连结点将吸能器连接至车辆，例如连接 至保险杠。其在下述情况中可以被省略，其中吸能器呈反向的C形，其c和d部件的末端必 须直接或间接固定至车辆。顶壁和底壁(图l，c和d)的厚度对能量吸收性能而言很重要。因此，当吸能器沿 着整个横截面上不具有均勻厚度时，顶壁和底壁可具有介于该零件后部与前部之间的不均 勻厚度。当顶壁和底壁厚度不均勻时，靠近吸能器后壁的区域厚度较小，然后逐渐增加，直 到达到前壁的厚度值。为了在最小的空间获得最理想的能量吸收性能，表1给出了在与行人的腿部碰撞 的情况下可以获得最佳力偏转行为的设计规则。表 权利要求
吸能器，所述吸能器具有宽度w、高度h、前壁a、顶壁c和底壁d，其中1)所述高度h介于0.8w和1.0w之间；2)所述前壁的厚度(t a)介于0.06w和0.09w之间；3)所述顶壁的厚度(t c)介于0.03w和0.09w之间；4)所述底壁的厚度(t d)介于0.03w和0.09w之间；并且5)所述吸能器基本上由热塑性材料制成，所述热塑性材料具有以下特征a)介于 20℃和+60℃之间时高于20％的断裂伸长率(根据ISO527 1/ 2测量)；b)介于30和40MPa之间的屈服强度(根据ISO 527 1/ 2测量)；c)介于1000至1500MPa之间的弹性模量(根据ISO 527 1/ 2测量)；和d)介于50ShD和80ShD之间的肖氏D硬度(根据ISO 868测量)。
2.权利要求1的吸能器，其中所述顶壁的厚度(t-c)和所述底壁的厚度(t-d)相等。
3.前述任一项的吸能器，所述吸能器还包括以圆周方式闭合所述吸能器的后壁(b)。
4.前述任一项权利要求的吸能器，所述吸能器还包括以圆周方式闭合所述吸能器的后 壁(b)。
5.前述任一项权利要求的吸能器，其中所述后壁(b)具有介于0.03w和0.05w之间的 厚度(t-b)。
6.前述任一项权利要求的吸能器，其中所述厚度是可变的并且介于2mm或约2mm和 6mm或约6mm之间。
7.前述任一项权利要求的吸能器，其中所述热塑性材料由聚酯或IS018064:2003(E) 中规定的热塑性弹性体制成。
8.前述任一项权利要求的吸能器，其中所述热塑性材料为聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)。
9.前述任一项权利要求的吸能器，所述吸能器由注塑法、吹塑法或挤出法制造。
10.权利要求9的吸能器，所述吸能器由挤出法制造。
11.保险杠组合件，所述保险杠组合件包括权利要求1所述的吸能器、刚性梁和面板， 所述吸能器插置在所述刚性梁和所述面板之间。
12.具有权利要求11的保险杠组合件的车辆，其中所述车辆选自机动车、汽车和卡车。
13.减少传递至行人的碰撞能的方法，所述方法包括以下步骤将权利要求1的吸能器 连接至车辆，所述车辆选自机动车、汽车和卡车。
全文摘要
本发明公开了一种吸能器，所述吸能器尤其适用于车辆与行人间的碰撞以便减少传递至该行人的碰撞能，并且所述吸能器具有宽度w、高度h、前壁a、顶壁c和底壁d，其中所述高度介于0.8w和1.0w之间；所述前壁的厚度(t-a)介于0.06w和0.09w之间；所述顶壁的厚度(t-c)介于0.03w和0.09w之间；所述底壁的厚度(t-d)介于0.03w和0.09w之间；并且所述吸能器基本上由热塑性材料制成，所述热塑性材料在温度介于-20℃和+60℃之间时具有高于20％的断裂伸长率(根据ISO 527-1/-2测量)；具有介于30和40MPa之间的屈服强度(根据ISO 527-1/-2测量)；具有介于1000至1500MPa之间的弹性模量(根据ISO 527-1/-2测量)；以及具有介于50ShD和80ShD之间的肖氏D硬度(根据ISO 868测量)。
文档编号B60R19/18GK101980889SQ200980111244
公开日2011年2月23日 申请日期2009年4月8日 优先权日2008年4月9日
发明者A·J·范德莱利, M·西勒 申请人:纳幕尔杜邦公司