CN104284813B - 带有交错的竖直定向的挤压突出部的能量吸收器 - Google Patents

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Abstract

一种具有水平轴线和竖直轴线的热塑性能量吸收器，包括：从基部突出的能量吸收突出部的阵列，突出部布置成两行或更多行。能量吸收突出部可具有竖直长度(L)和水平宽度(D)，并且其中，L:D的比值大于1。每行中的能量吸收突出部相对于相邻行中的能量吸收突出部能够以交错的方式布置。能量吸收器可构造成安装在车辆上以用于吸收碰撞能量。一种能量吸收系统，可包括设置在缓冲梁与横带之间的热塑性能量吸收器。横带可选地构造成包覆热塑性能量吸收器和缓冲梁。这个系统通过了用于小腿碰撞要求的2011年6月第5.1版的欧洲NCAP小腿碰撞要求。

Description

带有交错的竖直定向的挤压突出部的能量吸收器
相关申请的交叉引用
本发明要求于2012年5月23日提交的美国临时专利申请第61/650,498号的优先权。在先申请通过引证结合于本文中。
技术领域
本发明总体上涉及用于在车辆中使用的能量吸收器，例如用以减少(例如对乘客(多个乘客)、行人(多个行人)等造成的)伤害以及用于减少车辆损伤。
背景技术
现代车辆具有缓冲系统，该缓冲系统在车辆与车辆碰撞和/或车辆与障碍物碰撞过程中对特定的能量吸收情况进行调整。然而，缓冲系统的调整具有挑战性，这归因于冲突的设计要求，诸如在由缓冲系统(即能量吸收器和/或缓冲梁)占据的封装空间方面的限制、在缓冲梁屈曲且向后侵入缓冲梁之后的空间方面的限制以及在成本、品质、尺寸一致性和碰撞冲程自身过程中的碰撞能量吸收情况的一致性/可预见性方面的限制。
另外，在欧洲和太平洋地区，根据欧洲经济委员会(ECE)42(1980年6月1日)和汽车修理研究协会(即，低速15公里每小时(kph))，用以确定机动车辆的损伤性和可修理性特征的补偿保险碰撞测试(1999年1月)(后文称为“RCAR”)要求缓冲系统在车辆的前侧和后侧处承受如在这些标准中规定的碰撞。在美国，车辆必须满足联邦机动车辆安全标准(FMVSS，即，联邦条例准则(CFR)第49条第581款；后文称为“FMVSS第581款”)、RCAR以及公路安全保险协会10kph低速前部和后部测试(2006年5月)(后文称为(IIHS 10kph测试)。欧洲经济委员会(ECE)准则第42号类似于FMVSS 581款，但其略微不那么严格，该准则规定客运轿车在低速前部和后部碰撞中的性能要求。
FMVSS第581款适用于客运轿车上的前部缓冲器和后部缓冲器以防止对桥车本体和安全性相关设备的损伤。要求轿车的昂贵部件(诸如后挡板、雾灯、后板等)在轿车受到摆锤或移动障碍物在前部和后部纵向地以4千米每小时(kph；大约2.5英里每小时(mph))的碰撞或者在距地面的不同高度(15英寸(381毫米(mm)至21英寸(533mm))处受到以2.5kph(～1.5mph)作用在前部和后部转角上的碰撞之后继续正常操作。欧洲经济委员会(ECE)准则第42号是不太严格的，这是因为摆锤碰撞器距地面的参考高度(从前部的地面开始)固定为455mm(大约18英寸)。
仍然需要满足政府标准以及原始设备制造商(OEM)空间限制的更轻的能量吸收器。
发明内容
在各个实施例中公开了一种能与各个车辆部件结合使用的能量吸收系统。
一种具有水平轴线和竖直轴线的热塑性能量吸收器，可包括：从基部突出的能量吸收突出部(lobe)的阵列，该突出部布置成两行或更多行。能量吸收突出部可具有竖直长度(L)和水平宽度(D)，并且其中，L:D的比值大于1。每行中的能量吸收突出部可相对于相邻行中的能量吸收突出部以交错的方式布置。能量吸收器可构造成安装在车辆上以用于碰撞能量的吸收。
能量吸收系统可包括设置在缓冲梁与横带(fascia)之间的热塑性能量吸收器。横带可选地构造成包覆热塑性能量吸收器和缓冲梁。这个系统通过了用于小腿碰撞要求的欧洲NCAP小腿碰撞要求(2011年6月，第5.1版)。
从下文的示意性实施例的详细描述、实例和附图中将使前述特征和其他特征变得显而易见。
附图说明
当结合附图(附图是示例性的而非限制性的)阅读时，下文具体实施方式将使所描述的热塑性能量吸收器的特征变得显而易见，并且其中，在多个图中的相同的元件用相同的标号表示。
图1为能量吸收器(EA)的局部前视图。
图2为图1中的热塑性能量吸收器的局部前视立体图。
图3为沿着图2中的线A-A截取的截面图，其示出了位于该位置处的热塑性能量吸收器以及车辆缓冲梁。
图4为沿着图2中的线B-B截取的截面图，其示出了位于该位置处的热塑性能量吸收器以及车辆缓冲梁。
图5A-图5D为能量吸收突出部形状的各个实施例的立体图。
图6为热塑性能量吸收器的另一实施例的局部立体图。
图7A和图7B分别示出了具有由缓冲梁的顶部和底部支撑的上部能量吸收突出部和下部能量吸收突出部的碰撞器的错配高度的高碰撞和低碰撞。
图8A和图8B分别示出了在挤压突出部的实例上的截面方向A-A和B-B。
图8C至图8E示出了基于图8A中的挤压突出部的截面A-A和图8B中的挤压突出部的截面B-B的可能的侧壁、顶壁、底壁和/或前表面的截面几何体的多个实施例。
图9为示出了与FMVSS第581款积累损伤评估测试相关的测试的示意图。
图10为带有能量吸收器和挤压板的缓冲梁的展开立体图。
图11示出了设计成满足FMVSS第581款碰撞要求(采用自美国专利第6,406,081B1号)的能量吸收系统的展开立体图。
具体实施方式
已经确定的是，当从车辆能量吸收系统与碰撞器之间的高度错配碰撞方面考虑时，提供用于满足各个政府标准(诸如FMVSS第581款和ECE42)的当前解决方案并非最佳的。本公开的目的在于设计结合有竖直放置的能量吸收突出部的单一的轻质热塑性能量吸收器(EA)解决方案，其可用于多种组合中以满足全球要求中的每个，而且可用于为了在低速下改变碰撞位置而需要吸收能量的任何其他应用。本系统能够通过减少在每个能量吸收系统中使用的材料的量而减轻制造工作。换言之，热塑性能量吸收器可被调整或用于多种组合中，以满足基于各种全球平台和监管标准的全球损伤性要求。
本文以各个实施例公开了这样的热塑性能量吸收器，该热塑性能量吸收器可与车辆部件结合使用，例如，以使车辆在碰撞过程中受到的损伤和/或伤害最小化。本文公开的热塑性能量吸收器可用在车辆的前部和/或后部，例如，附接至车辆的缓冲梁和/或侧轨。热塑性能量吸收器可选地部分地包覆车辆的缓冲梁，该热塑性能量吸收器由缓冲梁的顶部和/或缓冲梁的底部支撑，因此其在车辆缓冲梁与碰撞器之间的碰撞为高度错配的情况下提供能量吸收能力。换言之，能量吸收器在“y”方向(即，竖直方向)上的高度大于缓冲梁在“y”方向上的高度，其中，碰撞的一部分位于缓冲梁上方或下方。因此，如果碰撞部分地或全部地位于缓冲梁上方或下方，则能量吸收器仍能够吸收来自碰撞的能量。在这些实施例中，能量吸收器将在缓冲梁的顶部和/或底部上展开，例如，这样使得缓冲梁的顶部/底部(如合适的)可在碰撞过程中对能量吸收器提供支撑。
热塑性能量吸收器可包括从基部突出的能量吸收突出部的阵列，该突出部以两个或多个水平延伸的行(即，沿着“x”方向(即，沿着水平方向(也被称为纵向方向；例如主轴线))延伸)布置，其中，能量吸收器突出的竖直长度(L)(沿着“y”方向测量的)大于沿着“x”方向测量的水平宽度(D)，(例如L:D的长度比大于1)，其中，每次测量均在该方向上的最宽位置处进行。例如，L:D的比值可为10:9至5:1，具体为5:4至10:3。
每行中的能量吸收突出部相对于相邻行中的能量吸收突出部以交错的方式布置。竖直定向的能量吸收突出部(即，在“y”方向上比在“x”方向上更大的突出部；所具有的L:D的比值大于1)在车辆缓冲梁与碰撞器之间的碰撞为高度错配的情况下对缓冲梁提供保护并且使车辆能够通过更加严格的测试标准，诸如指导不同高度处的碰撞的FMVSS第581款。突出部的竖直交错允许满足碰撞标准，同时减小能量吸收器的质量，例如与不具有竖直交错突出部的类似能量吸收器相比。
挤压突出部的阵列可从车辆缓冲梁的顶部表面和/或底部表面获得支撑，这与能量吸收突出部仅从梁的竖直表面(即，前表面)获得支撑的布置不同。这些突出部可沿着竖直方向在缓冲梁上方和/或下方延伸。换言之，突出部可在缓冲梁上方和/或下方延伸高达L的70％，具体地为L的0％至70％，更具体地为L的10％至60％，并且更具体地为L的15％至50％。可选地，突出部可围绕缓冲梁的边缘而卷绕(例如，在缓冲梁的两个表面上延伸；见图6)。能量吸收突出部能够以其所具有的纵横比(即，竖直尺寸(L)与水平尺寸(D)的比值)大于一的方式设计，并且该能量吸收突出部可调整成满足行人腿部碰撞要求。当使用多行的挤压突出部时，每行(其中，行在竖直方向上确定)与相邻行相比可具有相同的或不同的L。例如，上行(在竖直方向上确定)与相邻的下行相比可具有更大的“L”。例如，下行的长度Ll可小于或等于“上行”的长度Lu的9％(即，Ll≤95％Lu)，具体地小于或等于90％Lu，更具体的小于或等于80％Lu，并且还更具体地小于或等于70％Lu。
热塑性能量吸收器可包括可形成为期望形状并提供期望性能的任何塑料材料或者塑料材料的组合。热塑性能量吸收器的一些理想特性包括高的韧性/延展性、热稳定性、高的能量吸收效率、良好的模量-延伸比以及可回收性，其中，“高的”和“良好的”旨在表示该特性至少满足用于给定部件/元件的车辆安全准则和要求。用作热塑性能量吸收器、能量吸收突出部和/或各种加强肋部的材料的实例包括热塑性材料以及热塑性材料与弹性体材料和/或热固性材料的组合。可能的热塑性材料包括前述材料中的至少一种：聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)；丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)；聚碳酸酯(PC)；聚碳酸酯/PBT(PC/PBT)混合物；聚碳酸酯/ABS混合物；共聚碳酸酯-聚酯；聚丙烯-苯乙烯-丙烯腈(ASA)；丙烯腈-(二胺改性乙烯-聚丙烯)-苯乙烯(AES)；亚苯基乙醚树脂；聚亚苯基乙醚/聚酰胺混合物；聚酰胺；聚苯硫醚树脂；聚氯乙烯PVC；高抗冲聚苯乙烯(HIPS)；低/高密度聚乙烯(L/HDPE)；聚丙烯(PP)，发泡聚丙烯(EPP)；以及热塑性烯烃(TPO)。例如，塑料部件可包括Xenoy*，其可从SABIC新型塑料IP B.V商业地获得。热塑性能量吸收器、能量吸收突出部和/或各种加强肋部还可由包括任何上述材料中的至少一种的组合形成。热塑性能量吸收器、能量吸收突出部和/或各种加强肋部可不包含金属。术语“弹性体”或“弹性体材料”在一实施例中是指比塑料更易于变形的交联的热固性橡胶聚合物。热塑性能量吸收器和能量吸收突出部可包括相同的塑料材料，或者热塑性能量吸收器和能量吸收突出部均可独立地包括彼此不同的塑料材料(例如，热塑性材料)。类似地，各个加强肋部均可独立地包括彼此不同的塑料材料(例如，热塑性材料)。
热塑性能量吸收器、能量吸收突出部可利用各种模制工艺(例如注塑模制、热成型等)而制造。包括所有突出部的能量吸收器可为单个单一件(例如，一体式形成的能量吸收器)。这个能量吸收器可为细长的构件，其具有足够的长度以延伸横过车辆的前部或后部，例如至少横过车辆的缓冲梁。
如上文提及的，提供了一种能量吸收系统，该能量吸收系统包括间隔地布置成两行或更多行的多个竖直定向的挤压突出部的阵列，例如，以竖直偏离的方式放置的相邻行中的突出部沿着水平方向以突出和不突出的方式交替。换言之，能量吸收突出部也可偏离至使突出部沿着竖直方向间隔布置的位置。相邻行的突出部之间的间隔的量理想地是最大间隔与能在能量吸收器的沿着“y”方向截取的任何截面出存在至少一个挤压突出部的间隔之间的平衡。(见图2)还提供了一种能量吸收系统，该能量吸收系统的能量吸收突出部可从该能量吸收突出部所安装至的固定支撑件(例如，在汽车情况下为缓冲梁)的顶部表面或底部表面获得支撑。
例如，能量吸收系统可为单一部件，其为布置成两行或更行(具体地为2行至4行)的多个能量吸收突出部的阵列的组合。能量吸收突出部(例如，在相邻行中)以竖直偏离的方式沿着水平方向(例如在行内)间隔地布置。当能量吸收突出部阵列布置成两行时，这个构造形成独特的布置，使得在能量吸收系统的每个竖直方向处均存在至少一个突出部。这个特征确保在沿着附接结构(例如缓冲梁)的所有竖直截面处存在至少一个挤压突出部。因此由于减少的材料的量，所以能够以低成本实现能量的吸收。
因此，安装在缓冲梁上方的能量吸收系统能够在所有碰撞情况(例如高/低中部、高/低外板、和/或高/低转角)下吸收能量。这种能量吸收系统与水平地布置能量吸收突出部的类似能量吸收器相比可产生降低的侵入等级，并且根据例如FMVSS第581款和/ECE 42其不会对车辆部件造成任何损伤。能量吸收突出部中的每一个均可以其纵横比(其竖直尺寸(L)与水平尺寸(D)的比值)大于一(L/D＞1)的方式设计，例如L/D可为1.5至5，具体地为2至4，更具体地为2.5至3.5，并且可为介于这些值之间的任何比值。例如，L/D纵横比可为2。
能量吸收突出部的竖直尺寸(L)可为例如高达40厘米(cm)长并且其将取决于车辆的缓冲梁的竖直轴线长度，具体地为2cm至20cm，更具体地为2cm至10cm，并且还更具体地为3cm至6cm。例如，竖直尺寸(L)可选择成使得能量吸收突出部将覆盖缓冲梁的竖直轴线长度的20％至50％(具体地，10％至40％，更具体地25％至35％)。
能量吸收突出部的水平尺寸(D)可另外为3cm至30cm宽并且其将取决于L:D比值以及阵列的每行中的能量吸收突出部的数量。例如，当每行均可具有间隔地布置在每行中的4个至24个能量吸收突出部时，水平尺寸(D)可为3cm至9cm长，或者为3cm至8cm、3cm至7cm或3cm至6cm长。具体地，水平长度(D)可为4cm长。
能量吸收系统可通过具有与车辆的缓冲梁的顶部符合的表面而从缓冲梁的顶部获得支撑，并且其中，在顶行支架中的能量吸收突出部(例如，(诸如在图6、图7A和图7B中)沿着“y”方向具有L形侧截面(例如倒圆的L形))从车辆的缓冲梁的顶部表面获得支撑。类似地，能量吸收系统可通过例如具有与车辆的缓冲梁的底部符合的表面而从缓冲梁的底部获得支撑，并且其中，在底行支架中的能量吸收突出部从车辆的缓冲梁的底部表面获得支撑。这些种类的设计例如在梁与碰撞器位置之间存在较大竖直偏离的情况下是非常有用的。
能量吸收突出部的刚度可以使其满足行人碰撞要求的方式而调整。能量吸收突出部的刚度的调整可例如通过以下方式来执行：将能量吸收突出部的侧壁、顶壁和/或底壁的轮廓从垂直于基部(例如成90°)改变为成角度的(即不垂直于基部)，和/或将该壁(多个壁)从笔直的改变为弯曲的(例如半圆、半抛物线、半球等)。这些壁从基部延伸的角度(Φ)可为90度至145度，具体地为100°至135°，更具体地为105°至130°，并且还更具体地为110°至125°和/或这些值之间的任何范围，诸如90°至100°。在突出部的顶壁与基部之间限定的角度可与能量吸收突出部的底壁与在热塑性能量吸收器的基部之间限定的角度相同或不同。类似地，在能量吸收突出部的顶壁与热塑性能量吸收器的基部之间限定的角度可与在能量吸收突出部的侧壁与热塑性能量吸收器的基部之间限定的角度相同或不同。例如，能量吸收突出部的笔直壁从热塑性能量吸收器的基部处突出的角度为95度。类似地，弯曲壁所限定的半径可变化以调节能量吸收突出部的刚度。因此，所限定的半径可为5厘米(cm)至75cm。类似地，能量吸收突出部中的每个还可限定具有不同形状(诸如，六边形、椭圆形、矩形以及其他多边形或多边形的组合，例如具有波纹形周缘(例如，该周缘起伏成使得本体宽度偏离、汇聚、偏离和/或使得本体宽度汇聚、偏离、汇聚)的多边形)的前表面。换言之，突出部可具有滴漏状的形状。突出部还可具有恒定宽度的区域(多个区域)。例如，宽度可为恒定/偏离/汇聚/恒定/偏离的，其中恒定部分位于偏离/汇聚部分之间。类似地，能量吸收突出部的前表面可为平坦的或凸出的，由此对能量吸收突出部的刚度和/或对碰撞时所受到的力/位移情况提供额外的调整能力。
热塑性能量吸收器及其能量吸收突出部的刚度的额外调整可通过选择能量吸收突出部的不同的壁厚来实现。因此，能量吸收突出部的侧壁中每一个的厚度可例如从0.1毫米(mm)至10mm变化。能量吸收突出部的侧壁厚度可为例如0.5mm至8mm，具体地为0.5mm至5mm，更具体地为1mm至3mm。类似地，能量吸收突出部的顶壁和/或底壁中每一个的厚度可为相同的或不同的并且可为0.2mm至13mm。例如，能量吸收器所具有的能量吸收突出部的顶壁和/或底壁的厚度可为例如0.5mm至10mm，具体地为0.5mm至8mm，更具体地为1mm至6mm，并且还更具体地为1mm至4mm。由于能量吸收突出部的纵横比大于一，所以额外调节能量吸收突出部的刚度可通过以固定的比例使侧壁比顶壁和/或底壁更薄或更厚来实现。
热塑性能量吸收器的刚度的调整还可通过改变突出的能量吸收突出部的深度而调节。改变深度将影响由能量吸收突出部吸收的冲程长度。类似地，能量吸收突出部的深度沿着热塑性能量吸收器的水平轴线可为相同的或不同的并且其将取决于期望性能和封装空间，该封装空间换言之为由存在于例如支撑梁与横带(fascia)之间的热塑性能量吸收器占据的空间。能量吸收突出部的深度可为1cm至50cm深，该深度换言之为能量吸收突出部的前表面与热塑性能量吸收器基部之间的距离。例如，能量吸收突出部的深度可为0cm至45cm，具体地为0.1cm至25cm，更具体地为0.2cm至10cm，还更具体地为0.3cm至5cm，并且还更具体地为0.4cm至1cm深。具体地，能量吸收突出部的深度可为5mm深。
单一热塑性能量吸收器的阵列的每行中的能量吸收突出部的数量可也可被调节，以通过改变每行中的能量吸收突出部的数量来提供额外的调整。因此，竖直定向的能量吸收突出部的数量可为每行4个至40个突出部。例如，竖直定向的能量吸收突出部的数量可为每行15个至35个突出部，具体地为每行8个至35个能量吸收突出部，更具体地为每行10个至30个能量吸收突出部，还更具体地为每行15个至25个能量吸收突出部。类似地，能量吸收突出部可在相同的行中彼此等距地布置或者在相同的行中以彼此不同的距离布置。具体地，竖直定向的能量吸收突出部的数量可为20个。
相邻行中的能量吸收突出部之间的偏离的交错程度可沿着热塑性能量吸收器的水平轴线而固定或变化。例如，在一行中的能量吸收突出部的左侧壁可与相邻行中的能量吸收突出部的右侧壁对准。可替换地，在一行中的能量吸收突出部的中线可与相邻行中的能量吸收突出部的右侧壁或左侧壁对准。
本文中描述的热塑性能量吸收器的总体大小(例如具体尺寸)将取决于其在车辆中的位置(前部和/或后部)及其功能以及其所适用的特定车辆。例如，热塑性能量吸收器的长度(l)、高度(h)和宽度(w)将取决于在使用(例如“包覆”)的期望位置中可获得的空间的量以及所需的能量吸收情况。
通过参照附图可更完整地理解本文公开的部件、工艺和装置。这些图(本文也被称为“FIG.”)仅是基于便捷性以及易于说明本公开的的示意性表示，并因此这些图并非旨在表示本公开的装置或部件的相对大小和尺寸和/或并非旨在限定或限制示例性实施例的范围。虽然在下文中为了清楚的目的而使用了特定的术语，但这些术语仅旨在表示为了说明附图而选择实施例的特定结构，并且这些术语并非旨在限定或限制本公开的范围。在附图和下文的说明书中，应当理解到相同的参考标号表示具有类似功能的部件。
图1为热塑性能量吸收器(10)的实施例的前视图，其示出了水平轴线X-X和竖直轴线Y-Y，其中，能量吸收突出部(200)间隔地布置成两行的阵列，其中，顶行中的能量吸收突出部(200)相对于底行中的能量吸收突出部(200)是交错的。在图1中还示出了热塑性能量吸收器基部(100)、热塑性能量吸收器上部支架(120)、热塑性能量吸收器下部支架(110)以及可选的热塑性能量吸收器中央加强肋(130)。热塑性能量吸收器上部支架(120)可构造成配合地跨接支撑梁(20，未示出)的顶部，从而在高碰撞时对热塑性能量吸收器(10)提供支撑。类似地，热塑性能量吸收器下部支架(110)可构造成配合地跨接支撑梁(20、未示出)的底部，从而在低碰撞时对热塑性能量吸收器(10)提供支撑。
现在转到图2和图3，其示出了在图2中以等距视图(描绘了水平轴线X-X和竖直轴线Y-Y)示出的能量吸收突出部(200)的交错方式，其中，具有波纹形周缘的7边形能量吸收突出部(200)间隔地设置成两行，其中，每行中的能量吸收突出部(200)与相邻行中的能量吸收突出部(200)偏离，这样使得一个能量吸收突出部(200)的右边与相邻行中的能量吸收突出部(200)的左边对准。这种偏离产生在图3中示出的沿着A-A和B-B截取的截面。如在图3中示出的，当两行能量吸收突出部(200)布置在热塑性能量吸收器(10)上时，在沿着水平轴线X-X的每个点处，仅存在两个能量吸收突出部(200)，该两个能量吸收突出部从热塑性能量吸收器基部(100)突出，其中，竖直间隙E限定在顶行中的能量吸收突出部(200)的底部与底行中的能量吸收突出部(200)的顶部之间。可选地，能量吸收器中央加强肋部(130)将存在于该间隙中，以对热塑性能量吸收器(10)提供另外的支撑。因此，竖直间隙E可为0.1cm至15cm。例如，竖直间隙E可为1cm至15cm、1cm至12cm、1cm至8cm或者1cm至5cm。
图3还示出了热塑性能量吸收器上部支架(120)，其构造成配合地跨接支撑梁(20)的顶部，由此在高碰撞时对热塑性能量吸收器(10)提供支撑。在图3中类似地示出了热塑性能量吸收器下部支架(110)，其构造成配合地跨接支撑梁(20)的底部，由此在低碰撞时对热塑性能量吸收器(10)提供支撑。
现在转到图5A-图5D，其示出了对于能量吸收突出部(200)而言可能的各个三维构造的实施例。如示出的，从热塑性能量吸收器基部(100)突出的能量吸收突出部(200)可具有侧壁(210)、顶壁(220)、底壁(240)以及前表面(230)。虽然图5A-图5D示出了具有波纹形周缘的六边形、椭圆形、矩形和多边形的前表面(230)，但可使用其他类似多边形的构造，只要竖直尺寸(L)相对于水平尺寸(D)的纵横比(例如在图8A和图8B中示出的)大于一。
现在转到图5，其示出了热塑性能量吸收器(10)的具有能量吸收突出部(200)的一部分，该能量吸收突出部从热塑性能量吸收器基部(100)突出并且竖直延伸超出热塑性能量吸收器上部支架(120)以配合地跨接支撑梁(20，未示出)的顶部，并且下行中的能量吸收突出部(200)竖直延伸超出能量吸收器下部支架(110)以配合地跨接支撑梁(20，未示出)的底部。图6中还示出了能量吸收器上部加强肋部(140)，该能量吸收器上部加强肋部沿着顶壁(220)连接能量吸收突出部(200)的顶部，从而可选地对热塑性能量吸收器(10)提供额外的支撑。类似地，示出了热塑性能量吸收器下部加强肋(150)，该热塑性能量吸收器下部加强肋(150)沿着底壁(240)连接能量吸收突出部(200)，从而可选地对热塑性能量吸收器(10)提供额外的支撑。
此外，图6示出了在相同行中的相邻的能量吸收突出部(200)之间以最大距离W1和最小距离W2等距布置的能量吸收突出部(200)。当能量吸收突出部(200)的前表面(230)的周缘限定不规则形状时，本文中描述的相同行中的相邻的能量吸收突出部(200)之间的距离指的是名义距离，该名义距离为两个相邻的能量吸收突出部(200)的侧壁(210)之间的最大距离W1和最小距离W2的平均值。
现在转到图7，其示出了在图6中示出的热塑性能量吸收器(10)在与高度错配碰撞器(30)碰撞时的侧视图。如所示出的，在高碰撞时(图7A)，碰撞器(30)将碰撞布置在上行中的能量吸收突出部(200)，该能量吸收突出部从热塑性能量吸收器基部(100)突出并且竖直地延伸超出热塑性能量吸收器上部支架(120)，该热塑性能量吸收器上部支架构造成配合地跨接支撑梁(20)的顶部，这样使得能量吸收突出部(200)的顶壁(220)定位在支撑梁(20)的顶部上方并被该支撑梁的顶部支撑。类似地，在低碰撞时(图7B)，碰撞器(30)将碰撞布置在下行中的能量吸收突出部(200)，该能量吸收突出部从热塑性能量吸收器基部(100)突出并且竖直地延伸超出热塑性能量吸收器下部支架(110)，该热塑性能量吸收器下部支架构造成配合地跨接支撑梁(20)的底部，这样使得能量吸收突出部(200)的底壁(240)定位在支撑梁(20)的底部下方并被该支撑梁的底部支撑。
如上文所描述的，在图8C至图8E中示出了能量吸收突出部(200)刚度的进一步调整。图8A和图8B示出了具有竖直尺寸(L)和水平尺寸(D)的能量吸收突出部(200)的实例，其中，纵横比(L/D)大于一并且该纵横比可变化以调节能量吸收突出部(200)中每一个的刚度。刚度的进一步调整可通过改变能量吸收突出部(200)的侧壁(210)、顶壁(220)和/或底壁(240)的构造来实现，例如通过对侧壁(210)、顶壁(220)和/或底壁(240)提供弯曲(图8D)。对于能量吸收突出部的每个壁而言，弯曲可为相同的或不同的。可选地，壁(多个壁)(侧壁(210)、顶壁(220)和/或底壁(240)中的一个或两个)可为笔直的，并将其设定成相对于基部(100)成一角度(Φ)(图8C)。每个壁的角度(Φ)可为彼此相同的或不同的。角度(Φ)可大于或等于90°，具体地为95°至145°，更具体地为100°至125°。对能量吸收突出部(200)的刚度的额外调节可通过改变前表面(230)的弯曲程度来提供，例如使该前表面凸出(图8E)，从而影响在碰撞时获得的力位移情况。
如可从各个图中看出的，能量吸收突出部沿着与“x”方向和“y”方向两者垂直的方向(“z”方向)从基部延伸。突出部形成行，其中，能量吸收器可具有大于或等于1行，具体地大于或等于2行，更具体地为2至4行。可选地，突出部可不具有来自前表面的开口，其中，该突出部可从后表面打开，从而形成腔体(例如，当能量吸收器安装在车辆中时位于突出部表面与缓冲梁之间的腔体)。可选地，突出部的壁(多个壁)可具有影响突出部挤压特性的开口(多个开口)。可替换地或者此外，壁(多个壁)可具有不同的厚度(例如，以影响突出部的期望的挤压特性)。这些能量吸收器在一封装空间中可满足小腿碰撞要求(根据欧洲NCAP(2011年6月，第5.1版)的小腿碰撞测试要求)，该封装空间小于或等于80mm，具体地小于或等于70mm，并且更具体地小于等于65mm(例如，能量吸收器沿着“z”方向在其最厚位置处的厚度)。
一种能量吸收系统可包括布置在缓冲梁与横带之间的热塑性能量吸收器。横带可选地构造成包覆热塑性能量吸收器和缓冲梁。能量吸收器可直接附接至缓冲梁。可替换地，能量吸收器可直接附接至另一车辆部件(例如轨道)，并且可选地，该能量吸收器可非直接地附接至缓冲梁(例如与缓冲梁相邻但不与其连接)。这个系统通过了用于小腿碰撞要求的欧洲NCAP小腿碰撞要求(2011年6月，第5.1版)。
实例
缓冲组件的效率为相对于距离而吸收的能量的量或者相对于载荷而吸收的能量的量。与低效能量吸收器相比，高效缓冲系统相对于较短的距离而吸收更多的能量。通过使载荷快速累加到恰好位于待保护物件(例如，车辆支撑梁、轨道等)的载荷限制之下并且维持该载荷恒定直到碰撞能量消散而获得高效率。
为了将所提出的热塑性能量吸收器的效率量化，在车辆质量为1,700Kg的通用车辆上执行(模拟)FMVSS第581款累计损伤评估。在图2中示出的能量吸收器由未填充的PC/PBT制成，其使用2.00mm的名义壁厚(例如，壁(侧壁(210)、顶壁(220)和底壁(240))的平均壁厚)以及如在图9中示出的车辆参数，并且其重量为1.6千克(kg)。对累计损伤评估所考虑的碰撞情况以及所获得的相应性能测量值分别在图9和表1中示出。
与在图10中示出的常规能量吸收器相比，所提供的热塑性能量吸收器被观察到示出了近似30％的质量减少以及近似20％的进入等级减少。
还对单一能量吸收器的一部分进行分析，以用于如在图10中示出的方式设定的通用车辆的小腿行人碰撞性能。在表2中描述的用于小腿碰撞的性能测量也满足于60mm的封装空间。
如在表2中示出的，样本(与小于150G的要求相比)呈现出为120G的较低的减速(deceleration，负加速度)(G-载荷)，样本(与小于15度的要求相比)呈现出为9.4度的较小的转动并且样本(与根据欧洲NCAP(2011年6月，第5.1版)的小腿碰撞测试要求相比)呈现出为1.5mm的较小的膝盖剪切位移。
因此，本文中描述的能量吸收器所具有的根据欧洲NCAP(2011年6月，第5.1版)的小腿碰撞测试要求测试的减速(G-载荷)小于或等于140G，具体地小于或等于130G，更具体地小于或等于125G并且甚至小于或等于120G。如根据欧洲NCAP(2011年6月，第5.1版)的小腿碰撞测试要求所测试的，能量吸收器所具有的转动小于或等于14度，具体地小于或等于12度并且甚至小于或等于10度。根据欧洲NCAP(2011年6月，第5.1版)的小腿碰撞测试要求所测试的，能量吸收器所具有的剪切小于或等于5mm，具体地小于或等于3mm并且甚至小于或等于2mm。
应当注意到，上述质量仅是示例性的并且是相对于特定车辆而言的。为了满足各个全球要求，热塑性能量吸收器质量取决于车辆质量，并且对于具有较大质量的车辆而言，热塑性能量吸收器的质量可适当增大。例如，对于质量为2,400Kg的车辆而言，热塑性能量吸收器的重量可为大约8Kg。
如先前提及的，当前的热塑性能量系数器关注于在高度错配碰撞下的低速车辆损伤性的设计。这些热塑性能量吸收器能显著地节省重量。例如，当将(对于相同车辆的)本热塑性能量吸收器与图11中示出的缓冲梁系统(该缓冲梁系统具有横带22、“I”能量吸收器12以及缓冲梁20)进行比较并且要求这两个系统满足ECE 42(1980年11月21日)以及FMVSS第581款(1990年4月25日)时，所提供的热塑性能量吸收器呈现出的重量减少大于对比缓冲系统重量的20％，具体地为大于或等于25％的重量减少，并且更具体地为大于或等于30％的重量减少。类似地，当将(对于相同车辆的)本热塑性能量吸收器与图11中示出的缓冲梁系统进行比较并且要求这两个系统满足ECE 42(1980年11月21日)以及FMVSS第581款(1990年4月25日)时，所提供的热塑性能量吸收器呈现出的在碰撞时的侵入深度的减少大于对比缓冲系统的侵入深度的10％，具体地为大于或等于15％的侵入深度，并且更具体地为大于或等于20％的侵入深度。
应当注意到，本文中公开的热塑性能量吸收器的各个元件的尺寸和形状仅为了简便和清楚的目的(例如为了确定所讨论的尺寸)而相对于特定的图来讨论。然而，该尺寸旨在适于各种元件的所有可能的实施例而并非仅适于与这些元件一起讨论的特定的图。
下文阐述了能量吸收器、能量吸收系统及其使用的实施例的一些实例。
实施例1：一种具有水平轴线和竖直轴线的热塑性能量吸收器，该热塑性能量吸收器包括：从基部突出的能量吸收突出部的阵列，突出部布置成两行或更多行，其中，能量吸收突出部具有的竖直长度(L)大于水平宽度(D)，并且其中，每行中的能量吸收突出部相对于相邻行中的能量吸收突出部以交错的方式布置。
实施例2：一种具有水平轴线和竖直轴线的热塑性能量吸收器，该热塑性能量吸收器包括：从基部突出的能量吸收突出部的阵列，突出部布置成两行或更多行，其中，能量吸收突出部具有的竖直长度(L)大于水平宽度(D)，并且其中，每行中的能量吸收突出部相对于相邻行中的能量吸收突出部以交错的方式布置。
实施例3：一种车辆，可包括：车辆缓冲梁(即，支撑梁)以及横带，热塑性能量吸收器附接至该车辆缓冲梁，该横带部分地包覆缓冲梁和热塑性能量吸收器。具有水平轴线和竖直轴线的热塑性能量吸收器包括：从基部突出的能量吸收突出部的阵列，突出部布置成两行或更多行，其中，能量吸收突出部具有的竖直长度(L)大于水平宽度(D)，并且其中，每行中的能量吸收突出部相对于相邻行中的能量吸收突出部以交错的方式布置。热塑性能量吸收器可构造成附接至车辆以在碰撞时吸收能量。
实施例4：一种车辆，可包括：车辆缓冲梁以及附接至车辆缓冲梁的热塑性能量吸收器。具有水平轴线和竖直轴线的热塑性能量吸收器包括：从基部突出的能量吸收突出部的阵列，突出部布置成两行或更多行，其中，能量吸收突出部具有的竖直长度(L)大于水平宽度(D)，并且其中，每行中的能量吸收突出部相对于相邻行中的能量吸收突出部以交错的方式布置。车辆通过了FMVSS第581款(1990年4月25日)的要求。
实施例5：一种车辆，可包括：车辆缓冲梁以及附接至车辆缓冲梁的热塑性能量吸收器。具有水平轴线和竖直轴线的热塑性能量吸收器包括：从基部突出的能量吸收突出部的阵列，突出部布置成两行或更多行，其中，能量吸收突出部具有的竖直长度(L)大于水平宽度(D)，并且其中，每行中的能量吸收突出部相对于相邻行中的能量吸收突出部以交错的方式布置。车辆通过了ECE 42(1980年11月21日)的要求。
实施例6：一种具有水平轴线和竖直轴线的热塑性能量吸收器，该热塑性能量吸收器包括：从基部突出的能量吸收突出部的阵列，突出部布置成两行或更多行，其中，能量吸收突出部具有的竖直长度(L)大于水平宽度(D)，并且其中，每行中的能量吸收突出部相对于相邻行中的能量吸收突出部以交错的方式布置。该热塑性能量吸收器可构造成附接至车辆以在碰撞时吸收能量。一种车辆，可包括：车辆支撑梁以及横带，热塑性能量吸收器耦接至该车辆支撑梁，该横带部分地包覆车辆支撑梁和热塑性能量吸收器。
实施例7：一种具有水平轴线和竖直轴线的热塑性能量吸收器，该热塑性能量吸收器包括：从基部突出的能量吸收突出部的阵列，突出部布置成两行或更多行。能量吸收器可具有竖直长度(L)和水平宽度(D)，并且其中，L:D的比值大于1。每行中的能量吸收突出部相对于相邻行中的能量吸收突出部以交错的方式布置。该能量吸收器可构造成安装在车辆上以用于碰撞能量的吸收。
实施例8：一种能量吸收系统，可包括布置在缓冲梁与横带之间的热塑性能量吸收器。横带可选地构造成包覆能量吸收器和缓冲梁。这个系统通过了用于小腿碰撞要求的欧洲NCAP小腿碰撞要求(2011年6月，第5.1版)。
实施例9：一种具有水平轴线和竖直轴线的热塑性能量吸收器，该热塑性能量吸收器包括：从基部突出的能量吸收突出部的阵列，突出部布置成两行或更多行；其中，能量吸收器可具有竖直长度(L)和水平宽度(D)，并且其中，L:D的比值大于1；其中，每行中的能量吸收突出部相对于相邻行中的能量吸收突出部以交错的方式布置；并且其中，能量吸收器构造成安装在车辆上以用于碰撞能量的吸收。
实施例10：实施例1-9中任一实施例的热塑性能量吸收器，其中，能量吸收突出部中每一个均具有前表面，该前表面限定多边形形状、倒圆形状或者包括前述形状中至少一项的组合。
实施例11：实施例1-10中任一实施例的热塑性能量吸收器，其中，能量吸收突出部包括波纹形周缘。
实施例12：实施例1-11中任一实施例的热塑性能量吸收器，其中，竖直长度(L)为3cm至30cm。
实施例13：实施例1-12中任一实施例的热塑性能量吸收器，其中，水平宽度(D)为2cm至20cm。
实施例14：实施例1-13中任一实施例的热塑性能量吸收器，其中，L:D的比值为10:9至5:1。
实施例15：实施例1-14中任一实施例的热塑性能量吸收器，其中，能量吸收突出部交错成使得能量吸收器上的任何碰撞将接触能量吸收突出部中的至少一个。
实施例16：实施例1-15中任一实施例的热塑性能量吸收器，其中，一行中的能量吸收突出部与另一行中的能量吸收突出部重叠的量为大于D的0％至50％。
实施例17：实施例1-16中任一实施例的热塑性能量吸收器，其中，一行中的能量吸收突出部与另一行中的能量吸收突出部重叠的量为D的2％至15％。
实施例18：实施例1-17中任一实施例的热塑性能量吸收器，其中，壁(侧壁(210)、顶壁(220)和/或底壁(240)中的一个或两个)为笔直的，并且其相对于基部(100)设定成一角度(Φ)(图8C)。
实施例19：实施例18的热塑性能量吸收器，其中，该角度(Φ)大于或等于90°、或者为95°至145°、或者为100°至125°。
实施例20：一种能量吸收系统，包括：缓冲梁；横带；以及实施例1、2和9-19中任一实施例的热塑性能量吸收器，该热塑性能量吸收器位于缓冲梁与横带之间；其中，缓冲梁构造成包覆热塑性能量吸收器和缓冲梁；并且其中，车辆通过了用于小腿碰撞要求的欧洲NCAP小腿碰撞要求(2011年6月，第5.1版)。
本文中公开的所有范围均包括端点，并且端点可彼此独立地组合。“组合”包括掺和物、混合物、合金、反应产物等。本文中的术语“一个(a)”、“一个(an)”、和“该(the)”不表示量的限制，并且其应当被解释为覆盖单数和复数两者，除非本文中另有指示或者与上下文明显相反。如在本文中使用的后缀“(s)”旨在包括所修饰的术语的单数和复数，从而包括一个或多个该术语(例如，壁(s)包括一个或多个壁)。贯穿本说明书，“另一实施例”、“一实施例”等等意味着连同该实施例所描述的特定元件(例如特征、结构和/或特性)包括在本文中所描述的至少一个实施例中，并且其可存在于其他实施例中或者可不存在于其他实施例中。此外，应当理解到，所描述的元件可以任何合适的方式组合在各个实施例中。“耦接”包括直接连接和通过一个或多个其他部件的间接连接。此外，术语“包括(including)”具有如术语“包括(comprising)”相同的广泛意义。
虽然已经描述了特定的实施例，但申请人或本领域其他技术人员可做出存在的或当前不可预见的替换、修改、变化、改进以及实质等同物。因此，如所提交的以及如可修改的所附权利要求旨在包括所有这样的替换、修改、变化、改进和实质等同物。

Claims (13)

1.一种具有水平轴线和竖直轴线的热塑性能量吸收器，所述热塑性能量吸收器包括：
从基部突出的能量吸收突出部的阵列，所述突出部布置成两行或更多行；
其中，所述能量吸收突出部具有竖直长度(L)和水平宽度(D)，并且其中，竖直长度(L):水平宽度(D)的比值大于1；
其中，每行中的所述能量吸收突出部相对于相邻行中的能量吸收突出部以交错的方式布置；并且
其中，所述能量吸收器构造成安装在车辆上以用于吸收碰撞能量。
2.根据权利要求1所述的热塑性能量吸收器，其中，所述能量吸收突出部中的每一个均具有前表面，所述前表面限定多边形形状、倒圆形状或者包括所述多边形形状和所述倒圆形状中的至少一个的组合。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的热塑性能量吸收器，其中，所述能量吸收突出部包括波纹形周缘。
4.根据权利要求1所述的热塑性能量吸收器，其中，所述竖直长度(L)为3cm至30cm。
5.根据权利要求1所述的热塑性能量吸收器，其中，所述水平宽度(D)为2cm至20cm。
6.根据权利要求1所述的热塑性能量吸收器，其中，竖直长度(L):水平宽度(D)的比值为10:9至5:1。
7.根据权利要求1所述的热塑性能量吸收器，其中，所述能量吸收突出部是交错的以使得所述能量吸收器上的任何碰撞将接触所述能量吸收突出部中的至少一个。
8.根据权利要求1所述的热塑性能量吸收器，其中，一行中的所述能量吸收突出部与另一行中的能量吸收突出部重叠的量大于0％且小于等于水平宽度(D)的50％。
9.根据权利要求1所述的热塑性能量吸收器，其中，一行中的所述能量吸收突出部与另一行中的能量吸收突出部重叠的量为水平宽度(D)的2％至15％。
10.根据权利要求1所述的热塑性能量吸收器，其中，每行中的所述能量吸收突出部与相邻行中的两个能量吸收突出部之间的间隙在竖直方向上对准。
11.根据权利要求1所述的热塑性能量吸收器，其中，一行中的突出部与相同行中的所有其他突出部在水平方向上对准。
12.根据权利要求1所述的热塑性能量吸收器，其中，每个能量吸收突出部在相邻行的相同位置中均具有对应的空的空间。
13.一种能量吸收系统，包括：
缓冲梁；
横带；以及
具有水平轴线和竖直轴线的热塑性能量吸收器，所述热塑性能量吸收器位于所述缓冲梁与所述横带之间，其中，所述热塑性能量吸收器包括：
从基部突出的能量吸收突出部的阵列，所述突出部布置成两行或更多行；
其中，所述能量吸收突出部具有竖直长度(L)和水平宽度(D)，并且其中，竖直长度(L):水平宽度(D)的比值大于1；
其中，每行中的所述能量吸收突出部相对于相邻行中的能量吸收突出部以交错的方式布置；并且
其中，所述能量吸收器构造成安装在车辆上以用于吸收碰撞能量，
其中，所述横带构造成包覆所述热塑性能量吸收器和所述缓冲梁；并且
其中，车辆通过了用于小腿碰撞要求的2011年6月第5.1版的欧洲NCAP小腿碰撞要求。
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