CN101720286A - 具有能量吸收器的缓冲器组件 - Google Patents

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Abstract

在一个示范性实施例中，一种汽车车辆的缓冲器系统(20)包括：配置来安装于车辆的梁(24)；和连接到梁的能量吸收器(22)。能量吸收器可调以满足对于低速和行人冲击的预定的标准，且包括框部(50)和主体(58)，所述主体(58)包括多个从框部延伸的可调的碰撞凸起部(60)。每个碰撞凸起部(60)与相邻的碰撞凸起部在长度方向分开，且至少一个碰撞凸起部包括第一横壁(62)、与第一横壁分开的第二横壁(64)、与第二横壁分开的第三横壁(78)，和连接到第一和第二横壁的前壁。第一、第二和第三横壁从框部延伸且第二横壁位于第一和第三横壁之间。

Description

具有能量吸收器的缓冲器组件
技术领域
本发明总体涉及汽车车辆缓冲器，且更具体而言，涉及能量吸收车辆缓冲器系统。
背景技术
缓冲器系统经常被设计以满足的已知的标准为美国联邦汽车车辆安全标准(FMVSS)。例如，一些能量吸收缓冲系统试图通过处理冲击能量和侵入同时不超过车辆的杆负载极限来减小由低速冲击引起的车辆损坏。另外，一些缓冲器系统试图减小由冲击引起的行人伤害。
缓冲器系统通常包括在宽度方向上横跨车辆的前或后部延伸的梁，且安装到在长度方向延伸的杆上。该梁通常为钢的，且该钢梁非常刚硬且提供了结构强度和刚度。为了改善缓冲器系统的能量吸收效率，一些缓冲器系统还包括了减震器。
能量吸收缓冲器系统或组件的效率被定义为在距离上吸收的能量的量，或在负载上吸收的能量的量。高效缓冲器系统比低效能量吸收器在短距离上吸收更多的能量。通过迅速将负载增加到恰在杆负载极限以下且保持负载不变直到冲击能量耗散，从而获得高效率。
为了改善能量吸收效率，通常例如在钢缓冲器梁和车杆之间设置减震器。减震器用于至少吸收一些由冲击引起的能量。与钢梁相比，对于缓冲器组件加入减震器造成了增加的成本和复杂性。减震器还增加了缓冲器组件的重量，因为这样增加的重量可能减小车辆的总体燃料效率，所以这不是期望的。
其他已知的能量吸收器缓冲器系统包括W形能量吸收器。然而，对于具有减小的高度的梁，W形热塑性能量吸收器的成型变得不可行。
发明内容
一方面，提供了汽车车辆的缓冲器系统。缓冲器系统包括配置来安装于车辆的梁，和连接到梁的能量吸收器。能量吸收器可调以满足对于低速和行人冲击的预定的标准，且包括框部和主体，所述主体包括多个从框部延伸的可调的碰撞凸起部(crush lobe)。每个碰撞凸起部与相邻的碰撞凸起部在长度方向分隔开，且至少一个碰撞凸起部包括第一横壁、与第一横壁分开的第二横壁、与第二横壁分开的第三横壁，和连接到第一和第二横壁的前壁。第一、第二和第三横壁从框部延伸且第二横壁位于第一和第三横壁之间。
另一方面，提供了汽车车辆的缓冲器系统，其包括：配置来安装于车辆的梁；连接到梁的热塑性能量吸收器，能量吸收器可调以满足对于低速和行人冲击的预定的标准；和设置成且大小为包封该梁和能量吸收器的面板。能量吸收器包括：框部，具有法兰；和主体，包括多个从框部延伸的可调碰撞凸起部。每个碰撞凸起部与相邻的碰撞凸起部在长度方向分隔开，且至少一个碰撞凸起部包括第一横壁、与第一横壁分开的第二横壁、与第二横壁分开的第三横壁，和连接到第一和第二横壁的前壁。第一、第二和第三横壁从框部延伸且第二横壁位于第一和第三横壁之间。
另一方面，提供了车辆缓冲器系统的能量吸收器。能量吸收器可调以满足对于低速和行人冲击的预定的标准，且包括：框部；和主体，包括多个从框部延伸的可调碰撞凸起部。每个碰撞凸起部与相邻的碰撞凸起部在长度方向分隔开，且至少一个碰撞凸起部包括第一横壁、与第一横壁分开的第二横壁、与第二横壁分开的第三横壁，和连接到第一和第二横壁的前壁。第一、第二和第三横壁从框部延伸且第二横壁位于第一和第三横壁之间。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的缓冲器组件的分解透视示意图。
图2为图1所示的能量吸收器的透视示意图。
图3为图1所示的缓冲器组件的剖面示意图。
图4为已知缓冲器组件的剖面示意图。
图5为图1所示的缓冲器组件和人腿之间的位置关系的示意图。
图6为已知的缓冲器组件和人腿之间的位置关系的示意图。
具体实施方式
在以下详细描述包括可调能量吸收器的缓冲器系统。在示例实施例中，非泡沫材料型的能量吸收器安装到梁。该梁例如由钢、铝或玻璃纤维热塑性塑料(GMT)制造。在该示例实施例中，能量吸收器由Xenoy
Figure G06802779420070724D000031
材料制造，且可调以满足期望的冲击标准，例如行人和低速冲击。更具体而言，能量吸收器的前部被调整，并可调以吸收来自行人的腿的冲击，且能量吸收器的后部被调整，并可调，用于低速障碍和摆式冲击。通过变形能量吸收器和梁，将在特定类型的冲击期间的冲击力保持恰在预定的水平之下，直到吸收了冲击事件的动能。当冲击结束时，能量吸收器实质上返回其原始形状且保持足够的完整性以经受随后的冲击。
虽然在以下参考特定的材料(例如，Xenoy
Figure G06802779420070724D000032
材料(从General ElectricCompany，Pittsfield，Massachusetts可商业获得))描述了缓冲器系统，该系统不限于这样的材料，且可以使用其他材料。例如，梁不必需为钢、铝或GMT压缩成型梁，且可以使用其他材料和制造技术。通常，能量吸收器选自引起有效能量吸收的材料，且选择梁材料和制造技术以形成刚梁。
图1是缓冲器系统20的一个实施例的分解透视图。系统20包括能量吸收器22和梁24。能量吸收器22设置于梁24和面板26之间，当组装时，其形成了车辆缓冲器。如本领域的技术人员所理解的，梁24在被安装到在长度方向延伸的框架杆(未显示)上。
面板26通常由热塑性材料形成，其能够利用常规的车辆涂漆和/或涂覆技术来涂装。通常，面板26包封能量吸收器22和加强梁24，从而两个元件一旦安装到车辆上就不可见了。
在该示例实施例中，梁24由挤制铝制造。在其他实施例中，梁24由轧制成形钢或压缩成型玻璃纤维热塑性塑料(GMT)制造。梁24可以具有多种几何形状，包括被配置为B截面、D截面、I梁或具有C或W横截面形状。梁24的几何形状被选择以根据其中使用梁的具体的应用提供期望的截面模量。梁24包括杆安装开口28，从而螺栓可以从其通过以将缓冲器系统20固定到框架杆。
能量吸收器22包括框部50，该框部50具有分别在长度方向延伸的第一和第二法兰52和54，其与梁24交叠。能量吸收器22还包括从框部50向外延伸的主体58。结合图2和3在以下示出和描述了主体58的具体配置。
现参考图2和3，能量吸收器58包括在法兰52和54之间从框部50延伸的多个碰撞凸起部60。每个碰撞凸起部60彼此间隔开，且包括第一横壁62和第二横壁64。横壁62和64形成波纹且包括交替的抬升区66和凹陷区68，其为横壁提供了附加的刚度以抵抗冲击时的挠曲。横壁62和64还可以包括多个窗或开口70。波纹的宽度和深度尺寸以及开口70的尺寸可以被修改以获得所期望的不同的刚性。每个碰撞凸起部60还包括第一侧壁72和第二侧壁74。外壁76在横壁62和64与侧壁72和74的远端之间延伸。多个碰撞凸起部60的至少一个还包括第三横壁78以形成碰撞凸起部80。在一个实施例中，碰撞凸起部80具有实质上的S形横截面。第三横壁78与第二横壁64相邻且间隔开，但是不连接到外壁76。第三横壁78与第一和第二横壁62和64类似形成波纹，且包括交替的抬升区66和凹陷区68，其为横壁78提供了附加的刚度以抵抗冲击时的挠曲。横壁78还可以包括多个窗或开口70。波纹的宽度和深度尺寸以及开口70的尺寸可以被修改以获得所期望的不同的刚性。例如，开口70的适当的形状包括但不限于矩形、正方形、三角形、或泪滴形。
与碰撞凸起部60相比，第三横壁78放大了碰撞凸起部80的能量吸收区域。如图4所示，位于面板26和梁24之间的区域82在冲击事件期间对于腿84(图6所示)没有支撑。如图3所示，第三横壁78延伸到区域82中，且在冲击事件中对于腿84(图5所示)提供了支撑。另外，如图5所示，由碰撞凸起部80支撑的腿84的长度A大于由图6所示的碰撞凸起部60支撑的腿的长度B。
在另一示范性实施例中，侧壁72和74与横壁62、64和78从第一最前部88到最后部90在厚度上线性变化。在一个实施例中，壁厚从约1毫米(mm)到约7mm变化，在另一实施例中，从约1.5mm到约5mm变化，且在又一实施例中，从约2.5mm到约3.5mm变化。在另一实施例中，壁厚从最前部88到最后部90不变且在约1mm到约7mm之间。在又一实施例中，壁厚呈阶梯。具体而言，最前部88的壁厚不变，且最后部90的厚度不变，且最后部90的壁比最前部88的壁更厚。
碰撞凸起部60和80是可调的，其在于通过选择每个部分88和90的厚度可以改变碰撞凸起部60和80的响应。例如，碰撞凸起部60和80的前部88被调整，并可调以吸收来自行人腿的冲击，且后部90被调整并可调，用于低速和摆式冲击。
当然，根据车辆的冲击能量需求，每个碰撞凸起部60和80可以具有许多不同几何形状的任何之一。根据联邦汽车车辆安全标准(FMVSS)，在障碍和摆式冲击中，每个碰撞凸起部60和80均具有轴向碰撞模式，且还具有刚度可调性从而满足期望的冲击负载挠曲标准。
合适地调整能量吸收器22的另一方面为选择所使用的热塑性树脂。所使用的树脂按所需可以具有低模量，中模量或高模量。通过仔细选择这些变量的每个，可以制造满足期望的能量冲击目标的能量吸收器。
用于能量吸收器22的材料的特性包括高韧性/延展性、热稳定、高能量吸收容量、好的模量对伸长率比和循环能力(recyclability)。虽然能量吸收器可以按段成型，但是能量吸收器也可以为由韧性的塑料材料制成的单一结构。能量吸收器的示例材料为Xenoy
Figure G06802779420070724D000051
材料，如上所述。当然，也可以使用其他工程热塑性树脂。通常的工程热塑性树脂包括但不限于：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯、聚碳酸酯/ABS共混物、共聚碳酸酯-聚酯、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(ASA)、丙烯腈(乙烯-聚丙二胺改性的)-苯乙烯(AES)、亚苯基醚树脂、聚亚苯基醚/聚酰胺的共混物(来自GeneralElectric Company的NORYL GTX
Figure G06802779420070724D000052
)、聚碳酸酯/PET/PBT的共混物、聚对苯二甲酸丁二酯和抗冲改性剂(来自General Electric Company的XENOY
Figure G06802779420070724D000053
树脂)、聚酰胺、苯硫醚树脂、聚氯乙烯(PVC)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)，低/高密度聚乙烯、聚丙烯和热塑性烯烃(TPO)。
上述的缓冲器组件20允许在下腿冲击期间减速、旋转和切变的更好的处理。缓冲器组件20允许使用更小高度的梁，而且在冲击期间合适地分布负载。碰撞凸起部80提供了增加的腿覆盖高度且有助于满足或超过政府行人安全要求。
虽然就各种具体实施例描述了本发明，但是本领域的技术人员可以理解，在权利要求的精神和范围内，本发明可以在有修改的情形下被实施。

Claims (20)

1.一种汽车车辆的缓冲器系统，所述缓冲器系统包括：
配置来安装于车辆的梁；和
连接到所述梁的能量吸收器，所述能量吸收器可调以满足对于低速和行人冲击的预定的标准，所述能量吸收器包括：
框部；和
主体，所述主体包括多个从所述框部延伸的可调的碰撞凸起部，每
个所述碰撞凸起部与相邻的碰撞凸起部在长度方向分隔开，且至少一个
碰撞凸起部包括：
第一横壁；
与所述第一横壁分隔开的第二横壁；
与所述第二横壁分隔开的第三横壁，所述第一、第二和第三横壁从
所述框部延伸；和
连接到所述第一和所述第二横壁的前壁，所述第二横壁位于所述第
一横壁和所述第三横壁之间。
2.根据权利要求1的缓冲器系统，其中所述第一、第二和第三横壁的至少之一形成波纹。
3.根据权利要求1的缓冲器系统，其中所述第一、第二和第三横壁的至少之一包括预定尺寸和形状的开口。
4.根据权利要求1的缓冲器系统，其中所述多个碰撞凸起部的至少之一包括第一侧壁和第二侧壁。
5.根据权利要求4的缓冲器系统，其中所述第一端壁和所述第二端壁的至少之一包括预定尺寸和形状的开口。
6.根据权利要求5的缓冲器系统，其中所述能量吸收器包括注射成型的热塑性材料。
7.根据权利要求1的缓冲器系统，其中所述梁包括钢、铝、热塑性塑料和玻璃纤维热塑性塑料的至少一种。
8.根据权利要求1的缓冲器系统，还包括设置成且大小为包封所述梁和所述能量吸收器的面板。
9.一种汽车车辆的缓冲器系统，所述缓冲器系统包括：
配置来安装于车辆的梁；
连接到梁的热塑性能量吸收器，所述能量吸收器可调以满足对于低速和行人冲击的预定的标准；和
设置成且大小为包封所述梁和所述能量吸收器的面板；
所述能量吸收器包括：
框部，所述框部包括法兰；和
主体，包括多个从所述框部延伸的可调碰撞凸起部，每个所述碰撞凸起部与相邻的碰撞凸起部在长度方向分隔开，且至少一个碰撞凸起部包括：
第一横壁；
与所述第一横壁分隔开的第二横壁；
与所述第二横壁分隔开的第三横壁，所述第一、第二和第三横壁从所述框部延伸；和
连接到所述第一和所述第二横壁的前壁，所述第二横壁位于所述第一横壁和所述第三横壁之间。
10.根据权利要求9的缓冲器系统，其中所述第一、第二和第三横壁的至少之一形成波纹。
11.根据权利要求9的缓冲器系统，其中所述第一、第二和第三横壁的至少之一包括预定尺寸和形状的开口。
12.根据权利要求9的缓冲器系统，其中所述多个碰撞凸起部的至少之一包括第一侧壁和第二侧壁。
13.根据权利要求12的缓冲器系统，其中所述第一端壁和所述第二端壁的至少之一包括预定尺寸和形状的开口。
14.根据权利要求13的缓冲器系统，其中所述能量吸收器包括注射成型的热塑性材料。
15.根据权利要求9的缓冲器系统，其中所述梁包括钢、铝、热塑性塑料和玻璃纤维热塑性塑料的至少一种。
16.一种车辆缓冲器系统的能量吸收器，所述能量吸收器可调以满足对于低速和行人冲击的预定的标准，且包括：
框部；和
主体，包括多个从所述框部延伸的可调碰撞凸起部，每个所述碰撞凸起部与相邻的碰撞凸起部在长度方向分隔开，且至少一个碰撞凸起部包括：
第一横壁；
与所述第一横壁分隔开的第二横壁；
与所述第二横壁分隔开的第三横壁，所述第一、第二和第三横壁从所述框部延伸；和
连接到所述第一和所述第二横壁的前壁，所述第二横壁位于所述第一和所述第三横壁之间。
17.根据权利要求16的能量吸收器，其中所述第一、第二和第三横壁的至少之一形成波纹。
18.根据权利要求16的能量吸收器，其中所述第一、第二和第三横壁的至少之一包括预定尺寸和形状的开口。
19.根据权利要求16的能量吸收器，其中所述多个碰撞凸起部的至少之一包括第一侧壁和第二侧壁。
20.根据权利要求19的能量吸收器，其中所述第一端壁和所述第二端壁的至少之一包括预定尺寸和形状的开口。
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