用于车辆前部或后部结构的撞击吸收装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于机动车辆前部或后部结构的撞击吸收装置。所述车辆前部或后部 结构包括支架，所述支架典型地包括用于共同支承保险杠梁的两个纵梁。每个纵梁通常由 沿车辆纵向轴线定向的焊接在其全部长度上的零件构成，所述零件的前端或后端用于支承 典型地横向定向的所述保险杠梁。在涉及本发明的撞击吸收装置中，也称为"冲撞盒"的吸 收器插设在每个纵梁的端部和保险杠梁之间，以在低速撞击的情况下保护支架结构。根据 现有技术文件，冲撞盒或为纵梁前部的可变形且可移动的部分，或为与保险杠的横梁相联 结的可变形部分，以形成低速撞击的撞击吸收装置，也称为"冲撞管理系统"（CMS)。
【背景技术】
[0002] 实际上，当正面撞击速度小于4km/h时，保险杠和冲撞盒在弹性范围内变形并且 无损坏地回复到初始位置。当撞击速度大于4km/h时，保险杠和冲撞盒承受能够吸收至少 部分撞击能量的塑性变形。当撞击的速度保持小于大约4km/h时，所吸收的能量还能够保 护车辆的其余结构（可修复阈值）。此外，当撞击速度大于4km/h时，支架结构被损坏，维修 成本由此提高。
[0003] 已知多个现有技术文件，如 US6003930、US2004/0201254、US6258465、EP1041165、 EP1688312、US2003/0207143、US2001/0037844,冲撞盒在纵向方向上具有伸长的型材部 分，所述型材部分在由于撞击产生的压缩力作用下连续弯曲变形。称为"捆扎"或"压皱 (bottelIement) "（英文为"progressive folding"）的这种变形方式为微小不稳定整体造 成的结果，该结果导致型材部分的壁的局部弯曲，所述壁塑性变形并且具有均匀分布的裂 片。有利地，型材部分为压制的型材，典型地为铝合金，其截面设置成使压皱能够产生在所 述型材部分的全部有用长度上并且吸收大部分动能。研究型材截面的形状和厚度、压制的 合金的属性以得到规则的压皱，并且避免压弯型的重大不稳定导致球形联轴节（装枢轴） 的突然变形，在吸收全部动能之前型材会由于所述突然变形而被快速弯曲和挤压。
[0004] 机动车生产商和保险人已限定了"冲撞测试"协议，以改善作用在车辆上的安全状 况。起初，这些测试模拟了正面撞击，即产生完全纵向力的撞击。最近，在这些"冲撞测试"、 尤其是依据协议（参见如 "RCAR Low-speed structural crash test protocol"_2011 年 7月2. 2版）的Euro-NCAP或RCAR中，撞击不再是完全正面的而是被偏移：如图I所示，测 试中的车辆1冲向设置在驾驶员侧的墙壁2,以使所述墙壁在大于车辆的40%宽度（U > 〇. 4祁）上提供障碍并且与车辆纵向轴线L的垂线P形成10°的角度α。
[0005] 安装在车辆上的吸收器或冲撞盒是相对稳固的。通过
限定欧拉 方向的纵横比，其中L为承受压缩的部分P的长度，P为等于
的回转半径， S为受压缩型材的截面面积，I为相对于所述截面重心的截面二次轴矩（moment quadrat ique) 1
,在撞击时承受压缩的冲撞盒型材部分的欧拉纵横 比典型地在2和3之间，以使型材的纵向挤压距离最大值略微超过回转半径的2. 5倍。在 很多涉及压缩测试的日文文件中比较了不同合金型材的性能，并且在200mm长的型材上强 加在IOOmm挤压长度上的压缩。
[0006] 新的撞击试验协议EuroNCAP和RCAR所强加的正面撞击不再仅为纵向的，还包含 作用在吸收器上的横向力和扭矩。这些新测试条件增大了压弯型弹性失稳的风险并且致使 进一步减小了纵横比，以使吸收器需在相同截面上较短并且进一步限制了通过型材部分的 压皱而吸收动能。在不变的长度上，吸收器的压弯风险由于端部接近固定端而更小。这是 纵梁（或延长部）的端部通常设置有横向边缘以及将冲撞盒焊接在用于固定在所述横向边 缘上的板上的原因。
[0007] 然而，欧洲专利申请EP1717107描述的吸收器具有用于固定保险杠横梁的第一端 以及不与横向板连成一体而是插在纵梁内部的第二端。一旦插入一定长度，用固定部件将 该第二端固定在纵梁上，固定部件典型地包括穿过与冲撞盒和纵梁相面对的纵向壁的螺 栓。
[0008] 专利申请FR2892088提出保留冲撞盒的同时将纵梁分为两部分：前部在速度大于 15km/h的撞击过程中易于变形（所述速度可典型地达到70km/h)，并且装配在更具刚性的 后部上，所述后部在同一撞击过程中不会损坏。因此，在撞击速度大于15km/h时，仅需拆卸 冲撞盒和纵梁前部进行更换。纵梁的前部和后部设置有横向边缘，以利用穿过所述横向边 缘的可移动固定部件可将前部固定在后部上。
[0009] 申请人研究开发一种用于机动车辆前部（或后部）结构的撞击吸收装置，该撞击 吸收装置针对低速撞击更具优良性能，改善了可修复阈值同时实施起来简单、轻便且成本 低，并且对于如EUR0NCAP正面撞击测试的高速冲撞测试产生了最佳结果。
【发明内容】
[0010] 本发明的第一目的在于提供了一种用于车辆前部或后部结构的撞击吸收装置，所 述撞击吸收装置包括支架，所述支架具有共同支承保险杠梁的两个纵梁。换句话说，用于车 辆的撞击吸收结构包括的支架具有共同支承保险杠梁的两个纵梁。所述撞击吸收结构包括 所述保险杠梁和插设在每个纵梁和所述保险杠梁之间的吸收器。所述吸收器具有在小于极 限力的力的作用下撞击时产生变形的有用部分，如果大于所述极限力则所述纵梁产生塑性 变形。所述吸收器为管状型材，所述型材的端部插在所述纵梁的开口端的内部并且固定在 所述开口端中。所述撞击吸收结构的特征在于，所述吸收器的材料为由铝合金压制的型材， 所述型材的未被插入所述纵梁中或所述保险杠梁中的部分对应于所述有用部分，所述部分 的长度大于回转半径的5倍，所述回转半径由公式，
限定，其中I为截面二次轴矩，S为所 述型材的横截面面积，在基本正面撞击的作用下，所述横截面使所述有用部分能够在一定 长度上通过压皱变形，以使纵向挤压距离大于所述回转半径的4倍，优选地为所述回转半 径的4. 25倍，更优选地为4. 5倍，或者4. 6倍。
[0011] 通过指出吸收器为压制的型材，可理解到所述吸收器由压制的型材实施，如 EP1717107中型材的一些部分可被局部加工或塑性变形。所述型材的一部分对应于在撞击 时塑性变形的所述有用部分。由于构成型材的材料的大幅度塑性变形和型材的几何形状、 更具体地型材横截面，所述型材在基本正面撞击时使所述有用部分在长度上通过在小于所 述极限力的力的作用下的压皱产生变形，以使纵向挤压距离大于所述回转半径的4倍，优 选地为4. 25倍，更优选地为4. 5倍或4. 6倍。用或多或少复杂的具有不同横截面的型材可 得到这种结果，型材由铝合金构成。优选地，选择特别能够大程度塑性变形的铝合金，更具 体地，选择根据错业协会指定的AA6xxx系列的合金，处于T5、T6或T7型淬火-回火状态。
[0012] 优选地，在压皱之前，所述有用部分具有的欧拉纵横比至少等于5,优选地等于 5. 7,更优选地等于6. 4。事实上，用于轻便车辆前部结构的大多数吸收器具有的回转半径 大约为30-40mm，这表明有用部分需具有典型地在150和250mm之间的长度并且典型地在 大约120和180mm之间的长度上被压皱。在将描述的实施例中，吸收器具有37mm的回转半 径，具有的有用部分的长度大于220mm，并且能够在大于165mm的长度上被压皱。
[0013] 申请人事实上测量到一些铝合金型材对于压皱的显著能力使得能够设计比现有 方案更加细长的吸收器，以能够提高通过吸收器变形来吸收的动能的量，而无由撞击产生 并且导致已被改变的所述压皱的力的强度。因此该力保持小于标定力，大于该力则纵梁塑 性变形，以在现有车辆前部结构的情况下足以使纵梁缩短，吸收器在对应于吸收器长度增 大的一定长度上附接至纵梁，而不会另外改变纵梁的设计。由此可提高可修复阈值的关键 速度。而且，由于该改变，申请人可将可修复阈值增加到接近20km/h的速度，明显大于传统 设定的15km/h的速度。
[0014] 根据本发明，撞击吸收结构所设置的吸收器如欧洲专利申请EP1717107所述插在 车辆纵梁开口端的内部。利用提供接近固定端情况的固定部件来插入及固定端部。由于要 考虑到工业尺寸公差，不能说吸收器的端部被插入而在纵梁开口端内部无间隙。为了无障 碍地将吸收器端部插在纵梁开口端内，应开设尽可能小但非零的间隙。为了改善所述吸收 器和所述纵梁的纵向壁之间的接触，有利地将插件插入吸收器空腔内部，所述插件在螺栓 夹紧时用于支撑，纵梁和吸收器的每对纵