CN101309817B

CN101309817B - 碰撞缓冲装置

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Publication number: CN101309817B
Application number: CN2006800425096A
Authority: CN
Inventors: 托马斯·恩德里奇; 罗兰·莫彻
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2026-09-07
Also published as: US7762595B2; DE102005043708A1; WO2007031226A1; KR20080046234A; EP1926638A1; US20090021031A1; CN101309817A; EP1926638B1

Abstract

一种尤其是用于汽车(2)的碰撞缓冲装置(1)，其具有一横梁(3)和至少一个碰撞缓冲器(5)，其中，在横梁(3)和车架(4)之间设置碰撞缓冲器(5)，以缓冲在该碰撞缓冲器(5)的纵轴方向上的力(F_L)，其中，碰撞缓冲器(5)与车架(4)的连接包括一接受装置(7)，其中，该接受装置具有至少一个变形区域(9)，以便通过变形区域(9)中的材料变形来缓冲横向于碰撞缓冲器(5)的纵轴(6)传递的力。因此，本发明提供这样一种碰撞缓冲装置(1)，该装置既能缓冲在汽车(2)纵向的碰撞，也能缓冲具有横向于汽车纵轴延伸的作用力的碰撞。

Description

碰撞缓冲装置

本发明涉及一种尤其用于汽车的碰撞缓冲装置，其具有一横梁和至少一个碰撞缓冲器，其中，在横梁和车架之间设置碰撞缓冲器，以缓冲在碰撞缓冲器的纵轴方向上的力(F_L)。

这种类型的碰撞缓冲装置通常应用于汽车上的碰撞缓冲，该装置一方面连接在与保险杠相连接的横梁上，另一方面与车架相连接。在碰撞作用在保险杠的外侧情况下，该碰撞缓冲装置防止车架更大的损坏。横梁和车架设计为高刚度的，因此，较小碰撞的能量吸收不通过横梁或车架的塑性变形实现。这一点是通过碰撞缓冲器吸收碰撞能量来实现的，由此明显减小作用在车架上的力。因此可以避免车架的板元件的损坏，这就减少或避免了可能的维修费用。此外，用于碰撞缓冲的装置通常这样地设计，即，该装置通过部分的塑性变形吸收碰撞能量，因此，在汽车修复时仅必须更换用于缓冲碰撞的装置本身。

DE20013385U1公开了这种类型的用于汽车的碰撞缓冲装置。这种用于汽车的碰撞缓冲装置具有一个带有变形管的缓冲器，该变形管具有至少一个在插入方向上延伸的纵向切口和一个设计在纵向切口一端的凹槽，所述凹槽的直径大于纵向切口的宽度。在此，在碰撞情况下，变形管在插入方向通过围绕该变形管的支承管在车架方向上被推动，其中，变形部段在变形管相应的不可逆的变形时扩展纵向切口，其沿着变形管的壁延伸。通过在汽车纵向设置碰撞缓冲装置，并且尤其是通过沿着变形管设计的纵向切口使得碰撞的能量吸收仅在汽车的纵向成为可能，因此，横向或与汽车成一角度作用的碰撞力不能通过碰撞缓冲单元吸收。在斜碰撞时，这会导致车架的明显损坏，因此需要耗费并从而昂贵的维修。

DE19832114A1公开了一种用于汽车的碰撞缓冲器，其具有一外部的支承管和一可在该支承管中移动的变形管。此外，可逆的碰撞缓冲器设置有一可移动的、通过支承管的自由端突出的圆柱形壳体和一个以可逆的缓冲的形式在该壳体中可移动地引导的活塞杆，该活塞杆至少在插入方向与变形管相连接。此外，变形装置设置有一设计在支承管上，轴向突出的、加强的凸起。该碰撞缓冲器的特征在于，带有导向部段的变形管的自由端逆向于插入方向地伸出于支承管的自由端，并且所述壳体在导向部段可移动地引导。

在公知的碰撞缓冲装置中出现这样的问题，即，通过导引和通过一个在另一个中运动的管子，如支承管和变形管仅能吸收在碰撞缓冲器的纵向的碰撞，因此，横向于碰撞缓冲器出现的力没有减小地传递至车架。碰撞缓冲器的固定通过焊接连接实现，这种连接具有高刚性，并且在一与管子的纵轴成一角度的、斜向作用的力情况下，由于其小的挠性或柔度，会导致车架明显的损坏。因此，仅在缓冲单元的纵向提供挠性或弹性，不能缓冲与纵轴成一角度的力作用。

由公知的AZT(安联技术中心)车尾碰撞修复试验、新的RCAR结构试验-10°中可知，为将车架可能的损坏分级，通常进行碰撞试验，其中，障碍物(1000kg-1400kg)以速度(15+1km/h)与汽车纵轴成一角度(10°)与汽车进行部分重叠(40％)式碰撞。由此产生碰撞缓冲装置新的负载情况，在这种负载情况中，相对于汽车的纵轴，作用力有一横向分量。然而，这种横向力的分量不能被迄今所知的碰撞缓冲装置吸收，因而不可能不对车架构成破坏。

US2004/0169383A1公开了一种用于汽车的碰撞缓冲装置，其中设有一个横梁，所述横梁与一个接受装置连接，其中，该接受装置能够产生一个横向于碰撞缓冲装置的纵轴的变形。一个碰撞缓冲器与所述接受装置连接，该碰撞缓冲器能够产生一个在碰撞缓冲装置的纵向的变形。所述碰撞缓冲器通过一个支撑辅助器与一个车架连接。

因此，本发明所要解决的技术问题是，创造一种碰撞缓冲装置，该装置既能缓冲汽车纵向的碰撞，也能缓冲横向于汽车纵轴延伸的力作用。

该技术问题通过这样一种用于汽车的碰撞缓冲装置来解决，其具有一横梁和至少一个碰撞缓冲器，其中，在所述横梁和车架之间设置所述至少一个碰撞缓冲器，以缓冲在该碰撞缓冲器的纵轴方向上的力，按照本发明，所述碰撞缓冲器和所述车架通过一接受装置相互连接，其中，该接受装置具有至少一个变形区域，以便通过所述变形区域内的材料变形缓冲横向于所述碰撞缓冲器的纵轴传递的力。

因此，本发明包括这样的技术教导，即，碰撞缓冲器与车架的连接包括一个接受装置(或者说吸收装置)，其中，该接受装置具有至少一个变形区，以便通过变形区中的材料变形缓冲横向于碰撞缓冲器的纵轴传递的力。

该解决方法提供这样的优点，即，创造了一种碰撞缓冲装置，该装置借助于一变形区可实现有控制地吸收一个至少部分地横向于汽车纵向作用的碰撞能量。在此，碰撞缓冲装置将碰撞缓冲器连接在车架上，因此，该碰撞缓冲装置一方面容纳碰撞缓冲器，另一方面与车架，例如通过螺纹连接相连。在此，该碰撞缓冲装置有利地具有一变形区，该变形区位于与汽车的横梁相连接的碰撞缓冲器和车架本身之间的力线(Kraftfluss)中。因此，碰撞缓冲器吸收沿着汽车纵向的碰撞力分量(Stosskomponent)，并且在由于保险杠受碰撞产生侧向力作用时，该侧向力作用引起变形区域中的塑性变形，此时，碰撞缓冲器通过在碰撞缓冲装置中的压缩运动或侧向偏转运动转开。所以，横向于汽车纵轴的碰撞力分量被碰撞缓冲装置通过其变形区域中的塑性变形吸收，并且可以避免车架较大的损坏。

本发明另一个改进的措施设计为，接受装置设计带有一个用于容纳碰撞缓冲器的罐状拱形件，其中，该接受装置横向于碰撞缓冲器的纵向设置，并且在外侧与车架相连接。金属材料对于通过变形吸收能量是有利的，因为金属材料在经过弹性区域后提供大的变形能力，在此尤其可以使用钢材料或铝合金。除了使用金属材料，也可以使用塑料材料，并且同样是有利的。碰撞缓冲器与接受装置相连接，其中，该连接可以通过焊接连接或压接建立。该接受装置在外侧与车架相连接，其中，该连接例如可以实施为螺纹连接，并且螺栓穿过在接受装置的角区域中的孔。通过这种布置创造优化的连接，以便可以在带有横向力分量的碰撞时吸收最大的能量。

有利的是，所述罐状拱形件单件地或多件地分梯级地从所述接受装置中制出，因此，在拱形件下面产生变形空间。因此，可以有利地使用变形空间用于所述接受装置的变形。在此，接受装置在发生有足够大的横向力分量的碰撞时这样地弯曲，即，罐状拱形件通过塑性变形运动到变形空间内。接受装置可以一方面在一侧弯折，并由此使得碰撞缓冲器以一偏置角度定位在所述拱形件中，或者另一方面当碰撞在汽车纵向具有相应大的力的分量时，被压入罐状的拱形件中。在此，所述变形空间提供了拱形件或碰撞缓冲器的连接位置至车架的足够大的间距，因此，即便在较大的变形时，车架也不会损坏。

出于结构上的原因，尤其有利的是，接受装置具有吸收板和一与吸收板相连接的基板，并且所述基板具有一个孔，该孔居中地设置在纵轴上。因此可以创造一非常坚固的接受装置，该装置具有高刚性，并且允许在碰撞时有控制地仅在变形区域内变形。在吸收板断开的情况下，可以通过吸收板和基板之间的连接(该连接例如可以由螺纹连接或焊接形成)所具有的一预定的有限的强度有利地使车架保持不损坏。在碰撞缓冲装置的基板上设置所述孔的的优点在于，在接受装置或吸收板中的碰撞缓冲器有可控制的弯曲性能。如果碰撞缓冲器具有管元件，那么管元件可以穿过所述吸收板中的孔并且向基板内的孔的方向延伸。在此，在发生碰撞时，所述罐状的拱形件可以向基板的方向被压缩，此时，管元件运动到所述基板中的孔内。如果在碰撞中的变形过程中有弯曲，管元件的端部可能会碰在基板中的孔的边缘上，由此会明显增大弯曲的阻力。管元件通过压缩罐状拱形件运动进入或者穿过基板上的孔越深，那么可能的弯曲角度越大。

碰撞缓冲装置的一个有利设计的特征在于，碰撞缓冲器具有一个与横梁连接的内部的管元件和一个与接受装置连接的外部管元件，其中，内部的管元件在所述外部管元件内延伸，并且两个管元件之间的相对运动形成在碰撞缓冲器的纵轴方向上的缓冲作用。碰撞缓冲装置的这种设计有利地具有一简单并且非常坚固的结构，其中，可以通过两个管元件的压配合类型来调整力-变形性能。同样，可以使用用于吸收纵向力的碰撞缓冲器的另一实施形式，其具有这样的形状，这种形状允许在横梁和车架之间的布置，并且允许与接受装置共同作用。

用于缓冲碰撞的碰撞缓冲装置有利地设置在汽车的前端和/或后端。因此既可以有效地防止前面汽车区域的框架，也能有效地防止后面的汽车区域的框架的更大的损坏。在碰撞缓冲装置在前横梁和车架之间布置时，碰撞缓冲器可以设置在汽车车身的纵梁上，以便空间要求最小。

本发明另一改进的措施规定，横梁和车架之间的碰撞缓冲器和接受装置单重或多重，优选两重地设置在横梁外侧。通过装置的双重布置，可以获得横梁与车架的优化的固定方案，尤其是汽车后端不仅在左边，而且在右边具有一个碰撞缓冲装置，因此可以最优地吸收来自两个方向上的碰撞。

为了如此地布置碰撞缓冲装置，即，可以最佳地吸收与汽车纵轴成一角度的碰撞，规定，优选双重设置的碰撞缓冲器具有分别横向于它们各自的纵轴设置的接受装置，并按一偏角设置在横梁和车架之间，使得所述两个碰撞缓冲器的纵轴在汽车一侧相交。因此，碰撞缓冲器向外偏向汽车侧面地设置，并且可以有利地在碰撞时，在吸收板内通过在汽车纵轴方向上的变形向内偏转，并且最佳地缓冲碰撞并且吸收碰撞能量。

至少吸收板有利地具有用于使得在变形区域中的结构有控制地发生弱化的切口，以便通过横向于管元件的纵轴传递的力调整所述接受装置的变形性能，并且该吸收板具有一材料厚度，该材料厚度调节所能支承的横向于管元件的纵轴传递的力的负载水平，并因此使得可以影响变形区域中的变形性能。因此可以有针对性地使所述接受装置变弱，以便限制在变形区域开始塑性变形之前所出现的最大力。对于作用在所述接受装置上的、可直至变形区域中的材料发生变形的力的限制，在此同样可以通过片式材料的厚度来调节，因此，较小的片材料厚度导致金属体在承受较小的作用力时就已较早地发生变形。在所述接受装置采用塑料材料来制成的情况下，可以进一步通过选择所用塑料和可能的加强肋来调节所述接受装置的变形性能。

接下来借助附图，结合本发明的优选实施形式的说明，详细说明本发明其它改进的措施。图中：

图1表示碰撞缓冲装置的透视图；

图2表示碰撞缓冲装置的剖视图的示意图；

图3表示带有实施为单件的接受装置的碰撞缓冲装置的实施形式的剖视图；和

图4表示带有实施为由一吸收板和一基板组成的接受装置的碰撞缓冲装置的另一实施形式的剖视图。

图1所示的透视图示出了一种带有横梁3的碰撞缓冲装置1，其中，两个碰撞缓冲器5分别在横梁3的端侧设置在车架4的左边外侧和右边外侧。横梁3设计为U-型断面，并且从外面不可见地位于汽车2的保险杠(未示出)后面。碰撞缓冲装置1可拆卸地装配在车架4上，并且将管状或圆柱状的碰撞缓冲器5和该车架4连接，其中，碰撞缓冲器5的纵轴6基本上垂直于横梁3延伸，并且根据碰撞缓冲器5的长度与车架4相隔地设置横梁3。

图2示出了碰撞缓冲装置1的截面的示意图，其中，该碰撞缓冲装置连接碰撞缓冲器5和车架4，所述车架是汽车2的一部分。该碰撞缓冲装置1具有一个接受装置7，该接受装置按照本实施形式由一金属片组成，其中，该金属片具有矩形轮廓。接受装置7的横剖视图示出了设计在其中央的罐状拱形件8，该拱形件的中央容纳所述碰撞缓冲器5。接受装置7在外侧与车架4相连接，其中，可拆卸的连接通过在此没有详细示出的螺栓实现。在该接受装置7的罐状拱形件8和与车架4连接的部分之间延伸有一变形区域9。当出现横向于碰撞缓冲器5的纵轴6的力F_Q时，接受装置7在变形区域9的区域内变形，并且，碰撞缓冲器5可以铰接式地在碰撞缓冲装置1中转动。碰撞冲击能量中的横向于汽车纵向的部分可以耗散在接受装置7的变形工作中，因此明显减少传递到车架4的力，并且避免了车架4的损坏。

图3和4示出了按照碰撞缓冲装置1的其它实施形式的剖视图，其中，图3所示的碰撞缓冲装置1具有设计为单件的接受装置7，而图4所述的碰撞缓冲装置1具有由吸收板10和基板11组成的接受装置7。图3所示的接受装置7不对称地构造，因为该接受装置7与车架4的轮廓相适应。吸收板10具有一个孔，其中，一个外部管元件12延伸经过该孔。该外部管元件12与一个内部管元件13挤压配合，其中，挤压连接14在碰撞缓冲器5中的纵向力F_L的作用下可以通过管元件12和13的变形松开，并且通过塑性变形吸收碰撞能量。

在图4中，所述两部分的接受装置7具有一吸收板10和一基板11，其中两块板10和11在外侧相互连接。罐状的拱形件8与基板11相隔地在吸收板10的中央延伸，因此，在基板11和罐状拱形件8之间形成一个变形空间15。尤其是在发生横向于碰撞缓冲器5的纵轴6的碰撞时，在变形区域9内，所述接受装置7的吸收板10区域发生变形，使得通过罐装拱形件8向基板11方向的弯折和/或向内压缩存在用于变形的空间，因此进行变形区域15内的变形并且不损坏车身。碰撞缓冲器5的管元件12和13尤其在罐状拱形件8的压缩过程中向基板11方向运动，其中，基板11具有一个孔16，该孔居中地设置在纵轴线6上，并且具有比内部管元件或外部管元件12，13的直径更大的直径。当管元件12和/或13由于力作用向基板11的方向运动，那么管元件12，13就可以穿过孔16运动，并且在发生弯折时碰靠在孔16的边缘上，因此，弯折运动受到阻力限制。在此，罐状拱形件8受纵向力F_L作用向基板11方向的可被压缩量越大，那么在碰撞缓冲器5的纵轴6和汽车纵轴之间可能的弯折角度就越大。

本发明的实施形式不限于前面给出的几种实施形式。可考虑使用了所述本发明技术解决方案的多种变型方案，即便它们有基本上不同的实施形式。

Claims

1.一种用于汽车(2)的碰撞缓冲装置(1)，其具有一横梁(3)和至少一个碰撞缓冲器(5)，其中，在所述横梁(3)和车架(4)之间设置所述至少一个碰撞缓冲器(5)，以缓冲在该碰撞缓冲器(5)的纵轴(6)方向上的力(F_L)，其特征在于，所述碰撞缓冲器(5)和所述车架(4)通过一接受装置(7)相互连接，其中，该接受装置具有至少一个变形区域(9)，以便通过所述变形区域(9)内的材料变形缓冲横向于所述碰撞缓冲器(5)的纵轴(6)传递的力。

2.按权利要求1所述的碰撞缓冲装置(1)，其特征在于，所述接受装置(7)具有一个用于承接所述碰撞缓冲器(5)的罐状拱形件(8)，其中，所述接受装置(7)横向于所述碰撞缓冲器(5)的纵轴(6)设置，并且在外侧与所述车架(4)连接。

3.按权利要求2所述的碰撞缓冲装置(1)，其特征在于，所述罐状拱形件(8)单件地或多件分级地从所述接受装置(7)制出，并由此使得在所述拱形件(8)的下面形成一变形空间(15)。

4.按权利要求1所述的碰撞缓冲装置(1)，其特征在于，所述接受装置(7)具有一吸收板(10)和一与所述吸收板(10)相连接的基板(11)。

5.按权利要求4所述的碰撞缓冲装置(1)，其特征在于，所述基板(11)具有一孔(16)，该孔居中地设置在所述纵轴(6)上。

6.按权利要求4或5所述的碰撞缓冲装置(1)，其特征在于，所述碰撞缓冲器(5)具有一个与所述横梁(3)连接的内部管元件(13)和一个与所述接受装置(7)连接的外部管元件(12)，其中，所述内部管元件(13)在所述外部管元件(12)内延伸，并且，所述内部管元件(13)和所述外部管元件(12)相互之间的相对运动形成在所述碰撞缓冲器(5)的纵轴(6)方向上的缓冲效果。

7.按权利要求1至5之一所述的碰撞缓冲装置(1)，其特征在于，所述碰撞缓冲装置(1)设置在所述汽车(1)的前端和/或所述汽车(2)的后端。

8.按权利要求1至5之一所述的碰撞缓冲装置(1)，其特征在于，设置在所述横梁(3)和所述车架(4)之间的所述碰撞缓冲器(5)和所述接受装置(7)单重地或多重地设置在所述横梁(3)的外侧。

9.按权利要求8所述的碰撞缓冲装置(1)，其特征在于，所述碰撞缓冲器(5)双重设置在所述横梁(3)的外侧，具有分别横向于它们的纵轴(6)设置的所述接受装置(7)，并按一偏角定位在所述横梁(3)和所述车架(4)之间，使得所述双重设置的碰撞缓冲器(5)的纵轴(6)在汽车一侧相交。

10.按权利要求6所述的碰撞缓冲装置(1)，其特征在于，至少所述吸收板(10)具有用于使所述变形区域(9)内的结构有控制地发生弱化的切口，以便通过横向于所述内部管元件(13)和所述外部管元件(12)的纵轴(6)传递的力调整所述吸收装置(7)的变形性能。

11.按权利要求6所述的碰撞缓冲装置(1)，其特征在于，所述接受装置(7)的吸收板(10)具有一材料厚度，该材料厚度调节所可支承的横向于所述内部管元件(13)和所述外部管元件(12)的纵轴(6)传递的力的负载水平，并且因此可以影响所述变形区域(9)中的变形性能。