專利名稱：具有帶支撐傾斜壁的面的保險杠梁的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及車輛保險杠梁，更具體地涉及一種設計成形的管形梁，用于更好的能量吸收以及可預測的損壞。
背景技術：
現(xiàn)代小客車的擠壓管狀保險杠梁是已知的，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度。希望能夠作出改進，以便能夠在保持能量吸收性的同時又降低重量。進一步地，希望作出改進來提高損壞時能量吸收的堅固性和可預測性。更進一步地，希望能優(yōu)化特定的梁形狀，以便在實現(xiàn)上述目的的同時還能便于制造。
因此，希望獲得一種具有上述優(yōu)點并能解決上述問題的緩沖系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，一種用于小客車的保險杠梁，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，這些壁結合起來限定一外管。內(nèi)部加強壁在前、后壁之間延伸，并把外部的管細分成上、下半管。前壁包括平行于后壁延伸的垂直區(qū)，并進一步包括由彎曲區(qū)連接到垂直區(qū)的傾斜區(qū)。該加強壁平行于上、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)。通過該設置，加強壁與前壁的垂直區(qū)和傾斜區(qū)相結合，以及與其它壁相結合，以提供在撞擊下可預測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。
在另一個方面，一種用于小客車的保險杠梁包括橫截面，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。
在又一個方面，一種用于小客車的保險杠梁包括橫截面，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成，且下管由第二上壁和下壁以及由第二前壁和后壁構成。第一和第二前壁的至少一個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完全呈一個角度，并且不包括垂直部分。
在又一個方面，一種用于小客車的保險杠梁包括橫截面，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)，加強壁在與彎曲區(qū)間隔開的位置處連接到傾斜區(qū)。
對于本領域普通技術人員來說，通過研究以下的說明書、權利要求書和附圖，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是實施本發(fā)明的管狀梁的橫截面圖；圖2是表示現(xiàn)有技術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于偏移曲線的圖表；圖4是圖1的放大圖；以及圖5是實現(xiàn)本發(fā)明的管狀梁的變型例的橫截面圖。
具體實施例方式
針對此處描述的目的，術語“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，應當理解，本發(fā)明可假定各種選擇的方向，除非特別相反規(guī)定的。還應當理解，附圖中表示的和以下說明中描述的特定設備和工藝，都僅僅是所附權利要求中限定的發(fā)明概念的簡單示范性實施例。因此，涉及此處公開的實施例的特定尺寸和其它物理特性都不視為限制，除非權利要求另外明確指出。
車輛保險杠梁(圖1)包括前、后、上和下壁11-14，以及限定上、下管的加強壁15。注意，盡管壁11-14采用了“前”、“后”、“上”和“下”的術語，但可以預料，該杠可用在任何方向上，壁11是與撞擊對象首先接觸的接合目標壁。因此，例如，術語“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。加強壁15支持彎曲區(qū)18下方的傾斜區(qū)17，以提供可預測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。在一個實施例中，上管和下管間隔開，如圖5所示，但應注意，該第二實施例表現(xiàn)了保險杠梁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)，并提高了梁的強度，使壁可制造得更薄且管區(qū)更小。應當注意，圖1和5所示梁的特定比例提供了非常好的梁強度以及撞擊能量吸收特性。
梁10(圖1)相對于常規(guī)鋁橫截面設計(圖2)得到了改進，從而提供了每公斤質量能量吸收的增加。
更具體地，橫截面設計利用了材料的理論力學，結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。相對于已知常規(guī)的鋁橫截面設計，梁10(圖3)的能量吸收提高了能量吸收的效率，同時降低了每單位長度的重量。該增加的效率通過組合以下獨立的設計特性而得到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動慣量，同時又消除了由整體增大橫截面而引起的重量負荷。該突起及其橫截面轉動慣量的相應增加構成了截面設計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。相對于常規(guī)橫截面設計，該特征通過為橫截面提供結構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而提供了受控的、可預測的橫截面變形。
3)撞擊負載控制內(nèi)部結構圖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載控制內(nèi)部結構。通過提供橫截面設計的可調負載支撐能力，該特征的位置與厚度的優(yōu)化結合上述特征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到目標負載，在該負載點，優(yōu)化的內(nèi)部結構提供了橫截面變形以保持這些負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點。撞擊控制內(nèi)部結構的垂直位置會在變形開始時確定負載水平，并限定了在下部空腔負載之前上部空腔要經(jīng)受的變形量。當對上部空腔設計了限定的變形量時，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系統(tǒng)的剛度。
改進梁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壁。梁10A進一步包括把上、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前述結構可作出變更與修改，還可以理解，這些概念應當由下面的權利要求所覆蓋，除非這些權利要求由其它語言另外描述。
權利要求
1.一種用于小客車的保險杠梁，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，這些壁結合起來構成外管，還包括內(nèi)部加強壁，該內(nèi)部加強壁在前、后壁之間延伸，并把外管細分成上、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)，這樣加強壁與前壁的垂直區(qū)和傾斜區(qū)相結合，并與其它壁相結合，以提供在撞擊下可預測的和希望的能量吸收。
2.如權利要求1所述的保險杠梁，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.如權利要求2所述的保險杠梁，其中梁由鋁構成。
4.如權利要求3所述的保險杠梁，其中梁是擠壓制成的。
5.如權利要求1所述的保險杠梁，其中前壁至少約3mm厚，其余的壁小于約2.0mm厚。
6.如權利要求5所述的保險杠梁，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，這些壁結合起來構成外管，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.如權利要求7所述的保險杠梁，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.如權利要求8所述的保險杠梁，包括內(nèi)部加強壁，該內(nèi)部加強壁在前、后壁之間延伸，并把外管細分成上、下半管；加強壁在從彎曲區(qū)隔開的位置連接到傾斜區(qū)且支撐傾斜區(qū)，這樣加強壁與前壁的垂直區(qū)和傾斜區(qū)相結合，并與凸緣相結合，以提供在撞擊下可預測的和希望的能量吸收。
10.如權利要求9所述的保險杠梁，其中梁由鋁構成。
11.如權利要求10所述的保險杠梁，其中梁是擠壓制成的。
12.一種用于小客車的保險杠梁，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成；下管由第二上壁和下壁以及由第二前壁和后壁構成；第一和第二前壁的至少一個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完全呈一個角度，并且不包括垂直部分。
13.如權利要求12所述的保險杠梁，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.如權利要求13所述的保險杠梁，其中梁由鋁構成。
15.權利要求14所述的保險杠梁，其中梁是擠壓制成的。
16.一種用于小客車的保險杠梁，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)，加強壁在從彎曲區(qū)隔開的位置上連接到傾斜區(qū)。
17.如權利要求16所述的保險杠梁，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.如權利要求16所述的保險杠梁，其中梁由鋁構成。
19.如權利要求17所述的保險杠梁，其中梁是擠壓制成的。
20.如權利要求16所述的保險杠梁，其中前壁至少約3mm厚，其余的壁小于約2.0mm厚。
21.如權利要求20所述的保險杠梁，其中上壁、后壁和下壁都小于或等于約1.7mm厚。
22.如權利要求16所述的保險杠梁，其中各壁在連接處互連，每個連接處在所有構成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
一種車輛保險杠梁，包括構成上管和下管的前壁、后壁、上壁和下壁以及加強壁。前壁包括垂直區(qū)、傾斜區(qū)，和彎曲區(qū)。加強壁支撐位于彎曲區(qū)下方的傾斜區(qū)，以提供可預測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。在一個實施例中，上管和下管間隔開。
文檔編號B60R19/02GK1835858SQ200480023591
公開日2006年9月20日 申請日期2004年8月19日 優(yōu)先權日2003年8月19日
發(fā)明者D·E·賴爾森, T·J·約翰遜 申請人:沙普公司