用于机动车辆的冲击吸收系统的制作方法

本发明涉及保险杠领域，更具体地说涉及用于机动车辆的冲击吸收装置类型的能量吸收系统。

背景技术：

在现有技术中已知用于车辆的旨在布置在横向防撞梁与整体连接到车辆主体的纵梁之间的吸收装置。它们可以存在于车辆的前部和/或后部，在纵向上延伸。这样的吸收装置能够在碰撞情况下吸收能量，以限制其它部件的变形和维修成本。

目前，机动车制造商追求通过减小机动车辆的重量而越来越降低机动车辆的能耗。以此看来，它们追求减小保险杆的体积比率，尤其是保险杠和吸收装置在纵向上的体积比率。在车辆前部，保险杠的前部与吸收装置的后部之间的距离减小50mm能够使得车辆大约减重5kg。这种距离的减小还能使得车辆悬伸(porte-à-faux)减小，从而获得更高的车辆风格自由度，包括更加竖直的保险杠与更短的发动机罩。

然而，(保险杠的前部与吸收装置的后部之间的)该距离的减小和因此的悬伸的减小受限于安全标准，其要求保险杠和周围零件具备令人满意的强度。一种减小外悬伸的方式在于增大吸收装置的有效长度，即吸收装置在达到其不可压缩性状态(表征为力的大幅度升高)之前的变形长度。在本发明的范围中，可压缩性是指对于吸收同等量的能量(由技术规范书给定)，物体溃缩的能力，也就是说，留下尽可能小的不可压缩的残余物。

作为例子，金属吸收装置可大约75％地压缩，具有大约25％的不可压缩性。因此追求增大吸收装置的可压缩性以使得它们能够在碰撞的情况下以减小的轴向体积吸收尽可能多的能量。该轴向体积因此是压缩行程(在该行程期间，能量被吸收)和最后剩下的不可压缩部分的总和。换句话说，追求减小吸收装置的不参与能量吸收的不可压缩的部分。

已知由复合材料组成的保险杠的吸收装置，其中，吸收装置由两个半壳体组成，其每个集成在连接元件中。这些半壳体的连接方式导致吸收装置捆扎型(typebottelage)的变形模式，其受益于两个半壳体之间的不连续连接(螺钉、铆钉等)与在这些连接点之间产生的起弧效应(通过半壳体相继的波浪形的变形来吸收能量)。在能量吸收方面，“捆扎”模式(专业人员已知)不如剪切分层(délaminage)模式有效，这是因为它在冲击之后产生不可压缩的残余部(大约25％)。对于剪切分层模式，可期望大约5％的不可压缩的残余部。对于相同的力整定值，该不可压缩部的减小能够增大吸收装置的有效长度，因此获得更大的能量吸收潜力。

不在吸收装置前部实施的起弧对于能量吸收不是优化的。

作为补充，由于所述连接元件根据定义是刚性的，它们造成增大冲击之后的不可压缩的残余部的围绕它们的不可压缩区域。

还已知基于复合管的轴向压缩的能量吸收系统。传统地，该管由构成复合材料的基质的树脂和纤维组成。

为了改善能量吸收效率，使用通过堆叠布置在管的厚度中的连续纤维。堆叠可由一个或多个单向地取向(称为ud纤维)或沿着不同方向(例如0°/+45°/-45°)取向的增强材料组成。

对于ud连续纤维，已知尤其在挤压拉伸成型工艺中使用的毡、缝合的双轴向增强材料、编织的增强材料。还已知如在专利us6601886b1中所述的，通过大致+/-45°取向的条(或带)来加固。

对于这样的复合管在力(冲击)作用下在压缩阶段期间的轴向变形所推荐的模式是剪切分层。在这样的剪切分层期间，纤维增强材料沿管(整个)长度在它们的厚度中剪切分层。

特别地，已知专利us4336868a，其说明了复合管制造方法，以及基质和纤维增强材料在能量吸收能力方面(特定能量吸收)的表现。在该文献中尤其示出了管在轴向压缩力作用下的剪切分层模式。

通常地，树脂被压缩成粉末，各个增强材料层在冲击方向上(因此基本上是“轴向”的)剪切分层，由此吸收能量。

还已知通过压缩复合材料管以产生剪切分层的起弧模式，该模式在于在管上局部地实现薄弱部以引发它的变形。通常地，使用诸如位于管的一端的凹口或倒角的形状不连续部作为引发区域。这种不连续部将被称为引发部。

技术实现要素：

本发明的目的在于通过提供一种确保良好的车辆抗冲击强度的、并具有减小的体积的冲击吸收系统来弥补这些缺陷。出于减小车辆外悬伸的目的，该吸收系统具有最小的不可压缩的残余部，同时具有最大的能量吸收效率。

由此，本发明的主题涉及一种旨在夹置于纵梁与横向防撞梁之间的用于机动车辆的冲击吸收系统，其特征在于，它包括：

-吸收元件，其能够至少部分地响应于冲击并以不可逆的方式(尽可能地)解体(sedésintégrer)，该解体可以是剪切分层；

-连接元件，其包括至少一个壁，该壁具有旨在固定到所述防撞梁的一个端部和旨在固定到所述纵梁的另一端部，所述壁包括预设的机械薄弱区域，该机械薄弱区域使得所述壁在冲击下发生弯折。

“剪切分层”指的是物体在其厚度中发生纵向剪切的特性。吸收元件的剪切分层导致吸收元件的至少一大部分不可逆地崩解(溃散)，使得它不再是一体的。由此，吸收元件的可压缩性显著增大。冲击吸收系统所必需的长度则减小，有助于减小外悬伸并显著地减轻车辆的重量。与具有大约75％的可压缩性的铝吸收装置相比，这样的吸收元件可达到超过90％的可压缩性(对应于小于10％的不可压缩部)。

连接元件的存在能够确保防撞梁在纵梁上的支承和保持，尤其是在吸收元件的至少一部分在碰撞下解体之后。它不参与或者非常少地(小于10％)参与吸收能量，并且它在冲击之后的厚度(称为其不可压缩部)比吸收元件的更小，以使得吸收元件能够不受连接元件影响地压缩到直至其最大可压缩性。预设的机械薄弱区域的存在允许连接元件在冲击下发起吸收元件的压缩模式(例如在预设的机械薄弱区域处弯折)并遵循吸收元件的压缩运动。

“预设的机械薄弱区域”指的是材料的机械强度被减弱以在机械零件受力时发起并定向该机械零件的弯折的区域。

本发明的吸收装置可另外还包括单独或组合地采用的以下特征：

-吸收元件能够通过剪切分层而解体；

-吸收元件布置在连接元件内部，预设的机械薄弱区域设置为使得连接元件的壁例如相对于吸收元件向外弯折；由吸收元件和连接元件形成的组件因此是紧凑的，有利于节省空间；

-预设的机械薄弱区域包括预弯折部、缝或厚度减小部；

-吸收元件是空心体，优选地为具有选自以下列表的截面形状的管：圆形、矩形、锥形、六边形、演变形(évolutive)；

-吸收元件不是由不同零件的组装构成的；

-吸收元件包括至少一个具有塑料基质和加固元件的复合材料层；复合材料赋予吸收元件高的可压缩性，这能够减小保险杠的外悬伸；

-所述基质是热塑性塑料材料，其优选地选自以下材料：聚酰胺、聚丙烯、聚氨酯；

-所述基质是热固性塑料材料，其优选地选自以下材料：环氧化合物、聚酯、乙烯基酯；

-加固元件是连续的纤维，其优选地基于选自以下材料的一个或多个：碳、玻璃、芳纶；

-加固元件是取向不与车辆纵向方向平行的单向纤维；

-加固元件是双轴向的(织物、ncf、毡)；

-连续的加固元件通过单向和双轴向增强材料或多个双轴向增强材料的组合与堆叠制成；

-连续的加固元件是三轴向的：由编织工艺或在不同平面中的双轴向增强材料的组装实现的3d套袋；

-吸收元件包括内部肋；

-吸收元件通过拉挤成型、反应性拉挤成型或挤出成型制成；

-连接元件具有在冲击之后小于5％的不可压缩性比率；通过沿着预设的机械薄弱区域弯折，连接元件另外还能够增强防撞梁在纵向上的抗冲击强度。

本发明还包括一种由防撞梁、纵梁和至少一个根据本发明的冲击吸收系统组成的组件，该冲击吸收系统通过固定板分别固定到防撞梁和纵梁。有利地，冲击吸收系统在压缩区域之外装配到固定板中，以避免在两个固定板之间产生不可压缩部。

本发明还涉及一种用于组装根据本发明的组件的方法，该方法包括以下步骤：

-在连接元件上安装用于将冲击吸收系统固定到防撞梁上的固定板；

-将吸收元件布置在连接元件内部；

-在连接元件上安装用于将冲击吸收系统固定到纵梁上的固定板；

-将纵梁固定在冲击吸收系统上；和

-将冲击吸收系统固定在防撞梁上。

本发明还涉及一种保险杠，其包括至少一个根据本发明的冲击吸收系统。

本发明还涉及一种机动车辆前部模块，其包括至少一个根据本发明的冲击吸收系统。

本发明还涉及一种机动车辆，其包括至少一个根据本发明的冲击吸收系统。

附图说明

阅读作为例子提供的绝无任何限制性的附图，将更好地理解本发明，在附图中：

-图1a和1b示出一个根据本发明的一个实施方式的冲击吸收系统；图1a示出旨在固定在保险杠上的部分，图1b示出旨在固定在纵梁上的部分；

-图2示出一个防撞梁、纵梁和图1的冲击吸收系统的组件；以及

-图3示出图2的组件的不同组装步骤。

具体实施方式

现在参照图1a、1b和2，它们示出一个根据本发明的用于机动车辆的冲击吸收系统10的例子。该系统10旨在夹置于纵梁20和横向防撞梁30之间。它包括：

-吸收元件40，其能够至少部分地响应于冲击、并以不可逆的方式解体，例如通过剪切分层；

-旨在连接到纵梁20和防撞梁30的连接元件50，其包括至少一个壁60，壁60包括旨在固定到防撞梁30的一个端部和旨在固定到纵梁20的另一端部，壁60还包括预设的机械薄弱区域66，其能够使得壁60在冲击情况下弯折。

根据一个实施方式，防撞梁的吸收装置构造为将引发部(l’amorce)设置于杠(barreau)的那一侧，以使得吸收装置大致纵向地自杠向着纵梁压缩(车辆参照系的x方向)。因此，引发部优选地位于管的前部，更佳地位于其端部处，以使得从前向后发生剪切分层。

吸收元件40

根据一个实施方式，吸收元件40是空心体，优选地是具有选自以下列表形状的截面的管：圆形、矩形、锥形、六边形、演变形。

有利地，吸收元件40一体地制成，即其制造不是源自不同零件的组装。它可例如通过复合材料模制来制成，尤其是通过反应性拉挤成型(pultrusionréactive)或挤出成型制成。

根据一个实施方式，吸收元件40包括至少一个具有塑料基质和加固元件的复合材料层。

塑料基质例如是热塑性塑料材料，优选地，其选自以下材料的一个或多个：聚酰胺、聚丙烯、聚氨酯。

塑料基质可替代地是热固性塑料材料，优选地，其选自以下材料的单个或多个：环氧化合物、聚酯、乙烯基酯。

加固元件可以是连续纤维，优选地其基于选自以下材料的一个或多个：碳、玻璃、芳纶。

加固元件优选地是取向为不与车辆纵向方向平行的单向纤维。

有利地，吸收元件40包括内部肋45。

根据一个在图1a和1b中示出的例子，吸收元件40有利地由具有连续的增强材料的复合材料管构成，该连续的增强材料连续地连接到防撞梁30的杠的前部和纵梁20的安装板(platine)或纵梁20的后部。

吸收元件40在其旨在布置在防撞梁30侧的端部处包括引发部，该引发部发起吸收元件40从前向后(沿碰撞方向)的压缩剪切分层模式，并根据剪切分层模式变形。该管具有在其大致整个长度上剪切分层的能力。

根据一个在图1a至3中示出的实施方式，吸收元件40布置在连接元件50内部，预设的机械薄弱区域66设置为使得连接元件的壁例如向着连接元件50外部弯折。

预设的机械薄弱区域66包括预弯折部、缝或厚度减小部。

连接元件50

在防撞梁30与纵梁20之间的连接元件50形成非连续地连接到吸收元件40(在图中为复合材料管)的引导系统。其功能之一在于冲击发生时在吸收元件40压缩期间引导吸收元件40，然而并不有助于吸收能量。它获得在冲击之后车辆的防撞梁30的杠与纵梁20之间的连接。尤其是由于预设的机械薄弱区域66，它具有变形并且完全压缩之后不产生不可压缩的残余部的能力。

连接元件50由此有利地具有在冲击之后小于5％的不可压缩性比率。

本发明还涉及一种防撞梁30、纵梁20和至少一个根据本发明的冲击吸收系统10的组件。

冲击吸收系统10通过固定板70固定到防撞梁30，并通过固定板80固定到纵梁20。

固定板70和80包括凹部75和85或容置部，其能够通过例如套装来接收形成吸收元件40的管。

管(吸收元件40)在固定板70和80中的套装在压缩区域之外实现(见图1a和1b)，以免在两个板70和80之间产生不可压缩部。实际上，在冲击之后的压缩时，板70的面会与板80的面接触。如图1a和1b所示，吸收元件40的介于这两个面之间的整个部分会剪切分层。

本发明还涉及一种用于组装这样的组件的方法，其包括以下步骤(图3)：

-将用于将冲击吸收系统10固定到梁30上的固定板70安装在连接元件50上；

-将吸收元件40布置在连接元件50的内部；

-将用于将冲击吸收系统10固定到纵梁20上的固定板80安装在连接元件50上；

-将纵梁20固定在冲击吸收系统10上；以及

-将冲击吸收系统10固定在防撞梁30上。

在图3中还示出了固定拖拽系统90的步骤。

本发明还涉及一种防撞梁30，其包括至少一个根据本发明的冲击吸收系统10。

本发明还涉及一种机动车辆前部模块，其包括至少一个根据本发明的冲击吸收系统10。

本发明还涉及一种机动车辆，其包括至少一个根据本发明的冲击吸收系统10。

附图标记列表

10：冲击吸收系统

20：机动车辆的纵梁

30：机动车辆的横向防撞梁

40：冲击吸收系统10的吸收元件

45：吸收元件40的内部肋

50：冲击吸收系统10的用于防撞梁30与纵梁20之间的连接的连接元件

60：连接元件50的壁

66：壁60的预设的机械薄弱区域

70：用于将冲击吸收系统10固定到防撞梁30的固定板

75：固定板70的凹部

80：用于将冲击吸收系统10固定到纵梁20的固定板

85：固定板80的凹部

90：拖拽系统。