專利名稱：用于保障行人安全的保險杠吸能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于保障行人安全的機動車保險杠組合件領(lǐng)域，具體地講涉及吸能器 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
車輛上使用保險杠以吸收碰撞產(chǎn)生的震動和沖擊，從而避免或最小化對乘客的傷 害以及減少對車輛的損害。此外，保險杠系統(tǒng)受政府監(jiān)管，必須符合相關(guān)法規(guī)。為了符合各 種(尤其是在有著歐洲車輛安全促進委員會的歐洲和日本)政府測試標準，對保險杠設(shè)計 進行了諸多改良，以便當行人被時速40km/h的汽車撞擊時，保險杠組合件能顯著減輕行人 受到的傷害并為其腿部提供保護。機動車保險杠通常包括多個組件堅硬的剛梁、柔軟的吸能器、底部保險杠加強件 和圍繞吸能器的、主要起美觀和空氣動力學功能的面板，這些組件獨立制造然后裝配在一 起。該吸能器置于保險杠梁正面，在與行人發(fā)生碰撞時以及發(fā)生停車事故時，可以增強保險 杠組合件的能量吸收。其可為低速沖擊提供初級能量吸收(包括減少損害)以及在與行人 高速碰撞時提供補充級能量吸收。機動車保險杠組合件中使用的常規(guī)吸能器是由發(fā)泡聚丙烯(EPP)泡沫或熱塑性 聚合物組合物制成并具有多種多樣的形狀。發(fā)泡聚丙烯泡沫小珠(EPP)的制造方法是通過 在表壓下將聚丙烯粒料浸漬在揮發(fā)性發(fā)泡劑水懸液中，然后降低壓力，使浸漬的小珠發(fā)泡。 業(yè)內(nèi)使用的發(fā)泡劑為丁烷、二氯二氟甲烷和二氧化碳。由于氣體釋放緩慢，在模具中發(fā)泡需 要較長時間，因此這種技術(shù)耗費時間。因為需要30-40%無效構(gòu)造空間，因此在體積壓縮超 過60-70%后，泡沫變?yōu)椴豢蓧嚎s狀態(tài)。此外，由EPP泡沫組成的吸能器在應(yīng)用溫度范圍內(nèi) 表現(xiàn)出劇烈變化的能量吸收性能，即，此類吸能器在寒冷冰凍的天氣中過硬，而在高溫炎熱 的天氣中又過軟。國際專利申請公布WO 2006/127242和美國專利6，726，262公開了包括非泡沫型 吸能器的保險杠組合件，該吸能器包括具有凸緣的機架部分和包括多個可調(diào)式擠壓凸部 的主體。此類吸能器通過注塑塑性材料制造，例如，聚碳酸酯(PC)、聚對苯二甲酸乙二酯 (PET)和聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的共混物。美國專利6，923，494公開了一種吸能器，該吸能器包括一體模制的熱塑性材料玻 璃纖維氈，其具有多個向外延伸的擠壓凸部，并通過壓塑或熱成形纖維增強樹脂材料制造。美國專利申請公布2004/0174025公開了包括吸能器的保險杠組合件，該吸能器 具有向前的可擠壓保護部分，該保護部分結(jié)合有通過吹塑熱塑性聚合物制造的、中空突出 形式的中空初級擠壓構(gòu)件。除了安全方面的考慮，車輛的維修費用以及符合政府測試標準也是車輛部件設(shè)計 中的重要因素。具體地講，車輛部件設(shè)計要符合政府測試標準，例如已知的低速安全保障測 試，其中車輛必須承受低速即時速I5km/h下的沖擊。車輛吸能器仍有必要由熱塑性材料制造，以使其易于制造、在低速沖擊后可以恢 復原形、可以節(jié)約維修和碰撞保險的費用、同時符合政府有關(guān)行人保護的法規(guī)標準。
3
發(fā)明概述本文所描述的吸能器可滿足當前對可行的行人小腿保護系統(tǒng)的需求，以符合有關(guān) 最佳性能和成本收益的歐盟指令時間表。本文描述了一種吸能器，其特征在于具有寬度W，高度h，前壁a，頂壁c和底壁d， 其中i)高度h介于0. 8w和l.Ow之間；ii)前壁厚度(t-a)介于0. 06w和0. 09w之間；iii)頂壁厚度(t-c)介于0. 03w和0. 09w之間；iv)底壁厚度(t-d)介于0. 03w禾口 0. 09w之間；并且ν)該吸能器基本上由具有以下特征的熱塑性材料制成a)介于_20°C和+60°C之間時高于20%的斷裂伸長率(根據(jù)IS0527-1/-2測量)b)介于30和40MPa之間的屈服強度(根據(jù)ISO 527-1/-2測量)c)介于1000和1500MPa之間的彈性模量(根據(jù)ISO 527-1/-2測量)d)介于50ShD和80ShD之間的肖氏D硬度(根據(jù)ISO 868測量)。本文還描述了包含所述吸能器的保險杠組合件和車輛。本文還描述了使用所述吸 能器減少傳遞至行人的碰撞能的方法。附圖簡述

圖1是吸能器的橫截面，其中包括了所有描述吸能器的參數(shù)，其中“t”代表厚度； “W”代表寬度；“h”代表高度；“a”代表前壁；“b”代表后壁；“C”代表頂壁；“d”代表底壁； 并且“r-a”、"r-c"和“r_d”代表該吸能器的曲率半徑。發(fā)明詳述^X權(quán)利要求的意義應(yīng)采用以下定義解釋所謂“前壁”是指吸能器面向環(huán)境(即，當吸能器位于車輛上的安裝位置時，面朝 車輛外的方向)的部分以及在碰撞中將受到物體或行人沖擊的壁。所謂“后壁”是指當吸能器位于車輛上的安裝位置時吸能器面向車輛內(nèi)部的部分 以及位于前壁相對側(cè)的部分。所謂“頂壁”是指當吸能器位于車輛上的安裝位置時吸能器面向上方的部分。所謂“底壁”是指當吸能器位于車輛上的安裝位置時吸能器面向下方的部分。本文所用術(shù)語“車輛”表示用于運輸人或物的結(jié)構(gòu)體，可以是(例如)汽車、卡車、 船或拖拉機。本文所述吸能器用于機動車，使得在涉及此類車輛的碰撞過程中，行人安全性以 及車輛完整性得到提升。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的吸能器用于汽車。本文所述的吸能器的外形、形式和幾何結(jié)構(gòu)可以容易地根據(jù)具體需要進行改變， 前提條件是符合表1中的關(guān)系，具體地講需依據(jù)(例如)高度(圖l，h)、寬度(圖l，w)、壁 厚(圖1，t)和/或曲率(r-x)。本文所述的吸能器的幾何結(jié)構(gòu)可以進行修改以微調(diào)機械 特性和能量吸收性能。吸能器的前壁(圖1，a)，以及頂壁和底壁(圖1，c和d)厚度和曲率的變化涉及 到能量吸收性能的變化。這些參數(shù)限定了吸能器長度范圍內(nèi)載荷分布的情況，并限定了在沖擊過程中快速建立的阻力可使頂壁和底壁適時屈曲。本文所述吸能器包括前壁(圖1，a)、頂壁(圖1，C)和底壁(圖1，d)。該吸能器 還可以包括后壁(圖1，b)。因此，此類吸能器為具有前壁(圖1，a)、后壁(圖1，b)、頂壁 (圖1，c)和底壁(圖1，d)的中空體，這些壁限定了管狀的形狀。本文所述的吸能器的后壁用于以圓周的方式閉合吸能器，從而導致吸能器呈D 形。因此，后壁的存在不是影響能量吸收性能的重要因素。與其他壁相比，后壁可具有最小 的壁厚以減輕重量和材料成本，并同時提供簡單的連結(jié)點將吸能器連接至車輛，例如連接 至保險杠。其在下述情況中可以被省略，其中吸能器呈反向的C形，其c和d部件的末端必 須直接或間接固定至車輛。頂壁和底壁(圖l，c和d)的厚度對能量吸收性能而言很重要。因此，當吸能器沿 著整個橫截面上不具有均勻厚度時，頂壁和底壁可具有介于該零件后部與前部之間的不均 勻厚度。當頂壁和底壁厚度不均勻時，靠近吸能器后壁的區(qū)域厚度較小，然后逐漸增加，直 到達到前壁的厚度值。為了在最小的空間獲得最理想的能量吸收性能，表1給出了在與行人的腿部碰撞 的情況下可以獲得最佳力偏轉(zhuǎn)行為的設(shè)計規(guī)則。表 權(quán)利要求
吸能器，所述吸能器具有寬度w、高度h、前壁a、頂壁c和底壁d，其中1)所述高度h介于0.8w和1.0w之間；2)所述前壁的厚度(t a)介于0.06w和0.09w之間；3)所述頂壁的厚度(t c)介于0.03w和0.09w之間；4)所述底壁的厚度(t d)介于0.03w和0.09w之間；并且5)所述吸能器基本上由熱塑性材料制成，所述熱塑性材料具有以下特征a)介于 20℃和+60℃之間時高于20％的斷裂伸長率(根據(jù)ISO527 1/ 2測量)；b)介于30和40MPa之間的屈服強度(根據(jù)ISO 527 1/ 2測量)；c)介于1000至1500MPa之間的彈性模量(根據(jù)ISO 527 1/ 2測量)；和d)介于50ShD和80ShD之間的肖氏D硬度(根據(jù)ISO 868測量)。
2.權(quán)利要求1的吸能器，其中所述頂壁的厚度(t-c)和所述底壁的厚度(t-d)相等。
3.前述任一項的吸能器，所述吸能器還包括以圓周方式閉合所述吸能器的后壁(b)。
4.前述任一項權(quán)利要求的吸能器，所述吸能器還包括以圓周方式閉合所述吸能器的后 壁(b)。
5.前述任一項權(quán)利要求的吸能器，其中所述后壁(b)具有介于0.03w和0.05w之間的 厚度(t-b)。
6.前述任一項權(quán)利要求的吸能器，其中所述厚度是可變的并且介于2mm或約2mm和 6mm或約6mm之間。
7.前述任一項權(quán)利要求的吸能器，其中所述熱塑性材料由聚酯或IS018064:2003(E) 中規(guī)定的熱塑性彈性體制成。
8.前述任一項權(quán)利要求的吸能器，其中所述熱塑性材料為聚對苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)。
9.前述任一項權(quán)利要求的吸能器，所述吸能器由注塑法、吹塑法或擠出法制造。
10.權(quán)利要求9的吸能器，所述吸能器由擠出法制造。
11.保險杠組合件，所述保險杠組合件包括權(quán)利要求1所述的吸能器、剛性梁和面板， 所述吸能器插置在所述剛性梁和所述面板之間。
12.具有權(quán)利要求11的保險杠組合件的車輛，其中所述車輛選自機動車、汽車和卡車。
13.減少傳遞至行人的碰撞能的方法，所述方法包括以下步驟將權(quán)利要求1的吸能器 連接至車輛，所述車輛選自機動車、汽車和卡車。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種吸能器，所述吸能器尤其適用于車輛與行人間的碰撞以便減少傳遞至該行人的碰撞能，并且所述吸能器具有寬度w、高度h、前壁a、頂壁c和底壁d，其中所述高度介于0.8w和1.0w之間；所述前壁的厚度(t-a)介于0.06w和0.09w之間；所述頂壁的厚度(t-c)介于0.03w和0.09w之間；所述底壁的厚度(t-d)介于0.03w和0.09w之間；并且所述吸能器基本上由熱塑性材料制成，所述熱塑性材料在溫度介于-20℃和+60℃之間時具有高于20％的斷裂伸長率(根據(jù)ISO 527-1/-2測量)；具有介于30和40MPa之間的屈服強度(根據(jù)ISO 527-1/-2測量)；具有介于1000至1500MPa之間的彈性模量(根據(jù)ISO 527-1/-2測量)；以及具有介于50ShD和80ShD之間的肖氏D硬度(根據(jù)ISO 868測量)。
文檔編號B60R19/18GK101980889SQ200980111244
公開日2011年2月23日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者A·J·范德萊利, M·西勒 申請人:納幕爾杜邦公司