機動車的保險杠梁的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種機動車的保險杠梁，其中所述機動車包括車架，所述梁包括縱向于所述梁延伸的至少一個水平側面和至少一個豎直側面，所述梁包括至少一個支撐部件，該支撐部件被布置為支在所述車架上，并在所述梁吸收碰撞的時候在所述至少一個水平側面上在一個方向上施加反作用力，在所述反作用力方向上所述支撐部件的強度比所述至少一個水平側面更大。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及用于機動車的保險杠梁的【技術領域】。 機動車的保險杠梁

【背景技術】
[0002] 在機動車的保險杠中，梁的作用是在發(fā)生碰撞時、尤其是在發(fā)生Danner碰撞（在 15km/h的速度下發(fā)生的保險碰撞）時，將由障礙物施加的力分散在車輛的整個前表面上， 以避免保險杠上任何的應力集中并且避免障礙物穿入到保險杠中直至座艙。
[0003] 另外已知的是，保險杠包括低速碰撞吸收系統(tǒng)，用于保護車架和對保險杠限定車 輛被撞擊損壞的區(qū)域。吸收系統(tǒng)包括一個或多個吸收器。特別地，在梁（poutre)前面具有 用于行人碰撞（在40km/h的速度下發(fā)生的下肢碰撞）的吸收器，以及，在梁后面具有用于 Danner碰撞的吸收器。
[0004] 在吸收器的數(shù)量是兩個并且定位在梁后面的情況下，吸收器被固定在縱梁 (longeron)上，并且梁連接這些吸收器。這些吸收器的目的在于盡可能消散由車輛和障礙 物碰撞導致的機械能量，以使得盡可能少地把機械能量傳輸給駕駛員和可能存在的乘客， 并且使得車架的變形最小，優(yōu)選地，在有側向地移位的正面撞擊的碰撞的情況下，使兩個吸 收器都參與消散能量。由于梁位于吸收器的前面，梁首先接收由碰撞導致的機械能量，然后 將其傳輸給兩個吸收器。
[0005] 為了優(yōu)化對碰撞的吸收，需要在車輛的縱向方向上使能量可以在其上消散的吸收 路程（即保險杠的前表面和吸收器的后表面之間的距離）最大化。
[0006] 然而，因為車輛前面區(qū)域包括眾多必須共存的組件，這些不同的部件在幾何構造 上受到限制，因此，要最大程度地限制它們的體積，并因此不能為保險杠提供與希望一樣長 的吸收路程。 實用新型內(nèi)容
[0007] 本實用新型的目的在于在碰撞時增大梁的壓縮性，以增大保險杠的吸收路程。
[0008] 為此，根據(jù)本實用新型，提供一種機動車的保險杠梁，該機動車包括車架，所述梁 包括相對于梁縱向延伸的至少一個水平側面（flanc)和至少一個堅直側面，以及至少一個 支撐部件，該部件被布置為支在車架上并且在由所述梁吸收碰撞時在所述至少一個水平側 面上在一個方向上施加反作用力，在反作用力方向上所述支撐部件比所述至少一個水平側 面強度更大。
[0009] 這樣，梁的某些水平側面在車輛的縱向方向上壓縮直至其斷裂，結果顯著地增大 了保險杠的吸收路程。
[0010] 根據(jù)一個實施例，梁具有W形剖面，以使得其包括四個水平側面和三個堅直側面。
[0011] 根據(jù)另一個實施例，梁包括單向纖維。
[0012] 由于水平側面受到方向與其纖維的軸線垂直的力，所以通過使水平側面具有這些 纖維，使其在吸收碰撞時的斷裂變得容易。
[0013] 根據(jù)另一個實施例，梁在至少部分堅直側面中包括雙向或多軸向的加強體，這些 雙向或多軸向的加強體選自帶、織物、非織物和氈。
[0014] 通過與單向纖維結合，這種加強體允許改善梁的堅直側面在至少一個非單向纖維 方向的方向上的機械性能，并且確保堅直側面在吸收碰撞時不斷裂。纖維被夾在兩層雙向 或多軸向加強體之間。單向纖維和雙向或多軸向加強體可以由以下材料構成：玻璃、碳、芳 族聚酰胺。
[0015] 有利地，支撐部件包括吸收器的一部分，所述吸收器的一部分被布置為用于支在 車架上。
[0016] 根據(jù)車輛配置，吸收器支在縱梁上并固定在該縱梁上，縱梁則聯(lián)結在車架上，或者 吸收器直接聯(lián)結在車架上。
[0017] 優(yōu)選地，所述吸收器的一部分為該吸收器的一個表面。
[0018] 優(yōu)選地，支撐部件包括片，該片一方面與梁聯(lián)結，另一方面則與所述吸收器的一部 分聯(lián)結。
[0019] 這樣，借助于吸收器，該片間接地支在車架上。
[0020] 另外，該片由此還參與吸收碰撞的機械能量。
[0021] 有利地，該片的整體形狀是角尺形。
[0022] 優(yōu)選地，支撐部件包括梁的堅直側面，該堅直側面優(yōu)選地包括雙向加強體。
[0023] 這樣，包括所述吸收器部分、所述片和所述梁的一個堅直側面（在車輛軸線上是 剛性的）的支撐部件支在車架上，并允許有效地壓縮與該部件堅直側面相鄰的兩個水平側 面。優(yōu)選地，支撐部件的堅直側面位于梁后面（即車輛側）以使得所述片可以有效地使相 鄰的兩個水平側面斷裂。
[0024] 有利地，支撐部件包括多個片。
[0025] 由此確保了在反作用力方向上支撐部件的強度比與其相鄰的水平側面高，并且確 保了反作用力更好地被垂直施加在這些側面上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 通過閱讀示例性地而非限制性給出的附圖將會更好地理解本實用新型。在這些附 圖中：
[0027] 圖1和圖2分別為在吸收碰撞之前和之后的、符合本實用新型的梁的端部及其支 撐部件的透視圖；
[0028] 圖3和圖4分別為圖1和圖2的梁的橫截面圖；
[0029] 圖5為示出了施加在梁上的力隨時間變化的圖，其中梁沒有任何一個水平側面斷 裂；
[0030] 圖6為與圖5相似的圖，其中梁的某些水平側面斷裂。

【具體實施方式】
[0031] 在以下描述中使用的機動車參考系具有笛卡爾坐標系R(〇,X，y，Z)，其中，0為由 車輛限定的體積的中心點，軸〇χ對應于車輛的主軸和方向X，軸〇y對應于與車輛主軸垂直 的水平方向和方向Y，軸〇z為堅直線并對應于方向Z。
[0032] 考慮到圖1和2的清晰可見，只在其上示出了保險杠的左側。然而，保險杠的兩側 是完全由相同部件以相同方式構成的。因此，在以下描述中只討論保險杠左側，同時要知道 的是可以通過相對于平面〇xz的對稱來推導出右側。
[0033] 參考圖1和圖3,車輛的保險杠設有沿著方向Y延伸的梁2。該梁包括四個水平側 面4和三個堅直側面6,這些側面每個都包括單向纖維（例如：碳纖維和玻璃纖維），這些纖 維的強度在其與方向Y重合的軸線方向上很大，但在與其軸線垂直的方向上明顯更小。堅 直側面還包括雙向加強體，例如帶、織物、氈或者非織物（縫合加強體），這些加強體夾住包 括在這些側面里的纖維，以使得這些側面能夠抵抗任何沿著車輛主軸方向的力。
[0034] 作為實施示例，可以通過擠壓拉伸法制造這種梁。水平側面在其厚度中可以具有 厚度為2mm(即2*l(T3m)的碳纖維，這些碳纖維夾在兩層厚度為lmm(S卩l(xiāng)*l(T3m)的玻璃纖 維之間。堅直側面在其厚度中可以具有厚度為1. 4mm(即1. 4*l(T3m)的碳纖維，這些碳纖維 夾在兩層厚度為0. 4mm(即4*1〇Λι)的玻璃纖維之間，這三層纖維夾在兩層帶之間，所述帶 每層的厚度為0. 4mm(即4*10_4m)。
[0035] 保險杠還設有借助于固定裝置18固定在車輛縱梁（未示出）上的吸收器12,其中 所述縱梁本身則固定在未示出的車輛的車架上。吸收器用于吸收最大量的由碰撞產(chǎn)生的機 械能量，以使車架盡可能小的變形。吸收器包塑模制（surmoul6)在梁2的端部上。另外， 整體形狀為角尺形的片14 一方面聯(lián)結在吸收器的表面13上，另一方面則聯(lián)結在梁堅直側 面之中的特定側面16上。該配置一方面允許梁間接地支撐在車架上，另一方面則允許片參 與吸收碰撞。表面13、片14和側面16構成支撐部件10。
[0036] 認為保險杠在其左邊部分受到帶有部分（即側向地移位的）正面撞擊的碰撞。圖 2和圖4示出了梁2和支撐部件10分別在車輛完全吸收碰撞之前和之后的狀態(tài)。與車輛相 撞的障礙物由此產(chǎn)生沿著方向X施加在保險杠上的、朝向車輛后面的力。特別地，該力傳播 到支撐部件10,該支撐部件一方面借助于吸收器吸收部分能量，另一方面則產(chǎn)生反作用力， 該反作用力特別地在方向X上向著車輛的前面施加在由側面16構成的表面上。由于該側 面在反作用力的方向上是薄的并且包括雙向加強體，因此該側面僅消散極小部分的碰撞能 量，而反作用力則特別地施加在兩個相鄰的水平側面4上，這兩個水平側面于是壓縮直至 斷裂，這樣的結果在于顯著地增大了保險杠的吸收路程。特別地，在圖4中可見，與支撐部 件的堅直側面16相鄰的下水平側面4在吸收碰撞之后斷裂了，如堅直虛線所示，這允許減 小梁的不可壓縮性。
[0037] 圖5和圖6中分別示出了在沒有任何水平側面斷裂（曲線20)的情況下和在與組 成支撐部件的堅直側面相鄰的兩個水平側面斷裂（曲線22)的情況下，障礙物和梁之間碰 撞時施加的力隨著障礙物和保險杠之間接觸點在車輛參考系中的位移的變化。這兩個碰撞 在相同實驗條件下模擬。由此，這兩條曲線的每條下方的面積是相等的，該面積代表消散的 總機械能量。
[0038] 保險杠的一個主要特征是該保險杠在吸收碰撞時所承受的最大力。要注意的是， 該最大力的數(shù)值一方面在位移大約是215_(即2. 15*10^11)時達到，另一方面該最大力的 數(shù)值根據(jù)梁有無斷裂而不同。在曲線20上可見，如果水平側面不斷裂，則最大力的數(shù)值大 約為1. 5*105N，而在曲線22上可見，如果支撐部件使與之相鄰的兩個水平側面斷裂，則最 大力的數(shù)值大約為1. 4*105N。這表示在這兩種情況之間有1*104N的差值，該值是不可忽略 的。如果梁局部斷裂，就會有更小的力傳輸給車架和載有駕駛員和可能的乘客的座艙，其中 所述車架因此變形程度更小。
[0039] 當然，可以對本實用新型進行各種修改而不超出本實用新型的范圍。
[0040] 梁可以具有與上述剖面（piOfil)不同的剖面。
[0041] 各個側面可以具有與上述材料不同的材料。特別地，水平側面可以包括雙向加強 體，但是這些加強體比堅直側面包括的少，以使得堅直側面在發(fā)生碰撞時在施加的力的方 向上保持強度比水平側面更高。
[0042] 各側面的厚度和各側面中厚度的分布可以與上述不同。
[0043] 可以用多個片代替所述片，并且可以設想這些片直接支撐在要斷裂的水平側面 上。
[0044] 吸收器可以聯(lián)結在車架上。
【權利要求】
1. 一種機動車的保險杠梁（2)，其中所述機動車包括車架，所述梁包括縱向于所述梁 (2)延伸的至少一個水平側面（4)和至少一個堅直側面（6)，所述梁的特征在于，該梁包括 至少一個支撐部件（10)，該支撐部件被布置為支撐在所述車架上，并在所述梁吸收碰撞的 時候在所述至少一個水平側面上在一個方向上施加反作用力，在所述反作用力的方向上所 述支撐部件的強度比所述至少一個水平側面更大。
2. 如權利要求1所述的梁，該梁具有呈W形的剖面，使得所述梁包括四個水平側面和三 個堅直側面。
3. 如權利要求1或2所述的梁，其中，所述梁包括單向纖維。
4. 如權利要求1或2所述的梁，其中，所述梁在至少部分所述堅直側面（6)中包括雙向 或多軸向加強體，所述雙向或多軸向加強體選自帶、織物、非織物和氈。
5. 如權利要求1或2所述的梁，其中，所述支撐部件包括吸收器（12)的一部分，所述吸 收器的一部分布置為用于支撐在所述車架上。
6. 如權利要求5所述的梁，其中，所述吸收器的一部分為該吸收器的表面。
7. 如權利要求5所述的梁，其中，所述支撐部件包括片（14)，該片一方面聯(lián)結在所述梁 上，另一方面則聯(lián)結在所述吸收器的一部分上。
8. 如權利要求7所述的梁，其中，所述片具有角尺形的整體形狀。
9. 如權利要求5所述的梁，其中，所述支撐部件包括所述梁的堅直側面（16)。
10. 如權利要求7所述的梁，其中，所述支撐部件包括多個片。
【文檔編號】B60R19/24GK203864613SQ201420035807
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權日:2014年1月21日
【發(fā)明者】S·金加, F·皮爾洛, A·塞蓋拉 申請人:全耐塑料公司