专利名称：集成的一体式保险杠梁的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种保险杠系统，该保险杠系统用于为机动车辆的保险杠提供行人保护。
背景技术：
日本和美国的未来立法可能会要求车辆保险杠系统具有能量吸收设计，用以保护行人的腿部免受撞击。
现有的保险杠撞击系统使用若干个分离的元件，并将所述元件组装在一起。通常，这些元件包括以刚性加强梁作为背衬的柔软能量吸收器，用以实现美国FMVSS和欧洲ECE42的撞击标准。能量吸收器的组成部件可以是热塑性树脂或聚丙烯泡沫塑料，这些组成部件靠近由钢或铝制成的刚性支持加强梁。该保险杠系统通常包括加强梁，其构造成和车辆底轨(rail)相连；能量吸收器；以及，美观面板(aesthetic fascia)，其可安装到能量吸收器上。通常，该面板基本包围加强梁和能量吸收器两者。
传统的车辆保险杠和保险杠能量吸收器系统设计用来实现以下功能在车辆以大约5英里每小时(mph)的低速行驶的过程中，在发生车辆对车辆或者车辆对实体结构撞击的条件下，保护车辆结构并且保护车辆中可能的乘客。新立法要求在和机动车辆的前端发生撞击的过程中，提供某种程度的行人保护。在上述要求下的撞击能量水平远低于传统的5mph的车辆保险杠撞击的撞击能量水平。所以，对应于5mph保险杠撞击而设计的系统可能过于坚硬，而不能为行人提供足够程度的伤害缓冲。
保险杠系统所希望具有的特征包括系统的适应性，从而满足美国FMVSS的5mph撞击要求、欧洲ECE42的立法要求、Allianz撞击要求以及欧洲行人保护中关于保护腿的上部和下部的相关要求。
发明内容
根据一个实施例提供一种一体式保险杠单元，其包括单独模制的部件，该部件将用于安装到车辆上的相对刚性的梁部分和撞击能量吸收器结合在一起，该能量吸收器与梁部分整体地模制在一起，并且面向前方以便吸收撞击能量。在一个实施例中，能量吸收器部分包括向前突出的部分，该部分横过梁纵向延伸并且在发生撞击时塌缩，以便吸收撞击产生的能量。在一个实施例中，该梁部分纵向延伸横过车辆的前部，并安装到向前突出的支持件或者底轨上，该支持件或底轨从车辆的前部向外延伸，并通常安装到车架上。在一个实施例中，该向前突出的部分包括可塌缩部分，所述向前突出部分从该可塌缩部分开始至少部分地塌缩，用以吸收撞击产生的力。该能量吸收器和梁部分由热塑性树脂材料模制而成，其中，撞击产生的能量有利地被能量吸收器部分和梁部分吸收。根据一个实施例，该能量吸收系统具有能够促进提高能量吸收效率的结构。该系统有利地适用于需要吸收较低水平能量的应用场合，例如机动车辆的前端撞击行人时对行人进行保护的领域。优选的实施例包括能够促进得到优异的能量吸收效率的结构，尤其是需要吸收较低水平的能量的场合，例如机动车辆的前端撞击行人时对行人进行保护的领域。
传统车辆保险杠和保险杠能量吸收器系统设计用来在低速(大约5英里每小时(mph))的车辆对车辆或车辆对实体结构撞击中保护车辆的结构。至少在欧洲和日本已经推出了新的立法，其要求在机动车辆的前端发生撞击时提供一定程度的行人保护。在这种情况下发生的撞击的能量水平远低于传统的5mph车辆保险杠撞击的能量水平。所以，为5mph车辆保险杠撞击设计的系统过于坚硬，而不能为行人伤害提供足够程度的减缓。
根据一个实施例，该一体式保险杠单元能够有利地减小低速水平的行人伤害或者使低速水平的行人伤害最小化，尤其是减小对腿的上下部分的伤害。该保险杠单元包括单独注模模制的、加强保险杠梁和能量吸收器的组合，其中能量吸收器包括可塌缩元件，例如可塌缩罐，用以吸收撞击能量，优选的是在低速下可以为行人的腿的上下部分提供保护。
图1是单个的一体式保险杠单元的透视图，该图示出集成能量吸收器和加强保险杠梁；图2是图1所示单个的一体式保险杠单元的局部前视图；图3是沿着图2的3-3截取的示意剖视图；图4是沿着图2的4-4截取的示意剖视图；图5是沿着图2的5-5截取的示意剖视图；以及图6是沿着图2的6-6截取的示意剖视图。
具体实施例方式
图1示出保险杠单元11，该单元包括能量吸收器部分13和保险杠梁部分15；该单元形成为单个或一体的热塑性单元，其可以直接安装到机动车辆的向前伸出的支架或者底轨19上。该组合保险杠单元11可用以有效地实现撞击时的能量吸收，以保护行人，从而满足FMVSS和ECE42有关撞击力的规定。可以将低速FMVSS和ECE42撞击过程中的撞击力和撞击行人时作用在腿下部的作用力维持到正好低于使保险杠单元11变形的预定水平，直到撞击事件的动能被完全吸收。当撞击结束时，保险杠单元11最好可以基本恢复其最初形状，并且仍然保持承受随后冲击的足够一致性(integrity)。该保险杠单元11可以满足多种标准的组合低速撞击FMVSS和ECE42性能，Allianz偏斜撞击，以及行人腿上部和下部的保护。通过可塌缩元件(crushablemember)17实现模制梁部分15和能量吸收器部分13的功能，该塌缩元件也整体地模制在所述单个的注模模制单元中。梁部分15也可能在发生撞击时出现部分变形。撞击后，能量吸收器部分13最好在变形后能够基本恢复到最初形状。这种性能能够减少低速撞击下的修复费用(所谓的“防护弯曲件”，fender bender)，并且将行人腿部的伤害减小到希望的程度。该一体式保险杠单元11带有可塌缩元件17，可以有利地通过改变所述可塌缩元件的几何形状、壁厚和其他功能来在撞击过程中提高对行人上和/或下腿部的保护。可塌缩元件17最好在撞击过程中变形并且吸收能量。该可塌缩元件17的能量吸收效率最好可以减小在撞击过程中转移到行人腿部的力。可塌缩元件17的形状、壁厚和深度的改变，可以根据具体的撞击能量水平、对应于撞击来调整能量吸收器部分13。优选地，该可塌缩元件17是形成为中空部分的、向前伸出的薄接合壁21，其可以是可塌缩的凸起(lobe)、罐、盒，可以是H形状或I形状。
能量吸收器部分13带有向前突出的可塌缩元件17，该可塌缩元件可以是可塌缩的圆形凸物、可塌缩的罐的形状或是其他几何形状，当可塌缩元件通过相同的单一模制操作而和梁部分模制在一起时，带有所希望的功能。可塌缩元件17最好能够在发生撞击时对行人提供保护。可塌缩元件17的能量吸收效率的提高可以有利地减小在撞击过程中转移到行人的腿下部的力。向前突出的可塌缩元件17可以沿着长的梁部分15的长度间隔开。图1示出一个实施例，其中，一对端部可塌缩元件23分别位于梁部分15的两端，并且在相应的底轨19的上方或附近。端部可塌缩元件23通过变形吸收能量，从而保护汽车底轨的尖端不会在撞击时受到损坏，这种损坏会在Allianz偏斜撞击测试中发生。集成的梁部分15在图6中简要示出，其安装到相应的支持件或底轨19上，该支持件或底轨从车辆的前方向外延伸并且通常安装到车架上。由于可塌缩元件17和梁部分15通过单一的模制操作由相同的热塑性材料形成，因此该保险杠单元11可以有利地再循环利用。
可在实践本发明时应用的工程热塑性树脂可以是任何已知的工程热塑性材料。这包括例如芳族聚碳酸酯；共聚脂碳酸脂；例如聚对苯二甲酸丁二醇脂、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚对苯二甲酸丙二醇脂；聚苯醚；聚氨酯(polyurethene)；聚乙烯(高密度和低密度)；聚丙烯；聚砜；例如聚甲基丙烯酸乙脂、聚甲基丙烯酸甲脂(polymethylmethacrlate)等的丙烯酸盐(均聚物和共聚物)；上述工程材料的混合物，上述材料和弹性体共聚物的混合物，以及上述材料和例如聚碳酸酯/聚对苯二甲酸丁二醇脂、聚苯醚/高冲击聚苯乙烯、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯等的其他共聚物的混合物。优选的工程热塑性树脂是芳族聚碳酸酯和例如聚对苯二甲酸丁二醇脂(PBT)或聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET)的聚酯的混合物，或者聚碳酸酯与PBT和PET的混合物的混合物。
参照图1，保险杠单元11包括集成的能量吸收器部分13和保险杠梁15，该单元包括沿着梁部分15的长度横向隔开的可塌缩元件17。每个可塌缩元件17包括多个向前突出的模制的接合壁部分21，该壁部分在不同的横向方向上延伸。如图5所示，接合壁部分21形成向前突出的最终模制部件的模制中空薄壁区域。为了便于讨论，所述术语向前和向后并不用来不适当地限制，而是意在帮助描述所述不同特征和部分的相对关系。向前和向后的方向指代沿着一个轴的方向，该轴沿着对应于车辆的前部和后部而向前和向后对准的方向纵向延伸。侧向指代和纵轴垂直的平面内的方向。如图1所示以及前面所讨论的，端部可塌缩元件17靠近梁部分15的相应端部定位，并且具有盒形状的结构，该结构带有端壁被切除的部分。其他的可塌缩元件17示出在图1中，其具有I形结构。该I形结构包括与横向或水平壁部分27接合的垂直壁部分29。该可塌缩元件17在两个端部可塌缩元件23之间沿着梁部分15隔开。可以想到可塌缩元件17的不同位置，包括均匀和不均匀间隔的情况。可以想到可塌缩元件17的其他结构，例如包括向前突出的凸起、锥形或者其他弧形或接合壁的结构，或者其他结构。
如图1所示，梁部分15包括集成的上面板支持件31和集成的下面板支持件33。图3简要示出固定到上面板支持件31上的面板43的局部视图。图4简要示出固定到下面板支持件33上的面板43的局部视图。该面板43通常包围保险杠单元11，并且该面板可以是热塑性树脂并且是注模模制的。
盒形状的端部可塌缩元件23的形状可以为车辆底轨19提供保护，尤其是对于偏斜撞击。图6是沿着图2的剖面6-6截取的简要视图，其中，通过例如螺钉和螺母的紧固件35将梁部分15和底轨19接合在一起。该底轨19沿着纵向方向从车辆前方向前延伸。这种底轨在机动车领域是公知的，用以将保险杠安装到机动车上。
图3是沿着图2的一个剖面截取的剖视图，示出梁部分15的一个截面。该梁部分可包括至少一个横向延伸的凸凹部分37，为梁部分15提供刚性。
图5简要示出沿着剖面5-5截取的剖视图，其示出梁部分15，该梁部分15的截面区域比向前突出的可塌缩元件17厚。例如，壁部的厚度可以从大约1.0mm到大约7.0mm的宽广范围内变化。更具体地，对于某些特定的低速或者行人撞击的应用场合，公称壁厚通常可以在大约1.0mm到大约5.0mm的范围内变化，对于其他应用场合，尤其是对于5mphFMVSS系统的应用场合，侧壁和后壁的公称壁厚更可能在大约2.5mm到大约7.0mm的范围内。梁部分的壁厚应该能够提高该梁部分的刚度，从而抵抗由于撞击而发生的变形。梁的壁厚可以在大约3到大约10mm的范围内，优选在大约4到大约6mm的范围内。
显然，此处公开的本发明优选实施例是经过精心设计的，用来实现所陈述的发明目的，但是应该明白，在不脱离仅有本发明权利要求书所限定的发明实质和范围的条件下，可以对本发明进行各种修改、改变和变形。
权利要求
1.一种一体式保险杠单元，安装到车辆上来吸收撞击产生的力，该保险杠单元包括单个模制的部件，该模制部件将刚性相对较大的梁部分和撞击能量吸收器结合在一起，该梁部分安装到车辆上，该撞击能量吸收器和所述梁部分整体地模制在一起，其中，所述能量吸收器对着前方，用以吸收由于撞击而产生的能量，所述能量吸收器具有向前突出、在发生撞击时塌缩的可塌缩元件。
2.如权利要求1所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，所述一体式保险杠单元具有长的形状，可以安装到车辆的前端并且横过车辆的宽度纵向延伸。
3.如权利要求2所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，所述能量吸收器部分可用以保护行人的腿部，并且具有高效塌缩模式。
4.如权利要求2所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，所述能量吸收器部分可用以减小撞击行人腿部的力。
5.如权利要求2所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，所述能量吸收器部分用于在所述车辆以小于等于5Mph的低速发生撞击的过程中吸收能量。
6.如权利要求2所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，所述能量吸收器部分和所述整体梁部分基本由注模模制材料的单个整体单元组成。
7.如权利要求6所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，所述能量吸收器部分包括多个向前突出的可塌缩元件。
8.如权利要求7所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，所述可塌缩元件具有较薄的壁部分，所述梁部分具有较厚的壁部分。
9.如权利要求8所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，所述可塌缩元件包括多个注模模制的接合壁部分，该接合壁部分从所述梁部分向外延伸，从而在所述梁中形成中空部分。
10.如权利要求9所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，所述可塌缩元件具有至少两种不同的结构。
11.如权利要求10所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，所述结构从以下结构中选取盒、罐、弓形壁、接合壁、I形状或H形状的结构。
12.如权利要求10所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，所述多个可塌缩元件沿着梁部分的前部纵向隔开。
13.如权利要求10所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，所述安装到所述车辆上是指安装到车辆支持件上，所述梁部分包括用于安装到所述车辆支持件上的部分。
14.如权利要求13所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，所述能量吸收器包括一对可塌缩元件，所述一对可塌缩元件定位成吸收被引向所述车辆支持件的撞击。
15.如权利要求10所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，该一体式梁由热塑性树脂通过注模模制成单个件。
16.如权利要求15所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，所述热塑性材料包括聚酯材料。
17.如权利要求15所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，所述热塑性材料包括聚碳酸酯材料。
18.如权利要求15所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，所述工程热塑性树脂是芳族聚碳酸酯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚酰胺或其混合物以及聚酯树脂的混合物。
19.如权利要求15所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，该保险杠单元包括面板。
20.如权利要求19所述的安装到车辆上以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元，其中，所述面板由热塑性树脂形成。
全文摘要
一种安装到车辆上用以吸收撞击产生的力的一体式保险杠单元(11)，所述单元包括单个模制的部件，该模制部件将刚性相对较大的梁部分(15)和撞击能量吸收器(13)结合在一起，该梁部分安装到车辆上，该撞击能量吸收器和所述梁部分整体地模制在一起，其中，所述能量吸收器对着前方，用以吸收由于撞击而产生的能量，所述能量吸收器具有向前突出、在发生撞击时塌缩的可塌缩元件(17)。
文档编号B60R19/18GK1684857SQ200380100120
公开日2005年10月19日 申请日期2003年11月20日 优先权日2002年11月20日
发明者斯蒂芬·舒勒, 亚当·特拉普 申请人:通用电气公司