能量吸收組件的制作方法
【專利摘要】一種用于沖擊能吸收的能量吸收組件(10)，可以包括：細(xì)長塑料件(20)，具有長軸、第一側(cè)和第二側(cè)，包括設(shè)置在第一端部與第二端部之間的中央部，第二側(cè)限定從第一端部延伸至第二端部的溝槽(210)；和細(xì)長插入件(30)，具有前端、邊緣、末端和后端，其中，插入件被構(gòu)造為在經(jīng)受沖擊時(shí)彎曲以及可移動(dòng)地摩擦配合在溝槽內(nèi)，使得塑料件包圍前端且大于或者等于邊緣和末端的50％。該能量吸收組件可以被構(gòu)造為附接至車輛以吸收能量吸收沖擊。車輛可以包括：車軌和附接至車軌的能量吸收組件。
【專利說明】能量吸收組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開整體涉及一種在車輛中使用例如減少(例如，對(duì)乘客、行人等)傷害以及減少車輛損壞的能量吸收器。具體地，本公開涉及一種能夠吸收低速和中速?zèng)_擊能(撞擊能)的金屬塑料混合能量吸收定向系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]世界各地管理汽車低速損壞承受力規(guī)定的條例不同。通常，可以將這些條例分為兩類:第一類是歐洲大陸，第二類是美國。盡管使用的技術(shù)不同，然而，太平洋沿岸地區(qū)也遵守歐洲規(guī)范，且對(duì)沖擊具有略微較寬松的規(guī)定。這就是指被設(shè)計(jì)為滿足歐洲和太平洋沿岸地區(qū)規(guī)定的能量吸收系統(tǒng)不同于美國市場所使用的能量吸收系統(tǒng)。
[0003]在歐洲和太平洋地區(qū)，歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(ECE) 42 (1980年6月I日)和汽車維修研究委員會(huì)(即，低速15千米/小時(shí)(kph))、1999年I月測定機(jī)動(dòng)車輛損壞承受力和維修特性的抵消保險(xiǎn)碰撞試驗(yàn)(以下稱為“RCAR”)要求車輛的前后方保險(xiǎn)杠系統(tǒng)經(jīng)受這些標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的沖擊。在美國，車輛必須滿足聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車輛安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS，g卩，于1990年4月25日聯(lián)邦法規(guī)匯編(CFR)第581章第49篇，以下稱為“FMVSS第581章”)和FCAR、以及2006年5月公路安全保險(xiǎn)協(xié)會(huì)1kph低速前方試驗(yàn)和后方試驗(yàn)(以下稱為“IIHSlOkph試驗(yàn)”)。歐洲、亞洲以及南美等若干試驗(yàn)家庭使用FCAR測試程序。FMVSS第581章類似于1980年11月21日歐洲聯(lián)合國經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(ECE)條例第42條(ECE-42)，但是略微較不嚴(yán)格，規(guī)定了小客車在低速前方和后方碰撞時(shí)的性能要求。FMVSS第581章適用于小客車的前方和后方保險(xiǎn)杠，防止在全部寬度上4.0kph (2.5英里/小時(shí)(mph))和拐角處2.5kph (1.5mph)的障礙物沖擊速度時(shí)損壞車身和安全相關(guān)設(shè)備。在汽車被鐘擺式或者移動(dòng)障礙物在縱向上以4kph(約2.5mph)撞擊到前方或者后方并且在載荷和不載荷條件下在地面以上455mm(約18英尺)處以2.5kph (約1.5mph)撞擊到前方拐角和后方拐角之后，歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(ECE)條例第42條規(guī)定汽車安全系統(tǒng)繼續(xù)正常運(yùn)行。美國提倡I(xiàn)IHS可變形障礙物的其他監(jiān)管規(guī)定，即，通常，在車輛中心處為1kph的速度。因此,對(duì)于全球性汽車制造商，開發(fā)成本效益的全球性系統(tǒng)極其重要，其更容易被優(yōu)化以滿足各個(gè)監(jiān)管平臺(tái)的規(guī)定。因此，被設(shè)計(jì)為滿足歐洲低速損壞承受力條例的汽車可能不滿足美國損壞承受力規(guī)定。另一方面，被設(shè)計(jì)為滿足美國規(guī)定的汽車對(duì)與歐洲標(biāo)準(zhǔn)可能為超安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。因此，需要提供仍滿足嚴(yán)格的并且有時(shí)與各個(gè)政府條例的設(shè)計(jì)約束相沖突的通用、低成本能量吸收系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在各種實(shí)施方式中，公開了能夠結(jié)合各種車輛部件使用的混合能量吸收系統(tǒng)。
[0005]在實(shí)施方式中，用于沖擊能吸收的能量吸收組件可包括:細(xì)長塑料件，細(xì)長塑料件具有長軸、第一側(cè)以及第二側(cè)且包括設(shè)置在第一端部與第二端部之間的中央部，第二側(cè)限定從第一端部延伸至第二端部的溝槽(通道，channel);和細(xì)長插入件，細(xì)長插入件具有前端、邊緣、末端以及后端，其中，插入件被構(gòu)造為在經(jīng)受沖擊時(shí)彎曲并且移動(dòng)地摩擦配合在溝槽內(nèi)，因此，塑料件包圍前端，并且插入件大于或者等于邊緣和末端的50%。能量吸收組件可被構(gòu)造為附接至車輛以在經(jīng)受沖擊時(shí)吸收能量。
[0006]在實(shí)施方式中，車輛可包括:車軌和附接至車軌的能量吸收組件。能量吸收組件包括細(xì)長塑料件，細(xì)長塑料件具有長軸、第一側(cè)以及第二側(cè)且包括設(shè)置在第一端部與第二端部之間的中央部，第二側(cè)限定從第一端部延伸至第二端部的溝槽；和細(xì)長插入件，細(xì)長插入件具有前端、邊緣、末端以及后端，其中，插入件被構(gòu)造為在經(jīng)受沖擊時(shí)彎曲并且移動(dòng)地摩擦配合在溝槽內(nèi)，因此，塑料件包圍前端并且大于或者等于邊緣和末端的50%。能量吸收組件可被構(gòu)造為附接至車輛以吸收能量吸收沖擊。
[0007]在另一實(shí)施方式中，車輛可包括:車軌和附接至車軌的能量吸收組件。能量吸收組件包括細(xì)長塑料件，細(xì)長塑料件具有長軸、第一側(cè)以及第二側(cè)且包括設(shè)置在第一端部與第二端部之間的中央部，第二側(cè)限定從第一端部延伸至第二端部的溝槽。車輛通過ECE42。
[0008]在實(shí)施方式中，車輛可包括車軌和附接至車軌的能量吸收組件。能量吸收組件可由細(xì)長塑料件構(gòu)成。塑料件包括長軸、第一側(cè)以及第二側(cè)且包括設(shè)置在第一端部與第二端部之間的中央部，第二側(cè)限定從第一端部延伸至第二端部的溝槽。車輛通過ECE42。
[0009]從下列細(xì)節(jié)描述和示出性實(shí)施方式的附圖，上述特性和其他特性將變得更為顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]從下面結(jié)合附圖閱讀的細(xì)節(jié)描述，所描述的能量吸收系統(tǒng)的特征將變得顯而易見，附圖為示例性的，并非是限制性的，其中，一些附圖中的類似元件標(biāo)號(hào)相似。
[0011]圖1是混合能量吸收器(EA)系統(tǒng)的實(shí)施方式的前視立體圖。
[0012]圖2是圖1中能量吸收組件的后視立體圖。
[0013]圖3是圖1中用于能量吸收組件的插入件的側(cè)視立體圖。
[0014]圖4是沿著示出塑料件和插入件的圖1中的線A-A截取的截面圖。
[0015]圖5-圖7是圖4中塑料件和插入件的幾種變形的截面圖。
[0016]圖8示出了圖1中能量吸收組件的端部的分解部分右前視立體圖。
[0017]圖9示出了圖1中能量吸收組件的端部的分解部分右后視立體圖。
[0018]圖10是車輛(S卩，軌道支撐件)與儀表板之間能量吸收組件的實(shí)施方式的放大等距視圖。
[0019]圖11-圖13是插入件的端部的實(shí)施方式的部分前視圖。
[0020]圖14是圖1中能量吸收組件的塑料件的后視立體圖。
[0021]圖15-圖25是插入件形狀的實(shí)施方式的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]已經(jīng)確定純塑料件不會(huì)滿足所有標(biāo)準(zhǔn)。(ECE42、RCAR、FMVSS第581章、IIHSlOkph測試、以及可變形障礙物沖擊測試)。因此，目前的趨勢是使用金屬系統(tǒng)。然而，金屬系統(tǒng)對(duì)于歐洲標(biāo)準(zhǔn)為超安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。本發(fā)明公開的是輕質(zhì)能量吸收組件(例如，混合塑料-金屬能量吸收系統(tǒng))，其可以以若干組合使用以滿足各個(gè)全球性規(guī)定。換言之，本公開中的能量吸收組件可以被設(shè)計(jì)成滿足所需標(biāo)準(zhǔn)。不需要不同的設(shè)計(jì)。因?yàn)榭梢圆捎靡环N設(shè)計(jì)來滿足各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，所以本系統(tǒng)能夠降低制造成本。換言之，能量吸收組件可以被調(diào)整并且在若干組合中使用，以滿足各個(gè)全球性平臺(tái)的全球性損傷承受力規(guī)定和條例標(biāo)準(zhǔn)。
[0023]在各種實(shí)施方式中，本發(fā)明公開了可以結(jié)合車輛部件使用的能量吸收組件，例如，在沖擊過程中，使車輛損壞和/或遭受的損傷最小化。能量吸收組件可取代保險(xiǎn)杠橫梁，例如，其直接附接到車輛，而不使用保險(xiǎn)杠橫梁。本發(fā)明公開的能量吸收組件可以用于車輛的前方和/或后方，直接附接到車輛(例如，附接到車軌)。如果使用能量吸收組件，則車輛可以沒有保險(xiǎn)杠橫梁(即，包括能量吸收組件的車輛的一側(cè)不存在保險(xiǎn)杠橫梁)。
[0024]能量吸收組件可包括塑料件(例如，細(xì)長的塑料能量吸收件)和可移動(dòng)地插入在塑料件的溝槽內(nèi)的插入件。插入件為系統(tǒng)提供結(jié)構(gòu)完整性并且能夠使系統(tǒng)通過諸如IIHSlOkph沖擊等多種嚴(yán)格的測試標(biāo)準(zhǔn)。可以使用各種模制工藝(例如，注塑模制、熱成形、擠出等)制造的塑料件是具有足夠長度以在車輛的整個(gè)前方或者后方(例如，至少從軌到軌)延伸的細(xì)長件，因此，塑料件可直接附接至車輛部件。
[0025]在塑料件的端部，例如，在可以附接至車輛的該件的部分處，可以是拐角擠壓箱(corner crush box)(即，形成細(xì)長塑料件的兩個(gè)相對(duì)端部)。在可以可選地包括壓罐(crush can)的端部之間(例如，中央部上)可以是加固件(例如，肋件)和水平突起。用于塑料件的相反側(cè)上的空腔的水平突起被構(gòu)造為交互接收插入件并且保留插入件。插入件可以保留摩擦配合。換言之，插入件摩擦配合到溝槽內(nèi)，而無需機(jī)械或者化學(xué)附接件(例如，膠水、粘合劑、機(jī)械裝置等)。
[0026]塑料件可包括任何塑料材料或者可以形成所需形狀并且提供所需性能的塑料材料的組合。塑料件的一些理想特征包括高韌性/延展性、熱穩(wěn)定性、高能量吸收效率、良好的模量與延長比、以及可回收性，除此之外，其中，"高”和“良好的”旨在表示特征至少滿足對(duì)給定部件/元件的車輛安全條例和規(guī)定。用作塑料件的材料的實(shí)施例包括熱塑性材料以及熱塑料材料與彈性體材料和/或熱固性材料的組合?？赡艿臒崴芰喜牧习ㄉ鲜鲋械闹辽僖环N:聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯、聚碳酸酯/PBT共混物、聚碳酸酯/ABS共混物、共聚碳酸酯-聚酯、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(ASA)、丙烯腈-(乙烯-聚丙烯二胺改性的)_苯乙烯(AES)、亞苯基醚樹脂、聚亞苯基醚/聚酰胺共混物、聚酰胺、聚苯硫醚樹脂、聚氯乙烯PVC、高沖擊聚苯乙烯(HIPS)、低/高密度聚乙烯(L/HDPE)、聚丙烯(PP)、發(fā)泡聚丙烯(EPP)、以及熱塑性烯烴(TPO)。例如，塑料部件可包括從 SABIC Innovative Plastics IP B.V.可商購的 Xenoy* 以及從 Saudi Basic IndustriesCorporat1n可商購的STAMAX*。還可以從包括任何上述材料的至少一種的組合形成塑料件。塑料件可以不含金屬。在實(shí)施方式中，術(shù)語“彈性體”或者“彈性體材料”指比塑料更容易變形的交聯(lián)熱固性橡膠聚合物。塑料件的中央部和末端(即，端部)可包括相同的塑料材料，或者中央部和末端(此處交替稱之為“擠壓箱”)可分別包括不同于彼此的塑料材料(例如，熱塑性材料)。
[0027]使用各種模制工藝(例如，注塑模制、熱成形、擠出等)可以制造塑料件以提供單件組件(例如，整體形成的能量吸收器)。
[0028]如上所述，水平突起形成被構(gòu)造為接收插入件的空腔。根據(jù)能量吸收組件旨在滿足的具體標(biāo)準(zhǔn)，可以在具有或者不具有插入件的車輛上使用該系統(tǒng)。當(dāng)采用插入件時(shí)，其設(shè)置在塑料件的溝槽內(nèi)，因此，除后方之外，由塑料件覆蓋插入件的所有側(cè)面且小于邊緣的30%，具體地，小于邊緣的15%，更具體地，塑料件覆蓋插入件的邊緣以及前端(即，只有插入件的后方不被塑料件覆蓋(保留后方不被覆蓋))。插入件可從塑料件的后方可移動(dòng)地安裝到塑料件中，從而將插入件按壓到溝槽中。插入件具有與溝槽形狀互補(bǔ)的形狀并且縱向延伸，使得在使用過程中，插入件端部可以直接接觸車輛附接部件(例如，軌道支撐件)。
[0029]例如，插入件可以是成形為反曲弓的彈性(resilient)可移動(dòng)部。如在此使用的，術(shù)語“彈性”指在大于或者等于5千牛(kN)的彈力下適應(yīng)或者可彎曲或者能夠彈性變形的材料。盡管插入件可以是扁平的(即，不彎曲)、彎曲的插入件，尤其在端部之間的區(qū)域(即，在車輛連接區(qū)域之間延伸)希望增強(qiáng)能量吸收特征。插入件可具有大于或者等于500mm的曲率半徑，具體地，500_至3，500mm,更具體地，I, 000mm至3，OOOmm,更具體地，I, 800mm至2，200mm。對(duì)于某些車輛設(shè)計(jì),插入件的曲率半徑可以是500mm至I，500mm,具體地,500mm至 1，000mm。
[0030]插入件可以由能夠達(dá)到理想結(jié)構(gòu)完整性以滿足沖擊標(biāo)準(zhǔn)的任何材料形成。例如，插入件可以是金屬或者加固性塑料(例如，長纖維加固性塑料，諸如，STAMAX* ;從SaudiBasic Industries Corporat1n可商購的長玻璃纖維加固性聚丙烯；SUPERLIT*玻璃材料加固型聚酯等)以及包括上述中至少一種的組合。某些可能金屬包括鋼、鐵、鋁、以及包括上述中至少一種的組合，諸如，硬化片鋼、鋁合金等。金屬插入件尤其有用。如果插入件是塑料，則其包括不同于能量吸收器的材料。
[0031]如上所述，插入件可具有與溝槽幾何結(jié)構(gòu)互補(bǔ)的幾何結(jié)構(gòu)。插入件幾何結(jié)構(gòu)的一些實(shí)例(即，垂直于縱軸截取(例如，沿著圖1中的線A-A)的截面幾何結(jié)構(gòu))包括“W”、“I”、“E”、“U”，以及其他結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^諸如滾壓、鍛造、彎曲、加氫重整(hydroforming)等或者包括上述中至少一種的組合工藝的各種方法形成插入件。
[0032]整體尺寸，例如，此處所描述的能量吸收組件的具體尺度，將取決于其在車輛中的位置(前端和/或后端)及其功能以及其旨在安裝的具體車輛。例如，能量吸收組件的長度(I)、高度(h)以及寬度(W)將取決于使用(例如，“封裝”)的理想位置中可用的空間量以及所需的能量吸收特性(profile)。塑料件和/或擠壓箱(端部)的具體溝槽深度和厚度還取決于可用空間、理想的硬度以及所采用的材料(或者材料組合)。
[0033]通過參考附圖可以獲得對(duì)本發(fā)明中公開的部件、工藝以及裝置的更為完整的理解。為了方便并且易于示出本公開，附圖(此處，也被稱之為“圖”)僅為示意性表示并且因此并不旨在指示設(shè)備或其部件的相對(duì)尺寸和尺度和/或限定或限制示例性實(shí)施方式的范圍。盡管為了清楚起見，在下列描述中使用特定的術(shù)語，然而，這些術(shù)語旨在僅指選擇用于【專利附圖】

【附圖說明】的實(shí)施方式的具體結(jié)構(gòu)并且并不旨在限定或者限制本公開的范圍。在下面附圖和下列描述中，應(yīng)當(dāng)理解的是，類似數(shù)字標(biāo)號(hào)指類似功能的部件。
[0034]圖1是能量吸收組件(10)的實(shí)施方式的前視立體圖，而圖2是圖1中能量吸收組件(10)的后視立體圖。如圖1所示，細(xì)長塑料件(20)是包括縱向跨塑料件長軸的多個(gè)水平突起(212)的多部件元件。塑料件(20)可以向外彎曲(即，當(dāng)能量吸收組件被附接至車輛時(shí)，遠(yuǎn)離車輛)，因此，其與插入件(30)的幅度相同或者更高。
[0035]塑料件(20)包括被構(gòu)造為接收插入件(30)的溝槽(210)。(還見圖14)，因此，溝槽(210)可具有互補(bǔ)的幾何結(jié)構(gòu)，因此，插入件(30)可以定位在溝槽(210)中，使得插入件(30)的端部在大于或者等于3 (例如，4)個(gè)側(cè)面上被塑料件(20)的端部封閉。換言之，插入件(30)的端部(32)、前端(34)、末端(tip) (36)、以及邊緣(38)設(shè)置在塑料件(20)中。(還見圖3)，只有插入件端部(32)的后方(40)保持暴露。溝槽(210)被設(shè)計(jì)為以摩擦配合方式接收插入件(30)，使得插入件(30)可移動(dòng)(即，可以從塑料部移除，而不損壞塑料部或者插入件)。插入件(30)配合到溝槽(210)中，使得其不會(huì)在使用過程中被意外逐出或者被逐出。
[0036]塑料件溝槽(210)被構(gòu)造為接收插入件(30)并且因此具有互補(bǔ)的幾何結(jié)構(gòu)。圖4-圖7和圖14中示出了溝槽幾何結(jié)構(gòu)的一些實(shí)施例。圖4-圖7是塑料件(20)、插入件
(30)以及溝槽(210)的截面圖。對(duì)于圖4，沿著圖1中的線A-A截取截面。其他圖示出了其他可能的截面設(shè)計(jì)(例如，具有在圖1中的同一位置截取的截面，但是具有不同的能量吸收組件設(shè)計(jì))。從圖4、圖5以及圖7中可以看出，溝槽多個(gè)突起(212)，或者可形成如圖6所示的單個(gè)突起(212)。應(yīng)注意，內(nèi)置于溝槽(210)內(nèi)的插入件(30)具有與溝槽(210)互補(bǔ)從而能夠連接兩個(gè)部件的形狀。插入件截面形狀的一些實(shí)施例包括“W”(例如，如圖4、圖
5、圖17以及圖19所示的閉合“W”，以及如圖21所示的開口 “W”)；如圖6、圖7、圖22以及圖23所示的“I”；如圖24所示的“Τ”；‘?”形、“U”形等以及其他多邊形狀和圓形形狀，諸如，矩形(見圖15)、正方形、圓形、三角形、橢圓形(見圖16)、部分矩形(例如，開口矩形，見圖20)、不規(guī)則(例如，一側(cè)或者多側(cè)(例如，相對(duì)側(cè))上具有突起的閉合的矩形形狀；見圖18 ;或者在遠(yuǎn)離上壁延伸的細(xì)長側(cè)上具有突起的開放式矩形形狀；見圖25))?？蛇x地，例如，可以采用堆疊在一起的插入件，因此，一個(gè)插入件的第二側(cè)與相鄰插入件的第一側(cè)互補(bǔ)。
[0037]從圖1可以看出，(并且考慮提供圖4-圖7的示圖)，當(dāng)采用時(shí)，插入件(30)為塑料件(20)的突起(212)提供結(jié)構(gòu)完整性。突起在塑料件(20)上縱向延伸。因?yàn)榻饘俨迦爰?30)可以彎曲(例如，冠形，也被稱之為凸起，遠(yuǎn)離車輛延伸)，所以突起(212)在塑料件(20)上縱向延伸時(shí)可以具有沿其側(cè)面(214)的不變或者可變長度(例如，從前壁到側(cè)面(214)的底部的深度)。例如，長度可以朝向中心(216)增加并且可以遠(yuǎn)離中心(216)減小?？商娲兀潭瓤梢圆蛔?。突起(212)的長度(236)足以接收插入件(30)。(見圖5和圖6),例如，突起高度(236)可以為1mm至40mm,具體地，15mm至30mm。
[0038]在各種實(shí)施方式中，側(cè)面(214)的長度為20毫米(mm)至80mm，具體地，30mm至60mm。更具體地,35mm至50mm。相對(duì)于插入件的邊緣38,側(cè)面(214)的長度可以大于或者等于邊緣(38)的寬度(44)的50%，具體地，大于或者等于70% (見圖7)。為了阻止插入件(30)在沖擊過程中扭轉(zhuǎn)，理想上，側(cè)面(214)的長度大于或者等于寬度(44)的90%，具體地，大于或者等于寬度(44)的95%，更具體地，大于或者等于寬度(44)的100%，再更具體地，大于或者等于寬度(44)的110%。換言之，側(cè)面(214)不僅是接觸插入件前端邊緣的唇緣，而且可以用作結(jié)構(gòu)性元件，例如，支撐插入件，從而阻止扭轉(zhuǎn)。
[0039]除突起(212)之外，塑料件可包括加固件。加固件的量和具體設(shè)計(jì)取決于其在塑料件(20)上的位置和該位置的理想結(jié)構(gòu)完整性。例如，肋件可以從底部200延伸(例如，后壁，即，與車輛鄰近的壁)。肋件可包括(如隨著突起(212))縱向延伸的橫肋件(horizontalrib) (204)和/或與橫肋件(204)交叉而橫向延伸(例如，垂直于橫肋件(204))的豎肋件(206)。例如，端部(202)處的豎肋件(206)可以定距離間隔靠近并且由比中心(216)附近的豎肋件(206)更硬的材料制成。(見圖8)，換言之，壓罐可以形成在塑料件(20)的端部處以在經(jīng)受中心沖擊時(shí)增強(qiáng)能量吸收。端部(202)可以限定被構(gòu)造為與車軌支撐件共面的平面。可選地，端部(202)處的豎肋件(206)可以從塑料件(20)的頂部延伸至底部，例如，以形成壓罐。(見圖1、圖5、以及圖8)。在塑料件(20)的其余部分上，豎肋件(206)可以在頂壁(220)與突起(212)之間、相鄰?fù)黄?212)之間、和/或突起(212)與底壁(222)之間延伸。(見圖1和圖5)。
[0040]除突起(212)和端部加固(228) ( S卩，加固壁(232))之外，塑料件(20)在前端(224)內(nèi)可以是開放的(見圖1)，并且除加固空腔(234)和溝槽(210)之外，塑料件(20)在后方可以閉合(見圖2)。應(yīng)注意，最頂壁和最底壁可以是實(shí)心壁且沒有開口，例如，可以從前端和后端提取的模具部分(haves)對(duì)塑料件進(jìn)行注塑模制。
[0041]例如，豎肋件(206)和橫肋件(204)可具有Imm至6mm的厚度并且可具有1mm至200mm的間隔。如果擠壓箱形成在塑料件(20)的端部，則擠壓箱的豎肋件(206)和橫肋件(204)定距離間隔靠近和/或具有比擠壓箱之間的豎肋件(206)和橫肋件(204)更大的厚度。例如，擠壓箱的豎肋件(206)可具有1mm至80mm的間隔并且擠壓箱的橫肋件(204)可具有1mm至80mm的間隔，而擠壓箱之間的豎肋件(206)可具有1mm至200mm的間隔并且擠壓箱之間的橫肋件(204)可具有1mm至200mm的間隔。例如，擠壓箱的豎肋件(206)可具有40mm至70mm的間隔并且擠壓箱的橫肋件(204)可具有40mm至70mm的間隔，而擠壓箱之間的豎肋件(206)可具有70mm至10mm的間隔并且擠壓箱之間的橫肋件(204)可具有70mm至10mm的間隔。通常，當(dāng)采用擠壓箱時(shí)，擠壓箱之間的豎肋件(206)的間隔可大于或等于擠壓箱的豎肋件(206)的間隔的10%以下(即，如果擠壓箱的豎肋件具有60mm的間隔，則擠壓箱之間的豎肋件具有大于或者等于66mm的間隔)，具體地，大于或者等于擠壓箱的豎肋件(206)的間隔的20%以下，更具體地，大于或者等于擠壓箱的豎肋件(206)的間隔的30%以下。可替代地，或者此外，當(dāng)采用擠壓箱時(shí)，擠壓箱之間的橫肋件(204)可具有大于或者等于擠壓箱的橫肋件(204)的間隔的10%以下的間隔，具體地，大于或者等于擠壓箱的橫肋件(204)的間隔的20%以下，更具體地，大于或者等于擠壓箱的橫肋件(204)的間隔的30%以下。
[0042]鄰近塑料件(20)的端部(202)的底部(200)具有用于將能量吸收組件(10)附接至車輛(例如，附接至車軌支撐件(100))的哨合區(qū)域(engagement reg1n),因此,能量吸收組件(10)定位在儀表板(102)與支撐件(100)之間(例如，見圖10)。例如，圖9示出了定位在端部(202)的端部中并且被構(gòu)造為使用各種附接元件(例如，螺栓、螺絲、插腳等)將塑料件(20)可操作地連接至車輛(例如，連接至軌道支撐件)的鉆孔(208)。應(yīng)指出，盡管插入件(30)可直接連接至車輛，然而，通常，僅塑料件(20)被設(shè)計(jì)為連接到車輛，使得插入件(30)的端部定位在塑料件(20)與車輛(例如，軌道支撐件(100))之間，從而進(jìn)一步將插入件(30)固定在塑料件(20)內(nèi)并且在能量吸收組件(10)上設(shè)置結(jié)構(gòu)完整性。該布置還允許獨(dú)立于插入件(30)來使用塑料件(20)。換言之，塑料件(20)可以附接至車輛，而不將金屬插入件(30)設(shè)置在溝槽內(nèi)(即，可以在無保險(xiǎn)杠橫梁和無插入件的車輛上使用塑料件(20))。
[0043]從各圖可以看出，插入件(30)可具有延伸至塑料件(20)的端部(202)附近的嚙合區(qū)域中的端部(32)。插入端(32)可以為扁平，從而能夠使插入件與車輛附接件(例如，軌道支撐件)之間接觸，例如，從而形成向后彎曲的弓形。(例如，見圖3和圖12)?？商娲?，插入件可具有成角度的端部(例如，完全弓形的形狀和/或不具有扁平端或向后彎曲的弓形設(shè)計(jì))并且可以接觸成角度的車輛附接件(見圖11)。在另一實(shí)施方式中，矯直器(straightener) (42)可附接至插入件的端部(32),從而能夠使插入件與車輛附接件之間理想地接觸。例如，圖13示出了附接(例如，焊接)在插入件(30)的端部(32)的矯直器
(32)(諸如，楔子)。
[0044]保險(xiǎn)杠組件的效率為在一定距離內(nèi)吸收的能量的量或者在一定載荷下吸收的能量的量。高效率的保險(xiǎn)杠系統(tǒng)比低效率的吸收器在更短的距離內(nèi)吸收更多的能量。通過快速建立僅低于試圖保護(hù)的目標(biāo)(例如，車軌等)的載荷限制的載荷并且維持載荷恒定直至沖擊能消散，可以實(shí)現(xiàn)高效率。
[0045]為了量化在吸收中速?zèng)_擊的能量的混合橫梁(圖1和圖2中所示)的效用，進(jìn)行最為嚴(yán)格的IIHS可變形障礙物沖擊。還進(jìn)行模擬測試，從而查看塑料件在4kph的中心擺錘式?jīng)_擊過程中(在ECE-42規(guī)定之中最為嚴(yán)格)是否能夠單獨(dú)吸收所需的能量的量。具有1，600千克(Kg)質(zhì)量的通用車輛安裝有稱重近似6Kg的能量吸收組件(3Kg的塑料件和3Kg的鋼插入件)。根據(jù)測試需要，評(píng)估所獲得的車輛的性能。據(jù)觀察，稱重3Kg的塑料件獨(dú)自足以滿足具有小于80mm侵入級(jí)別的中心擺錘式?jīng)_擊。此外，對(duì)于IIHSlOkph沖擊，觀察到能量吸收組件通過維持小于140_的侵入級(jí)別足以吸收接近6，200焦耳(J)的能量。觀察到能量吸收組件表現(xiàn)與稱重8Kg的常規(guī)鋼橫梁可比較的性能。因此，使用能量吸收組件設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量和成本的大幅度下降，還允許原始設(shè)備制造商(OEM)拆除歐洲和太平洋沿岸地區(qū)版本不需要的鋼插入件。
[0046]應(yīng)指出，上述質(zhì)量僅為示例性并且與具體車輛有關(guān)。為了滿足各個(gè)全球性規(guī)定，能量吸收組件質(zhì)量取決于車輛質(zhì)量，對(duì)于具有更高質(zhì)量的車輛，可以適當(dāng)增加能量吸收組件的質(zhì)量。例如,對(duì)于2，400Kg的車輛質(zhì)量，能量吸收組件稱重約8Kg。
[0047]如上所述，目前的能量吸收組件關(guān)注于低速車輛受損承受力的設(shè)計(jì)。能量吸收組件大幅度節(jié)省了重量、處理時(shí)間以及組裝時(shí)間。例如，當(dāng)比較(同一車輛)本發(fā)明的能量吸收組件與使用設(shè)置在保險(xiǎn)杠橫梁前方的標(biāo)準(zhǔn)C形能量吸收器保險(xiǎn)杠橫梁系統(tǒng)并且要求這兩個(gè)系統(tǒng)滿足ECE42和FMVSS第581章時(shí)，能量吸收組件的重量下降大于保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的重量的25%,具體地,大于或者等于40%的重量減少,更具體地,大于或者等于50%的重量減少。盡管重量減少和處理時(shí)間的效率和效益將損失，然而，設(shè)想除保險(xiǎn)杠橫梁之外，可以使用能量吸收組件。
[0048]應(yīng)指出，僅出于方便和清楚起見，可以討論有關(guān)具體附圖的本發(fā)明中公開的能量吸收組件的各個(gè)元件的尺寸和形狀(例如，確定正在討論的尺度)。然而，尺寸旨在應(yīng)用各個(gè)元件的所有可能實(shí)施方式并且不僅是討論的具體附圖。
[0049]在實(shí)施方式中，用于沖擊能吸收的能量吸收組件可包括:細(xì)長塑料件，細(xì)長塑料件具有長軸、第一側(cè)以及第二側(cè)且包括設(shè)置在第一端部與第二端部之間的中央部，第二側(cè)限定從第一端部延伸至第二端部的溝槽；和細(xì)長插入件，細(xì)長插入件具有前端、邊緣、末端以及后端，其中，插入件被構(gòu)造為在經(jīng)受沖擊時(shí)彎曲并且可移動(dòng)地摩擦配合在溝槽內(nèi)使得塑料件包圍前端，并且大于或者等于邊緣和末端的50%。能量吸收組件可以被構(gòu)造為附接至車輛以吸收能量吸收沖擊。
[0050]在實(shí)施方式中，車輛可包括:車軌和附接至車軌的能量吸收組件。能量吸收組件包括細(xì)長塑料件，細(xì)長塑料件具有長軸、第一側(cè)以及第二側(cè)且包括設(shè)置在第一端部與第二端部之間的中央部，第二側(cè)限定從第一端部延伸至第二端部的溝槽；和細(xì)長插入件，細(xì)長插入件具有如端、邊緣、末端以及后端，其中，插入件被構(gòu)造為在經(jīng)受沖擊時(shí)彎曲并且可移動(dòng)地摩擦配合在溝槽內(nèi)使得塑料件包圍前端，并且插入件大于或者等于邊緣和末端的50%。能量吸收組件可以被構(gòu)造為附接至車輛以吸收能量吸收沖擊。
[0051]在另一種實(shí)施方式中。車輛可包括:車軌和附接至車軌的能量吸收組件。能量吸收組件包括細(xì)長塑料件，細(xì)長塑料件具有長軸、第一側(cè)以及第二側(cè)且包括設(shè)置在第一端部與第二端部之間的中央部，第二側(cè)限定從第一端部延伸至第二端部的溝槽。車輛通過ECE42。
[0052]在實(shí)施方式中，用于沖擊能吸收的系統(tǒng)可包括:細(xì)長塑料件，細(xì)長塑料件具有長軸、第一側(cè)以及第二側(cè)且包括設(shè)置在第一端部與第二端部之間的中央部，第二側(cè)限定從第一端部延伸至第二端部的溝槽。中央部可包括沿第一側(cè)并且由溝槽限定的水平突起；多個(gè)中央部豎肋件，多個(gè)中央部豎肋件在頂壁與突起之間、突起與另一個(gè)突起之間、和/或突起與底壁之間延伸。塑料件可包括位于第一端部并且位于第二端部處的擠壓箱，其中，擠壓箱包括多個(gè)另外的豎肋件，其中，另外的豎肋件具有小于中央部豎肋件的間隔的間隔。系統(tǒng)可以被構(gòu)造為附接至車輛以在經(jīng)受沖擊時(shí)吸收能量，使得車輛通過ECE42。
[0053]在各種實(shí)施方式中:(i)插入件是具有以下截面的金屬插入件，其具有在第一側(cè)與第二側(cè)之間豎直延伸的閉合頂部W構(gòu)造，使得該閉合頂部限定第二側(cè)；和/或(ii)插入件具有以下截面，其具有在第一側(cè)與第二側(cè)之間豎直延伸的閉合底部W構(gòu)造，使得該閉合底部限定第二側(cè)；和/或(iii)該塑料件可進(jìn)一步包括位于第一端部以及位于第二端部處的擠壓箱，其中，擠壓箱包括多個(gè)另外的豎肋件，其中，另外的豎肋件具有小于中央部豎肋件的間隔的間隔；和/或(iv)中央部包括沿第一側(cè)并且由溝槽限定的水平突起；多個(gè)中央部豎肋件，多個(gè) 中央部豎肋件在頂壁與突起之間、突起與另一個(gè)突起之間、和/或突起與底壁之間延伸；和/或(V)插入件具有以下截面，其具有在第一側(cè)與第二側(cè)之間豎直延伸的1-橫梁(1-beam)構(gòu)造，使得1_橫梁頂部限定第二側(cè)；和/或(vi)插入件具有以下截面，其具有在第一側(cè)與第二側(cè)之間水平延伸的1-橫梁構(gòu)造，使得1-橫梁側(cè)限定第二側(cè)；和/或(vii)塑料插入件覆蓋大于或者等于邊緣和末端的70% (具體地，大于或者等于邊緣和末端的90% )，其中，后方開放；和/或(viii)弟一端部和弟二端部被構(gòu)造為直接附接至車輛；和/或(ix)第一端部和第二端部進(jìn)一步包括垂直于長軸延伸通過塑料件的鉆孔(bore)，其中，塑料件可經(jīng)由鉆孔附接至車輛；和/或(X)塑料件是在原位形成的單個(gè)整體本體(unitary body);和/或(xi)當(dāng)稱重小于7Kg時(shí),該系統(tǒng)在連接至1，600Kg的車輛時(shí)能夠吸收9.6kph的沖擊且侵入小于或者等于140mm ;和/或(xii)當(dāng)稱重小于3.5Kg時(shí),塑料件在連接至1，600Kg的車輛時(shí)能夠吸收4kph的沖擊且侵入小于或者等于80mm ； (xiii)插入件由選自于金屬、熱塑性玻璃墊(glass mat thermoplastic)、填充長玻璃纖維的熱塑性塑料、以及包括上述中至少一種的組合的材料形成；和/或(xiv)塑料件滿足ECE42(1980年11月21日)和/或FMVSS第581章(1990年4月25日)而沒有插入件；和/或(xv)能量吸收組件滿足FMVSS第581章；和/或(xvi)能量吸收組件滿足IIHSlOkph ;和/或(xvii)插入件可具有以下截面，即，具有選自于“T”構(gòu)造、“E”構(gòu)造、“U”構(gòu)造、矩形構(gòu)造、正方形構(gòu)造、圓形構(gòu)造、三角形構(gòu)造、橢圓形構(gòu)造、以及包括上述中至少一種的組合的構(gòu)造；和/或(xviii)插入件具有以下構(gòu)造，其具有選自于部分矩形構(gòu)造、一側(cè)或者多側(cè)上具有突起的封閉矩形構(gòu)造、以及在遠(yuǎn)離上壁延伸的細(xì)長側(cè)上具有突起的開口矩形構(gòu)造的構(gòu)造；和/或(xix)第一端部和第二端部可被構(gòu)造為直接附接至車輛；和/或(XX)第一端部和第二端部進(jìn)一步包括垂直于長軸延伸通過塑料件的鉆孔，其中，塑料件可經(jīng)由鉆孔附接至車輛；和/或(xxi)塑料件可以是在原位形成的單個(gè)整體本體；和/或(xxii)能量吸收組件直接附接至軌道(例如，組件與軌道之間沒有保險(xiǎn)杠橫梁)；和/或(xxiii)能量吸收組件附接至保險(xiǎn)杠橫梁并且保險(xiǎn)杠橫梁附接至軌道。
[0054]本發(fā)明中公開的所有范圍包括端點(diǎn)，并且端點(diǎn)獨(dú)立地彼此組合(例如，“至多達(dá)25wt.%，或者，更具體地，5wt.%至20財(cái).% ”的范圍包括端點(diǎn)和“5wt.%至25wt.% ”范圍的所有中間值等)?！敖M合”包括共混物、混合物、合金、反應(yīng)產(chǎn)物等。而且，本文中的術(shù)語“第一”、“第二”等不表示任何順序、數(shù)量、或者重要性，而是用于將一個(gè)元件與另一個(gè)進(jìn)行區(qū)分。除非本文中另有指示或者上下文明確沖突，否則，本文中的術(shù)語“一個(gè)”和“該”不表示數(shù)量限制并且被解釋為覆蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)。本文中使用的后綴“(s) ”旨在包括術(shù)語變形的單數(shù)和復(fù)數(shù)，從而包括一個(gè)或者多個(gè)該術(shù)語(例如，膜包括一個(gè)或者多個(gè)膜)。在本說明書中，參考“一種實(shí)施方式”、“另一種實(shí)施方式”、“實(shí)施方式”等指結(jié)合實(shí)施方式所描述的具體元件(例如，特性、結(jié)構(gòu)、和/或特征)包括在本文中所描述的至少一種實(shí)施方式中并且可以或者可以不存在于其他實(shí)施方式中。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，所描述的元件可以各種實(shí)施方式中的任何合適方式組合。
[0055]盡管已經(jīng)描述了具體的實(shí)施方式，然而， 申請(qǐng)人:或者本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出未預(yù)見或者目前未預(yù)見的替換、變形、改造、改進(jìn)以及實(shí)質(zhì)性等同變換。因此，提交的附加權(quán)利要求及其修改權(quán)利要求旨在包括所有該等替換、變形、改造、改進(jìn)以及實(shí)質(zhì)性的等同變換。
【權(quán)利要求】
1.一種用于沖擊能吸收的能量吸收組件，包括: 細(xì)長塑料件，具有長軸、第一側(cè)和第二側(cè)，包括設(shè)置在第一端部與第二端部之間的中央部，所述第二側(cè)限定從所述第一端部延伸至所述第二端部的溝槽；以及 細(xì)長插入件，具有如端、邊緣、末端和后端，其中，所述插入件被構(gòu)造為在沖擊時(shí)彎曲以及可移動(dòng)地摩擦配合在所述溝槽內(nèi)，使得所述塑料件包圍所述前端且大于或等于所述邊緣和所述末〗而的50% ； 其中，所述能量吸收組件被構(gòu)造為附接至車輛以在沖擊時(shí)吸收能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量吸收組件，其中，所述中央部包括沿所述第一側(cè)并且由所述溝槽限定的水平突起；多個(gè)中央部豎肋件，在頂壁與所述突起之間、所述突起與另一個(gè)突起之間、和/或所述突起與底壁之間延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的能量吸收組件，其中，所述塑料件進(jìn)一步包括位于所述第一端部以及位于所述第二端部的擠壓箱，并且其中，所述擠壓箱包括多個(gè)另外的豎肋件，其中，所述另外的豎肋件的間隔小于所述中央部豎肋件的間隔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的能量吸收組件，其中，所述插入件是具有以下截面的金屬插入件，所述截面具有在所述第一側(cè)與所述第二側(cè)之間豎直延伸的封閉頂部W構(gòu)造，使得所述封閉頂部限定所述第二側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要 求1-3中任一項(xiàng)所述的能量吸收組件，其中，所述插入件具有以下截面，所述截面具有在所述第一側(cè)與所述第二側(cè)之間豎直延伸的封閉底部W構(gòu)造，使得所述封閉底部限定所述第二側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的能量吸收組件，其中，所述插入件具有以下截面，所述截面具有在所述第一側(cè)與所述第二側(cè)之間豎直延伸的1-橫梁構(gòu)造，使得所述1-橫梁頂部限定所述第二側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的能量吸收組件，其中，所述插入件具有以下截面，所述截面具有在所述第一側(cè)與所述第二側(cè)之間水平延伸的1-橫梁構(gòu)造，使得所述1-橫梁側(cè)限定所述第二側(cè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的能量吸收組件，其中，所述插入件具有以下截面，所述截面具有選自“T”構(gòu)造、“E”構(gòu)造、“U”構(gòu)造、矩形構(gòu)造、正方形構(gòu)造、圓形構(gòu)造、三角形構(gòu)造、橢圓形構(gòu)造以及包括上述中的至少一種的組合的構(gòu)造。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3和8中任一項(xiàng)所述的能量吸收組件，其中，所述插入件具有以下截面，所述截面具有選自部分矩形構(gòu)造、在一側(cè)或多側(cè)上具有突起的封閉矩形構(gòu)造、以及在遠(yuǎn)離上壁延伸的細(xì)長側(cè)上具有突起的開口矩形構(gòu)造的構(gòu)造。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的能量吸收組件，其中，所述塑料件覆蓋大于或等于所述邊緣和所述末端的70 %，并且其中，后部開口。
11.根據(jù)權(quán)利要求ι-?ο中任一項(xiàng)所述的能量吸收組件，其中，所述第一端部和所述第二端部被構(gòu)造為直接附接至車輛。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的能量吸收組件，其中，所述第一端部和所述第二端部進(jìn)一步包括垂直于所述長軸延伸通過所述塑料件的鉆孔，其中，所述塑料件可經(jīng)由所述鉆孔附接至所述車輛。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的能量吸收組件，其中，所述塑料件是在原位形成的單個(gè)整體本體。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的能量吸收組件，其中，當(dāng)稱重小于7Kg時(shí)，所述系統(tǒng)在被連接至1，600Kg的車輛時(shí)能夠吸收9.6kph的沖擊，且侵入小于或等于140mm。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的能量吸收組件，其中，當(dāng)稱重小于3.5Kg時(shí)，所述塑料件在被連接至1，600Kg的車輛時(shí)能夠吸收4kph的沖擊,且侵入小于或等于80mm。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的能量吸收組件，其中，所述插入件由選自以下各項(xiàng)的材料形成:金屬、熱塑性玻璃墊、填充長玻璃纖維的熱塑性塑料以及包括上述中的至少一種的組合。
17.—種車輛，包括: 車軌；以及 根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的能量吸收組件，附接至所述車軌。
18.一種車輛，包括: 車軌；以及 附接至所述車軌的能量吸收組件，所述能量吸收組件包括具有長軸、第一側(cè)和第二側(cè)的細(xì)長塑料件，包括設(shè)置在第一端部與第二端部之間的中央部，所述第二側(cè)限定從所述第一端部延伸至所述第二端部的溝槽； 其中，所述車輛通過1980年11月21日的ECE42。
19.一種用于沖擊能吸收的系統(tǒng),包括: 細(xì)長塑料件，具有長軸、第一側(cè)和第二側(cè)，包括設(shè)置在第一端部與第二端部之間的中央部，所述第二側(cè)限定從所述第一端部延伸至所述第二端部的溝槽； 其中，所述中央部包括沿所述第一側(cè)并且由所述溝槽限定的水平突起；多個(gè)中央部豎肋件，在頂壁與所述突起之間、所述突起與另一個(gè)突起之間、和/或所述突起與底壁之間延伸； 其中，所述塑料件包括位于所述第一端部以及位于所述第二端部的擠壓箱，并且其中，所述擠壓箱包括多個(gè)另外的豎肋件，其中，所述另外的豎肋件的間隔小于所述中央部豎肋件的間隔；以及 其中，所述系統(tǒng)被構(gòu)造為附接至車輛以在沖擊時(shí)吸收能量，使得所述車輛通過ECE42。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，所述第一端部和所述第二端部被構(gòu)造為直接附接至車輛。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中，所述第一端部和所述第二端部進(jìn)一步包括垂直于所述長軸延伸通過所述塑料件的鉆孔，其中，所述塑料件可經(jīng)由所述鉆孔附接至所述車輛。
22.根據(jù)權(quán)利要求19-21中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所述塑料件是在原位形成的單個(gè)整體本體。
【文檔編號(hào)】B60R19/18GK104039601SQ201280064332
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月6日
【發(fā)明者】迪尼什·曼納, 金兌勛 申請(qǐng)人:沙特基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料Ip私人有限責(zé)任公司