一种利于行人保护的保险杠安装结构的制作方法

本发明属于车辆保险杠结构设计技术领域，适用于汽车安全领域，具体涉及一种利于行人保护的保险杠安装结构。

背景技术：

在当今社会环境下，人们对汽车安全的要求越来越高，其中也包括了汽车对行人安全的保护。由于在交通事故中，行人处于弱势地位，受伤概率高，因此在汽车设计时，要尽量采用对行人保护有利的结构。

专利cn111703392a提供了一种能够缓冲吸能的汽车保险杠，该技术方案中，缓冲吸能主要依靠减震器、缓冲吸能夹层。采用该结构形式虽能达到减震缓冲吸能的作用，但是该结构整体工艺复杂，装配难度较大，使得制造成本升高。

专利cn111267771a提供了一种汽车前端行人保护实施方案，该技术方案通过塑料前端本体刚度弱的优点，实现保护行人的目的，但是该方案的行人保护效果并不理想，且材料成本较高。

专利cn109733308a提供了一种车辆的行人保护装置，该技术方案中，行人保护功能主要靠前保吸能盒，使得碰撞时腿部冲击载荷得到有效卸载，但是该方案由于增加吸能盒结构，使得成本升高，且安装技术难度较大。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明可提供了一种利于行人保护的保险杠安装结构，对车辆前部的保险杠本身及安装卡接结构进行优化，在保证既有安装强度的基础上，还能在汽车和行人发生低速碰撞时，对行人小腿和膝盖进行有效的保护。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

一种利于行人保护的保险杠安装结构，包括：前保险杠1、前端框架4、前保侧支架5、前防撞梁6和翼子板7、前保中支架2和前保中部卡接结构3；

所述前保险杠1上方两端与前端框架4上方定位并固定连接，前保险杠1下部与前端框架4下部固定连接，前保险杠1上方水平横向中间通过前保中支架2支撑，所述前保中支架2上方与前保险杠1固定连接，前保中支架2下方与前防撞梁6固定连接；

所述前保险杠1的行人正面碰撞区域与前防撞梁6之间的水平中间纵向距离大于85mm，前保险杠1的区域为行人侧面碰撞区域与前防撞梁6之间的水平两侧纵向距离大于50mm；

所述前保中支架2中部为翻边的空腔结构，前保中支架2与前保险杠1安装连接位置的水平纵向进行强度弱化处理；

所述前保险杠1竖直方向中部通过前保中部卡接结构3支撑安装在前保中支架2上，前保险杠1两侧分别通过前保侧支架5与翼子板7固定连接；

所述前保中部卡接结构3与前保中支架2相卡接，且前保中部卡接结构3与前保中支架2在水平横向和竖直方向均与前保中支架2间隙配合。

进一步地，所述前保险杠1顶部两端开设的两个前保主定位孔101；

所述前保主定位孔101与前端框架4上对应开设的前端框架主定位孔为保险杠安装结构的主定位孔；

所述主定位孔所在的前保险杠1上相应的前保主定位面102为所述保险杠安装结构整体的主定位面。

进一步地，所述前保险杠1的前保主定位孔101的旁侧开有用于与前端框架4固定连接的前保上安装孔103；

定位卡扣依次穿过前保险杠1的前保主定位孔101和前端框架4上对应的前端框架主定位孔，实现前保险杠1与前端框架4定位；

紧固螺栓依次穿过前保险杠1的前保上安装孔103和前端框架4上对应的前端框架上安装孔并锁紧，实现前保险杠1与前端框架4的固定连接。

进一步地，所述前保险杠1的上部中间区域开设有两个对称的前保中安装孔104；

所述前保中支架2的顶部对称开设有两个前保中支架上安装孔201；

前保中支架2的前保中支架上安装孔201与前保险杠1通过前保中安装孔104对应安装连接。

进一步地，所述前保中支架2的底部至少开设有四个呈线性分布用于与前防撞梁6固定连接的前保中支架下安装孔202。

进一步地，所述前保中支架2采用30％长玻纤-聚丙烯材料制成；

所述前保中部卡接结构3采用pp-epdm-td15材料制成。

进一步地，所述前保险杠1的底部开设有呈线性分布用于与前端框架4固定安装的前保下安装孔105，且相邻两个下安装孔105之间的距离为200mm-300mm。

进一步地，所述前保中部卡接结构3沿车辆水平横向对称设置；

所述前保中部卡接结构3的一端为用于与前保险杠1连接的螺接端，前保中部卡接结构3的另一端为用于与前保中支架2端部的前保中支架卡孔205连接的卡接端。

进一步地，所述前保险杠1两侧的侧面安装结构对称且相同；

所述前保险杠1通过前保侧支架5与翼子板7定位并固定后，再通过螺纹紧固件经前保侧安装孔106与翼子板7锁紧固定；

所述前保侧支架5分别通过侧支架螺栓连接孔一503和侧支架螺栓连接孔二504与翼子板7固定连接；

所述前保侧支架5的侧支架卡接区域一501与前保险杠1侧面内部的前保侧面卡接区域一109相卡接，前保侧支架5的侧支架卡接区域二502与前保险杠1侧面顶部的前保侧面卡接区域二110相卡接。

进一步地，所述前保中部卡接结构3与前保中支架2相卡接位置的水平横向间隙至少为1mm；

所述前保中部卡接结构3与前保中支架2相卡接位置的竖直方向间隙不超过0.2mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明所述保险杠安装结构在保险杠定位准确的情况下，还能保证安装强度，满足用户长期使用的需求。

2、本发明所述保险杠安装结构优化了行人保护结构，弱化碰撞时保险杠的强度，保护行人小腿、膝盖。

3、本发明所述保险杠安装结构大多由塑料材料构成，塑料材料成本较低，有效降低了整体制造成本。

4、本发明所述保险杠安装结构的结构设计简单，整体工艺简单、装配技术难度较低，容易实施。

附图说明

图1为本发明所述保险杠安装结构中，保险杠的主视图；

图2为本发明所述保险杠安装结构中，保险杠的侧视图；

图3为本发明所述保险杠安装结构中，保险杠的俯视图；

图4为本发明所述保险杠安装结构的定位安装分解示意图；

图5为本发明所述保险杠安装结构中，保险杠与前端框架定位局部示意图；

图6为图5中a-a剖视图；

图7为本发明所述保险杠安装结构中，保险杠中支架的主视图；

图8为本发明所述保险杠安装结构中，保险杠中支架的俯视图；

图9为本发明所述保险杠安装结构中，保险杠的上部安装结构示意图；

图10为本发明所述保险杠安装结构中，保险杠的中部装配结构内侧局部三维结构示意图；

图11为本发明所述保险杠安装结构中，保险杠的中部装配结构外侧局部结构示意图；

图12为图11中b-b剖视图；

图13为本发明所述保险杠安装结构中，保险杠的底部安装结构示意图；

图14为本发明所述保险杠安装结构中，保险杠的侧面安装结构示意图；

图15为图14中c-c剖视图；

图16为本发明所述保险杠安装结构中，前保侧支架主视图；

图17为行人腿部与车辆前保险杠碰撞区域示意图；

图18为本发明所述保险杠安装结构中，保险杠与前防撞梁距离结构示意图；

图19为本发明所述保险杠安装结构中，保险杠中支架与行人膝盖碰撞位置结构优化区域一示意图；

图20为图19中d-d剖视图；

图21为本发明所述保险杠安装结构中，保险杠中支架与行人膝盖碰撞位置结构优化区域二示意图；

图22为本发明所述保险杠安装结构中，保险杠中部卡接结构与行人膝盖碰撞位置结构优化区域局部示意图；

图23为图22中e-e剖视图；

图24为图22中f-f剖视图.

图中：

1前保险杠2前保中支架3前保中部卡接结构

4前端框架5前保侧支架6前防撞梁

7翼子板

101前保主定位孔102前保主定位面103前保上安装孔

104前保中安装孔105前保下安装孔106前保侧安装孔

107前保中部卡接位置一108前保中部卡接位置二109前保侧面卡接区域一

110前保侧面卡接区域二

201前保中支架上安装孔202前保中支架下安装孔203中支架优化区域一

204中支架优化区域二205前保中支架卡孔

501侧支架卡接区域一502侧支架卡接区域二503侧支架螺栓连接孔一

504侧支架螺栓连接孔二

具体实施方式

为清楚、完整地描述本发明所述技术方案及其具体工作过程，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本发明公开了一种利于行人保护的保险杠安装结构，如图4所示，所述保险杠安装结构包括：前保险杠1、前保中支架2、前保中部卡接结构3、前端框架4、前保侧支架5、前防撞梁6和翼子板7，其中：前保险杠1上方两端与前端框架4上方定位并固定连接，前保险杠1下部与前端框架4下部固定连接，前保险杠1上方水平横向(y向)中间通过前保中支架2支撑，前保中支架2上方与前保险杠1固定连接，前保中支架2下方与前防撞梁6固定连接，前保险杠1竖直方向(z向)中间通过前保中部卡接结构3支撑安装在前保中支架2上，前保险杠1两侧分别通过前保侧支架5与翼子板固定连接。

一、从对定位及安装结构的角度对本发明所述保险杠安装结构做具体阐述：

1、本发明所述保险杠安装结构的整体定位结构；

考虑到前保险杠的装配过程：首先，将聚丙烯材料制成的前保险杠的中部搭接在车身上；然后，分别从两侧向车内侧推装前保险杠。因此，如图3、图5和图6所示，在考虑定位的时候，将前保险杠1顶部两端开设的两个前保主定位孔101与前端框架4上对应开设的两个前端框架主定位孔作为所述保险杠安装结构整体的主定位孔h，所述主定位孔h所在的前保险杠1上相应的前保主定位面102作为所述保险杠安装结构整体的主定位面s。

通过所述主定位孔h和主定位面s制定的定位策略如下：

如图1、图2和图3所示，主定位面s限制了包括：前保险杠1的z向平移和x、y向旋转自由度在内的三个方向自由度；单个主定位孔h限制了包括：前保险杠1的x、y方向平移在内的两个自由度；两个主定位孔h限制了前保险杠1的z向旋转一个自由度；

上述定位策略符合3－2－1的定位原则，可将保险杠限制为0自由度的刚体。

2、本发明所述保险杠安装结构的上部安装结构；

如图3、图5和图6所示，在所述前保险杠1的两个前保主定位孔101的旁边分别开设有前保上安装孔103，用于与35％长玻纤-聚丙烯材料制成的前端框架4固定连接，以实现对前保险杠1的z向支撑；其中：首先，通过定位卡扣依次穿过前保险杠1的前保主定位孔101和前端框架4上对应的前端框架主定位孔，实现前保险杠1与前端框架4的基本定位；然后，通过紧固螺栓依次穿过前保险杠1的前保上安装孔103和前端框架4上对应的前端框架上安装孔，并锁紧，实现前保险杠1与前端框架4的固定连接；

考虑到前保险杠1的y向安装位置之间的距离应在0mm-500mm的合理区间范围内，而为了保证前保险杠1的定位精准及稳定性，两个所述前保主定位孔101之间的距离大于800mm，且前保上安装孔103与前保主定位孔101相邻，故，本发明所述前保险杠安装结构的保险杠1顶部两端开设的前保上安装孔103中间的距离l1超过了800mm，如图9所示，这将导致前保险杠1的y向悬空较多，故，在所述前保险杠1的上部y向中部区域开设两个对称的前保中安装孔104，并通过所述前保中支架2为前保中安装孔104所在的安装点位置提供支撑；

所述前保中支架2采用低成本且高强度的30％长玻纤-聚丙烯材料制成；如图7和图8所示，所述前保中支架2的顶部对称开设有两个前保中支架上安装孔201，且前保中支架上安装孔201与前保险杠1上开设的前保中安装孔104一一匹配对应，前保中支架2的前保中支架上安装孔201与前保险杠1通过前保中安装孔104对应安装连接，以实现对前保险杠1的y向中间悬置区域进行可靠支撑；所述前保中支架2的底部至少开设有四个呈线性分布的前保中支架下安装孔202，所述前保中支架2的前保中支架下安装孔202通过螺栓固定安装在采用dp780钢板材料制成的前防撞梁6上，如图4所示；此外，所述前保中支架2的两端还分别开设有前保中支架卡孔205。

3、本发明所述保险杠安装结构的底部安装结构；

如图3、图4和图13所示，所述前保险杠1的底部至少开设有三个呈线性分布的前保下安装孔105，且相邻两个下安装孔105之间的距离l2应在200mm-300mm的合理范围之间，以保证前保险杠1的安装强度，本具体实施方式中，相邻两个下安装孔105之间的距离l2为225mm；所述前保险杠1的前保下安装孔105通过螺栓固定安装在前端框架4的底部。

4、本发明所述保险杠安装结构的中部安装结构；

考虑到前保险杠1的z向安装位置之间的距离应在0mm-400mm的合理区间范围内，而通常情况下，前保险杠的竖直高度超过500mm，本发明所述前保险杠安装结构中，前保上安装孔103开设于前保险杠1顶部，前保下安装孔105开设于前保险杠1底部，这就致使前保险杠1的前保上安装孔103与前保下安装孔105之间的z向距离h1超过500mm，造成前保险杠1的z向悬空较多，故需要在前保险杠1的z向增设支撑点，该支撑点可通过所述前保中支架2提供，所述前保中支架2与前保险杠1之间通过前保中部卡接结构3固定连接，以实现为前保险杠1提供可靠的z向支撑；如图1所示，所述前保中部卡接结构3的安装位置共有两处，前保险杠的y向分别设置在与车辆主驾驶位相对应的前保中部卡接位置二108处，以及与车辆副驾驶位相对应的前保中部卡接位置一107处；

所述前保中部卡接结构3采用低价且强度适中的pp-epdm-td15材料制成，前保中部卡接结构3的一端为用于与前保险杠1螺接的螺接端，前保中部卡接结构3的另一端为用于与前保中支架2端部的前保中支架卡孔205相卡接的卡接端。

5、本发明所述保险杠安装结构的侧面安装结构；

如图4所示，前保险杠1两侧的侧面安装结构对称且相同，前保险杠1通过前保侧支架5与翼子板7准确定位并固定后，再通过螺纹紧固件与翼子板7锁紧固定，其中：

如图4、图14和图15所示，所述前保险杠1的侧面与翼子板7相对接的区域有两处，分别为：前保险杠1侧面内部的前保侧面卡接区域一109和前保险杠1侧面顶部的前保侧面卡接区域二110；在前保险杠1侧边还设有用于与翼子板7锁紧固定的前保侧安装孔106；

如图4和图16所示，所述前保侧支架5采用聚甲醛材料制成，前保侧支架5上与前保险杠1相对应地区域分别设有侧支架卡接区域一501和侧支架卡接区域二502，在前保侧支架5上还分别开有侧支架螺栓连接孔一503和侧支架螺栓连接孔二504；

首先，所述前保侧支架5分别经侧支架螺栓连接孔一503和侧支架螺栓连接孔二504通过螺栓固定连接在镀锌钢板材质的翼子板7上；然后，将与翼子板7连接好的前保侧支架5卡接在前保险杠1的侧面，侧支架卡接区域一501与前保侧面卡接区域一109相卡接，侧支架卡接区域二502与前保侧面卡接区域二110相卡接，此时，既保证了前保险杠1位置度的准确性，好保证了前保险杠1和翼子板7之间的间隙面差；最后，将卡接好的前保险杠1经侧面的前保侧安装孔106通过m5自攻螺钉与翼子板7锁紧固定。

综上，本发明所述保险杠安装结构既保证了保险杠定位准确又保证安装强度，能够满足用户长期使用的需求。

二、从优化行人保护的角度对本发明所述保险杠安装结构做具体阐述：

现实交通环境中，汽车和行人发生碰撞时，与汽车的前保险杠发生接触碰撞的区域主要在行人的膝部和小腿位置，如图17所示，故本发明所述利于行人保护的保险杠安装结构从与行人膝部和小腿发生碰撞的区域进行结构优化，具体结构阐述如下：

1、碰撞缓冲空间优化；

如图18所示，所述前保险杠1与前防撞梁6之间留有一定距离，来为碰撞时保险杠变形提供缓冲空间，即为碰撞缓冲空间；

所述前保险杠1横向两侧距离纵向中心线300mm以内的区域为行人正面碰撞区域，所述行人正面碰撞区域内前保险杠1与前防撞梁6之间的中间纵向(x向)距离d1＞85mm；

所述前保险杠1横向两侧距离纵向中心线300mm以外的区域为行人侧面碰撞区域，所述行人正面碰撞区域内前保险杠1与前防撞梁6之间的两侧纵向(x向)距离d2＞50mm；

上述前保险杠1与前防撞梁6之间充分预留了缓冲空间。

2、前保中支架结构优化；

如图17所示，当汽车和行人发生碰撞时，前保险杠1上部是与行人的膝盖碰撞位置，且碰撞方向为x向，故需对保险杠安装结构的x向强度进行弱化；

如前所述，本发明所述保险杠安装结构中，通过前保中支架2为前保险杠1提供z向支撑，所述前保中支架2底部固定在前防撞梁6上，前保中支架2顶部的支撑连接点在z向的悬空量h2可达130mm，故所述前保中支架2z向中部的中支架优化区域一203采用掏空弱化的处理方式形成带翻边的空腔结构，从而实现保险杠安装结构的x向强度进行弱化；此外，所述前保中支架2的前保中支架上安装孔的x方向与前保险杠1安装连接位置之间的中支架优化区域二204在易与行人发生碰撞的x方向上的结构进行x向强度弱化处理，从而进一步实现保险杠安装结构的x向强度进行弱化；

通过上述对前保中支架结构优化，弱化保险杠安装结构的x向强度，能够保证车辆在与行人发生x向碰撞时，前保中支架2与前保险杠1相连接的上部位置及z向中部位置充分变形缓冲，以减少对行人膝部及小腿部位的伤害。

3、前保中部卡接结构优化；

如图17所示，当汽车和行人发生碰撞时，前保中部卡接结构3位置处于行人小腿碰撞区域，此处既要保留前保中部卡接结构3在z向支撑功能，又要对前保中部卡接结构3的x向强度进行弱化；

所述前保中部卡接结构3与前保中支架2配合连接，且对前保险杠1在x方向上无任何约束；

如图22、图23和图24所示，所述前保中部卡接结构3的卡接端与前保中支架2端部的前保中支架卡孔205相卡接，其中，前保中部卡接结构3的卡接端与前保中支架2的前保中支架卡孔205边缘之间，在车辆左右横向，即y方向上的间隙wy满足：wy≥1mm，实现方便操作人员装配；前保中部卡接结构3的卡接端与前保中支架2的前保中支架卡孔205边缘之间，在车辆竖直方向，即z方向上的间隙wz根据制造工艺水平，满足：0mm＜wz≤0.2mm；

上述前保中部卡接结构3的安装结构优化，保证了前保中部卡接结构z向支撑强度的同时，还能使汽车和行人发生碰撞时，前保险杠x向能够充分变形缓冲，吸收动能，保护行人小腿。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。