用于车辆碰撞冲击的能量耗散系统的制作方法

1.本公开涉及一种能量耗散系统，包括连接到车辆框架构件以帮助吸收碰撞冲击的能量的能量耗散装置。


背景技术：

2.在此部分中提供的信息是为了一般地呈现本公开的上下文的目的。在此部分中描述的程度上，当前署名的发明人的著作以及在提交时可能不构成现有技术的描述的各方面，既不明示地也不暗示地被认为是对抗本公开的现有技术。
3.车辆包括在碰撞期间保护车辆乘员的框架和/或其他结构。当碰撞冲击发生时，框架和/或其他结构的部分被设计成挤压变形并且吸收碰撞冲击的一些能量。


技术实现要素：

4.一种用于车辆框架的能量耗散系统，包括框架纵梁，框架纵梁包括可挤压变形区域和不可挤压变形区域。一种能量耗散装置，包括能量传递部，能量传递部被部分地布置在可挤压变形区域中和被部分地布置在不可挤压变形区域中，并且被配置成响应于在框架纵梁上的车辆冲击而移动。能量耗散部布置在不可挤压变形区域内，连接到能量传递部。能量耗散装置包括将能量耗散部连接到不可挤压变形区域的第一区域，以及将能量耗散部连接到能量传递部的第二区域。能量耗散部的第一区域比能量耗散部的第二区域刚度更大。
5.在其他特征中，能量传递部包括杆。能量传递部还包括连接到杆的一端的柱塞。能量传递部还包括从柱塞沿横向于杆长度的方向延伸的n个销，其中n是大于2的整数。能量耗散部包括n个圆柱形部分、在n个圆柱形部分的径向边缘之间延伸的n个侧壁以及在n个侧壁中的n个孔，n个孔用于分别接纳n个销。第一组2n个翅片在n个孔的相对侧上分别从n个侧壁向外延伸。第二组2n个翅片在n个孔的相对侧上分别从n个侧壁向内延伸。
6.在其他特征中，框架纵梁包括第一隔板、第二隔板和第三隔板，杆延伸穿过第一隔板，并且杆延伸穿过第二隔板。柱塞位于第二隔板与第三隔板之间。
7.在其他特征中，能量耗散部布置在第二隔板与第三隔板之间。
8.一种能量耗散装置，包括能量传递部，能量传递部被配置成部分地布置在车辆框架构件的可挤压变形区域中和部分地布置在车辆框架构件的不可挤压变形区域中，并且响应于车辆冲击而移动。能量耗散部被配置成布置在不可挤压变形区域内，连接到能量传递部，并且包括被配置成将能量耗散部连接到不可挤压变形区域的第一区域和将能量耗散部连接到能量传递部的第二区域。能量耗散部的第一区域比能量耗散部的第二区域刚度更大。
9.能量传递部包括杆、连接到杆的一端的柱塞和从柱塞延伸的n个销，其中n是大于2的整数。能量耗散部包括n个圆柱形部分；在n个圆柱形部分的径向边缘之间延伸的n个侧壁；以及在n个侧壁中的n个孔，n个孔用于分别接纳n个销。
10.在其他特征中，第一组2n个翅片在n个孔的相对侧上分别从n个侧壁向外延伸。第
二组2n个翅片在n个孔的相邻侧上分别从n个侧壁向内延伸。
11.一种能量耗散装置，包括能量传递部，能量传递部被配置成部分地布置在车辆框架构件的可挤压变形区域中和部分地布置在车辆框架构件的不可挤压变形区域中，并且包括杆、柱塞、安装件和n个销，柱塞连接到杆的一端，安装件被配置成将杆附连到车辆框架构件的可挤压变形区域，n个销从柱塞沿横向于杆的方向延伸，其中n是大于2的整数。能量耗散部被配置成布置在不可挤压变形区域内，连接到能量传递部。能量耗散部包括n个圆柱形部分，在n个圆柱形部分的径向边缘之间延伸的n个侧壁，以及在n个侧壁中的n个孔，n个孔用于分别接纳能量传递部的n个销。
12.在其他特征中，第一组2n个翅片在n个孔的相邻侧上分别从n个侧壁向外延伸，并且第二组2n个翅片在n个孔的相邻侧上分别从n个侧壁向内延伸。
13.本技术可以包括以下方案：方案1.一种用于车辆框架的能量耗散系统，包括：框架纵梁，所述框架纵梁包括可挤压变形区域和不可挤压变形区域；能量耗散装置，所述能量耗散装置包括：能量传递部，所述能量传递部被部分地布置在所述可挤压变形区域中和被部分地布置在所述不可挤压变形区域中，并且被配置成响应于在所述框架纵梁上的车辆冲击而移动；和能量耗散部，所述能量耗散部布置在所述不可挤压变形区域内，连接到所述能量传递部，并且包括：第一区域，所述第一区域将所述能量耗散部连接到所述不可挤压变形区域；和第二区域，所述第二区域将所述能量耗散部连接到所述能量传递部，其中，所述能量耗散部的所述第一区域比所述能量耗散部的所述第二区域刚度更大。
14.方案2.根据方案1所述的能量耗散系统，其中所述能量传递部包括杆。
15.方案3.根据方案2所述的能量耗散系统，其中所述能量传递部还包括连接到所述杆的一端的柱塞。
16.方案4.根据方案3所述的能量耗散系统，其中所述能量传递部还包括从所述柱塞沿横向于所述杆的长度的方向延伸的n个销，其中n是大于2的整数。
17.方案5.根据方案4所述的能量耗散系统，其中所述能量耗散部包括：n个圆柱形部分；在所述n个圆柱形部分的径向边缘之间延伸的n个侧壁；和在所述n个侧壁中的n个孔，所述n个孔用于分别接纳所述n个销。
18.方案6.根据方案5所述的能量耗散系统，还包括在n个孔的相对侧上分别从所述n个侧壁向外延伸的第一组2n个翅片。
19.方案7.根据方案6所述的能量耗散系统，还包括在n个孔的相对侧上分别从所述n个侧壁向内延伸的第二组2n个翅片。
20.方案8.根据方案5所述的能量耗散系统，其中：所述框架纵梁包括第一隔板、第二隔板和第三隔板，所述杆延伸穿过所述第一隔板，
所述杆延伸穿过所述第二隔板。
21.方案9.根据方案8所述的能量耗散系统，其中所述柱塞位于所述第二隔板与所述第三隔板之间。
22.方案10. 根据方案9所述的能量耗散系统，其中所述能量耗散部布置在所述第二隔板与所述第三隔板之间。
23.方案11. 一种能量耗散装置，包括：能量传递部，所述能量传递部被配置成部分地布置在车辆框架构件的可挤压变形区域中并且部分地布置在所述车辆框架构件的不可挤压变形区域中，并响应于车辆冲击而移动；以及能量耗散部，所述能量耗散部被配置成布置在所述不可挤压变形区域内，连接到所述能量传递部，并且包括：第一区域，所述第一区域被配置成将所述能量耗散部连接到所述不可挤压变形区域；和第二区域，所述第二区域将所述能量耗散部连接到所述能量传递部，其中，所述能量耗散部的所述第一区域比所述能量耗散部的所述第二区域刚度更大。
24.方案12. 根据方案11所述的能量耗散装置，其中所述能量传递部包括：杆；柱塞，所述柱塞连接到所述杆的一端；以及从所述柱塞延伸的n个销，其中n是大于2的整数。
25.方案13. 根据方案12所述的能量耗散装置，其中所述能量耗散部包括：n个圆柱形部分；在所述n个圆柱形部分的径向边缘之间延伸的n个侧壁；和在所述n个侧壁中的n个孔，所述n个孔用于分别接纳n个销。
26.方案14. 根据方案13所述的能量耗散装置，还包括在所述n个孔的相对侧上分别从所述n个侧壁向外延伸的第一组2n个翅片。
27.方案15. 根据方案14所述的能量耗散装置，还包括在所述n个孔的相邻侧上分别从所述n个侧壁向内延伸的第二组2n个翅片。
28.方案16. 一种能量耗散装置，包括：能量传递部，所述能量传递部被配置成部分地布置在车辆框架构件的可挤压变形区域中和部分地布置在车辆框架构件的不可挤压变形区域中，并且包括：杆；柱塞，所述柱塞连接到所述杆的一端；安装件，所述安装件被配置成将所述杆附连到所述车辆框架构件的所述可挤压变形区域；以及从所述柱塞沿横向于所述杆的方向延伸的n个销，其中所述n是大于2的整数；以及能量耗散部，所述能量耗散部被配置成布置在所述不可挤压变形区域内，连接到所述能量传递部，并且包括：n个圆柱形部分；
在所述n个圆柱形部分的径向边缘之间延伸的n个侧壁；和在所述n个侧壁中的n个孔，所述n个孔用于分别接纳能量传递部的n个销。
29.方案17. 根据方案16所述的能量耗散装置，还包括：在所述n个孔的相邻侧上分别从所述n个侧壁向外延伸的第一组2n个翅片；以及在所述n个孔的相邻侧上分别从所述n个侧壁向内延伸的第二组2n个翅片。
30.从详细描述、权利要求和附图中，本公开的另外的应用领域将变得显而易见。详细描述和具体示例仅仅旨在用于说明的目的，而并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
31.本公开将从详细描述和附图中变得更全面地被理解，其中：图1是根据本公开的包括车辆框架构件和能量耗散装置的能量耗散系统的示例的功能图；图2是根据本公开的包括能量传递部和能量耗散部的能量耗散装置的示例的透视图；图3是根据本公开的能量耗散部的示例的透视图；图4是根据本公开的能量传递部的示例的透视图；图5是根据本公开在碰撞冲击之前的框架纵梁和能量耗散装置的示例的侧剖视图；图6是根据本公开在碰撞冲击之后的框架纵梁和能量耗散装置的示例的侧剖视图；图7是对于碰撞冲击，速度和减速度作为时间的函数的示例的曲线图；图8是对于碰撞冲击，总能量、动能、内能和侵蚀内能作为时间的函数的示例的曲线图；以及图9是对于碰撞冲击，截面力的大小作为时间的函数的示例的曲线图。
32.在附图中，附图标记可以被重复使用来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
33.根据本公开的能量耗散系统包括安装到车辆框架构件内部以在碰撞冲击期间提供改善的能量吸收的能量耗散装置。在一些示例中，能量耗散装置的一部分定位在车辆框架的不可挤压变形区域（诸如前纵梁或后纵梁）中。能量耗散装置的另一部分定位在可挤压变形区域（邻近不可挤压变形框架区域）和不可挤压变形区域中。能量耗散装置加强了不可挤压变形区域以改善刚度，同时也通过在碰撞冲击期间在特定区域中变形和破裂来吸收能量。能量耗散装置还可以增加纵梁能力，以适应车辆架构中更宽的质量带宽。
34.与现有结构不同，根据本公开的能量耗散装置允许在车辆框架构件的不可挤压变形区域中执行能量吸收。不可挤压变形区域的非限制性示例包括支柱、托架、马达安装接头等。能量耗散装置提供三种形式的能量吸收，包括断裂、变形和摩擦。能量耗散装置包括能量传递部和能量耗散部。能量耗散部被限制并固定到不可挤压变形区域，并耗散碰撞冲击的能量。
35.现在参考图1，车辆10包括车辆框架构件12，车辆框架构件12包括可挤压变形区域
14和不可挤压变形区域16。可挤压变形区域14在碰撞冲击期间被挤压变形以吸收碰撞冲击的能量，而不可挤压变形区域16在碰撞冲击期间保持相对完整且未被挤压变形。能量耗散装置18包括能量传递部24和能量耗散部30。能量耗散部30布置在不可挤压变形区域16中。能量传递部24最初主要位于可挤压变形区域14中，并且在碰撞冲击期间移动到不可挤压变形区域16中。
36.能量耗散部30包括连接到不可挤压变形区域16的第一区域34和连接到第一区域34和能量传递部24两者的第二区域32。第二区域32比第一区域34更软。当发生碰撞冲击时，能量传递部24被碰撞冲击偏置到能量耗散部30的第二区域32中，该第二区域32通过断裂、变形和摩擦从碰撞冲击吸收能量。
37.现在参考图2，示出了根据本公开的能量耗散装置100。能量耗散装置100允许在框架构件（例如，参见图5和图6的框架纵梁）的不可挤压变形区域中吸收能量。在一些示例中，框架构件包括多个隔板（例如，在图2中示出了隔板122、130和150）。能量耗散装置100提供三种形式的能量吸收：断裂、变形和摩擦。
38.能量耗散装置100包括能量传递部110和能量耗散部140。能量传递部110包括杆114、安装件116和柱塞305（参见图4），安装件116接纳杆114的中部、柱塞305连接到杆114的一端。在一些示例中，安装件116包括圆板，圆板具有用于接纳杆114的中心孔。隔板122、130和150包括用于接纳杆114的孔（例如，所示的孔126）。同样地，安装件116还包括用于接纳杆114的孔125。安装件116附连到隔板122。在一些示例中，杆114通过安装件116中的孔125和隔板122、130和150中的孔126可滑动地接纳。销310（参见图4）相对于杆114的长度方向或轴向方向从柱塞305径向向外突出。
39.能量传递部110连接到诸如框架纵梁的框架构件的可挤压变形区域。如上文所描述，能量耗散部140包括连接到框架构件的不可挤压变形区域的刚度较大的区域和连接到能量传递部110的较软区域。销310被能量耗散部140的较软区域接纳。
40.当纵梁被挤压变形时，能量传递部110的杆114保持直的和向后的移动。能量传递部110的柱塞305和销310被偏置抵靠在能量耗散部140的较软区域上，这通过断裂、变形和摩擦导致能量耗散。能量耗散部140被框架构件的不可挤压变形区域限制并固定到框架构件的不可挤压变形区域。结果，能量耗散部140允许能量在框架构件的通常不耗散能量的部分（例如，框架纵梁的不可挤压变形区域）中耗散。
41.现在参考图3，示出了能量耗散部140的示例。能量耗散部140包括执行不同功能的不同区域。第一区域将块固定到纵梁的不可挤压变形区域。第二区域主要通过变形吸收能量。第三区域主要通过摩擦吸收能量。第四区域通过断裂或断裂传播吸收能量。下面描述这些区域的示例。
42.在一些示例中，能量耗散部140包括n个侧部，其中n是大于2的整数。在图2中，能量耗散部140包括大体上矩形的截面（例如n=4)，尽管可以使用诸如圆形、椭圆形、多边形、规则或不规则截面的其他截面。能量耗散部140包括n个圆柱形部分210、212、214和216，这些圆柱形部分沿长度方向延伸并位于其角部。n个圆柱形部分210、212、214和216将能量耗散部140固定到框架纵梁的不可挤压变形区域。
43.n个侧壁220、222、224和226分别在n个圆柱形部分210与212、212与214、214与216以及216与210的径向侧表面之间延伸。一个或多个翅片230、232、234和236沿n个侧壁220、
222、224和226在与圆柱形部分相同的方向上向外和/或向内和纵向地延伸。虽然示出了2n个翅片230、232、234和236向内和向外延伸，但也可以使用其他布置和/或变型。n个侧壁220、222、224和226中的n个孔240、242、244和246位于侧壁上的翅片之间，并被配置成接纳能量传递部110的销310。
44.翅片230、232、234和236以及n个侧壁220、222、224和226的位于翅片230、232、234和236外侧的部分主要通过变形吸收能量。翅片230、232、234和236也通过摩擦吸收能量。n个侧壁220、222、224和226的位于翅片230、232、234和236之间的部分通过断裂或断裂传播吸收能量。
45.现在参考图4，更详细地示出了能量传递部110。杆114延伸穿过安装件116并连接到柱塞305。销310从柱塞305径向向外延伸。在一些示例中，使用n个销。虽然n=4个销被示出以90
°
（或360
°
/n）的间隔径向向外延伸，但可以使用其他角度和/或附加的或更少的销。
46.在一些示例中，能量传递部110被制造成明显强于能量耗散部140，并且被设计成在纵梁上的冲击点之后很快接合。结果，能量传递部110通过杆114传递能量。
47.在一些示例中，能量传递部110被制作成明显强于能量耗散部140。能量传递部110在发生对纵梁的冲击后很快接合，并通过杆114传递能量。安装件116稳定杆114并将杆114固定到框架构件。碰撞冲击推动能量传递部110的柱塞305和销310通过能量耗散部140。在非冲击情况下，柱塞305和销310将能量传递部110固定到能量耗散部140。
48.现在参考图5-6，示出了安装在纵梁400内的能量耗散部140。除了上面所示的隔板122、130和150之外，纵梁400被示出为包括矩形构件406和一个或多个隔板410。杆114可延伸穿过邻近隔板122的隔板410中的孔。能量耗散部140被示出位于形成纵梁400的不可挤压变形部分420的隔板150与410之间。在图6中示出了在冲击之后的纵梁400。不可挤压变形部分420基本上保持完整。如可以看出的，能量传递部110的销310在翅片之间被推动穿过能量耗散部140的侧壁。
49.现在参考图7-9，各种曲线图示出了在冲击期间改善的特性。在图7中，对于基线速度680、基线加速度670、edd速度650和edd加速度660，速度被示为时间的函数。基线由包括没有能量耗散装置的纵梁的车辆建立。能量耗散装置的较早接合提供了没有晚峰的更一致的脉冲（如在时间段610期间可以看到的）。基线数据示出了在碰撞事件期间较晚发生的高宽脉冲（如在时间段620期间可以看到的）。能量耗散装置在同一碰撞事件期间具有较低的加速度特性。能量耗散装置的更线性的速度曲线和在碰撞事件后期减少的峰值的更一致的脉冲（如在时间段620期间可以看到的），改善了乘员保护。
50.在图8中，附加的能量被能量耗散装置吸收。在图8中，示出了基线总能量720、edd总能量730、edd内能740、基线内能750、edd侵蚀内能760、基线动能770和edd动能780。当使用能量耗散装置并且发生碰撞事件时，能量耗散装置因断裂而吸收侵蚀能量。此外，由于变形，附加的内能（能量耗散装置与基线的最大差值）被吸收。
51.在图9中，示出了基线框架构件和包括能量耗散装置的框架构件的截面力。在图9中，示出了edd纵梁截面力930、基线纵梁截面力940和edd柱塞截面力950。基线在脉冲中有一个较高的峰值，并且在事件后期纵梁截面增加是由于纵梁截面能力不足以适当减轻纵梁后方的减速质量造成的。能量耗散装置提高纵梁能力并且通过使用垂直于行进方向的变形、摩擦和提供一致阻力的材料断裂来耗散能量而实现。当使用能量耗散装置时，增加的截
面力减小了整个事件中的力偏差。
52.先前的描述本质上仅仅是说明性的，而决不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以多种形式实施。因此，虽然本公开包括特定的示例，但是本公开的真实范围不应该被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求后，其他修改将变得显而易见。应当理解，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时)执行，而不改变本公开的原理。此外，尽管实施例中的每个实施例在上面被描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个可以在任何其他实施例中实施和/或与任何其他实施例的特征组合，即使该组合没有被明确描述。换句话说，所描述的实施例不是互斥的，并且一个或多个实施例彼此的置换仍然在本公开的范围内。
53.元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系使用各种术语来描述，包括“连接的”、“接合的”、“联接的”、“相邻的”、“紧挨着的”、“在...的顶部上”、“在...上方”、“在...下方”和“设置的”。除非明确描述为“直接”，否则当在上述公开中描述第一元件与第二元件之间的关系时，该关系可以是在第一元件与第二元件之间不存在其他中间元件的直接关系，但是也可以是在第一元件与第二元件之间存在一个或多个中间元件(空间上或功能上)的间接关系。如本文所用，短语“a、b和c中的至少一个”应该被解释为使用非排他性逻辑“或”来表示逻辑(a或b或c)，并且不应该被解释为表示“a中的至少一个、b中的至少一个和c中的至少一个”。
54.在附图中，箭头头部所指的箭头方向通常表示图示感兴趣的信息流(诸如数据或指令)。例如，当元件a与元件b交换各种信息，但是从元件a传送到元件b的信息与图示相关时，箭头可以从元件a指向元件b。这个单向箭头并不暗示没有其他信息从元件b传送到元件a。此外，对于从元件a传送到元件b的信息，元件b可以向元件a发送对信息的请求或收到确认。