SE507770C2 - Frontstruktur i ett fordon - Google Patents

Description

507 770 k) energiabsorptionsförmåga bestämmer krocksäkerheten. Det är emellertid känt att i ett fordon anordna ett "aktivt" balksystem, dvs ett system där en krock utlöser en akti- vitet, som gör att balksystemet uppträder på ett sätt, som ligger utanför dess normala mekaniska begränsningar. En sådan aktiv balkanordning är känd exempelvis genom US 4,050,5J7. Här utnyttjas en krutladdning för att vid kollision förändra en lådbalks tvärsnitt på sådant sätt, att dess styvhet och därmed dess energiabsorptionsförmåga ökar. Svårigheten är emellertid att åstadkomma ett kontrollerat sprängningsförlopp i samband med den av kollisionen orsakade deformationen, så att resultatet verkligen blir att styvheten och energiabsorptionsförmågan ökar och inte att balken skadas av sprängningen, så att resultatet blir det motsatta.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en frontstruktur av i inled- ningen angivet slag, men med ett aktivt balksystem, som eliminerar ovan nämnda risk och som dessutom kan utgöra grund för en frontstruktur, vars deformation och energiupptagningsförmåga kan anpassas till olika krocksituationer.

Detta uppnås enligt uppfmningen genom att nämnda organ är anordnade att plötsligt reducera balkens styvhet i sin längdriktning.

Genom uppñnningen skapas en aktiv frontstruktur där den i och för sig kända tekni- ken utnyttjas på ett helt nytt sätt, som bygger på idén att dimensionera balkama för en viss krocksituation som kräver stor styvhet och att försvaga balkarna för krock- situationer, vid vilka lägre styvhet önskas.

Uppfinningen kan med fördel utgöra grund för en frontstruktur, i vilken deforma- tionsförloppet och energiabsorptionsförmåga hos balkelementet är olika beroende på om det rör sig om en mer eller mindre symmetrisk frontalkrock eller en s k off-set krock, dvs en krock med ett fordon eller föremål, som träffar huvudsakligen på ena sidan om fordonets längsgående mittplan. 10 h) UI 3 507 770 I en föredragen utföringsform av frontstrukturen enligt uppfmningen är balkarna samordnade med varsin retardationsavkännare och anordning för aktivering av på respektive balk fixerade sprängladdningar. En styrenhet är anordnad att vid kollision jämföra signaler representerande retardationen från respektive avkännare med var- andra och ge signal till respektive aktiveringsanordning att utlösa sprängladdningarna endast om skillnaden understiger ett förutbestämt lägsta värde.

Balkarna dimensioneras för off-set krock, som kräver stor styvhet, eftersom hela eller större delen av deformationsarbetet tas upp av endast den ena balken. Vid symmetrisk frontalkrock skall deforrnationsarbetet fördelas mellan balkama och optimal energiabsorption uppnås då genom att reducera styvheten hos balkama.

Balkarna i frontstrukturen är således aktiva. Genom att studera en passiv balks deformation efter en krock kan man fastställa var veckningsförloppet övergår i t ex knäckning. Genom att aktivt uppmjuka balken i detta område, exempelvis med hjälp av små pyrotekniska laddningar, kan knäckningen undvikas och veckningssträckan därigenom förlängas över det uppmjukade området till ett bakomliggande område, som kan vara styvare.

Uppñnningen beskrivs närmare nedan med hänvisning till på bifogade ritningar visade utföringsexempel, där ñg. 1 visar en perspektivvy av en första utföringsform av en frontstruktur enligt uppfinningen hos en schematiskt antydd personbil, fig. 2a och 2b perspektivvyer av frontstrukturens balkkonstniktion före resp efter viss de- formation, fig. 3a-3d vyer ovanifrån av en del av balken i fig. 2a i olika deforma- tionsstadier, fig. 4 en perspektivvy motsvarande fig. 1 av en andra utföringsform, fig.

Sa och 5b vyer motsvarande fig. 2a, 2b av utföringsformen i tig. 4, fig. 6a-6d vyer motsvarande fig. 3a-3d av utföringsforrnen i fig. 4 samt ñg. 7 ett blockschema över ett styrsystem för aktiv deformationsreglering. 10 25 507 770 4 I fig. 1 och 4 betecknar 1 en fordonskaross av s k självbärande typ. En generellt med 2 betecknad lådbalk utgör den ena av två symmetriskt med avseende på bilens längsgående mittplan fixerade sidobalkar. Balken 2 består av två U-profiler 3, som är sammanfogade med varandra genom punktsvetsning så att en rektangulär lådprofil erhålls. Den visade balken och dess generella uppbyggnad och funktion är väl kända och behöver inte beskrivas närmare. Det kan bara nämnas att i en på marknaden förekommande bilmodell tjänstgör sidobalkarna som bärare av en mellanram, som i sin tur bär motorn. Såsom framgår av figurerna är balken strutliknande. Dess vidare ände 4 (till vänster i figurerna) är förbunden med bilens främre Stötfångare 5 (ñg. 1 och 4). Från sitt raka främre parti 6, som sträcker sig i bilens längdriktriing, övergår balken i ett krökt bakre parti 7, vilket är förbundet med bilens bottenplatta.

Respektive balk 2 i det i fig. 1-3 visade utförandet uppvisar präglingar 8 i de mot- stående vertikala balksidorna 9. I präglingama är små sprängladdningar 10 ñxerade.

Präglingarna 8 med sprängladdningarna 10 är anordnade i ett snitt, som temporärt måste hindras från att knäcka och balkarna är här dimensionerade för att stödja framförvarande struktur, så att denna utnyttjas effektivt för energiabsorbering genom att optimera bucklingsförloppet. När deforrnationen når fram till partiet med spräng- laddningarna 10 aktiveras dessa sekventiellt för att försvaga balkama och hindra dessa från att knäcka, så att bucklingsförloppet och energiupptagningen kan fortsätta i bakomv arande balkparti.

På respektive balk 2 vid dess främre ände är en retardationsavkännare i form av en accelerometer 20 anordnad. Denna kan vara av den typ som används i utlösníngsan- ordningar för krockkuddar. Accelerometrarna 20 på respektive balk 2 är kopplade till en styrenhet, t ex mikroprocessor 21, till vilken även elektriskt aktiverade detonatorer 22 för sprängladdningarna 10 är anslutna. Styrenheten 21 är programmerad att styra utlösningen av sprängladdningama på respektive balk sekventiellt, såsom särskilt visas i fig. 3a-3d, i beroende av signalerna från accelerometrarna 20.

Un 10 k) Ut 5 507 779 Styrenheten 21 är i en föredragen utföringsform anordnad att jämföra signalerna från accelerometrama 20 med varandra och att aktivera detonatorema 22 efter ett visst av skillnadssignalen beroende mönster. Exempelvis kan styrenheten 21 vara program- merad att utlösa bägge balkamas 2 sprängladdningar 10 samtidigt vid en viss tid- punkt, om skillnadssignalen understiger ett visst förutbestämt värde som indikerar en relativt symmetrisk frontalkrock, då ju bägge balkarna 2 samtidigt skall engageras i energiabsorptionen. Om skillnadssignalen är stor, vilket indikerar s k off-set krock, måste balken 2 på den sida som träffas vid krocken ta upp större krafter och absor- bera mer energi, varför det i beroende på krockförloppet kan finnas anledning att inte utlösa sprängladdningarna alls eller utlösa dem vid en annan tidpunkt än vid sym- metrisk frontalkrock. Detta förutsätter då att balkama 2 är optímerarade för off-set krock, vilket får till följd att försvagning av balkama blir nödvändig vid symmetrisk krock för att hela den tillgängliga deformationssträckan skall kunna utnyttjas opti- malt.

Vid utförandet i fig. 4-6 är balkarnas 2 U-profiler 3 sammanfogade medelst nitar 30, av vilka vissa är försedda med sprängladdningar 10. Försvagningen av balkama 2 uppnås här genom att spränga loss dessa nitar 30 och därigenom bryta förbandet mellan U-profilerna 3 på valda ställen utmed balken, såsom visas i fig. 6a-6d.

Uppfinningen har ovan beskrivits med hänvisning till utföringsexempel, vid vilka sprängladdningar 10 är applicerade direkt på balkama 2. Man kan givetvis även tänka sig andra varianter. Exempelvis kan någon form av gasgeneratoranordning utnyttjas, som vid krock skapar ett övertryck i balksegment, vilka därvid brister eller deforrneras för att åstadkomma den eftersträvade försvagningen.

Claims (8)

10 30 507 770 6 Patentkrav

1. Frontstruktur i ett fordon, innefattande ett par med inbördes avstånd i sidled anordnade balkar, som var och en omfattar ett av bockad plåt framställt lådformigt element med större längd än bredd resp höjd och med ett parti, som är orienterat i fordonets längdriktning, samt organ (10,20,2l,22) för att avkänna fordonets retarda- tion vid kollision och i beroende av denna förändra balkens styvhet i sin längdrikt- ning, kännetecknar! av att nämnda organ (l0,20,21,22) är anordnade att plötsligt reducera balkens (2) styvhet i sin längdriktning.

2. Frontstruktur enligt krav 1, kännetecknad av att nämnda organ innefattar spräng- medel (10) som vid detonation är anordnade att reducera balkens (2) styvhet i sin längdriktning.

3. Frontstruktur enligt krav 2, kännetecknad av att nämnda organ innefattar vid balken (2) fixerade sprängmedel (10), en styrenhet (21), en retardationsavkännare (20), som är anordnad att ge en av retardationen beroende signal till styrenheten, samt en av styrenheten styrd aktiveringsanordning (22), medelst vilken sprängmedlet kan bringas att detonera.

4. Frontstruktur enligt krav 3, kännetecknad av att sprängmedlet innefattar efter varandra i balkens (2) längdriktning fördelade sprängladdningar (10) och att styren- heten (21) är anordnad att bringa sprängladdningarna att detonera efter varandra i balkens deformationsriktning.

5. Frontstruktur enligt något av kraven 2-4, kännetecknar! av att sprängmedlet (10) är anordnat att vid detonation buckla balkplåten.

6. Frontstruktur enligt något av kraven 1-4, kännetecknad av att balken (2) består av minst två medelst fástelement (30) med varandra sammanfogade plåtproñler (3) Un 10 507 770 och att sprängmedlet (10) är anordnat att vid detonation bryta fogen mellan profilerna.

7. Frontstruktur enligt krav 6, kännetecknad av att fästelementen är bildade av nitar (30) och att sprängmedlet (10) är anordnat att vid detonation spränga loss åtminstone vissa nitar.

8. Frontstruktur enligt något av kraven 3-7, kännetecknad av att balkarna (2) är samordnade med varsin retardationsavkännare (20) och aktiveringsanordning (22 , och att styrenheten (21) är anordnad att vid kollision jämföra signalerna från respek- tive retardationsavkännare med varandra och ge signal till respektive aktiveringsan- ordning att utlösa sprängmedlet (10) endast om skillnaden underskrider ett förutbe- stämt lägsta värde.