CN101624067A - 设置在机动车上的连接设备及用于控制该连接设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设置在机动车(1)上的连接设备(8)，所述连接设备用于将所述机动车(1)的结构部件(2)可释放地连接到机动车车身(3)上，所述连接设备(8)包括螺栓连接系统(9)。所述连接设备(8)还包括烟火装料装置(23)和点火器(23)，所述点火器(23)适于当接收到点火信号时使所述烟火装料装置(23)引爆，所述烟火装料装置(23)设置在所述螺栓连接系统(9)的附近，从而使所述烟火装料装置在引爆的基础上破坏所述螺栓连接系统(9)的连接功能，进而使所述结构部件(2)从所述车身(3)释放。

Description

设置在机动车上的连接设备及用于控制该连接设备的方法

技术领域

本发明涉及一种设置在机动车上的连接设备，该连接设备用于将机动车的结构部件可释放地连接到机动车车身上，所述连接设备包括螺栓连接系统。

本发明还涉及一种用于控制设置在机动车上的连接设备的方法，所述连接设备用于将机动车的结构部件可释放地连接到机动车车身上。

背景技术

在机动车设计中，在碰撞情况下机动车结构的能量吸收特征是一个重要考虑因素。在碰撞情况下，机动车乘客受到碰撞载荷，进而可能导致严重受伤。所述碰撞载荷例如是碰撞过程中的高加速度导致的结果。碰撞过程中乘客所受到的加速度的级别严重受到机动车结构刚度的影响。孰知的方式是，限定一定的变形区域，这些区域适用于吸收碰撞能量以降低由乘客所经历的加速度的级别，并因此降低对乘客造成伤害的危险。通过吸收充分大量的碰撞能量，使乘客在碰撞情况下受到较低的加速度。机动车的前副车架通常通过螺栓连接件固定到机动车车身上。

在某些碰撞情况下改善乘客保护的一种方法是在碰撞的过程中释放结构部件。上述类型的连接设备在文献JP-11348578中有所公开，该文献公开了一种改善机动车吸收撞击能力的可释放的托架(bracket)设备。设置在汽车前端结构中的两个结构通过螺栓连接到一起，所述螺栓插入第一结构中的螺栓孔并且插入第二结构中敞开的面向上的椭圆形孔。当在碰撞中超过一定的碰撞力时，所述第二结构经由螺栓的滑移运动而从第一结构释放，所述螺栓由所述椭圆形孔导向。这种技术方案具有这样的缺陷，即，可能导致在某些碰撞情况下对于乘客保护的程度不够。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种连接设备，该连接设备用于将机动车的结构部件连接到机动车车身上以改善在各种碰撞情况下的乘客保护。

上述目的以及其它目的通过设置在机动车上的连接设备来实现，所述连接设备用于将所述机动车的结构部件可释放地连接到机动车车身上，所述连接设备包括螺栓连接系统。其中，所述连接设备还包括烟火装料装置(pyrotechnical charge)和点火器，所述点火器适用于，当接收到点火信号时使所述烟火装料装置引爆，所述烟火装料装置设置在所述螺栓连接系统的附近，从而使所述烟火装料装置在引爆的基础上破坏所述螺栓连接系统的连接功能，进而使所述结构部件从所述车身释放。

因此，提供一种用于将结构部件连接到车身上的适合地可释放的连接设备。在某些碰撞情况下，机动车机构所降低的强度对于改善乘客保护是具有优势的，这是因为碰撞能量可以通过更有效地利用变形区域以更有效的方式被吸收。

当接收到点火信号时，该点火信号是对预发碰撞的提示，因此所述螺栓连接系统的连接功能可以被破坏，并且由此可以使结构部件从车身释放。紧接着，机动车前端结构的强度降低，这是因为释放的结构部件不再对前端结构强度起作用。通过降低强度当具有优势时，在碰撞情况下由乘客所经历的加速度可以降低，并且因此对乘客造成伤害的危险也可以降低。

所述螺栓连接系统优选地包括螺栓以及与所述螺栓接合的螺母，所述螺栓延伸穿过设置在所述结构部件中的孔，并且还穿过设置在所述机动车车身中的孔，所述螺母适用于通过所述烟火装料装置而被破坏。因此，提供了一种连接设备，在所述连接设备中彼此连接的部分能够以坚固和可靠的方式释放。

优选地，所述连接设备还包括拔出部件，当所述螺栓连接系统的连接功能被破坏时，所述拔出部件可通过碰撞力进行操作，并用于将所述螺栓从所述结构部件和所述机动车车身中的所述孔中的至少一个拔出。因此，提供了一种坚固和可靠的连接设备，所述连接设备在所述螺母被破坏时立即将所述螺栓拔出。

所述拔出部件优选地由杠杆臂形成，所述杠杆臂以其第一端部固定在所述螺栓上，并且以其第二端部可枢转地安装到所述车身上。在碰撞力的基础上，杠杆臂迫使所述螺栓从至少一个孔中被拔出。因此，提供了一种坚固和可靠的拔出部件。因此，碰撞力表现为将所述螺栓从至少一个孔中拔出。

优选地，所述杠杆臂具有至少一个削弱部以使所述杠杆臂由此能够枢转运动。

优选地，所述螺母由螺母切块构成，所述螺母切块通过固定套环与所述螺栓接合固定。因此，提供了一种坚固和稳定的连接。当接收到点火信号时，所述套环通过所述烟火装料装置的引爆而与所述切块螺母脱离。

优选地，所述螺栓连接系统还包括壳体，在所述壳体中设有所述螺母切块和所述固定套环，以提供一种坚固和可靠的连接设备。

优选地，所述固定套环和所述壳体之间形成有圆周式通道，所述圆周式通道与所述烟火装料装置连通。因此，切块的螺母能够以可控和快速的方式被分解。

优选地，设置在所述机动车上的所述连接设备用于将副车架可释放地连接到所述机动车车身上，所述副车架诸如为所述机动车的前副车架或后副车架。

所述烟火装料装置和所述点火器优选地形成诸如烟火引爆管的引爆器设备的一部分，以提供一种具有少数部件并且便于装配和安装在机动车上的技术方案。而且，这种引爆管的使用以可控和快速的方式提供了烟火装料装置的点火。

优选地，从传感器系统接收到点火信号，所述传感器系统诸如为以碰撞为基础的传感器系统或以预碰撞为基础的传感器系统。

本发明的另一目的是提供一种用于控制连接设备的方法，所述连接设备将机动车的结构部件连接到机动车车身上。

所述目的以及其它目的通过用于控制设置在机动车上的连接设备的方法来实现，所述连接设备用于将所述机动车的结构部件可释放地连接到机动车车身上，所述连接设备包括螺栓连接系统。其中，所述方法包括以下步骤：基于来自至少一个碰撞传感器的信息而产生碰撞指示信号；将所述碰撞指示信号与第一预设值相比较；以及一旦所述碰撞指示信号值大于所述第一预设值，就引爆烟火装料装置，所述烟火装料装置设置在所述螺栓连接系统的附近，从而在引爆的基础上破坏所述连接设备的连接功能。

因此，在碰撞情况下，可以从机动车车身适合地释放结构部件，由此可以在不同的碰撞情况下改善乘客保护，降低的强度在这些碰撞情况中是具有优势的。

优选地，所述将碰撞指示信号与第一预设值相比较的步骤还包括，还将所述碰撞指示信号与第二预设值相比较，并且所述引爆烟火装料装置的步骤仅是在所述碰撞指示信号值大于所述第一预设值而低于所述第二预设值时才执行。

所述碰撞指示信号优选地与所述机动车的速度有关。

本发明的其它目的、特征和优势将在以下的详细内容中结合权利要求和附图进行说明。

附图说明

现将结合附图对本发明进行详细说明，附图中示出了本发明的一个优选实施例，其中：

图1示出了一部分的机动车结构；

图2示出了本发明一个实施例的连接设备的局部示意图；

图3a示出了图2中的连接设备的局部示意图；

图3b示出了图2所示的连接设备的螺栓连接系统的局部示意图；

图3c示出了图3b所示的螺栓连接系统的功能；

图4a-c示出了在第一种碰撞情况下图2所示的连接设备的功能；

图5示出了在第二种碰撞情况下图2所示的连接设备的功能。

具体实施方式

图1示出了机动车结构1的一部分，该图中，本发明的一个实施例可以适用于将前副车架2的后端可释放地连接到机动车车身3上。机动车结构1为单元体构造。形成机动车前部结构1a一部分的前副车架2包括纵向和横向延伸的结构部件。通常情况下，前副车架2以四个连接点连接到车身3上：两个在前副车架2的前端；两个在前副车架的后端。机动车前部结构1a还包括可折叠的结构部件6，该结构部件适用于形成变形区域7，在该变形区域内，碰撞能量在撞击过程中被吸收。

图2示出了本发明一个实施例中前副车架2的示意图，该前副车架的后端2a通过连接设备8连接到机动车车身3上。前副车架2可以利用一个或多个连接设备8连接到车身3上。在这种情况下，前副车架2的后端2a利用两个平行的连接设备8连接到车身3上。每个连接设备8都包括螺栓连接系统9、引爆设备23以及牵引装置12。每个引爆管23都通过电线27连接到电控装置26上。

图3a、3b和3c示出了连接设备8的不同方面。可释放的螺栓连接系统9包括螺栓10以及具有内螺纹的螺母11(图3a中未示出)。在图3b和3c中所示的螺母11包括三个螺母切块(nut segment)11a、11b、11c。螺栓10延伸穿过一套筒，该套筒形成前副车架2的后端2a的一部分，并且螺栓还穿过设在车身3上的孔，进而与切块螺母11接合。

牵引装置，在这种情况下为可枢转的杠杆臂12，在其第一端部13上形成为前端13，该前端固定到螺栓10上；而在杠杆臂的第二端部14上形成为后端14，该后端安装到车身3上。杠杆臂12的后端14可以通过连接装置安装在车身3上，诸如通过螺栓连接件、螺丝、铆钉或通过焊接。杠杆臂12的前端13通过螺栓10固定在前副车架2的后端2a上，该螺栓延伸穿过杠杆臂12上的孔。螺栓10的螺栓头15将杠杆臂12的前端13定位。可选择地，具有与螺栓10的外螺纹接合的内螺纹的螺母可以用于将杠杆臂12定位。杠杆臂12具有第一削弱部16以及第二削弱部17，所述削弱部都适用于产生变形，以当螺母切块11a、11b、11c分解时使杠杆臂12能够在冲击力下产生枢转运动。一旦螺母11被破坏，可变形的杠杆臂12由此通过经由螺栓10作用在杠杆臂12上的冲击力而枢转并且将螺栓10拔出。因此，杠杆臂12用于当螺栓连接系统9的连接功能被破坏时将螺栓10从车身3立即拔出。

切块螺母11通过围绕螺母11设置的固定套环18来固定，最好参见图3b所示。螺栓连接系统9还包括壳体19，切块螺母11和套环18设置在该壳体中。壳体19通过螺栓连接件连接到机动车车身3上，在壳体上螺栓(未示出)延伸穿过壳体19的底部凸缘21上的孔20。固定套环18和壳体19之间形成一圆周式通道22。

这种情况下，引爆设备为本领域技术人员公知的一种烟火引爆管23，并包括烟火装料装置和电点火器。因此，烟火引爆管23既包括烟火装料装置还包括点火器。可以理解为，可选择地，烟火装料装置和点火器可以是各自独立的设备。烟火引爆管23是这样设置的，即，根据引爆管23的点燃使固定套环18从切块螺母11处移去。引爆管23容纳在壳体19的容纳部24内。为了将引爆管23固定，可以在引爆管上设置外螺纹，从而使引爆管的外螺纹与容纳部24的内螺纹接合。如图2所示，引爆管23通过电线27连接到控制装置26上。容纳部24以及由此的引爆管23通过壳体19中的孔而与圆周式通道22相连通。

参见图3b和图3c，现将对可释放的螺栓连接系统9的功能进行说明。由于引爆管23的引燃，产生一个在升高压力下的气体体积，该气体体积收集在圆周式通道22中。由于圆周式通道22内升高的压力，产生一作用在套环18的法兰25上的力，因此，使套环18产生脱离切块螺母11的运动，如图3c中的箭头A所示。于是，使螺母切块11a、11b、11c能够在径向上运动。此时，由于冲击力使螺栓10受到箭头C所示方向上的力。于是，通过来自螺栓10的作用力使螺母切块11a、11b、11c与螺栓10分开，如图3c中的箭头B所示。如图3c中所示，螺母切块11a、11b、11c可以在滑盘28内径向向外滑动，该滑盘安装在壳体19上。因此，螺栓连接系统9的连接功能被破坏，从而能够使前副车架2的后端2a相对于机动车车身3产生位移。

参见图4a-4c，将要对碰撞情况下的上述实施例的功能进行解释说明。在这种情况下，对应于中间区域速度区间的前部冲撞由碰撞传感器来检测。为了降低机动车驾乘者(们)的受伤危险，通过使前副车架2的后端2a从车身3释放来降低机动车前部结构1a的刚性是有优势的。因此，对于机动车驾乘者(们)的受伤危险，削弱的机动车前部结构1a允许变形区域7以更有效的方式吸收碰撞能量。

图4a示出了烟火装料装置23点燃之后的连接设备8。如上所述，于是，连接功能被破坏。冲击力在箭头D所示的方向上作用在前副车架2上。由于冲击力经由螺栓10从前副车架2传递到杠杆臂12，使杠杆臂12旋转，如图4b中箭头E所示。因此，螺栓10通过杠杆臂12从车身3上被拔出。从而使副车架2的后端2a能够相对于车身3产生位移，并且前副车架2不再用于吸收碰撞能量。因此降低了机动车前部结构1a的坚固性。如上文所述，前副车架2还可以在前副车架2的前端连接到车身3上。这些连接在碰撞之后仍可以在适当的位置，以使前副车架2的前端在碰撞后仍连接到车身3上。然而，由于副车架2的后端2a没有与车身3连接，因此使前副车架2相对于车身3产生位移，并且降低了机动车前部结构1a的坚固性。在一个可选择的实施例中，位于前副车架2前端的两个连接件还可以通过可释放的连接设备连接到机动车车身3上，该可释放的连接设备类似于上文所述的连接设备8。

图4c示出了后来当螺栓10从车身3和后端2a处释放时的连接设备8。然后，前副车架2的后端2a相对于车身3进一步移位。

在某些特定的碰撞情况下，如上文所述，需要使前副车架2从车身3释放。根据本发明的一个实施例，通过连接设备连接到车身3上的前副车架2和/或其它结构部件可以在诸如正面、倾斜、交叠、侧面和后部的碰撞情况下释放，也可以在倾翻情况下释放。

关于正面碰撞，前副车架2的后端2a优选地在碰撞情况下根据中间区域的速度区间来释放，诸如30-60km/h的相对速度。特别是，前副车架2的后端2a优选地在碰撞情况下根据“美国汽车安全技术法规208(FMVSS 208)”关于“刚性障碍物完全正面碰撞”的规定来释放。

如所描述的那样，前副车架2通过两个平行的连接设备8连接到车身3上，这两个平行的连接设备分别设置在副车架后端2a的侧面，如在机动车的横向方向上所见。在偏移和/或交叠的碰撞情况下，具有优势的是，仅释放将前副车架2的后端2a连接到车身3上的两个连接设备8中的一个，以降低在非碰撞侧的前部结构的刚性，从而使前部结构适合于机动车前部结构1a的更为均匀分布的变形。

然而，在一些诸如低速碰撞或高速碰撞的情况下，并不希望将副车架2从车身3上释放。如果检测到这种碰撞，连接功能优选地不受到影响，并且因此在碰撞过程中得以维持。例如，既然是需要降低对机动车结构的潜在损害，这就有在诸如以低于10km/h的速度下发生低速碰撞情况。此外，在高速碰撞情况下，诸如在机动车1和碰撞物之间以大约60km/h的相对速度碰撞，需要具有更坚固的结构，并因此前副车架2也优选地不被释放。在高速碰撞情况下，需要前副车架2的刚性作用，并且通过前副车架2的变形所吸收的能量可以使机动车驾乘者(们)受到较低负载。

控制装置26(如图2所示)基于接受来自例如至少一个碰撞传感器的信号来确定在碰撞情况下应该启动点火器还是不启动点火器。以碰撞为基础的传感器和/或以预碰撞为基础的传感器可以用于产生碰撞提示信号，该碰撞信号是关于碰撞强度的提示。在碰撞情况下决定是否发送引爆信号的控制装置26的触发逻辑能够基于碰撞提示信号，例如，可以提示机动车速度、机动车之间的变数增量速度(delta speed)、机动车和固定障碍物之间的变数增量速度、加速度、碰撞强度或其结合。

由于控制装置26根据所检测到的碰撞情况决定是否应该释放该连接件，因此副车架2和车身3之间的连接件可适宜地释放。对比于公知文献JP-11348578的技术方案，其中，当某个作用力超过极限时结构部件被释放，根据本发明的一个实施例，结构部件(们)的特定释放能够由此通过利用连接设备8来实现。

如上所述，在一些碰撞情况中，并不期望使前副车架2从车身3释放。图5示出了高速碰撞情况下的连接设备8，其中，已经确定了释放前副车架2并不具有优势，这是因为变形区域7需要受到前副车架2的支持以使驾乘者周围的空间(也就是乘客舱1b)不变形。在这种情况下，螺栓连接系统9的连接功能在整个碰撞过程中得以保持。

应该理解为，在没有背离权利要求所限定的本发明的技术方案的情况下，本发明的所述实施例能够通过本领域技术人员进行修改和变化。

在所述实施例中，前副车架2的后端2a利用连接设备8连接到车身3上。根据本发明的一个实施例，可选择地或另外地，机动车1的诸如另一类副车架、拖钩、座椅结构或后轴的其它结构部件也可以通过利用连接设备来连接到机动车车身3上。

此外，将杠杆臂12设置成在螺母切块11a、11b、11c分离之后将螺栓10从车身3上拔出。在一个可选择的实施例中，其中不具有杠杆臂12，车身3中的孔可以为特大型的和/或椭圆形，以确保螺栓10能够从车身3释放。在螺母切块11a、11b、11c分离之后，螺栓10将在这种情况下从车身3脱落。

在另一个可选择的实施例中，车身3中的孔沿纵向延伸，并且形成导向槽，该导向槽适用于在螺母切块11a、11b、11c分离之后允许螺栓10沿纵向运动。因此，尽管该导向槽没有将螺栓从车身3拔出，但是该导向槽由此能够使螺栓10运动。

Claims (15)

1.一种设置在机动车(1)上的连接设备(8)，所述连接设备用于将所述机动车(1)的结构部件(2)可释放地连接到机动车车身(3)上，所述连接设备(8)包括螺栓连接系统(9)，

其特征在于，所述连接设备(8)还包括烟火装料装置(23)和点火器(23)，所述点火器(23)适于当接收到点火信号时使所述烟火装料装置(23)引爆，所述烟火装料装置(23)设置在所述螺栓连接系统(9)的附近，从而使所述烟火装料装置在引爆的基础上破坏所述螺栓连接系统(9)的连接功能，进而使所述结构部件(2)从所述车身(3)释放。

2.根据权利要求1所述连接设备(8)，其特征在于，所述螺栓连接系统(9)包括螺栓(10)以及与所述螺栓(10)接合的螺母(11)，所述螺栓延伸穿过设置在所述结构部件(2)中的孔，并且还穿过设置在所述机动车车身(3)中的孔，所述螺母(11)适于通过所述烟火装料装置(23)而被破坏。

3.根据权利要求2所述连接设备(8)，其特征在于，所述连接设备还包括拔出部件(12)，当所述螺栓连接系统(9)的连接功能通过所述烟火装料装置(23)而被破坏时，所述拔出部件可通过碰撞力进行操作，并用于将所述螺栓(10)从所述结构部件(2)和所述机动车车身(3)中的所述孔中的至少一个中拔出。

4.根据权利要求3所述连接设备(8)，其特征在于，所述拔出部件由杠杆臂(12)形成，所述杠杆臂以其第一端部固定在所述螺栓(10)上，并且以其第二端部可枢转地安装到所述车身(3)上。

5.根据权利要求4所述连接设备，其特征在于，所述杠杆臂(12)具有至少一个削弱部以使所述杠杆臂能够枢转运动。

6.根据权利要求2至5中任意一项所述连接设备，其特征在于，所述螺母(11)由螺母切块(11a、11b、11c)构成，所述螺母切块通过固定套环(18)与所述螺栓(10)接合固定。

7.根据权利要求6所述连接设备，其特征在于，所述螺栓连接系统(9)还包括壳体(19)，所述螺母切块(11a、11b、11c)和所述固定套环(18)设置在所述壳体中。

8.根据权利要求7所述连接设备(8)，其特征在于，所述固定套环(18)和所述壳体(19)之间形成有圆周式通道(22)，所述圆周式通道(22)与所述烟火装料装置(23)连通。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述连接设备(8)，其特征在于，设置在所述机动车(1)上的所述连接设备(8)用于将副车架可释放地连接到所述机动车车身(3)上，所述副车架诸如为所述机动车(1)的前副车架(2)或后副车架。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述连接设备(8)，其特征在于，所述点火器(23)适于接收来自传感器系统的点火信号，所述传感器系统诸如为以碰撞为基础的传感器系统或以预碰撞为基础的传感器系统。

11.根据权利要求1至10中任意一项所述连接设备(8)，其特征在于，所述点火器(23)适用于根据碰撞类型而可选择地被触发。

12.根据权利要求1至11中任意一项所述连接设备(8)，其特征在于，所述点火器(23)适用于当所述机动车(1)和所检测的碰撞物之间的相对速度在30-60km/h区间内时被触发。

13.一种用于控制设置在机动车(1)上的连接设备(8)的方法，所述连接设备用于将所述机动车(1)的结构部件(2)可释放地连接到机动车车身(3)上，所述连接设备(8)包括螺栓连接系统(9)，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

基于来自至少一个碰撞传感器的信息而产生碰撞指示信号；

将所述碰撞指示信号与第一预设值相比较；以及

一旦所述碰撞指示信号值大于所述第一预设值，就引爆烟火装料装置(23)，所述烟火装料装置(23)设置在所述螺栓连接系统(9)的附近，从而在引爆的基础上破坏所述连接设备(8)的连接功能。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述将碰撞指示信号与第一预设值相比较的步骤还包括，还将所述碰撞指示信号与第二预设值相比较，并且所述引爆烟火装料装置(23)的步骤仅是在所述碰撞指示信号值大于所述第一预设值而低于所述第二预设值时才执行。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述碰撞指示信号与所述机动车(1)的速度有关。

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