专利名称：商用车前防护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种汽车安全防护装置，更具体地说，本实用新型涉及一种商 用车前部防护装置。
背景技术：
现有的商用车前防护装置按照结构的刚度可以分为一种偏“软”与一种偏 “硬”的两种结构形式的前防护装置。当商用车发生正面碰撞时，偏“软”的前防护装
置既没有阻挡功能，又没有吸能功能；当商用车发生正面碰撞时，偏“硬”的前防护装 置只有阻挡功能，但仍然没有吸能功能。因此，当使用以上两种类型的前防护装置时， 不能有效地起到防护作用，使用起来存在安全隐患。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有前防护装置存在着既没有阻挡功 能又没有吸能功能或者是只有阻挡功能但没有吸能功能的问题，提供了一种既具有阻挡 功能又具有吸能功能的商用车前部防护装置。为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的所述的商用 车前防护装置主要由两件结构相同的防护装置吸能器、两件结构相同的右连接弯板、两 件结构相同的防护装置支架、两件结构相同的三角支撑板组件、两件结构相同的右直角 连接板、两件结构相同的左连接弯板、两件结构相同的左直角连接板和防护装置横梁组 成。两件结构相同的防护装置吸能器的一端通过两套结构相同的右直角连接板与左 直角连接板采用焊接的方式和防护装置横梁右端面固定连接。两件结构相同的防护装置 吸能器的另一端通过两套结构相同的右连接弯板与左连接弯板分别和两件结构相同的防 护装置支架下端的左侧面采用焊接方式固定连接。在两件结构相同的防护装置吸能器上 端面与两件结构相同的防护装置支架左侧面之间焊接固定两个三角支撑板组件。两件结 构相同的防护装置支架的上端固定连接在商用车车架中两根纵向梁前端的下工作面上。技术方案中所述的防护装置支架是由防护装置支架前梁、右连接板、防护装置 支架中间梁、右连接梯形板、防护装置支架后梁、左连接板与左连接梯形板组成。防护 装置支架前梁的一端与防护装置支架后梁的一端接触连接，在防护装置支架前梁的另一 端与防护装置支架后梁之间安装一防护装置支架中间梁。防护装置支架中间梁的一端通 过右连接梯形板与左连接梯形板采用焊接方式和防护装置支架前梁的右侧面固定连接， 防护装置支架中间梁的另一端通过右连接板与左连接板采用焊接方式和防护装置支架后 梁的左侧面固定连接；所述的防护装置支架前梁是一正方筒形薄壁结构件。防护装置支 架前梁右端相对的两筒形薄壁向外翻转90度并使翻转后的两筒形薄壁共面，共面的翻转 后的两筒形薄壁是和相邻的筒形薄壁具有107度或73度斜度的端面。防护装置支架前梁 的左端加工成和筒形薄壁具有73度斜度的端面；所述的正方筒形薄壁结构件的防护装置支架前梁的横截面为60X60mm，壁厚为4mm ；所述的防护装置支架中间梁是一长方筒 形薄壁结构件，防护装置支架中间梁的左端加工成绕长方形截面的长轴逆时针旋转后具 有103度斜度的端面。防护装置支架中间梁的右端加工成绕长方形截面的长轴逆时针旋 转后具有144度斜度的端面；所述的长方筒形薄壁结构件的防护装置支架中间梁的横截 面为40X60mm，壁厚为0.4mm;所述的防护装置支架后梁是一正方筒形薄壁结构件，防 护装置支架后梁的右端相对的两筒形薄壁向外翻转并使翻转后的两筒形薄壁共面，共面 的翻转后的两筒形薄壁和两筒形薄壁成49度的夹角，共面的翻转后的两筒形薄壁同时和 相邻筒形薄壁所处的平面成107度的夹角或者是73度的夹角，防护装置支架后梁的另一 端加工成139度斜度的端面；所述的正方筒形薄壁结构件的防护装置支架后梁的横截面 为60X60mm，壁厚为5_ ；所述的防护装置吸能器是一正方筒形薄壁结构件，防护装 置吸能器的横截面为85 X 85mm，壁厚为4mm，长度为192mm。与现有技术相比本实用新型的有益效果是1.商用车前防护装置法规验证对本实用新型所述的商用车前防护装置按照ECE R93法规进行验证，(法规中所 规定的)P1、P2和P3施力处水平位移结果如表1所示。其中防护装置下边缘离地高度 为 390mmο表1施力点位移
PlP2P3水平位移(mm)77265各施力点处的水平最大位移分别为77mm、26mm和5mm，满足ECER93法规相
关要求。同时，两Pl点之间防护的下边缘离地高度也小于450_。因此该防护装置满 足ECE R93法规相关要求。2.商用车前防护装置阻挡功能验证参阅图2，本实用新型所述的商用车前防护装置考虑90km/h下的阻挡功能，为 了验证本实用新型所述的商用车前防护装置的阻挡功能，将本实用新型所述的商用车前 防护装置与Fort taurus轿车在90km/h高速碰撞速度下进行了正面碰撞试验仿真，在此碰 撞速度下，碰撞车辆达到最大钻入量时的变形如图中所示，由于支架变形较大，轿车的 钻入量较大，为640mm。从图中可以看出轿车前风挡离商用车车架还有一段距离。表 明本防护装置在90km/h速度下具有较好的阻挡功能。3.商用车前防护装置吸能功能验证参阅图3和图4，为了验证本实用新型所述的商用车前防护装置的吸能功能，将 本实用新型所述的商用车前防护装置与Fort taurus轿车进行了正面碰撞试验仿真，考虑 56km/h和65km/h两种碰撞工况。图3和图4分别给出了在撞击速度为56km/h和65km/ h下，达到最大钻入量时的的碰撞变形结果。从图中可以看出，在56km/h速度工况下， 防护装置支架基本不变形，吸能器发生压溃变形吸收碰撞能量；在65km/h速度工况下， 吸能器先压溃变形，达到吸能器吸能极限后，防护支架参与变形吸收能量。表2列出了 在56km/h和65km/h撞击速度下的仿真结果。表2在56km/h或65km/h正面碰撞时的仿真结果[0018]
速度/ (kra/h)最大减速度/g轿车钻入量/mm5628. 32006530. 0418 从表2中可以得出在56km/h和65km/h实车正面碰撞时，车体B柱下部减速 度都不大，小于40g，最大钻入量为418mm，表明本防护装置具有较好的吸能功能，可 以减轻对碰撞车辆车内乘员的伤害。由以上验证可知本实用新型所述的商用车前防护装置在满足ECE R93相关要求 的前提下，不仅具有阻挡功能，同时也具有吸能功能，因此，可以有效地保护乘员。
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明
图1是采用拓扑优化方法设计的本实用新型所述的商用车前防护装置中的防护 装置支架的轴测投影图；图2是本实用新型所述的商用车前防护装置与具有90km/h行驶速度的Forttauras 轿车正面碰撞时轿车达到最大钻入量的碰撞变形仿真试验结果图；图3是本实用新型所述的商用车前防护装置与具有56km/h行驶速度的Forttauras 轿车正面碰撞时轿车达到最大钻入量的碰撞变形仿真试验结果图；图4是本实用新型所述的商用车前防护装置与具有65km/h行驶速度的Forttauras 轿车正面碰撞时轿车达到最大钻入量的碰撞变形仿真试验结果图；图5是安装在商用车车架前端的本实用新型所述的商用车前防护装置的结构组 成的轴测投影图；图6是安装在商用车车架前端的本实用新型所述的商用车前防护装置结构组成 的主视图；图7.是表示组成本实用新型所述的商用车前防护装置的防护装置支架的图7_a至 图7-g所示的结构件的结构及连接关系的轴测投影图；图8是组成本实用新型所述的商用车前防护装置的防护装置支架的轴测投影 图；图9是表示本实用新型所述的商用车前防护装置中的图9-a至图9-f所示的结构 件的结构及连接关系的轴测投影图；
图10是本实用新型所述的商用车前防护装置中防护装置吸能器与防护装置支架 之间连接关系的轴测投影图；
图11是本实用新型所述的商用车前防护装置中的
图11-a至
图11-d所示的结构 件的结构及连接关系的轴测投影图；
图12是本实用新型所述的商用车前防护装置中防护装置吸能器的主视图；
图13是本实用新型所述的商用车前防护装置中防护装置支架中间梁的主视图；
图14是本实用新型所述的商用车前防护装置中防护装置支架前梁的主视图；
图15是本实用新型所述的商用车前防护装置中防护装置支架前梁的俯视图；[0037]
图16是本实用新型所述的商用车前防护装置中防护装置支架后梁的主视图；
图17是本实用新型所述的商用车前防护装置中防护装置横梁的左视图；
图18是表示本实用新型所述的商用车前防护装置安装在商用车车架前端的安装 尺寸的主视图；
图19是表示本实用新型所述的商用车前防护装置的防护装置支架前梁、防护装 置吸能器和防护装置支架中间梁位置关系的主视图；图20是表示本实用新型所述的商用车前防护装置的防护装置支架前梁、防护装 置吸能器和防护装置支架中间梁的位置关系的主视图；图21是表示本实用新型所述的商用车前防护装置的防护装置支架前梁与防护装 置支架后梁的位置关系的主视图；图22是表示本实用新型所述的商用车前防护装置的防护装置支架前梁与防护装 置支架后梁的位置关系的主视图；图中1.防护装置吸能器，2.右连接弯板，3.防护装置支架前梁，4.右连接板， 5.防护装置支架中间梁，6.右连接梯形板，7.防护装置支架后梁，8.商用车车架，9.防护 装置支架，10.防护装置横梁，11.三角支撑板组件，12.右直角连接板，13.左连接板， 14.左连接梯形板，15.左连接弯板，16.左直角连接板。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细的描述本实用新型所述的商用车前防护装置旨在当商用车发生正面碰撞时，既可以阻 挡碰撞车辆的钻入(阻挡功能)，又可以最大限度的吸收碰撞能量(吸能功能)以有效地 保护车内乘员。参阅
图1，考虑到现有商用车前防护装置中防护装置支架9刚度不足的情况，采 用拓扑优化的方法设计防护装置支架9的具体结构。通过拓扑优化设计出商用车前防护 装置中的防护装置支架9。此时的商用车前防护装置的防护装置支架9的结构是支架材料 在空间的最佳分布。参阅图6，为了使设计的商用车前防护装置在与乘用车迎面碰撞中吸收更多的能 量，在防护装置支架9的前端设计了薄壁结构的防护装置吸能器1，此种结构的防护装置 吸能器1的变形方式为外延变形。本实用新型所述的商用车前防护装置主要由两件结构相同的防护装置吸能器1、 两件结构相同的右连接弯板2、两件结构相同的防护装置支架9、两件结构相同的三角支 撑板组件11、两件结构相同的右直角连接板12、两件结构相同的左连接弯板15及两件结 构相同的左直角连接板16和一件防护装置横梁10组成。参阅
图12，所述的防护装置吸能器1是一正方筒形薄壁结构件，采用的材质为 碳素结构钢，其截面为85X85·的正方形，壁厚为4mm，防护装置吸能器1的其它主 要结构尺寸如
图10中所示。参阅
图17，所述的防护装置横梁10是一长方筒形薄壁结构件，采用的材质为碳 素结构钢，其截面为100X 140mm的长方形，壁厚为7mm，长度为2300mm。参阅图6、9、10、11、19与20，两件结构相同的防护装置吸能器1的一端(左端)与防护装置横梁10右端(侧)连接，连接位置是以防护装置横梁10长度方向的中间 处为对称的位置，与防护装置横梁10对称连接的两件结构相同的防护装置吸能器1之间 的距离大于商用车车架8中两根纵向梁之间的距离，两件结构相同的防护装置吸能器1的 一端皆通过两套结构相同的右直角连接板12与左直角连接板16采用焊接的方式和防护装 置横梁10固定连接。右直角连接板12与左直角连接板16分别放在防护装置吸能器1的 两侧，右直角连接板12与左直角连接板16中的一个直角边与防护装置吸能器1的两侧面 接触连接，右直角连接板12与左直角连接板16中的另一个直角边与防护装置横梁10接 触连接，然后采用焊接方式将右直角连接板12与左直角连接板16周边和防护装置吸能器 1与防护装置横梁10右端(侧)面焊牢，防护装置吸能器1未布置直角连接板的其余两边 也要与防护装置横梁10的右侧面焊接连接。两件结构相同的防护装置吸能器1的另外一 端(右端)与两件结构相同的防护装置支架前梁3左端面皆通过两套结构相同的右连接弯 板2与左连接弯板15从防护装置吸能器1与防护装置支架前梁3的前后两侧采用焊接的 方式连接，即两套结构相同的右连接弯板2与左连接弯板15的四周分别和防护装置吸能 器1、防护装置支架前梁3与防护装置支架后梁7的前后两侧焊牢，防护装置支架后梁7 未布置连接弯板的其余两边也要与防护装置支架前梁3的右侧面焊接连接。考虑到防护 装置吸能器1是处于悬臂梁状态，故在两件结构相同的防护装置吸能器1上端面与两件结 构相同的防护装置支架前梁3左端面之间焊接固定两个三角支撑板组件11。参阅图6、7、8、21与22，所述的防护装置支架9是由防护装置支架前梁3、右 连接板4、防护装置支架中间梁5、右连接梯形板6、防护装置支架后梁7、左连接板13 与左连接梯形板14组成。参阅
图14与15，所述的防护装置支架前梁3是一正方筒形薄壁结构件，将防护 装置支架前梁3的一端(右端)经过翻边处理，即将右端相对的两筒形薄壁向外翻转90° 并使翻转后的两筒形薄壁共面，右端另外相对的两筒形薄壁去掉，并将共面的两筒形薄 壁加工成和相邻的筒形薄壁具有107°或73°斜度的端面以便于和商用车车架8固定，防 护装置支架前梁3的另一端(左端)加工成和同一相邻的筒形薄壁具有73°斜度的端面。 防护装置支架前梁3安装在商用车车架8中纵向梁上时具有73°斜度的端面处于水平位 置。防护装置支架前梁3采用碳素结构钢制成，其截面为60X60mm的正方形，壁厚为 4mm,防护装置支架前梁3的其它主要结构尺寸如图中所示。参阅
图13，所述的防护装置支架中间梁5是一长方筒形薄壁结构件，将防护装 置支架中间梁5的一端(左端)面加工成绕长方形端面的长轴旋转后具有103°斜度的端 面，防护装置支架中间梁5的另一端(右端)面加工成绕长方形端面的长轴旋转后具有 144°斜度的端面，以便于分别和防护装置支架后梁7与防护装置支架前梁3连接。防护 装置支架中间梁5采用碳素结构钢制成，其截面为40X60mm的长方形，壁厚为0.4mm， 防护装置支架中间梁5的其它主要结构尺寸如图中所示。参阅
图16，所述的防护装置支架后梁7是一正方筒形薄壁结构件，将防护装置 支架后梁7的一端(右端)和防护装置支架前梁3 —样经过翻边处理，即将右端相对的两 筒形薄壁向外翻转并使翻转后的两筒形薄壁共面，共面的翻转后的两筒形薄壁和两筒形 薄壁具有49°的夹角，共面的翻转后的两筒形薄壁用于和商用车车架8固定连接。共面 的翻转后的两筒形薄壁同时要和相邻筒形薄壁所处的平面具有107°的夹角或者是73°的夹角(和防护装置支架前梁3的一端作翻边处理的情况一样)。这样，将防护装置支架 后梁7与防护装置支架前梁3安装在商用车车架8中同一根纵向梁上时，防护装置支架后 梁7与防护装置支架前梁3能够处于同一平面内。防护装置支架后梁7的另一端加工成 具有139°斜度的端面，该端面用于和防护装置支架前梁3右侧面接触连接。防护装置支 架后梁7采用碳素结构钢制成，其截面为60X60mm的正方形，壁厚为5mm，防护装置 支架后梁7的其它主要结构尺寸如图中所示。参阅图6至
图10，防护装置支架前梁3与防护装置支架后梁7 (经过翻边处理) 的一端和商用车车架8的纵向梁(焊接)固定连接，防护装置支架前梁3及防护装置支 架后梁7未翻边的其余边也要与商用车车架8的纵向梁(焊接)固定连接。防护装置支 架前梁3与防护装置支架后梁7的另一端接触连接，即和防护装置支架前梁3加工成具 有73°斜度端面的右侧相邻端面和防护装置支架后梁7加工成具有139°斜度端面接触连 接，再通过右连接弯板2与左连接弯板15从前后两侧将防护装置吸能器1、防护装置支 架前梁3与防护装置支架后梁7同时夹持住，然后采用焊接方式将右连接弯板2与左连接 弯板15周边和防护装置吸能器1、防护装置支架前梁3与防护装置支架后梁7焊牢，防 护装置支架后梁7未布置连接弯板的其余两边也要与防护装置支架前梁3的右侧平面焊接 连接。防护装置支架中间梁5加工有144°斜度的端面和防护装置支架前梁3上端的右 侧面接触连接，再通过右连接梯形板6与左连接梯形板14将防护装置支架中间梁5与防 护装置支架前梁3从前后两侧同时夹持住，然后采用焊接方式将右连接梯形板6与左连接 梯形板14周边和防护装置支架中间梁5与防护装置支架前梁3焊牢，防护装置支架中间 梁加工有144°斜度的一端未与梯形连接板接触的其余两边也要与防护装置前梁3上端的 右侧面焊接连接。防护装置支架中间梁5加工有103°斜度的端面和防护装置支架后梁 7中间位置的左侧面接触连接，再通过右连接板4与左连接板13将防护装置支架中间梁5 与防护装置支架后梁7从前后两侧同时夹持住，然后采用焊接方式将右连接板4与左连接 板13周边和防护装置支架中间梁5与防护装置支架后梁7焊牢，防护装置支架中间梁加 工有103°斜度的一端未与连接板接触的其余两边也要与防护装置支架后梁7中间位置的 左侧面焊接连接。一个防护装置支架9的(经过翻边处理)上端和商用车车架8中的一根纵向梁 (焊接)前端的下工作面固定连接，另一个结构相同的防护装置支架9的(经过翻边处理) 上端和商用车车架8中另一根纵向梁(焊接)前端的下工作面固定连接，两个结构相同的 防护装置支架9的下端通过两个结构相同的防护装置吸能器1和防护装置横梁10对称地 固定连接，从正面看(图6的左视图)整个商用车前防护装置呈等腰梯形的形状即两个结 构相同的防护装置支架9呈八字形布置。当撞击车辆与安装本实用新型所述的商用车前防护装置的商用车发生正面碰撞 时，撞击车辆首先撞到防护装置横梁10上。然后与防护装置横梁连接的防护装置吸能器 1发生压溃变形，从而吸收来自撞击车辆的碰撞能量，当防护装置吸能器1达到其变形极 限时，防护装置支架9将发生变形继续吸收能量。本实用新型所述的商用车前防护装置的特点在于当相对碰撞车辆速度较低 时，由防护装置吸能器1发生压溃变形吸收来自撞击车辆的碰撞能量；当相对碰撞车辆 速度较高时，防护装置吸能器1达到其变形极限，即完全压溃，不能继续吸收能量，此时，防护装置支架9将发生变形吸收能量。本实用新型所述的商用车前防护装置结构简 单，安装方便，且具有良好的缓冲吸能效果，可以最大限度吸收能量，保护车内乘员安全。
权利要求1.一种商用车前防护装置，其特征在于，所述的商用车前防护装置主要由两件结构 相同的防护装置吸能器(1)、两件结构相同的右连接弯板(2)、两件结构相同的防护装置 支架(9)、两件结构相同的三角支撑板组件(11)、两件结构相同的右直角连接板(12)、 两件结构相同的左连接弯板(15)、两件结构相同的左直角连接板(16)和防护装置横梁 (10)组成；两件结构相同的防护装置吸能器(1)的一端通过两套结构相同的右直角连接板(12) 与左直角连接板(16)采用焊接的方式和防护装置横梁(10)右端面固定连接，两件结构相 同的防护装置吸能器(1)的另一端通过两套结构相同的右连接弯板(2)与左连接弯板(15) 分别和两件结构相同的防护装置支架(9)下端的左侧面采用焊接方式固定连接，在两件 结构相同的防护装置吸能器(1)上端面与两件结构相同的防护装置支架(9)左侧面之间焊 接固定两个三角支撑板组件(11)，两件结构相同的防护装置支架(9)的上端固定连接在 商用车车架(8)中两根纵向梁前端的下工作面上。
2.按照权利要求1所述的商用车前防护装置，其特征在于，所述的防护装置支架(9) 是由防护装置支架前梁(3)、右连接板(4)、防护装置支架中间梁(5)、右连接梯形板 (6)、防护装置支架后梁(7)、左连接板(13)与左连接梯形板(14)组成；防护装置支架前梁(3)的一端与防护装置支架后梁(7)的一端接触连接，在防护装置 支架前梁(3)的另一端与防护装置支架后梁(7)之间安装一防护装置支架中间梁(5)，防 护装置支架中间梁(5)的一端通过右连接梯形板(6)与左连接梯形板(14)采用焊接方式 和防护装置支架前梁(3)的右侧面固定连接，防护装置支架中间梁(5)的另一端通过右连 接板(4)与左连接板(13)采用焊接方式和防护装置支架后梁(7)的左侧面固定连接。
3.按照权利要求2所述的商用车前防护装置，其特征在于，所述的防护装置支架前梁 (3)是一正方筒形薄壁结构件，防护装置支架前梁(3)右端相对的两筒形薄壁向外翻转90 度并使翻转后的两筒形薄壁共面，共面的翻转后的两筒形薄壁是和相邻的筒形薄壁具有 107度或73度斜度的端面，防护装置支架前梁(3)的左端加工成和筒形薄壁具有73度斜 度的端面。
4.按照权利要求3所述的商用车前防护装置，其特征在于，所述的正方筒形薄壁结构 件的防护装置支架前梁(3)的横截面为60Χ60_，壁厚为4mm。
5.按照权利要求2所述的商用车前防护装置，其特征在于，所述的防护装置支架中间 梁(5)是一长方筒形薄壁结构件，防护装置支架中间梁(5)的左端加工成绕长方形截面的 长轴逆时针旋转后具有103度斜度的端面，防护装置支架中间梁(5)的右端加工成绕长方 形截面的长轴逆时针旋转后具有144度斜度的端面。
6.按照权利要求5所述的商用车前防护装置，其特征在于，所述的长方筒形薄壁结构 件的防护装置支架中间梁(5)的横截面为40Χ60_，壁厚为0.4mm。
7.按照权利要求2所述的商用车前防护装置，其特征在于，所述的防护装置支架后 梁(7)是一正方筒形薄壁结构件，防护装置支架后梁(7)的右端相对的两筒形薄壁向外翻 转并使翻转后的两筒形薄壁共面，共面的翻转后的两筒形薄壁和两筒形薄壁成49度的夹 角，共面的翻转后的两筒形薄壁同时和相邻筒形薄壁所处的平面成107度的夹角或者是 73度的夹角，防护装置支架后梁(7)的另一端加工成139度斜度的端面。
8.按照权利要求7所述的商用车前防护装置，其特征在于，所述的正方筒形薄壁结构件的防护装置支架后梁(7)的横截面为60Χ60_，壁厚为5mm。
9.按照权利要求1所述的商用车前防护装置，其特征在于，所述的防护装置吸能 器(1)是一正方筒形薄壁结构件，防护装置吸能器(1)的横截面为85X85·，壁厚为 4mm,长度为 192mm。
专利摘要本实用新型公开了一种商用车前防护装置。克服了阻挡功能和吸能功能不能兼顾的问题。其包括有两套结构相同的防护装置吸能器(1)、右连接弯板(2)、防护装置支架(9)、三角支撑板组件(11)、右直角连接板(12)、左连接弯板(15)及左直角连接板(16)和一件防护装置横梁(10)。防护装置吸能器(1)一端通过右直角连接板(12)与左直角连接板(16)和防护装置横梁(10)固定连接，防护装置吸能器(1)另一端通过右连接弯板(2)与左连接弯板(15)和防护装置支架(9)下端固定连接，防护装置吸能器(1)与防护装置支架(9)之间固定三角支撑板组件(11)，防护装置支架(9)上端固定在商用车车架(8)的前端。
文档编号B60R19/18GK201792818SQ201020156918
公开日2011年4月13日 申请日期2010年4月13日 优先权日2010年4月13日
发明者刘乐丹, 刘海立, 安月, 张君媛, 张昕, 方剑光, 陆善彬, 陈 光, 隰大帅, 黄炫 申请人:吉林大学