專利名稱：包括能量吸收器的緩沖器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種緩沖器，尤其涉及一種吸收能量的車輛緩沖器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
緩沖器系統(tǒng)設(shè)計(jì)通常要滿足的公知標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)聯(lián)邦車輛安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS)。例如，某些能量吸收緩沖器系統(tǒng)試圖通過(guò)控制碰撞能量和侵入來(lái)減少因低速碰撞所產(chǎn)生的車輛破壞，且不會(huì)超過(guò)車輛的底軌負(fù)載極限(railload limit)。另外，某些緩沖器系統(tǒng)試圖去減少由碰撞所產(chǎn)生的對(duì)行人的傷害。
一種緩沖器系統(tǒng)典型地包括在寬度方向上延伸穿過(guò)車輛前后的橫梁，并且被安裝到在長(zhǎng)度方向上延伸的底軌上。此梁典型的是鋼，并且此鋼梁非常的堅(jiān)硬并且提供了結(jié)構(gòu)上的強(qiáng)度和剛度。為了改善緩沖器系統(tǒng)的能量吸收效率，一些緩沖器系統(tǒng)也包括吸震器(shock absorber)。
能量吸收緩沖器系統(tǒng)或組件的效率被定義成相對(duì)距離吸收的能量，或相對(duì)負(fù)載吸收的能量。高效的緩沖器系統(tǒng)相比低效能量緩沖器，在較短的距離上能吸收更多的能量。高效率的獲得是通過(guò)快速建立正好處于底軌負(fù)載極限下的負(fù)載并且保持負(fù)載恒定直至碰撞能量被消散而獲得的。
為了改善能量吸收效率，例如，吸震器有時(shí)被定位在鋼制緩沖梁和車輛底軌之間。吸震器趨向于吸收至少一部分來(lái)自于撞擊的能量。和鋼梁相比，附加的吸震器導(dǎo)致緩沖器組件成本和復(fù)雜程度的增加。吸震器也增加了緩沖器組件的重量，這種增加也不是希望的，這是因?yàn)橛捎谥亓康脑黾訙p少了車輛整體上的燃油效率。
其它已知的能量吸收緩沖器系統(tǒng)包括泡沫材料的能量吸收器?；谂菽牧系哪芰课掌魇艿?jīng)_擊時(shí)通常加載較慢，這會(huì)導(dǎo)致高的位移。另外，泡沫材料在60％至70％的壓縮范圍內(nèi)是有效的，超過(guò)了該范圍，泡沫材料會(huì)變成不可壓縮的，從而使碰撞能量不會(huì)被完全吸收。剩余的碰撞能量通過(guò)梁和/或車輛結(jié)構(gòu)的變形被吸收。

發(fā)明內(nèi)容
一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種緩沖器系統(tǒng)，其包括設(shè)置成安裝到車輛底軌上的梁以及與此梁聯(lián)接(coupling)的能量吸收器。此能量吸收器是可調(diào)的，用于滿足低速碰撞和行人碰撞這兩個(gè)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)。
另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于機(jī)動(dòng)車輛的緩沖器組件。這個(gè)緩沖器組件包括設(shè)置成安裝到車輛底軌上的梁，能量吸收器以及可安裝到能量吸收器、基本包圍梁和能量吸收器的面板(fascia)。此能量吸收器是可調(diào)的，用于滿足低速碰撞和行人碰撞這兩個(gè)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)。
又一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于汽車緩沖器系統(tǒng)的能量吸收器。此能量吸收器是可調(diào)的，以滿足低速碰撞和行人碰撞這兩個(gè)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，并且，該能量器包括凸緣框架和從該框架延伸的主體。該主體包括多個(gè)突部(lobe)。


圖1示出一個(gè)包括能量吸收器的緩沖器組件實(shí)施例的分解透視圖。
圖2是能量吸收器的前側(cè)透視圖。
圖3是示出在圖2中的能量吸收器的后側(cè)透視圖。
圖4是示出在圖2和圖3中的能量吸收器的一部分的放大視圖。
圖5是示出在圖4中突部的俯視圖。
圖6是經(jīng)過(guò)示出在圖4中的能量吸收器突部中心的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面詳細(xì)描述一種包括可調(diào)式能量吸收器的緩沖器系統(tǒng)。在示例性實(shí)施例中，一種非泡沫式能量吸收器被安裝到梁上。例如，此梁是由鋼、鋁、或玻璃襯墊熱塑性體(GMT)形成。在本實(shí)施例中的這種能量吸收器是由Xenoy材料制成的并且是可調(diào)的，從而可以滿足所希望的碰撞標(biāo)準(zhǔn)，例如行人和低速碰撞的標(biāo)準(zhǔn)。更具體地，該能量吸收器的前部被調(diào)整并且是可調(diào)的，用來(lái)吸收對(duì)行人腿部形成的碰撞，并且此能量吸收器的后部被調(diào)整并且是可調(diào)的，用于低速障礙物和擺動(dòng)撞擊。在特定類型的撞擊過(guò)程中，通過(guò)使能量吸收器和梁變形，撞擊力正好被維持在預(yù)定水平以下，直至碰撞的動(dòng)能被吸收。當(dāng)碰撞結(jié)束時(shí)，能量吸收器基本上返回它的初始形狀并且保持足夠的一致性(integrity)來(lái)抵抗后繼的碰撞。
盡管以下通過(guò)參考特定的材料對(duì)緩沖器系統(tǒng)進(jìn)行描述(例如，用于能量吸收器的Xenoy材料，其可以從馬薩諸塞州Pittsfield的通用電氣公司商業(yè)購(gòu)得)，但是該系統(tǒng)并不受限于所用種類的材料，并且可以使用其它材料。例如，梁不必是鋼、鋁或GMT壓鑄梁，而可以使用其它材料和加工技術(shù)。通常，能量吸收器的材料可以從能夠高效吸收能量的材料中選取，并且對(duì)梁材料以及加工技術(shù)進(jìn)行選擇，以便形成堅(jiān)硬的梁。
圖1是緩沖器系統(tǒng)20的一個(gè)實(shí)施例的分解透視圖。系統(tǒng)20包括能量吸收器22和梁24。能量吸收器22被定位在梁24和面板26之間，當(dāng)它們組裝在一起時(shí)構(gòu)成車輛緩沖器。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，梁24安裝到縱向延伸的框架底軌上(未示出)。
典型地，面板26通常由熱塑性材料所形成，該材料易于利用傳統(tǒng)的車輛噴漆和/或噴涂技術(shù)進(jìn)行裝飾(finishing)。通常，面板26包圍能量吸收器22和增強(qiáng)梁24，這樣，元件一旦被安裝到車輛上之后即為不可視。
在示例性實(shí)施例中，梁24由擠壓成形的鋁加工成。在另一實(shí)施例中，梁24由輥壓成形的鋼或壓模成形的玻璃襯墊熱塑性體(GMT)加工成。梁24可以有多種幾何形狀中的一種，包括設(shè)置成B形截面、D形截面、I形梁或者呈C或W截面的形狀。對(duì)梁24的幾何形狀進(jìn)行選擇，以便根據(jù)梁的特定應(yīng)用場(chǎng)合提供所希望的剖面模量(section modulus)。梁24包括底軌安裝開口28，從而使螺栓(未示出)可以穿過(guò)此開口并將緩沖器系統(tǒng)20固定到框架底軌上。
能量吸收器22包括分別具有第一和第二縱向延伸凸緣52和54的框架50，該能量吸收器覆蓋梁24。凸緣52是U形的，凸緣54包括指部56，此指部與梁24形成卡裝配合，例如指部56卡裝在梁24的端部。吸收器22還包括從框架50向外延伸的主體58。下文結(jié)合圖2、3和4示出并描述主體58的具體配置。
現(xiàn)在參考圖2、3和4，能量吸收器主體58包括第一橫向壁62和第二橫向壁64，多個(gè)可調(diào)式塌陷盒(crush box)66在所述兩壁之間延伸，所述能量吸收器主體有時(shí)在本文中被稱作前面部分。橫向壁62、64呈波紋狀，其包括交替的上升區(qū)域68和凹陷區(qū)域70，這樣可以增加橫向壁的硬度，從而抵抗因碰撞所產(chǎn)生的變形。橫向壁62和64還包括多個(gè)窗口或開口71?？梢孕薷牟y的寬度和深度尺寸以及開口71的尺寸，以獲得所希望的不同硬度特性。塌陷盒66包括側(cè)壁72、外壁74以及延伸到內(nèi)部框架50的開口區(qū)域76。
圖4是能量吸收器22的一部分的透視圖。吸收器22包括多個(gè)突部80(圖4示出了三個(gè)半所述突部)。在該示例性實(shí)施例中，能量吸收器22具有七個(gè)突部。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，能量吸收器可以具有更少或更多的突部。
在該示例性實(shí)施例中，側(cè)壁72以及橫向壁62和64的厚度從第一最前部分82到最后部分86線性變化。在一個(gè)實(shí)施例中，壁厚從大約1毫米到大約7毫米變化，在另一實(shí)施例中，壁厚從大約1.5毫米到大約5毫米變化，在另一實(shí)施例中，壁厚從大約2.5毫米到大約3.5毫米變化。在另外的實(shí)施例中，壁厚從最前面的部分82到最后面的部分86是常量，這一厚度大約處于1毫米到大約7毫米之間。在另外的實(shí)施例中，壁厚是階梯狀的。具體地，最前面部分82的壁厚是常數(shù)而最后面部分86的壁厚是常數(shù)，最后面部分86的壁厚大于最前面部分82的壁厚。
通過(guò)對(duì)每個(gè)部分82和86的厚度進(jìn)行選擇，能量吸收器22是可調(diào)的，根據(jù)吸收器22的應(yīng)用場(chǎng)合，可以改變能量吸收器的反應(yīng)。例如，能量吸收器22的前部82被調(diào)整或是可調(diào)的，用來(lái)吸收行人腿部的碰撞；后部86被可調(diào)整或是可調(diào)的，用于低速和擺動(dòng)撞擊。
參考圖5和6，它們是突部80的俯視圖和剖面圖，分別用字母A、B、C、D、E和F表示多個(gè)尺寸。每個(gè)這樣的尺寸都是可選的，從而使得吸收器22對(duì)具體應(yīng)用來(lái)說(shuō)是可調(diào)的。圖5和圖6所示的尺寸范圍如下A的范圍從大約91度到大約98度。
B的范圍從大約91度到大約98度。
C的范圍從大約30度到大約90度。
D的范圍從大約20mm到大約90mm。
E的范圍從大約10mm到大約40mm。
F的范圍從大約50mm到大約120mm。
當(dāng)然，每個(gè)突部80可以根據(jù)車輛碰撞能量的要求具有多種不同的幾何形狀中的任何一種。根據(jù)聯(lián)邦車輛安全標(biāo)準(zhǔn)(FMVSS)，每個(gè)突部80在障礙物碰撞和擺動(dòng)碰撞中具有一種軸向塌陷模式(crush mode)；并且，為了滿足所希望的碰撞負(fù)載變形標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)突部80還具有硬度可調(diào)性能。也就是說(shuō)，對(duì)于給定的應(yīng)用，為了滿足目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，可以對(duì)圖4所示壁厚以及圖5和圖6所示尺寸進(jìn)行選擇。
例如，壁厚可以處于大約1.0毫米到大約7.0毫米的較寬的范圍內(nèi)。更具體地，對(duì)于低速碰撞或擺動(dòng)碰撞應(yīng)用來(lái)說(shuō)，公稱壁厚(nominal wall thickness)通常處于大約1.0毫米到大約5.0毫米的范圍內(nèi)，對(duì)于其它應(yīng)用來(lái)說(shuō)，特別是對(duì)于FMVSS系統(tǒng)的5mph來(lái)說(shuō)，側(cè)壁和后壁的公稱厚度更可能處于大約2.5毫米至大約7.0毫米的范圍內(nèi)。
對(duì)能量吸收器22進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整的另一個(gè)方面在于選擇將要使用的熱塑性樹脂。根據(jù)需要，所使用的樹脂可以是低模量樹脂、中模量樹脂或高模量樹脂。通過(guò)仔細(xì)地考慮這些變量中的一種，可以制造滿足所希望的能量碰撞目標(biāo)的能量吸收器。
用來(lái)形成能量吸收器22的材料的特性包括高韌性/延展性、熱穩(wěn)定性、高能量吸收能力、好的模量延展比率(modulus-to-elongation)以及回收再利用性?？梢苑侄文Ｖ颇芰课掌鳎悄芰课掌饕部梢允怯捎仓扑芰喜牧现瞥傻恼w。如上所述，用于吸收器的一種示例材料是Xenoy材料。當(dāng)然，可以使用其它的工程熱塑性樹脂。典型的工程熱塑性樹脂包括但不限于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)，聚碳酸酯，聚碳酸酯/ABS共混物，共聚碳酸酯-聚酯，丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(ASA)，丙烯腈-(乙丙烯二胺改性)-苯乙烯(AES)，亞苯基-醚樹脂，聚苯醚/聚酰胺共混物(來(lái)自于通用電氣公司的NORYL GTX)，聚碳酸酯/PET/PBT共混物，聚對(duì)苯二甲酸丁二酯以及碰撞改性劑(來(lái)自于通用電氣公司的XENOY樹脂)，聚酰胺，苯硫醚樹脂，聚氯乙烯PVC，高沖擊聚苯乙烯(HIPS)，低/高密度聚乙烯(1/hdpe)，聚丙烯(PP)以及熱塑性烯烴樹脂(tpo)。
盡管已經(jīng)參照各種具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在本權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改。
權(quán)利要求
1.一種緩沖器系統(tǒng)(20)，包括設(shè)置成安裝到車輛底軌上的梁(24)，以及聯(lián)接到所述梁上的能量吸收器(22)，所述能量吸收器是可以調(diào)整的，以滿足低速碰撞和行人碰撞的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩沖器系統(tǒng)(20)，其中，所述能量吸收器(22)是注模形成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩沖器系統(tǒng)(20)，其中，所述梁(24)至少是鋼、鋁、熱塑性體和玻璃襯墊熱塑性體中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩沖器系統(tǒng)(20)，其中，所述能量吸收器(22)包括安裝到所述梁(24)上的凸緣框架(50)和從所述框架延伸的主體(58)，所述主體包括多個(gè)突部(80)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的緩沖器系統(tǒng)(20)，其中，所述突部(80)中的至少一個(gè)包括分開的第一和第二橫向壁(62，64)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的緩沖器系統(tǒng)(20)，其中，所述分開的第一和第二橫向壁(62，64)是波紋狀的，每個(gè)所述突部(80)包括至少一個(gè)塌陷盒(66)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的緩沖器系統(tǒng)(20)，其中，所述塌陷盒(66)包括側(cè)壁和外壁(72，74)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的緩沖器系統(tǒng)(20)，其中，所述側(cè)壁和外壁(72，74)包括具有預(yù)定形狀和尺寸的窗口(71)。
9.一種用于機(jī)動(dòng)車輛的緩沖器組件(20)，包括設(shè)置成安裝到車輛底軌上的梁(24)；以及聯(lián)接到所述梁上的能量吸收器(22)，所述能量吸收器是可以調(diào)整的，以滿足低速碰撞和行人碰撞的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。可安裝到所述能量吸收器上的面板(26)，其基本包圍所述梁和所述能量吸收器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的緩沖器組件(20)，其中，所述能量吸收器(22)是注模形成的。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的緩沖器組件(20)，其中，所述梁(24)包括鋼、鋁、熱塑性體以及玻璃襯墊熱塑性體中的至少一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的緩沖器組件(20)，其中，所述能量吸收器(22)包括安裝到所述梁(24)上的凸緣框架(50)以及從所述框架延伸的主體(58)，所述主體包括多個(gè)突部(80)，每個(gè)所述突部包括分開的第一和第二橫向壁(62，64)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的緩沖器組件(20)，其中，所述分開的第一和第二橫向壁(62，64)是波紋狀的，每個(gè)所述突部(80)包括至少一個(gè)塌陷盒(66)，每個(gè)所述塌陷盒包括側(cè)壁和外壁(72，74)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的緩沖器組件(20)，其中，所述側(cè)壁和外壁(72，74)包括具有預(yù)定形狀和尺寸的窗口(71)。
15.一種用于車輛緩沖器系統(tǒng)(20)的能量吸收器(22)，所述能量吸收器是可以調(diào)整的，以滿足低速碰撞和行人碰撞的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，并且包括凸緣框架(50)和從所述框架延伸的主體(58)，所述主體包括多個(gè)突部(80)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的能量吸收器(22)，其中，所述能量吸收器是注模形成的。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的能量吸收器(22)，其中，所述突部(80)中的至少一個(gè)包括分開的第一和第二橫向壁(62，64)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的能量吸收器(22)，其中，所述分開的第一和第二橫向壁(62，64)是波紋狀的，每個(gè)所述突部(80)包括至少一個(gè)塌陷盒(66)，每個(gè)所述塌陷盒包括側(cè)壁和外壁(72，74)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的能量吸收器(22)，其中，所述側(cè)壁和外壁(72，74)包括具有預(yù)定形狀和尺寸的窗口(71)。
全文摘要
描述了一種用于機(jī)動(dòng)車輛的緩沖器系統(tǒng)(20)。該緩沖器組件包括梁(24)和能量吸收器(22)。在一個(gè)實(shí)施例中，該能量吸收器是可以調(diào)整的，以滿足低速碰撞和行人碰撞的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)B60R19/18GK1697745SQ01823882
公開日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2001年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月29日
發(fā)明者基斯·馬里尼森, 斯蒂芬·F·舒勒, 斯里坎思·M·桑塞納姆 申請(qǐng)人:通用電氣公司