CN115151449B - 车辆用保险杠 - Google Patents

Abstract

一种车辆用保险杠，在金属制的保险杠横梁部的左右两端侧一体地具备金属制的横梁延伸部，保险杠横梁部和横梁延伸部分别具有竖壁部、上壁部和下壁部，并且在各壁部形成的凹处的内表面接合有树脂制的加强肋，横梁延伸部的上壁部和下壁部的延伸尺寸比保险杠横梁部的上壁部及下壁部的延伸尺寸大，并且所述横梁延伸部的所述加强肋与所述横梁延伸部的所述竖壁部、所述上壁部及所述下壁部接合，保险杠横梁部的刚性比横梁延伸部的刚性高。

Description

车辆用保险杠

技术领域

本发明涉及一种用于汽车等车辆的车辆用保险杠。

背景技术

作为现有的车辆用保险杠，例如有专利文献1所记载的车辆用保险杠。专利文献1所记载的车辆用保险杠是将纤维强化树脂制的保险杠横梁和纤维强化树脂制的保险杠延伸部一体成形的结构。保险杠横梁由具有将强化纤维向一个方向拉齐的单向材和织入强化纤维的交叉材的部件构成，并具有Θ形状的截面。该车辆用保险杠为轻量的结构且具有期望的强度和刚性，同时表现出对于碰撞等较大外力的能量吸收性能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特许第6265889号公报

发明要解决的课题

但是，上述那样的车辆用保险杠由于是纤维强化树脂的一体成形结构，所以有利于轻量化，但在受到碰撞等较大外力时，如果横梁延伸部在中途破裂，则有可能无法充分地吸收冲击能量。即，纤维强化树脂制的车辆用保险杠伴随着破坏而吸收冲击能量。此时，希望尽可能细微地破坏，但有时会因外力的位置等而以大块破裂，若产生大的破裂则阻力急剧降低。因此，在现有的车辆用保险杠中，存在冲击能量的吸收性能不充分的问题，存在解决这样的问题的课题。

发明内容

本发明是着眼于上述现有的课题而完成的，其目的在于提供一种车辆用保险杠，其能够实现轻量化的同时，能够可靠地吸收由碰撞等较大外力产生的冲击能量。

本发明的车辆用保险杠在金属制的保险杠横梁部的左右两端侧一体地具备作为向车身固定的固定部位的金属制的横梁延伸部。在该车辆用保险杠中，保险杠横梁部和横梁延伸部分别具有与车身侧相对的竖壁部、以及从竖壁部的上端和下端向车身侧延伸的上壁部和下壁部，并且在竖壁部、上壁部和下壁部所形成的凹处的内表面上接合有树脂制的加强肋。另外，车辆用保险杠的特征在于，横梁延伸部的上壁部及下壁部的延伸尺寸比保险杠横梁部的上壁部及下壁部的延伸尺寸大，并且横梁延伸部的加强肋与横梁延伸部的竖壁部、上壁部及下壁部接合，保险杠横梁部的刚性比横梁延伸部的刚性高。

发明效果

本发明的车辆用保险杠的结构为，保险杠横梁部以及横梁延伸部均为金属制，并具有竖壁部、上壁部以及下壁部，并且在各壁部的内侧形成凹处，在该凹处的内表面接合有树脂制的加强肋。车辆用保险杠通过采用上述结构，在实现轻量化的同时确保保险杠自身的规定的刚性。

而且，车辆用保险杠在受到碰撞等较大外力时，主要由刚性相对低的横梁延伸部吸收冲击能量。此时，由于车辆用保险杠是在具有延伸特性的金属上接合硬的树脂(加强肋)的构造，并且是将横梁延伸部的加强肋与横梁延伸部的竖壁部、上壁部以及下壁部的三边接合的构造，因此，不仅加强肋被破坏，而且在金属压曲变形的同时加强肋也被破坏。由此，在车辆用保险杠中，在通过横梁延伸部吸收冲击能量时，加强肋不会随着金属的变形而较大地破裂，而是被细微地破坏。

这样，本发明的车辆用保险杠能够实现轻量化的同时，能够可靠地吸收由碰撞等较大外力产生的冲击能量。

附图说明

图1是本发明的车辆用保险杠的背侧的立体图。

图2是图1所示的车辆用保险杠的正面侧的立体图。

图3的(A)是图1所示的车辆用保险杠的俯视图，(B)是基于I－I线向视的剖面图，(C)是基于II－II线向视的剖面图。

图4是表示在正面受到外力的状态的俯视图。

图5是表示在角部受到外力的状态的俯视图。

图6是表示受到外力时的负荷与位移的关系的曲线图。

具体实施方式

(第一实施方式)

图1～图3是说明本发明的车辆用保险杠的一实施方式的图。

图示的车辆用保险杠A在金属制的保险杠横梁部B的左右两端侧一体地具备作为与车身(在图3中用虚线表示一部分)M固定的固定部位的金属制的横梁延伸部E。另外，车辆用保险杠A用于车身M的前部或后部，但由于均具有相同的基本结构，因此，在本实施方式中不特别进行区别。另外，在本实施方式中，以固定在车身M上的姿势为基准，说明上下左右的方向和各构成部位的位置关系。

保险杠横梁部B及横梁延伸部E是焊接等没有接缝的金属制的一体结构物，材料没有特别限定，但优选使用高张力钢等钢铁材料，此外，也可以使用铝合金等。保险杠横梁部B和横梁延伸部E可以通过例如压制加工、压铸加工等形成。

保险杠横梁部B和横梁延伸部E分别具有与车身M侧相对的竖壁部B1、E1、以及从竖壁部B1、E1的上端和下端向车身侧延伸的上壁部B2、E2和下壁部B3、E3。保险杠横梁部B和横梁延伸部E通过各壁部B1、E1、B2、E2、B3、E3形成向车身M侧开放的空间Bk、Ek，在各空间Bk、Ek的内表面接合有树脂制的加强肋Br、Er。特别是，横梁延伸部E中的加强肋Er与横梁延伸部E的竖壁部E1、上壁部E2和下壁部E3这三个边接合。

加强肋Br、Er的材料没有特别限定，但优选纤维强化树脂，例如是以热塑性树脂或热硬化树脂为母材的碳纤维强化树脂(CFRP)或玻璃纤维强化树脂(GFRP)，此外，也可以使用工程塑料等。加强肋Br、Er能够通过树脂的注射成形或压缩成形而与保险杠横梁部B以及横梁延伸部E直接接合。

特别是如图3所示，在上述车辆用保险杠A中，优选的是，横梁延伸部E的上壁部E2和下壁部E2的延伸尺寸Eα比保险杠横梁部B的上壁部B2和下壁部B3的延伸尺寸Bα大(Eα>Bα)。于是，车辆用保险杠A在从保险杠横梁部B到各横梁延伸部E之间，具有保险杠横梁部B的上壁部B2及下壁部B3的延伸尺寸Bα逐渐增大的连续区域C，如图3(A)所示，作为整体在俯视下呈拱形状。图示例的连续区域C在俯视下具有R形状。

在车辆保险杠A中，保险杠横梁部B的刚性Bs比横梁延伸部E的刚性Es高(Bs>Es)。另外，作为更优选的结构，车辆用保险杠A中，相对于横梁延伸部E的刚性Es，连续区域C的刚性Cs相对较低(Es>Cs)。以下，说明用于使各部分的刚性相对不同的具体结构。

车辆用保险杠A是保险杠横梁部B的加强肋Br的总量比横梁延伸部E的加强肋Er的总量多的结构。这种结构通过适当选择各加强肋Br、Er的数量、大小、形状以及每一片的体积，能够使保险杠横梁部B的加强肋Br的总量相对较多。

在图示例的保险杠横梁部B上，多个加强肋Br沿多个方向排列。具体而言，在车辆左右方向上以规定间隔配置四片纵向的加强肋Br，在靠近中央的两片加强肋Br之间交叉配置两片斜向的加强肋Br，在靠近中央的加强肋Br与外侧的加强肋Br之间分别配置两片斜向的加强肋Br。

在图示例的横梁延伸部E上，在车辆左右方向上以规定间隔排列有多个(3片)加强肋Er。如上所述，各加强肋Er与横梁延伸部E的竖壁部E1、上壁部E2以及下壁部E3的三边接合，并且相对于车身M的前后方向实质上平行地配置。因此，多个加强肋Er相互平行地配置。在此，横梁延伸部E的结构为，竖壁部E1、上壁部E2以及下壁部E3的侧端部比加强肋Er更向外侧伸出。换句话说，横梁延伸部E的加强肋Er设置在横梁延伸部E的边缘部的内侧。

作为使连续区域C的刚性Cs相对于横梁延伸部E的刚性Es相对较低的具体例，车辆用保险杠A采用在连续区域C不存在加强肋的结构。另外，车辆用保险杠A也可以采用在连续区域C具有加强肋的结构，但在这种情况下，例如，相对于横梁延伸部E的加强肋Er的总量，相对降低连续区域C的加强肋的总量即可。

这样，车辆用保险杠A的结构为，按照保险杠横梁部B、横梁延伸部E以及连续区域C的顺序，刚性阶梯性地降低(Bs>Es>Cs)。

另外，为了确保规定的刚性，车辆用保险杠A具有以下结构。即，在车辆用保险杠A中，保险杠横梁部B在上壁部B2和下壁部B3的延伸方向的前端分别具有向外的凸缘Bf、Bf，如图3(B)所示，遍及车辆横向形成截面为帽形状。保险杠横梁部B的凸缘Bf、Bf也形成在连续区域C中。

另外，车辆用保险杠A的横梁延伸部E在上壁部E2和下壁部E3的延伸方向的前端分别具有向外的凸缘Ef、Ef，如图3(C)所示，遍及车辆横向形成截面为帽形状。横梁延伸部E的凸缘Ef、Ef比保险杠横梁部B的凸缘Bf大，并且用作固定到车身M上的固定部。

进而，如上所述，车辆用保险杠A可以采用纤维强化树脂制的加强肋Br、Er，在该情况下，各加强肋Br、Er优选形成为使强化纤维在从上壁部B2、E2到下壁部B3、E3的方向上取向的状态。

另外，图示例的车辆用保险杠A在保险杠横梁部B的竖壁部B1上形成有在车辆左右方向上细长且向车辆外侧开放的多个槽部G。由此，保险杠横梁部B的竖壁部B1成为表面背面反转的凹凸形状，通过这样的结构也能够得到保险杠横梁部B的刚性。

具有上述结构的车辆用保险杠A的结构为，保险杠横梁部B及横梁延伸部E均为金属制，并具有竖壁部B1、E1、上壁部B2、E2及下壁部B3、E3，且在由各壁部形成的凹处Bk、Ek的内表面接合有树脂制的加强肋Br、Er。车辆用保险杠A通过采用上述结构，实现了轻量化，同时，确保了保险杠自身的规定的刚性。

另外，在车辆用保险杠A中，保险杠横梁部B以及横梁延伸部E在上壁部B2、E2以及下壁部B3、E3的延伸方向的前端即在凹处Bk、Ek的开口边缘部分别具有凸缘Bf、Ef，通过遍及车辆横向形成截面为帽形状的结构，也能够在实现轻量化的同时确保保险杠自身的规定的刚性。

进而，车辆用保险杠A中，在从保险杠横梁部B至横梁延伸部E之间，具有保险杠横梁部B的上壁部B2以及下壁部B3的延伸尺寸Bα逐渐增大的连续区域C，作为整体，通过形成为在俯视下呈拱形状的结构，也能够实现轻量化的同时确保保险杠自身的规定的刚性。

而且，车辆用保险杠A在受到碰撞等较大外力的情况下，外力的方向不同的情况将在后面叙述，基本上主要由刚性相对较低的横梁延伸部E吸收冲击能量。此时，在纤维强化树脂的一体成形结构的车辆用保险杠中，有时会以大块破裂，若产生大的破裂，则阻力会急剧降低或从车身脱落。

与此相对，上述的车辆用保险杠A是在具有延伸特性的金属上接合硬的树脂(加强肋)的结构，并且是将横梁延伸部E的加强肋Er与横梁延伸部E的竖壁部E1、上壁部E2以及下壁部E3的三边接合的结构，因此，不仅加强肋Br、Er被破坏，而且在金属压曲变形的同时加强肋Br、Er也被破坏。由此，在车辆用保险杠A中，在通过横梁延伸部E吸收冲击能量时，加强肋Er不会随着金属的变形而较大地破裂，而是被细微地破坏。

这样，上述车辆用保险杠A能够实现轻量化的同时，能够可靠地吸收由碰撞等较大外力产生的冲击能量，另外，还能够防止从车身M脱落。

在此，在车辆用保险杠A中，假设如果是横梁延伸部E的加强肋Er与横梁延伸部E的竖壁部E1、上壁部E2以及下壁部E3中的任一个分离的构造，或者是相对于车辆M的前后方向倾斜的构造，则在对横梁延伸部E施加外力时，仅金属的压曲在先而后阻力急剧降低，或者在加强肋Er上产生大的裂纹而后阻力急剧下降。

于是，在上述车辆用保险杠A中，横梁延伸部E的加强肋Er与横梁延伸部E的竖壁部E1、上壁部E2和下壁部E3的三边接合，并且，与车身M的前后方向实质上平行地配置。由此，车辆用保险杠A在向横梁延伸部E施加外力时，使金属的压曲和加强肋Er的破坏大致同时进行，将阻力急剧降低的事态防患于未然，能够有效地吸收外力产生的冲击能量。

图4是表示通过碰撞试验用的冲击器IP在正面受到较大外力的状态的图。本实施方式的车辆用保险杠A是按照保险杠横梁部B、横梁延伸部E及连续区域C的顺序，刚性阶梯性地降低的结构(Bs>Es>Cs)，因此，当正面受到外力时，刚性最低的连续区域C压曲。之后，在车辆用保险杠A中，在横梁延伸部E，金属发生压曲变形的同时破坏加强肋Er，最终在保险杠横梁部B，金属发生压曲变形的同时破坏加强肋Br。

如上所述，车辆用保险杠A在连续区域C、横梁延伸部E以及保险杠横梁部B中，通过阶梯性地进行金属的压曲变形以及加强肋Br、Er的破坏，能够有效地吸收冲击能量。

在上述车辆用保险杠A中，通过使保险杠横梁部B的加强肋Br的总量比横梁延伸部E的加强肋Er的总量大，从而能够以简单的结构实现轻量化，同时，能够相对地提高保险杠横梁部B的刚性，能够进一步提高冲击能量的吸收性能。

另外，在上述车辆用保险杠A中，在保险杠横梁部B上，多个加强肋Br沿多个方向排列，由此，能够以简单的结构实现轻量化，同时，能够相对地提高保险杠横梁部B的刚性，能够进一步提高冲击能量的吸收性能。

进而，上述车辆用保险杠A通过采用保险杠横梁部B及横梁延伸部E分别具有凸缘Bf、Ef，遍及车辆横向形成截面为帽形状的结构，由此，在受到较大外力时，能够防止上壁部B2、E2及下壁部B3、E3容易上下打开地变形。由此，车辆用保险杠A为有利于轻量化的开截面结构，并且能够抑制薄金属的容易的压曲变形，进一步提高由较大外力引起的冲击能量的吸收性能。

进而，上述车辆用保险杠A通过采用使强化纤维在从上壁部B2、E2到下壁部B3、E3的方向上取向的纤维强化树脂制的加强肋Br、Er，从而在受到较大外力时，防止上壁部B2、E2以及下壁部B3、E3容易上下打开地变形。由此，车辆用保险杠A抑制薄金属的容易的压曲变形，进一步提高由较大外力引起的冲击能量的吸收性能。

进而，由于上述车辆用保险杠A在从保险杠横梁部B至横梁延伸部E之间具有连续区域C，整体在俯视下呈拱形状，因此，在从正面受到外力时，对于金属板要挠曲变形的应力，可以抑制该变形。由此，车辆用保险杠A为有利于轻量化的开截面结构，并且能够抑制薄金属的容易的压曲变形，进一步提高由较大外力引起的冲击能量的吸收性能。

进而，上述车辆用保险杠A通过采用在连续区域C不存在加强肋的结构，能够简单地得到使连续区域C的刚性相对于横梁延伸部E的刚性相对较低的结构，能够有助于提高上述冲击能量的吸收性能。

图5是表示通过碰撞试验用的冲击器IP在角部受到较大外力的状态的图。车辆用保险杠A主要在横梁延伸部E，一边金属压曲变形一边破坏加强肋Er，吸收冲击能量。

此时，在车辆用保险杠A中，在横梁延伸部E，分别独立的多个加强肋Er在车辆左右方向上以规定间隔排列，因此，当角部受到外力时，随着金属的压曲变形，从外侧的加强肋Er开始依次产生破坏，从而能够有效地吸收冲击能量，并且能够更可靠地防止从车身M脱落。

另外，在上述车辆用保险杠A中，由于横梁延伸部E的竖壁部E1、上壁部E2以及下壁部E3的侧端部比加强肋Er更向外侧突出，因此，在角部受到外力时，能够阻止加强肋Er先被破坏。即，车辆用保险杠A在受到外力时，首先使金属压曲变形而破坏加强肋Er，由此，进一步提高冲击能量的吸收性能。

图6是表示在车辆用保险杠A中受到外力时的载荷与位移的关系的曲线图。如图4和图5所示，保险杠横梁部B的刚性和横梁延伸部E的刚性通过分别施加载荷以实现此时的位移来进行比较。如图4所示，在对保险杠横梁部B施加外力的情况下，载荷与位移的关系成为图6中的斜度1。另外，如图5所示，在对保险杠横梁部B施加外力的情况下，载荷与位移的关系成为图6中的斜度2。图6示出了具有倾斜度大的斜度1即保险杠横梁部B为刚性高于横梁延伸部E的高刚性。

另外，本发明的车辆用保险杠其结构并不仅限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行适当变更。

符号说明

A：车辆用保险杠

B：保险杠横梁部

C：连续区域

E：横梁延伸部

M：车身

B1、E1：竖壁部

B2、E2：上壁部

B3、E3：下壁部

Bf、Ef：凸缘

Bk、Ek：凹处

Br、Er：加强筋。

Claims (10)

1.一种车辆用保险杠，在金属制的保险杠横梁部的左右两端侧一体地具备作为与车身固定的固定部位的金属制的横梁延伸部，其特征在于，

所述保险杠横梁部和所述横梁延伸部分别具有与车身侧相对的竖壁部和从所述竖壁部的上端及下端向车身侧延伸的上壁部及下壁部，并且，在所述竖壁部、所述上壁部及所述下壁部形成的凹处的内表面接合有树脂制的加强肋，

所述横梁延伸部的所述上壁部和所述下壁部的延伸尺寸比所述保险杠横梁部的所述上壁部和所述下壁部的延伸尺寸大，并且所述横梁延伸部的所述加强肋与所述横梁延伸部的所述竖壁部、所述上壁部和所述下壁部接合，

所述保险杠横梁部的刚性比所述横梁延伸部的刚性高。

2.如权利要求1所述的车辆用保险杠，其特征在于，

所述保险杠横梁部的所述加强肋的总量比所述横梁延伸部的所述加强肋的总量多。

3.如权利要求1或2所述的车辆用保险杠，其特征在于，

在所述保险杠横梁部上，多个所述加强肋沿多个方向排列。

4.如权利要求1或2所述的车辆用保险杠，其特征在于，

在所述横梁延伸部上，多个所述加强肋在车辆左右方向上以规定间隔排列。

5.如权利要求1或2所述的车辆用保险杠，其特征在于，

所述保险杠横梁部和所述横梁延伸部分别在所述上壁部和所述下壁部的延伸方向的前端具有凸缘，且遍及车辆横向形成截面为帽形状。

6.如权利要求1或2所述的车辆用保险杠，其特征在于，

所述加强肋由使强化纤维在从所述上壁部至所述下壁部的方向上取向的纤维强化树脂制成。

7.如权利要求1或2所述的车辆用保险杠，其特征在于，

在从所述保险杠横梁部到所述横梁延伸部之间，具有所述上壁部和所述下壁部的延伸尺寸逐渐增大的连续区域，作为整体在俯视下呈拱形状。

8.如权利要求7所述的车辆用保险杠，其特征在于，

相对于所述横梁延伸部的刚性，所述连续区域的刚性相对低。

9.如权利要求8所述的车辆用保险杠，其特征在于，

在所述连续区域不存在所述加强肋。

10.如权利要求1或2所述的车辆用保险杠，其特征在于，

所述横梁延伸部的所述竖壁部、所述上壁部以及所述下壁部的侧端部比所述加强肋更向外侧伸出。