CN101316740A - 具有集成吸能器下杆的缓冲器*** - Google Patents

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CN101316740A CNA200680044146XA CN200680044146A CN101316740A CN 101316740 A CN101316740 A CN 101316740A CN A200680044146X A CNA200680044146X A CN A200680044146XA CN 200680044146 A CN200680044146 A CN 200680044146A CN 101316740 A CN101316740 A CN 101316740A
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阿洛克·南达
弗兰克·穆伊杰曼
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Abstract

本发明公开了具有集成吸能器下杆的缓冲器***。在典型实施例中，一种用于汽车的缓冲器***(20)包括横梁，其被构造以连接到车辆；和连接到该横梁的热塑性吸能器(22)。该吸能器包括上部(30)，上部包括框架部分(50)和主体(58)，主体具有多个从框架部分延伸的可调起皱凸起(60)。吸能器还包括与上部隔开的下杆(32)和多个连接塔架(34)，连接塔架在上部和下杆之间延伸且把下杆连接到上部。

Description

具有集成吸能器下杆的缓冲器***
技术领域
本发明一般涉及一种汽车缓冲器，更特别地涉及吸能车辆缓冲器***。
背景技术
已知的普通缓冲器***通常被设计以满足的标准是美国联邦机动车辆安全标准(FMVSS)。例如，一些吸能缓冲器***试图不超过车辆的轨道负荷极限(rail road limit)时通过控制碰撞能量和侵入(intrusion)来减少由于低速碰撞对车辆造成的损坏。此外，一些缓冲器***试图减少由于碰撞导致的行人伤害。
缓冲器***典型地包括横梁，其横跨车辆的前部或后部延伸且被安装到沿纵向延伸的轨道。该横梁典型地为钢材，且该钢横梁非常硬且提供结构强度和刚性。为了改善缓冲器***的吸能效率，一些缓冲器还包括振动吸收器。
吸能缓冲器***或组件的效率被定义为单位距离的吸收能量的量或单位负荷的吸收能量的量。高效率的缓冲器***在较短的距离内比低吸能器吸收更多的能量。高效率是通过快速地增加负荷到正好轨道负荷极限下且保持该负荷恒定直至碰撞能量被耗散而实现的。
为了改善吸能效率，振动吸收器有时定位在例如钢缓冲器横梁和车辆轨道之间。振动吸收器倾向于吸收至少一些由碰撞导致的能量。把振动吸收器附加到缓冲器组件当与钢横梁相比而言导致额外的成本和复杂性。该振动吸收器还增加了缓冲器组件的重量，这是不想要的，因为增加的重量可能减少车辆的总燃油效率。
而且，在具有多种设计约束的车辆中，需要把行人保护装置合并到车辆的缓冲器***中。设计约束条件可包括例如受限制的装置空间、较小的缓冲器横梁高度、缓冲器横梁上下受约束的垂直空间以及缺乏放置用于下杆(underbar)状结构的适当的后撑的空间。
发明内容
在一方面，提供了一种用于汽车的缓冲器***。该缓冲器***包括横梁，其被构造以连接到车辆：和连接到横梁的热塑性吸能器。该吸能器包括上部和主体，上部包括框架部分，主体具有多个从框架部分延伸的可调起皱凸起。吸能器还包括与上部隔开的下杆和多个连接塔架，该连接塔架在上部和下杆之间延伸且把下杆连接到上部。
在另一方面，提供了一种用于汽车的缓冲器***。该缓冲器***包括：横梁，其被构造以连接到车辆；连接到所述横梁的热塑性吸能器，所述吸能器是可调的，以满足对于低速和行人碰撞的预定的标准；和饰板，其被定位和确定尺寸，以包封所述横梁和所述吸能器。该吸能器包括：上部，所述上部包括框架部分和主体，所述主体包括多个从所述框架部分延伸的可调起皱凸起，每个所述起皱凸起与相邻起皱凸起纵向地间隔开。该吸能器还包括与所述上部隔开的下杆：和多个连接塔架，其在所述上部和所述下杆之间延伸且把所述下杆连接到所述上部。
在另一方面，提供了一种可以连接到车辆缓冲器***中的横梁的吸能器。该吸能器是可调的，以满足对于低速和行人碰撞的预定的标准，且所述吸能器包括具有框架部分和主体的上部。主体包括多个从框架部分延伸的可调起皱凸起，每个起皱凸起与相邻的起皱凸起纵向地间隔开。吸能器还包括与上部间隔开的下杆，和多个连接塔架，其在上部和下杆之间延伸且把下杆连接到上部。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的缓冲器***的截面视图；
图2是图1所示的吸能器的前视图；
图3是图1所示的吸能器的后透视图；
图4是图1所示的饰板和吸能器的后透视图；
图5是图1所示的连接塔架的后透视图；
图6是图1所示的连接塔架的另一实施例的后透视图；
图7是图1所示的连接塔架的另一实施例的后透视图。
具体实施方式
下面详细描述了包括可调吸能器的缓冲器***，该吸收器具有集成下杆。在示例性的实施例中，非泡沫型吸能器连接到横梁。该横梁由例如钢、铝或玻璃毡热塑性塑料(glass mat thermoplastic，GMT)制造。在示例性实施例中，吸能器是由Xenoy
Figure A20068004414600061
材料制造，且可调节以满足要求的碰撞标准，如行人和低速碰撞。更特别地，在一个实施例中，具有集成下杆的吸能器安装到顶部的缓冲器横梁和底部的饰板安装孔。集成到单件式吸能器的连接塔架连接吸能器的上部和下杆。该下杆从上吸能器部分通过连接塔架获得刚性。因此，单件式吸能器不需要对于下杆的从后部的支撑，且同时在苛刻的装置环境中节省了相当大的空间，简化了设计且整合了零件。在碰撞的情况下，下杆对下腿的支撑大大减小了该腿的旋转且同时提供弹性以限制在紧凑装置空间内的加速。在其它实施例中，其中集成下杆没有安装在饰板座上，下杆所需的刚性可从塔架或从不同于上部的材料获得。吸能器的上部和连接塔架之间的过渡部在低速碰撞中保持该两件在一起，但在高速碰撞中折断。在另一实施例中，用于下杆的如玻璃填充材料的坚硬但更脆的材料也可在低速碰撞中给予要求的刚度，而在高速碰撞下失效。
尽管缓冲器***在下面参考具体材料(如用于吸能器的Xenoy
Figure A20068004414600062
材料(从General Electric Company，Pittsfield，Massachusetts可购得))予以描述，该***不限于使用这样的材料，而可以使用其它材料。例如，横梁不是必须为钢、铝或GMT模压的横梁，而可以使用其它材料和制造技术。通常，吸能器选自导致有效能量吸收的材料，且选择可以得到刚性横梁的横梁材料和制造技术。
图1是缓冲器***20的典型实施例的截面视图。***20包括吸能器22和横梁24。吸能器22定位在横梁24和饰板26之间，当装配后其形成车辆缓冲器。本领域技术人员应理解，横梁24被连接到纵向延伸的汽车的框架轨道(未示出)。
饰板26典型地通常由热塑性材料形成，该材料适于利用传统的车辆喷漆和/或涂覆技术来涂装。通常，饰板26包封吸能器22和加强横梁24，使得两部件安装到车辆后都不可见。
在典型实施例中，横梁24由挤出铝制造。在另一实施例中，横梁24是由轧制成形钢或模压玻璃毡热塑性塑料(GMT)制造。横梁24可具有多种几何中的一个，包括被设置为B形截面、D形截面、I形横梁或具有C或W形横截面形状。根据横梁的具体应用，选择横梁24的几何以提供要求的截面模数。
还参考图2、3和4，吸能器22包括上部30、下杆32和多个连接塔架34，该塔架把下杆32连接到上部30。吸能器上部30包括框架部50，该框架部50具有第一和第二纵向延伸凸缘52和54，其用于把吸能器22连接到横梁24。上部30还包括主体58，其从框架部50向外延伸。
吸能器上部主体58包括多个起皱凸起(crush lobe)60，其从框架50在凸缘52和54之间延伸。每个起皱凸起60彼此间隔且包括第一横壁62和第二横壁64。横壁62和64呈波纹状且包括交替凸起区66和凹下区68，其为横壁提供额外程度的刚性，以抵抗碰撞导致的挠曲(deflection)。横壁62和64可进一步包括多个窗口或开口70。波纹的宽度和深度尺寸以及开口70的尺寸可被修改，以实现所期望的不同刚性特性。每个起皱凸起60还包括第一侧壁72和第二侧壁74。外壁76在横壁62和64的末端和侧壁72和74的末端之间延伸。
在另一典型实施例中，侧壁72和74以及横壁62和64的厚度从第一最前部分78到最后部分80线性变化。在一个实施例中，壁厚从约1毫米(mm)到约7mm变化，在另一实施例中，从约1.5mm到约5mm变化，而在又一实施例中，从约2.5mm到约3.5mm变化。在另一实施例中，这些壁的厚度从最前部分78到最后部分80是恒定的，且在约1mm到约7mm之间。在又一实施例中，这些壁厚是阶梯状的。特别地，最前部分78的壁厚是恒定的且最后部分80的壁厚是恒定的，而最后部分80的壁比最前部分78的壁更厚。
起皱凸起60可调整，其中通过选择每个部分78和80的厚度，起皱凸起的响应可被改变。例如，起皱凸起60的前部78经调整，且是可调整的，以吸收来自行人腿部的碰撞，且后部80经调整，且是可调整的，用于低速和摆动碰撞。
当然，每个起皱凸起60具有大量不同的几何形状中的任意一个，这取决于对于车辆的碰撞能量要求。根据联邦机动车辆安全标准(FMVSS)，每个起皱凸起60在障碍和摆动碰撞中都具有轴向起皱模式，且还具有刚性可调性，以满足要求的碰撞负荷挠度(deflection)标准。
另一方面，在合适的调整中，吸能器22选择使用热塑性树脂。使用的树脂按需要可以是低模数、中模数或高模数材料。通过仔细地考虑每个这些变量，可制造满足要求的能量碰撞目的的吸能器。
用于形成吸能器22的材料的特性包括高韧性/延展性、热稳定性、高能量吸收能力、良好的模量伸长比和可再循环性。虽然吸能器可被模制成段，当该吸收器也可为由韧塑材料(tough plastic)制造的单一结构。用于吸收器的一个材料例如是Xenoy材料，如上所述。当然，可使用其它工程热塑性树脂。典型的工程热塑性树脂包括但不限于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚碳酸酯/ABS混合物、聚碳酸酯-聚酯、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(ASA)、丙烯腈-(乙烯-聚丙烯二胺改性)-苯乙烯(AES)、苯醚树脂(phenylene ether resin)、聚苯醚(polyphenylene ether)/聚酰胺(polyamide)混合物(General Electric Company的NORYL GTX
Figure A20068004414600081
)、聚碳酸酯/PET/PBT混合物、聚对苯二甲酸丁二酯和抗冲改性剂(General ElectricCompany的XENOY
Figure A20068004414600082
)、聚酰胺、苯硫醚树脂、聚氯乙烯PVC、高冲击强度聚苯乙烯(HIPS)、低/高密度聚乙烯、聚丙烯和热塑性烯烃(thermoplasticolefins)(TPO)。
如图3中清晰所示，在典型实施例中，下杆32具有C形横截面。在替换实施例中，下杆32可具有任意合适的横截面形状，例如圆柱形、矩形、正方形、多边形等。
连接塔架34把下杆32连接到吸能器32的上部30，且为下杆32提供刚性，而不需要后支撑梁。连接塔架34可具有任意合适的形状。在典型实施例中，连接塔架34具有如图3、4和5所示的大致C形。在图6所示的替换实施例中，连接塔架34是C形且进一步包括加强肋84。在图7所示的另一替换实施例中，连接塔架34具有大致W形。在另一实施例中，连接塔架34包括模制在内部的金属构架以增加强度。金属构架通过用于形成连接塔架34的热塑性塑料模制包覆。
如图4所示，下杆32可被连接到饰板26用于增加稳定性，其中集成下杆32不安装到饰板26，下杆32所需的刚性通过连接塔架34获得。而且，下杆32可由不同于吸能器22的上部30的热塑性材料形成。而且，吸能器22的上部30和连接塔架34之间的过渡部可包括一设计特征，其在低速碰撞的情况下把上部30和连接塔架34保持在一起，当在高速碰撞的情况下折断。在另一实施例中，下杆32可由较硬的但更脆的材料形成，如玻璃填充热塑性材料，其在低速碰撞中提供要求的较高的刚性，而在高速碰撞下失效。
虽然本发明已经以各种具体实施例的形式予以描述，本领域技术人员应知道，本发明可利用权利要求的范围和精神内的修改例来实现。

Claims (20)

1.一种用于汽车的缓冲器***，所述缓冲器***包括：
横梁，其被构造以连接到车辆：和
连接到所述横梁的热塑性吸能器，所述吸能器包括：
上部，所述上部包括框架部分和主体，所述主体包括多个从所述框架部分延伸的可调起皱凸起；
与所述上部隔开的下杆：和
多个连接塔架，所述多个连接塔架在所述上部和下杆之间延伸且把所述下杆连接到所述上部。
2.如权利要求1所述的缓冲器***，其中所述多个连接塔架包括C形、W形和有肋的C形中的至少一个形状。
3.如权利要求2所述的缓冲器***，其中所述多个连接塔架中的至少一个还包括模制在内部的金属构架。
4.如权利要求1所述的缓冲器***，其中所述吸能器的所述上部包括第一热塑性材料，且所述下杆和多个连接塔架包括第二热塑性材料。
5.如权利要求4所述的缓冲器***，其中所述第二热塑性材料具有比所述第一热塑性材料更硬的硬度特性。
6.如权利要求4所述的缓冲器***，其中所述第二热塑性材料比所述第一热塑性材料更脆。
7.如权利要求1所述的缓冲器***，其中所述横梁包括钢、铝、热塑性塑料和玻璃毡热塑性塑料中的至少一种。
8.如权利要求1所述的缓冲器***，还包括饰板，其位置和尺寸设定为包封所述横梁和所述吸能器。
9.一种用于汽车的缓冲器***，所述缓冲器***包括：
横梁，其被构造以连接到车辆；
连接到所述横梁的热塑性吸能器，所述吸能器是可调的，以满足对于低速和行人碰撞的预定的标准；和
饰板，其位置和尺寸设定为包封所述横梁和所述吸能器；
所述吸能器包括：
上部，所述上部包括框架部分和主体，所述主体包括多个从所述框架部分延伸的可调起皱凸起，每个所述起皱凸起与相邻起皱凸起纵向地间隔开；
与所述上部隔开的下杆：和
多个连接塔架，所述多个连接塔架在所述上部和所述下杆之间延伸且把所述下杆连接到所述上部。
10.如权利要求9所述的缓冲器***，其中所述多个连接塔架包括C形、W形和有肋的C形中的至少一个形状。
11.如权利要求10所述的缓冲器***，其中所述多个连接塔架中的至少一个还包括模制在内部的金属构架。
12.如权利要求9所述的缓冲器***，其中所述吸能器的所述上部包括第一热塑性材料，且所述下杆和多个连接塔架包括第二热塑性材料。
13.如权利要求12所述的缓冲器***，其中所述第二热塑性材料具有比所述第一热塑性材料更硬的硬度特性。
14.如权利要求12所述的缓冲器***，其中所述第二热塑性材料比所述第一热塑性材料更脆。
15.如权利要求9所述的缓冲器***，其中所述横梁包括钢、铝、热塑性塑料和玻璃毡热塑性塑料中的至少一种。
16.一种可以连接到车辆缓冲器***中的横梁的吸能器，所述吸能器是可调的，以满足对于低速和行人碰撞的预定的标准，且所述吸能器包括：
具有框架部分和主体的上部，所述主体包括多个从所述框架部分延伸的可调起皱凸起，每个起皱凸起与相邻的起皱凸起纵向地间隔开；
与所述上部间隔开的下杆；和
多个连接塔架，所述多个连接塔架在所述上部和所述下杆之间延伸且把所述下杆连接到所述上部。
17.如权利要求16所述的缓冲器***，其中所述多个连接塔架包括C形、W形和有肋的C形中的至少一个形状。
18.如权利要求17所述的缓冲器***，其中所述多个连接塔架中的至少一个还包括模制在内部的金属构架。
19.如权利要求16所述的缓冲器***，其中所述吸能器的所述上部包括第一热塑性材料，且所述下杆和多个连接塔架包括第二热塑性材料。
20.如权利要求19所述的缓冲器***，其中所述第二热塑性材料具有比所述第一热塑性材料更硬的硬度特性，且其中所述第二热塑性材料比所述第一热塑性材料更脆。
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