CN102951105B - 用于机动车辆的惯性锁定反作用保险杠 - Google Patents

Abstract

一种用于机动车辆的能量吸收前端设备，包括一对车架纵梁、制造成能够相对于车架纵梁沿纵向轴线移动的支杆(可挤压构件)、由支杆支撑的保险杠横梁、以及抵抗每个支杆相对于车架纵梁的向后移动的弹簧。当车辆经历大于阈值水平的纵向减速时惯性启动锁定装置抑制支杆向后移动，使得支杆可以吸收高速碰撞时的冲击能。如果车辆牵涉低能碰撞，如与行人的碰撞，则车辆经历的减速小于阈值水平，并且支杆保持在解锁状态下，在该解锁状态下，支杆能够克服弹簧向后移动，以减轻传递至行人的碰撞能。

Description

用于机动车辆的惯性锁定反作用保险杠

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的保险杠，并且更具体地，本发明涉及根据碰撞期间车辆所经历的减速的水平而在两种能量吸收模式中的一种下操作的保险杠。

背景技术

很多机动车辆的前保险杠系统都使用位于保险杠横梁与车架之间的碰撞缓冲罐。碰撞缓冲罐被设计成当在相对高速的前方碰撞期间受到压缩力时以可预测的方式变形，以吸收动能。通过设计，碰撞缓冲罐能够仅仅在撞击/冲击具有这样的严重程度(在车辆所经历的减速水平方面)以致其他乘员安全系统可能不能独自地充分保护乘员时才发生变形。

在机动车辆与行人之间的碰撞中，施加于车辆保险杠的力通常充分地低于会导致碰撞缓冲罐变形的力，从而碰撞缓冲罐无法向行人提供任何保护。可以提供其他的特征或装置以减少行人受伤的可能性和/或严重程度。

已经提出了使用某种类型的传感器(接触传感器、雷达传感器、激光雷达传感器、光学传感器等)的车载系统，以检测和/或预测与行人的碰撞。当检测或预测到与行人的碰撞时，启动或运用某种类型的相应措施以缓和行人受到的冲击。这种系统需要复杂的传感器和机电系统以适当且可靠地发挥功能。

发明内容

为了解决现有技术中的至少一个问题，公开了一种保险杠系统，其使用减速启动触发器以选择性地锁定保险杠系统，或者允许与行人的低重力加速度(从车辆参照系开始)冲击期间保险杠横梁向后移动。

在所公开的本发明实施例中，用于将保险杠横梁安装于机动车的车架的设备包括：具有前端和后端的支杆，前端适于附接至保险杠横梁，后端适于与车架接合以便沿冲击轴线相对于车架向后移动；和惯性启动锁定装置。当支杆经历大于阈值水平的冲击减速时该锁定装置抑制支杆的向后移动。锁定装置包括：适于相对于车架固定安装的至少一个第一接合构件；安装于支杆的至少一个第二接合构件，其设置在第一接合构件的前方，支杆能够相对于第二接合构件沿所述冲击轴线向后移动；以及相对于支杆可移动地安装的至少一个质块。质块安装成使得大于阈值水平的冲击减速导致质块由于惯性而相对于支杆向前移动。质块的惯性移动使第二接合构件相对于支杆固定不动，从而支杆的向后移动驱动第二接合构件与第一接合构件锁定接触。通过第一和第二接合构件之间的锁定接触防止了支杆的进一步向后移动，使得支杆可以承受冲击力。

当车辆与行人碰撞时，这种锁定设备将不被触发或锁定，使得支杆能够向后移动经过较长的能量吸收行程，从而减轻行人受到的冲击脉冲。

在另一个公开的实施例中，质块具有形成在其上的至少一个斜面，质块的惯性移动推动斜面靠在至少一个锁定板上并将锁定板移动到锁定位置，在该锁定位置中锁定板使第二接合构件固定不动。

在另一个公开的实施例中，安装有支架，该支架安装成相对于车架沿冲击轴线移动，并且该支架具有形成在其上的至少一个斜面。质块的惯性移动对锁进行致动以防止支架相对于车架的移动，使得支杆的进一步移动致动至少一个锁定板以使第二接合构件固定不动。

在另一个公开的实施例中，设置在支杆与车架之间的弹簧定向成施加抵抗支杆相对于冲击轴线向后移动的力。该弹簧用来减少撞击期间施加于行人的脉冲，并且还用来在车辆没有受损的撞击之后将支杆和保险杠复位到原始位置。

在另一个公开的实施例中，第一接合构件和第二接合构件中的至少一个是楔形的。

附图说明

现在将仅参照附图通过示例来描述本发明的实施例，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的保险杠系统的示意性剖视图；

图2是沿图1中的线2-2剖切的示意性截面图；

图3是在与另一个车辆或其他大质量物体碰撞后图1和图2的保险杠系统的示意图；

图4是在与行人碰撞后图1和图2的保险杠系统的示意图；

图5是根据本发明的另一实施例的保险杠系统的示意性剖视图；

图6是在高速冲击前图5的支架和锁定机构的示意图；

图7是处于锁定状态的图5和图6的支架和锁定机构的示意图；

图8示出了惯性锁机构的一个实施例；

图9是使用摆锤的锁定系统的替代性实施例的示意图，其中锁定机构处于解锁状态；以及

图10是图9的摆锤的示意图，其中锁定机构处于锁定状态。

具体实施方式

根据需要，在此公开本发明的详细实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是对可以通过多种可替代形式实施的本发明的示例。附图未必按照真实比例绘制；一些特征可能别夸大或最小化，以示出特定部件的细节。因此，此处公开的具体结构和功能方面的细节不应理解为限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以多种方式使用本发明的代表性基础。

如此处所使用的，术语“汽车”和“机动车辆”表示任何用于路上行驶或越野行驶的轮式车辆，并且包括(但不限于)轿车、卡车、商用车辆、交叉类型车辆、以及建筑用车辆。

图1和图2示意性地示出了车架纵梁10的前部和前保险杠横梁12。保险杠横梁12附接于支杆14的前端，并且横梁/支杆组合能够相对于车架纵梁10沿着车辆的纵向轴线移动。在典型的机动车辆中，前保险杠横梁将安装于两个支杆，在车身的外侧部分处或附近，两个纵向车架纵梁中的每一个各附接有一个支杆。支杆14的纵向移动可以例如通过安装在支杆与车架之间的引导轨道16并且使用球轴承、滚子轴承或类似的装置来实现。引导轨道16可以包括限制支杆14相对于车架纵梁10的向前/向后移动的范围的叠合端板16a或其他特征。

支杆14可以是车辆安全行业中所称的碰撞缓冲罐：被设计成在受到例如由高速前端碰撞所施加的纵向载荷下变形(或挤压)的管状构件。碰撞缓冲罐的变形能够吸收碰撞的动能并且由此保护车辆的乘员免于受伤。

为了简化起见，支杆14和车架10的相应部分描述为在横截面上为矩形。然而，可以替代性地实施本发明，涉及具有其他多边形、圆形、或者不规则横截面或者具有任何适当形状的开口横截面的支杆和车架。支撑块18紧固在支杆14内并且保持锁定板20，锁定板20能够相对于支撑块和支杆向外移动。板弹簧22朝支杆14的纵向中心线向内偏压锁定板20，使得锁定板不延伸超出支杆14的外表面。示出了处于相对于支杆14的纵向轴线的对称位置的两个锁定板20，然而，可以使用任何数量的板。

一个或多个接合块24在对应于板20的位置邻近支杆14的外表面设置。接合块24安装成使其能够在支杆14的外表面上纵向地滑动，只要锁定板20不伸出超过支杆的外表面即可。如图所示，接合块24的外表面是倾斜的。

触发质块26部分地容纳在支撑块18的纵向孔内。复位弹簧28设置在固定于纵梁10的背板30与支撑块18的后表面之间。复位弹簧28示意性地示出为螺旋弹簧，但是任何类型的动能储存/返回装置都可以使用。触发质块26的向后移动可以通过和弹簧28接触或者和与支撑块18相关的其他结构的接触而被阻止。触发质块26可以是圆锥形的或截头圆锥体的，其中向前倾斜的表面与多个对称定位的锁定板20接触。

车架块32在对应于接合块24和/或锁定板20的多个位置固定于车架纵梁10。可替代地，单个中空车架块可以完全地包围支杆14。车架块32具有与接合块的外表面的角度基本匹配的锥形或倾斜的内表面，如图所示。

在正常车辆操作期间，支杆14处于图1和图2所示的中性的(neutral)、撞击前状态，其中支杆的后部位于车架纵梁10内。支杆14被引导轨道16或被支杆14与车架10之间的其他机械干涉限制而不能向前移动。复位弹簧28在车架纵梁10与支撑块18之间不被压缩(或者轻微地压缩)。锁定板20的内端与触发质块26轻微接触(或者刚好不接触)，并且相对于支杆14和支撑块18被弹簧向内偏压。

在乘员安全规定应使用支杆来吸收碰撞能量的相对严重的前方碰撞情况下，在碰撞开始时车辆所经历的减速脉冲足够严重以致向触发质块26施加显著的惯性力，从而促使触发质块26相对于车架纵梁10和支杆14向前。触发质块26的一个或多个倾斜的前表面26a推压锁定板20的内端，克服板弹簧22的力并且向外推动锁定板，使得锁定板伸出超过支杆14的外表面。参见图3。触发质块26通过这种方式致动锁定板20所需的减速程度可以被定义为阈值水平。优选地，该阈值减速水平选择为在相对高能碰撞与相对低能车辆/行人碰撞之间进行区分。

保险杠横梁12开始对车辆冲击作出反应(略微变形)并且向支杆14施加向后的力，从而推动支杆14向后。在保险杠-支杆沿向后方向的少量移动之后，锁定板20接触接合块24的前表面，使得支杆14不能够独立于接合块向后滑动。接合块24与支杆14一起向后行进并且被驱动为与车架块32锁定接触，从而锁定支杆14使其不能够相对于车架纵梁10进一步向后移动。支杆14因此受到较大的压缩载荷并且可能被压皱(如果是设计成这样)以管理高速碰撞时的载荷。

接合块24的前表面与锁定板20之间的冲击前纵向间隙，可以选择为允许保险杠系统在车辆与被保险杠横梁12撞击的物体之间的冲击相对速度(ΔV)的范围内适当地发挥功能。在支杆14是例如碰撞缓冲罐的情况下，板20/块24间隙应当足够大以允许碰撞缓冲罐在需要变形时的最低ΔV下适当地变形。

现在参照图4，如果车辆牵涉与行人(或者任何其他不使车辆在冲击期间受到阈值水平的减速的物体)的前方碰撞，触发质块26不能以足以克服板弹簧22的力向外推动锁定板20的力从其惯性静止状态向前加速。保险杠横梁12和支杆14能够克服复位弹簧28的力向后移动，从而吸收否则将被施加于行人的一部分动能，并且因而减少对行人的伤害。复位弹簧28的力被微调以适当地控制施加于行人的减速的水平，目的是减少伤害。

触发质块26的重量/质量和对运动的机械抵抗(由于摩擦、弹簧等)的程度，被选择为使得仅仅当冲击足够严重以致必须使用支杆14来吸收冲击能量以保护乘员时触发质块26才向前移动并致动锁定板20。触发质块26还可以被弹簧偏压或被用于特定类型碰撞的抵抗向前移动的其他偏压元件(未示出)偏压。支杆14的行程(滑动)距离基于特定的车辆前端设计的前部件组和期望的能量管理来确定，以解决一定范围的碰撞情况。

复位弹簧28能够用于行人冲击期间的能量管理，以及用来在车辆前部结构没有损坏的情况下使保险杠/支杆14系统复位回到原始的碰撞前位置。因此，可以提供对被车辆撞击的行人的保护，同时在更严重的碰撞中提供对车辆的乘员的保护。该系统可以被进一步微调以减少保险杠与保险杠碰撞时的低速损坏。

在图5和图6中示出了惯性锁定系统的替代性实施例，其中与图1至图4的实施例中的元件相似的元件用相同的附图标记来标识。支架34具有与弹簧偏压的锁定板20对准地设置的面向前的倾斜表面。可以设置弹簧35以控制支架34的移动。杆36从支架34向后延伸并且与相对于车架纵梁10固定的杆引导件37滑动地或伸缩地接合。支架杆36和杆引导件37可以相互作用以允许支架34的期望大小的移动(在一个实施例中为大约2-3英寸)。惯性球38在壳体40中松弛地保持，从而能够在受到纵向减速时自由地向前移动(例如倾斜和/或滚动)。杠杆42能够绕位于一端的枢转点42a移动，并且锁定爪44朝支架34向上延伸。可以设置弹簧或其他偏压元件(未示出)以抵抗杠杆42绕枢转点42a的移动和/或惯性球38在壳体40内的移动。这种机构可以与已知在汽车安全带卷收器中使用的机构类似。球和杠杆机构可以安装于支架34或杆引导件37。

在向车辆施加达到期望阈值水平的减速的前方冲击的开始时，球38相对于壳体40向前移动并且致动杠杆42绕枢转点42a向上，使得锁定爪与支架杆36中的槽46接合。当爪44与槽46接合时，支架杆36被锁定而不能相对于杆引导件37向后移动。因此，整个支架34被保持在位，使得随着支杆14初始向后移动，锁定板20靠在支架34的面向前的倾斜表面上，并且被向外推压以在支杆14的行程的最初几毫米期间与接合块24接合，从而锁定支杆使其不能够相对于车架20进一步向后移动。

在惯性锁机构的又一个实施例中，如图9和图10所示，摆锤48被悬挂于枢轴50，使其能够在车辆经历阈值水平以上的减速时向前摆动。摆锤48的向前移动致动杠杆52向上与支架杆36中的槽46接合，以锁定支架34不能够向后移动。摆锤48和杠杆42的很多不同的构造和定向对本领域技术人员是显而易见的。

尽管前面描述了示例性实施例，但不是旨在使这些实施例描述本发明所有可能的形式。相反，在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应当理解，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下进行各种变化。另外，各个实施例的特征可以被组合以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (20)

1.一种用于将保险杠横梁安装于机动车车架的设备，其特征在于，包括：

具有前端和后端的支杆，所述前端适于附接至所述保险杠横梁，所述后端适于与所述车架接合以便沿冲击轴线相对于所述车架向后移动；和

当所述支杆经历大于阈值水平的冲击减速时抑制所述支杆向后移动的惯性启动锁定装置，所述锁定装置包括：

适于相对于所述车架固定安装的第一接合构件；

安装于所述支杆的第二接合构件，所述第二接合构件设置在所述第一接合构件的前方，所述支杆可相对于所述第二接合构件沿所述冲击轴线向后移动；以及

相对于所述支杆可移动地安装的质块，所述质块安装成使得施加于所述支杆的大于所述阈值的冲击减速导致所述质块相对于所述支杆向前的惯性移动，该惯性移动使所述第二接合构件相对于所述支杆固定不动，从而所述支杆的向后移动驱动所述第二接合构件与所述第一接合构件锁定接触。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括锁定板，所述锁定板安装于所述支杆并且可沿锁定轴线移动到锁定位置，在所述锁定位置中，所述锁定板与所述第二接合构件之间的接触使所述第二接合构件固定不动。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括斜面，所述斜面相对于所述冲击轴线倾斜，使得所述斜面的与所述冲击轴线平行的移动将所述锁定板移动到所述锁定位置。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述斜面相对于所述质块固定，使得所述质块的惯性移动推动所述斜面靠在所述锁定板上。

5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述斜面是被保持为沿所述冲击轴线线性移动的支架的一部分，使得所述质块的由减速导致的移动对限制所述支架不能够移动的锁进行致动。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述质块保持在壳体中并且在减速期间在所述壳体内移动，并且所述锁包括被所述质块的移动致动的杠杆机构。

7.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述质块是摆锤，并且所述锁是在减速期间由所述摆锤的移动致动的杠杆机构。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：

弹簧，所述弹簧设置在所述支杆与所述车架之间并且定向成施加克服所述支杆相对于所述冲击轴线向后移动的力。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述阈值设定为区分以下两种碰撞的水平：a)车辆撞击行人的碰撞；与b)车辆撞击比行人重的多的物体的碰撞。

10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一接合构件和所述第二接合构件中的至少一个是楔形的。

11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述支杆是碰撞缓冲罐。

12.一种用于机动车的保险杠系统，其特征在于，包括：

前保险杠横梁；

适于附接至车辆的车架的引导件；

具有前端和后端的支杆，所述前端附接至所述前保险杠横梁，所述后端与引导件接合以沿冲击轴线相对于所述车架移动；以及

当所述支杆经历大于阈值水平的冲击减速时抑制所述支杆向后移动的惯性启动锁定装置，所述锁定装置包括：

适于相对于所述车架固定安装的第一接合构件；

安装于所述支杆的第二接合构件，所述第二接合构件设置在所述第一接合构件的前方，所述支杆可相对于所述第二接合构件沿所述冲击轴线向后移动；以及

相对于所述支杆可移动地安装的质块，所述质块安装成使得施加于所述支杆的大于所述阈值的冲击减速导致所述质块相对于所述支杆向前的惯性移动，该惯性移动使所述第二接合构件相对于所述支杆固定不动，从而所述支杆的向后移动驱动所述第二接合构件与所述第一接合构件锁定接触。

13.根据权利要求12所述的保险杠系统，其特征在于，所述第二接合构件通过与锁定板的接触而固定不动，所述锁定板安装于所述支杆并且可沿不与所述冲击轴线平行的锁定轴线移动，其中所述支杆的移动使致动器与所述锁定板接合，并且将所述锁定板沿所述锁定轴线移动到锁定位置。

14.根据权利要求13所述的保险杠系统，其特征在于，所述致动器是斜面，所述斜面相对于所述冲击轴线倾斜，使得所述斜面相对于所述锁定板的移动使所述锁定板移动。

15.根据权利要求14所述的保险杠系统，其特征在于，所述斜面相对于所述质块固定，使得所述质块的惯性移动推动所述斜面靠在所述锁定板上。

16.根据权利要求14所述的保险杠系统，其特征在于，所述斜面形成在被保持为沿所述冲击轴线线性移动的支架上，使得所述质块的由减速导致的移动对限制所述支架不能够沿支架引导件移动的锁进行致动。

17.一种用于车辆的能量吸收前端设备，其特征在于，包括：

车架；

碰撞缓冲罐，所述碰撞缓冲罐由所述车架支撑，用于相对于所述车架沿所述车辆的纵向轴线移动；

弹簧，所述弹簧设置在所述车架上并且施加抵抗所述碰撞缓冲罐沿所述纵向轴线的向后移动的力；

保险杠横梁，安装于所述碰撞缓冲罐的前端；以及

当所述碰撞缓冲罐受到/经历大于阈值水平的纵向减速时抑制所述碰撞缓冲罐向后移动的惯性启动锁定装置，所述锁定装置包括：

相对于所述车架固定的第一楔形物；

第二楔形物，所述第二楔形物位于所述第一楔形物前方并且当处于解锁位置时可沿所述纵向轴线相对于所述碰撞缓冲罐移动；以及

质块，所述质块可沿所述纵向轴线移动，使得大于所述阈值的冲击减速导致所述质块相对于所述碰撞缓冲罐向前的惯性移动，所述质块的该惯性移动使所述第二楔形物相对于所述碰撞缓冲罐固定不动，从而所述碰撞缓冲罐的向后移动驱动所述第二楔形物与所述第一楔形物锁定接触。

18.根据权利要求17所述的能量吸收前端设备，其特征在于，所述第二楔形物通过与锁定板的接触而固定不动，所述锁定板安装于支杆并且可沿不与冲击轴线平行的锁定轴线移动，其中所述支杆的移动推动致动器与所述锁定板接合并且将所述锁定板沿所述锁定轴线移动到锁定位置。

19.根据权利要求18所述的能量吸收前端设备，其特征在于，所述致动器是斜面，所述斜面相对于所述冲击轴线倾斜，使得所述斜面相对于所述锁定板的移动使所述锁定板移动。

20.根据权利要求19所述的能量吸收前端设备，其特征在于，所述斜面相对于所述质块固定，使得所述质块的惯性移动推动所述斜面靠在所述锁定板上。