由金属和塑料构成的车辆保险杠梁制造技术

一种用于车辆的保险杠系统，包括一冲压的金属部件和刚性连接的第二聚合物部件，以形成具有特定的局部能量吸收特征的梁。金属部件由板形成，并具有在车辆安装位置沿长度大部分的沿宽度方向的厚度。第二聚合物部件与第一部件的面接合，并沿着长度在至少一些位置刚性地连接到第一部件以与第一部件一起形成结构梁。第二聚合物部件有足够的结构以形成结构梁的整体部分，并具有沿宽度方向延伸的相互连接的壁，以形成构造成在车辆冲击时被压扁及吸收能量的、在中部和角部位置的能量吸收单元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请交叉参考本申请要求提交于2005年12月27日的名为“金属和塑料构成的车辆保险杠梁”的美国临时专利申请No.60/754,079的优先权。
本专利技术涉及一种在冲击期间变形时高效地吸收能量的保险杠设计。本专利技术的应用包括车辆保险杠系统、侧面防撞杆、仪表板横杆子结构和门槛板(sill plate)。
技术介绍
现代的防撞梁设计成在给定的行程吸收最大量的冲击能量。同时，设计成减小载荷的峰值，并且在遭受冲击的载荷时以促进均匀及可预测的压扁的方式来分配能量。另外，能量吸收系统的各部件必须与其它的能量吸收部件很好结合。特别是，要求改进以优化乘用车辆的保险杠系统的整体部件。例如，许多传统的现代车辆保险杠系统包括较刚性的金属结构梁，该结构梁直接连接到车架梁之间或者与中间的车架梁延伸托架结合以适当地定位和使保险杠系统适应各种包装条件。典型地，聚合物能量吸收器放在金属梁的表面上，以填充梁和外表面或风格化外观表面之间的空间，并对该组合的系统提供附加的能量管理能力。刚性的金属结构梁意在用来提供主要的能量吸收结构，而聚合物能量吸收管成形为在开始冲击时被压扁和吸收能量(也分配应力)。但是，对于沿着金属梁的不同部分的专门位置的冲击吸收性能而调整金属梁以使系统性能最佳化是不容易的。由于金属梁要作为主能量吸收结构，经常要“过度设计”以满足沿着梁要求的最小强度和结构，这导致很多纵向段比所需要的更坚固并且更重。另外，一些经济的制造方法，如滚压成形，要求恒定的断面和恒定的材料厚度，这使结构的局部调整困难。由于-->一些原因，这是不好的。首先，比所需要的更坚固的纵向段同时比它所需要的更重。另外，“太坚固的”段事实上会引起冲击能过早地传到车架，导致否则可避免的车体损坏。另一原因是涉及到保险杠系统消耗的空间。金属结构梁占据了“包装”空间，这减小了其它物件可得到的空间或者强制车辆的设计者设计带有比所要求的更小的设计灵活性的更大的车辆。另外，金属结构梁传统地有适于接合和支承更软的塑料能量吸收器的大而较平的前表面，这对于能量吸收器的良好压扁特性是必须的。但是，在金属结构梁上有大的前表面意味着在金属结构梁的后面的车架安装装置必须由分开连接的辅助部件(例如焊到金属梁的冲压托架)形成或由通过补充操作(例如在金属梁端部上的钻、切割、焊接和/或变形操作)形成的表面形成。辅助部件和补充操作是昂贵的、费时的并且不希望地增加制造成本，且质量控制困难。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供了一种车辆的保险杠系统，所述车辆有带车架梁的车架，所述保险杠系统包括金属部件和第二部件。金属部件具有适于连接到车架的车架梁的相对端部和长度。第二部件与金属部件的面接合并沿着公共界面连续地或至少在沿着界面的若干位置处刚性地连接到金属部件，以与金属部件一起形成结构梁。第二部件包括聚合物材料并有足够的结构以形成结构梁的整体部分，并具有相互连接的壁，所述壁在横向宽度方向上延伸以形成构造成在车辆碰撞时被压扁及吸收能量的能量吸收单元(cell)。本专利技术的另一方面提供了一种车辆的保险杠系统，所述车辆具有带车架梁的车架，所述保险杠系统包括第一部件和第二部件。第一部件具有适于连接到车架的车架梁的相对端部和长度。第二部件与第一部件的面接合并刚性地连接到第一部件，以与第一部件一起形成结构梁。所述第二部件由包括聚合物的材料模制出，并具有构造成在车辆撞击时被压扁并吸收能量的能量吸收单元，因而基本避免了对结构梁的面上的分开的能量吸收器的需要。本专利技术的又一方面提供了一种用于具有间隔开的车架梁的车辆的-->保险杠系统，其包括金属部件和聚合物部件。金属部件由材料的板形成，并且金属部件的长度足够并适于在所述车辆的间隔开的车架梁之间延伸。所述金属部件的特征是由于金属部件的较平的几何形状，因此作为独立的部件沿向前方向没有良好的弯曲强度，使得所述金属部件本身不能用作保险杠加强梁。聚合物部件的长度约等于所述金属部件的长度，并且连续地或在多个位置处固定地连接到金属部件以形成抗弯的自支承刚性结构的保险杠加强梁。所述聚合物部件包括构造成在接收冲击时被压扁并吸收能量的多个整体形成的向前延伸的能量吸收段。本专利技术的再一个方面提供了一种制造保险杠系统的方法。所述方法包括形成第一材料的第一部件；形成第二材料的第二部件，所述第一材料和第二材料是不同的。所述方法还包括将所述第二部件与所述第一部件的面接合起来，在沿着长度的至少若干位置上将所述第二部件刚性地连接到所述第一部件，以与所述第一部件一起形成一结构梁。所述方法还包括给所述第二部件提供足够的结构以形成结构梁的整体部分，但还具有沿宽度方向延伸的相互连接的壁，以形成构造成在车辆冲击时被压扁并吸收能量的能量吸收单元。相应地，本专利技术的另一方面包括提供一种乘用车辆的保险杠系统，所述保险杠系统包括：金属部件，其具有相对端部，所述相对端部带有适于连接到车架的车架梁的面向后的安装表面；第二部件，其包括设在金属部件的前面并延伸金属部件的至少一个长度的聚合物；金属部件和第二部件分别包括前壁和后壁，所述前壁和后壁沿着顶边和底边固定在一起，以形成长度足够在车架梁之间延伸的单一的梁，单一的梁的前壁和后壁沿着至少一个横截面形成管形；第二部件还具有延伸到邻近该至少一个横截面由单一的梁限定的一凹陷部中的多个加强肋。本专利技术的又一方面是提供上面段落所述保险杠系统，具有下面特点中的任意一个：其中所述凹陷部至少部分地通过金属部件限定；其中安装面是共面的；其中第二部件还包括一组相互连接的壁，所述壁-->在金属部件相对端部的车外的位置处形成提供角部冲击强度的压扁盒；其中第二部件还包括一组相互连接的壁，所述壁在金属部件相对端的车外的位置处形成结构角部和保险杠形状；其中第二部件包括用于调整局部的能量吸收的变化的壁厚度；其中第二部件是注射成形的；其中第二部件包括用于将塑料部件连接到金属部件的整体形成的连接部件；其中第二部件夹物模制到金属部件上；其中金属部件是冲压出的；其中第二部件和金属部件沿着顶部和底部的连接是机械的；其中顶边和底边包括搭接的部件(并且要能其中搭接部件包括当在车辆安装位置时水平延伸的紧贴表面或搭接部件包括在辆安装位置时竖直延伸的紧贴表面)；或其中第二部件的顶边和底边限定一个用于沿着顶边和底边接收金属部件的连接凸缘的凹口。本专利技术的再一个方面提供了乘用车辆的保险杠系统，该保险杠系统包括：金属部件，其具有相对端部，所述相对端部带有构造成和适于连接到车架的车架梁的安装表面；和包括设在金属面上并延伸至少金属部件长度的第二部件；金属部件和第二部件包括沿顶边和底边固定在一起以形成单一梁的前壁和后壁，单一梁沿至少一个横截面是管形的，并有足够的长度以延伸在车架之间；并且第二部件还具有延伸超出金属部件的安装面的形成角部的端部段，形成角部的端部段包括构造成并适于在乘用车辆遭到角部撞击时吸收能量的至少一组相互连接的肋。本专利技术的又一个方面是提供一种用于乘用车辆的保险杠系统，该保险杠系统包括：金属部件，其具有限定面对车辆的安装表面的相对端部，所述安装表面构造成及适于连接到车架的车架梁；和包括设在金属部件前面的聚合物的第二部件；金属部件和第二部件包括沿顶边和底边固定在一起的前壁和后壁，以形成长度足够在车架梁之间延伸的单一梁；第二部件还具有整体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆的保险杠系统，所述车辆具有带车架梁的车架，所述保险杠系统包括：　金属部件，其具有能连接到所述车架的车架梁的相对端部和长度；和　第二部件，其与金属部件的面接合并沿着公共界面连续地或至少在沿着界面的若干位置处刚性地连接到金属部件，以与金属部件一起形成结构梁；　所述第二部件包括聚合物材料并具有足够的结构以形成结构梁的整体部分，并具有相互连接的壁，所述壁在横向宽度方向上延伸，以形成能量吸收单元，所述能量吸收单元构造成在车辆碰撞时被压扁并吸收能量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-12-27 60/754,079;US 2006-12-21 11/614,2941.一种用于车辆的保险杠系统，所述车辆具有带车架梁的车架，所述保险杠系统包括：金属部件，其具有能连接到所述车架的车架梁的相对端部和长度；和第二部件，其与金属部件的面接合并沿着公共界面连续地或至少在沿着界面的若干位置处刚性地连接到金属部件，以与金属部件一起形成结构梁；所述第二部件包括聚合物材料并具有足够的结构以形成结构梁的整体部分，并具有相互连接的壁，所述壁在横向宽度方向上延伸，以形成能量吸收单元，所述能量吸收单元构造成在车辆碰撞时被压扁并吸收能量。2.按照权利要求1的保险杠系统，其特征在于，所述金属部件由屈服强度大于80KSI的材料制成。3.按照权利要求2的保险杠系统，其特征在于，所述金属部件由屈服强度大于170KSI的材料制成。4.按照权利要求1的保险杠系统，其特征在于，所述金属部件由板制成，并且当在车辆的安装位置上时具有沿着长度的大部分在宽度方向上的单一厚度。5.按照权利要求1的保险杠系统，其特征在于，所述第二部件包括连接到金属部件上的匹配的贴合面的顶凸缘和底凸缘。6.按照权利要求5的保险杠系统，其特征在于，所述第二部件包括多个紧固件，所述紧固件将所述顶凸缘和底凸缘连接到金属部件上的匹配的贴合面。7.按照权利要求6的保险杠系统，其特征在于，所述多个紧固件包括从所述顶凸缘和底凸缘延伸出的凸块。8.按照权利要求7的保险杠系统，其特征在于，所述凸块整体地形成为所述顶凸缘和底凸缘的一部分；并且在金属部件上的匹配的贴合面包括孔，所述凸块延伸通过所述孔。9.按照权利要求1的保险杠系统，其特征在于，所述第二部件包括延伸通过所述金属部件中匹配的孔的多个整体成形的凸块。10.按照权利要求9的保险杠系统，其特征在于，所述凸块包括热铆接头，所述热铆接头将所述第二部件保持至所述金属部件。11.一种车辆端部组件，其包括在权利要求1中限定的保险杠系统，并且包括覆盖金属部件和第二部件的面板，其中所述车辆前端部组件不包括设在第二部件的面上的分开的能量吸收器。12.按照权利要求1的保险杠系统，其特征在于，所述金属部件包括金属板，所述金属板冲压形成具有整体形成的安装面的三维形状，所述安装面构造成并且用于连接到所述车架梁上。13.按照权利要求1的保险杠系统，其特征在于，所述金属部件的相对端部包括共面的安装面。14.按照权利要求1的保险杠系统，其特征在于，所述第二部件包括加强肋，当在车辆的安装位置上时所述加强肋在前后方向上延伸。15.按照权利要求1的保险杠系统，其特征在于，所述第二部件包括形成角部的端部段，所述端部段沿车外的方向延伸超出所述金属部件的相对端部。16.按照权利要求1的保险杠系统，其特征在于，所述第二部件还包括一组相互连接的壁，所述相互连接的壁在所述金属部件的相对端部的车外位置处形成压扁盒，所述压扁...

【专利技术属性】
技术研发人员：DW希瑟林顿，SC格拉斯高，BW莱昂斯，D埃文斯，
申请(专利权)人：沙普公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]