SE522126C2 - Anordning för att försvaga en konstruktion - Google Patents

Description

25 30 522 126 2 Personbilar konstrueras ofta så att den energi som utvecklas under en kollision uppta- ges av en eller flera balkar. Dessa balkar utformas vanligtvis ihåliga med ett rektangu- lärt eller kvadratiskt tvärsnitt. Vid kollisionen trycks balken ihop i sin axiella riktning.

En sådan konstruktion kan emellertid vara svår att applicera i lastbilar.

Tidigare känt är också konstruktioner hos lastbilar som innefattar balkar, vilka sam- manhålls av ett flertal skruvar eller nitar. Vid en kollison bryts skruvarna eller nitama av på grund av den kraft som uppkommer vid kollisionen, varefter lastbilens förarhytt förskjuts i kraftens riktning. Därmed kan lastbilens förarhytt bibehållas väsentligen intakt efter kollisonen. Det blir emellertid svårt att dimensionera konstruktionen, så att skruvama eller nitama bryts av vid en viss kraft, som uppkommer av en kollision samtidigt som konstruktionen måste dimensioneras, så att den skall motstå utmatt- ningspåkänningar och krafter, som uppkommer under lastbilens vardagliga använd- ning.

Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma en anordning för att vid ett speciellt tillfälle försvaga en konstruktion, så att konstruktionens hållfasthetsegen- skaper förblir opåverkade före nämnda tillfälle.

Detta uppnås av en anordning av i inledningen angivet slag där en sensor är anordnad för att avkänna på partiet verkande stötar och en styrenhet anordnad att dels mottaga signaler från sensorn, dels avge en styrsignal när den av sensom mottagna signalen överensstämmer ett börvärde, vilket element innefattar en sprängladdning, som är an- ordnad att detonera när nämnda styrsignal avges från styrenheten och vilken spräng- laddning är så anordnad vid elementet att elementet försvagar partiets hållfasthet när sprängladdningen detonerar, så att fordonshytten av den vid kollisionen uppkomna stöten medges att förskjutas i förhållande till fordonsramen när sprängladdningen de- tonerar.

Enligt en utföringsforrn av uppfinningen utgörs elementet av ett flertal fástelement, såsom skruvar, bultar eller nitar, som förbinder en fordonshytt med en fordonsram. 10 15 20 25 30 522 126 3 Vid en kollision sprängs fastelementen sönder av sprängladdningen. Fästelementen kan därmed dimensioneras för att motstå de krafter som uppkommer vid fordonets vardagliga användning. Därmed förblir konstruktionens hållfasthetsegenskaper opå- verkade före ett kollisionstillfälle.

Uppfinningen skall förklaras närmare nedan med hjälp av på bifogade figurer visade utföringsexempel, på vilka flg. 1 visar ett första utföringsexempel av en anordning enligt föreliggande uppfinning för att försvaga en konstruktion hos en lastbil före lastbilen kolliderat, fig. 2 visar anordningen enligt fig. 1 efter det att lastbilen kolliderat, fig. 3 visar ett andra utföringsexempel av en anordning enligt föreliggande uppfinning för att försvaga en konstruktion hos en lastbil före lastbilen kolliderat, fig. 4 visar anordningen enligt fig. 3 efter det att lastbilen kolliderat, fig. 5 visar hur en anordning enligt föreliggande uppfinning kan kombineras med en såkerhetsutrustning för fordon, fig. 6 visar hur en balk som på känt sätt upptar energi genom att sammanpressas axi- ellt, fig. 7 visar ett tredje utföringsexempel av en anordning enligt föreliggande uppfinning för att försvaga en balk före det att balken kolliderar med ett objekt, och fig. 8 visar anordningen enligt fig. 7 efter det att balken kolliderat med objektet.

I fig. l visas ett första utföringsexempel av en anordning l enligt föreliggande uppfin- ning. Anordningen l innefattar minst ett element 2, som är anordnat vid en konstruk- tion 3. Enligt det första utföringsexemplet utgör konstruktionen 3 ett parti 4 mellan en fordonshytt 5 och en fordonsram 6 hos ett fordon, såsom en lastbil 7. Elementet 2, som enligt det första utföringsexemplet utgöres av ett flertal fåstelement 8, såsom skruvar, bultar eller nitar är anordnade vid partiet 4 för att inverka på dess hållfasthet. En sensor 9 år anordnad för att avkänna stötar, såsom en kollisionsstöt, som verkar på lastbilen 7.

En styrenhet 10 anordnad att dels mottaga signaler från sensorn 9, dels avge en styr- signal när den av sensom 9 mottagna signalen överensstämmer med ett börvårde.

Detta börvärde är inprogrammerat i styrenheten 10 och motsvarar en stöt som upp- 10 15 20 25 30 522 126 4 kommer av en kollision. Företrädesvis kan flera börvärden motsvarande olika kolli- sionssituationer och kollisionsriktningar inprogrammeras i styrenheten 10.

Varje fastelement 8 innefattar en sprängladdning 11, som är anordnad att detonera när nämnda styrsignal avges från styrenheten 10 och vilka sprängladdningar 11 är så an- ordnade vid fästelementen 8 att fästelementen 8 försvagar konstruktionens 3 hållfast- het när sprängladdningarna 11 detonerar. Sprängmedleti sprängladdningen 11 kan exempelvis utgöras av krut, trotyl eller liknande.

I fig. 1 visas lastbilen 7 före en kollision. Fordonshytten 5 är anordnad på balkar 12, som via nämnda parti 4 är förbundna med fordonsramen 6. I fig. 1 visas enbart en av balkama 12. Fästelementen 8 sammanbinder partiet 4, så att balken 12 och därmed hytten 5, vid en kollision uppkommen stöt, medges att förskjutas i förhållande till for- donsramen 6 när sprängladdningama 11 detonerar.

I fig. 2 visas lastbilen 7 enligt fig. 1 efter en kollision med ett objekt 13, som exempel- vis kan vara ett framförvarande fordon, en barriär eller liknande. Vid kollisionen har sensorn 9 detekterat en stöt som överensstämmer med ett i styrenheten 10 inprogram- merat börvärde. Styrenheten 10 har då avgivit en styrsignal till sprängladdningen 11 hos respektive fästelement 8, så att de till styrenheten 10 kopplade fästelementen 8 sönderdelats vid detonationen av respektive sprängladdning 11. Styrsignalen är före- trädesvis en elektrisk signal, som påverkar sprängladdningens 11 sprängmedel, så att denna detonerar. Partiet 4 enligt det i figurerna 1 och 2 visade utföringsexemplet består av två delar 14, 15, som sammanhålls av tre fästelement 8, varav två fästelement 8 är kopplade till styrenheten 10. Det tredje fästelementet 8 kommer att deforrneras eller brytas av genom de krafter som uppkommer vid kollisionen och genom att hytten 5 förskjuts bakåt i förhållande till ramen 6. En förbindelseplåt 16 är förbunden med par- tiets 4 delar 14, 15, så att fordonshytten 5 efter kollisionen förhindras att släppa från fordonsramen 6. 10 l5 20 25 30 522 126 5 I figurema 1 och 2 visas i förtydligande syfte enbart den främre delen av lastbilen 7.

Av ñgurema framgår således hur ett framhjul 17 är anordnat på ramen 6 och hur hyt- ten 5 med en fjäder 18 och en dämpare 19 är fjädrande och dämpande upphängd på ramen 6. Det är också möjligt att kombinera anordningen 1 enligt föreliggande uppfin- ning med en säkerhetsutrustning för fordon, såsom en eller flera uppblåsbara krock- kuddar 20, vilket skall förklaras nännare nedan. I figurema l och 2 visas hur styren- heten 10 är kopplad till en i en ratt 21 anordnad krockkudde 20. För att uppta den energi som utvecklas under kollisionen kan ett energiupptagande element (inte visat) anordnas mellan hytten 5 och ramen 6. Ett sådant energiupptagande element kan ex- empelvis utgöras av en mellan en bakre sektion och hytten 5 sammanbindande karos- seridel, som bildar en defonnationszon. Ett sådant energiupptagande element visas i den internationella patentansökan WO,A1,00l 8633.

I figurema 3 och 4 visas ett andra utföringsexempel av en anordning 1' enligt förelig- gande uppfinning. Vad som skiljer denna anordning 1' från den som visas i det första utföringsexemplet är att partiet 4' som sammanbinder hytten 5 och fordonsramen 6 är förbundet med fastelement 8 direkt i hyttens 5 balk 12. F ästelementen 8 sträcker sig horisontellt genom partiet 4' och hyttens 5 balk 12. Vid kollisionen sönderdelas fäst- elementen 8 på samma sätt som beskrivits i samband med det första utföringsexemp- let, så att partiet 4' medges att vridas kring en mellan partiet 4' och balken 12 anord- nad led 22. Därmed medges också hytten 5 att förskjutas bakåt i förhållande till for- donsramen 6. Anordningen 1' enligt detta andra utföringsexempel medför bland annat att avståndet mellan hytten 5 och ramen 6 kan göras mindre.

I fig. 5 visas hur en anordning l, 1' enligt föreliggande uppfinning kan kombineras med en säkerhetsutrustning för fordon. Styrenheten 10 är medelst elektriska kablar 23 kopplad till fastelementets 8 sprängladdning 11. Till styrenheten 10 är också en krock- kudde 20 och en båltesförsträckare 24 kopplad. Bältesförsträckaren 24 är avsedd att spänna ett säkerhetsbälte (inte visat), så att de personer som sitter fastspända i fordo- nets stolar inte kastas framåt vid en kollision. Styrenheten 10 kan samtidigt avge styr- signaler till fastelementet 8, krockkudden 20 och bältesförsträckaren 24, så att dessa 10 15 20 25 30 522 126 6 aktiveras samtidigt vid en kollision. Det är också tänkbart att en eller flera av dessa komponenter 8, 20, 24 aktiveras före de andra komponenterna 8, 20, 24 vid kollisio- nen. Sensom 9 som avkänner den stöt som uppkommer vid kollisionen är i det i fig. 5 visade utförandet integreradi styrenheten 10.

I det följande skall ytterligare utföringsexempel av uppfinningen beskrivas. I fig. 6 visas hur en balk 12' ', som på känt sätt upptar energi genom att sammanpressas axiellt vid en kollision. Sådana balkar 12' ' anordnas ofta i personbilar och utformas vanligt- vis ihåliga med ett rektangulärt eller kvadratiskt tvärsnitt. En kropp 25 med en viss massa är anordnad vid balkens 12' ' ena ände 26. Vid kollisionsögonblicket färdas bal- ken 12' ' och kroppen 25 med en hastighet vl. Såsom nämnts i beskrivningsinledning- en är sådana kända balkar 12' ' emellertid svåra att applicera i lastbilar 7. Vissa typer av lastbilar 7 är inte försedda med en deformationszon framför hytten 5, varför det inte finns något utrymme att placera en eller flera långsträckta balkar 12" framför hytten 5.

I fig. 7 visas ett tredje utföringsexempel av en anordning 1” enligt föreliggande upp- finning för att försvaga en konstruktion i form av en balk 12' ', före det att balken 12" kolliderar med ett objekt 13. Balken 12' ' kan uppvisa ett kvadratiskt, rektangulärt eller cirkulärt tvärsnitt. Tvärsnittet kan också ha en godtycklig form.

Vid balken 12' ' är ett element anordnat för att inverka på balkens 12' ' hållfasthet.

Elementet utgörs av en i en cylinder 27 förskjutbar kolv 28, som av en vid cylindern 27 anordnad sprängladdning 11 är anordnad att förflyttas i cylindern 27 när spräng- laddningen 11 detonerar, så att en med kolven 28 förbunden kolvstång 29 deforrnerar balken l2", som därmed försvagas.

I fig. 8 visas hur balken 12' ' enligt fig. 7 kolliderat med objektet 13. Vid kollisions- ögonblicket fardas balken 12" och en på balken 12" anordnad kropp 25 med en has- tighet v2. En sensor 9 är anordnad på balken 12" för att avkänna på balken 12" ver- kande stötar och en styrenhet 10 anordnad att dels mottaga signaler från sensorn 9, dels avge en styrsignal när den av sensorn 9 mottagna signalen överensstämmer med 10 15 20 522 126 ett börvärde. Sprängladdningen 1 1 är anordnad att detonera när nämnda styrsignal av- ges från styrenheten 10. Vid detonationen pressas gaser in i cylindern 27, så att kolven 28 förs i riktning mot en första gavel 30 hos cylindern 27. En ände 32 av kolvstången 29 är förbunden med ett anhåll 33 som anligger mot eller är förbundet med en sida av balken 12”. På den motsatta sidan av balken 12” anligger en andra gavel 34 hos cy- lindern 27. Genom att utforma anhållet 33 med en mindre anliggningsyta mot balken 12” än cylindems 27 andra gavel 34 kommer balken 12” att deformeras på ett styrt sätt.

När anordningen l” enligt uppfinningen försvagar balkens 12” hållfasthet kommer kroppens 25 massa och hastighet v2 att påverka en sektion 31 av balken 12”, så att denna sektion 31 avböj s med en hastighet v3 i en riktning väsentligen vinkelrätt mot balkens 12' ” axiella utsträckning. Således kommer en del av den energi och kraft som utvecklas under kollisionen att avledas i en annan riktning än den riktning som balken 12” och kroppen 25 färdades med före kollisionen. Företrädesvis styrs deformationen av balken 12' ' med hjälp av kolvstången 29” och cylindern 27, så att en styrd energi- upptagning av den energi som utvecklas under kollisionen erhålles. Detta kan utföras genom att balken 12” ” deformeras av kolvstången 29” ” och cylindern 27 i proportion till storleken hos den puls som uppkommer under kollisionen. Storleken hos denna puls detekteras av sensom 9, vilken ger signaler till styrenheten 10 att förflytta kolven 28 en given sträcka i cylindem 27. Enligt sistnämnda utföringsforrn kan en konstruk- tion 3, såsom en balk 12” eller annat maskinelement försvagas i en personbil, lastbil, eller annat fordon i syfte att minska de negativa konsekvenser som en kollision kan medföra.

Claims (6)

10 15 20 25 30 522 126 8 Patentkrav

1. Anordning för att försvaga ett parti (4, 4°) av ett fordon (7), innefattande minst ett element (8), som är anordnat vid partiet (4, 4°) för att inverka på dess hållfasthet, vilket parti (4, 4') är anordnat mellan en hos en fordonshytt (5) anordnad balk (12) och en fordonsram (6), nämnda parti är sammanbundet med elementet (8), så att balken (12) och därmed fordonshytten (5), vid en kollision uppkommen stöt, medges att förskjutas i förhållande till fordonsramen (6), kännetecknad av att en sensor (9) anordnad för att avkänna på partiet (4, 4”) verkande stötar och en styrenhet (10) anordnad att dels mot- taga signaler från sensorn (9), dels avge en styrsignal när den av sensom (9) mottagna signalen överensstämmer med ett börvärde, vilket element (8) innefattar en spräng- laddning (11), som är anordnad att detonera när nämnda styrsignal avges från styren- heten (10) och vilken sprängladdning (1 1) är så anordnad vid elementet (8) att ele- mentet (8) försvagar partiets (4, 4°) hållfasthet när sprängladdningen (11) detonerar, så att fordonshytten (5) av den vid kollisionen uppkomna stöten medges att förskjutas i förhållande till fordonsramen (6) när sprängladdningen (11) detonerar.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad av att elementet utgörs av minst ett med konstruktionen förbundet fästelement (8), som är anordnat att sönderdelas när spräng- laddningen (11) detonerar.

3. Anordning enligt krav 2, kännetecknad av att fästelementet (8) utgörs av en skruv, bult eller nit.

4. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att sensom (9) är an- ordnad att avge signaler till minst en i en fordonshytt (5) anordnad krockkudde (20) och/eller bältesförsträckare (24). 522 126 9

5. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att en i en cylinder förskjutbar kolv (2 8) är anordnad att med en med kolven (2 8) förbunden kolvstång (29) deformera en konstruktion (12° '), som därmed försvagas, genom att sprängladd- ningens (11) detonation förflyttar kolven (28) i cylindern (27).

6. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att ett flertal börvär- den motsvarande olika kollisionsförlopp är inprogrammerade i styrenheten (10).