專利名稱：人字形保險杠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種創(chuàng)新的車輛保險杠，其結(jié)構(gòu)簡單可靠，在車輛發(fā)生碰撞時，能有效地吸收和分 解碰撞所產(chǎn)生的巨大能量。
背景技術(shù)：
按裝在車輛前后的保險杠，目前主要是二類，一類是平直形(2)，譬如一般的貨車， 轎車中的桑塔納等所采用的保險杠。另一類是圓弧形(3)，譬如轎車中的奧的，凱美瑞等所 采用的保險杠。此二類保險杠在車輛發(fā)生碰撞時，對車輛的防護作用有限。本發(fā)明的人字 形保險杠(4)是不同于傳統(tǒng)的保險杠，能有效地吸收和分解碰撞所產(chǎn)生的能量，對車輛及 行車人員的防護具有明顯優(yōu)勢。在車輛的前后碰撞中，可歸納為二種主要的碰撞，一種是正面全碰撞，即車輛正面 投影100%全復(fù)蓋地相撞。另一種是部分碰撞，即車輛正面投影的一部分相撞，我國和其它 國家碰撞測試中心對部分碰撞，采用車輛正面投影的40%復(fù)蓋碰撞進行測試，用此方式測 試的數(shù)據(jù)，比較有代表性。下面對本發(fā)明的人字形保險杠(4)與各類傳統(tǒng)保險杠，在上述二 種碰撞的情況下，所受到的撞擊力進行比較。為使問題簡單明了，下面的分析忽略磨擦力。先比較車輛正面全部碰撞，即正面投影100%全復(fù)蓋碰撞。當(dāng)車輛發(fā)生正面全部碰 撞時，車輛頭部塌陷，同時吸收碰撞的能量。我們知道能量等于力和力所移動的距離乘積， 同理碰撞能量等于碰撞時所受到的撞擊力，乘以撞擊力所移動的距離，即車輛受到碰撞后 塌陷的距離，一般車頭塌陷到前輪罩(1)停止。在同樣的碰撞能量下，撞擊力移動的距離越 大，即塌陷的距離越大，撞擊力就越小，對行車人員的傷害也相應(yīng)減少，因此越大的塌陷距 離，越具有優(yōu)越性。圖1對平直形車輛保險杠(2)，圓弧形車輛保險杠(3)，人字形車輛保險 杠(4)進行比較。碰撞起始，即撞擊物剛觸及車輛保險杠的最前端開始，一直到車輛的前輪 罩(1)，它們之間的距離，也就是撞擊力所移動的距離，明顯地看到人字形保險杠(4)移動 的距離S3最大，而平直形保險杠(2)的移動距離S1最小?？梢娫谕瑯优鲎材芰肯?，人字形 保險杠(4)所受到的撞擊力最小。再比較車輛部分碰撞，我們采用車輛正面投影40%復(fù)蓋碰撞來分析。如圖2，當(dāng)發(fā) 生碰撞時，平直形保險杠(2)的撞擊力F1全部作用在車輛保險杠上，沒有分力。圓弧形保 險杠(3)對撞擊力F2會產(chǎn)生一個分力F2a，但是分力比較小，減小對車輛的撞擊力F2b有 限。人字形保險杠(4)會對撞擊力F3產(chǎn)生一個較大分力F3a，減小對車輛的撞擊力F3b比 較有效。人字形保險杠(4)在行駛中撞到行人(5)，對所撞的行人(5)產(chǎn)生一個分力F4a， 較大地減小對行人(5)的撞擊力F4b，如圖3，同時對行人(5)的撞擊力F4b，可分解為一個 向邊側(cè)的推力F4d，將被撞行人(5)推向邊側(cè)，防止車輛慣性前沖對行人(5)壓軋，而產(chǎn)生進
一步的傷害。從以上分析可以明顯地看到，人字形保險杠(4)優(yōu)于傳統(tǒng)的平直形(2)和圓弧形 保險杠(3)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明由左右杠(11) (12)連接組成。一般情況下，左右杠(11) (12)由同一塊鋼 板沖壓彎折而成，在左右杠(11) (12)的連接處形成一個圓弧(19)，圓弧(19)的半徑在2到 100毫米之間選擇，同時左右杠(11) (12)的上下折邊(16) (17)分別相互碰靠并焊固(20)。 左右杠(11) (12)之間形成的夾角，一般在60度到150度之間選擇。選擇角度越小，碰撞時 人字形保險的優(yōu)越性越大，但是會使車輛長度增加，選擇角度越大，情況正好相反。通常情況左右杠(11) (12)分別向外弧凸，即向外有點彎度，以增加強度，一般弧 凸不超過100毫米。為進一步增加強度，在保險杠的前部內(nèi)側(cè)生有加強筋(14) (15)，加強筋 (14) (15)可有一根或數(shù)根不等。人字形保險杠的兩端用圓弧(18)或平面與車輛的兩側(cè)平 滑過渡。在左杠(11)和右杠(12)之間橫有拉伸桿(13)，拉伸桿(13)與左杠(11)和右杠 (12)構(gòu)成一個三角形，增加人字形保險杠的剛性。如果車輛在碰撞時的撞擊力足夠地大， 大到能破壞拉伸桿(13)與左杠(11)右杠(12)之間所構(gòu)成的三角形結(jié)構(gòu)，使左杠(11)和 右杠(12)之間扒開，即之間角度增大，此時拉伸桿(13)受到拉伸，起到角度增大時的阻力 作用，防止左杠(11)和右杠(12)在沒有阻力的情況下，角度突然增大，失去吸收碰撞能量 的作用。拉伸桿(13)的材料和直徑，決定左杠(11)和右杠(12)之間角度增大時的阻力大 小，拉伸桿(13)采用延伸性較好的材料。保險杠垂直橫斷面的前部，即與碰撞物碰觸的面，可做成各種形狀，如圖4。一般情 況下采用圓弧形(6)，在車輛碰撞過程中，當(dāng)碰撞物與保險杠碰觸處高于通過圓弧形(6)中 心的水平線，對車輛產(chǎn)生一個向下的分力。當(dāng)碰撞物與保險杠碰觸處低于通過圓弧形(6) 中心的水平線，對車輛產(chǎn)生一個向上的分力。為使碰撞物對車輛產(chǎn)生一個固定向上的分力， 保險杠的橫斷面前部應(yīng)是上凸形，圖4中的(9)。為使碰撞物對車輛產(chǎn)生一個固定向下的分 力，保險杠的橫斷面前部應(yīng)是下凸形，圖4中的(8)。保險杠的橫斷面前部還可做成垂直形 (7)，以及由上述形狀變化和組合而成的各種形狀。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1平直形保險杠，圓弧形保險杠，人字形保險杠在受到正面投影100%復(fù)蓋碰撞 時，從碰撞開始即碰撞物剛接觸到保險杠，直到前輪罩的距離，也就是車輛碰撞后塌陷的一 般最大距離。從比較中可以明顯看到，平直形保險杠的距離S1最小，人字形保險杠的距離 S3最大。圖2當(dāng)車輛受到正面投影40%復(fù)蓋碰撞時，三種形狀保險杠受力比較，平直形保 險杠對碰撞力F1沒有減小，碰撞力全部作用在平直形保險杠上，而人字形保險杠對碰撞力 F3會產(chǎn)生一個分力F3a，使作用在人字形保險杠上的分力F3b大為減少。圖3人字形保險杠發(fā)生對行人碰撞時，作用在行人身上的碰撞力為F4b，比平直形 保險杠對行人的碰撞力F4大為減少。同時力F4b可分解為F4c和F4d，力F4d垂直于車輛 前進方向的分力，將被撞行人推向側(cè)邊，以防車輛慣性前沖時對被撞人員的壓軋。圖4各種形狀的人字形保險杠垂直橫截面圖5人字形保險杠透視圖(橫截面為垂直形)
圖6按裝在車輛縱梁上的人字形保險杠透視圖(橫截面為垂直形)圖中標(biāo)記S1車輛正面投影100%復(fù)蓋碰撞時，平直形保險杠從碰撞開始到前輪罩的距離， 即車輛碰撞后塌陷的一般最大距離。S2車輛正面投影100%復(fù)蓋碰撞時，圓弧形保險杠從碰撞開始到前輪罩的距離， 即車輛碰撞后塌陷一般最大的距離。S3車輛正面投影100%復(fù)蓋碰撞時，人字形保險杠從碰撞開始到前輪罩的距離， 即車輛碰撞后塌陷一般最大的距離。
F1車輛正面投影40%復(fù)蓋碰撞時，平直形保險杠所受到的撞擊力。 F2車輛正面投影40%復(fù)蓋碰撞時，圓弧形保險杠所受到的撞擊力。 F2a力F2平行于碰撞處保險杠的分力 F2b力F2垂直于碰撞處保險杠的分力
F3車輛正面投影40%復(fù)蓋碰撞時，人字形保險杠所受到的撞擊力。
F3a力F3平行于碰撞處保險杠的分力
F3b力F3垂直于碰撞處保險杠的分力
F4平直形保險杠對行人的撞擊力
F4a力F4平行于人字形保險杠的分力
F4b力F4垂直于人字形保險杠的分力，即對行人的撞擊力
F4c力F4b在車輛前進方向的分力
F4d力F4b在車輛前進方向的垂直分力，即將行人推向車輛邊側(cè)的力 1車輛前輪罩2平直形保險杠
4人字形保險杠 6保險杠圓弧形橫截面 8保險杠下凸形橫截面
3圓弧形保險杠 5被撞行人 7保險杠垂直形橫截[ 9保險杠上凸形橫截[ 11左杠 13拉伸桿 15上加強筋 17下折邊 19左右杠連接圓弧 21搭頭 23固定鏍孔 25支架
12右杠 14下加強筋 16上折邊 18外端圓弧 20焊縫 22端搭頭 24固定前輪罩鏍孔 26支架孔
具體實施例方式
本實施方案采用2毫米鋼板，先在一塊長條形的鋼板上沖壓成左杠(11)和右杠 (12)。然后在圓模上彎折左右杠(11) (12)，彎折后左右杠(11) (12)連接圓弧(19)半徑為 100毫米，左杠(11)與右杠(12)之間的角度為100度。彎折后左杠(11)和右杠(12)的下 折邊(17)，以及上折邊(16)正好相互分別相碰，用電焊焊固而成焊縫(20)。左杠(11)和
5右杠(12)的高度為200毫米，中間分別弧凸50毫米，保險杠的橫截面為垂直形(7)，均布二 根加強筋(14) (15)，保險杠兩外端圓弧(18)，半徑為100毫米。拉伸桿(13)為二根，采用延伸性較好的低碳鋼，拉伸段的直徑分別為30毫米，每 根拉伸桿(13)兩端分別焊固在左右杠(11) (12)的上加強筋(15)上，與左右杠(11) (12) 一起形成三角形，二根拉伸桿(13)前后并列。車輛受到正面投影100%復(fù)蓋碰撞時，左杠 (11)和右杠(12)在碰撞力的作用下向兩邊扒開，即角度增大，當(dāng)碰撞力大到拉斷左右杠 (11) (12)和車輛的連接后，此時如果沒有拉伸桿(13)，在碰撞力的作用下左右杠(11) (12) 扒開會失去阻力，使左右杠(11) (12)突然扒大，有了拉伸桿(13)此時扒開力作用在拉伸桿 (13)的兩端對其進行拉伸，形成扒開阻力。為使左右杠(11) (12)在撞擊力的作下扒開阻力 比較均勻，在碰撞剛開始，左杠(11)和右杠(12)的扒開力應(yīng)先作用在左右杠(11) (12)和 車輛的連接上，當(dāng)左右杠(11) (12)拉斷與車輛的連接后，扒開力再作用在拉伸桿(13)上。 為此拉伸桿(13)應(yīng)預(yù)設(shè)一定的彎度，當(dāng)左右杠(11) (12)扒開力拉斷與車輛的連接后，拉伸 桿(13)正好拉直，接著左右杠(11) (12)扒開時對拉伸桿(13)進行拉伸。人字形保險杠(4)與車輛的連接固定可按車輛的不同情況而采用不同的方法。本 實施方案與轎車連接。在左杠(11)和右杠(12)的下加強筋(14)上生出數(shù)個搭頭(21)，用 M16鏍穿過搭頭(21)上的固定鏍孔(22)與車輛前車頭固定。在人字形保險杠(4)的兩端 上下加強筋(15) (14)之間生出的端搭頭(22)，也用M16鏍穿過端搭頭(22)上的固定前輪 罩鏍孔(24)與前輪罩(1)固定。如果人字形保險杠(4)與車輛縱梁連接固定，用圖6的方 法，在上下加強筋(15) (14)之間生出支架(25)，用相應(yīng)的鏍拴穿過支架孔(26)直接固定在 車輛的縱梁上。此時人字形保險杠(4)兩端的端搭頭(22)與前輪罩(1)的連接同上。
權(quán)利要求
一種車輛保險杠，其特征是由左杠和右杠連接構(gòu)成的人字形保險杠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所訴的人字形保險杠，其特征是左杠和右杠分置兩邊，之間所形成 的夾角在150度到60度之間(并不限于此范圍)選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所訴的人字形保險杠，其特征是左杠和右杠是向外或向內(nèi)弧凸的 直杠，即中間有點彎度的直杠，凸出的距離在0到正負(fù)100毫米之間(并不限于此范圍)選 擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所訴的人字形保險杠，其特征是左杠與右杠的長度可以相同，也可 以不相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所訴的人字形保險杠，其特征是左杠和右杠相互連接處形成圓弧， 圓弧的半徑在2到150毫米之間(不限于此范圍)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所訴的人字形保險杠，其特征是與左杠及右杠的長度方向平行，緊 貼前面(即與撞擊物接觸的面)設(shè)有加強筋，以增加強度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所訴的人字形保險杠，其特征是左杠和右杠之間設(shè)有拉伸桿，拉伸 桿與左杠和右杠構(gòu)成三角形，一般情況下拉伸桿增加人字形保險杠的剛性，當(dāng)受到正面投 影100%復(fù)蓋碰撞時，如果撞擊力大到使左杠和右杠之間產(chǎn)生的扒開力，能拉斷與車輛的連 接而進一步扒開，即左杠和右杠之間的角度扒大，對拉伸桿進行拉伸，此時拉伸桿起到吸收 碰撞能量的作用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所訴的人字形保險杠，其特征是保險杠的兩端是圓弧或平面與車 輛邊側(cè)平滑過度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所訴的人字形保險杠，其特征是左杠與右杠的垂直橫截面的前面 部分，即與碰撞物接觸的面，根據(jù)需求可做成垂直形，圓弧形，下凸形，上凸形，及由所述形 狀變化而成的各種形狀。
全文摘要
不同于傳統(tǒng)的車輛保險杠，由左杠和右杠連接組合而構(gòu)成的人字形保險杠，在車輛碰撞中，具有較好的防護性能。在車輛與行人碰撞時，同傳統(tǒng)的車輛保險杠相比，對行人的撞擊力有所減少，并會產(chǎn)生將行人推向側(cè)邊的分力，防止車輛慣性前沖，對行人的壓軋傷害。
文檔編號B60R19/04GK101850753SQ20101020216
公開日2010年10月6日 申請日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者周世愚 申請人:周世愚