专利名称：车辆的前部结构和用于车辆的保险杠系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于机动车的碰撞保护保险杠，更具体地，涉及具有在碰撞事件期间将冲击负载转移到车架的外侧部件的保险杠横梁。
背景技术：
大部分汽车都装配有保险杠系统(前后都有)以在碰撞事件期间保护车辆乘客免受伤害(并且还保护车辆免受不必要的损坏)。通过吸收碰撞的部分动能，保险杠系统降低了车辆的最大减速度以及车辆碰撞侵扰，这能够帮助降低碰撞期间对乘客伤害的可能性和
/或严重性。典型的前保险杠系统包括横向延伸的保险杠横梁，其附接至车架和/或车身结构的前部。能量吸收部件或区域被定位在保险杠横梁处或者直接定位在保险杠横梁的后方并在此被车架支撑。这些能量吸收部件或区域通常被设计为在高速碰撞、弯曲或纵弯曲期间的压缩下弹性变形来吸收碰撞能量。在一些情况下，能量吸收区域由位于保险杠横梁和车辆之间的独立部件来提供。这种单独形成的用于吸收能量的部件通常也称为能量吸收罩。此外，还已知提供了与一个或多个车架部件一体形成的通常紧邻保险杠的可变形区域。此外，还已知提供了采用弹簧、气动装置或液压装置的能量吸收设备。在碰撞负载以左/右对称方式施加至保险杠横梁的直接正面碰撞中，左能量吸收区域和右能量吸收区域都被涉及到并且都能够吸收能量。然而，在大部分“真实世界”的车辆碰撞中，碰撞偏移到车辆的一侧，在这种情况下，碰撞的全部或大部分(取决于偏移量)而施加至碰撞一侧的能量吸收区域。一种尤其难于对其进行设计的碰撞类型是，当车辆与碰撞中牵涉到的其他物体之间存在大偏移量时，碰撞直接作用于保险杠横梁附接至能量吸收区域的点(或其外侧)。在这种类型的事件(通常称为“小重叠”碰撞)中，保险杠系统或车架的仅一小部分与其他物体发生接触，使得很少的车辆碰撞能量能够被保险杠系统和/或车架吸收。设计在这种小重叠碰撞类型中表现良好的保险杠系统是很困难的，尤其是因为保险杠系统必须在一系列的碰撞类型/模式中有效。
实用新型内容为了解决现有技术的问题而作出本实用新型，其具有能够在小重叠碰撞中使大部分碰撞能量被保险杠和/或车架吸收的结构。根据一个公开的实施例，机动车的前部结构包括在车辆的外侧拐角处具有第一和第二能量吸收区域的车架。保险杠横梁被安装至能量吸收区域以在碰撞期间将力转移至至少一个能量吸收区域。保险杠横梁包括在能量吸收区域之间总体横向跨越车辆延伸的中心部件以及附接至中心部件的外侧端并分别与第一和第二能量吸收区域相邻的第一和第二负载转移部件。每个负载转移部件都在其对应的能量吸收区域的外侧延伸并且相对于保险杠横梁的平均曲率线向后延伸，使得每个负载转移部件的自由端均设置在与其对应的能量吸收区域的后端相邻的车架的外侧。在大偏移或小重叠碰撞中，碰撞侧的负载转移部件随着能量吸收区域的变形而向后弯曲，并且负载转移部件的自由端接触车架(直接或间接)以将碰撞负载转移至车架。优选地，至少一个负载转移部件在车辆装配阶段与中心部件单独制造并与中心部件连接。优选地，至少一个负载转移部件由多个部分制造而成，多个部分在被固定至中心部件之前或者在固定至中心部件的同时相互组装。优选地，至少一个负载转移部件朝向其与自由端相邻的对应能量吸收区域向内延伸。优选地，至少一个负载转移部件由多个平直段组成。优选地，至少一个负载转移部件由高强度钢制造。优选地，与第一和第二能量吸收区域后方的车架部分相独立地制造至少一个能量吸收区域。优选地，第一能量吸收区域和第二能量吸收区域被定位在第一纵向车架构件和第二纵向车架构件的前端。优选地，至少一个能量吸收区域被设计为在碰撞期间的压缩负载下塑性变形。根据另一个公开的实施例，至少一个负载转移部件朝着其与自由端相邻的对应能量吸收区域向内延伸。根据另一个公开的实施例，一种用于机动车的保险杠系统包括第一和第二挤压壳，它们用于安装至车辆的车架并与车架的对应前向外侧拐角相邻。保险杠横梁安装至挤压壳的前端，并包括横跨挤压壳的中心部分以及位于对应挤压壳外侧的第一和第二负载转移部件。每个负载转移部件均从其对应的挤压壳的前端向外和向后延伸，并且具有被设置为与其对应的挤压壳的后端相邻的自由端。优选地，至少一个负载转移部件在车辆装配阶段与所述中心部件单独制造并与所述中心部件连接。优选地，至少一个负载转移部件由多个部分制造而成，多个部分在被固定至中心部件之前或者在固定至中心部件的同时相互组装。优选地，至少一个负载转移部件朝向其与自由端相邻的对应能量吸收区域向内延伸。优选地，至少一个负载转移部件由多个平直段组成。优选地，至少一个负载转移部件由高强度钢制造。根据另一个公开的实施例，一种用于机动车的保险杠系统包括具有在压缩负载下皱缩的能量吸收区域的车架以及安装至能量吸收区域前方的车架的保险杠横梁。保险杠横梁包括负载转移部件，负载转移部件在能量吸收区域的外侧延伸并朝向负载转移部件的自由端的位置向后延伸，其中自由端在能量吸收区域的后部的外侧并与能量吸收区域的后部相邻，使得当能量吸收区域皱缩时，保险杠横梁上的向后冲击使得负载转移部件向后移动并接触车架，从而将来自碰撞的负载在接触点处转移至车架。优选地，能量吸收区域包括设置在保险杠横梁和车架构件之间的挤压壳。优选地，至少一个负载转移部件在车辆装配阶段与中心部件单独制造并与中心部件连接。优选地，至少一个负载转移部件朝向其与自由端相邻的对应能量吸收区域向内延伸。优选地，至少一个所述负载转移部件由多个平直段组成。通过本实用新型的技术方案，在小重叠碰撞中，能够使碰撞侧的负载转移部件随着能量吸收区域的变形而向后弯曲，并且负载转移部件的自由端接触车架以将碰撞负载转移至车架，使得大部分车辆碰撞能力被保险杠和/或车架吸收。
图1是根据本实用新型实施例的具有保险杠系统的车辆的前部的示意性立体图；图2是图1中的保险杠系统的示意性俯视图；图3是示出处于平坦障碍物碰撞事件之后的变形条件下的图2中的保险杠系统的不意性俯视图；图4示出了具有平滑弯曲形状的负载转移部件的可选实施例；图5是不出现有技术的保险杠系统在小重置碰撞事件之如的不意性俯视图；图6是图5中现有技术保险杠系统在小重叠碰撞事件期间的示意性俯视图；图7是根据本实用新型实施例的保险杠系统在小重叠碰撞事件之前的示意性俯视图；以及图8是图7中的保险杠系统在小重叠碰撞事件期间的示意性俯视图。
具体实施方式
参考图1和图2,通常由参考标号10表示的机动车被示出包括车架12和前部保险杠横梁14。保险杠罩18(如图1和图2中的虚线所示)在保险杠横梁14的前方横跨车辆宽度延伸。此外，主要示出的还有前车轮/轮胎20和通常被车架12支撑的悬架件22。如汽车领域熟知的，车架12可以是框架车身结构(body-on-frameconstruction)或承载式车身结构(unit-body construction)的一部分，或者是这两者的任意混合或组合。如本文所使用的，术语“车架”是指用作主要承重部件的车辆结构的任何零件。在所示实施例中，车架12包括通常相对于车身沿纵向延伸的左前车架构件12a和右前车架构件12b以及横向车架构件12c。这仅仅是示意性的，对于本领域技术人员来说显而易见的是，车架无论是框架车身还是承载式车身都不会采取本文所示和所讨论的准确形式。例如，车架可以比所示车架包括更多或更少的分立部件。车架部件12a_12c和保险杠横梁14可由任意合适的高强度材料形成，诸如钢、铝、复合材料或它们的任意组合。部件12a-12c和保险杠横梁14可具有任意适当的横截面(封闭或开放)，并且根据它们的形成材料和其它熟知的工程设计考虑来通过焊接、螺栓、铆钉和/或粘合剂来连接。在所示示例性实施例中，前部保险杠横梁14附接至与车辆的前部外侧拐角相邻的左车架构件12a和右车架构件12b的前端。紧接在保险杠横梁14后方的车架构件12a和12b的部分构成能量吸收区域20a和20b (参见图2)。能量吸收区域20a和20b可以与其它们对应的车架构件12a和12b —体形成，或者，如本领域所熟知的，其可以是在车辆装配期间附接至车架的单独形成的部件。在任何一种情况下，能量吸收区域20a和20b都被设计成在保险杠上发生碰撞的情况下以吸收或消耗动能而不是将其转移至车架的方式使保险杠横梁14相对于车架12向后移动。术语“能量吸收区域”是指在碰撞事件期间通过变形、压缩、屈折、弯曲或任何其他类型的机械或机电能量转换来吸收动能的车架或车身结构的任何部件和/或部分。例如，能量吸收区域可以包括弹簧、减震器、结构泡沫或其他可压缩材料。保险杠横梁14包括中心部件15和从中心部分向外延伸并且相对于保险杠横梁的平均曲率线24向后延伸的负载转移部件16。负载转移部件16可以与保险杠横梁14的中心部件15 —体形成，但是在所示实施例中是相对于中心部件独立制造并通过诸如焊接或螺栓连接而与中心部件连接。根据制造负载转移部件16的材料类型，可以期望(出于制造原因)将每个负载转移部件16制造为附接至中心部件15的两块或多块。负载转移部件16相对于平均曲率线24后向弯曲或成角，以使该部件的自由端或末端位于车架12的外侧并邻近能量吸收区域20a、20b的后部。在图1至图3所示的实施例中，部件16包括三个较短且相对较直的区段，在它们之间具有不同的成角接头。这只是一种可能的结构，并且如果部件由被认为适合于该目的高强度钢形成，则多段设计被认为对于制造是理想的。所示实施例还示出了每个负载转移部件16的最外段相对于车辆的纵轴向内成角，以使末端在该部件的最外端的内侧。该结构可帮助确保负载转移部件的末端在碰撞期间接触车架12并且有效地转移负载。如图4所示，负载转移部件116可以是弧形的，当其从保险杠横梁14向外和向后延伸时形成平滑的曲线形状。部件116的曲率可以是恒定或变化的半径。可以使用实现将部件末端定位为与车架的能量吸附区域的最后方的部分相邻且在该部分外侧的结果的任意弯曲或多段的形状。图4示出了通过固定法兰26附接至车架12并通过安装夹28附接至保险杠横梁14的挤压壳120。现在参考图3，示出了与障碍物30a(诸如可以在车辆开发碰撞测试期间使用的障碍物)碰撞的事件期间的车辆前端结构。所示出的碰撞几何形状被称为平面碰撞障碍物，因为障碍物覆盖了测试车辆的整个横跨宽度。在碰撞测试期间，保险杠14首先在车辆纵向中心线32处或其附近接触障碍物，并且随着能量吸收区域20a和20b的变形，保险杠相对于车辆的剩余部分向后移动。负载转移部件16的末端没有与车架部件12a-12c连接并与它们接触，因此在碰撞事件中它们不起作用或者不干预能量吸收区域20a和20b。能量吸收区域20a和20b被示出处于高度变形状态，这是由于该区域的设计失效模式而预期发生的结果。现在参考图5，示出了在与障碍物30b (诸如可以在车辆开发碰撞测试期间使用的障碍物)的碰撞事件之前不包括负载转移部件的现有技术的车辆前端结构。所示碰撞几何形状被称为小重叠障碍物碰撞，因为障碍物充分在车辆纵向中心线32的外侧(与中心线32偏移)的位置与保险杠横梁14接触，使得施加到保险杠横梁的负载必须主要由车架构件12a承受。现在参考图6，示出了在与障碍物30b的小重叠碰撞事件期间的图5中的现有技术的车辆前端结构。在碰撞测试期间，保险杠14和车架部件12a-12c的最小横向(侧向)重叠可能导致车辆及其部件在碰撞测试期间在远离障碍物的横向或侧向上移动(在图6中为向右)。这种偏移可能导致车架部件12a-12c不能吸收所有的的碰撞能量，从而要求附近的车辆部件(诸如车轮20、悬架22和车厢(未示出))来吸收剩余的负载。现在参考图7，示出了在与障碍物30b的小重叠碰撞事件之前的根据本实用新型实施例的车辆前端结构。现在参考图8，示出了处于与障碍物30b的小重叠碰撞期间的图7中的车辆前端结构。当障碍物30b碰撞保险杠横梁14时，保险杠横梁开始变形并相对于车架12的其余部分(碰撞或断裂能量吸收区20a)向后移动。当负载转移部件16与保险杠横梁14 一起向后移动(和/或该部件通过直接作用于负载转移部件上的碰撞相对于保险杠横梁向后弯曲)时，其末端与车架构件12a的外侧表面接触。负载转移部件16的形状及其结构相对于其他车架部件为该部件的末端将碰撞负载转移到能量吸收区域20a的最后部分处或该最后部分后方的位置的车架。如图8所示，在小重叠碰撞事件期间，负载转移部件16的末端将大量的碰撞负载在接触点处转移至车架，从而重新定向否则将被车轮或车轮后方的车辆部件(诸如车轮20、悬架22和车厢(未示出))所承受的负载。负载转移部件16增加了保险杠横梁14和障碍物30b的重叠，这可以减少碰撞测试期间保险杠14和车架部件12a-12c远离障碍物的横向位移。这种位移上的减少将使得车架部件12a-12c吸收更多的碰撞能量，从而减少车轮20、悬架22和车厢上的负载。根据与障碍物30b的碰撞的准确位置和角度，负载转移部件16可由于与障碍物30b的接触和/或末端与车架12a的接触而产生一定程度的变形。负载转移部件16将碰撞冲击力转移至车架，如果碰撞很剧烈，这将在接触区域中引起一些变形。车架12的变形通常有利于车辆安全，因为其吸收了否则会转移至车厢和/或乘客的额外能量。根据要求，本文公开了本实用新型的详细实施例；然而，应当理解，公开的实施例仅仅是可以以多种和可选形式具体化的本实用新型的示例性实施例。附图不需要按比例绘制；一些部件可能被放大或缩小来示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能性细节不应解释为限制性的，而仅仅是作为教导本领域技术人员使用本实用新型的代表性基础。尽管本文描述了上述实施例，但是并不意味着这些实施例描述了本实用新型的各种可能的形式。相反，在说明书中使用的言辞是描述的言词而非限定，并且应当理解，可以生成各种改变而不偏离本实用新型的主题和范围。此外，多种实施的实施例的功能可以组合来组成本实用新型的另外的实施例。
权利要求1.一种车辆的前部结构，其特征在于，所述前部结构包括车架，具有第一能量吸收区域和第二能量吸收区域，所述第一能量吸收区域和所述第二能量吸收区域被定位于与所述车辆的对应的第一前部外侧拐角和第二前部外侧拐角相邻；以及保险杠横梁，位于所述第一能量吸收区域和所述第二的能量吸收区域的前方并进行安装，以在碰撞期间将负载力转移至所述第一能量吸收区域和所述第二能量吸收区域中的至少一个，所述保险杠横梁包括中心部件，在所述第一能量吸收区域和所述第二能量吸收区域之间整体横向跨越所述车辆延伸；和第一负载转移部件和第二负载转移部件，分别附接至所述中心部分与所述第一能量吸收区域和所述第二能量吸收区域相邻的外侧端，每个负载转移部件均在其对应的能量吸收区域外侧延伸并且相对于所述保险杠横梁的平均曲率线向后延伸，使得每个负载转移部件的自由端均设置在与其对应的能量吸收区域的后端相邻的所述车架的外侧。
2.根据权利要求1所述的车辆的前部结构，其特征在于，所述第一负载转移部件和所述第二负载转移部件中的至少一个在车辆装配阶段与所述中心部件单独制造并与所述中心部件连接。
3.根据权利要求2所述的车辆的前部结构，其特征在于，所述第一负载转移部件和所述第二负载转移部件中的至少一个由多个部分制造而成，所述多个部分在被固定至所述中心部件之前或者在固定至所述中心部件的同时相互组装。
4.根据权利要求1所述的车辆的前部结构，其特征在于，所述第一负载转移部件和所述第二负载转移部件中的至少一个朝向其与所述自由端相邻的对应能量吸收区域向内延伸。
5.根据权利要求1所述的车辆的前部结构，其特征在于，所述第一负载转移部件和所述第二负载转移部件中的至少一个由多个平直段组成。
6.根据权利要求1所述的车辆的前部结构，其特征在于，所述第一负载转移部件和所述第二负载转移部件中的至少一个由高强度钢制造。
7.根据权利要求1所述的车辆的前部结构，其特征在于，与所述第一能量吸收区域和所述第二能量吸收区域后方的车架部分相独立地制造所述第一能量吸收区域和所述第二能量吸收区域中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的车辆的前部结构，其特征在于，所述第一能量吸收区域和所述第二能量吸收区域被定位在第一纵向车架构件和第二纵向车架构件的前端。
9.根据权利要求1所述的车辆的前部结构，其特征在于，所述第一能量吸收区域和所述第二能量吸收区域中的至少一个被设计为在碰撞期间的压缩负载下塑性变形。
10.一种用于车辆的保险杠系统，其特征在于，所述保险杠系统包括第一挤压壳和第二挤压壳，安装至所述车辆的车架并与所述车架的对应前部外侧拐角相邻；以及保险杠横梁，安装至所述第一挤压壳和第二挤压壳的前端，并且包括横跨所述第一挤压壳和第二挤压壳的中心部件以及位于对应的挤压壳外侧的第一负载转移部件和第二负载转移部件，每个负载转移部件均从其对应的挤压壳的前端向外和向后延伸并具有被设置为与其对应的挤压壳的后端相邻的自由端。
11.根据权利要求10所述的保险杠系统，其特征在于，所述第一负载转移部件和所述第二负载转移部件中的至少一个在车辆装配阶段与所述中心部件单独制造并与所述中心部件连接。
12.根据权利要求11所述的保险杠系统，其特征在于，所述第一负载转移部件和所述第二负载转移部件中的至少一个由多个部分制造而成，所述多个部分在被固定至所述中心部件之前或者在固定至所述中心部件的同时相互组装。
13.根据权利要求10所述的保险杠系统，其特征在于，所述第一负载转移部件和所述第二负载转移部件中的至少一个朝向其与自由端相邻的对应能量吸收区域向内延伸。
14.根据权利要求10所述的保险杠系统，其特征在于，所述第一负载转移部件和所述第二负载转移部件中的至少一个由多个平直段组成。
15.根据权利要求10所述的保险杠系统，其特征在于，所述第一负载转移部件和所述第二负载转移部件中的至少一个由高强度钢制造。
16.一种用于车辆的保险杠系统，其特征在于，所述保险杠系统包括车架，具有在压缩负载下皱缩的能量吸收区域；以及保险杠横梁，安装至所述能量吸收区域的前方的车架并且包括负载转移部件，所述负载转移部件在所述能量吸收区域的外侧延伸并朝向所述负载转移部件的自由端的位置向后延伸，其中所述自由端位于所述能量吸收区域的后部的外侧并与所述能量吸收区域的后部相邻，使得当所述能量吸收区域皱缩时所述保险杠横梁上的向后碰撞使所述负载转移部件向后移动并接触所述车架，从而将来自碰撞的负载转移至所述车架。
17.根据权利要求16所述的保险杠系统，其特征在于，所述能量吸收区域包括设置在所述保险杠横梁和车架构件之间的挤压壳。
18.根据权利要求16所述的保险杠系统，其特征在于，至少一个所述负载转移部件在车辆装配阶段与中心部件单独制造并与所述中心部件连接。
19.根据权利要求16所述的保险杠系统，其特征在于，至少一个所述负载转移部件朝向其与所述自由端相邻的对应能量吸收区域向内延伸。
20.根据权利要求16所述的保险杠系统，其特征在于，至少一个所述负载转移部件由多个平直段组成。
专利摘要本实用新型提供了车辆的前部结构和用于车辆的保险杠系统，车辆包括在车辆外侧拐角处具有能量吸收区域的车架及安装至能量吸收区域以在碰撞期间将负载力转移至至少一个能量吸收区域的保险杠横梁。保险杠横梁包括在能量吸收区域之间整体横跨车辆延伸的中心部件以及附接至中心部件的外端的左右负载转移部件。每个负载转移部件均向外和向后延伸，使得每个负载转移部件的自由端都设置在与其对应能量吸收区域的后端相邻的车架的外侧。通过本实用新型的技术方案，在小重叠碰撞中，能够使碰撞侧的负载转移部件随着能量吸收区域的变形而向后弯曲，并且负载转移部件的自由端接触车架以将碰撞负载转移至车架，使得大部分车辆碰撞能力被保险杠和/或车架吸收。
文档编号B62D21/15GK202827426SQ20122043937
公开日2013年3月27日 申请日期2012年8月30日 优先权日2011年9月19日
发明者曲毅, 埃德加·爱德华·多纳伯迪安, 凯文·古斯塔夫森, 肯尼斯·R·施密特 申请人:福特环球技术公司