專利名稱：用于車輛保險(xiǎn)杠的彈性能量吸收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛保險(xiǎn)杠的安裝機(jī)構(gòu)，特別是一種改進(jìn)的汽車保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的彈性能量吸收裝置。
為了吸收作用于保險(xiǎn)杠上的碰撞能量，以免使其傳到車輛上，已經(jīng)提出了許多不同形式的用于將保險(xiǎn)杠安裝到汽車上的能量吸收裝置。一種能量吸收裝置為一普通的彈簧，另一種為緩沖器式的安裝機(jī)構(gòu)。由于緩沖器具有較彈簧可吸收更多的碰撞能量的能力，因而它優(yōu)越于彈簧。
雖然緩沖器式的安裝機(jī)構(gòu)提供了良好的能量吸收特性，但它們均有運(yùn)動(dòng)部件，且價(jià)格昂貴。另外，它們還會(huì)腐蝕并喪失其作用。
作為一種較便宜的緩沖器替代物，已經(jīng)開發(fā)出了具有彈性能量吸收器的保險(xiǎn)杠總成，其中用可壓縮的彈性材料取代彈簧或緩沖器。彈性材料一般是較便宜的，且無運(yùn)動(dòng)部件，并可提供良好的能量吸收特性。典型地，這種能量吸收器被置入保險(xiǎn)杠的空腔中，并以由車輛的車架或縱梁來承受該保險(xiǎn)杠重量的方式來安裝，同時(shí)，彈性材料承受由作用在保險(xiǎn)杠上的碰撞產(chǎn)生的壓縮力。這種設(shè)計(jì)的彈性組件適用于特定車輛及特定的保險(xiǎn)杠總成，而對(duì)于每種車輛須開發(fā)出一種全新的彈性組件。這就需附加的時(shí)間和費(fèi)用，用于每種新彈性組件的新的注塑模具以及類似的必需品增加這些組件的成本。
本發(fā)明的目的是提供一種用于車輛保險(xiǎn)杠裝置的改進(jìn)的彈性能量吸收組件，在此，以較低的成本提供改進(jìn)的能量吸收特性。
本發(fā)明的另一目的是提出一種有效的能量吸收組件，它可適用于各種不同汽車的各種不同的保險(xiǎn)杠總成。因而，可基本上將模具的成本均攤到盡可能多的車輛上，以此降低成本。
根據(jù)本發(fā)明的用于車輛保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的彈性安裝機(jī)構(gòu)，它包括一可恢復(fù)原狀地縮折用鑄塑、擠壓或其他方式成型的彈性材料的吸能墊塊，最好是合成樹脂，并具有在墊塊的前后端間延伸的許多平行的管狀通道的改進(jìn)的盛蛋用柵格狀的結(jié)構(gòu)。剛性端板安裝在墊塊相對(duì)的兩端上。最好在墊塊上的熱塑性突舌從端板的開口中伸出并被熱疊合，以便化學(xué)地或機(jī)械地將端板聯(lián)接到熱塑性墊塊上。一對(duì)能量吸收組件(吸能組件)用于懸掛從一對(duì)車架縱梁伸出的保險(xiǎn)杠，每個(gè)組件的后端板以螺接或其他方式固定在縱梁上，而保險(xiǎn)杠以螺接或其他方式固定在吸能組件的前端板上。為此本發(fā)明的吸能組件可支承保險(xiǎn)杠的垂直重量并吸收作用于保險(xiǎn)杠上的向后的碰撞力。并在牽引和升高時(shí)支承保險(xiǎn)杠，當(dāng)碰撞載荷消失后吸能器彈性地恢復(fù)其原狀。
在此所述本發(fā)明彈性墊塊以一種特殊的形式構(gòu)成，以便在對(duì)保險(xiǎn)杠予以充分支承的同時(shí)，提供一接近最佳矩形波的載荷-變位性能，還提供一平穩(wěn)的首尾間的縮折方式以承受作用在墊塊上的扭轉(zhuǎn)和彎曲應(yīng)力。
根據(jù)本發(fā)明，可以將單一的彈性墊塊用于許多不同的車輛及不同結(jié)構(gòu)的保險(xiǎn)杠，僅需在彈性墊塊上簡(jiǎn)單地選用不同的端板，或?yàn)槭贡ｋU(xiǎn)杠和車輛縱梁與彈性墊塊裝配到一起提供不同形式的螺栓安裝孔。不同的端板可有不同的結(jié)構(gòu)和安裝孔，僅需共同有一相同的用于將端板安裝到彈性墊塊上的熱疊合突舌開口部分。同樣，以彈性墊塊相對(duì)較少的尺寸規(guī)格及形狀，即可使吸能組件適用于各種不同尺寸和形狀的汽車，這樣就大大地減少了該組件的制造成本并簡(jiǎn)化了吸能組件在車輛上的裝配和更換。
除了使吸能組件拆裝簡(jiǎn)單外，熱疊合在墊塊兩端的兩性端板可使碰撞載荷均勻地分布到墊塊上，并保證在碰撞過程中墊塊均勻平穩(wěn)地縮折。這樣提高了吸能組件的使用壽命，改善了其性能。聯(lián)接端板與墊塊的可替換方式包括整體鑲嵌式鑄塑及螺栓的應(yīng)用。
以下陳述的內(nèi)容具體地指出了本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容和要求保護(hù)的范圍一種改進(jìn)的用于車輛系統(tǒng)的彈性能量吸收組件，其中彈性吸能組件安裝在保險(xiǎn)杠和一具有固定位置的車輛縱梁之間并可恢復(fù)其原狀;在予定的載荷以及變位極限范圍內(nèi)設(shè)定用于吸收所述保險(xiǎn)杠相對(duì)于車輛縱梁變位的能量，以使對(duì)車輛的損壞減至最小;該彈性吸能組件包括一由彈性體材料制成的可彈性縮折的吸能墊塊，該具有盛蛋用柵格結(jié)構(gòu)的墊塊包括許多基本平行細(xì)長(zhǎng)的在所述墊塊前后端之間軸向延伸的管形通道，由彈性體壁分隔開相鄰的通道，每個(gè)通道與其周邊的壁構(gòu)成一柵格;所述墊塊沿水平偏移開車輛中心，并具有設(shè)定的向內(nèi)朝向車輛中心的內(nèi)側(cè)和向外朝向車輛側(cè)邊的外側(cè)，所述墊塊的內(nèi)側(cè)和外側(cè)各自包含用于承受其軸向縮折的部件，所述內(nèi)側(cè)部件可對(duì)軸向縮折產(chǎn)生較外側(cè)部件大的阻力，這樣墊塊內(nèi)側(cè)較其外側(cè)更能抵抗住軸向縮折，作為對(duì)保險(xiǎn)杠中部受到?jīng)_擊載荷的響應(yīng)，所述墊塊承受向內(nèi)的彎矩并被迫沿前后方向軸向縮折。所述墊塊內(nèi)側(cè)的柵格數(shù)量較外側(cè)的多。所述墊塊內(nèi)側(cè)具有兩整列柵格，每列至少有六個(gè)柵格，所述外側(cè)具有至少由六個(gè)柵格組成的單整列柵格以及至少由三個(gè)柵格組成的較短的部分列柵格。所述部分列位于墊塊周邊的外側(cè)并與所述整列相鄰，它具有包括從所述整列之一的一外側(cè)壁垂直外伸的楔形壁的柵格，當(dāng)該楔形壁在墊塊上由后向前伸延時(shí)，所述楔形壁向內(nèi)呈楔形。所述墊塊在所述內(nèi)外側(cè)之間具有一中間部位，該中間部位具有許多凹入較短的柵格，該柵格從墊塊的中部?jī)H向墊塊端部延伸一部分，并增加墊塊的穩(wěn)定性和縮折的彈性。所述墊塊的中間部位具有貫穿該墊塊的擴(kuò)大的開口;所述墊塊具有加接到其端部的剛性端板，該端板依次聯(lián)接到保險(xiǎn)杠或車輛縱梁上，所述擴(kuò)大的開口便于將端板聯(lián)接到保險(xiǎn)杠或車輛縱梁上。
所述墊塊包括在所述內(nèi)側(cè)的六個(gè)完整柵格組成的兩列柵格;
在所述外側(cè)由三個(gè)三角形柵格組成的一列柵格位于由六個(gè)柵格組成的完整列柵格之外;
一中間部位具有至少兩個(gè)凹入較短的柵格和在所述柵格的上下方以便于能量吸收組件裝配的擴(kuò)大的開口;和在所述墊塊的頂邊和底邊上的三角形柵格行，所述三角形柵格在鄰接車輛縱梁的墊塊端處較寬并相對(duì)鄰接保險(xiǎn)杠的端向內(nèi)呈楔形。
一種改進(jìn)的用于車輛系統(tǒng)的彈性能量吸收組件，其中彈性吸能組件安裝在保險(xiǎn)杠和一具有固定位置的車輛縱梁之間并可恢復(fù)其原狀;在予定的載荷以及變位極限范圍內(nèi)設(shè)定用于吸收所述保險(xiǎn)杠相對(duì)于所述車輛縱梁變位的能量，以便對(duì)車輛的損壞減至最小，該彈性吸能組件包括由彈性體材料制成的可彈性縮折的吸能墊塊，該具有盛蛋用柵格結(jié)構(gòu)的墊塊包括許多基本平行細(xì)長(zhǎng)的在所述墊塊前后端之間軸向延伸的管形通道，由彈性體壁分隔開相鄰的通道，每個(gè)通道與其周邊的壁構(gòu)成一柵格;所述墊塊至少在其一端的壁的至少之一個(gè)的端較與該相鄰壁部分厚，該較厚端為承受作用于墊塊端部的碰撞載荷提供更寬和更穩(wěn)定的支承，所述組件包括安裝在墊塊端部的剛性端板，所述墊塊具有熱塑性熱疊合突舌，所述突舌至少?gòu)膲|塊端部的加厚部分向外延伸并穿過所述剛性端板與其相配合的開口，所述突舌穿過剛性端板的伸出部分被熔化構(gòu)成鉚釘型頭，從而將所述端板固定在所述墊塊端部，所述加厚部分為所述突舌提供了牢固的根部并為所述端板提供更大的承載面。所述墊塊端部的整個(gè)周邊壁上具有較厚的端部。置于加厚端的熱疊合突舌具有較與該端鄰近的壁部分厚的根部，從而提供更牢固、可承受更大剪切力的突舌。
一種用于車輛保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的彈性保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)，其中一橫向保險(xiǎn)杠安裝在間隔開的車輛縱梁上，彈性安裝機(jī)構(gòu)安裝在保險(xiǎn)杠與車輛縱梁之間并可恢復(fù)其原狀，在予定載荷以及變位極限范圍內(nèi)設(shè)定用于吸收所述保險(xiǎn)杠相對(duì)所述車輛縱梁變位的能量，以便對(duì)車輛的損壞減至最小，該彈性安裝機(jī)構(gòu)包括一用于每個(gè)車輛縱梁的能量吸收組件，每個(gè)能量吸收組件包括由可塑彈性材料制成的可彈性縮折的吸能墊塊，該墊塊具有一盛蛋用柵格結(jié)構(gòu)，其中有許多基本平行細(xì)長(zhǎng)的管形通道在墊塊的前后端之間延伸，由彈性體壁分隔相鄰?fù)ǖ?，每個(gè)通道及在此形成的周邊壁構(gòu)成一柵格，每一墊塊在其端部壁的某些部位伸出到所述墊塊端部之外并構(gòu)成墊塊上的熱疊合突舌;
所述墊塊的前后端上安裝有基本為剛性的端板，該端板上有供熱量合突舌穿過并固定的開口，所述突舌的外端被熔化在突舌上構(gòu)成擴(kuò)大的頭部以便將所述端板固定在墊塊上，所述板緊靠墊塊的端部并將作用在墊塊上的壓縮載荷連續(xù)地分布到所有墊塊柵格上，以便在這樣的載荷作用下墊塊可均勻地壓縮變位，并在每次碰撞之后墊塊可恢復(fù)到原來的形狀;及將墊塊的一端板連接到保險(xiǎn)杠上以及將其他端板連接到車輛縱梁上的固定件，由此，保險(xiǎn)杠由所述彈性能量吸收組件吊掛在車輛縱梁上。
上述彈性保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)的特征還在于，車輛縱梁具有與該安裝機(jī)構(gòu)相連的車輛縱梁板，所述后端板螺接到該板上，而所述前端板螺接到保險(xiǎn)杠上。所述端板上的開口是細(xì)長(zhǎng)的，以使該端板相對(duì)保險(xiǎn)杠和車輛縱梁的位置可調(diào)節(jié)。所述前后端板分別固定到保險(xiǎn)杠上和車輛縱梁板上，所述端板上開有許多組連接開口，以便與不限于一種車輛的保險(xiǎn)杠或縱梁板相配，為此，單一的能量吸收系統(tǒng)可用于不止一種的車輛。
單一的彈性墊塊的結(jié)構(gòu)可用于具有不同端板的不同車輛，所述車輛端板具有相同的熱疊合突舌的開口部分，這種用于彈性墊塊的單套模具可用于生產(chǎn)用于不同車輛的彈性墊塊。所述墊塊至少包含一個(gè)或多個(gè)變形的周邊柵格，在此，柵格的外側(cè)邊沿其長(zhǎng)度從該柵格的后端向前端向內(nèi)逐漸呈楔形，使所述通道呈三角形結(jié)構(gòu)，所述楔形柵格當(dāng)保險(xiǎn)杠受沖擊作用時(shí)用來提高墊塊的穩(wěn)定性并使墊塊沿首尾方向線性地縮折或變位。所述盛蛋用柵格結(jié)構(gòu)墊塊的相鄰壁相交呈網(wǎng)格狀，并且至少一些相交部位被加厚，從而在墊塊上形成縱向支柱，所述支柱使端板的承載面增加，它們還使由其端部延伸形成的熱疊合突舌的厚度增加，以及在高應(yīng)力區(qū)提供額外的加強(qiáng)。
所述墊塊包括一具有垂直與水平壁鄰接?xùn)鸥竦木W(wǎng)格，這樣構(gòu)成墊塊，以便柵格的垂直壁可將保險(xiǎn)杠支承在一恒定的高度處，而保險(xiǎn)杠不會(huì)因墊塊的塑性變形或蠕變?cè)谌渴褂眠^程中下彎。所述熱疊合突舌包括從柵格壁的垂直部分延伸的垂直細(xì)長(zhǎng)的部件，該突舌的尺寸及數(shù)量應(yīng)使其在無蠕變的情況下支承保險(xiǎn)杠，以及在車輛牽引或舉升或保險(xiǎn)杠受到?jīng)_擊時(shí)不會(huì)被剪斷。
所述剛性端板由選自包括金屬、復(fù)合材料、聚脂和纖維增強(qiáng)聚脂材料之一或幾種材料的組合來制造。
一種用于保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的能量吸收的保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)，其中保險(xiǎn)杠被安裝在相互分隔開的車輛縱梁上，所述安裝機(jī)構(gòu)包括安裝在每一車輛縱梁上并將保險(xiǎn)杠懸掛在其上的能量吸收組件，每個(gè)能量吸收組件具有由彈性材料制成的可彈性縮折的墊塊，該墊塊呈盛蛋用柵格結(jié)構(gòu)，并具有細(xì)長(zhǎng)的在該墊塊前后端之間沿縱向布置的基本平行的通道，所述墊塊端部具有由其向外延伸的突舌，所述墊塊后端部突舌穿過一基本為剛性的后端板上的相應(yīng)開口并在與該墊塊相對(duì)的那側(cè)將所述突舌擴(kuò)大以使墊塊固定在所述端板上，所述后端板可拆地固定在車輛縱梁上，所述墊塊前端部突舌穿過一基本垂直的保險(xiǎn)杠安裝面上的相應(yīng)開口并在與該墊塊相對(duì)的那側(cè)將所述突舌擴(kuò)大以使墊塊固定在所述垂直面上，因而所述保險(xiǎn)杠可由所述墊塊懸掛在車輛縱梁上，而在所述保險(xiǎn)杠的水平面與墊塊的水平面之間無垂直方向的支承約束，由此，可避免在保險(xiǎn)杠受到碰撞作用的情況下由于該保險(xiǎn)杠的后移以及墊塊的縮折在保險(xiǎn)杠與墊塊之間產(chǎn)生的干涉。
一種用于保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的能量吸收安裝機(jī)構(gòu)，其中保險(xiǎn)杠被安裝在相應(yīng)分隔開的車輛縱梁上，所述安裝機(jī)構(gòu)包括安裝在每一車輛縱梁上并將保險(xiǎn)杠懸掛在其上的能量吸收組件，每個(gè)所述組件具有由彈性材料制成的可彈性縮折的墊塊，并且一對(duì)基本為剛性的端板分別安裝在所述墊塊的前后端部上，其中的一端板螺接到保險(xiǎn)杠上，而另一端板螺接到車輛縱梁的外端上，為此，所述能量吸收組件與車輛縱梁以及保險(xiǎn)杠的聯(lián)接可由裝卸螺栓來實(shí)現(xiàn)，以便很容易的裝配和更換，所述端板還可使碰撞載荷均勻地分布在墊塊的全部端部上為在碰撞作用下墊塊平穩(wěn)地縮折提供導(dǎo)向，所述墊塊由具有盛蛋用柵格結(jié)構(gòu)的彈性體材料制成，在所述結(jié)構(gòu)中，具有一些細(xì)長(zhǎng)的在所述墊塊前后端之間軸向延伸的基本平行的管形通道，用彈性體壁分隔相鄰的通道，由從所述彈性體壁的端部伸出并穿過所述端板上的相應(yīng)開口的整體構(gòu)成的突舌將該端板裝配到所述盛蛋用柵格狀墊塊上，所述突舌的外端被擴(kuò)大到其尺寸大于所述開口的尺寸，以便將端板固定到所述墊塊上。所述墊塊是由彈性泡沫材料制成的。一個(gè)或多個(gè)柔性帶或索被連接到保險(xiǎn)杠與車輛縱梁之間，以輔助承受保險(xiǎn)杠的重量和牽引及舉升載荷，所述柔性帶或索是柔性的，以便在所述墊塊壓縮時(shí)偏折出去，但在拉伸過程中是剛性的，有助于承受靜態(tài)塑性變形載荷、舉升載荷以及牽引載荷。
一種用于車輛系統(tǒng)的改進(jìn)的彈性能量吸收組件，其中該彈性能量吸收組件安裝在保險(xiǎn)杠和一具有固定位置的車輛縱梁之間，并可恢復(fù)其原狀，在予定的載荷以及變位極限范圍內(nèi)設(shè)定用于吸收保險(xiǎn)杠相對(duì)于車輛縱梁變位的能量，以便對(duì)車輛的損壞減至最小，所述彈性能量吸收組件包括一由彈性體材料制成的可彈性縮折的吸能墊塊，該具有盛蛋用柵格結(jié)構(gòu)的墊塊包括許多基本平行細(xì)長(zhǎng)的在所述墊塊前后端之間軸向延伸的管形通道，用彈性體壁分隔相鄰的通道，每個(gè)通道與其周邊的壁構(gòu)成一柵格;所述墊塊至少包括一改形的周邊柵格，在此，柵格的外側(cè)邊沿其長(zhǎng)度從該柵格的后端向前端向內(nèi)逐漸呈楔形，使所述通道呈三角形結(jié)構(gòu)，所述楔形柵格當(dāng)保險(xiǎn)杠受沖擊作用時(shí)用來提高墊塊的穩(wěn)定性，并使墊塊沿首尾方向線性地縮折或變位。
本發(fā)明上述的和其他的特征及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合較好實(shí)施例來加以描述并圖示出。


圖1為裝有本發(fā)明彈性保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)的保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的分解透視圖;
圖1A為沿圖1中1A-1A線的剖視圖;
圖2為本發(fā)明保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)的分解透視圖;
圖3為用本發(fā)明的彈性安裝機(jī)構(gòu)將保險(xiǎn)杠聯(lián)接到車輛縱梁上的側(cè)剖視圖;
圖4為一可替換實(shí)施例的側(cè)剖視圖，其中彈性墊塊與保險(xiǎn)杠本體熱疊合在一起;
圖5為另一可替換實(shí)施例的側(cè)剖視圖，其中彈性墊塊與安裝到保險(xiǎn)杠上的隔板熱疊合在一起;
圖6為圖2的彈性墊塊的平面圖;
圖7為圖6所示彈性墊塊面向車輛縱梁一端的正視圖;
圖8表示本發(fā)明吸能特性的載荷-變位曲線;
圖9為又一可替換實(shí)施例的側(cè)剖視圖，其中彈性墊塊與內(nèi)螺栓孔一起鑄塑成型，并由螺栓將墊塊、端板、保險(xiǎn)杠及安裝梁聯(lián)接起來。本實(shí)施例還示出增強(qiáng)帶;
圖10為本發(fā)明彈性墊塊的一典型柵格的透視圖;
圖11為吸能墊塊的另一實(shí)施例的平面圖;
圖12為圖11所示墊塊的側(cè)正視圖，其局部剖開以示其內(nèi)部結(jié)構(gòu);
圖13為圖11所示墊塊的前正視圖;
圖14為圖11所示墊塊的透視圖;
圖15表示本發(fā)明的保險(xiǎn)杠系統(tǒng)受到一中央碰撞載荷的示意圖。
參照附圖，一保險(xiǎn)杠10由本發(fā)明的吸能彈性安裝機(jī)構(gòu)16聯(lián)接到車輛14的縱梁12上。安裝機(jī)構(gòu)16具有一對(duì)由螺栓18聯(lián)接到保險(xiǎn)杠上并由螺栓22聯(lián)接到一對(duì)裝配在車架縱梁12外端上的垂直板20上的吸能組件24。典型的應(yīng)用中，一保險(xiǎn)杠由一對(duì)沿車輛向前或向后延伸的間隔開的車輛縱梁安裝在車輛上。
每個(gè)吸能組件24包括一安裝在如圖2所示的后端板28與前端板30之間的中央彈性墊塊26。圖1中示出諸部件結(jié)構(gòu)的細(xì)微差別，并分別由標(biāo)號(hào)26′、28′和30′表示。
每個(gè)彈性墊塊26最好具有盛蛋用網(wǎng)格或柵格結(jié)構(gòu)，在墊塊中分別鄰接于前后端板的該墊塊前端板34與后端板36之間具有一系列平行伸展的通道32。在圖示實(shí)施例中通道被相交的垂直和水平壁組成的矩形柵格分割，這樣每個(gè)通道及其圍壁構(gòu)成一彈性墊塊柵格，柵格的形狀可以是不同于矩形或方形的其他形狀。
彈性墊塊由彈性材料制成，如熱塑性樹脂，它們可按照所需的結(jié)構(gòu)由注塑或其他已知的成型方法來加工，也可用其他的如擠壓或裝配的方法。由于該墊塊不僅要減緩沖擊力，而且還要支承保險(xiǎn)杠并一直處于垂直剪力的作用下，因此制造墊塊的材料是很重要的，應(yīng)在超過了整個(gè)“蠕變”階段無彎曲(塑料的永久變形)的情況下支承保險(xiǎn)杠，希望該樹脂是一種結(jié)晶塑料，如聚脂共聚物，并具有在室溫下至少100磅/英寸2和在180°F下至少25磅/英寸2的零蠕變點(diǎn)。最好該材料應(yīng)有在室溫下至少500磅/英寸2的零蠕變點(diǎn)。論及彈性，該材料應(yīng)具有至少200%彈性伸長(zhǎng)能力，最好有300-400%彈性伸長(zhǎng)能力。最后，該材料的最大拉伸強(qiáng)度至少應(yīng)為1000磅/英寸2，最好至少為3000磅/英寸2。一種適用的樹脂是以“Hytrel”商標(biāo)出售的聚脂共聚物，它由杜邦(Dupont)公司制造，該產(chǎn)品對(duì)于減緩保險(xiǎn)杠的碰撞具有較好的彈性特性(約300-500%伸長(zhǎng)率)，并具有足夠的強(qiáng)度以便在無彎曲的情況下支承保險(xiǎn)杠。這種材料的零蠕變點(diǎn)大大高于予定的溫度范圍(最高為180°F)，在該溫度范圍始終支承保險(xiǎn)杠不會(huì)因蠕變而使保險(xiǎn)杠下沉。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，也可用其他合成樹脂。
本發(fā)明的一重要特征是固定在彈性墊塊端的端板及其固定它們的方式。如圖2所示，彈性墊塊的部分壁向外伸出墊塊端部之外形成熱疊合突舌38(為清楚地表達(dá)圖中以虛線示出)，所述突舌至少圍繞墊塊的外周邊形成。由于這些突舌將支承保險(xiǎn)杠的垂直重量，因而需有足夠數(shù)量的突舌是由墊塊的垂直壁上形成的，以便所述突舌對(duì)于作用其上的垂直剪力及變位力具有最大的承受能力。突舌38裝入到各端板上的配合縫40中。
如圖14所示，突舌插入縫隙或開口后被熱熔接或熱焊接到相應(yīng)端板上，一加熱器或熱風(fēng)器設(shè)置在從縫隙或開口中向外伸出的突舌部分的對(duì)面，使突舌熔化并向外流蓋住所述開口，在熔化的突舌與端板之間熔化的突舌流形成一T型鉚釘頭29，從而形成一機(jī)械聯(lián)接和化學(xué)聯(lián)接。這樣使所述端板以熱疊合的方式牢固地固定在墊塊端部，并可保證墊塊與端板間的牢固聯(lián)接而不用其他固定件或粘結(jié)劑。此外，允許使用具有不同孔的結(jié)構(gòu)或不同形狀的可替換的端板，以適用于不同的保險(xiǎn)杠總成。所述這些端板唯一共同需要的是它們均應(yīng)有與從彈性墊塊端部伸出的熱疊合突舌相適應(yīng)的熱疊合縫的開口部分。
根據(jù)車輛的應(yīng)用，端板可以有不同的結(jié)構(gòu)，圖1和2中表示了兩種不同的結(jié)構(gòu)，實(shí)質(zhì)上，端板最好是剛性的，并可用金屬、聚合物、纖維增強(qiáng)聚合物及復(fù)合材料之一種或它們的組合來制造，它們可由沖壓、注塑、壓塑或鑄造加工出來。當(dāng)端板由合成樹脂制成時(shí)，應(yīng)增強(qiáng)熱疊合突舌與剛性端板間的化學(xué)聯(lián)接，并可將熱活性的化學(xué)粘結(jié)劑涂于要聯(lián)接在一起的表面來進(jìn)一步增強(qiáng)上述的化學(xué)聯(lián)接。
除了圍繞端板的周邊加工出突舌縫40之外，所述端板具有開口42和46，它們分別位于前后端板上用于將端板分別螺接到保險(xiǎn)杠或車輛縱梁板上。圖2所示實(shí)施例中，還有一與彈性墊塊內(nèi)部的細(xì)長(zhǎng)開口相配合的細(xì)長(zhǎng)中心開口44。在該實(shí)施例中，開口45不受作為一開口的任何形狀要求的限定。在此應(yīng)用中，保險(xiǎn)杠和車輛縱梁的形狀確定某一尺寸外部結(jié)構(gòu)，而墊塊的吸能特性確定柵格的一定數(shù)量。這些柵格圍繞墊塊周邊設(shè)置，而在墊塊的中心部分留出一開口，該中心部分不需任何柵格。
應(yīng)該指出，端板上的開口42可以是細(xì)長(zhǎng)的或縫隙式的，以允許彈性安裝機(jī)構(gòu)沿垂直方向和橫向的調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)車輛保險(xiǎn)杠的位置。圖2中，前剛性板上的縫42沿垂直方向伸長(zhǎng)，而后端板上的開口46沿水平方向伸長(zhǎng)，從而使安裝機(jī)構(gòu)可沿垂直和水平兩個(gè)方向調(diào)節(jié)。同樣，由于圖1所示保險(xiǎn)杠總成在兩個(gè)部件上均沿垂直方向開有細(xì)長(zhǎng)開口，在車輛縱梁板上的開口48及保險(xiǎn)杠上的開口50可以是縫隙或細(xì)長(zhǎng)的。
如圖1所示，吸能組件由單獨(dú)的螺栓18和22裝配到保險(xiǎn)杠和車輛縱梁板上，另外可將螺柱插入到或安裝到端板(或保險(xiǎn)杠或縱梁板)上，使它們穿過車輛縱梁板或保險(xiǎn)杠上的開口，并由螺母加以固定。
如圖2所示，后端板28有一小外緣唇或法蘭52，它可使墊塊與端板對(duì)中。同樣在前端板30上有向后伸出的側(cè)法蘭54，它保證墊塊相對(duì)該端板完全對(duì)中。這些法蘭不會(huì)將垂直力傳到墊塊的上表面，上部和下部法蘭56由前端板向前伸出。
保險(xiǎn)杠10聯(lián)接到車輛縱梁板20上的方式可從圖3的剖視圖了解到。端板法蘭和車輛縱梁板向外伸出超出彈性墊塊的周邊，并具有與相對(duì)的板上的開口配合的開口。螺栓穿過上述端板及縱梁板，并將它們固定在一起，用相同的機(jī)構(gòu)將保險(xiǎn)杠與剛性前端板裝配到一起。保險(xiǎn)杠具有的圖3所示的法蘭60和62，并可用螺栓將前端板與這些法蘭螺接在一起。雖然圖1中保險(xiǎn)杠具有不同的結(jié)構(gòu)，但聯(lián)接原理是相同的。
由于本發(fā)明使所述安裝機(jī)構(gòu)適用于許多種保險(xiǎn)杠而不需利用不同結(jié)構(gòu)的彈性墊塊，因而該安裝機(jī)構(gòu)是可取的。此外，該機(jī)構(gòu)的裝配和更換只是簡(jiǎn)單的螺栓拆裝。然而，利用圖4所示的方式也可將彈性墊塊直接安裝到保險(xiǎn)杠64上而無需一單獨(dú)的前端板，在該圖中，熱疊合突舌66從保險(xiǎn)杠上的開口68中伸出并被熱疊合或熔焊，以使彈性墊塊與保險(xiǎn)杠聯(lián)接在一起。
同樣在圖5中，彈性墊塊70無單獨(dú)的前端板，而是被熱疊合到在保險(xiǎn)杠78的相應(yīng)上下緣74和76間伸展的隔板72上。用相同的熱疊合加工，圖4和5的結(jié)構(gòu)中的聯(lián)接均是牢固的，但為了更換所述吸能組件須切掉或熔掉熱疊合突舌。
形如盛蛋用柵格的彈性墊塊的結(jié)構(gòu)是本發(fā)明的一重要特征。圖2中的墊塊在圖6和7中詳細(xì)地表示出，如圖示，各個(gè)柵格的橫截面基本為矩形及四邊形(也可為圓形和多邊形)，并按所需的結(jié)構(gòu)聯(lián)接在一起，以便獲得所述組件要求的外廓形狀。如圖所示，該組件在垂直方向較水平方向長(zhǎng)，這樣為一經(jīng)定數(shù)量的柵格提供了沿垂直側(cè)壁的附加長(zhǎng)度，所述垂直側(cè)壁支承保險(xiǎn)杠并承受變形和變位。
為了改善該組件的工作特性和耐久性，彈性墊塊還具有許多其他重要特征，如圖6所示，當(dāng)柵格的壁從墊塊的中間向外伸延時(shí)該壁構(gòu)成向內(nèi)的錐形。而脫模特性也要求一錐度，該錐度與墊塊在其兩端間縮折時(shí)可增加穩(wěn)定性以及對(duì)變形的承受能力。
另外，中間板或腹板80可任意地在墊塊兩端之間的至少一些柵格中形成，必要時(shí)可用于增加組件的垂直方向的、扭轉(zhuǎn)及橫向剛度。若無需增加支承的話，空心柵格可在墊塊的整個(gè)長(zhǎng)度上延伸，并具有敞開的內(nèi)部。
另一種結(jié)構(gòu)的墊塊，并非所有的柵格均貫通該墊塊的整個(gè)長(zhǎng)度，其中一些柵格82僅終止于朝向墊塊端部的中間部分，當(dāng)碰撞載荷作用于保險(xiǎn)杠上時(shí)，主要由上述的整長(zhǎng)度柵格來承受，所述部分長(zhǎng)度柵格增加總成的扭轉(zhuǎn)和垂直剛度，同時(shí)可在行駛中減少保險(xiǎn)杠的震蕩，而對(duì)于一般的沖擊載荷則不改變或增加墊塊的沖擊載荷特性。部分長(zhǎng)度柵格還提供用于高溫條件下碰撞的適當(dāng)強(qiáng)度和剛度，在這種情況下，高溫會(huì)影響材料的彈性特性，同時(shí)部分長(zhǎng)度柵格還改進(jìn)了彈性墊塊在每次沖擊后恢復(fù)其原狀的性能。
所述吸能墊塊的另一特征是柵格的垂直與水平壁間的相交處至少在某些位置被增強(qiáng)，以使其厚度大于柵格的壁厚。這些增強(qiáng)部分位于高應(yīng)力區(qū)形成一系列支柱84，這些支柱增強(qiáng)了高應(yīng)力區(qū)也增加了剛性端板的承載面，也可用增加熱疊合突舌的厚度來提高熱疊合突舌支承保險(xiǎn)杠重量的能力。所希望的支柱橫截面積應(yīng)大于相交柵格的肋或壁的疊合面積約25%。
本發(fā)明彈性墊塊的另一特征是一個(gè)或多個(gè)柵格可具有在墊塊兩端間伸展的楔形側(cè)壁87，如圖6所示兩柵格的外垂直壁86從所述柵格的后端或車輛縱梁端伸出并終止于朝向前端或保險(xiǎn)杠端的中部。當(dāng)所述側(cè)壁伸向前壁時(shí)，它們就像所述腹板相對(duì)前端向內(nèi)呈錐形那樣延伸，從而使相應(yīng)柵格具有一開口外壁的三角形水平剖面。其他的多邊形也是可能的。所述楔形壁為相鄰的柵格提供一扶壁支承，并提供穩(wěn)定性，以及在高、低、斜向或其他沖擊過程中有助于控制彈性墊塊壓縮變位的方向。所述楔形壁在墊塊縮折并被迫以均勻方式縮折時(shí)控制變位方向，而在另一方向上不會(huì)產(chǎn)生扭曲或彎曲或鼓脹。所述墊塊以手風(fēng)琴式的縮折方式沿縱軸前后縮折，同時(shí)其前后端板基本保持對(duì)齊。從而提高墊塊的緩沖特性并改善了沖擊載荷消失后墊塊恢復(fù)其原狀的能力。由于在碰撞時(shí)保險(xiǎn)杠向后變位，保險(xiǎn)杠的向上抬起或向下變位都是不希望的，因而上述的情形也是很重要的。如果向上的變位太嚴(yán)重，保險(xiǎn)杠除了能有效地抵抗住任何對(duì)車輛的損壞之外，保險(xiǎn)杠將由于其向上的變位而損壞車架或車身。
為了制造具有吸能特性接近于理想矩形波的吸能墊塊，各個(gè)柵格89依特定的參數(shù)構(gòu)成。本發(fā)明各柵格89的結(jié)構(gòu)由下面的公式確定，參見圖10的尺寸標(biāo)注(圖10中柵格89的外側(cè)面向上)，t=(4b2S(1-U)212LKD)1/2]]>其中t＝柵格壁平均厚度b＝柵格壁寬度(如果柵格為不等寬的則表示平均寬度)L＝柵格長(zhǎng)度D＝所用特定彈性材料的動(dòng)態(tài)系數(shù)(有時(shí)稱其為靈敏度率或值的已知系數(shù))S＝設(shè)計(jì)行程(從頭到尾的變位或縮折)K＝產(chǎn)生皺折后的實(shí)驗(yàn)剛度系數(shù)(常數(shù))U＝彈性材料的泊松比墊塊中所用柵格的數(shù)是取決于所需的特定載荷的承受能力。
具有如上所述構(gòu)造的本發(fā)明保險(xiǎn)杠的吸能特性是優(yōu)良的。圖8表示的載荷-變位曲線圖顯示了圖2、6和7中的保險(xiǎn)杠總成的實(shí)際測(cè)試結(jié)果，它顯示出當(dāng)載荷增加到一予定的最大載荷值時(shí)的變位相對(duì)來說是很小的，該最大載荷值根據(jù)給定的應(yīng)用來選取，它是一可使保險(xiǎn)杠或車輛不發(fā)生任何損壞的載荷值。在達(dá)到該最大載荷值后，彈性墊塊通常沿其前后軸向皺折或縮折，同時(shí)不斷施加該最大彈性載荷值直至墊塊的變位達(dá)到一最大距離，該距離可作為彈性墊塊的行程。該行程由以所要求的碰撞速度(如每小時(shí)5英里)下所能吸收能量的量及保險(xiǎn)杠相對(duì)車輛縱梁和其他車身構(gòu)件位置的實(shí)際約束來確定。當(dāng)保險(xiǎn)杠達(dá)到其向后的最大位移后不應(yīng)再有任何變位。
由本發(fā)明的保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)，當(dāng)獲得的載荷-變位吸能特性接近理想矩形波時(shí)，彈性體組件的效率即可被達(dá)到。
圖11-13表示進(jìn)一步改進(jìn)的吸能墊塊120的另一實(shí)施例。在此，墊塊由矩形柵格122以不對(duì)稱的方式設(shè)計(jì)制成，其中鄰近墊塊120左側(cè)壁124的柵格數(shù)量(按圖13排列)比其右側(cè)壁126的柵格數(shù)量多。左側(cè)指定為內(nèi)側(cè)或朝向車輛中線一側(cè)，顯然朝向車輛外側(cè)的為外側(cè)126。其中較寬端141由熱疊合突舌143安裝在車輛縱梁上，較窄端145由熱疊合突舌147安裝在保險(xiǎn)杠上，最好用與前已述及的端板相同的形式。如圖示，墊塊120在其內(nèi)側(cè)具有由六個(gè)整長(zhǎng)度柵格組成的兩列完整的柵格128、130，同時(shí)其外側(cè)具有由六個(gè)整長(zhǎng)度柵格組成的單列柵格132和由三個(gè)帶有三角形壁135的楔形柵格組成的部分柵格列134。墊塊的頂邊和底邊分別有四個(gè)和三個(gè)楔形柵格組成的柵格行136和138。墊塊的中間部分有至少由兩個(gè)最好為四個(gè)柵格140組成的兩列柵格，一擴(kuò)大的開口空間142位于所述頂邊處，而一擴(kuò)大的三角形開口空間144位于所述底邊處，短壁146為部分長(zhǎng)度壁，其長(zhǎng)度見圖12。
由圖12和13可知，所述壁在或鄰近墊塊周邊部被增強(qiáng)，從而較正常的壁更厚，壁端上形成橫向唇。最好這些端部的厚度是柵格壁的兩倍或在約1/10英寸端處較普通柵格壁厚約1/5英寸。所需增強(qiáng)端最好在壁124、125、126、127、129、130和131上形成，所述增強(qiáng)增加了墊塊的剛度，為作用在墊塊端部的沖擊載荷提供一較大的承載面，并為熱疊合突舌提供一較寬的根部，從而可利用較堅(jiān)固的熱疊合突舌。這樣可減少應(yīng)力集中增加使用壽命。在所述周邊壁上加工凸唇無需專用模具，但為了將所述凸唇置于內(nèi)壁上在模具中需特殊的滑板。
通過在兩端部之間、壁127上與壁成一體的橫向塊133使結(jié)構(gòu)更加完善，從而改善了垂直、水平方向和扭轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性并有助于墊塊兩端之間的縮折。此外，直角法蘭137和139在外柵格壁與三角形壁之間延伸。由于楔形柵格的部分外壁被去除，這些法蘭代替這些外壁加強(qiáng)三角形壁。
墊塊上擴(kuò)大的開口142和144是為了將由熱疊合或其他方式聯(lián)接到端板上的墊塊螺接到車輛縱梁和保險(xiǎn)杠上而提供通道。在與所述墊塊上的開口相對(duì)的端板上開有螺栓開口，該開口為將端板螺接到縱梁或保險(xiǎn)杠上提供通道。
所述墊塊的不對(duì)稱形狀是很重要的，如圖15所示，當(dāng)一沖擊載荷150作用在保險(xiǎn)杠10的中部時(shí)，它不僅將一向后的載荷傳遞到吸能器上，而且還對(duì)該吸能器產(chǎn)生一彎矩，使該吸能器以對(duì)切的方式向其內(nèi)側(cè)彎曲。如果允許這種情況發(fā)生，就會(huì)對(duì)由墊塊平穩(wěn)地類似手風(fēng)琴的軸向縮折得到的所需吸能特性產(chǎn)生不利影響，為避免其發(fā)出，應(yīng)將墊塊的內(nèi)側(cè)較外側(cè)更充分地剛性化，以使墊塊能承受上述彎矩，并仍可沿軸向縮折。
作為本發(fā)明的附加優(yōu)點(diǎn)，以分立的吸能組件方式構(gòu)成的安裝系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為用于各種不同車輛的吸能組件的系列化生產(chǎn)提供了一種方式，所述吸能組件具有一彈性中間墊塊和熱疊合到該墊塊端部的剛性端板。一單個(gè)吸能器可利用帶有適于安裝不同保險(xiǎn)杠孔型的端板安裝到許多種保險(xiǎn)杠上，可在單個(gè)端板上或可使用的各種端板上開有一些孔型，所述端板均需具有一些相同型式的熱疊合突舌開口，以便單個(gè)的彈性墊塊可安裝在各種端板上。
然而可以想像，單個(gè)彈性墊塊可用于許多同一重量級(jí)的車輛，因此可以只生產(chǎn)相對(duì)少量的墊塊即可用于各種不同重量級(jí)的車輛，同時(shí)提供包括全部所需特性范圍的各種不同載荷-變位特性。這樣，要求能量吸收率位于一特定載荷-變位范圍的車輛的制造者可以按他的要求選擇最合適的吸能組件，并選用可準(zhǔn)確地裝配該吸能組件的價(jià)格便宜的端板。利用系統(tǒng)的這種形式，吸能組件規(guī)格的減少可降低用于生產(chǎn)吸能組件的模具的成本以及減少為特殊用途單獨(dú)設(shè)計(jì)制造一種吸能保險(xiǎn)杠系統(tǒng)所需的較高費(fèi)用。
雖然在裝配過程中需要由熔化所有板上的熱疊合突舌的端部將端板熔合并固定在墊塊上，但也可在墊塊的鑄塑工藝中通過在模具中加入成型的板使該板與墊塊整體地鑄塑到一起。板與墊塊的基本相同的形狀可用于上述工藝(見圖1A)。
同樣，雖然上述熱疊合或鑄塑是將端板裝配到墊塊上的成功方法，但所述墊塊也可螺接到該端板上，如圖9所示，該實(shí)施例中，墊塊90的兩端有向外伸出的法蘭92，法蘭上加工出螺栓孔94，端板96和98上有相應(yīng)的螺栓孔，用螺栓100和螺母102將端板裝配到墊塊上。通過與前已述及相同的螺栓聯(lián)接方式，可將所述組件裝配到保險(xiǎn)杠10和車輛縱梁12的垂直板20上，或者用聯(lián)接墊塊和端板的那些相同螺栓穿過保險(xiǎn)杠和垂直的縱梁板上的相應(yīng)開口將端板裝配到保險(xiǎn)杠和垂直的縱梁板上，如圖9所示，一個(gè)或多個(gè)相對(duì)柔韌的拉伸件104置于墊塊的對(duì)角之間，為圖9的螺栓固定方式或其他方式增加垂直方向的支承，該支承件可以是金屬帶或柔性帶，它們可在壓縮沖擊載荷作用下縮折，并承受拉伸載荷。
雖然本發(fā)明的較好的彈性墊塊是如上所述的盛蛋用柵格結(jié)構(gòu)，但也可用由泡沫彈性材料制成的半固體墊塊代替所述柵格結(jié)構(gòu)的墊塊。
這樣墊塊可以是如圖1和3-5所示的形狀，并具有在這些圖中所示的熱疊合突舌。泡沫墊塊的縮折和彈性特性受所用泡沫墊塊和彈性材料的尺寸和密度的影響，用與盛蛋用柵格狀墊塊相同型號(hào)的彈性材料可用于一固體泡沫墊塊。
前面所述的實(shí)施例是用來說明本發(fā)明的較好的實(shí)際應(yīng)用，而不應(yīng)限制本發(fā)明的范圍，該范圍由附在后的權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)的用于車輛系統(tǒng)的彈性能量吸收組件，其中彈性吸能組件安裝在保險(xiǎn)杠和一具有固定位置的車輛縱梁之間并可恢復(fù)其原狀；在予定的載荷以及變位極限范圍內(nèi)設(shè)定用于吸收所述保險(xiǎn)杠相對(duì)于車輛縱梁變位的能量，以使對(duì)車輛的損壞減至最?。辉搹椥晕芙M件包括一由彈性體材料制成的可彈性縮折的吸能墊塊，該具有盛蛋用柵格結(jié)構(gòu)的墊塊包括許多基本平行細(xì)長(zhǎng)的在所述墊塊前后端之間軸向延伸的管形通道，由彈性體壁分隔開相鄰的通道，每個(gè)通道與其周邊的壁構(gòu)成一柵格；所述墊塊沿水平偏移開車輛中心，并具有設(shè)定的向內(nèi)朝向車輛中心的內(nèi)側(cè)和向外朝向車輛側(cè)邊的外側(cè)，所述墊塊的內(nèi)側(cè)和外側(cè)各自包含用于承受其軸向縮折的部件，所述內(nèi)側(cè)部件可對(duì)軸向縮折產(chǎn)生較外側(cè)部件大的阻力，這樣墊塊內(nèi)側(cè)較其外側(cè)更能抵抗住軸向縮折，作為對(duì)保險(xiǎn)杠中部受到?jīng)_擊載荷的響應(yīng)，所述墊塊承受向內(nèi)的彎矩并被迫沿前后方向軸向縮折。
2.如權(quán)利要求1所述的彈性能量吸收組件，其特征在于，所述墊塊內(nèi)側(cè)的柵格數(shù)量較外側(cè)的多。
3.如權(quán)利要求2所述的彈性能量吸收組件，其特征在于，所述墊塊內(nèi)側(cè)具有兩整列柵格，每列至少有六個(gè)柵格，所述外側(cè)具有至少由六個(gè)柵格組成的單整列柵格以及至少由三個(gè)柵格組成的較短的部分列柵格。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的彈性能量吸收組件，其特征在于，所述部分列位于墊塊周邊的外側(cè)并與所述整列相鄰，它具有包括從所述整列之一的一外側(cè)壁垂直外伸的楔形壁的柵格，當(dāng)該楔形壁在墊塊上由后向前伸延時(shí)，所述楔形壁向內(nèi)呈楔形。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的彈性能量吸收組件，其特征在于，所述墊塊在所述內(nèi)外側(cè)之間具有一中間部位，該中間部位具有許多凹入較短的柵格，該柵格從墊塊的中部?jī)H向墊塊端部延伸一部分，并增加墊塊的穩(wěn)定性和縮折的彈性。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的彈性能量吸收組件，其特征在于，所述墊塊的中間部位具有貫穿該墊塊的擴(kuò)大的開口;所述墊塊具有加接到其端部的剛性端板，該端板依次聯(lián)接到保險(xiǎn)杠或車輛縱梁上，所述擴(kuò)大的開口便于將端板聯(lián)接到保險(xiǎn)杠或車輛縱梁上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性能量吸收組件，其特征在于，所述墊塊包括在所述內(nèi)側(cè)的六個(gè)完整柵格組成的兩列柵格;在所述外側(cè)由三個(gè)三角形柵格組成的一列柵格位于由六個(gè)柵格組成的完整列柵格之外;一中間部位具有至少兩個(gè)凹入較短的柵格和在所述柵格的上下方以便于能量吸收組件裝配的擴(kuò)大的開口;和在所述墊塊的頂邊和底邊上的三角形柵格行，所述三角形柵格在鄰接車輛縱梁的墊塊端處較寬并相對(duì)鄰接保險(xiǎn)杠的端向內(nèi)呈楔形。
8.一種改進(jìn)的用于車輛系統(tǒng)的彈性能量吸收組件，其中彈性吸能組件安裝在保險(xiǎn)杠和一具有固定位置的車輛縱梁之間并可恢復(fù)其原狀;在予定的載荷以及變位極限范圍內(nèi)設(shè)定用于吸收所述保險(xiǎn)杠相對(duì)于所述車輛縱梁變位的能量，以便對(duì)車輛的損壞減至最小，該彈性吸能組件包括由彈性體材料制成的可彈性縮折的吸能墊塊，該具有盛蛋用柵格結(jié)構(gòu)的墊塊包括許多基本平行細(xì)長(zhǎng)的在所述墊塊前后端之間軸向延伸的管形通道，由彈性體壁分隔開相鄰的通道，每個(gè)通道與其周邊的壁構(gòu)成一柵格;所述墊塊至少在其一端的壁的至少之一個(gè)的端較與該相鄰壁部分厚，該較厚端為承受作用于墊塊端部的碰撞載荷提供更寬和更穩(wěn)定的支承，所述組件包括安裝在墊塊端部的剛性端板，所述墊塊具有熱塑性熱疊合突舌，所述突舌至少?gòu)膲|塊端部的加厚部分向外延伸并穿過所述剛性端板與其相配合的開口，所述突舌穿過剛性端板的伸出部分被熔化構(gòu)成鉚釘型頭，從而將所述端板固定在所述墊塊端部，所述加厚部分為所述突舌提供了牢固的根部并為所述端板提供更大的承載面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的彈性能量吸收組件，其特征在于，所述墊塊端部的整個(gè)周邊壁上具有較厚的端部。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的彈性能量吸收組件，其特征在于，置于加厚端的熱疊合突舌具有較與該端鄰近的壁部分厚的根部，從而提供更牢固、可承受更大剪切力的突舌。
11.一種用于車輛保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的彈性保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)，其中一橫向保險(xiǎn)杠安裝在間隔開的車輛縱梁上，彈性安裝機(jī)構(gòu)安裝在保險(xiǎn)杠與車輛縱梁之間并可恢復(fù)其原狀，在予定載荷以及變位極限范圍內(nèi)設(shè)定用于吸收所述保險(xiǎn)杠相對(duì)所述車輛縱梁變位的能量，以便對(duì)車輛的損壞減至最小，該彈性安裝機(jī)構(gòu)包括一用于每個(gè)車輛縱梁的能量吸收組件，每個(gè)能量吸收組件包括由可塑彈性材料制成的可彈性縮折的吸能墊塊，該墊塊具有一盛蛋用柵格結(jié)構(gòu)，其中有許多基本平行細(xì)長(zhǎng)的管形通道在墊塊的前后端之間延伸，由彈性體壁分隔相鄰?fù)ǖ?，每個(gè)通道及在此形成的周邊壁構(gòu)成一柵格，每一墊塊在其端部壁的某些部位伸出到所述墊塊端部之外并構(gòu)成墊塊上的熱疊合突舌;所述墊塊的前后端上安裝有基本為剛性的端板，該端板上有供所熱量合突舌穿過并固定的開口，所述突舌的外端被熔化在突舌上構(gòu)成擴(kuò)大的頭部以便將所述端板固定在墊塊上，所述板緊靠墊塊的端部并將作用在墊塊上的壓縮載荷連續(xù)地分布到所有墊塊柵格上，以便在這樣的載荷作用下墊塊可均勻地壓縮變位，并在每次碰撞之后墊塊可恢復(fù)到原來的形狀；及將墊塊的一端板連接到保險(xiǎn)杠上以及將其他端板連接到車輛縱梁上的固定件，由此，保險(xiǎn)杠由所述彈性能量吸收組件吊掛在車輛縱梁上。
12.根據(jù)權(quán)利要求書11所述的彈性保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)，其特征在于，墊塊由結(jié)晶材料組成，并具有在室溫下至少100磅／英寸2及在180°F溫度下至少25磅／英寸2的零蠕變點(diǎn)，以及室溫下至少200％的彈性伸長(zhǎng)能力和至少1000磅／英寸2的拉伸強(qiáng)度。
13.根據(jù)權(quán)利要求書12所述彈性保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)，其特征在于，墊塊由熱塑性聚脂彈性體制成，它具有在室溫下至少500磅／英寸2的零蠕變點(diǎn)和至少3000磅／英寸2的拉伸強(qiáng)度。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述彈性保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)，其特征在于，車輛縱梁具有與該安裝機(jī)構(gòu)相連的車輛縱梁板，所述后端板螺接到該板上，而所述前端板螺接到保險(xiǎn)杠上。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述彈性保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述端板上的開口是細(xì)長(zhǎng)的，以使該端板相對(duì)保險(xiǎn)杠和車輛縱梁的拉置可調(diào)節(jié)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述彈性保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述前后端板分別固定到保險(xiǎn)杠上和車輛縱梁板上，所述端板上開有許多組連接開口，以便與不限于一種車輛的保險(xiǎn)杠或縱梁板相配，為此，單一的能量吸收系統(tǒng)可用于不止一種的車輛。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述彈性保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)，其特征在于，單一的彈性墊塊的結(jié)構(gòu)可用于具有不同端板的不同車輛，所述車輛端板具有相同的熱疊合突舌的開口部分，這種用于彈性墊塊的單套模具有可用于生產(chǎn)用于不同車輛的彈性墊塊。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述彈性保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述墊塊至少包含一個(gè)或多個(gè)變形的周邊柵格，在此，柵格的外側(cè)邊沿其長(zhǎng)度從該柵格的后端向前端向內(nèi)逐漸呈楔形，使所述通道呈三角形結(jié)構(gòu)，所述楔形柵格當(dāng)保險(xiǎn)杠受沖擊作用時(shí)用來提高墊塊的穩(wěn)定性并使墊塊沿首尾方向線性地縮折或變位。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述彈性保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述盛蛋用柵格結(jié)構(gòu)墊塊的相鄰壁相交呈網(wǎng)格狀，并且至少一些相交部位被加厚，從而在墊塊上形成縱向支柱，所述支柱使端板的承載面增加，它們還使由其端部延伸形成的熱疊合突舌的厚度增加，以及在高應(yīng)力區(qū)提供額外的加強(qiáng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述彈性保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述墊塊包括一具有垂直與水平壁鄰接?xùn)鸥竦木W(wǎng)格，這樣構(gòu)成墊塊，以便柵格的垂直壁可將保險(xiǎn)杠支承在一恒定的高度處，而保險(xiǎn)杠不會(huì)因墊塊的塑性變形或蠕變?cè)谌渴褂眠^程中下彎。
21.根據(jù)權(quán)利要求11所述彈性保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述熱疊合突舌包括從柵格壁的垂直部分延伸的垂直細(xì)長(zhǎng)的部件，該突舌的尺寸及數(shù)量應(yīng)使其在無蠕變的情況下支承保險(xiǎn)杠，以及在車輛牽引或舉升或保險(xiǎn)杠受到?jīng)_擊時(shí)不會(huì)被剪斷。
22.根據(jù)權(quán)利要求11所述彈性保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述剛性端板由選自包括金屬、復(fù)合材料，聚脂和纖維增強(qiáng)聚脂材料之一或幾種材料的組合來制造。
23.一種用于保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的能量吸收的保險(xiǎn)杠安裝機(jī)構(gòu)，其中保險(xiǎn)杠被安裝在相互分隔開的車輛縱梁上，所述安裝機(jī)構(gòu)包括安裝在每一車輛縱梁上并將保險(xiǎn)杠懸掛在其上的能量吸收組件，每個(gè)能量吸收組件具有由彈性材料制成的可彈性縮折的墊塊，該墊塊呈盛蛋用柵格結(jié)構(gòu)，并具有細(xì)長(zhǎng)的在該墊塊前后端之間沿縱向布置的基本平行的通道，所述墊塊端部具有由其向外延伸的突舌，所述墊塊后端部突舌穿過一基本為剛性的后端板上的相應(yīng)開口并在與該墊塊相對(duì)的那側(cè)將所述突舌擴(kuò)大以使墊塊固定在所述端板上，所述后端板可拆地固定在車輛縱梁上，所述墊塊前端部突舌穿過一基本垂直的保險(xiǎn)杠安裝面上的相應(yīng)開口并在與該墊塊相對(duì)的那側(cè)將所述突舌擴(kuò)大以使墊塊固定在所述垂直面上，因而所述保險(xiǎn)杠可由所述墊塊懸掛在車輛縱梁上，而在所述保險(xiǎn)杠的水平面與墊塊的水平面之間無垂直方向的支承約束，由此，可避免在保險(xiǎn)杠受到碰撞作用的情況下由于該保險(xiǎn)杠的后移以及墊塊的縮折在保險(xiǎn)杠與墊塊之間產(chǎn)生的干涉。
24.一種用于保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的能量吸收安裝機(jī)構(gòu)，其中保險(xiǎn)杠被安裝在相應(yīng)分隔開的車輛縱梁上，所述安裝機(jī)構(gòu)包括安裝在每一車輛縱梁上并將保險(xiǎn)杠懸掛在其上的能量吸收組件，每個(gè)所述組件具有由彈性材料制成的可彈性縮折的墊塊，并且一對(duì)基本為剛性的端板分別安裝在所述墊塊的前后端部上，其中的一端板螺接到保險(xiǎn)杠上，而另一端板螺接到車輛縱梁的外端上，為此，所述能量吸收組件與車輛縱梁以及保險(xiǎn)杠的聯(lián)接可由裝卸螺栓來實(shí)現(xiàn)，以便很容易的裝配和更換，所述端板還可使碰撞載荷均勻地分布在墊塊的全部端部上為在碰撞作用下墊塊平穩(wěn)地縮折提供導(dǎo)向，所述墊塊由具有盛蛋用柵格結(jié)構(gòu)的彈性體材料制成，在所述結(jié)構(gòu)中，具有一些細(xì)長(zhǎng)的在所述墊塊前后端之間軸向延伸的基本平行的管形通道，用彈性體壁分隔相鄰的通道，由從所述彈性體壁的端部伸出并穿過所述端板上的相應(yīng)開口的整體構(gòu)成的突舌將該端板裝配到所述盛蛋用柵格狀墊塊上，所述突舌的外端被擴(kuò)大到其尺寸大于所述開口的尺寸，以便將端板固定到所述墊塊上。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述保險(xiǎn)杠能量吸收安裝機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述墊塊是由彈性泡沫材料制成的。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述保險(xiǎn)杠能量吸收安裝機(jī)構(gòu)，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)柔性帶或索被連接到保險(xiǎn)杠與車輛縱梁之間，以輔助承受保險(xiǎn)杠的重量和牽引及舉升載荷，所述柔性帶或索是柔性的，以便在所述墊塊壓縮時(shí)偏折出去，但在拉伸過程中是剛性的，有助于承受靜態(tài)塑性變形載荷、舉升載荷以及牽引載荷。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述保險(xiǎn)杠彈性能量吸收安裝機(jī)構(gòu)，其特征在于，至少某些柵格是按下述的關(guān)系式構(gòu)成t=(4b2S(1-U)212LKD)1/2]]>其中t＝柵格壁平均厚度b＝柵格壁寬度L＝柵格長(zhǎng)度D＝材料的動(dòng)態(tài)系數(shù)S＝設(shè)計(jì)行程K＝產(chǎn)生皺折后的實(shí)驗(yàn)剛度系數(shù)(常數(shù))U＝彈性體材料的泊松比。
28.一種用于車輛系統(tǒng)的改進(jìn)的彈性能量吸收組件，其中該彈性能量吸收組件安裝在保險(xiǎn)杠和一具有固定位置的車輛縱梁之間，并可恢復(fù)其原狀，在予定的載荷以及變位極限范圍內(nèi)設(shè)定用于吸收保險(xiǎn)杠相對(duì)于車輛縱梁變位的能量，以便對(duì)車輛的損壞減至最小，所述彈性能量吸收組件包括一由彈性體材料制成的可彈性縮折的吸能墊塊，該具有盛蛋用柵格結(jié)構(gòu)的墊塊包括許多基本平行細(xì)長(zhǎng)的在所述墊塊前后端之間軸向延伸的管形通道，用彈性體壁分隔相鄰的通道，每個(gè)通道與其周邊的壁構(gòu)成一柵格;所述墊塊至少包括一改形的周邊柵格，在此，柵格的外側(cè)邊沿其長(zhǎng)度從該柵格的后端向前端向內(nèi)逐漸呈楔形，使所述通道呈三角形結(jié)構(gòu)，所述楔形柵格當(dāng)保險(xiǎn)杠受沖擊作用時(shí)用來提高墊塊的穩(wěn)定性，并使墊塊沿首尾方向線性地縮折或變位。
全文摘要
一種用于車輛保險(xiǎn)杠的彈性吸能安裝機(jī)構(gòu)，它包括一由彈性體材料制成的吸能墊塊，最好由結(jié)晶體的熱塑性聚酯材料制成，并具有成型的彈性體壁的相交網(wǎng)格，同時(shí)其內(nèi)側(cè)較外側(cè)的剛度要大，還具有加厚緣的端壁，三角形的增強(qiáng)柵格，楔形柵格壁，在某些壁的相交處有加大的支柱，以及部分長(zhǎng)度柵格部分。所述墊塊的各端熱疊合到剛性端板上，從而構(gòu)成吸能組件，而端板螺接到保險(xiǎn)杠和車輛縱梁板上。由兩個(gè)吸能組件來支承保險(xiǎn)杠，并且可很容易地更換以及適用于其他車輛。
文檔編號(hào)B60R19/30GK1073402SQ91111450
公開日1993年6月23日 申請(qǐng)日期1991年11月6日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月6日
發(fā)明者彼特雷克·M·格蘭斯, 保爾·格蘭斯 申請(qǐng)人:肯塞特分析公司