專利名稱：帶有潰壓箱的保險杠的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及緩沖器，更具體地說，本發明所涉及的是保險杠(bumper beam)。
背景技術：
通常，緩沖器沿車輛的寬度方向設置在其前部和后部，并被安裝到沿縱向延伸的 車梁上。一種典型的緩沖器包括一連接到車身縱梁上的鋼梁或增強構件，且該鋼梁被一外 飾板遮蓋著。這種鋼梁的重量是很大的，且在撞擊作用下通常會發生變形或皺折。因此，由 撞擊產生的能量可傳遞到車梁上并對車輛造成附加的損壞。緩沖吸能系統在不超過車輛縱梁載荷限度的前提下對沖擊能量和沖擊侵入度進 行控制，以此來減輕車輛由于受撞擊作用而產生的損壞。緩沖系統的效率被定義為其在吸 能距離范圍內所吸收的能量。高效的緩沖系統與低效率的緩沖系統相比，能在較短的距離 吸收更多的能量。通過將負載迅速提高到低于縱梁的載荷限度、并一直保持該負載水平直 到沖擊能量被完全耗散為止，就可達到高的效率。某些現有的緩沖吸能系統包括一保險杠、以及聯接到該保險杠上的吸能器。吸能 器的作用在于吸收來自于沖擊的能量。相比于簡單的鋼梁型保險杠，單獨制造吸能器、隨后 再將吸能器組裝到保險杠上的生產過程，使得保險杠組件的生產成本和裝配成本都提高。另外一些現有的緩沖吸能系統采用了泡沫樹脂，例如在第4762353號和第 4941701號美國專利文件中就公開了這樣的緩沖吸能系統。基于泡沫材料的緩沖系統在發 生碰撞時的加載速度很慢，這將導致緩沖位移量很大。另外，泡沫體所具有的有效壓縮量為 百分之六十到七十，超過該臨界點后，泡沫就變成不可壓縮的了，因而不能完全地吸收沖擊 能量。剩余的沖擊能則就需要通過保險杠支撐梁和/或車體結構的變形來吸收。另外，泡 沫體對溫度也是敏感的，因而緩沖系統的位移特性和沖擊吸收性能會隨溫度而發生顯著的 變化。通常隨著溫度的降低，泡沫體的剛性變大，從而使負載增大。與此相反，隨著溫度的 升高，泡沫體變得更易變形，由此使位移增大，并可能造成車輛的損壞。還有一些已有的緩沖系統帶有一些潰壓箱(crash cans)。潰壓箱是被單獨制出 的，且被對準車輛縱梁地直接連接到保險杠上。在撞擊過程一例如偏斜撞擊的過程中，潰壓 箱能吸收能量，并有助于防止保險杠出現損壞。但是，單獨制造潰壓箱、并將其連接到保險 杠上的生產過程會增大保險杠組件的成本和復雜性。
發明內容
一個方面，本申請提供了一種用于機動車的保險杠組件(bumperassembly)。該保 險杠組件包括保險杠和外飾板，外飾板至少部分地遮蓋著所述保險杠。保險杠包括至少一個潰壓箱。另一方面，本申請提供了一種用于保險杠組件的吸能梁。該吸能梁包括構架、以及 從該構架延伸出的梁體。所述梁體包括第一橫向壁；與第一橫向壁分離開的第二橫向壁； 以及至少一個潰壓箱，該潰壓箱位于第一橫向壁與第二橫向壁之間。具體地說，本申請涉及如下方面1、一種保險杠組件，其包括保險杠，其包括至少一個潰壓箱；以及外飾板，其用于至少遮蓋住所述保險杠的一個部分。2、項1所述的保險杠組件，其中所述保險杠是用熱塑性材料構成的。3、項1所述的保險杠組件，其中所述保險杠包括縱長的單體式熱塑性材料梁體。4、項1所述的保險杠組件，其中所述潰壓箱是可調整的。5、項1所述的保險杠組件，其中所述保險杠包括構架、從所述構架延伸出的梁體， 所述梁體包括第一凸緣板和第二凸緣板、以及位于第一凸緣板和第二凸緣板之間的通道。6、項1所述的保險杠組件，其中第一潰壓箱被構成與車輛的第一縱梁對正，第二 潰壓箱被構成與第二車輛縱梁對正。7、項1所述的保險杠組件，其中所述潰壓箱包括多塊分隔開的壁板，且壁板間距、 角度、厚度、以及材質中的至少一項是可選擇的。8、一種用于車輛的吸能梁，所述吸能梁包括構架、以及從所述構架延伸出的梁體， 所述梁體包括第一凸緣板與第二凸緣板，在所述第一凸緣板與所述第二凸緣板之間形成了 通道；以及至少一個潰壓箱。9、項8所述的吸能梁，其還包括第一車輛縱梁連接部分和第二車輛縱梁連接部 分，每一所述車輛縱梁連接部分都被構成對準其所對應的車輛縱梁，并被固定到該車輛縱 梁上。10、項9所述的吸能梁，其中所述吸能梁是用熱塑性材料構成的。11、項9所述的吸能梁，其中所述吸能梁包括縱長的單體式熱塑性材料梁體。12、項9所述的吸能梁，其中所述潰壓箱是可調整的。13、項9所述的吸能梁，其中所述潰壓箱包括多塊分隔開的壁板，且壁板間距、角 度、厚度、以及材質中的至少一項是可選擇的。14、一種用于車輛的塑料模制保險杠，所述保險杠包括至少一個潰壓箱。15、項14所述的保險杠，其還包括構架、以及從所述構架延伸出的梁體，所述梁體 包括第一凸緣板與第二凸緣板，在所述第一凸緣板與所述第二凸緣板之間形成了通道。16、項14所述的保險杠，其還包括第一車輛縱梁連接部分和第二車輛縱梁連接部 分，每一所述車輛縱梁連接部分都被構成對準其所對應的車輛縱梁，并被固定到該車輛縱 梁上。17、項14所述的保險杠，其中所述保險杠是用熱塑性材料構成的。18、項14所述的保險杠，其中所述保險杠包括縱長的單體式熱塑性材料梁體。19、項14所述的保險杠，其中所述潰壓箱是可調整的。20、項14所述的保險杠，其中所述潰壓箱包括多塊分隔開的壁板，且壁板間距、角 度、厚度、以及材質中的至少一項是可選擇的。
圖1是一保險杠的前透視圖；圖2是對圖1所示保險杠的一部分所作的后透視圖；圖3是對圖1所示保險杠的一部分所作的前透視圖；以及圖4、5、6是沿圖3中的4_4線所作的剖視圖，表示了不同的潰壓箱壁板構造。
具體實施例方式下文將對一熱塑性材料的保險杠作詳細的描述，該保險杠包括可調的潰壓箱。本 文中所用的“可調的”一詞是指這些潰壓箱的特性參數(例如壁板的角度)是可進行選擇 的，以便于獲得理想的工作效果，下文將對此作更為詳細的介紹。在本文的描述中，往往將 潰壓箱當作是與保險杠成一體的，這就意味著潰壓箱被制成了保險杠的一個組成構件，而 并非與保險杠分開的單獨構件，這就使得保險杠為單件整體式結構。詞語“一體的”還包括 這樣的結構保險杠是分段模制的，然后再將各段緊固到一起一例如利用焊接的方法。在保險杠上結合潰壓箱就形成了這樣的緩沖系統無須在保險杠上安裝單獨的吸 能器，其就能對能量進行吸收。例如，在低速撞擊的過程中，通過使保險杠發生變形而將沖 擊力保持在剛好低于預定值的水平上，直到將撞擊活動的動能都吸收為止。當低速撞擊過 程結束時，保險杠基本上能恢復到其原始形狀，并保持足夠的完整性，以抵抗隨后的撞擊。另外，認為將熱塑性材料的保險杠有效的吸能特性與集成的潰壓箱相結合能使撞 擊緩沖性能優于普通的金屬保險杠。此外，認為集成有潰壓箱的熱塑性材料保險杠的沖擊 吸收效能高于不帶有潰壓箱的熱塑性材料保險杠。可用很多種塑料材料之一來制造該保險杠，這些材料例如包括可從麻薩諸塞州匹 茲菲爾德市的通用電氣公司購得的Xenoy 材料。但保險杠并不僅限于由這種材料制造， 還可使用其它的材料。更具體來講，用來制造保險杠的材料應具有一定的特性，這些特性包括高韌性/ 延展性、熱穩定性、高吸能容量、良好的模量-延伸率比以及可回收性。盡管保險杠可分段 模制，但保險杠也可由堅韌的塑料材料制成整體結構。如上文提到的那樣，用于制造保險杠 的一種示例性材料是Xenoy材料。當然，也可采用其它的熱塑性工程樹脂材料。典型的熱 塑性工程樹脂材料包括(但并不僅限于此)丙烯腈_ 丁二烯_苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯、聚 碳酸酯/ABS共混物、共聚碳酸酯一聚酯、丙烯酸類_苯乙烯_丙烯腈(ASA)、丙烯腈_( 二 胺改性的乙烯-聚丙烯)_苯乙烯(AES)、聚苯醚樹脂(phenylene etherresin)、聚苯醚/ 聚酰胺共混物(通用電氣公司出品的NORYL GTX )、聚碳酸酯/PET/PBT共混物、聚對苯 二甲酸丁二酯及抗沖改性劑(通用電氣公司出品的XENOY 樹脂)、聚酰胺、聚苯硫醚樹脂 (phenylene sulfide resins)、聚氯乙烯PVC、耐沖擊性聚苯乙烯(HIPS)、低/高密度聚乙 烯(1/hdpe)、聚丙烯(pp)、以及熱塑性烯烴(tpo)。例如還可用一種玻璃纖維氈熱塑性塑 料(GMT)來制造(例如采用壓縮成型工藝)保險杠，上述的GMT材料例如是Azdel 材料 (這種材料在第5643989號美國專利中進行了描述，且可從位于北卡羅來納州謝爾比市的 Azdel公司購得)。下面具體地參見附圖，圖1是保險杠10的前透視圖，其包括一體式的可調潰壓箱12，圖2是該保險杠10—個部分的后視圖。通常，要在保險杠10上固定外飾板(圖中未示 出)，該外飾板一般是用熱塑性材料制成的，該材料適于采用常規的車輛噴漆和/或涂覆工 藝的后期精處理。外飾板包罩著保險杠10，使得保險杠10在被安裝到車輛上之后就無法看 到了。保險杠10的橫截面形狀基本上為矩形，其包括構架14。從構架14延伸出的梁體 16包括沿縱向延伸的第一凸緣板18和第二凸緣板20。凸緣板18和20圍出了通道22，其 也沿縱向延伸。在通道22內的凸緣板18和20之間、以及凸緣板18和20的外表面26和 28上設置了多個增強和加固肋片24。保險杠10還具有與車輛進行連接的部分30、32，并包括用于將保險杠10固定到車 架縱梁上的開孔34。增強構件36從梁體16延伸向連接部分32。當保險杠10被固定到車 輛上時，潰壓箱12通常處于與車輛縱梁對正的的位置處。通過將潰壓箱12定位在與車輛 縱梁(rail)對正的位置上，可使得潰壓箱在發生碰撞過程中發揮作用，以利于降低對車輛 的損壞。參見圖3，其是保險杠3 —個部分的前透視圖，潰壓箱12包括多個壁板50、52、54。 另外，可參見圖4、5、6，這些視圖是沿圖3中的4-4線所作的剖視圖，表示出了潰壓角A、B、 C的各種可選值，對潰壓角A、B、C進行改變將導致剛度和沖擊特性發生變化。舉例來講，通 過將壁板50、52、54變得更為直立，則潰壓箱12就會變得更為剛硬。另外，如果將壁板50、 52、54布置得緊湊一些，則也能提高潰壓箱12的剛度。此外，還可改變肋片24之間的間距， 也就是說，隨著肋片24之間間距的縮小，保險杠10可變得剛挺。通過對上述三項指標(即壁板的角度A、B、C ；壁板50、52、54之間的間距；以及肋 片24之間的間距)中的至少之一進行改動，就可將潰壓箱12調整到理想的剛度上。由于 車輛的重量和用途(例如非運營乘用車、運營乘用車、輕型卡車)不同，所以可針對特定的 車重和用途對保險杠10進行調整。當然，還可利用其它的變量來對潰壓箱12進行調整。舉例來說，可通過改變壁板 50、52、54的厚度來使潰壓箱12適用于特定的用途。例如，壁板的額定厚度可以在約1.75mm 到約3. 0mm的寬泛區間內變動。更具體而言，對于某些小沖擊的應用環境，壁板的額定厚度 通常是在約1. 75mm到約2. 0mm的區間內，而對于其它的應用環境，壁厚更大的可能區間是 約 2. 5mm 到 3. 0_。對潰壓箱12作適當調整的另一方面在于選擇所使用的熱塑性樹脂。所采用的樹 脂可根據需要選用低模量、中等模量或高模量材料。通過仔細研究上述的各個變量，就可以 使潰壓箱12的沖擊能吸收特性滿足預期的目標值。如上所述，將注塑成型的熱塑性保險杠與潰壓箱集成在一起，將能使保險杠的吸 能效率優于鋼制保險杠或簡單的熱塑性保險杠。沖擊性能的提高就意味著低速情況下“翼 子板折彎”類事故的修理費用降低，并能減小車輛在發生高速碰撞時的損壞。另外，由于這 種結構的保險杠未設置單獨的吸能器，所以還能節省成本。將熱塑性保險杠與可調的潰壓 箱結合起來能實現迅速而有效的加載，并可控制撞擊事故。盡管上文針對各種特定的實施方式對本發明進行了描述，但本領域技術人員可以 認識到，在權利要求書限定的設計思想和保護范圍內，可對本發明作多種形式的改動。
權利要求
一種保險杠組件，其包括保險杠，其包括與熱塑性材料梁體集成的潰壓箱，以及外飾板，其用于至少遮蓋住所述保險杠的一個部分，其中第一潰壓箱被構成與第一車輛縱梁對正，第二潰壓箱被構成與第二車輛縱梁對正。
2.根據權利要求1所述的保險杠組件，其中所述保險杠是用熱塑性材料構成的。
3.根據權利要求2所述的保險杠組件，其中所述熱塑性材料為玻璃纖維氈熱塑性材料。
4.根據權利要求1所述的保險杠組件，其中所述保險杠包括構架，所述梁體從所述構 架延伸，且所述梁體包括第一凸緣板和第二凸緣板、以及位于第一凸緣板和第二凸緣板之 間的通道。
5.一種用于車輛的塑料模制保險杠，所述保險杠包括與熱塑性材料梁體集成的潰壓箱，其中第一潰壓箱被構成與第一車輛縱梁對正，第二潰壓箱被構成與第二車輛縱梁對正。
6.根據權利要求5所述的保險杠，其還包括構架，所述梁體從所述構架延伸，且所述梁 體包括第一凸緣板與第二凸緣板，在所述第一凸緣板與所述第二凸緣板之間形成了通道。
7.根據權利要求5所述的保險杠，其還包括第一車輛縱梁連接部分和第二車輛縱梁連 接部分，每一所述車輛縱梁連接部分都被構成對準其所對應的車輛縱梁，并被固定到該車 輛縱梁上。
8.根據權利要求5所述的保險杠，其中所述保險杠是用熱塑性材料構成的。
9.根據權利要求8所述的保險杠，其中所述熱塑性材料為玻璃纖維氈熱塑性材料。
10.一種制造用于車輛的塑料模制保險杠的方法，包括集成潰壓箱與塑料模制保險杠，其中第一潰壓箱被構成與第一車輛縱梁對正，第二潰 壓箱被構成與第二車輛縱梁對正。
11.根據權利要求10所述的方法，還包括注塑所述塑料模制保險杠。
12.根據權利要求10所述的方法，其中所述保險杠是用熱塑性材料構成的。
13.根據權利要求12所述的方法，其中所述熱塑性材料為玻璃纖維氈熱塑性材料。
全文摘要
本發明公開了一種用于機動車的保險杠組件(10)。在一示例性實施方式中，該保險杠組件包括保險杠和外飾板，外飾板至少部分地遮蓋著所述保險杠。保險杠包括至少一個潰壓箱(12)。
文檔編號B60R19/26GK101850752SQ20101015578
公開日2010年10月6日 申請日期2001年9月12日 優先權日2001年9月12日
發明者多米尼克·麥克馬洪, 弗蘭克·穆伊杰曼, 斯里坎思·桑薩納姆 申請人:沙伯基礎創新塑料知識產權有限公司