聚合物能量吸收器及相关车辆的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开总体上涉及聚合物能量吸收纵梁延伸件(rail extens1n)。
【背景技术】
[0002]保险杠系统通常沿宽度或横向跨越车辆的前部延伸以及跨越车辆的后部延伸并且安装至在纵向方向上延伸的纵梁。用于机动车辆的许多保险杠组件(bumperassemblies)包括保险杠和注射模制的能量吸收器，该能量吸收器固定至保险杠，仪表板(汽车仪表板，fascia)覆盖能量吸收器。
[0003]有利的能量吸收保险杠系统通过快速地将荷载积聚成刚好处于纵梁的荷载极限以下并且在冲击能量已消散之前维持所述荷载恒定来实现高效率。能量吸收系统通过管理冲击能量吸收而试图降低由于碰撞导致的车辆损坏。美国联邦机动车安全标准(usFMVSS)、加拿大机动车安全标准(CMVSS)、欧洲EC E42消费者立法、欧洲NCAP行人保护要求、安联冲击要求(Allianz impact requirement)、以及针对大腿和小腿的亚洲行人保护(Asian Pedestrian Protect1n for lower and upper legs)规定了保险杠系统冲击要求。另外，美国公路安全保险协会(IIHS)已经开发出了对前保险杠系统和后保险杠系统两者的不同的障碍测试协议。这些要求必须满足为各种汽车平台和汽车模型中的每一种所设定的各种设计标准。如果对车辆的框架的任何组件即使具有非常有限的损害，也可能大大加剧修理车辆的费用。
[0004]这产生了对开发低成本、轻重量和高性能的能量吸收系统的需要，所述系统能量吸收会变形并吸收冲击能量，以确保良好的车辆安全等级并降低低速碰撞中的车辆损坏。不同的组件由于它们固有的几何形状和安装要求而需要不同的能量吸收器设计以满足冲击标准。因此，汽车行业不断地寻求用于提高车辆的整体安全等级的经济的解决方案。因此，持续需要提供能降低车辆损坏和/或增强车辆安全等级的解决方案。
【发明内容】
[0005]在各种实施方式中公开了能量吸收纵梁延伸件、用于制造能量吸收纵梁延伸件的方法以及使用能量吸收纵梁延伸件的车辆。
[0006]在一个实施方式中，纵梁延伸件包括:包括聚合物本体的能量吸收器；车辆附接接片(vehicle attachment tab)，该车辆附接接片从能量吸收器的一端延伸并构造成附接至车辆纵梁；以及保险杠附接接片，该保险杠附接接片从所述能量吸收器的另一端处伸并且构造成附接至保险杠。所述能量吸收器可包括:通过小室壁形成的小室，所述小室壁沿所述能量吸收器的长度延伸并且穿通所述能量吸收器形成腔体；和开放通道，所述开放通道形成在能量吸收器的每一侧上，其中所述通道由相邻小室的壁界定。
[0007]在一个实施方式中，车辆可包括:保险杠；车辆纵梁；纵梁延伸件；车辆附接接片，所述车辆附接接片从所述纵梁延伸件的纵梁端延伸并且附接至所述车辆纵梁；以及保险杠附接接片，所述保险杠附接接片从所述纵梁延伸件的另一端延伸并且附接至保险杠。所述纵梁延伸件可包括:包括聚合物本体的能量吸收器，其中所述能量吸收器包括由小室壁形成的小室，所述小室壁沿所述能量吸收器的长度延伸并且穿通所述能量吸收器形成腔体；以及开放通道，所述开放通道形成在所述能量吸收器的每一侧上，其中所述通道由相邻小室的壁界定。
[0008]在一个实施方式中，提供了一种控制车辆延伸件的破碎的方法，可包括:形成纵梁延伸件，该纵梁延伸件包括具有聚合物本体的能量吸收器，其中所述能量吸收器包含由小室壁形成的小室，所述小室壁沿该能量吸收器的长度延伸并且穿通所述能量吸收器形成腔体；沿着纵梁延伸件的外侧形成开放通道；在所述能量吸收器的破碎过程中测量初始力峰值；基于所述初始力峰值来使一些小室的表面成斜面；改变所述斜面的角度直到所述初始力峰值小于期望的最大力。
[0009]下文更加具体地描述了这些及其它非限制性的特性。
【附图说明】
[0010]以下是附图的简要说明，其中相同的元件用类似的标号标示，并且给出附图是为了说明本文公开的示例性实施方式的目的而非用于限制的目的。
[0011]图1为白车身(BIW)的实施方式的立体局部视图，其中聚合物纵梁延伸件位于保险杠和纵梁之间。
[0012]图2为聚合物纵梁延伸件的实施方式的立体正视图，具有斜面小室和车辆附接件。
[0013]图3为聚合物纵梁延伸件的另一个实施方式的立体正视图，不具有斜面小室但具有车辆附接件。
[0014]图4为聚合物纵梁延伸件的又一个实施方式的立体正视图，具有斜面小室和车辆附接件。
[0015]图5为纵梁延伸件性能的图表，显示了模拟聚合物纵梁延伸件和测试聚合物纵梁延伸件的位移(_)与力(千牛(kN))的关系。
[0016]图6为纵梁延伸件性能的图表，显示了图5的模拟聚合物纵梁延伸件与金属纵梁延伸件相比的位移(_)与力(kN)的关系。
【具体实施方式】
[0017]在各个实施方式中，本文公开的是能量吸收装置，所述能量吸收装置可以与车辆部件结合使用，例如用以使冲击期间遭受的损坏最小。虽然可以预想到的是，所述能量吸收纵梁延伸件可包括金属嵌件(例如，战略性定位的金属加强件)，但是这些元件可以全部是聚合物元件(除了定位于构造成附接至车辆的车辆接片中的附接嵌件以外)。期望的是将延伸件的能量吸收区段构造成在冲击过程中保持基本恒定的力(例如，变化小于或等于20%)。换句话说，如果所需的恒定力为100kN，变化不超过80kN至120kN。还应当注意的是，期望地，在冲击过程中，所述能量吸收区段施加超过所述恒定力(例如，最大期望力)小于或等于20%、具体地小于或等于10%、且更具体地小于或等于5%的力。换句话说，如果所需的恒定力为100kN，期望的是，在冲击过程中，所述能量吸收区段施加的力小于或等于120kN，具体地小于或等于llOkN，且更具体地小于或等于105kN。应当理解的是，由所述能量吸收区段施加的所述力是在足以破碎所述能量吸收区段的冲击过程中施加的，直到所述能量吸收区段被破碎。
[0018]除了在破碎过程中维持基本恒定的力之外，期望的是所述纵梁延伸件完全被破碎并且在破碎过程中的力不会超过车辆的力极限。在纵梁延伸件上引发破碎的最小力取决于纵梁的强度。通常，引起破碎的最小力大于或等于60kN，具体地大于或等于70kN，且更具体地大于或等于80kN。换句话说，在冲击过程中的力被维持在低于纵梁的力极限以下以使得在所述纵梁延伸件完全破碎之前纵梁不会失效或变形。
[0019]所述纵梁延伸件可以具有多个小室并且可以是更通常称为“蜂巢”的泡状结构。所述结构的蜂巢可以为任何多边形或圆形形状的，例如为圆形、椭圆形、正方形、矩形、三角形、菱形、五边形、六边形、七边形和八边形几何形状以及包含前述几何形状中至少一种的组合。其中各边的长度相等(除了由于因相邻边形成的角的弯曲导致的差异之外)的结构在获得所需的破碎特性上是特别有用的。换句话说，具有倒圆或90度角的基本正方形的小室一直特别有用。
[0020]所述纵梁延伸件的材料可以是可形成所需形状并提供所需性能的任何热塑性材料或热塑性材料的组合。聚合物的例子包括热塑性材料以及热塑性材料弹性体材料的组合、和/或热固性材料。可能的热塑性材料包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT);丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS);聚碳酸酯；聚碳酸酯/PBT共混物；聚碳酸酯/ABS共混物；共聚碳酸酯-聚酯；丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(ASA);丙烯腈_(乙烯-改性聚丙烯二胺)_苯乙烯(AES);亚苯醚树脂；聚苯醚/聚酰胺的共混物；聚酰胺；苯硫醚树脂；聚氯乙烯PVC ;耐冲击聚苯乙烯(HIPS);低/高密度聚乙烯(L/HDPE);聚丙烯(PP);膨胀聚丙烯(EPP);和热塑性烯烃(TPO)。例如，所述聚合物可包括Xenoy?树脂、和/或Noryl ? GTX树脂，其可从SABIC商业获得。所述聚合物可以任选地例如使用纤维、颗粒、薄片以及包含前述至少一种的组合来进行强化。例如，玻璃纤维、碳纤维以及包含前述至少一种的组合。例如，塑料嵌件可以由STAMAX?材料制成，该材料为可从SABIC商业获得的长玻璃纤维增强聚丙烯。所述延伸件也可以由包含任何上述材料和/或增强材料的至少一种的组合来制成，例如，具有热固性材料的组合。
[0021]所述纵梁延伸件的总尺寸(例如，具体尺寸)将取决于特定的车辆、所期望的破碎特性和可利用的空间。例如，纵梁延伸件的长度(1)、高度(h)和宽度(W)将取决于车辆的纵梁和保险杠之间可用的空间的量以及破碎特性(例如，所需的位移)(参见图1)。小室的设计、倾斜区段的角度及存在、小室壁的厚度将取决于所需的破碎特性(例如，在