Результат интеллектуальной деятельности: ЭЛЕМЕНТ ПОГЛОЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ ДЛЯ УЗЛА БАМПЕРА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЕГО ЖЕСТКОСТИ

Уровень техники изобретения

Передняя конструкция транспортного средства включает в себя узел бампера, который поддерживается рамой транспортного средства. Узел бампера включает в себя брус бампера, соединенный с рамой транспортного средства, и облицовку, установленную на брусе бампера для обеспечения эстетичной наружной поверхности.

Узлы бампера выполнены с возможностью выполнять нормативные требования и проходят общеизвестные испытания, включающие испытания на удар переднего конца. В качестве примера, транспортные средства подвергаются испытанию в Страховом институте безопасности дорожного движения (IIHS), и узлы бампера, частично, выполнены с возможностью удовлетворять требования этого испытания. Нормативные требования и общеизвестное испытание учитывают не только безопасность водителя и пассажира внутри транспортного средства, например, во время столкновения транспортного средства с транспортным средством, но и безопасность пешеходов снаружи транспортного средства. Эти различные испытания могут создавать конфликтующие требования, которые усложняют исполнение передней конструкции.

Один показатель испытания, например, представляет собой способность транспортного средства оставаться неповрежденным во время ударов на низкой скорости, эта способность испытывается тестом на повреждаемость на низкой скорости (LSD). В испытании LSD транспортное средство должно выдерживать столкновение с объектом конкретного размера на низкой скорости, например, ниже 30 километров в час, без какого-либо видимого повреждения транспортного средства, включая передний бампер.

Другое испытание и требования направлены на защиту пешеходов. Например, испытание в различных городах требует, чтобы передний бампер выполнялся с возможностью уменьшать вероятность ранения пешехода во время столкновения на скорости до 50 километров в час.

Для того чтобы пройти LSD испытание, узлы бампера могут быть выполнены жесткими для предотвращения разрушения внешней части узла бампера во время столкновения на низкой скорости. Например, для поглощения энергии во время ударов на низкой скорости к узлу бампера внутри облицовки может быть добавлен брус поглощения энергии. С другой стороны, узлы бампера могут быть выполнены гибкими для уменьшения вероятности ранения пешехода во время столкновения с пешеходом. В связи с этим ясно, что эти два испытания выдвигают конфликтующие требования к конструкции узлов бампера, т.е., один требует жесткий узел бампера, и другой - мягкий узел бампера, и усложняют конструкцию узла бампера для успешного прохождения обоих испытаний. Соответственно, существует необходимость создать узел бампера, который подходит под оба эти испытания.

Сущность изобретения

Предложен узел бампера для транспортного средства. В одном из вариантов осуществления предложен узел бампера для транспортного средства, причем узел бампера содержит: брус бампера; иэлемент поглощения энергии, соединенный с брусом бампера; причем элемент поглощения энергии включает в себя источник магнитного поля, открытоячеистую пену и магнитореологическую текучую среду, расположенную в открытоячеистой пене; открытоячеистая пена включает в себя ячеистые стенки и магнитореологическую текучую среду, покрывающую ячеистые стенки, и открытые ячейки, незаполненные магнитореологической текучей средой.

В другом варианте осуществления источник магнитного поля узла бампера для транспортного средства расположен между брусом бампера и открытоячеистой пеной.

В одном варианте осуществления источник магнитного поля узла бампера для транспортного средства представляет собой электромагнит для соединения с источником питания транспортного средства. В одном варианте осуществления источник магнитного поля представляет собой электропроводную пластину для соединения с источником питания транспортного средства. В другом варианте осуществления источник магнитного поля представляет собой электропроводную катушку для соединения с источником питания транспортного средства.

В одном варианте осуществления узел бампера для транспортного средства дополнительно содержит непроницаемый слой на открытоячеистой пене для удержания магнитореалогической текучей среды в открытоячеистой пене.

В одном варианте осуществления узел бампера для транспортного средства дополнительно содержит регулятор, связанный с источником магнитного поля для регулирования магнитного поля в открытоячеистой пене, основываясь на скорости транспортного средства.

В одном варианте осуществления узел бампера для транспортного средства дополнительно содержит облицовку с элементом поглощения энергии, расположенную между брусом бампера и облицовкой.

В другом варианте осуществления предложен элемент поглощения энергии для узла бампера транспортного средства, причем элемент поглощения энергии содержит: открытоячеистую пену; магнитореологическую текучую среду, расположенную в открытоячеистой пене; и источник магнитного поля для выборочного регулироания магнитного поля в открытоячеистой пене; открытоячеистая пена включает в себя ячеистые стенки и магнитореологическую текучую среду, покрывающую ячеистые стенки, и открытые ячейки, незаполненные магнитореологической текучей средой.

В одном варианте осуществления источник магнитного поля элемента поглощения энергии представляет собой электромагнит для соединения с источником питания транспортного средства. В одном варианте осуществления источник магнитного поля представляет собой электропроводную пластину для соединения с источником питания транспортного средства. В одном варианте осуществления источник магнитного поля элемента поглощения энергии представляет собой электропроводную катушку для соединения с источником питания транспортного средства.

В одном варианте осуществления элемент поглощения энергии дополнительно содержит непроницаемый слой на открытоячеистой пене для удержания магнитореалогической текучей среды в открытоячеистой пене.

В одном варианте осуществления элемент поглощения энергии дополнительно содержит регулятор, связанный с источником магнитного поля для регулирования магнитного поля в открытоячеистой пене, основываясь на скорости транспортного средства.

Также предложен способ регулирования жесткости элемента поглощения энергии узла бампера транспортного средства, причем способ содержит этапы, на которых: отслеживают скорость транспортного средства; обеспечивают магнитное поле для магнитореалогической текучей среды в пене элемента поглощения энергии; и изменяют магнитное поле, основываясь на изменении скорости транспортного средства.

В одном варианте осуществления предложен способ регулирования жесткости элемента поглощения энергии узла бампера транспортного средства, при котором шина локальной сети регулятора транспортного средства отслеживает скорость транспортного средства.

В одном варианте осуществления предложен способ регулирования жесткости элемента поглощения энергии узла бампера транспортного средства, при котором регулятор связан с шиной локальной сети регулятора и источником магнитного поля, и при этом способ дополнительно содержит этап, на котором регулируют мощность для источника магнитного поля с помощью регулятора для изменения магнитного поля, основываясь на изменении скорости транспортного средства.

В одном варианте осуществления предложен способ регулирования жесткости элемента поглощения энергии узла бампера транспортного средства, в котором источник магнитного поля представляет собой электропроводную пластину, и причем способ дополнительно содержит этап, на котором изменяют мощность электропроводной пластины с помощью регулятора.

В одном варианте осуществления предложен способ регулирования жесткости элемента поглощения энергии узла бампера транспортного средства, при котором магнитное поле деактивируют, когда скорость транспортного средства имеет значение между 30 километров в час и 50 километров в час.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 представляет собой вид в перспективе транспортного средства, включающего в себя узел бампера;

Фигура 2 представляет собой вид снизу узла бампера, соединенного с регулятором и источником питания транспортного средства;

Фигура 3 представляет собой вид снизу элемента поглощения энергии узла бампера;

Фигура 4 представляет собой увеличенный вид участка разреза на Фигуре 3;

Фигура 5 представляет собой вид снизу другого варианта выполнения элемента поглощения энергии, включающий в себя местный разрез, показывающий магнитореологическую текучую среду, покрывающую ячеистые стенки открытоячеистой пены;

Фигура 6 представляет собой схему системы регулирования для регулирования магнитного поля в открытоячеистой пене элемента поглощения энергии; и

Фигура 7 представляет собой блок-схему, показывающую способ регулироания магнитного поля в открытоячеистой пене.

Подробное описание изобретения

На фигурах, где одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые части на всех видах, в общем показан элемент 10 поглощения энергии для узла 12 бампера транспортного средства 14. На Фигурах 2-4 элемент 10 поглощения энергии включает в себя открытоячеистую пену 16. Как показано на фигуре 4, магнитореологическая текучая среда 18 (далее называется “MR текучая среда 18”) расположена в открытоячеистой пене 16. Источник 20 магнитного поля выборочно регулирует магнитное поле в открытоячеистой пене 16. Открытоячеистая пена 16 включает в себя ячеистые стенки 22 и MR текучую среду 18, покрывающую ячеистые стенки 22 внутри открытоячеистой пены 16, и открытые ячейки 24, незаполненные MR текучей средой 18. Должно быть принято во внимание, что на Фигуре 4 только три ячеистые стенки 22 обозначены воображаемыми линиями под покрытием MR текучей среды 18 лишь для ясности чертежей, и что ячеистые стенки 22 окружают каждую открытую ячейку 24, даже при отсутствии обозначения воображаемыми линиями на Фигуре 4.

Открытые ячейки 24 между ячеистыми стенками 22 не заполнены MR текучей средой 18 (так как MR текучая среда 18 выведена из открытых ячеек 24, оставляя покрытие только на ячеистых стенках 22, как указано дополнительно ниже) и таким образом являются “открытыми”. Так как MR текучая среда 18 покрывает ячеистые стенки 22 внутри открытоячеистой пены 16 без заполнения открытых ячеек 24, количество (т.е., объем) MR текучей среды 18 уменьшается, что предпочтительно уменьшает стоимость элемента 10 поглощения энергии. Реологические свойства MR текучей среды 18, такие как вязкость, пластичность и упругость, могут регулироваться интенсивностью и положением магнитного поля в открытоячеистой пене 16. Жесткость элемента 10 поглощения энергии может быть изменена путем изменения магнитного поля. В особенности, элемент 10 поглощения энергии может быть упрочнен приложением магнитного поля и может быть смягчен уменьшением напряженности магнитного поля.

Источник 20 магнитного поля может изменять магнитное поле в открытоячеистой пене 16 для выборочного регулирования MR текучей средой 18. В особенности, источник 20 магнитного поля может увеличивать магнитное поле для приведения в действие MR текучей среды 18 для упрочнения открытоячеистой пены 16. Как указано дополнительно ниже, источник 20 магнитного поля может изменять магнитное поле, основываясь на скорости транспортного средства 14, для выборочного упрочнения/смягчения элемента 10 поглощения энергии, основываясь на скорости транспортного средства 14. Например, магнитное поле может быть увеличено, когда транспортное средство 14 двигается на низкой скорости, например, 0-30 км/ч, для упрочнения элемента 10 поглощения энергии для уменьшения вероятности разрушения узла 12 бампера в случае столкновения на низкой скорости, т.е., для улучшения результатов испытаний повреждаемости на низкой скорости. Магнитное поле может быть уменьшено или исключено, когда транспортное средство 14 двигается на скоростях, при которых столкновение с пешеходом более вероятно, например, между 30-50 км/ч, для смягчения элемента 10 поглощения энергии для уменьшения вероятности ранения пешехода в случае столкновения с пешеходом. Магнитное поле, другими словами, может регулироваться, основываясь только на скорости транспортного средства 14 независимо от того, обнаружено надвигающееся столкновение или нет, таким образом, информация, касающаяся надвигающегося столкновения, не требуется для регулировки жесткости узла 12 бампера. Таким образом, система предаварийного обнаружения не обязательна для функционирования элемента 10 поглощения энергии.

На Фигурах 1 и 2 узел 12 бампера установлен на переднем конце транспортного средства 14. Как показано на Фигуре 2, узел 12 бампера включает в себя брус 26 бампера. Брус 26 бампера может быть образован из металла.

Узел 12 бампера включает в себя, например, рычаги 28, которые зацепляют остальную часть транспортного средства 14, например, раму, подрамник и т.д. транспортного средства 14, для поддержания бруса 26 бампера и элемента 10 поглощения энергии. Узел 12 бампера может включать, например, признаки поглощения энергии, такие как короба 30 смятия, между рычагами 28 и брусом 26 бампера.

Узел 12 бампера включает в себя облицовку 32. Облицовка 32 может поддерживаться брусом 26 бампера и/или другими компонентами транспортного средства 14. Как показано на фигуре 2, элемент 10 поглощения энергии может быть расположен между брусом 26 бампера и облицовкой 32.

Элемент 10 поглощения энергии может быть размещен с возможностью усиления облицовки 32 во время столкновения, например, для ограничения повреждения облицовки 32 во время столкновений на низкой скорости и для ограничения травм пешехода во время столкновений с пешеходом. Элемент 10 поглощения энергии может непосредственно контактировать с внутренней поверхностью облицовки 32. Альтернативно, элемент 10 поглощения энергии может быть разнесен от облицовки 32, в случае чего между элементом 10 поглощения энергии и облицовкой 32 может быть расположен промежуточный элемент.

Элемент 10 поглощения энергии соединен с брусом 26 бампера. Например, элемент 10 поглощения энергии может поддерживаться брусом 26 бампера. Элемент 10 поглощения энергии может быть прикреплен непосредственно к брусу 26 бампера.

Источник 20 магнитного поля может быть расположен между брусом 26 бампера и открытоячеистой пеной 16, как показано на Фигуре 2. Источник 20 магнитного поля может, например, поддерживаться на брусе 26 бампера и может быть прикреплен к брусу 26 бампера. Источник 20 магнитного поля может находиться в непосредственном контакте с открытоячеистой пеной 16. Источник 20 магнитного поля, альтернативно, может быть встроен в открытоячеистую пену 16 в непосредственном контакте с открытоячеистой пеной 16.

Источник 20 магнитного поля может относиться к любому типу для создания и регулирования магнитного поля в открытоячеистой пене 16. Как указано ниже, источник 20 магнитного поля может быть соединен с источником 34 питания транспортного средства 14 и регулятором 40 для регулирования мощностью источника 20 магнитного поля. Источник 34 питания может быть, например, аккумулятором транспортного средства 14.

Источник 20 магнитного поля может, например, быть электропроводной пластиной 36 для соединения с источником 34 питания транспортного средства 14, как показано на Фигурах 2 и 3. Один или более электрических проводов 38 проходят от регулятора 40 до электропроводной пластины 36 для выборочной подачи мощности к электропроводной пластине 36. Поток электричества через электропроводную пластину 36 создает магнитное поле, выходящее из электропроводной пластины 36 в открытоячеистую пену 16. Как указано выше, магнитное поле приводит в действие MR текучую среду 18.

Множество электрических проводов могут проходить от регулятора 40 до электропроводной пластины 36, как показано на Фигуре 2. Другими словами, электропроводная пластина 36 образована из электропроводного материала. Интенсивность магнитного поля в различных положениях вдоль электропроводной пластины 36 может быть настроена с помощью выбранного количества и схемы размещения соединений между электрическими проводами 38 и электропроводной пластиной 36. Магнитное поле может быть настроено на неизменную интенсивность или изменяемую интенсивность. Три электрических провода 38 показаны на Фигуре 2 всего лишь для примера, любое пригодное количество электрических проводов 38 может соединять регулятор 40 с источником 20 магнитного поля.

Альтернативно, как показано на Фигуре 5, источник 20 магнитного поля представляет собой электропроводную катушку 42 для соединения с источником 34 питания транспортного средства 14. Другими словами, электропроводная катушка 42 образована из электропроводного материала. Поток электричества через электропроводную катушку 42 создает магнитное поле, выходящее из электропроводной катушки 42 в открытоячеистую пену 16. Как указано выше, магнитное поле приводит в действие MR текучую среду 18. Электропроводная катушка 42 может быть намотана на ферромагнитный сердечник 44. Другими словами, электропроводная катушка 42 и ферромагнитный сердечник 44 могут образовывать электромагнит.

Регулятор 40 связан с источником 34 питания транспортного средства 14 и источником 20 магнитного поля для регулирования магнитного поля в открытоячеистой пене 16, основываясь на скорости транспортного средства 14. В частности, как показано на Фигуре 6, регулятор 40 соединен с шиной 46 локальной сети регуляторов (CAN) транспортного средства 14. CAN шина 46 включает в себя данные, содержащие скорость транспортного средства 14, т.е. скорость, с которой движется транспортное средство 14. CAN шина 46 соединена, например, с датчиком 48 скорости транспортного средства 14, который измеряет скорость движения транспортного средства 14.

Скорость транспортного средства 14 измеряется датчиком 48 скорости и сообщается CAN шине 46. Регулятор 40 связывается с CAN шиной 46 для определения скорости транспортного средства 14 и таким образом регулирования мощности источника 20 магнитного поля соответственно. Регулятор 40, CAN шина 46 и датчик 48 скорости могут относиться к любому пригодному типу.

Как указано выше, на Фигурах 3 и 4 открытоячеистая пена 16 включает в себя открытые ячейки 24, образованные между ячеистыми стенками 22, которые покрыты MR текучей средой 18. Открытые ячейки 24 могут быть заполнены, например, воздухом. Альтернативно, открытые ячейки 24 могут быть заполнены любым пригодным газом или любой пригодной жидкостью, отличной от MR текучей среды 18. Открытоячеистая пена 16 может относиться к любому пригодному типу, как например, открытоячеистый уретан, открытоячеистый полиуретан и т.д. Открытые ячейки 24 открытоячеистой пены 16 могут иметь любые пригодные размер и форму. Размер и форма ячеек, тип MR текучей среды 18 и интенсивность и положение магнитного поля могут влиять на жесткость открытоячеистой пены 16, когда MR текучая среда 18 активирована. Каждый из этих факторов может быть соответственно выполнен с возможностью достигать требуемой жесткости открытоячеистой пены 16.

Открытоячеистая пена 16 может быть соединена с источником 20 магнитного поля. Например, открытоячеистая пена 16 может быть прикреплена к источнику 20 магнитного поля крепежными элементами и/или другими признаками зацепления (не показаны).

Как показано на Фигурах 3-5, непроницаемый слой 50 может быть расположен на открытоячеистой пене 16 для удержания MR текучей среды 18 в открытоячеистой пене 16. Непроницаемый слой 50 может герметично уплотнять открытоячеистую пену 16 для предотвращения испарения MR текучей среды 18 из открытоячеистой пены 16. Непроницаемый слой 50 может продолжаться вокруг всей внешней части открытоячеистой пены 16 с возможностью полностью заключать в себя открытоячеистую пену 16. Другими словами, в таком варианте выполнения никакая часть открытоячеистой пены 16 не остается доступной. Непроницаемый слой 50 может быть, например, силиконовым покрытием. Силиконовое покрытие может быть нанесено на открытоячеистую пену 16 распылением.

MR текучая среда 18 может быть применена к открытоячеистой пене 16 сперва погружением открытоячеистой пены 16 в MR текучую среду 18 для заполнения открытых ячеек 24 открытоячеистой пены 16 и для приведения MR текучей среды 18 в контакт с ячеистыми стенками 22. Открытые ячейки 24 могут быть связаны друг с другом так, что MR текучая среда 18 может протекать во всех открытых ячейках 24 для заполнения всех открытых ячеек 24 на этом этапе. Далее MR текучая среда 18 выводится из открытоячеистой пены 16 так, что ячейки открытоячеистой пены 16 остаются открытыми ячейками 24. Когда MR текучая среда 18 выведена, на ячеистых стенках 22 остается покрытие MR текучей среды 18 посредством поверхностного натяжения. Это покрытие может называться “пограничным слоем”. Непроницаемый слой 50 может быть приложен к открытоячеистой пене 16 после заполнения MR текучей средой 18 открытоячеистой пены 16 и выведения ее из открытоячеистой пены 16.

MR текучая среда 18 может относиться к любому пригодному типу. MR текучая среда 18 может включать, например, наноразмерные намагничиваемые частицы (например, частицы железа и т.д.) в несущей текучей среде.

Способ регулирования жесткостью элемента 10 поглощения энергии узла 12 бампера транспортного средства 14 показан на Фигуре 7. Способ включает в себя этап, на котором прикладывают магнитное поле MR к текучей среде 18 в открытоячеистой пене 16 элемента 10 поглощения энергии. Как показано в блоке 60 на Фигуре 7, магнитное поле прикладывают к открытоячеистой пене 16 подачей мощности к источнику 20 магнитного поля. Мощность может быть подана, когда был проведен запуск транспортного средства, как показано в блоке 62.

Регулятор 40 увеличивает мощность для источника 20 магнитного поля для приведения в действие магнитного поля и упрочнения открытоячеистой пены 16 и уменьшает или исключает мощность для источника 20 магнитного поля для деактивации магнитного поля для смягчения открытоячеистой пены 16. Эта активации и деактивация магнитного поля могут быть основаны на скорости транспортного средства. Когда магнитное поле деактивируют, открытоячеистая пена 16 является более деформируемой для поглощения энергии во время столкновения, т.е., обеспечивает основную жесткость.

Способ включает в себя этап, на котором отслеживают скорость транспортного средства 14. В особенности, как указано выше, CAN шина 46 транспортного средства 14 отслеживает скорость транспортного средства 14. В особенности, датчик 48 скорости измеряет скорость транспортного средства 14, и скорость транспортного средства 14 сообщается CAN шине 46, как показано в блоке 64.

Способ включает в себя этап, на котором изменяют магнитное поле, основываясь на изменении скорости транспортного средства 14. В особенности, как указано выше, регулятор 40 связан с CAN шиной 46 и источником 20 магнитного поля, и способ включает в себя этап, на котором регулируют мощность для источника 20 магнитного поля с помощью регулятора 40 для изменения магнитного поля, основываясь на изменении скорости транспортного средства 14.

Как показано в блоке 66 на Фигуре 7, скорость транспортного средства отслеживают для определения, находится или нет скорость транспортного средства между 30 км/ч и 50 км/ч и, как показано в блоке 68, магнитное поле деактивируют, когда скорость транспортного средства 14 имеет значение между 30 км/ч и 50 км/ч. В особенности, магнитное поле может быть активировано, когда транспортное средство 14 перемещается в первом диапазоне скорости активации, например, между 0 и 30 километров в час (км/ч). За счет активации магнитного поля в этом диапазоне открытоячеистая пена 16 упрочняется, что уменьшает вероятность повреждения узла 12 бампера в случае столкновения на низкой скорости, например, 0-30 км/ч. Другими словами, упрочнение открытоячеистой пены 16 улучшает результаты испытаний повреждаемости на низкой скорости.

Магнитное поле может быть деактивировано, когда скорость транспортного средства 14 находится в диапазоне скоростей деактивации, например, между 30 км/ч и 50 км/ч. За счет деактивации магнитного поля в этом диапазоне открытоячеистая пена 16 смягчается, что уменьшает вероятность ранения пешехода в случае столкновения с пешеходом. Магнитное поле может быть активировано, когда скорость транспортного средства 14 превосходит вторую скорость активации, например, 50 км/ч, для упрочнения открытоячеистой пены 16 в случае столкновения на высокой скорости, т.е., столкновения на скорости выше 50 км/ч.

Должно быть принято во внимание, что диапазон 0-30 км/ч, 30-50 км/ч и 50+ км/ч представлены путем примера, и интенсивность магнитного поля может быть активирована, деактивирована или изменена при любой пригодной скорости или диапазоне скоростей без отклонения от замысла настоящего изобретения. Также должно быть принято во внимание, что магнитное поле может быть активировано до различных интенсивностей в пределах диапазона, обсуждаемого выше. Например, магнитное поле может постепенно уменьшаться, когда транспортное средство 14 увеличивает скорость от 25 км/ч до 30 км/ч так, что магнитное поле полностью деактивируется, когда транспортное средство 14 достигает 30 км/ч. Наоборот, магнитное поле может постепенно увеличиваться, когда транспортное средство 14 уменьшает скорость от 30 км/ч до 25 км/ч. Подобным образом, магнитное поле может постепенно увеличиваться, когда транспортное средство 14 увеличивает скорость от 50 км/ч до 55 км/ч, и наоборот, магнитное поле может постепенно уменьшаться, когда транспортное средство 14 уменьшает скорость от 55 км/ч до 50 км/ч.

Раскрытие описано иллюстрирующим образом, и должно быть понятно, что используемая терминология предназначена передавать значение слов описания вместо ограничения. Многие преобразования и изменения настоящего раскрытия возможны в свете выше описанных замыслов, и изобретение может быть осуществлено на практике иначе, чем описано конкретно.