專利名稱：帶有可變強度環(huán)的保險杠壓扁支架的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的背景本發(fā)明涉及車輛保險杠系統(tǒng)，具有壓扁支架，用于支承車輛上的保險杠，以及更具體地說，涉及一個管形的壓扁支架，構造為以一種順序的一致的方式吸收大量的沖擊能量。
聯(lián)邦政府，保險公司，經理處，協(xié)會，以及與車輛安全有關的公司已建立標準的沖擊試驗，車輛的保險杠系統(tǒng)必須通過它。壓扁支架普通用于支承車輛框架上的保險杠，以及經常使用來吸收當車輛沖撞時的能量。某些特征對于“成功的”壓扁支架是有益的。希望的是制造出壓扁支架，它提供一個一致的和可預見的沖擊強度在一個已知的狹窄的范圍內，從而確定使在單獨的車輛上的保險杠系統(tǒng)將全部通過試驗。有利的是，一個一致的和可預見的沖擊強度可讓制造商制出安全的車輛還可讓他們更精確地優(yōu)化保險杠系統(tǒng)以減輕多余的重量和使用廉價的材料。尤其是，希望的是制造壓扁支架，它提供一個可預見的和一致的力與變形比曲線，以及提供一個一致的能量吸收與時間比曲線，以及提供一個一致的和可預見的壓扁圖案。這樣讓車輛制造商確切地知道以任何給定的沖擊力產生多么大的變形，以及在一個沖擊或車輛壓扁時在任何點吸收多么大的能量。依次地，這樣讓車輛制造商能夠圍繞保險杠系統(tǒng)設計足夠的余量，以允許無損壞的沖擊，并且不浪費空間以補償產品的變動，以及提供足夠的支承至車輛框架上的保險杠系統(tǒng)。
力與變形比曲線具有幾個重要的范圍，在其中壓扁支架由彈性變形改變至永久變形，以引起總的壓扁并到達極點。重要的是壓扁的這些不同點是可預見的，從而使在壓扁前和壓扁時大部分的能量被吸收，但是也可以使此過度的載荷的通過保險杠系統(tǒng)轉移到車輛和它的乘客之前產生壓扁。
除了上述之外，保險杠發(fā)展大綱要求長的超前時間，以及它的重要性是任何壓扁支架是柔性的，可適應的和“可調諧的”從而使它能夠以可預見性改進和調諧，以便在一個給定的車輛型號后期保險杠發(fā)展大綱中對它優(yōu)化。同樣，希望的是提供一種壓扁支架設計，它能夠使用在不同的保險杠梁上以及與不同的保險杠系統(tǒng)和不同的車輛型號相結合，盡管車輛的要求廣泛地變化，從而使每個新的保險杠系統(tǒng)雖然是新的，但并不是完全未經試驗的“陌生的”系統(tǒng)。
某些管形壓扁支架是已知的，用于在一個保險杠系統(tǒng)中支承保險杠。在一種型號中，兩個沖壓的半殼是焊接到一起的。然而，這個過程產生原材料邊料。再者，焊接過程是一個二次工序，它增加了間接的制造費用。此外，焊接的壓扁支架經受顯著的產品改變以及在產品沖擊強度，力與變形比曲線，能量吸收曲線，以及壓扁失效點等方面的顯著的改變。
因此，一種保險杠系統(tǒng)，包括一個壓扁支架希望用于解決以上所述的問題以及具有以上所述的優(yōu)點。尤其是，一個壓扁支架希望能提供一致的沖擊強度，一致的力與變形比曲線，一致的能量吸收(彈性的和永久的變形)，一致的壓扁點和圖案，它們全部處于產品和性能改變的緊密的/狹窄的范圍內。同樣，一個壓扁支架希望它能夠以降低的二次加工需要和降低的人工需要的方式制造。
本發(fā)明的概述按照本發(fā)明的一個方面，一個能量吸收壓扁支架使用于支承一個車輛上的一個保險杠，包括由一種連續(xù)的相鄰的材料制成的一個管子，管子具有第一和第二環(huán)段，被一個互聯(lián)段連接。至少一個第一和第二環(huán)段是熱處理至與另一個第一和第二環(huán)段不同的材料強度，從而使在吸收一個平行于管子長度的一個末端沖擊時，第一和第二環(huán)段以一個可預見的和一致的多相的變形順序套疊地壓扁。按照這種排列，壓扁支架構造為吸收在特定的套疊壓扁距離處的最佳的能量水平。
按照本發(fā)明的另一方面，一個能量吸收的壓扁支架包括由一個連續(xù)的相鄰的材料制成的一個管子，帶有第一和第二環(huán)段，被一個互聯(lián)的環(huán)段連接?；ヂ?lián)的環(huán)段限定一個形狀，與第一和第二環(huán)段的直徑不相同，以及限定一個截錐形的斜面，從而使在接收一個平行于管子長度的末端沖擊時，第一和第二環(huán)段以一個可預見的和一致的多相的變形順序套疊地壓扁。按照這種排列，壓扁支架構造為吸收在特定的套疊壓扁距離處的最佳的能量水平。
按照本發(fā)明的另一方面，一個能量吸收的壓扁支架包括一個管子，具有第一和第二環(huán)段，被一個互聯(lián)的環(huán)段連接，這樣在平行于管子長度的方向上接收沖擊時，它構造為能引起第一和第二環(huán)段套疊地壓扁彼此進入，并且使管子的材料折疊返回自身，以便當一個沖擊沖程比互聯(lián)環(huán)段的長度長時在第一和第二環(huán)段之間形成一個第三環(huán)段。按照這種排列，壓扁支架構造為吸收在特定的套疊壓扁距離處的最佳的能量水平。
按照本發(fā)明的另一方面，一種方法包括下列的步驟形成一個壓扁支架用于一個保險杠系統(tǒng)，適合于連接到一個車輛上，壓扁支架還包括一個管子，具有第一和第二環(huán)段，被一個互聯(lián)的環(huán)段連接。此方法還包括在管子上形成一個互聯(lián)的環(huán)段，形狀與第一和第二環(huán)段不同，以及熱處理一個第一和第二環(huán)段至與另一個第一和第二環(huán)段不同的材料強度。按照此種方法，在平行于壓扁支架的長度的方向上沖擊至保險杠系統(tǒng)時，第一和第二環(huán)段套疊地壓扁彼此進入，并且?guī)в幸粋€可預見的能量吸收水平。
本發(fā)明的一個目的是提供一種壓扁支架，帶有沿周邊形成的溝槽，在沖擊時它們以一種特定的，可重復的，可預見的和希望的方式和順序壓扁和變形。
本發(fā)明的一個目的是提供一種壓扁支架，是由一種單獨的連續(xù)的和相鄰的材料制造，它將以一個順序的方式壓扁。
本發(fā)明的一個目的是提供一種壓扁支架，具有各管段，至少其中一個熱處理至與其它的管段不同的拉伸強度。
本發(fā)明的一個目的是提供一種壓扁支架，具有各管段，它們構造為當車輛沖擊時進入彼此套疊，而不是像已知的壓扁支架那樣壓扁，其中向后和向前折疊的壁彼此壓扁，像一個手風琴。
本發(fā)明的一個目的是提供一種壓扁支架，具有各管段，被一個互聯(lián)的管段連接，它是截錐形的，并帶有截錐形的管段，在車輛沖擊時導致一個管段進入另一個管段。
本發(fā)明的一個目的是提供一種壓扁支架，具有第一和第二管段，被一個互聯(lián)的管段連接，其中在一個車輛沖擊時，第一管段套疊進入第二管段，以及互聯(lián)的管段在沖擊的沖程中形成一個第三管段，陷落在第一和第二管段之間，第三管段經過顯著的、但可預見的變形和能量吸收。
本發(fā)明的一個目的是提供一種壓扁支架，具有第一和第二管段，被一個互聯(lián)的管段連接，其中第一和第二以及互聯(lián)的管段以一種可預見的和高度可重復的順序的方式套疊到一起。
本發(fā)明的一個目的是提供一種壓扁支架，它高度地適合于不同的保險杠和保險杠系統(tǒng)，以及它能夠改變和“調諧”至特定的保險杠和保險杠系統(tǒng)，以及它具有來自這種改變的可預見的結果和收獲，比如使用一個熱處理或退火過程來改變它(例如較大的退火區(qū)或退火比較大地改變性能)，借助使用較厚的或較薄的壁材料或借助使用不同硬度或性能的材料，來改變它，借助改變管子的長度、直徑、半徑、壁構造或形狀來改變它，以及借助表面的改變來改變它。
在研究下列的說明書、權利要求書和附圖之后，本發(fā)明的其它方面，目的和特征將被技術熟練人員理解和明確。
附圖的簡要說明

圖1是一個保險杠系統(tǒng)的水平的橫剖面圖，包括一個安裝板連接至一個車輛框架，一個保險杠和一個壓扁支架，包括相對的末端，連接至安裝板和保險杠；圖2是類似于圖1的剖面圖，但帶有壓扁支架壓扁一個第一(比較短的)距離；以及圖3是類似于圖2的剖面圖，但帶有壓扁支架壓扁一個第二(比較長的)距離。
優(yōu)選的實施例的詳細說明一個車輛保險杠系統(tǒng)10(圖1)包括一個車輛前保持桿11，帶有一個安裝托架，一個車輛框架，包括一個軌道安裝板12和一個壓扁支架13，安裝在托架和安裝板12之間。壓扁支架13包括一個管子，由一種連續(xù)的相鄰的材料制成，比如高強度的可熱處理的鋼。管子具有第一和第二環(huán)段14和15，被一個互聯(lián)段16連接，它具有截錐形部分17，形成一個截錐形斜面。第一環(huán)段14熱處理至一個高的材料強度，比如約120KSI拉伸強度，它基本上比第二環(huán)段15高，后者保持在約60KSI拉伸強度?？梢岳斫?，第一環(huán)段14的拉伸強度應比第二環(huán)段15的拉伸強度高出一個顯著的量，比如約10％，但是最好高約一倍拉伸強度，或比它高約60KSI。這種排列提供環(huán)段14所需的剛度，以便套疊在環(huán)段15上，以及提供在互聯(lián)段16的截錐形部分17處的聚束。按照這種排列，當保險杠系統(tǒng)10接收一個平行于壓扁支架長度的末端沖擊時，第一和第二環(huán)段14和15以一種可預見的和一致的多相變形的順序套疊地壓扁彼此進入，其中第三環(huán)段18(圖2)開始形成和隨后在第一和第二環(huán)段14和15之間變形。一旦第三環(huán)段18完全地形成，由于被互聯(lián)段16的一個長度限制，材料開始彎曲和在由環(huán)段22形成的“鉤件”下面位置20處聚束向上?？梢岳斫?。如果車輛型號具有足夠的余量以及在壓扁支架最終的極點之前希望補充的能量吸收，可以設置補充的環(huán)段和互聯(lián)段。
說明的保險杠11是一個技術中已知的管形梁。例如參見Sturruspatents 5,092,512和5,813,594。這些保險杠可以是直線的或彎曲的。根據(jù)它們的形狀，安裝托架或平板可以使用于提供在保險杠上一個較平坦的安裝表面，適合與一個壓扁支架連接(參見patent 5,092,512圖14和patent 5,813,594圖4)。
類似地，在一個壓扁支架的車輛連接末端上各種不同的器件能夠使用于提供一個附著點，用于固定壓扁支架到一個車輛框架上。
本發(fā)明的壓扁支架13是由一個單獨的管形組成的?？梢岳斫?，管形開始是滾子變形和焊接成的一個穩(wěn)定的管子，具有固定的和環(huán)形的橫截面，并帶有固定厚度的均勻的管壁。盡管如此，可以理解，本發(fā)明也可以使用非圓形的管子。
在管子形成和切割為希望的長度之后，互聯(lián)段16是滾軋或沖壓的，以形成一個向內變形的截錐形部分17(漏斗形)具有至管子中心線21的一個低角度，以及一個向內變形半徑“迅速脫出”的部分22具有至管子中心線21的一個高角度。所示的截錐形部分17具有一個較直線的漏斗形段，從而它形成一個剛性斜面用于在沖擊時引導環(huán)段15進入環(huán)段14。還有，迅速脫出部分22具有這樣的半徑和斜度，使它經受一個彎曲力，使之卷起成一個鉤形(見圖2)。這點也有助于沖擊時環(huán)段14和15的套疊作用，如下面所討論。
在壓扁支架13內的內腔25是開啟的和在沖擊時保持開啟。作為其結果，一個部件能夠定位在空腔25內，并不損害壓扁支架13的性能。例如，如果希望，一個牽引鉤襯套可以放置在空腔25內。
在工作時，壓扁支架13是借助制造一個管子，比如借助滾子成形，隨后滾子成形為管子，減少直徑的互聯(lián)段和隨后熱處理環(huán)段14(和/或環(huán)段15，17和22)。一對壓扁支架13隨后裝配成一個保險杠系統(tǒng)10，這時借助連接保險杠11與壓扁支架13，它們水平地和彼此橫向有間距。保險杠系統(tǒng)10連接至一個車輛框架。當沖擊時，互聯(lián)段16開始彎曲，這是由于沿著它們的中心線21的環(huán)段14和15的線性強度。特別是，當迅速脫出部分22自身返回重疊時形成一個鉤形環(huán)，它握持截錐形部分17時，截錐形部分17被驅動至迅速脫出部分22的下面。這樣保證壓扁的第一階段在能量吸收的第一(較低)水平。當壓扁支架13在來自車輛壓扁的一個長沖程繼續(xù)經受套疊時，互聯(lián)段16的一個末端彎曲和拉伸在環(huán)段14的剩余的材料下面，從而形成在環(huán)段14和15之間的第三環(huán)段18。在此之后，當壓扁支架13繼續(xù)壓扁時，環(huán)段15的末端彎曲，聚束向上至互聯(lián)段16的迅速脫出部分22形成的“鉤子”的下面。不同的環(huán)段14-16的順序的壓扁和變形是一致的和可預見的，以及導致一個分級的能量吸收曲線，并帶有在每個順序相時逐漸增高的能量吸收和帶有一個較狹窄的變化范圍。
可以理解，在不脫離本發(fā)明的概念的條件下可以做出各種改變和改進，以及進一步還可以理解，這些概念有意地包括在下列的權利要求書內，除非其語言表達其它的意義。
權利要求
1.一種能量吸收壓扁支架，使用于支承一個車輛上的一個保險杠，包括由一種連續(xù)的相鄰的材料制成的一個管子以及它具有第一和第二環(huán)段，被一個互聯(lián)段連接，至少一個第一和第二環(huán)段是熱處理至與另一個第一和第二環(huán)段不同的材料強度，從而使在吸收一個平行于管子長度的一個末端沖擊時，第一和第二環(huán)段以一個可預見的和一致的多相的變形順序套疊地壓扁，其中，管子限定一個縱向的中心線，以及互聯(lián)段具有一個第一部分，它以一個較小角度延伸至中心線，以及具有一個第二部分，它以一個較大角度延伸至中心線，從而這時壓扁支架構造為在特定的套疊壓扁距離處吸收最佳的能量水平。
2.按照權利要求1的壓扁支架，其特征在于，每個每一和第二環(huán)段是圓柱形的和限定的直徑。
3.按照權利要求2的壓扁支架，其特征在于，互聯(lián)段限定一個形狀，與第一和第二環(huán)段的直徑是不相同的。
4.按照權利要求2的壓扁支架，其特征在于，互聯(lián)段具有至少一個橫截面，它是圓形的，以及限定一個直徑與第一和第二環(huán)段是不相同的。
5.按照權利要求1的壓扁支架，其特征在于，互聯(lián)段具有一個截錐形部分，成形為在壓扁支架沖擊和套疊地壓扁時引導第一環(huán)段進入第二環(huán)段。
6.按照權利要求1的壓扁支架，其特征在于，至少一個第一和第二環(huán)段是熱處理至與另一個第一和第二環(huán)段不同的材料強度。
7.一種能量吸收壓扁支架，使用于支承一個車輛上的一個保險杠，包括由一種連續(xù)的相鄰的材料制成的一個管子以及它具有第一和第二環(huán)段，被一個互聯(lián)段連接，至少一個第一和第二環(huán)段是熱處理至與另一個第一和第二環(huán)段不同的材料強度，從而使在吸收平行于管子長度的一個末端沖擊時，第一和第二環(huán)段以一個可預見的和一個多相的變形順序套疊地壓扁，第一和第二環(huán)段每個是圓柱形的和限定直徑，以及互聯(lián)段具有至少一個橫截面，它是圓形的和它限定直徑與第一和第二環(huán)段的直徑是不同的，其特征在于，互聯(lián)段的直徑比第一和第二環(huán)段的直徑小，而且壓扁支架構造為吸收在特定的套疊壓扁距離處的最佳的能量水平。
8.按照權利要求7的壓扁支架，其特征在于，至少一個第一和第二環(huán)段是熱處理至與另一個第一和第二環(huán)段不同的材料強度。
9.一種能量吸收壓扁支架，使用于支承一個車輛上的一個保險杠，包括由一種連續(xù)的相鄰的材料制成的一個管子以及它具有第一和第二環(huán)段，被一個互聯(lián)段連接，至少一個第一和第二環(huán)段是熱處理至與另一個第一和第二環(huán)段不同的材料強度，從而使在吸收平行于管子長度的一個末端沖擊時，第一和第二環(huán)段以一個可預見的和一致的多相的變形順序套疊地壓扁，其特征在于，互聯(lián)段具有一個截錐形部分，成形為在壓扁支架沖擊和套疊地壓扁時引導第一環(huán)段進入第二環(huán)段，以及具有至少一個附加的截錐形部分，而且壓扁支架構造為吸收在特定的套疊壓扁距離處的最佳的能量水平。
10.按照權利要求9的壓扁支架，其特征在于，至少一個第一和第二環(huán)段是熱處理至與另一個第一和第二環(huán)段不同的材料強度。
11.一種能量吸收壓扁支架，使用于支承一個車輛上的一個保險杠，包括由一種連續(xù)的相鄰的材料制成的一個管子以及它具有第一和第二環(huán)段，被一個互聯(lián)段連接，至少一個第一和第二環(huán)段是熱處理至與另一個第一和第二環(huán)段不同的材料強度，從而使在吸收平行于管子長度的一個末端沖擊時，第一和第二環(huán)段以一個可預見的和一致的多相的變形順序套疊地壓扁，其特征在于，第一環(huán)段具有一個拉伸強度至少約60KSI，以及第二環(huán)段具有一個拉伸強度至少高于第一環(huán)段的拉伸強度10％，而且壓扁支架構造為吸收在特定的套疊壓扁距離處的最佳的能量水平。
12.按照權利要求11的壓扁支架，其特征在于，至少一個第一和第二環(huán)段是熱處理至與另一個第一和第二環(huán)段不同的材料強度。
13.一種能量吸收壓扁支架，使用于支承一個車輛上的一個保險杠，包括由一種連續(xù)的相鄰的材料制成的一個管子以及它具有第一和第二環(huán)段，被一個互聯(lián)段連接，至少一個第一和第二環(huán)段是熱處理至與另一個第一和第二環(huán)段不同的材料強度，從而使在吸收平行于管子長度的一個末端沖擊時，第一和第二環(huán)段以一個可預見的和一致的多相的變形順序套疊地壓扁，其特征在于，第一和第二環(huán)段在沖擊和套疊到一起之前具有相同的直徑，而且壓扁支架構造為吸收在特定的套疊壓扁距離處的最佳的能量水平。
14.按照權利要求13的壓扁支架，其特征在于，至少一個第一和第二環(huán)段是熱處理至與另一個第一和第二環(huán)段不同的材料強度。
15.按照權利要求13的壓扁支架，包括一個保險杠，一個車輛框架以及其特征在于，第一環(huán)段是連接至保險杠以及第二環(huán)段是連接至車輛框架。
16.按照權利要求15的壓扁支架，其特征在于，第一環(huán)段是與互聯(lián)段的一個第一部分連接的以及第二環(huán)段是與互聯(lián)段的一個第二部分連接的。
17.按照權利要求13的壓扁支架，其特征在于，互聯(lián)段包括一個部分，成形和變形為一個鉤形環(huán)，當?shù)谝缓偷诙h(huán)段開始套疊到一起時，鉤形環(huán)導致至少一個第一和第二環(huán)段的材料聚束向上和彎曲，以及當?shù)谝缓偷诙h(huán)段繼續(xù)套疊到一起時彼此壓扁。
18.一種能量吸收壓扁支架，使用于支承一個車輛上的一個保險杠，包括由一種連續(xù)的相鄰的材料制成的一個管子以及它具有第一和第二環(huán)段，被一個互聯(lián)段連接，互聯(lián)段限定一個形狀，比第一和第二環(huán)段的直徑小，以及限定一個截錐形斜面，從而使在接收平行于管子長度的一個末端沖擊時，第一和第二環(huán)段以一個可預見的和一致的多相的變形順序套疊地壓扁，并且壓扁支架構造為吸收在特定的套疊壓扁距離處的最佳的能量水平。
19.按照權利要求18的壓扁支架，其特征在于，至少一個第一和第二環(huán)段是熱處理至與另一個第一和第二環(huán)段不同的材料強度。
20.一種能量吸收壓扁支架，使用于支承一個車輛上的一個保險杠，包括一個管子，具有第一和第二環(huán)段，被一個互聯(lián)環(huán)段連接，互聯(lián)環(huán)段具有比第一和第二環(huán)段小的直徑，從而使在平行于管子長度的方向上沖擊時，互聯(lián)環(huán)段構造為引起第一和第二環(huán)段彼此套疊地壓扁，并且使管子的材料折疊返回到自身，在一個比互聯(lián)環(huán)段的長度長的沖擊沖程中在第一和第二環(huán)段之間形成一個第三環(huán)段，并且壓扁支架構造為吸收在特定的套疊壓扁距離處的最佳的能量水平。
21.按照權利要求20的壓扁支架，其特征在于，至少一個第一和第二環(huán)段是熱處理至與另一個第一和第二環(huán)段不同的材料強度。
全文摘要
一個車輛保險杠系統(tǒng)(10)使用的一種壓扁支架(13)，包括由一種連續(xù)的相鄰的材料制成的一個管子，比如用一種可熱處理的鋼制成的。管子具有第一和第二環(huán)段(14、15)，被一個互聯(lián)段(16)連接。第一環(huán)段是熱處理至一個高的材料強度，比如約120KSI拉伸強度，它顯著地高于第二環(huán)段，后者保持在約60KSI拉伸強度。互聯(lián)段(16)具有一個截錐形部分(17)，形成一個斜面。按照這種排列，當保險杠系統(tǒng)(10)接收一個平行于管子長度的末端沖擊時，第一和第二環(huán)段(14、15)以一個可預見的和一致的多相的變形順序套疊地壓扁，其中第三環(huán)段(18)形成在第一和第二環(huán)段之間。
文檔編號B60R19/24GK1578740SQ02821473
公開日2005年2月9日 申請日期2002年9月26日 優(yōu)先權日2001年9月27日
發(fā)明者雷納·B·尼斯, 戴維·W·希瑟林頓, 斯科特·C·格拉斯哥, 杰克·拉塞爾 申請人:沙普公司