專利名稱：帶有整體能量吸收器和橫梁的保險杠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛保險杠系統(tǒng)，更具體來說，涉及具有整體能量吸 收器和橫梁的保險杠系統(tǒng)，新穎的橫梁被成形以便與相配合的能量吸 收器相接合，以及涉及具有適于拖運拖車或類似物的掛鉤的保險杠。
背景技術(shù)：
使用整體的能量吸收器和保險杠橫梁裝置的保險杠系統(tǒng)需要改 善保險杠系統(tǒng)在車輛上的裝配，在總體上減少機(jī)械緊固件的數(shù)目和種 類及簡化工具制造(tooling)。具體來說，需要提供一種設(shè)計，其中 橫梁和能量吸收器離開車輛主裝配線裝配成一個整體分組件，然后作 為一個單元被操縱以安裝到車輛上。也需要將飾帶(fascia)連接于該 分組件，并將其它構(gòu)件如前燈、格柵和其它功能性或裝飾性構(gòu)件結(jié)合、 安裝在該分組件上。同時，沖擊耐久性和提高的能量吸收繼續(xù)是保險 杠系統(tǒng)中高度優(yōu)先考慮的項目，因此，任何分組件最好不應(yīng)有損于系 統(tǒng)。
此外，許多車輛制造廠商和一些保險組織和政府機(jī)構(gòu)迫切要求改 善車輛的防撞性，也迫切需要能提供更好的行人安全性的保險杠系統(tǒng)。 帶有較低的初始能量吸收率的較長保險杠行程具有滿足上述需要的可 能性，但是，這可能致使能量吸收器的尺寸大于現(xiàn)有的保險杠系統(tǒng)， 并使能量吸收器不易在車輛前部包封和承載。因此，需要新的整體式 保險杠系統(tǒng)來應(yīng)對相互沖突的功能和設(shè)計上的需要。
車輛上的后保險杠系統(tǒng)也需要改進(jìn)。具體來說，車輛制造廠商正 日益關(guān)注在形狀和功能上不與前保險杠系統(tǒng)相異的后保險杠系統(tǒng)的能量吸收器。但是，任何這種后保險杠系統(tǒng)的能量吸收器必須結(jié)合在保 險杠系統(tǒng)中，使其不與在車輛后部的其它功能和美觀需要相沖突。例 如，許多后保險杠系統(tǒng)包括一個臺階，和/或適應(yīng)于支承一球形掛鉤以 便拖運拖車。車輛，特別是公用車輛及卡車的后保險杠往往設(shè)有掛鉤 以拖運拖車。掛鉤支承結(jié)構(gòu)往往結(jié)合在保險杠中，以便減少構(gòu)件并提 供較緊湊的布置。由于采用沖壓保險杠，在保險杠構(gòu)件被成形及增加 輔助加強(qiáng)結(jié)構(gòu)時，掛鉤支承結(jié)構(gòu)被簡單地沖壓在保險杠橫梁中。但是， 釆用軋制成形的管狀保險杠橫梁時則問題較大，這是由于軋制成形操 作一般不適于結(jié)合有沖壓操作。另外，管狀橫梁往往使用高強(qiáng)度材料， 因而在管狀橫梁中不那么容易形成掛鉤支承結(jié)構(gòu)。在難于支承管形內(nèi) 側(cè)時，掛鉤支承結(jié)構(gòu)也需要切割和成形材料的內(nèi)壁。如果不是不可能 精確地按照需要形成壁的形狀的話，這也是很困難的。
掛鉤支承結(jié)構(gòu)的牽引強(qiáng)度有更受限制而滿足不了需要。具體來
說，類型II的掛鉤也必須能夠支承158.8千克(350磅)的牽引桿重 量(tongue weight)，而且必須能夠牽引2268千克(5,000磅)的重 量。兩個掛鉤類型之間的差別是相當(dāng)大的，必須通過較堅固的類型III 的標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，如果不顯著提高成本、重量，以及改進(jìn)車內(nèi)固定結(jié)構(gòu)， 就不易實現(xiàn)。
因此，需要能夠解決上述問題且具有上述優(yōu)點的保險杠系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明的一個方面，提供一種保險杠系統(tǒng)，它包括: 一個帶 有前壁、后壁、頂壁和底壁的金屬管狀橫梁，所述前壁和后壁在管狀 橫梁的兩端被改造以形成端部； 一個聚合物能量吸收器，它具有一個 帶凹槽的后表面，該凹槽可配合地接納管狀橫梁，所述凹槽包括接合 所述端部的前部配合平表面，所述能量吸收器被構(gòu)制成在管狀橫梁坍 陷前被壓蜂并吸收沖擊能量。接合所述端部的外端的后部的支座，所 述能量吸收器包括擴(kuò)大結(jié)構(gòu)的角部，所述角部在支座外側(cè)及橫梁外端 的外側(cè)延伸，以便在橫梁和支座外側(cè)對車輛的角部提供沖擊結(jié)構(gòu)；以 及將管狀橫梁和能量吸收器固定在支座上的緊固件。按照本發(fā)明的另一方面，提供一種用于車輛的保險杠系統(tǒng)，它包
括 一個金屬橫梁，它具有限定一管狀中間部分的前壁、后壁、頂壁 和底壁并具有端部； 一個整體式能量吸收器，它具有吸收器中間部分， 吸收器中間部分帶有一個朝后的凹槽，該凹槽可配合地接納所述管狀 中間部分并接合前壁、頂壁和底壁部分；還具有角部，所述角部具有 靠近所述橫梁端部的外端設(shè)置的內(nèi)表面；所述能量吸收器被構(gòu)制成在 所述管狀橫梁坍陷之前被壓蜂并吸收沖擊能量；接合所述端部的后部 的支座，所述角部的內(nèi)表面設(shè)置成在車輛經(jīng)受角部沖擊時接合所述橫 梁外端并同時接合所述支座的外側(cè)面；以及將所述管狀橫梁和能量吸 收器固定在所述支座上的緊固件。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種用于具有乘座室的車輛的保險 杠系統(tǒng)，它包括 一個管狀橫梁，它包括中間部分、端部和使每個端 部連接于中間部分的一端的彎曲連接部分，所述中間部分為保險杠橫 梁長度的至少25%并限定一縱向的主中心線，所述端部為保險杠橫梁 長度的至少15%，每個所述端部限定與主中心線成平行延伸的副中心 線； 一個帶有至少一個凹槽的能量吸收器，所述凹槽的形狀可接納所 述管狀橫梁的一部分，所述能量吸收器被構(gòu)制成在所述管狀橫梁坍陷 前被壓绔并吸收沖擊能量；以及適于安裝在車輛上的支座，所述支座 安裝在所述端部上，在處于車輛安裝位置上時，所述副中心線與所述 主中心線水平地間隔開來，所述中間部分部分地位于所述支座之間， 并且比所述端部更靠近乘座室，所述能量吸收器包括擴(kuò)大結(jié)構(gòu)的角部， 所述角部在所述支座的外側(cè)及所述橫梁的外側(cè)延伸，以便對橫梁和支 座外側(cè)的車輛角部提供沖擊結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的保險杠系統(tǒng)的一個優(yōu)點在于，可以簡化或清除一些傳統(tǒng) 的前端支承結(jié)構(gòu)。例如，本發(fā)明的保險杠系統(tǒng)可以包括一個能量吸收 器，該能量吸收器具有在車輛發(fā)動機(jī)罩前的區(qū)域中支承車輛前部飾帶 (facia)的部分。這樣就能夠例如通過消除飾帶支承柱、通過消除在 散熱器橫向支承件上向前延伸的凸緣、通過降低對散熱器橫向支承件 的強(qiáng)度要求和/或通過消除或降低對車輛前端板的強(qiáng)度要求而簡化車輛前端支承結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的一個方面中，提供一種保險杠系統(tǒng)，它包括 一個管 狀保險杠橫梁；以及一個掛鉤支承架，它具有一個反向部分，其形狀 可向下配合在所述管狀保險杠橫梁上，還有一個側(cè)向延伸部分，其上 帶有一個孔，該第二部分的形狀可支承一個球頭掛鉤，以便牽引一拖 車。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供一種車輛保險杠系統(tǒng)，它包括 一個管狀保險杠橫梁，它包括一中間部分、端部和使每個所述端部與 所述中間部分的一端相連的彎曲的連接部分，所述中間部分為保險杠 橫梁長度的至少25%并限定一縱向主中心線，所述端部為保險杠橫梁 長度的至少15%，并且每個所述端部限定與所述主中心線平行延伸的 一副中心線； 一個能量吸收器，該能量吸收器具有至少一凹槽，該凹 槽的形狀可接納所述管狀保險杠橫梁的一部分；以及支座，所述支座 適于安裝在車輛上，所述支座安裝在所述端部上，當(dāng)在車輛安裝位置 上時，所述副中心線與所述主中心線水平地間隔開來。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供一種車輛保險杠系統(tǒng)，它包括 一個橫梁，該橫梁具有一表面，并且有適于安裝在車架上的支座；以 及一個能量吸收器，該能量吸收器與所述表面接合，并具有位于橫梁 兩端外側(cè)的端部，所述能量吸收器由結(jié)構(gòu)工程聚合物材料制成，所述 端部具有平的頂面，以便形成在橫梁兩端外側(cè)的臺階。
在本發(fā)明的另一個方面中，提供一種車輛保險杠系統(tǒng)，它包括 一個橫梁，該橫梁具有一表面，并具有適于安裝在車架上的支座結(jié)構(gòu)； 以及一個能量吸收器，該能量吸收器接合所述表面，由結(jié)構(gòu)工程聚合 物材料制成，所述能量吸收器包括一蜂窩狀結(jié)構(gòu)，以便在車輛沖擊時 吸收能量，還包括附件安裝結(jié)構(gòu)，以便將附件安裝和支承在能量吸收 器上。
本專業(yè)技術(shù)人員在研究下面的說明、權(quán)利要求書和附圖時將能理 解和正確評價本發(fā)明的上述的和其它的方面、目的和特征。


6圖l是本發(fā)明的保險杠系統(tǒng)的立體圖，該保險杠系統(tǒng)包括一個能 量吸收器和一個管狀橫梁，該管狀橫梁具有設(shè)置在能量吸收器中的朝
后的凹槽內(nèi)的扁平端部； 圖2是圖1的分解圖3和4是沿圖2中III-III線和IV-IV線的剖面圖； 圖5是圖1的保險杠系統(tǒng)的不完全的示意的頂視圖； 圖6是本發(fā)明的另一保險杠系統(tǒng)的分解立體圖； 圖7是圖6的保險杠系統(tǒng)的立體圖，為了更好地表示能量吸收器 與橫梁的接合而去除了能量吸收器的一部分； 圖8是沿圖7中VIII-VIII線的剖面圖9是一替代保險杠系統(tǒng)的橫剖圖，該圖類似于圖8，圖9A是 圖9中所示的U型橫梁的有孔類型的局部立體圖； 圖IO是本發(fā)明的后保險杠系統(tǒng)的立體圖； 圖11是圖IO的分解立體圖； 圖12是沿圖10中III-III線的剖面圖； 圖13是圖12的分解圖14是類似于圖12的橫剖圖，但表示一變型保險杠系統(tǒng)； 圖15是圖14的分解圖。
具體實施例方式
保險杠系統(tǒng)20(圖1)包括一個具有管狀中間部分和扁平端部23 和24的橫梁21,以及一能量吸收器22，該能量吸收器適于以嵌套方 式接納橫梁21以形成一整體式分組件，該分組件能夠作為一個單元處 置并組裝在車輛上。扁平端部23和24在橫梁21接合能量吸收器22 上的配合平面的每端構(gòu)成垂向擴(kuò)大的安裝構(gòu)件或"插手(hand)"。支 座26對接扁平端部23和24的后部，緊固件50穿過能量吸收器22 和扁平端部23和24,以便將管狀橫梁21和能量吸收器22固定在支 座26上。本文中使用的術(shù)語"支座"可以包括從車架延伸的橫桿(rail) 或類似的車架構(gòu)件。
為了使本專業(yè)技術(shù)人員理解本發(fā)明，下面詳述橫梁21 (圖1)。盡管如此，如果需要附加的描述，讀者可參閱2001年11月1日提交 的、題為"形成整體式橫梁的方法"的第09/822,658號申請、2002年3 月30日提交的、題為"軋制成形和沖壓的門橫梁"的第09/904，066號申 請，以及1992年3月3日發(fā)布的第5,092,512號專利。不同的車輛支 座可用于本發(fā)明。為了使本專業(yè)技術(shù)人員理解，下面詳述圖2中所示 的支座。盡管如此，如果需附加的描述，讀者可參閱2001年9月27 曰提交的、題為"帶有不同強(qiáng)度的環(huán)的保險杠壓蜂塔，，的第09/964,914 號申請。
橫梁21(圖2)包括一管狀中間部分28,該部分具有由前、后、 上、下壁限定的方形橫截面。橫梁21被巻制成形為需要的管形，沿位 于后壁中間的焊縫29焊接，然后被后掠成曲線形狀，與選定型號的車 輛的前端(或后端)匹配。應(yīng)注意的是，如果需要，可以采用不同的 橫截面。焊縫29不到橫梁21的端部即停止，壁的端部的大約6至8 英寸被改造并被"打開"成相對共同的扁平狀態(tài)，以便形成扁平端部23 和24。在扁平端部23和24上形成孔30的圖案，其相應(yīng)于支座26上 的安裝孔。
能量吸收器22(圖2)包括一個注塑構(gòu)件，由適當(dāng)?shù)姆桥菽酆?材料制成，所述材料具有在沖擊時吸收能量的良好性質(zhì)，例如，Xenoy 材料。非泡沫材料基本形成能量吸收器22的結(jié)構(gòu)，包括箱形部分33， 該箱形部分沿軌34模制，處于改善沖擊性質(zhì)的關(guān)鍵位置上，這將在下 文中描述。箱形部分33包括垂向側(cè)壁33，和底壁33"，它們與前壁39， 一起構(gòu)成一個中空內(nèi)腔。
能量吸收器的中間部分包括水平的上、下軌34和35，這兩個軌 均具有朝后的U形橫截面。上軌34限定朝后的凹槽25 (圖4)的一 個大的部分，其形狀可緊密接納橫梁21的中間管狀部分。箱形部分 33被模制在上軌34沿其長度的關(guān)鍵位置上的頂面、前面和底面上。 兩個這樣的箱形部分33并未畫出，而是可以使用更多或更少的箱形部 分。箱形部分33對保險杠系統(tǒng)20提供改善的能量吸收特性，箱形部 分33還具有一上表面，該上表面的形狀可支承車輛前飾帶(facia)36，前飾帶一般是剛性低或TPO材料的，需要支承以對抗重力。
能量吸收器22 (圖2 )也包括安裝部分38，安裝部分在中間部分 28的每端的支座26上形成整體的擠壓箱(crush box)。每個安裝部 分38包括一矩形環(huán)狀平外前壁39、形成一個從前壁39向后延伸的開 口 C形的向后延伸的壁40、 一個從向后延伸的壁40延伸的矩形環(huán)狀 平后壁41、形成從后壁41向前延伸的方管形的向前延伸的壁42、 一 個從向前延伸的壁42延伸的矩形環(huán)狀平內(nèi)前壁43和從內(nèi)前壁43向后 延伸的加強(qiáng)內(nèi)凸緣44。根據(jù)剛性及能量吸收器22的結(jié)構(gòu)的需要，在 向后延伸的壁40和向前延伸的壁42之間可布置附加的加強(qiáng)連接板。 例如，為了將TPO飾帶的底部支承在車輛的前部上，多個腿部35，在 下軌35下面延伸。
扁平端部23(及24)(圖3)包括一個平的前表面，該前表面可 配合地接合平的后壁41的平的后表面。支座26包括一管狀部分47(例 如，在前部沖擊中用于最佳地吸收能量的擠壓塔)、 一個用于與車輛 如車架構(gòu)件連接的成形后板和一個可配合地接合端部23 (及24 )上的
平的后表面的成形前板49。緊固件如螺栓50穿過平的后壁41、扁平 端部23 (及24)和前板49中對準(zhǔn)的孔。應(yīng)注意的是，橫梁21的管狀 部分(即中間部分28)延伸得未達(dá)到支座26 (見圖5)，另外，扁平 端部23 (及24)只延伸至支座26的外緣，其原因?qū)⒃谙挛闹忻枋觥?br> 能量吸收器22包括角部52 (圖2和5 )，角部具有一個帶孔前 壁53、 一個帶孔后壁54和在前、后壁53和54之間延伸以提供結(jié)構(gòu) 支承的加強(qiáng)壁55。前壁53在其外緣向后彎曲以形成在車輛前翼子板 前部的空氣動力學(xué)形狀。加強(qiáng)壁55還包括一個頂壁56，該頂壁被成 形以便在車輛前翼子板的區(qū)域中對RRIM飾帶部分提供結(jié)構(gòu)支承。角 部52也包括一個管狀容器部分57和容器安裝結(jié)構(gòu)58，以便可調(diào)節(jié)地 固定支承一個霧燈組件59 (和/或一個方向燈組件)。
如圖5所示，角部52包括一個向后延伸的箱部60，該箱部60 在支座26外側(cè)，鄰近于扁平端部23 (和24)的一端設(shè)置。在受到一 物體61的角部沖擊的過程中，力沿直線62和63傳入角部52。斜力63通過箱部60以一個角度指向支座26的側(cè)面。斜力使角部52沿方 向64向后彎曲，在支座26上沿直線64，稍許向后滑動(這取決于力 63的大小)。這個動作傾向于使斜力使自身減小，也傾向于使物件61 從車輛保險杠系統(tǒng)20側(cè)向彈離。
當(dāng)物件66在直接與支座26成一直線的前部沖擊中被撞擊時，力 67直接傳至支座26，使支座26能夠以伸縮方式吸收力，這種方式象 傳統(tǒng)設(shè)計一樣(即，力是直線的，使管狀部分47以可預(yù)見的方式伸縮 式擠壓和塌陷)。當(dāng)保險杠系統(tǒng)20在支座26之間的中間區(qū)域被撞擊 時，由于橫梁21的強(qiáng)度，沖擊主要是直線地傳入支座26。盡管如此， 應(yīng)注意的是，對于本橫梁21來說，取決于在保險杠系統(tǒng)20上沖擊區(qū) 域的寬度及沖擊區(qū)域在保險杠系統(tǒng)20上理想地處于中心的接近程度， 可能發(fā)生一些彎曲。
在改型的保險杠系統(tǒng)20A (圖6-8)中，設(shè)有一個類似于橫梁21 的橫梁21A， 一個"較長行程的"能量吸收器22A安裝在其表面上。能 量吸收器22A包括上、下U形軌34A和35A,它們向后敞口。軌34A 和35A由垂向的連接板65A和一個后壁66A連接起來，所述連接板 是前/后延伸的，所述后壁橫過能量吸收器22A的背部延伸。凸緣67A 和68A從后壁66A向后延伸。凸緣67A和68A接合并覆蓋橫梁21A 的頂壁和底壁，并且包括用于咬合鎖定在橫梁21A上的指狀物67A， 和68A，，以便暫時將能量吸收器22A固定在橫梁21A上。在能量吸 收器22A中，角部52A也構(gòu)成能量吸收器22A的安裝部分，具體來 說，角部52A，也包括一個平的后壁70A及構(gòu)成圍繞平的后壁70A的 箱的垂直壁71A。橫梁21A的端部23A (和24A )接合平的后壁70A 的后表面，緊固件(例如螺栓)穿過平的后壁70A、扁平端部23A(及 24A)及其所安裝的支座26的前板上對準(zhǔn)的孔。
軌34A和35A的內(nèi)壁的后"根"部72A與凸緣67A和68A(圖8 ) 稍許偏置，也與橫梁21A的頂壁和底壁偏置。在前沖擊時，軌34A和 35A被向后驅(qū)動。由于橫梁21A的剛性，使能量吸收器22A的"根" 部72A變形，向自身及向凸緣67A和68A折疊，如箭頭73A所示。結(jié)果是更可預(yù)見得多，是"較軟的"沖擊。在能量吸收器22A這種被完 全擠壓的時候，來自沖擊的力直接傳至橫梁21A，提供了在初始力對 撓曲曲線上急劇的力對撓曲力曲線的增加。
保險杠系統(tǒng)20B(圖9)并不是與保險杠系統(tǒng)20A(圖6-7)不同， 但是，在保險杠系統(tǒng)20B中，橫梁21B是U形的(即，不是管狀的)， 而且它是鑲嵌模制(insert-molded)在能量吸收器22B的中心的。在 保險杠系統(tǒng)20B中，橫梁21B包括多個開口或孔，使能量吸收器的塑 料能夠流過并與金屬橫梁21B互鎖，從而提供更好的結(jié)合并可防止分 層(de-lamination)。應(yīng)該注意的是，孑L 75B可減小橫梁21B的抗彎 強(qiáng)度，這取決于它們的位置。圖示的孔75B只位于橫梁21B的垂向凸 緣76B上，因而在平行于沖擊力的方向上，它們并不顯著影響抗彎強(qiáng) 度。盡管如此，孔75B的位置和形狀在某些特定的車輛應(yīng)用場合中有 助于分布和減小應(yīng)力，因而可以是值得關(guān)注的事情。
應(yīng)當(dāng)注意的是，橫梁21B (或橫梁21A或21)的管狀部分的強(qiáng) 度可以通過在管狀部分內(nèi)壓配合一個內(nèi)部能量吸收器而得到顯著增 加，如圖1-2和10-11所示。內(nèi)部能量吸收器傾向于減少橫梁過早地 紐結(jié)或彎曲，從而在沖擊過程中導(dǎo)致始終一致的較高和更可預(yù)見的能 量吸收。
保險杠系統(tǒng)20c (圖10-11)被設(shè)計成用作車輛如運動公用車輛 或卡車的后保險杠。保險杠系統(tǒng)20c包括一個橫梁21c和一個能量吸 收器22c，該能量吸收器在其朝向車輛的表面具有凹槽，以便接納橫 梁21c。 一個TPO塑料飾帶(未具體畫出)為了美觀而覆蓋橫梁21c 和能量吸收器22c。橫梁21c可滾軋成形(rollformed)或沖壓并焊接 成管狀，和/或液壓成形。它可以具有矩形、圓形或其它橫截面，但是 可以想到的是，為了具有最佳的強(qiáng)度重量比，橫梁將是管狀的。圖示 橫梁21c被彎曲以便包括相對的端部100和101、 一個偏置的中間部 分102和將端部100和101連接于中間部分102的過渡部分。橫梁21c 的端部100和101是對準(zhǔn)的，并限定一條第一中心線103，中間部分 102限定一條第二中心線104，第二中心線與第一中心線水平地間隔開
ii來。在圖示的橫梁21c中，第一中心線向著橫梁21c所安裝的車輛間 隔開來。但是，具體來說可以想到的是，第一中心線103也可以從車 輛向后間隔開來，如果這是優(yōu)選的話，上述過渡部分中的彎曲最好使 頂壁和底壁105和106的全長保持在平行的水平平面中，從而使它們 可在車輛事故中在平行于沖擊力的水平方向上提供良好的強(qiáng)度。有利 的是，中間部分102的偏置的位置可形成一個臺階和/或一個牽引掛鉤 和球，這將在下文中描述。同時，橫梁21c的形狀為保險杠系統(tǒng)20c 保持牢固的"基礎(chǔ)"。具體來說，支座26c被焊接或緊固在端部IOO和 101上，偏置的中間部分102位于與支座26c相同的水平平面中，但 是向著(或背離)車輛偏置。端部100和101最好分別為橫梁長度的 大約15%至20%,中心的中間部分102為橫梁長度的大約25%至 30%。上述長度可在端部100和101上提供最佳的安裝區(qū)域，并使端 部100和101能夠精確設(shè)置在對準(zhǔn)的狀態(tài)中，同時也可在中間部分101 的牽引側(cè)提供足夠的空間，也能為中間部分102提供精確的尺寸位置。 盡管如此，取決于保險杠系統(tǒng)的功能及設(shè)計要求，尺寸也可以改變。
能量吸收器22c包括一個限定一臺階的L形中間部分109、形成 臺階側(cè)部的相對的過渡部分110和111,以及構(gòu)成車輛角部的角部112 和113。在能量吸收器22c的車輛側(cè)形成一凹槽115,以便可配合地接 納才黃梁21c，該凹槽包括一個在中間部分109的后側(cè)上的凹部，以l更 接納橫梁21c的中間部分102以及托架126 (見圖12)。能量吸收器 22c還包括在過渡部分和角部110-113的后側(cè)上的凹部，以l更接納橫梁 21c的過渡部分和端部。這樣就形成用于將負(fù)荷傳至橫梁21c的支承 結(jié)構(gòu)，這是為了臺階的支承及吸收沖擊能量。應(yīng)注意的是，這形成了 一個角部臺階結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)帶有位于橫梁21c外側(cè)且超過其長度的平 的頂面(見圖IO，區(qū)域B)。這種布置可提供良好的角部沖擊強(qiáng)度， 也可提供在車輛外角部上的一個臺階。這種布置還可提供一種結(jié)構(gòu)， 該結(jié)構(gòu)耐久且比傳統(tǒng)的后臺階保險杠不易丁當(dāng)作響、劃傷及腐蝕，從 而提供低速后部沖擊的降低的成本。
更具體來說，L形中間部分109(見圖12-13)包括一個水平腿部117和一個直立腿部118。在腿部117和118中形成孔以減小重量及改 善可模制性能。角部112和113彼此為鏡像，因而只需描述角部112, 本專業(yè)技術(shù)人員即可理解。角部112并不是不象上述對于能量吸收器 22c的角部。角部112包括一個夕卜"前，，壁120、 一個內(nèi)"后，，壁121和在 壁120和121之間延伸的加強(qiáng)壁122，以便形成一種在車輛事故中最 適于能量吸收和應(yīng)力分布的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。取決于功能和設(shè)計需要，壁 120-122的具體布置可以改變。例如，壁120-122可以改變以提供附件 如尾燈、方向燈、車牌板照明燈等的安裝位置。這種布置可在區(qū)域B (該區(qū)域在金屬管狀橫梁21c的一端的外側(cè))中提供臺階支承。這種布 置也可在能量吸收器22c的每端上的位置A上提供一個整體式多箱狀 擠壓圓錐。位置A的擠壓圓錐基本與車架的軌對準(zhǔn)，并在后部沖擊中 將負(fù)荷減小并納入車架中。位置A的擠壓圓錐包括構(gòu)成方管部分(即， "箱內(nèi)箱")155-158的垂直平行壁，每個接續(xù)的管部以前或后壁159 連接于下一個管部。
圖示的能量吸收器22c (圖10)是由結(jié)構(gòu)工程塑料如ABS/PC混 合物(如General Electric公司生產(chǎn)的XenoyTM )或PC/PBT混合物制 成的。由于這些材料的強(qiáng)度，能量吸收器22c可以包括整體形成的附 件支承結(jié)構(gòu)，例如， 一殼體60和/或一個飾帶支承柱和/或電氣配線定 位器，所述殼體用于支承適于連接于拖車電連接插頭的電連接器161， 所述飾帶支承柱162適于借助緊固件連接于后端飾帶的下部凸緣，以 便將該飾帶支承在車輛上，能量吸收器22c的材料也使其它特征能夠 結(jié)合在能量吸收器22c內(nèi)，例如， 一個牌照板支承區(qū)域，該區(qū)域包括 用于接納將牌照板固定在保險杠系統(tǒng)上的螺釘?shù)膸Э淄古_、用于支承 牌照板照明燈、方向燈、外部車輛燈等的燈箱等。
保險杠系統(tǒng)20c (圖12-13)包括一個下面將描述的桂鉤和球頭 支承裝置125。 一個掛鉤支承架126包括一個U形部分127,該部分 朝下并接合橫梁21c的中間部分102。在大約等于橫梁21c的底壁106 的高度上， 一個第一腿部128從U形部分127的外側(cè)凸緣的底緣向外 延伸。 一個第二腿部129從U形部分127的內(nèi)側(cè)凸緣的底緣向下延伸，并且可選擇地包括在其下端上的一個垂直水平唇邊130。 一個支承架 131包括一對間隔開來的三角形側(cè)壁133,所述側(cè)壁借助焊縫134焊接 就位，其寬端在橫梁21c的底壁106下面，放置在唇邊130上。支承 架131也可有選擇地包括一個水平凸緣132,該凸緣連接側(cè)壁133，并 且抵靠及支承第一腿部128的下側(cè)和/或抵靠支承架126的腿部129。 支承架131也可包括孔AA，這些孔具有適當(dāng)?shù)某叽?，以便接受安?鏈鉤，支承架131可提供安全支承以滿足安全鏈負(fù)荷要求。
如圖12-13所示， 一掛鉤支承管135在支承架126的腿部128下 面水平延伸。掛鉤支承管135的外端包括一個徑向表面凸緣136，以 便在支承管135上提供一個鈍的端部。掛鉤支承管135的內(nèi)端137穿 過向下延伸的第二腿部129上的孔138，掛鉤支承管135的頂部接合 橫梁21c的底壁106，掛鉤支承管135的底部接合并放置在唇邊130 上。 一個L形定位器140焊接或用螺栓固定在掛鉤支承管135的內(nèi)端 137上，和/或一個定位器螺栓穿過內(nèi)端137中的孔141，以便可靠地、 固定地將掛鉤支承管135保持在橫梁21c上，并防止掛鉤支承管135 從車輛被拉出。在外端上， 一螺栓142垂向穿過分別在第一腿部128 和掛鉤支承管135中的對準(zhǔn)的孔143和145， 一個螺母旋在螺松142 上。如果需要，對準(zhǔn)的孔143-145也可直接接納一球頭掛鉤150以替 代螺栓142，從而使球頭掛鉤設(shè)置在車輛的臺階上。通過這種布置， 球頭掛鉤150可直接安裝在腿部128上，用于類型III的牽引。例如， 請參閱圖14-15，其中未設(shè)掛鉤支承管135，球頭掛鉤150支承在腿部 128上。
在圖12-13的布置中， 一牽引桿146包括配合在掛鉤支承管135 中的一端，以及從車輛水平向外延伸，并下降一個短距離第二端。牽 引桿146包括一個與用于接納螺栓142的孔143-145對準(zhǔn)的第一孔， 以便將牽引桿146保持在掛鉤支承管135上。牽引桿包括一個用于接 納球頭掛鉤150的螺柱148。這就將球頭掛鉤150設(shè)置得處于保險杠 系統(tǒng)20c的臺階的后面并且也稍許降下，這在許多牽引情形中是需要 的。本布置的新穎性的一個要點在于，不需要牽引桿146。類型III 及更高的牽引可以脫離(offof)臺階保險杠本身，如圖14-15所示。
因此，這里公開的布置提供了很大的抗扭和抗拉強(qiáng)度，因而它們 可以用于類型III的牽引，而無需使用增設(shè)的構(gòu)件和托架。具體來說， 提供了一種臺階保險杠布置，其中無需掛鉤支承管(見圖14-15)。 特別是測試表明，本布置適于類型III的牽引，這需要226.8千克(500 磅)的舌狀物重量(tongue weight)的支承，以及2268千克(5000 磅)牽引重量(towing weight)的支承。應(yīng)注意的是，這是比許多以 前的臺階式保險杠設(shè)計更高的類型，所述以前的臺階式保險杠設(shè)計是 類型II的，所支承的舌狀物重量限于158.8千克(350磅)，所支承 的牽引重量只限于1587.6千克(3500磅)。
顯然可對前述結(jié)構(gòu)作各種修改和變化而并不背離本發(fā)明的構(gòu)思， 另外，本發(fā)明的構(gòu)思是由權(quán)利要求書覆蓋的，除非這些權(quán)利要求借助 其語言用其它方式表述。
權(quán)利要求
1.一種車輛保險杠系統(tǒng)，它包括一個橫梁，該橫梁具有一表面，并且有適于安裝在車架上的支座；以及一個能量吸收器，該能量吸收器與所述表面接合，并具有位于橫梁兩端外側(cè)的端部，所述能量吸收器由結(jié)構(gòu)工程聚合物材料制成，所述端部具有平的頂面，以便形成在橫梁兩端外側(cè)的臺階。
2. 如權(quán)利要求1所述的保險杠系統(tǒng)，其特征在于所述橫梁包 括管狀橫梁。
全文摘要
一種保險杠系統(tǒng)包括帶有扁平端部的一管狀橫梁，還包括具有一后表面的能量吸收器，該后表面帶有一凹槽，該凹槽能以嵌套關(guān)系配合地接納管狀橫梁，該凹槽也包括接合所述扁平端部的平的配合表面。支座接合扁平端部的后部，緊固件將管狀橫梁和能量吸收器固定在支座上。在一個變型的保險杠系統(tǒng)中，能量吸收器上的角部被成形成在車輛角部沖擊時滑動地接合支座側(cè)面，同時接合橫梁的一端。在另一變型的保險杠系統(tǒng)中，管狀橫梁的偏置的兩端配合在能量吸收器中的凹槽內(nèi)，其角部處于車輛支座之間。
文檔編號E02F3/84GK101298242SQ200810125950
公開日2008年11月5日 申請日期2003年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月6日
發(fā)明者達(dá)林·伊萬斯 申請人:奈特夏普能源管理有限公司;沙普公司