车辆的保险杠单元和其制造方法与流程

本发明涉及一种车辆的保险杠单元和其制造方法，其可实现车身的重量减轻并且满足车辆碰撞安全性需求。

背景技术：

通常，车辆装备有保险杠单元，以保护车身内部和室内空间免于遭受由正面碰撞或追尾碰撞所施加的震动。保险杠单元包括在车辆的宽度方向上所提供的保险杠横梁和用于与车身连结的其它部件。

另外，为了保护车身免受碰撞，需要高强度材料，并且通常使用钢材。此外，保险杠横梁可由高强度钢通过各种方法形成。

然而，尽管由高强度钢形成的保险杠横梁在强度方面极佳，但是使用重量高的钢材增加了车身的重量，因此可能在劣化的驱动性能和燃料经济性方面存在问题。

因此，已开发出例如因为保险杠单元由如塑料材料等重量低的材料而非钢材形成而重量减轻的保险杠横梁，或者由于其中限定的空间而重量减轻的保险杠横梁。各种制造商持续地致力于开发保险杠横梁。

然而，通过使用塑料材料形成保险杠单元或通过在保险杠横梁内限定空间来减轻保险杠横梁的重量使得在碰撞时耐久强度明显减小，从而导致性能下降，尽管使用由塑料制成的保险杠横梁在燃料经济性和制造成本方面极佳。

本部分中提供的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，而不应视为承认或以任何形式暗示所述内容形成本领域技术人员已知的现有技术。

技术实现要素：

因此，本发明提供一种车辆的保险杠单元和其制造方法，其可实现车身的重量减轻并且满足车辆碰撞安全性需求。

根据本发明的一个方面，车辆的保险杠单元包括多个保险杠横梁、 保险杠增强构件和加强带，其中多个保险杠横梁布置在车辆的宽度方向上，每一保险杠横梁在其两端处与车身连结，保险杠增强构件配置为模制成型的合成树脂基体，所述基体形成有多个在车辆的宽度方向上的通孔，以使保险杠横梁经由所述通孔穿过基体，加强带由增强纤维丝束形成，加强带被配置为环绕保险杠增强构件的外部。

保险杠增强构件可在其一个表面中形成有布置为格子形式的多个凹部。

保险杠增强构件的形成有凹部的表面可面向车身。

保险杠横梁可由高强度钢通过热冲压形成。

保险杠增强构件可通过在保险杠横梁处于模具中的状态下在保险杠横梁的外表面上注射成型而形成。

加强带可通过将增强纤维丝束缠绕在保险杠增强构件的外部而形成。

加强带的宽度可与保险杠增强构件的宽度相同，以便环绕保险杠增强构件的外部。

保险杠单元还可包括使用合成树脂模制成型的涂层，以便涂布环绕保险杠增强构件的加强带的外表面。

涂层可通过在加强带所环绕的保险杠增强构件插入到模具中的状态下在加强带的外表面上注射成型而形成。

保险杠增强构件可位于保险杠横梁的中央部位。

根据本发明的一个方面，提供一种用于制造车辆的保险杠单元的方法，所述方法包括：将多个保险杠横梁安置在模具中；通过将合成树脂注射到插入有保险杠横梁的模具中而注射成型保险杠增强构件；和使由增强纤维丝束形成的加强带环绕在模制成型的合成树脂保险杠增强构件的外部。

所述方法还可包括：将加强带所环绕的保险杠增强构件安置在模具中；和通过将合成树脂注射到插入有加强带所环绕的保险杠增强构件的模具中而在加强带的外表面上注射成型涂层。

附图说明

根据结合附图的以下详细描述，本发明的以上和其它目的、特征和其它优点将更清楚地理解，在附图中：

图1是说明根据本发明的实施方式的车辆的保险杠单元的透视图；

图2是说明根据本发明的实施方式的保险杠增强构件、加强带和涂层的侧视图；

图3是说明根据本发明的实施方式的车辆的保险杠单元中包括的保险杠增强构件的一个表面中形成的凹部的透视图；并且

图4是说明根据本发明的实施方式的用于制造车辆的保险杠单元的方法的流程图。

具体实施方式

应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合动力电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。

本文使用的术语仅仅是为了说明具体实施方式的目的而不是意在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一个、一种”和“该”也意在包括复数形式，除非上下文中清楚指明。还可以理解的是，在说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。贯穿本说明书，除非明确相反地描述，词语“包括”或“包含”将被理解为暗示包括所述的元件而不排除任何其它元件。另外，本说明书中所述的术语“单元”、“器”和“模块”意味着用于处理至少一个功能和操作的单元，并且可通过硬件组件或软件组件和其组合来实施。

而且，本发明的控制逻辑可实施为含有通过处理器、控制器等执行的可执行程序指令的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的 例子包括但不限于，ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、优盘、智能卡和光学数据存储装置。还能够在网络耦合的计算机系统中分布计算机可读记录介质，使得例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN)以分散的方式存储并且执行计算机可读介质。

现在将详细参考本发明的优选实施方式，其实施例在附图中说明。在可能的情况下，贯穿附图使用相同附图标记指代相同或类似部件。

图1是说明根据本发明的实施方式的车辆的保险杠单元100的透视图；图2是说明根据本发明的实施方式的保险杠增强构件300、加强带310和涂层320的侧视图；图3是说明根据本发明的实施方式的车辆的保险杠单元100中包括的保险杠增强构件300的一个表面中形成的凹部315的透视图；并且图4是说明根据本发明的实施方式的用于制造车辆的保险杠单元100的方法的流程图。

与现有技术的保险杠单元相比，根据本发明的车辆的保险杠单元100可以以简单有效的方式实现重量减轻以及在车辆碰撞情况下所需的增强的安全性。

如图1和图2示例性示出，根据本发明的车辆的保险杠单元100包括多个保险杠横梁200、保险杠增强构件300和加强带310，其中多个保险杠横梁200布置在车辆的宽度方向上，每一保险杠横梁200的两端与车身连结，保险杠增强构件300配置为模制成型的合成树脂基体，所述基体形成有多个在车辆的宽度方向上的通孔305，以使保险杠横梁200穿过通孔305，加强带310由增强纤维丝束形成，加强带310被配置为环绕保险杠增强构件300的外部。

详细考虑上述配置，保险杠横梁200可布置在车辆的宽度方向上，并且每一保险杠横梁200可在其两端与车身的两侧连结。当然，尽管本发明的保险杠横梁200具有管形，但保险杠横梁200可具有各种其它横截面形状中的任一种。

另外，每一保险杠横梁200的中央部位可具有略弯的形状，以便从车身向外突出，这可使空气阻力最小化。另外，如图1示例性地示出，多个保险杠横梁200可在车辆的竖直方向上彼此上下布置。

因此，由于与在车辆的高度方向上具有规定宽度的传统保险杠横梁不同，该保险杠横梁200配置为多个管，因此在保险杠横梁200之 间的空间中不存在材料，这可导致保险杠单元100的重量明显减轻，并且因此导致车身的重量明显减轻。

同时，不同于现有技术，保险杠横梁200之间限定的空白空间可明显减小驱动过程中的空气阻力，这起到明显改善例如燃料经济性的作用。

另外，可由高强度钢通过各种方法形成保险杠横梁200。如此，尽管体积和重量相同，保险杠横梁200可具有更高的强度。

同时，保险杠增强构件300可配置为模制成型的合成树脂基体，所述基体可形成有在车辆的宽度方向上的通孔305，并且保险杠横梁200可经由通孔305穿过基体。

具体地，形成保险杠增强构件300的合成树脂可选自各种类型，例如塑料和环氧树脂。优选地，提供的通孔305的数目与用于构成根据本发明的车辆的保险杠单元100的保险杠横梁200的数目相等，以使保险杠横梁200通过基体彼此连接。

在车辆碰撞的情况下，不同于使用板状保险杠横梁的情况，各个保险杠横梁200需要独立承载碰撞负荷，因为保险杠横梁200之间不存在负荷路径。

此时，可能在一些情况下向一些保险杠横梁200施加过高的负荷。因此，通过提供其中各个保险杠横梁200经由通孔305连结的保险杠增强构件300，各个保险杠横梁200可实现负荷的内部传送，从而因负荷的分布导致对震动的阻力增加。

即，本发明的保险杠横梁200可配置为管形保险杠横梁200，并且提供保险杠增强构件300以形成负荷路径，所述负荷路径使得负荷能够在保险杠横梁200之间分布以便补偿由管形保险杠横梁200造成的刚性劣化。

另外，当震动传送到根据本发明的车辆的保险杠单元100时，例如，保险杠横梁200可变形成弯曲到保险杠横梁200之间的在车辆的纵向和高度方向上限定的空间中。连结到保险杠横梁200的保险杠增强构件300可在一定程度防止这种变形，从而有助于增加耐久性。

同时，在保险杠单元100包括通过热冲压获得的保险杠横梁200的情况下，由于与焊接热所致的脆度增加相关的限制，实际上不可能 通过焊接将增强构件连结到保险杠横梁200。因此，考虑到增强构件的连结，保险杠横梁200通常无法通过热冲压形成。

为此，保险杠增强构件300可由合成树脂而非钢材形成，并且可通过装配而非焊接来连结，以便克服脆度问题。这种保险杠增强构件300有利地使得保险杠横梁200能够通过热冲压形成。

另外，如图2示例性地示出，加强带310由增强纤维丝束形成，并且配置为环绕保险杠增强构件300的外部。

具体地，构成加强带310的增强纤维可为多个材料中的任一种，例如，碳纤维和玻璃纤维。加强带310可通过多次堆叠与束状增强纤维单元相应的增强纤维丝束来形成。

另外，可预先形成由增强纤维丝束形成的加强带310，由此与保险杠增强构件的外表面紧密接触。或者，加强带310可通过用增强纤维丝束环绕保险杠增强构件300来形成。如此，可使用各种其它方法来形成加强带310。另外，在加强带环绕保险杠增强构件300的外表面时，可通过热熔来粘附加强带310。

如上文所述，因为提供保险杠增强构件300以补充因保险杠横梁200之间存在空间而可能一定程度降低的耐久性，并且因为在保险杠增强构件300的外表面处提供有具有高强度的加强带310，因此所得的保险杠单元100可满足对充足耐久强度的需求。

因此，因为高强度加强带310，可以增强保险杠增强构件300的刚性和形状保持能力，并且减轻车身的重量。

同时，如图3示例性地示出，根据本发明的车辆的保险杠单元100在保险杠增强构件300的一个表面中可具有布置成格子形式的凹部315。

凹部315可具有各种横截面形状中的任一种，例如，矩形或六边形。凹部315可与在各个凹部315之间形成的肋相对。凹部315的深度可确定成使得凹部315不穿透保险杠增强构件300。

保险杠增强构件300在保险杠横梁200之间形成负荷路径，并且具有形成于其一个表面中的凹部315，以便实现充分的负荷传送能力并减轻车身的重量。凹部315可限定格子布置以满足所需强度，这样可防止应力集中在一些区域的可能性。另外，相邻凹部315之间的肋使 得震动能够在保险杠横梁200之间吸收和传送。

以这种方式，保险杠增强构件300形成为通过格子布置和肋的形成来满足所需的结构方面的强度，从而防止不必要的材料消耗，并且减轻车身的重量。

另外，根据本发明的保险杠增强构件300的形成有凹部315的一个表面可面向车身。

假设形成有凹部315的表面位于车身的相反侧，与平坦表面相比，在车辆被驱动时，这将防止表面上的空气的平稳流动，可增加空气阻力，从而导致驱动效率的降低。

因此，保险杠增强构件300的形成有凹部315的表面配向为面向车身，以便防止空气阻力增加，并且增强驱动效率。

同时，本发明的保险杠横梁200可由高强度钢通过热冲压形成。

热冲压是一种在高温下实施钢成形并且调节冷却速度来调节钢的强度的方法。这种热冲压在车身的重量减轻和所需强度的实现方面是有利的，因为其使得同样的钢具有更高的强度。

在通过热冲压形成的保险杠横梁200构成保险杠单元100的情况下，由于与焊接热所致的脆度增加相关的限制，实际上不可能通过焊接来连结增强构件。因此，对于增强构件的连结，通常不能使用热冲压来形成保险杠横梁200。

为了解决这个问题，本发明意在使用保险杠增强构件300来增加保险杠单元100的强度，所述保险杠增强构件300由合成树脂而非钢形成，并且通过装配而非焊接来连结。如此，即使保险杠横梁200通过热冲压形成，仍可以解决脆度问题。因此，热冲压可用于形成保险杠横梁200，这对实现所需强度来说是有利的。

因此，通过使用对实现所需强度有利的热冲压从而防止保险杠横梁200之间的空间引起的刚性降低来在尽管重量和体积相同的情况下实现更高的刚性，可增加在碰撞的情况下车辆的安全性。

同时，可通过将保险杠横梁200插入到模具中并将合成树脂注射到保险杠横梁200的外表面周围经注射成型来形成本发明的保险杠增强构件300。

具体地，在单独模制成型保险杠增强构件300并将保险杠横梁200 插入到保险杠增强构件300中的情况下，在保险杠横梁200与插入保险杠横梁200的通孔305之间不可避免地会存在空隙。这可能有问题地减小保险杠增强构件300与保险杠横梁200之间的连结力。

因此，由于保险杠增强构件300注射成型在插入到模具中的保险杠横梁200的外表面上，因此通过防止由于单独模制成型过程不可避免的空隙产生可以明显增加保险杠增强构件300和保险杠横梁200的连结区域处的连结力。

同时，本发明的加强带310可形成为缠绕保险杠增强构件300的增强纤维丝束。

构成加强带310的增强纤维具有高强度，但在纤维具有裂缝并且负荷集中在裂缝上时可能容易破裂。

因此，在通过将以规定长度切割增强纤维所制备的多个单元带310缠绕到保险杠增强构件300的外表面的情况下，在各个单元带310中存在纤维裂缝，这导致实质强度减小。

因此，通过将增强纤维丝束连续缠绕在保险杠增强构件300的外表面以便形成不具有裂缝的加强带310，可以防止在构成加强带310的增强纤维中形成裂缝，从而有利地防止因强震动导致的破裂。

同时，本发明的加强带310与保险杠增强构件300具有相同的宽度，以便环绕保险杠增强构件300的外部。

假设加强带310仅环绕保险杠增强构件300的一部分，被加强带310环绕的部分和未被加强带310环绕的剩余部分具有不同强度和耐久性，因此导致在向车辆施加震动时对保险杠增强构件300造成局部损坏。

因此，加强带310的宽度可与保险杠增强构件300相同，以防止保险杠增强构件300的外表面的任何部分未被加强带310环绕，这样可以稳定地改善保险杠增强构件300的耐久性并改善车辆的安全性。

同时，如图2示例性地示出，根据本发明的车辆的保险杠单元100还可包括使用合成树脂模制成型的涂层320，其中环绕保险杠增强构件300的加强带310的外表面涂布有所述涂层320。

形成涂层320的合成树脂可与构成保险杠增强构件300的合成树脂相同。由增强纤维形成的加强带310可浸渍在涂层320的合成树脂 中。使用合成树脂可有助于减轻车辆的重量并改善耐久性。

加强带310和保险杠增强构件300由不同材料形成，因此具有低连结稳定性。由增强纤维形成的加强带310可形成为使得纤维在其间具有低粘附强度。因此，随时间推移，加强带310可能难以保持其形状，并且加强带310的一部分可能分离。

因此，通过在加强带310的外表面上提供由与保险杠增强构件300相同的材料形成的涂层320，可以增加加强带310与保险杠增强构件300之间的连结力并且使得涂层320、加强带310和保险杠增强构件300能够一体形成，从而改善安全性和耐久性。

另外，可通过将加强带310所环绕的保险杠增强构件300插入到模具中并将合成树脂注射到保险杠增强构件300的外表面周围经注射成型而形成本发明的涂层320。

在将涂层320单独模制成型并装配到加强带310所环绕的保险杠增强构件300的外表面的情况下，不可避免地需要在加强带310与涂层320之间的间隙以确保容易连结，例如，需要粘合剂来使其彼此连结。

然而，由于在将加强带310所环绕的保险杠增强构件300直接插入到模具中，然后在保险杠增强构件300的外表面上注射成型涂层320时没有产生间隙，因此可通过在注射成型涂层320时浸渍在合成树脂中的加强带310的锚固效果来实现改善的连结力。

另外，由于用于注射成型涂层320的合成树脂与构成保险杠增强构件300的合成树脂相同，在注射成型涂层320时，涂层320可与保险杠增强构件300一体连结，这可产生整体一体化的配置。

即，由于通过将保险杠增强构件300插入到模具中而注射成型涂层320，保险杠增强构件300、加强带310和涂层320可彼此一体结合，这可使涂层320的连结力最大化并且确保加强带310的稳定粘附。

同时，如图1示例性地示出，在本发明中，保险杠增强构件300可位于保险杠横梁200的中央部位。

如上所述，保险杠横梁200在其两端处与车身固定连结。此时，当在车辆碰撞的情况下产生的震动被传送到保险杠横梁200时，位于距固定端最远距离处的保险杠横梁200的中央部位会变形。

因此，当用于改善每一个保险杠横梁200的耐久性的保险杠增强构件300位于保险杠横梁200的中央部位时，即使并未提供多个保险杠增强构件300，仍可获得最高效的耐久性增强效果，并且还可获得车辆碰撞所需的阻力。

同时，如图4示例性地示出，根据本发明的用于制造车辆的保险杠单元100的方法包括将保险杠横梁200安置在模具中的第一安置步骤S100；通过将合成树脂注射到插入有保险杠横梁200的模具中而注射成型保险杠增强构件300的第一注射成型步骤S200；和使由增强纤维丝束形成的加强带310环绕模制成型的合成树脂保险杠增强构件300的外部的加强步骤S300。

在第一安置步骤S100中，将保险杠横梁200安置在模具中，该模具预先制备以使得能够插入保险杠横梁200。可将保险杠横梁200的中央部位安置在模具中。使模具成形为具有与保险杠增强构件300的外部轮廓相同的腔室。

另外，在第一注射成型步骤S200中，将合成树脂插入到已插入有保险杠横梁200的模具中以便模制成型保险杠增强构件300。合成树脂可为各种类型中的任一种，例如，聚丙烯、塑料和聚乙烯。

特别地，在本发明的制造方法中，因为保险杠增强构件300直接注射成型在保险杠横梁200的外表面上，所以可实现其间的强连结、简单的处理和增强的耐久性。

另外，模具的一个表面可形成为具有格子布置的多个突出部，使得模制成型的保险杠增强构件300的一个表面具有格子布置的凹部315。以这种方式，即使不实施二次处理，仍可在注射成型步骤中提供凹部315。

同时，在加强步骤S300中，使通过第一注射成型步骤S200形成的保险杠增强构件300的外表面由加强带310环绕，以实现强度增加。加强带310由增强纤维丝束形成。

可由加强带310通过各种方法环绕保险杠增强构件300的外表面。特别地，可由增强纤维丝束通过缠绕直接环绕保险杠增强构件300的外表面，从而形成加强带310。

缠绕是将纤维性增强材料缠绕在物体的外表面以增加物体的强度 或涂布物体的方法。通常，将物体安置在缠绕机器上，接着在旋转物体时缠绕纤维性增强材料。

以这种方式，加强带310可与保险杠增强构件300紧密接触，并且可以形成为不具有任何增强纤维裂缝，从而实现较佳的刚性效果。

同时，如图4示例性地示出，根据本发明的用于制造车辆的保险杠单元100的方法还可包括将加强带310所环绕的保险杠增强构件300安置在模具中的第二安置步骤S400；和通过将合成树脂注射到已插入有加强带310所环绕的保险杠增强构件300的模具中而在加强带310的外表面上模制成型涂层320的第二注射成型步骤S500。

将在加强步骤S300中由加强带310所环绕的保险杠增强构件300安置在先前制备的模具中。模具形成有腔室，使得可将保险杠增强构件300安置在腔室中。可将加强带310在其缠绕后即刻安置在模具中，并且在通过热熔而粘附到保险杠增强构件300的外表面后插入到模具中。

在第二注射成型步骤S500中，在将合成树脂插入到已插入有保险杠增强构件300的模具中时形成涂层320。可将模具分成两部分，并且在插入的材料安置于其中之后，可连结两个模具部分以形成单个嵌套(nest)。

形成涂层320的合成树脂可与保险杠增强构件300的合成树脂相同。因此，随着合成树脂注射到模具中，加强带310浸渍在合成树脂中，并且可与保险杠增强构件300一体形成。

总之，在加强带310的外表面上形成涂层320，从而使得能够稳定地固定加强带310，并且因此改善保险杠增强构件300的耐久性。如此，保险杠增强构件300、加强带310和涂层320可彼此一体形成，导致稳定性和耐久性改善以及车辆的重量减轻。

根据以上描述明显的是，根据本发明的具有上述配置的车辆的保险杠单元和其制造方法可实现车辆的重量减轻并且满足车辆碰撞安全性需求。

特别地，提供多个管形式的保险杠横梁可减轻车辆的重量，且提供供保险杠横梁穿过的合成树脂基体可实现车辆的重量减轻以及管之间的负荷传送。另外，可通过用加强纤维环绕基体来获得在车辆碰撞 的情况下所需的强度。

另外，由于基体是通过将管形式的保险杠横梁插入到模具中而注射成型的，因此可改善基体与保险杠横梁之间的连结关系，并且在用加强带环绕基体之后重复地注射成型基体可显明增加加强带、基体与管之间的连结力，这导致保险杠单元的强度明显增加。

虽然已出于示例说明性目的公开本发明的优选实施例，但本领域技术人员将了解，在不脱离所附权利要求书中公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。