CN102971185A - 用于车辆的变形元件的具有可调节的刚度的碰撞结构 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于车辆的变形元件（IR）的具有可调节的刚度的碰撞结构，其中所述碰撞结构具有可无级调节的刚度，其措施为两个型材如此相对地运动，即相对地达到两个型材（SR、MS）的确定刚度等级的位置。

Description

用于车辆的变形元件的具有可调节的刚度的碰撞结构

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求所述类型的用于车辆的变形元件的具有可调节的刚度的碰撞结构。

背景技术

由EP 1 792 786 A2已知一种碰撞盒，其具有（带有纵梁侧的法兰盘的）壳状的变形型材并且构造为金属板制成的折叠结构。所述变形型材由两个壳部件组成，其中在每个壳部件上成形一个法兰盘区段。所述壳部件由金属板制成的坯板折叠、然后组装并且借助于电阻焊点互相联接。这形成了对碰撞过程没有任何适配的常规的碰撞盒。但是这种适配例如由DE 197 45 656 A1已知。在此提出用于机动车的撞击缓冲器，其中根据预碰撞信号（这是全方位传感装置的信号，如在雷达传感装置上）或者撞击信号可以控制变形。提出，在变形元件上滑块垂直于力方向运动并且变形元件由此锁紧，从而由于力作用所述变形元件通过塑性变形由于所述锁紧而消除碰撞能量。通过这种变形元件的平行布置或者通过嵌套构造实现对碰撞过程的适配。作为另一个例子提出，通过变细使用变形元件用于消除碰撞能量。在此固定一个元件用于变细并且另一个元件可以通过滑块释放以减小变细。所述滑块的运动在此径向地即垂直于力方向并且由此垂直于变形元件（一般来说是具有预先规定的壁厚的柱体）的纵向轴线进行。

发明内容

具有独立权利要求的特征的、用于车辆的变形元件的具有可调节的刚度的、根据本发明的碰撞结构具有以下优点，所述刚度现在可以无级地调节，其措施是两个型材如此相对地运动，即相对地达到两个型材的确定刚度等级的位置。因为所述运动可以在非常小的距离内进行，因此能够无级地调节刚度。这种无级地调节刚度的根据本发明的原理例如可用在所谓的变细上，在这种情况下变形元件通过碰撞结构变细。变细的程度，也就是说变细进行得多剧烈现在可以无级地实现。但是其他的碰撞能量的吸收技术例如扩宽也可以由本发明加以利用。

碰撞结构的两个型材的相对运动实现了大量的构造方案，其例如在从属权利要求中规定。特别地由此实现了结构简单的并且成本低廉的刚度调节方案。

碰撞结构是安装在车辆前部上在车辆的纵梁和横梁之间的车身元件。所述碰撞结构设有可调节的刚度，从而能够以匹配的刚度对相应的碰撞作出反应。这种碰撞结构的功能是，保护纵梁防止碰撞变形达到确定的强度。由此可以随后在碰撞之后针对所述碰撞结构进行车辆的修理。然而纵梁的变形则可能以完全损坏告终。这种碰撞结构可以设置自己的传感装置和电子装置，从而能够进行刚度的适配。对安装在碰撞结构上的传感器的传感器信号的分析也可以由在碰撞结构之外的控制器执行。例如为此可以采用安全气囊控制器或者ESP控制器或者其他控制器。但也可能是，所述碰撞结构具有自己的控制器。这种控制器也可以处于碰撞结构之内或者之外。在此作为传感器一般可以采用加速度传感器、空气压力传感器、距离传感器或者其他合适的传感器。

刚度因此是这种尺度，所述碰撞结构以所述尺度的机械阻力对抗碰撞。这种阻力可以如上所述，例如通过变形元件的变细实现或者通过扩宽或者剥离（Abschaelen）或者其他将碰撞能量转换为变形能量的结构。然而代替变形能量的也可能是其他作用，即例如节流作用。

无级在此表示，可以调节到期望的刚度。这种刚度必须处于由结构限定的、预先规定的范围内。也就是说会有最大刚度和最小刚度。为了在严重的碰撞时能够一直以最大刚度作出反应，所述碰撞结构的基本调节处在最大刚度上。

型材可以指不同的结构，也如其在从属权利要求中规定的那样。所述型材可以例如形成管形的并且特别地在从属权利要求中规定地由多个节段或者区段组成。但任何其他形状也可以归入型材的概念中。两个型材相对的位置规定了刚度的等级。这就是说，每个不同的位置与不同的刚度相联系。由从属权利要求可知，由此例如开口（所述变形元件被驱动通过所述开口以将所述变形元件变细）可以按照调节而具有不同的特征特别是直径。所述碰撞结构因此在所述范围之内任何直径都是可能的。对于专业人员清楚的是，对于无级或者每个刚度也可以是指特定的网格，所述网格例如根据致动机构预先规定。所述网格具有对于专业人员可归入无级的概念中那么多个网格步距。

刚度等级是指，碰撞结构相对例如变形元件表现为多刚性。概念“确定”也可以指调节或者其他同义词。

通过在从属权利要求中实施的措施和改进能够有利地改善在独立权利要求中给出的碰撞结构。

有利的方式如上所述，所述变形元件通过开口变细，其中所述开口通过所述两个型材并且特别是其相对位置限定。由此将碰撞能量转换为变形能量并且更确切的说是通过变细。

在此有利的方式是，两个型材中的第一型材是具有至少一个气隙的变细结构，所述气隙通过第二型材调节。在此例如有利的是，所述变细结构具有外部结构，所述外部结构与所述第二型材共同作用调节所述气隙。这就是说，如果用尽所述气隙，则给出最大刚度，如果所述气隙具有最大可能的大小，则为最小的刚度。但是所述气隙并不是必须强制存在的。当要变细的管已经贴靠在第一型材（变细的型材）上并且所述变细已经在进行中，但是然后锁紧环被移动，同时基体节段一起运动，从而在锁紧环和基体节段之间并且在基体节段和管之间存在持续的接触。尽管如此，在此刚度发生改变。

在此有利的是，所述第二型材构造为环形，以布置在变细结构上并且然后按照锁紧环相对于变细结构的位置限定相应刚度。

在此以有利的方式所述变细结构可以由多个节段组成，其中所述多个节段通过至少一个弹簧特别是弯曲弹簧保持在一起。所述节段可以例如在最小的刚度时形成同心的开口并且在最大的刚度时形成具有弯曲的棱边的正方形的开口。

但也可以恰好反过来，从而在具有较小刚度的变细的情况下在特定情况下在管中形成纵向划痕（Laengsriefe）。随后额外地借助于刮擦过程（Schabvorgang）转换能量。

所述变细结构在由多个节段构造时可以具有预定断裂部位，以按照变细结构相对于第二型材的位置通过变形元件来断裂并且由此限定所述开口。

外部结构可以具有轨道或者至少一个斜面，所述轨道或者至少一个斜面与第二型材共同作用确定刚度。于是由此清楚的是，即使所述环一直具有相同的直径并且由此不在所述变细结构上施加力，但是随后通过变形元件在驱动通过所述变细结构时所述变细结构相对作为第二型材的锁紧环被弥合并且因此调节刚度。锁紧环作为第二型材也可以由多个节段组成，所述节段在此称为锁紧元件并且对应于变细结构的各个节段。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在随后的说明中详细解释。

图1示意性地示出了碰撞结构在车辆中安装在哪里。

图2到4示出了在斜视图中的具有锁紧环的变细结构以及两个相互旋转了为45°的角度的截面。

图5示出了在最大刚度时具有锁紧环的变细结构的俯视图并且

图6示出了在最小刚度时具有锁紧环的变细结构的俯视图。

具体实施方式

图1示意性地示出了在车辆FZ中的碰撞结构CS安装在哪里。碰撞结构CS分别处于横梁QT和相应的纵梁LT之间。如上述说明，碰撞结构CS现有的相关功能是，尽可能保护纵梁LT防止多种碰撞，以避免所述纵梁LT的变形并且因此避免车辆FZ的完全损坏。但是最重要的功能还是乘客保护，而另一个可选的功能是行人保护。根据本发明所述碰撞结构具有无级可调节的刚度。

图2到4在a、b和c列中对于不同的刚度示出了作为变形的变细的特征，即具有锁紧环的变细结构的视图，b示出了穿过具有锁紧环的变细结构的截面，并且c示出了相对于截面视图b旋转45°的截面视图。根据本发明借助于相对于变细结构或者基体板轴线平行地移动锁紧环SR实现当前所述无级可调的变细。图2到4示出了具有四个基体节段MS和将所述基体节段MS保持在一起的八个弯曲弹簧BF的实施例。然而对此也可以代替八个这样的弹簧而采用更少的或者特别仅一个弹簧。在此示出一种变型方案，其原则上也可以在处于发展中的碰撞期间进行适配。

图2到4示出了锁紧元件SR的三个不同的位置并且由此示出刚度的相应的调节：在图2中刚性的、在图3中中等的以及在图4中最柔性的调节。然而任何其他位置也可以同样实现。支撑基体节段MR在所示出的变型方案中如此实现，即在基体节段MS上设有支撑面AF，所述支撑面在平面中如此弯曲，即在锁紧环的最强的调节下，如在图2中最上面，所述锁紧环SR贴靠在基体节段MS上。在锁紧环SR的全部其他位置中，在碰撞的过程中在这些接触位置首先形成线接触，所述线接触随后可以通过部件的弹性的或者也可以是塑性的形状变化变为平面的。有利的是所引起的弯曲，因为由此减少调整时间。可以在各个位置优化轨道的角度，从而在碰撞时虽然摩擦力足够大到将锁紧环SR固定在期望的位置，但仍然将锁紧环SR的调节行程保持得小。也可以将凸出的接触面设在基体节段MS上，从而尽管可能出现点接触但是不出现棱边承载。如果锁紧环和基体节段之间的摩擦力小并且/或者角度大，致动机构或者其他机械机构必须将锁紧环保持在位置中。在图2到4中描画了将全部基体节段支撑在同一位置的锁紧环。可设想的还有，对于每个基体节段单独地使用一个锁紧元件。在图2到4中所述平面的接触由FK、轨道由BK并且线接触由LK标出。

图5和6示出了具有锁紧环SR和变形元件R的基体节段MS，在适配的碰撞结构CS的最刚性的调节（图5）和最柔性的调节（图6）的情况下。所述基体节段主要以这样的方式构造成，即在适配的碰撞结构的最柔性的调节时所述基体节段的内直径是同心的。在更刚性的调节时所述基体节段向内移动直到其在最刚性的调节时相互贴靠。由此内直径形成一种具有弯曲量的正方形。管R在变细时使其管状的横截面形成介于管状和四边形管之间的中间形状。不会出现棱边切入。如果基体节段MS的内直径在适配的碰撞结构的最刚性的调节时是同心的，那么所述基体节段的棱边在最柔性的调节时会切入到管中。当碰撞能量的由划痕形成的部分可控地消除时，这未必是不利的。

变细结构也可以由具有预定断裂部位的工件制造。然后可以完全省去弹簧。基体节段的数量也可沿两个方向进行匹配。图2b到4b的截面在AA和EE处截取并且图2c到4c的截面在BB和FF处截取。

Claims (10)

1.用于车辆（FZ）的变形元件（R）的具有可调节的刚度的碰撞结构，其特征在于，所述碰撞结构具有可无级调节的刚度，其措施为两个型材如此相对地运动，即相对地达到两个型材（SR、MS）的确定刚度等级的位置。

2.按权利要求1所述的碰撞结构，其特征在于，所述变形元件通过由所述两个型材限定的开口变细，以将碰撞能量转换为变形能量。

3.按权利要求2所述的碰撞结构，其特征在于，所述两个型材中的第一型材是具有至少一个气隙的变细结构，所述气隙通过所述两个型材中的第二型材（SR）调节。

4.按权利要求3所述的碰撞结构，其特征在于，所述变细结构具有外部结构，所述外部结构与所述第二型材（SR）共同作用调节所述气隙。

5.按权利要求3或4所述的碰撞结构，其特征在于，所述第二型材构造为环形的。

6.按权利要求3、4或5所述的碰撞结构，其特征在于，所述变细结构由多个节段（MS）组成，所述多个节段通过至少一个弹簧（BF）保持在一起。

7.按权利要求6所述的碰撞结构，其特征在于，所述节段（MS）在最小的刚度时形成同心的开口，并且在最大的刚度时形成具有弯曲的棱边的正方形的开口。

8.按权利要求3、4或5所述的碰撞结构，其特征在于，所述变细结构由多个节段（MS）组成，所述多个节段具有预定断裂部位，以按照变细结构相对于第二型材的位置通过所述变形元件（R）来断裂并且由此限定所述开口。

9.按权利要求4、5、6、7或8所述的碰撞结构，其特征在于，所述外部结构具有轨道（BK）或者至少一个斜面，所述轨道或者至少一个斜面与第二型材（SR）共同作用确定刚度。

10.按权利要求6、7、8或9所述的碰撞结构，其特征在于，所述第二型材（SR）具有与所述节段（MS）对应的锁紧元件。

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