專利名稱：包括能量吸收器的緩沖器組件的制作方法
技術領域：
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。
背景技術：
緩沖器系統設計通常要滿足的公知標準是美國聯邦車輛安全標準(FMVSS)。例如，某些能量吸收緩沖器系統試圖通過控制碰撞能量和侵入來減少因低速碰撞所產生的車輛破壞，且不會超過車輛的底軌負載極限(railload limit)。另外，某些緩沖器系統試圖去減少由碰撞所產生的對行人的傷害。
一種緩沖器系統典型地包括在寬度方向上延伸穿過車輛前后的橫梁，并且被安裝到在長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硬并且提供了結構上的強度和剛度。為了改善緩沖器系統的能量吸收效率，一些緩沖器系統也包括吸震器(shock absorber)。
能量吸收緩沖器系統或組件的效率被定義成相對距離吸收的能量，或相對負載吸收的能量。高效的緩沖器系統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快速建立正好處于底軌負載極限下的負載并且保持負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自于撞擊的能量。和鋼梁相比，附加的吸震器導致緩沖器組件成本和復雜程度的增加。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，這是因為由于重量的增加減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包括泡沫材料的能量吸收器?；谂菽牧系哪芰课掌魇艿經_擊時通常加載較慢，這會導致高的位移。另外，泡沫材料在60％至70％的壓縮范圍內是有效的，超過了該范圍，泡沫材料會變成不可壓縮的，從而使碰撞能量不會被完全吸收。剩余的碰撞能量通過梁和/或車輛結構的變形被吸收。

發(fā)明內容
一個方面，本發(fā)明提供一種緩沖器系統，其包括設置成安裝到車輛底軌上的梁以及與此梁聯接(coupling)的能量吸收器。此能量吸收器是可調的，用于滿足低速碰撞和行人碰撞這兩個預定的標準。
另一個方面，本發(fā)明提供一種用于機動車輛的緩沖器組件。這個緩沖器組件包括設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的，用于滿足低速碰撞和行人碰撞這兩個預定的標準。
又一個方面，本發(fā)明提供一種用于汽車緩沖器系統的能量吸收器。此能量吸收器是可調的，以滿足低速碰撞和行人碰撞這兩個預定的標準，并且，該能量器包括凸緣框架和從該框架延伸的主體。該主體包括多個突部(lobe)。


圖1示出一個包括能量吸收器的緩沖器組件實施例的分解透視圖。
圖2是能量吸收器的前側透視圖。
圖3是示出在圖2中的能量吸收器的后側透視圖。
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是經過示出在圖4中的能量吸收器突部中心的剖面圖。
具體實施例方式
下面詳細描述一種包括可調式能量吸收器的緩沖器系統。在示例性實施例中，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。在本實施例中的這種能量吸收器是由Xenoy材料制成的并且是可調的，從而可以滿足所希望的碰撞標準，例如行人和低速碰撞的標準。更具體地，該能量吸收器的前部被調整并且是可調的，用來吸收對行人腿部形成的碰撞，并且此能量吸收器的后部被調整并且是可調的，用于低速障礙物和擺動撞擊。在特定類型的撞擊過程中，通過使能量吸收器和梁變形，撞擊力正好被維持在預定水平以下，直至碰撞的動能被吸收。當碰撞結束時，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)來抵抗后繼的碰撞。
盡管以下通過參考特定的材料對緩沖器系統進行描述(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)購得)，但是該系統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。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，并且對梁材料以及加工技術進行選擇，以便形成堅硬的梁。
圖1是緩沖器系統20的一個實施例的分解透視圖。系統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，當它們組裝在一起時構成車輛緩沖器。本領域技術人員知道，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的車輛噴漆和/或噴涂技術進行裝飾(finishing)。通常，面板26包圍能量吸收器22和增強梁24，這樣，元件一旦被安裝到車輛上之后即為不可視。
在示例性實施例中，梁24由擠壓成形的鋁加工成。在另一實施例中，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。對梁24的幾何形狀進行選擇，以便根據梁的特定應用場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)可以穿過此開口并將緩沖器系統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。下文結合圖2、3和4示出并描述主體58的具體配置。
現在參考圖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，多個可調式塌陷盒(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生的變形。橫向壁62和64還包括多個窗口或開口71。可以修改波紋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包括側壁72、外壁74以及延伸到內部框架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包括多個突部80(圖4示出了三個半所述突部)。在該示例性實施例中，能量吸收器22具有七個突部。當然，在其他實施例中，能量吸收器可以具有更少或更多的突部。
在該示例性實施例中，側壁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。在一個實施例中，壁厚從大約1毫米到大約7毫米變化，在另一實施例中，壁厚從大約1.5毫米到大約5毫米變化，在另一實施例中，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的壁厚是常數而最后面部分86的壁厚是常數，最后面部分86的壁厚大于最前面部分82的壁厚。
通過對每個部分82和86的厚度進行選擇，能量吸收器22是可調的，根據吸收器22的應用場合，可以改變能量吸收器的反應。例如，能量吸收器22的前部82被調整或是可調的，用來吸收行人腿部的碰撞；后部86被可調整或是可調的，用于低速和擺動撞擊。
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表示多個尺寸。每個這樣的尺寸都是可選的，從而使得吸收器22對具體應用來說是可調的。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。
當然，每個突部80可以根據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。根據聯邦車輛安全標準(FMVSS)，每個突部80在障礙物碰撞和擺動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載變形標準，每個突部80還具有硬度可調性能。也就是說，對于給定的應用，為了滿足目標標準，可以對圖4所示壁厚以及圖5和圖6所示尺寸進行選擇。
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。更具體地，對于低速碰撞或擺動碰撞應用來說，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，對于其它應用來說，特別是對于FMVSS系統的5mph來說，側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。
對能量吸收器22進行適當調整的另一個方面在于選擇將要使用的熱塑性樹脂。根據需要，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。通過仔細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的能量吸收器。
用來形成能量吸收器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?，但是能量吸收器也可以是由硬制塑料材料制成的整體。如上所述，用于吸收器的一種示例材料是Xenoy材料。當然，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(來自于通用電氣公司的NORYL GTX)，聚碳酸酯/PET/PBT共混物，聚對苯二甲酸丁二酯以及碰撞改性劑(來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)。
盡管已經參照各種具體實施例對本發(fā)明進行了描述，但是，本領域技術人員應該認識到，在本權利要求的精神和范圍內可以對本發(fā)明進行修改。
權利要求
1.一種緩沖器系統(20)，包括設置成安裝到車輛底軌上的梁(24)，以及聯接到所述梁上的能量吸收器(22)，所述能量吸收器是可以調整的，以滿足低速碰撞和行人碰撞的預定標準。
2.根據權利要求1所述的緩沖器系統(20)，其中，所述能量吸收器(22)是注模形成的。
3.根據權利要求1所述的緩沖器系統(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.根據權利要求1所述的緩沖器系統(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)，所述主體包括多個突部(80)。
5.根據權利要求4所述的緩沖器系統(20)，其中，所述突部(80)中的至少一個包括分開的第一和第二橫向壁(62，64)。
6.根據權利要求5所述的緩沖器系統(20)，其中，所述分開的第一和第二橫向壁(62，64)是波紋狀的，每個所述突部(80)包括至少一個塌陷盒(66)。
7.根據權利要求6所述的緩沖器系統(20)，其中，所述塌陷盒(66)包括側壁和外壁(72，74)。
8.根據權利要求7所述的緩沖器系統(20)，其中，所述側壁和外壁(72，74)包括具有預定形狀和尺寸的窗口(71)。
9.一種用于機動車輛的緩沖器組件(20)，包括設置成安裝到車輛底軌上的梁(24)；以及聯接到所述梁上的能量吸收器(22)，所述能量吸收器是可以調整的，以滿足低速碰撞和行人碰撞的預定標準?？砂惭b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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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)，所述主體包括多個突部(80)，每個所述突部包括分開的第一和第二橫向壁(62，64)。
13.根據權利要求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，每個所述突部(80)包括至少一個塌陷盒(66)，每個所述塌陷盒包括側壁和外壁(72，74)。
14.根據權利要求13所述的緩沖器組件(20)，其中，所述側壁和外壁(72，74)包括具有預定形狀和尺寸的窗口(71)。
15.一種用于車輛緩沖器系統(20)的能量吸收器(22)，所述能量吸收器是可以調整的，以滿足低速碰撞和行人碰撞的預定標準，并且包括凸緣框架(50)和從所述框架延伸的主體(58)，所述主體包括多個突部(80)。
16.根據權利要求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.根據權利要求15所述的能量吸收器(22)，其中，所述突部(80)中的至少一個包括分開的第一和第二橫向壁(62，64)。
18.根據權利要求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，每個所述突部(80)包括至少一個塌陷盒(66)，每個所述塌陷盒包括側壁和外壁(72，74)。
19.根據權利要求18所述的能量吸收器(22)，其中，所述側壁和外壁(72，74)包括具有預定形狀和尺寸的窗口(71)。
全文摘要
描述了一種用于機動車輛的緩沖器系統(20)。該緩沖器組件包括梁(24)和能量吸收器(22)。在一個實施例中，該能量吸收器是可以調整的，以滿足低速碰撞和行人碰撞的預定標準。
文檔編號B60R19/18GK1697745SQ01823882
公開日2005年11月16日 申請日期2001年10月29日 優(yōu)先權日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 申請人:通用電氣公司