保险杠冲击测试装置的制作方法

专利名称：：保险杠冲击测试装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及保险杠冲击测试装置，其中冲击屏障例如摆式屏障或静止屏障被更改为在其冲击表面上更像车辆保险杠。
背景技术：
：车辆保险杠测试是联邦汽车安全标准(FederalMotorVehicleSafetyStandards)和相关的汽车保险协会规格和标准的一个重要部分。最近，政府管理机构和保险行业协会需要能更好地测量低速碰撞时车辆保险杠接合稳定性的测试。(见SAE技术论文2004-01-1319，2004年3月8日，名称为“在开发用于提高低速碰撞时保险杠稳定接合的测试中的重要考虑”(“ImportantConsiderationsintheDevelopmentofaTesttoPromoteStableBumperEngagementinLow-SpeedCrashes”)目的是开发一种测试装置，其能够在更好地复制“现实世界”前端(或后端)碰撞对车辆造成的损害的情况下，例如在允许一辆车辆的保险杠竖直地滑动到另一辆车辆的保险杠之上(或之下)的情况下，利用(现有的)标准化冲击屏障来测试车辆对车辆的碰撞。在上述的SAE文章中，各种能量吸收器被连到标准屏障的面上，进行了测试并对测试结果进行了分析。但是，希望有进一步的改进。(见SAE论文2004-01-1319第10页，第2栏第24-26行，“需要对仿形屏障和可变形部件进行更多的研发...”)值得注意的是，SAE论文2004-01-1319中所报告的测试并未在标准屏障上提供复制面板的部件。没有复制面板的部件会大大影响第一保险杠滑到第二保险杠之上(或之下)的动力学，并大大影响能量吸收器的塌陷和车辆损坏程度。同时，尽管希望有复制面板的部件，但是理想的是在测试后不分解标准屏障的情况下允许看到能量吸收器。此外，各种能量吸收器到冲击屏障上的连接不是标准化的，并且会比开始看起来的那样更困难，这是因为每个不同的能量吸收器产品上的连接位置是不同的，且后表面形状也是不同的。连接和后表面支撑都会显著影响能量吸收器的性能及功能。在SAE论文2004-01-1319中没有建议对这些难题的解决方案。此外，该SAE论文没有考虑成本问题，例如保险杠测试机构的工具加工成本、材料成本和库存成本。至少一个实体已经建议采用蜂窝铝(例如CellBond材料)粘结到屏障冲击测试装置的面上。但是，该材料太贵，同时在机加工或切削成预定形状时包含锐边，并且一旦粘结后就变成屏障冲击测试装置的不能容易拆除的一个“永久性”部分。另外不可取的是焊接托架和/或以其它方式永久地改变冲击屏障，因为除了成本以外，这些改变会影响或阻碍那些不需要或不希望复制面板的其它保险杠测试。图示的屏障21(图2-4)是现有技术中的标准测试装置。其包括用于连接到摆式支撑或静止锚固件上的安装基板26，一对支撑壁27，以及大致表示空气动力学车辆保险杠的竖直方向平且水平方向为曲线形的前面板28。使用屏障的步骤是公知的，并且在美国标准测试方法(ASTM)手册中详细说明了。理想的是，通过提供可更好地复制车辆前(或后)保险杠的装置来改进屏障21和其它相似的屏障，这样可以对车辆进行标准化测试，以确定在两车低速情况下保险杠对保险杠碰撞时一车保险杠滑动到另一车保险杠之上或之下而造成的损坏。同时，任何此类的方案必须要考虑不昂贵的实际需要，以适应大量的测试(例如每年8000次以上)，并且这也是由于测试用的资金有限和对政府、保险公司、汽车原始设备制造商和独立车辆测试机构的成本压力而决定的。并且，所述系统必须容易使用，并且优选不应该使用粘结剂或其它永久连接方式。因此，希望得到一种具有上述优点并解决上述问题的改进的保险杠冲击测试装置。特别是，想要一种标准屏障测试系统，其允许将面板似的部件合并到屏障测试装置中，但是不会妨碍或干扰“读取”和视觉检查测试结果(包括内部部件的变形)的能力，并且不会导致过高的成本和库存考虑。另外，想要一种单个的低成本能量吸收器，其能够用于具有不同扫掠半径(sweepradii)的屏障上。
发明内容根据本发明的一个方面，一种用于车辆保险杠冲击测试的保险杠屏障测试装置包括适于测试车辆保险杠冲击强度的标准屏障，以及至少一个连到屏障上的热成形的屏障面覆盖部件。根据本发明的另一方面，一种用于车辆保险杠冲击测试的保险杠屏障测试装置包括适于测试车辆保险杠冲击强度的标准屏障，以及构造成用于连到屏障的面上并具有复制保险杠面板轮廓的凹形形状的塑料屏障面覆盖部件。根据本发明的另一方面，一种用于车辆保险杠低速冲击测试的保险杠屏障测试装置包括适于测试车辆保险杠冲击强度的重型屏障，与屏障面接合的能量吸收器，以及覆盖能量吸收器的热成形面覆盖部件，该面覆盖部件连到屏障上并具有配合地接合能量吸收器并将其保持到位的凹形形状。根据本发明的另一方面，一种用于车辆保险杠冲击测试的保险杠屏障测试装置包括适于测试车辆保险杠冲击强度的标准屏障，以及设于屏障面上的能量吸收器，该能量吸收器具有压溃盒(crushbox)及互联相邻压溃盒的材料。在一种较窄的形式中，还提供有具有凹部的保持器，该凹部接收并保持能量吸收器，且该凹部包括有间隔开的并允许可释放地连接到屏障上的连接凸缘。根据本发明的另一方面，一种用于车辆保险杠冲击测试的保险杠屏障测试装置包括适于测试车辆保险杠冲击强度的标准屏障，设于屏障面上的能量吸收器，以及具有凹部的保持器，该凹部接收并保持能量吸收器，且该凹部包括有间隔开的并允许可释放地连接到屏障上的连接凸缘。与以上相关的方法也构成本发明构思的一部分。本发明的目的是提供一种可拆除地连到用于车辆保险杠系统的屏障冲击测试装置上的能量吸收器。本发明的目的是一种能量吸收器，其能够弯曲并能连到用于车辆保险杠系统的具有不同扫掠半径的屏障冲击测试装置上。通过参考以下的说明书、权利要求书和附图，本领域技术人员将会理解本发明的这些和其它方面、目的和特征。图1为保险杠屏障冲击测试装置布置的透视图，包括模拟能量吸收器的第一热成形部件和连到标准屏障的面上并与其接合的模拟面板的第二热成形盖部件；图1A为第一和第二部件的分解透视图，能量吸收部件包括仅仅是示例的4个不同形状的压溃盒；图1B为另一种保险杠屏障冲击测试装置布置的透视图，包括设于标准屏障上的热成形能量吸收器部件和分解的模拟面板的盖部件；图2-4为如上所示的现有技术中标准屏障的顶视图、前视图和端视图；图5-6为挠性能量吸收器部件的前视图和透视图，其适于弯曲和被连到具有不同扫掠半径的屏障冲击测试装置上；图7-9为图5中能量吸收器部件压溃盒的顶视图、底视图和侧视图，并且图7A为端部就位的压溃盒的顶视图；图10-11为图5所示并位于屏障冲击测试装置前表面上的能量吸收器部件的顶视图，图11中把模拟面板的盖部件拆除了以更好地显示能量吸收器部件，并且图11显示了能量吸收器部件可以具有不同的前部形状(比较虚线和破折线)；图12为图10中装置的顶视图，但是围绕能量吸收器连有一个不同的模拟面板的盖部件，以将能量吸收器保持在屏障冲击测试装置的面上；图13-14分别为图12和11的透视图；图15-17为图12-13所示模拟面板的盖部件的前视图、顶视图和端视图，图17还显示了一种可选的前部轮廓(虚线)；图18和19为安装于标准屏障冲击测试装置上的能量吸收器部件和盖部件的顶视图和透视图。具体实施例方式保险杠屏障测试装置20(图1)包括标准化屏障21(图2)(本文中也称为“屏障冲击测试装置”)，其适于测试车辆保险杠冲击强度；以及第一和第二屏障面部件22和23(图1)，它们连在屏障21上，以复制“通用”车辆保险杠的轮廓和功能。第一面部件22(本文中也称为“能量吸收器”)是热成形的能量吸收部件，其复制载人车辆保险杠系统的能量吸收器。典型地，车辆保险杠冲击测试中理想的压溃强度在约50psi到75psi之间，且能量吸收部件22的材料、厚度和形状可以达到该理想的冲击强度。第二部件23是热成形的模拟面板的盖部件，其以复制车辆面板的方式覆盖能量吸收器模拟部件22和屏障21。设想的是，第二热成形的盖部件23可以是在屏障上的相对简单的C形部件。可选地，盖部件23被制成可以允许看到能量吸收器(即，看到第一能量吸收部件22，这样就可以在测试后检查)。设想的是，本文所用的术语“屏障”将被广义地解释为指任何测试装置，静止的(例如壁式屏障)或可动的(例如摆式屏障)。本发明针对的是采用由热塑性板材(优选高密度聚乙烯(HDPE))制成的热成形部件来改进测试的需要。热成形是这样一种工艺，其中聚合物板被加热从而包围到芯棒上，然后冷却以保有其新形状。有利地是，热成形部件可利用工具来成形，所述工具成本低且可以短的交货期快速制造。因此，部件22和23可以快速、低成本地制造，尽管它们的量小且形状有各种各样。还可以在不改变工具加工的情况下改变压溃载荷。对于较高的压溃载荷，使用较厚的板。对于较低的压溃载荷，使用较薄的板。测试过的部件22和23还可以容易地回收并制成新的部件。图示的模拟能量吸收器的热成形部件22(图1)包括基壁30，其邻靠屏障21的曲线型前板28。图示了多个不同形状的压溃盒31A-31D，它们从基壁30向前延伸，但是设想的是，这些压溃盒可以均是相同或相似的尺寸、形状和高度，这取决于部件22的特定要求。特别的，见如下所述的部件22A(图6)。在部件22中，图示的压溃盒31A-31D每个均包括前壁、顶壁、底壁和侧壁，它们形成了中空的三维形状。压溃盒31A-31D被布置成提供正如保险杠系统所期望的三维曲线形前部形状(本文中也称为“扫掠”或“纵向曲率”)，并且提供预期要复制的局部强度和力-挠度吸收曲线。图示的部件22高度被限制为等于梁21的竖直尺寸，并且长度被限制为展宽等于梁21的展宽尺寸。但是设想的是，模拟能量吸收器的热成形部件22可以在竖直方向和纵向上比屏障21更大或更小，这取决于所要复制的特定“通用”保险杠系统而定。部件22可以包括用于与屏障21连接的凸缘(见图1A中的虚线)，或者可以被第二部件23保持靠在屏障21的正面上，如下文所述。可选地，能量吸收部件22和盖部件23可以通过一件式推销式(push-pin)紧固件(有时称为“圣诞树式紧固件”)或两件式推销紧固件38’(图1)(其具有本体和用于在被插入孔中后展开紧固件腿部的铆钉式推销芯)而被保持到屏障冲击测试装置上。值得注意的是，紧固件可以竖直地伸到部件22或23的顶部或底部中(图1)，或者可以穿过部件22的前壁，例如在位置38A处(图7A和图14)。这样的紧固件在本领域是已知的，并且可以买到。紧固件穿过部件22和/或23中的孔或槽(或缝)，并伸进屏障冲击测试装置的正面或其它表面上的孔中。紧固件的施加和拆除都很容易，同时提供牢靠的保持力。模拟面板的热成形部件23(图1)被成形为适于覆盖模拟能量吸收器的热成形部件22，并且将其保持靠在屏障21的面上。特别是，模拟面板的热成形部件23具有前壁35，该前壁35被成形为复制要被用在屏障上的“通用”保险杠系统的前部轮廓；另外还具有顶壁36和底壁37，它们向后延伸，以连接到屏障21上的顶部和底部连接位置38和39。设想的是，连接位置38和39可以是在冲击测试过程中允许滑动(并且防止剪切紧固件或吸收器材料)的槽，或者连接位置38和39可以是提供更牢靠和稳固的保持力的孔。图示的部件23具有相对而言矩形的横截面和略微弯曲的纵向形状，但是要注意，其形状可以是任何复制保险杠系统轮廓的形状，包括具有更尖的中央“鼻”或更圆的中央“鼻”(竖直地或水平地)的保险杠系统。优选地，模拟能量吸收器的热成形部件22的前表面与模拟面板的热成形部件23的后表面相似，这样，这两个部件相互配合地接合，以提供与要复制的“通用”保险杠系统相似的能量吸收特性，包括模拟面板的热成形部件23在冲击过程中在模拟能量吸收器的热成形部件22上的滑动。能量吸收器22和部件23能够以便于使用的不同方式容易并快速地连接到屏障21上。例如，销式紧固件(一件式或两件式)可以穿过能量吸收部件22和/或盖部件23上的孔，并插入到屏障冲击测试装置的孔中。并且，设想的是，盖部件23与能量吸收部件22的配合接合可以包括用于提供摩擦配合从而提供保持力的表面。在拐角冲击测试完成的情况下，在第一测试之后能量吸收器22(也可能部件23)可以端到端地翻转，然后重新使用以用于第二拐角冲击测试。值得注意的是，本系统不要求为了使用部件22和23而在屏障21上附加托架和支架，这样本冲击屏障21可以在所有现有的测试步骤中继续使用。图5到6是另一种挠性的能量吸收器模拟部件22A(本文中也称为“能量吸收器”)的顶视图和透视图。该能量吸收器22A与部件22相似，并且象部件22那样适于弯曲和被连到具有不同扫掠半径的屏障冲击测试装置上(见图1B)。尽管能量吸收部件22A可以被纵向弯曲，但要注意，其包括沿着顶部和底部边缘的短边凸缘47A。凸缘47A有助于把能量吸收部件22A稳定在屏障测试装置21A的面上。如果必要的话凸缘47A可以被切口，以在部件22A纵向弯曲或“改变扫掠半径”时减小扭曲应力。术语“扫掠半径”是指保险杠的纵向曲率或空气动力学形状，如在顶视图(图6)中可以最好地看到。图7到9是图5中能量吸收器的压溃盒的顶视图、底视图和侧视图，示出了压溃盒31E的盒形特征和它们的综合能量吸收能力。每个压溃盒31E适于提供理想水平的冲击阻力，更特别的是提供理想的力-挠度曲线。例如，一种通常想要的冲击吸收曲线以这样的力-挠度曲线体现，即在冲击行程的初始部分迅速上升到接近高的能量吸收水平(没有尖峰)，然后在冲击序列的整个行程中保持该能量吸收水平。另一种理想的力-挠度曲线可以有用于提高行人安全性的较低初始能量吸收(即，由于较低的初始压溃阻力而减小了对行人的伤害)。单个压溃盒31E(也称为“荚”(pod))的一种典型的力-挠度曲线是约为50psi到75psi。在所示的能量吸收部件21中，设有两排水平的压溃盒31E。压溃盒31E的壁可以具有便于促进热成形过程的任意锥度，但是优选地使它们与预期冲击方向基本上一致。顶部和底部压溃盒31E(和/或相邻的压溃盒)可以整体地连接在结构45A处，如图8所示。波形46A形成在压溃盒31E的壁中。这些波形形成了平行于预期冲击方向延伸的线性槽和脊，并形成了垂直于预期冲击方向的起伏曲线，这样它们就加强和稳固了预期冲击方向上的壁。图11是图5所示能量吸收器22A的顶视图，其位于屏障冲击测试装置21的前表面上。所示的压溃盒31A具有不同的高度，从而使能量吸收器22A的前部形成了比其所连到的保险杠冲击测试装置的前部更大的扫掠(即小的扫掠半径)。(如果使用了压溃盒高度一致的能量吸收器的话，图11中的虚线表示测试装置的前表面)。图12是图11中装置的顶视图，但是围绕能量吸收器连接的面板模拟部件23A(与部件23相似)覆盖着能量吸收器并部分地覆盖屏障冲击测试装置21A的面。图示的面板模拟部件23A(图16)包括用于容纳供与屏障测试装置21相连的连接销的槽38A，以及在其顶壁和底壁36A中用于提供一定程度纵向挠性的切口48A。图13到14分别是图12和11的透视图；图15到17是图12所示面板模拟部件23A的前视图、顶视图和端视图。(图17是沿着模拟面板的盖部件23A的竖直横截面图，并包括表示相对而言矩形轮廓的实线，且包括表示变型的仿形前壁的虚线，该仿形前壁的形状与带有具有不垂直前表面的压溃盒的能量吸收部件匹配。)图18到19是图11-12中能量吸收部件22A和盖部件23A的视图，但是连在壁装式屏障冲击测试装置21A上。应该理解的是，在不偏离本发明构思的情况下，可以对前述结构进行各种修改和限定，此外应理解的是，这些构思被权利要求所涵盖，除非这些权利要求的表达明确声明的不同情况之外。权利要求1.在一种用于采用适于测试车辆保险杠冲击强度的标准屏障来对车辆保险杠进行冲击测试的保险杠屏障测试装置中，改进之处包括连于屏障上以改变屏障表面的至少一个热成形部件。2.如权利要求1所述的改进，其中所述至少一个热成形部件包括模拟能量吸收器的第一热成形部件，其构造成复制具有设计压溃载荷和特性的模制能量吸收器。3.如权利要求2所述的改进，其中所述至少一个热成形部件包括模拟面板的第二热成形部件，其覆盖第一热成形部件并复制车辆的面板。4.如权利要求3所述的改进，其中沿第二热成形部件的竖直横截面在其前壁上具有非对称的前表面。5.如权利要求4所述的改进，其中模拟面板的第二热成形部件包括间隔的连接凸缘，以允许从其下面进行观察。6.如权利要求1所述的改进，包括复制车辆面板的面板模拟部件。7.如权利要求6所述的改进，其中该面板模拟部件具有前壁，其前表面沿着竖直横截面相对而言是平的，而沿着水平横截面是曲线形的。8.如权利要求6所述的改进，其中该面板模拟部件由透明的材料制成。9.如权利要求6所述的改进，其中所述至少一个热成形部件包括能量吸收部件，所述面板模拟部件把能量吸收部件保持在屏障上。10.如权利要求9所述的改进，其中所述面板模拟部件和模拟能量吸收器的部件可配合地接合并包括在横截面上非平的竖直前壁，11.如权利要求1所述的改进，包括注射成形的能量吸收器部件，其形状适于配合地接合所述至少一个热成形部件的凹侧。12.如权利要求1所述的改进，包括将热成形部件固定到屏障上的推销。13.在一种用于测试车辆保险杠低速冲击并包括有适于测试车辆保险杠冲击强度的重型屏障的保险杠屏障测试装置中，改进之处包括接合屏障面的能量吸收器；以及覆盖能量吸收器的热成形的面覆盖部件，该面覆盖部件连到屏障上，且具有配合地接合能量吸收器并保持能量吸收器到位的凹形形状。14.如权利要求13所述的改进，其中能量吸收器是热成形部件。15.一种采用适于测试车辆保险杠冲击强度的标准屏障来测试车辆保险杠冲击强度的方法，改进之处包括以下步骤把能量吸收部件紧靠在屏障的面上；把面覆盖部件连到屏障上，该面覆盖部件具有凹形形状并把能量吸收部件保持到屏障上；以及对车辆保险杠进行冲击，以确定在冲击时的至少一个性能特征。16.如权利要求15所述的改进方法，包括由板材来热成形面覆盖部件的步骤。17.如权利要求16所述的改进方法，其中面覆盖部件由透明材料制成，并且所述方法包括通过透过透明材料观察来至少部分地分析测试结果。18.在一种用于对车辆保险杠进行冲击测试并包括适于测试车辆保险杠冲击强度的标准屏障的保险杠屏障测试装置中，改进之处包括位于屏障面上的能量吸收器，该能量吸收器具有压溃盒及互连相邻压溃盒的挠性材料。19.如权利要求17所述的改进，包括具有凹部的保持器，所述凹部接收并保持能量吸收器，并且所述凹部包括有连接凸缘，所述连接凸缘彼此间隔并允许可释放地连接到屏障上。20.在一种用于对车辆保险杠进行冲击测试并包括适于测试车辆保险杠冲击强度的屏障的保险杠屏障测试装置中，改进之处包括位于屏障面上的能量吸收器；以及具有凹部的保持器，所述凹部接收并保持能量吸收器，且所述凹部包括有连接凸缘，所述连接凸缘彼此间隔并允许可释放地连接到屏障上。全文摘要标准化保险杠测试装置包括适于测试车辆保险杠冲击强度和接合的屏障。改进之处包括第一和/或第二热成形部件，其连到屏障上，以复制“通用”车辆保险杠的轮廓和压溃特性。第一面部件是带有用于吸收冲击的压溃盒的能量吸收部件，并且复制能量吸收器。第二部件覆盖第一部件并且复制面板。文档编号G01N33/00GK101031785SQ200580021734公开日2007年9月5日申请日期2005年6月27日优先权日2004年7月1日发明者D·埃文斯,W·C·格雷夫斯申请人:奈特夏普能源管理有限公司