CN201559710U - 一种带有撞击能量吸收器的单体式车架部件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单体式车架部件，该单体式车架部件被构造得用于当车辆前部受到撞击时吸收撞击能量。该车架部件包含：上部件、中部件和下部件，上部件具有配置用于连接至铰链柱的端部；由两个缺口形成且邻近所述上部件端部设置的Z触发器。该Z触发器的缺口位于该车架部件的外侧和内侧上以当有足够大的力施加于车架部件时引起总体上横向的弯曲。

Description

一种带有撞击能量吸收器的单体式车架部件

技术领域

本实用新型总体上涉及用于吸收车辆车架中的撞击能量的装置与方法。更为具体地，本实用新型涉及包括单体式车架部件(shotgun)的车架，该车架部件具有用于吸收撞击能量的Z触发器。

背景技术

汽车制造厂商持续研发用于改进车辆安全的装置。而且，汽车制造厂商特别关注可能增加车辆乘客严重受伤风险的进入乘客厢的侵扰。

众所周知，车辆结构的变形可从撞击中吸收一些动能。因此，来自撞击的动能可用来使车辆结构弯曲而不是导致其侵入乘客厢。结果是，可以减小车辆乘客受伤的相关风险。

现有车辆车架包括促进弯曲以便撞击能量管理的结构，例如通过削弱车架结构的变形来促进变形位置处的弯曲。然而，这些车架在前部撞击中并未促进铰链柱附近区域的枪管式车架部件的弯曲。没有在该区域内促进可控弯曲的结果是弯曲将以不可控的方式发生。这可导致车架部件在邻近铰链柱区域的向下弯曲，其可与铰链柱的支持结构一起向下弯曲，导致在前部撞击时发生不希望的车辆俯仰。

实用新型内容

根据本实用新型的某些实施例，本实用新型提供了一种构造成用于在车辆前部受到撞击时吸收撞击能量的单体式车架部件。该车架部件包含：上部件、中部件和下部件，上部件具有构造成用于连接至铰链柱的端部；以及由两个缺口形成且并位于邻近上部件端部的Z触发器。Z触发器的缺口位于车架部件的外侧和内侧上，以便当有足够的力施加于车架部件时引起总体上横向的弯曲。

根据本实用新型的某些实施例，本实用新型还提供了一种在车辆前部撞击中减少车辆的前部俯仰的方法。该方法包含以下步骤：在前部撞击中当有足够大的力施加于车架部件时使用位于车辆的车架部件的上部件内的Z触发器来引起车架部件的总体上横向的弯曲。

本实用新型的某些实施例还提供了一种构造成用于在车辆前部受到撞击时吸收撞击能量的单体式车架部件。该车架部件具有上部件，其尾端构造成用于连至铰链柱。该车架部件包含：前部碰撞区域，其至少包含车架部件的上部件上的第一削弱区域和第二削弱区域，第二削弱区域与第一削弱区域相比较设置得更接近车架部件的尾端；以及Z触发器，其包含车架部件的上部件上的第三削弱区域和第四削弱区域，第四削弱区域与第三削弱区域相比较设置得更接近车架部件的尾端。在前部撞击过程中顺序地发生车架部件的总体上横向的弯曲，即，第一削弱区域在第二削弱区域之前弯曲，第二削弱区域在第三削弱区域之前弯曲，且第三削弱区域在第四削弱区域之前弯曲。

其他目的和优点将部分地在以下说明书中提及，部分地从所述说明书中显而易见，或可以从本实用新型的实施中获悉。将通过在本实用新型的权利要求中具体指出的元件和组合实现和达到本实用新型的目的和优点。

应理解的是，前述的总体描述和下文中的详细描述仅是示例性的和说明性的，并非是对要求保护的本实用新型的限制。

本实用新型的附图，其合并于说明书中并构成说明书的一部分，说明了本实用新型的示例性实施例，并和说明书一起用于解释本实用新型的某些原理。

根据下文中的所包含的示例性实施例的详细描述，至少一些特征和优点将变得更为显而易见，应该参考附图理解这些描述。

附图说明

图1显示了包含根据本实用新型的某些示例性实施例的车架部件的车辆结构的立体图，图1中右侧箭头为朝向车辆前端的方向。

图2显示了图1中所示的车辆结构的俯视图，图2中左侧箭头为朝向车辆前端的方向。

图3显示了图1中所示的车辆结构的侧视图。

图4显示了根据本实用新型的示例性实施例的车架部件，其在前部撞击后已变形。

具体实施方式

虽然下文的详细描述参考了示例性实施例，但对于本领域的技术人员而言许多替代、修改和变化是显而易见的。因此应宽泛地看待本实用新型所要求保护的主体。

将详细参考附图中所示的各种实施例和例子。各种示例性实施例并不意味着限制本实用新型。相反的是，本实用新型应视为涵盖了替代例、修改和等同例。

本实用新型考虑了提供一种例如从车辆的铰链柱或A柱延伸到到其副车架的单体式车架部件。在前部撞击中，车架部件用于将撞击负载从车辆的副车架传递至车架上部分(例如，A柱、挡风玻璃框、车顶纵梁、车门防撞梁和摇杆组件)。提供单体式车架部件(特别是当该单体式结构向下延伸至副车架从而不需要延伸臂(或挡板)时)加固了部件并且可提供点移动负载到车架上部结构的传输。在车架部件中采用例如Z触发器的变形可触发车架部件在Z触发器位置处绕车辆的垂直Z轴以双铰链Z型弯曲模式总体上横向地弯曲。当用在本实用新型中时，大体上横向地弯曲包括通过保持车架部件绕车辆Y(横向)轴的刚度而减轻车辆俯仰的弯曲。

在车架部件的邻近于车架部件与车辆铰链柱的连接处的上部件中设置变形可通过车架部件绕车辆的垂直Z轴的双重塑性铰接而改进车架部件在铰链处的碰撞能量管理。在铰链柱或A柱附近设置变形可以是有益的，因为包括铰链柱和A柱的车架上部结构(或透明座舱罩)相对坚固并保持静止，在前部碰撞中不会变形。

促进车架部件的总体上横向的弯曲而不是垂直弯曲可在前部碰撞中降低不需要的车辆俯仰，同时也防止仪表板突出。根据本实用新型某些实施例的车架部件优选地符合静态弯曲、静态扭转以及耐久性要求并且仍然吸收撞击能量。

液压成型从铰链柱延伸至车辆副车架的单体式车架部件可以使重量减轻；例如相比于现有的冲压多件式车架部件设计可实现从大约4.1磅(lbs)至大约7.6磅(lbs)的重量减轻。液压成型使得制造商可以更好地控制车架硬度、尺寸稳定性、疲劳寿命以及防撞性，同时减少车架的重量和成本。液压成型是一种材料成型工艺，其中高压流体用于使管状坯料向外延伸以与模具总成的模具型腔的表面一致从而形成不规则形状的管状零件。液压成型的部件相比于冲压或滚轧成型的部件可具有更宽范围的几何尺寸。用于车辆车架的可液压成型的示例性金属包括例如钢铁和铝。

由于每个液压成型的车架部件可具有沿其长度持续变化的横截面形状，单个液压成型的零件经常可取代多个冲压(或滚轧成型)并焊接而成的零件，由此减少完成车架结构所需的零件数量。因此可以减轻车辆的重量和总装成本。

液压成型零件也可具有较冲压零件更高的强度，主要是因为液压成型工艺期间坯料壁的塑性变形。由流体压力导致的液压成型期间坏料壁的向外延伸产生了一种加工硬化效果，其使坯料的金属材料均匀地硬化。液压成型相比于冲压或其他已知工艺也可产生更少的废料。

本实用新型还考虑到了除通过液压成型以外(例如通过冲压)的单体式车架部件。对于液压成型的车架部件，可在车架部件中成型有诸如Z触发器缺口(如图中所示)的变形。对于冲压的车架部件，可通过冲压成型诸如Z触发器缺口的变形。

本实用新型还考虑到了除缺口之外的多种结构来帮助车架部件由于车架部件结构削弱而弯曲(用于撞击能量吸收)，所述结构包括，例如孔、珠状物、刺状物、刻痕、或者甚至是车架部件的改变的高度H。许多种削弱结构可以直接液压成型于车架部件内/上。例如通过改变车架部件的孔、珠状物、刺状物、刻痕，和/或通过改变车架部件的高度H可以控制这种车架部件的弯曲顺序。在撞击时控制车架部件的弯曲顺序是人们所想要的。下文描述了图1-4中所示的本实用新型的某些实施例的示例性弯曲顺序。

图1-3分别显示了包含根据本实用新型某些示例性实施例的车架部件的车辆结构部分的立体图、俯视图以及侧视图。如图所示，车架部件100包括：邻近车辆铰链柱200和A柱210的上部件110；向下朝车辆副车架成角度的中间弯曲部件130；以及连接至车辆副车架的下部件120。这样，车架部件100将车辆副车架(未显示)连接至其上部结构，该上部结构包含所示的A柱210以及其他车辆车架结构(未显示)，例如挡风玻璃框，车顶纵梁、车门防撞梁以及摇杆组件。

前部碰撞触发器140、142、144可设在车架部件100的上部件110的内侧和外侧上，以使它们在内侧I和外侧O之间交替。如图所示，所示的示例性实施例的触发器140和144位于车架部件100的上部件110的外侧O上，而触发器142间隔在触发器140、144之间并位于车架部件100的上部件110的内侧I上。前部碰撞触发器140、142、144可在前部撞击中提供车架部件100的前向变形区域。虽然显示了三个前部碰撞触发器，但应理解的是，根据所需变形区域设计也可采用其他数量的缺口。在所示的实施例中，车架部件外侧O上的Z触发器的第一缺口150以及车架部件的内侧I上的Z触发器的第二缺口152形成了前部撞击中车架部件100的第二变形区域。

根据本实用新型的某些示例性实施例，如果有车辆前部撞击，则由前部撞击触发器140、142、144产生的前向变形区域通过在由Z触发器缺口150、152产生的第二变形区域之前弯曲来吸收撞击能量。触发器140、142、144、150、152提供了车架部件100的削弱部分，当足够大的力施加在车架部件100上时在削弱部分处发生弯曲。弯曲能够控制碰撞的动能。本领域的技术人员应理解，碰撞的动能可以使车辆变形区域中的金属变形，从而减少能够导致侵入车辆乘客厢的动能。

碰撞的动能被用于在触发器140、142、144、150以及152处使车架部件100弯曲并减少能够导致侵入乘客厢的动能。触发器具有的尺寸允许车架部件在前端碰撞中在触发器位置处弯曲。在本实用新型的某些示例性实施例中，触发器140、142、144、150以及152均具有相同的深度。在本实用新型的某些示例性实施例中，每个触发器的深度均可为车架部件宽度W的大约四分之一至大约三分之一。

变形区域活动的顺序可通过以提供所需顺序的方式削弱车架部件来实现(优选地考虑美国高速公路安全保险协会(IIHS)的要求)。在所示的实施例中，这种相对削弱通过调节车架部件100的高度H和宽度W获得。如图所示，车架部件100具有这样的高度H，该高度从与铰链柱200连接的上部件110的尾端R处的较大值朝向中间弯曲部件130处的较小值逐渐缩小。较少的材料可使得结构较为薄弱。这样，即使没有变形，所示的车架部件100也随着其朝向车辆前部延伸而变得薄弱。在所示的实施例中，车架部件100的宽度W从与铰链柱200连接的上部件110的尾端到弯曲部件130基本上保持一致，除了触发器所在之处以外。

在所示的示例性实施例中，通过设置缺口(其在本文中称为触发器140、142、144、150、152)使宽度W沿着车架部件100的长度而变化。在所示的实施例中，触发器144具有与其他触发器相同的深度并位于最小高度值处，这就是车架部件100上的最薄弱处。触发器142由于其所在处的相对高度H和宽度是其次的最薄弱处。由于相同原因，触发器140是再其次的最薄弱处。这三个触发器形成了前向变形区域，由于这些触发器更为薄弱，因此其在Z触发器150、152之前先活动。因为触发器152具有比触发器150更小的高度，因此触发器152是比触发器150更为薄弱的位置，因此在前向撞击中比触发器152更易于弯曲。

在某些示例性实施例中。在最后的触发器150与车架部件100的铰链柱端部之间的偏移距离OD可以等于例如车架部件的最大高度(或最后的触发器150所在处的车架部件的高度)的1.5倍。然而偏移距离OD例如可以根据车架部件和其他车架元件的相对尺寸并考虑其他设计目标而改变。触发器之间的间隔也可根据诸如车架部件和其他车架元件的相对尺寸的这种考虑并考虑其他设计目标而变化。根据所示的高度H逐渐缩小以及触发器位置，图1至图4的示例性车架部件实施例提供了所期望的触发器顺序弯曲以及控制弯曲以将其导向至总体上沿横向而不是向下的方向。

本领域的技术人员将了解到有其他的方式来获得吸收撞击能量的顺序弯曲并将弯曲导向至总体上沿横向的方向。例如，当车架部件的高度和宽度均从上部件110的尾端R处向弯曲部件130处逐渐缩小时可使用较小的触发器。而且，可单独缩小宽度而保持高度恒定。另外，触发器可通过珠状物、刺状物、孔(例如，定位得贯穿该梁高度的一个或多个孔)、刻痕或其它已知的在所需的触发器点处削弱车架部件材料的方法(例如，通过减少材料的数量)来成型。然而削弱应当以促进车架部件总体上横向的弯曲而非垂直弯曲的方式实现，这样在前部碰撞中可以避免俯仰。

应理解的是车架部件以及触发器的总体尺寸可以根据车辆总体结构和车架部件的组成而变化。如图所示，车架部件一端连接至车辆副车架(未示出)，另一端连接至铰链柱200。铰链柱200连接至车辆挡风玻璃区域内的A柱或成为A柱210。铰链柱在其底部连接至纵梁，其包括前梁220、中梁230以及后梁240。前梁220通常例如通过保险杠支架300安装至车辆前保险杠。发动机安装支架310可位于中梁230的一个部分上。

图4显示了根据本实用新型的某些示例性实施例的车架部件，示出了其在前部撞击之后变形。如图可见，Z触发器150、152导致车架部件100弯曲成总体上横向的Z形。前部碰撞触发器140、142、144导致类似的总体上横向的弯曲，由于有三个触发器，这里弯曲为W形。如同本领域的技术人员将认识到的，车辆车架的其它部分，例如图1-3所示的那些，在前部撞击中也会变形并可能吸收其他的碰撞能量。

虽然为了有助于更好地理解本实用新型已经根据示例性实施例公开了本教导，但应理解的是在不脱离本实用新型范围的前提下可以多种方式实施本实用新型。因此，应理解本实用新型包括在不背离所附权利要求中所提出的本实用新型范围的前提下而能够实施的所有可能实施例。

对于本实用新型的权利要求和说明书，除非另行说明，所有表达数量、百分比或比例的数字和其他用在说明书和权利要求中的数字值都应理解为在一切情况下以词语“大约”修正。因此，除非相反地指明，否则在书面的说明书和权利要求书中提到的数字参数均为近似值，其可根据应由本实用新型所获得的所需特性而变化。至少，且并非企图限制本实用新型权利要求范围的等同原则的应用，应当至少根据所报道的有效数字的数量并应用常规取整技术解释每个数字参数。

应注意的是，除非明确而清楚地限定为单个对象，否则在本说明书和其权利要求书中所使用的单数形式包括复数意思。因此，例如提到车架元件则包括两个或多个车架元件。本文所使用的词语“包括”以及其语法上的变体应理解为非限定性的，因此在列出细节的引用中没有将其他类似的可以替代或加入所列细节中的细节排除在外。

对本领域的技术人员而言，显然在不背离本实用新型范围的前提下可以对本实用新型的系统和方法作出各种修改和变化。对于本领域的技术人员而言，从结合考虑本实用新型的说明书以及对文中披露的教导的实践中，本实用新型的其它实施例将是显而易见的。这里所描述的说明书和实施例应理解为仅为示例性的。

Claims (8)

1.一种用于组装在车辆车架中的单体式车架部件，所述车架部件构造成在车辆的前部受到撞击时吸收撞击能量，所述车架部件包含：

上部件、中部件和下部件，所述上部件具有连接至铰链柱的端部，以及

由两个缺口形成且邻近所述上部件的端部设置的Z触发器，

其特征在于，所述Z触发器的缺口位于所述车架部件的外侧和内侧上以当有足够大的力施加于所述车架部件时引起总体上横向的弯曲。

2.根据权利要求1所述的单体式车架部件，其特征在于，所述车架部件是液压成型的。

3.根据权利要求1所述的单体式车架部件，其特征在于，所述车架部件在位于所述车架部件的下部件中的一端处连接至车辆副车架。

4.根据权利要求1所述的单体式车架部件，其特征在于，在所述车架部件的上部件中进一步包含第二组触发器。

5.根据权利要求4所述的单体式车架部件，其特征在于，当足够大的力施加于所述车架部件时所述Z触发器和第二组触发器发生顺序弯曲，以使得更接近所述车辆前部的缺口比更接近所述车辆的尾部的缺口更早地引起弯曲。

6.根据权利要求5所述的单体式车架部件，其特征在于，更接近所述车辆前部的缺口比更接近所述车辆的尾部的缺口更早地引起弯曲是因为更接近所述车辆的前部的缺口比更接近所述车辆的尾部的缺口更为薄弱。

7.根据权利要求6所述的单体式车架部件，其特征在于，更接近所述车辆前部的缺口比更接近所述车辆的尾部的缺口更加薄弱是因为所述车架部件的高度和宽度朝向车辆的尾部更大而朝向所述车辆的前部逐渐缩小。

8.根据权利要求7所述的单体式车架部件，其特征在于，所述缺口通过减小所述车架部件的宽度而削弱所述车架部件，每个缺口以基本上相同的量减小所述车架部件的宽度。

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