CN103158777A - 用于改变车辆在偏置碰撞中的路线的偏转器 - Google Patents

用于改变车辆在偏置碰撞中的路线的偏转器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种偏转器，其在车辆的前端连接至副车架，使得车辆的前端在车辆接触到副车架外侧的物体时旋转。偏转器具有通过反应腿支撑在外侧端上的偏转梁。反应腿通过以平行朝向固定至副车架的一部分的连接腿支撑。

Description

用于改变车辆在偏置碰撞中的路线的偏转器
技术领域
本发明涉及一种连接至车辆的副车架或其它车架部件上的偏转器(deflector)，该偏转器在与横向偏置的物体发生的正面碰撞中使车辆横向移动或者使车辆转动。
背景技术
车辆设计后需要测试其耐撞性(crash worthiness)。车辆设计测试中的一个参数是碰撞测试导致的车辆乘客厢的任何侵入(intrusion)的程度。可在多个位置测量侵入，包括例如识别为放脚区(toe pan)、制动器踏板、仪表盘、搁脚板和门的区域。
正面碰撞测试此前集中在与大体位于车辆的车架纵梁之间中央的物体的撞击。车辆的保险杠梁通常通过吸能罐(crush can)或设计用于吸能的其它中间结构固定在车架上。吸能罐通过逐渐溃缩而吸收撞击能量。通过吸能罐吸收能量而减少乘客厢侵入。
近来，已经提议了更加严格的标准，其设计为测试车辆在40mph下与位于车辆横向宽度的外四分之一处的物体之间的碰撞。该区域的撞击是车架的外侧。在该区域提供额外的吸能罐用于吸收撞击是不可行的，因为吸能罐与位于物体的内侧的车架不是对齐的。
需要改善车辆与偏置物体的耐撞性。本发明解决了关于车辆设计的上述问题和挑战。通过运用在下文中参照说明性实施例总结的本发明构思，可减少偏置碰撞事件中的侵入程度。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种装置，该装置用于管理由具有副车架的车辆与位于副车架外侧的车辆第一侧的物体发生正面碰撞的能量。该装置包括偏转器，该偏转器在副车架的外侧横向(laterally)连接至副车架。偏转器相对于纵向方向以一定角度连接至副车架以便于偏转器使车辆旋转，使得在碰撞期间该第一侧朝纵向中心线移动。
根据本发明的其它方面，可在偏转器的内侧端处将偏转器固定至副车架，并且所述装置可进一步包括第一端固定至偏转器的外侧端且第二端固定至副车架的反应腿。反应腿加固了偏转器，以减少外侧端朝副车架方向的变形。连接腿从反应腿的第二端朝后部延伸，并且可以与副车架的纵向延伸的梁以相互平行的关系固定。
副车架围绕车辆的发动机设置并且连接至车架。偏转器可进一步包括以相互垂直关系叠置的至少两个梁，用于提供额外的加固。偏转器的朝向相对于横向平面(transverse plane)的角度可以为15°到75°。更具体地，偏转器的朝向相对于横向平面的角度为40°到50°或者其朝向相对于横向平面的角度为大约45°。
根据本发明的另一方面，提供一种装置，该装置用于管理具有乘客厢的车辆与物体正面碰撞的动能。所述装置包括车架总成以及连接至车架总成的保险杠梁。一个或多个碰撞吸能元件连接在车架总成和保险杠梁之间。发生在车架外侧的撞击没有被碰撞吸能元件完全吸收。一对偏转器在车架总成的外侧和保险杠梁的后面横向地连接至车架总成。偏转器可以相对于横向平面以15°到75°的角度通过前内侧端(leading inner end)和后外侧端(trailing outer end)连接至车架总成。在车架总成外侧发生撞击的事件中，车辆旋转离开物体以减少物体侵入乘客厢。
根据本发明的其它方面，可在每个偏转器的内侧端将偏转器固定至副车架。所述装置可进一步包括反应腿，该反应腿的第一端在每个偏转器的外侧端处固定至每个偏转器。反应腿可在每个反应腿的第二端固定至副车架。反应腿加固了每个偏转器，以减少外侧端朝副车架的变形。此外，提供连接腿，该连接腿从上述每个反应腿的第二端向后延伸。每个连接腿可以与车架总成的一对纵向延伸的梁按平行关系固定。
根据本发明的另一方面，一对轮胎和车轮总成可横向设置在车架总成相对两侧的外侧，使得每个偏转器位于保险杠梁与轮胎和车轮总成之间。
根据本发明的另一方面，公开的方法用于管理车辆与物体正面碰撞的能量，该物体偏置朝向车辆的第一侧和副车架的外侧。该方法包括的步骤为：在副车架上提供偏转器，该偏转器具有其朝向与纵向方向成一定角度的偏转梁。将车辆驶向物体以使物体与偏转梁撞击。响应于偏转梁接触到物体，使车辆的前端向内(inwardly)旋转。
根据本发明的一个实施例，每个偏转器的朝向相对于横向平面的角度为45°。
根据本发明的一个实施例，所述装置进一步包括在车架总成相对两侧的横向外侧的一对轮胎和车轮总成，其中，每个偏转器位于所述保险杠梁与轮胎和车轮总成之间。
根据本发明，提供一种管理车辆与偏置朝向副车架外侧的车辆第一侧的物体正面碰撞的能量的方法，该方法包括：在副车架上提供偏转器，该偏转器具有相对于纵向方向以一定角度设置的偏转梁；将车辆驶向物体以使物体与偏转梁撞击；以及由于偏转梁接触到物体，使车辆的前端向内旋转。
根据本发明的一个实施例，提供偏转器的步骤进一步包括将偏转梁的内侧端固定至副车架，并且将其外侧端固定至加固偏转梁的反应腿。
根据本发明的一个实施例，使车辆的前端旋转的步骤使物体在朝车辆的一侧碰撞期间穿过车辆。
查看附图并阅读下文详细描述的具体实施方式能更好地理解本发明的上述及其它方面。
附图说明
图1是车辆与杆接触的平面图，杆设置在车辆横向宽度的外侧部分处；
图2是车架、副车架、保险杠梁和偏转器的立体图；
图3是图2中显示的车架部件的俯视图；
图4是图2中显示的车辆部件的侧视图；
图5是图2中显示的车辆部件的仰视图；
图6-12为车辆在高速公路安全保险协会(IIHS)正面杆40mph碰撞测试中的一系列简图；
图13是显示随时间的旋转动能的图表，比较了基本设计和具有本发明所公开的偏转器的车辆的旋转动能；
图14是显示与基本设计相比较的具有本发明所公开的偏转器的车辆的横向速度的图表；
图15是显示与基本车辆相比较的具有本发明所公开的偏转器的车辆的纵向速度的图表。
具体实施方式
下文描述了本发明公开的说明性实施例的具体实施方式。公开的实施例是可以以各种替代形式实施的示例。附图未必按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。本发明公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅为教导本领域技术人员以多种形式实施本发明的代表性基础。
现在参考图1，显示车辆20与测试杆22接触。按照高速公路安全保险协会(IIHS)的40mph偏置正面杆测试，车辆20在车辆20的横向部分外侧与测试杆22接触。车辆20驶向杆22，使得杆22邻近车辆的左侧与前保险杠26接触。
参考图2-5，显示了车辆20的构架的一部分，其包括在车辆中纵向延伸的车架纵梁30。副车架纵梁32连接至车架纵梁30，用于支撑车辆20的发动机(未显示)。保险杠梁34连接至车架纵梁30。吸能部件(比如吸能罐(未显示))可集成在车辆20的前端，以在碰撞事件中吸收能量。
两边的副车架纵梁32都包括偏转器总成36。在说明性实施例中，偏转器总成36包括下部偏转器38和上部偏转器40。应理解，偏转器总成36可包括对应于下部偏转器38的单个偏转器，或者可以包括三个或更多偏转器。
下部偏转器38包括偏转腿42，其朝向优选与车辆纵向轴线成大约45°。偏转腿42可以相对于纵向方向以15°到75°的角度连接至车架总成。可替代地，偏转腿42可以相对于纵向方向以40°到50°的角度设置。在偏转腿42的后部形成反应腿44，并且反应腿44用于给偏转腿42的外侧端提供支撑。可以在反应腿44的后部形成连接腿46，以在连接腿46和与其连接的副车架纵梁32之间提供牢固连接的区域。
上部偏转器40可以包括与下部偏转器38的反应腿44大体平行的反应腿48。上部偏转器40也可设置与连接腿46基本上平行的连接腿50，并且连接腿50可相对于下部偏转器38的连接腿46连接至副车架纵梁32的相反侧。
偏转器总成36具有连接至一个副车架纵梁32的内侧端52和外侧端56。通过反应腿44和反应腿48在外侧端56处支撑外侧端56。通过连接腿46和50分别支撑反应腿44和48。
参考图6-12，图形化地简要说明了碰撞测试。车辆20显示为处于与杆22的碰撞过程中。仅部分地显示了车辆20具有连接至副车架纵梁32的偏转器总成36。偏转器总成36显示为在正面内侧的连接器60处连接至副车架纵梁32。还显示了车轮总成58。
现在参考图6，显示车辆20刚好与杆22接触。在图7中，由于是与偏转器总成36发生初始接触，所以杆22显示为接触正面内侧的连接器60。
参考图8，碰撞事件继续并且杆与偏转器总成36直接接触并且还与车轮总成58接触。这时，偏转器总成36开始使车辆20右侧的前面部分朝车辆的中心线向内偏转。
参考图9，杆22显示为移动到车辆20内，但是车辆20正在继续向内旋转。
参考图10，杆显示为进入车辆到达车轮总成58之前所处的区域，并且车辆正在继续向内移动。
参考图11，车辆20显示为杆22开始离开车辆20的右侧28。
参考图12，车辆显示为完成碰撞事件，并且杆22当前大体上处于与车辆20的右侧28对齐的位置。
偏转器总成36使车辆20横向向内偏转，导致车辆20转动。车辆20继续从右侧28向内移动，使得杆22通过右侧28离开车辆20。
参考图13，显示了包括基准旋转图谱68的旋转动能的图谱，基准旋转图谱68显示了在从0到大约120毫秒的时间内旋转动能大体上随时间线性地增加。相反，通过线70显示了具有偏转器的旋转动能图谱，从大约30毫秒处开始并延续至大约45毫秒处，该图谱的旋转动能中存在较大峰值，指示了响应于接触到偏转器总成36的显著的车辆旋转。直到约120毫秒的时间处仍然还有高水平的旋转动能。这幅图表说明了偏转器总成36的理想效果：使得车辆20旋转以使车辆20的路径偏转，并因此减少进入乘客厢的侵入。
参考图14，显示了基准横向速度图谱72与采用偏转器时的横向速度图谱74的比较。如指示由于杆22接触到偏转器总成36使得车辆20在横向方向上移动的图表所示，在模拟测试中大约30毫秒处，采用偏转器时的横向速度显著增加。
参考图15，显示了基准纵向速度图谱76以及由附图标号78指示的采用偏转器总成36时的纵向速度图谱。当偏转器总成36接触到测试杆22时，纵向速度减小。纵向速度减小的程度将与大量的旋转动能和横向速度图谱相比。
尽管上文描述了示例性实施例，但并非意味着这些实施例说明并描述了本发明的所有可能形式。相反，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制，并且应理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可作出各种改变。此外，可组合实现的各个实施例的特征以形成本发明进一步的实施例。

Claims (16)

1.一种用于管理具有副车架的车辆与在副车架外侧的车辆第一侧的物体正面碰撞的能量的装置，包括：
在所述副车架外侧横向连接至所述副车架的偏转器，所述偏转器包括以垂直关系叠置的至少两个梁，所述偏转器相对于纵向方向以一角度固定至所述副车架，其中，在所述碰撞期间所述偏转器使所述车辆旋转以使所述第一侧朝纵向中心线移动。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述副车架围绕所述车辆的发动机设置。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述偏转器的朝向相对于横向平面的角度为15°到75°。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述偏转器的朝向相对于横向平面的角度为40°到50°。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述偏转器的朝向相对于横向平面的角度为45°。
6.根据权利要求1所述的装置，所述装置进一步包括通过多个吸能罐固定至所述副车架的前面部分的保险杠梁以及在所述副车架横向外侧的轮胎和车轮总成，其中，所述偏转器位于所述保险杠梁与所述轮胎和车轮总成之间。
7.一种用于管理具有副车架的车辆与在副车架外侧的车辆第一侧的物体正面碰撞的能量的装置，包括：
在所述副车架外侧横向连接至所述副车架的偏转器，所述偏转器相对于纵向方向以一角度固定至所述副车架，其中，在所述碰撞期间所述偏转器使所述车辆旋转以使所述第一侧朝纵向中心线移动，其中，所述偏转器在所述偏转器的内侧端固定至所述副车架，
所述装置进一步包括：
第一端在所述偏转器的外侧端处固定至所述偏转器且第二端固定至所述副车架的反应腿，其中，所述反应腿加固所述偏转器，以减小所述外侧端朝所述副车架的变形；以及
从所述反应腿的所述第二端向后延伸的连接腿，所述连接腿以平行的关系固定至所述副车架的纵向延伸的梁。
8.一种用于管理具有乘客厢的车辆与物体正面碰撞的动能的装置，所述装置包括：
车架总成；
连接至所述车架总成的保险杠梁；
连接在所述车架总成和所述保险杠梁之间的碰撞力吸收元件；以及
横向设置在所述车架总成的外侧并位于所述保险杠梁后面的一对偏转器，其中，每个偏转器包括以垂直关系叠置的至少两个梁，所述偏转器相对于横向平面以15°到75°的角度通过前内侧端和后外侧端连接至车架总成，其中，如果在所述车架总成外侧与所述物体发生碰撞使得所述正面碰撞没有被所述碰撞力吸收元件完全吸收，则所述车辆旋转离开所述物体，以减少所述物体朝向所述乘客厢侵入所述车辆。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述车架总成围绕所述车辆的发动机设置。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，每个偏转器的朝向相对于横向平面的角度为40°到50°。
11.根据权利要求8所述的装置，其中，每个偏转器的朝向相对于横向平面的角度为45°。
12.根据权利要求8所述的装置，所述装置进一步包括在车架总成的相对两侧的横向外侧的一对轮胎和车轮总成，其中，每个偏转器位于所述保险杠梁与所述轮胎和车轮总成中的一个之间。
13.一种用于管理具有乘客厢的车辆与物体正面碰撞的动能的装置，所述装置包括：
车架总成；
连接至所述车架总成的保险杠梁；
连接在所述车架总成和所述保险杠梁之间的碰撞力吸收元件；
横向设置在所述车架总成的外侧并位于所述保险杠梁后面的一对偏转器，所述偏转器相对于横向平面以15°到75°的角度在每个偏转器的内侧端通过前内侧端和后外侧端连接至车架总成，其中，如果在所述车架总成外侧与所述物体发生碰撞使得所述正面碰撞没有被所述碰撞力吸收元件完全吸收，则所述车辆旋转离开所述物体，以减少所述物体朝向所述乘客厢侵入所述车辆；
反应腿，每个反应腿的第一端在每个偏转器的外侧端固定至每个偏转器且每个反应腿的第二端固定至所述车架总成，其中，所述反应腿加固每个偏转器，以减少所述外侧端朝所述车架总成的变形；以及
从每个反应腿的第二端向后延伸的连接腿，所述连接腿均以平行的关系固定至所述车架总成的一对纵向延伸的梁。
14.一种管理车辆与偏置朝向副车架外侧的车辆第一侧的物体正面碰撞的能量的方法，该方法包括：
以垂直关系叠置至少两个梁，以在副车架上提供偏转器，其中，叠置的所述至少两个梁形成朝向与纵向方向成一角度的偏转梁；
将车辆驶向物体以使物体与偏转梁撞击；以及
由于偏转梁接触到物体，使车辆的前端向内旋转。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，提供偏转器的步骤进一步包括将偏转梁的内侧端固定至副车架，并且将偏转梁的外侧端固定至加固偏转梁的反应腿。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，使车辆的前端旋转的步骤使物体在朝车辆的一侧碰撞期间穿过车辆。
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