專利名稱：具有帶支撐傾斜壁的面的保險(xiǎn)杠梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛保險(xiǎn)杠梁，更具體地涉及一種設(shè)計(jì)成形的管形梁，用于更好的能量吸收以及可預(yù)測(cè)的損壞。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代小客車的擠壓管狀保險(xiǎn)杠梁是已知的，包括那些由鋁制成的。然而，擠壓工序和材料常常需要厚的截面來獲得所需強(qiáng)度。希望能夠作出改進(jìn)，以便能夠在保持能量吸收性的同時(shí)又降低重量。進(jìn)一步地，希望作出改進(jìn)來提高損壞時(shí)能量吸收的堅(jiān)固性和可預(yù)測(cè)性。更進(jìn)一步地，希望能優(yōu)化特定的梁形狀，以便在實(shí)現(xiàn)上述目的的同時(shí)還能便于制造。
因此，希望獲得一種具有上述優(yōu)點(diǎn)并能解決上述問題的緩沖系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，一種用于小客車的保險(xiǎn)杠梁，包括橫截面，該橫截面具有接收撞擊的前壁、后壁、以及平行的上壁和下壁，這些壁結(jié)合起來限定一外管。內(nèi)部加強(qiáng)壁在前、后壁之間延伸，并把外部的管細(xì)分成上、下半管。前壁包括平行于后壁延伸的垂直區(qū)，并進(jìn)一步包括由彎曲區(qū)連接到垂直區(qū)的傾斜區(qū)。該加強(qiáng)壁平行于上、下壁延伸，并在與彎曲區(qū)間隔開的位置處連接到傾斜區(qū)上并支撐傾斜區(qū)。通過該設(shè)置，加強(qiáng)壁與前壁的垂直區(qū)和傾斜區(qū)相結(jié)合，以及與其它壁相結(jié)合，以提供在撞擊下可預(yù)測(cè)的和希望的能量吸收。
在一較窄的方面，傾斜區(qū)包括位于上半管部的傾斜部分，該傾斜部分限定第一垂直尺寸，前壁的垂直區(qū)限定第二垂直尺寸，第一和第二垂直尺寸的比例是約1∶3。
在另一較窄的方面，前壁至少約3mm厚，其余的壁小于約2.0mm厚，或者更好地，其余壁的外壁都小于約1.7mm厚。
在另一個(gè)方面，一種用于小客車的保險(xiǎn)杠梁包括橫截面，該橫截面具有前壁和后壁，以及平行的上壁和下壁，這些壁結(jié)合起來限定一外管。前壁包括上凸緣，該上凸緣具有在上壁上面向上延伸的自由端，以提高前壁和橫截面的剛度。
在又一個(gè)方面，一種用于小客車的保險(xiǎn)杠梁包括橫截面，該橫截面包括形成上、下管部的壁。上管由第一上壁和下壁以及由第一前壁和后壁構(gòu)成，且下管由第二上壁和下壁以及由第二前壁和后壁構(gòu)成。第一和第二前壁的至少一個(gè)包括由拐角部分連接的傾斜部分和垂直部分，垂直部分在長度上要大于傾斜部分；第一和第二前壁的另一個(gè)完全呈一個(gè)角度，并且不包括垂直部分。
在又一個(gè)方面，一種用于小客車的保險(xiǎn)杠梁包括橫截面，該橫截面具有形成上管和下管的前壁、上壁、后壁和下壁，另外還具有在前壁和后壁之間延伸的加強(qiáng)壁。該前壁包括垂直區(qū)、與垂直區(qū)呈銳角延伸的傾斜區(qū)，和連接垂直區(qū)與傾斜區(qū)的彎曲區(qū)，加強(qiáng)壁在與彎曲區(qū)間隔開的位置處連接到傾斜區(qū)。
對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，通過研究以下的說明書、權(quán)利要求書和附圖，就可以理解和明白本發(fā)明的這些方案以及其它方面、目的和特征。


圖1是實(shí)施本發(fā)明的管狀梁的橫截面圖；圖2是表示現(xiàn)有技術(shù)中擠壓管狀鋁梁的橫截面圖；圖3是表示圖1和2中梁的一般受力相對(duì)于偏移曲線的圖表；圖4是圖1的放大圖；以及圖5是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的管狀梁的變型例的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
針對(duì)此處描述的目的，術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“后”、“前”、“垂直”、“水平”，及其派生詞都涉及圖1所指的發(fā)明。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可假定各種選擇的方向，除非特別相反規(guī)定的。還應(yīng)當(dāng)理解，附圖中表示的和以下說明中描述的特定設(shè)備和工藝，都僅僅是所附權(quán)利要求中限定的發(fā)明概念的簡單示范性實(shí)施例。因此，涉及此處公開的實(shí)施例的特定尺寸和其它物理特性都不視為限制，除非權(quán)利要求另外明確指出。
車輛保險(xiǎn)杠梁(圖1)包括前、后、上和下壁11-14，以及限定上、下管的加強(qiáng)壁15。注意，盡管壁11-14采用了“前”、“后”、“上”和“下”的術(shù)語，但可以預(yù)料，該杠可用在任何方向上，壁11是與撞擊對(duì)象首先接觸的接合目標(biāo)壁。因此，例如，術(shù)語“前”就用來指杠的正面，而不是用來不必要地限制。
前壁11包括垂直區(qū)16、傾斜區(qū)17、以及彎曲區(qū)18。加強(qiáng)壁15支持彎曲區(qū)18下方的傾斜區(qū)17，以提供可預(yù)測(cè)的和希望的能量吸收。傾斜區(qū)17向后傾斜約20°。傾斜區(qū)17最好包括在第一管中限定第一垂直尺寸21的傾斜部分20，和限定第二垂直尺寸22的垂直區(qū)16，第一垂直尺寸和第二垂直尺寸的比例是約1∶3。更好地，前壁11至少是3mm厚，其余的壁12-15小于約2.0毫米厚，或者再更好地，其余壁中的外壁12-14小于約1.7mm，加強(qiáng)壁15是1.9mm。在所有90°凹角處的半徑約為5mm，但70°凹角處的半徑是約2mm。在一個(gè)實(shí)施例中，上管和下管間隔開，如圖5所示，但應(yīng)注意，該第二實(shí)施例表現(xiàn)了保險(xiǎn)杠梁10的一些發(fā)明概念，如以下所討論的。上突起23提供了額外的前表面區(qū)，并提高了梁的強(qiáng)度，使壁可制造得更薄且管區(qū)更小。應(yīng)當(dāng)注意，圖1和5所示梁的特定比例提供了非常好的梁強(qiáng)度以及撞擊能量吸收特性。
梁10(圖1)相對(duì)于常規(guī)鋁橫截面設(shè)計(jì)(圖2)得到了改進(jìn)，從而提供了每公斤質(zhì)量能量吸收的增加。
更具體地，橫截面設(shè)計(jì)利用了材料的理論力學(xué)，結(jié)合了能量管理的三種不同模式傳送、系統(tǒng)形狀變化和橫截面變形。相對(duì)于已知常規(guī)的鋁橫截面設(shè)計(jì)，梁10(圖3)的能量吸收提高了能量吸收的效率，同時(shí)降低了每單位長度的重量。該增加的效率通過組合以下獨(dú)立的設(shè)計(jì)特性而得到1)撞擊突起圖4表示本發(fā)明的增加了效率的鋁能量吸收橫截面的撞擊突起(23)特征。該特征通過增加整體撞擊面而提高了橫截面的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，同時(shí)又消除了由整體增大橫截面而引起的重量負(fù)荷。該突起及其橫截面轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的相應(yīng)增加構(gòu)成了截面設(shè)計(jì)的剛度和效率提高的部分原因。
2)撞擊面輪廓圖4表示本發(fā)明的提高了效率的鋁能量吸收橫截面的撞擊面輪廓。相對(duì)于常規(guī)橫截面設(shè)計(jì)，該特征通過為橫截面提供結(jié)構(gòu)上的剛性而提供了整體橫截面剛度的增加。該特征還通過提供變形初始點(diǎn)而提供了受控的、可預(yù)測(cè)的橫截面變形。
3)撞擊負(fù)載控制內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖4表示本發(fā)明的提高了效率的鋁能量吸收橫截面的撞擊負(fù)載控制內(nèi)部結(jié)構(gòu)。通過提供橫截面設(shè)計(jì)的可調(diào)負(fù)載支撐能力，該特征的位置與厚度的優(yōu)化結(jié)合上述特征2起到了作用。特征1和特征2使提高了的剛度和效率一直達(dá)到目標(biāo)負(fù)載，在該負(fù)載點(diǎn)，優(yōu)化的內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供了橫截面變形以保持這些負(fù)載不超過可接受的水平。撞擊面輪廓提供了上部空腔初始變形的一個(gè)點(diǎn)。撞擊控制內(nèi)部結(jié)構(gòu)的垂直位置會(huì)在變形開始時(shí)確定負(fù)載水平，并限定了在下部空腔負(fù)載之前上部空腔要經(jīng)受的變形量。當(dāng)對(duì)上部空腔設(shè)計(jì)了限定的變形量時(shí)，下部空腔將保持形狀，并在上部空腔變形期間和變形以后提供了整個(gè)系統(tǒng)的剛度。
改進(jìn)梁10A(圖5)在以下方面類似于梁10(圖1)，即，梁10A包括上、下管、具有垂直和傾斜壁部分的前壁，以及連接到拐角下方的傾斜壁的傾斜部分的加強(qiáng)壁。梁10A進(jìn)一步包括把上、下管間隔開的前、后壁25和26。圖示的壁25是垂直平面并從后壁向內(nèi)隔開，而壁26是“C”形。
可以理解，在不脫離本發(fā)明的概念的前提下對(duì)前述結(jié)構(gòu)可作出變更與修改，還可以理解，這些概念應(yīng)當(dāng)由下面的權(quán)利要求所覆蓋，除非這些權(quán)利要求由其它語言另外描述。
權(quán)利要求
1.一種用于小客車的保險(xiǎn)杠梁，包括橫截面，該橫截面包括接收撞擊的前壁、后壁，以及平行的上壁和下壁，這些壁結(jié)合起來構(gòu)成外管，還包括內(nèi)部加強(qiáng)壁，該內(nèi)部加強(qiáng)壁在前、后壁之間延伸，并把外管細(xì)分成上、下半管；前壁包括平行于后壁延伸的垂直區(qū)，還包括由彎曲區(qū)連接到垂直區(qū)的傾斜區(qū)；加強(qiáng)壁平行于上、下壁延伸，并在從彎曲區(qū)隔開的位置連接到傾斜區(qū)且支撐傾斜區(qū)，這樣加強(qiáng)壁與前壁的垂直區(qū)和傾斜區(qū)相結(jié)合，并與其它壁相結(jié)合，以提供在撞擊下可預(yù)測(cè)的和希望的能量吸收。
2.如權(quán)利要求1所述的保險(xiǎn)杠梁，其中傾斜區(qū)包括位于上半管的傾斜部分，該傾斜部分限定第一垂直尺寸，前壁的垂直區(qū)限定第二垂直尺寸，第一和第二垂直尺寸的比例是約1∶3。
3.如權(quán)利要求2所述的保險(xiǎn)杠梁，其中梁由鋁構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求3所述的保險(xiǎn)杠梁，其中梁是擠壓制成的。
5.如權(quán)利要求1所述的保險(xiǎn)杠梁，其中前壁至少約3mm厚，其余的壁小于約2.0mm厚。
6.如權(quán)利要求5所述的保險(xiǎn)杠梁，其中上壁、后壁和下壁都小于或等于約1.7mm厚。
7.一種用于小客車的保險(xiǎn)杠梁，包括橫截面，該橫截面包括前壁和后壁，以及平行的上壁和下壁，這些壁結(jié)合起來構(gòu)成外管，所述前壁包括上凸緣，該上凸緣具有在上壁的上面向上延伸的自由端，以提高前壁和橫截面的剛度。
8.如權(quán)利要求7所述的保險(xiǎn)杠梁，其中前壁包括平行于后壁延伸的垂直區(qū)，還包括由彎曲區(qū)連接到垂直區(qū)的傾斜區(qū)。
9.如權(quán)利要求8所述的保險(xiǎn)杠梁，包括內(nèi)部加強(qiáng)壁，該內(nèi)部加強(qiáng)壁在前、后壁之間延伸，并把外管細(xì)分成上、下半管；加強(qiáng)壁在從彎曲區(qū)隔開的位置連接到傾斜區(qū)且支撐傾斜區(qū)，這樣加強(qiáng)壁與前壁的垂直區(qū)和傾斜區(qū)相結(jié)合，并與凸緣相結(jié)合，以提供在撞擊下可預(yù)測(cè)的和希望的能量吸收。
10.如權(quán)利要求9所述的保險(xiǎn)杠梁，其中梁由鋁構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求10所述的保險(xiǎn)杠梁，其中梁是擠壓制成的。
12.一種用于小客車的保險(xiǎn)杠梁，包括橫截面，該橫截面包括形成上、下管部的壁；上管由第一上壁和下壁以及由第一前壁和后壁構(gòu)成；下管由第二上壁和下壁以及由第二前壁和后壁構(gòu)成；第一和第二前壁的至少一個(gè)包括由拐角部分連接的傾斜部分和垂直部分，垂直部分在長度上要大于傾斜部分；第一和第二前壁的另一個(gè)完全呈一個(gè)角度，并且不包括垂直部分。
13.如權(quán)利要求12所述的保險(xiǎn)杠梁，其中第一下壁和第二上壁通過前、后連接壁互相連接，從而在第一和第二管之間限定第三管。
14.如權(quán)利要求13所述的保險(xiǎn)杠梁，其中梁由鋁構(gòu)成。
15.權(quán)利要求14所述的保險(xiǎn)杠梁，其中梁是擠壓制成的。
16.一種用于小客車的保險(xiǎn)杠梁，包括橫截面，該橫截面包括形成上管和下管的前壁、上壁、后壁和下壁，還包括在前壁和后壁之間延伸的加強(qiáng)壁，該前壁包括垂直區(qū)、與垂直區(qū)呈銳角延伸的傾斜區(qū)，和連接垂直區(qū)與傾斜區(qū)的彎曲區(qū)，加強(qiáng)壁在從彎曲區(qū)隔開的位置上連接到傾斜區(qū)。
17.如權(quán)利要求16所述的保險(xiǎn)杠梁，其中傾斜區(qū)包括位于上管的傾斜部分，該傾斜部分限定第一垂直尺寸，前壁的垂直區(qū)限定第二垂直尺寸，第一和第二垂直尺寸的比例是約1∶3。
18.如權(quán)利要求16所述的保險(xiǎn)杠梁，其中梁由鋁構(gòu)成。
19.如權(quán)利要求17所述的保險(xiǎn)杠梁，其中梁是擠壓制成的。
20.如權(quán)利要求16所述的保險(xiǎn)杠梁，其中前壁至少約3mm厚，其余的壁小于約2.0mm厚。
21.如權(quán)利要求20所述的保險(xiǎn)杠梁，其中上壁、后壁和下壁都小于或等于約1.7mm厚。
22.如權(quán)利要求16所述的保險(xiǎn)杠梁，其中各壁在連接處互連，每個(gè)連接處在所有構(gòu)成90°角或更大角的表面上限定至少約5mm的半徑，并在所有構(gòu)成小于90°角的表面上限定約3mm或更小的半徑。
全文摘要
一種車輛保險(xiǎn)杠梁，包括構(gòu)成上管和下管的前壁、后壁、上壁和下壁以及加強(qiáng)壁。前壁包括垂直區(qū)、傾斜區(qū)，和彎曲區(qū)。加強(qiáng)壁支撐位于彎曲區(qū)下方的傾斜區(qū)，以提供可預(yù)測(cè)的和希望的能量吸收。傾斜區(qū)最好包括在第一管中限定第一垂直尺寸的傾斜部分，垂直區(qū)限定第二垂直尺寸，第一和第二垂直尺寸的比例是約1∶3。另外，優(yōu)選地，前壁至少約3mm厚，其余的壁小于約2.0mm厚，或者再更好地，其余壁中的外壁小于約1.7mm厚。在一個(gè)實(shí)施例中，上管和下管間隔開。
文檔編號(hào)B60R19/02GK1835858SQ200480023591
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2004年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月19日
發(fā)明者D·E·賴爾森, T·J·約翰遜 申請(qǐng)人:沙普公司