УСТРОЙСТВО ПОГЛОЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ ДЛЯ БАМПЕРНОГО УЗЛА И СИСТЕМА ПОГЛОЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение по существу относится к системам поглощения энергии для транспортного средства, а в частности, к устройству поглощения энергии для бамперного узла при столкновениях транспортного средства с другим объектом.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Транспортные средства, такие как автомобили, содержат бамперные узлы на передней части и/или на задней части транспортного средства. Бамперный узел может содержать бамперную балку, которая может пластически деформироваться при ударе при столкновении между транспортным средством и другим объектом. Облицовка может закрывать бамперную балку и обеспечивать эстетичный внешний вид.

Транспортное средство содержит раму, имеющую балку. Бамперная балка может поддерживаться на балке посредством краш-боксов, которые соединяются с бамперной балкой и с балкой. Краш-боксы выполнены с возможностью смятия, а значит и поглощения энергия, когда подвергаются воздействию сжимающих сил между бамперной балкой и балкой при столкновении между транспортным средством и другим объектом. Краш-боксы прикреплены к бамперной балке и к балке, и в связи с этим, когда краш-боксы сминаются при столкновении, балка рамы должна быть заменена для того, чтобы обеспечивать новые краш-боксы.

Материал каждого из краш-боксов наращивается, когда краш-бокс сминается при столкновении. Некоторые столкновения при определенных значениях могут полностью сжимать краш-боксы, т.е. материал краш-бокса наращивается до определенной точки так, что нарощенный материал предотвращает дальнейшее сжатие краш-боксов. Например, типичный краш-бокс при полном сжатии все же имеет 70-80% от длины до сжатия краш-бокса. Когда краш-бокс полностью сжат, дальнейшее перемещение бамперной балки при столкновении может заставлять краш-бокс и/или бамперную балку продавить облицовку. В таких ситуациях облицовка должна быть заменена. Такая замена является дорогостоящей и негативно влияет на рейтинг транспортного средства во время испытания на повреждаемость при низкой скорости (LSD). Испытание на LSD измеряет величину разрушения транспортного средства во время низкой скорости и разрушения корпуса, листовых металлических частей и т.д., требование замены этих компонентов является неблагоприятным результатом испытания на LSD.

В дополнение, наложенный материал краш-бокса оставляет промежуток от бамперной балки до балки. Однако в эстетических целях некоторые транспортные средства выполнены с жесткими ограничениями на компоновку в бамперном узле, например, низкопрофильные бамперные узлы. Этот наложенный материал может не соответствовать данным жестким ограничениям на компоновку в бамперном узле.

В связи с этим остается возможность разработать усовершенствованный поглотитель энергии, который поглощает энергию между балкой и бамперной балкой и вписывается в жесткие ограничения на компоновку.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному аспекту настоящего изобретения предложено устройство поглощения энергии для бамперного узла транспортного средства, содержащее:

плунжер;

деформируемую стенку, продолжающуюся вдоль оси и образующую полость для приема плунжера при относительном перемещении между плунжером и деформируемой стенкой; и

фланец, прикрепленный к деформируемой стенке и продолжающийся между полостью и плунжером для сжатия деформируемой стенки в полость.

В одном из вариантов предложено устройство поглощения энергии, дополнительно содержащее выступ, соединяющий деформируемую стенку и фланец и продолжающийся в полость от стенки к фланцу.

В одном из вариантов предложено устройство поглощения энергии, в котором деформируемая стенка продолжается вдоль оси, причем выступ содержит криволинейный участок, искривленный от деформируемой стенки к оси, и внутреннюю стенку, продолжающуюся вдоль оси от криволинейного участка к фланцу.

В одном из вариантов предложено устройство поглощения энергии, в котором выступ является полукруглым в поперечном сечении.

В одном из вариантов предложено устройство поглощения энергии, в котором деформируемая стенка является цилиндрической, причем выступ продолжается по окружности вокруг деформируемой стенки.

В одном из вариантов предложено устройство поглощения энергии, в котором деформируемая стенка продолжается вдоль оси, а фланец продолжается в направлении от деформируемой стенки к оси.

В одном из вариантов предложено устройство поглощения энергии, в котором плунжер взаимодействует с фланцем между деформируемой стенкой и осью.

В одном из вариантов предложено устройство поглощения энергии, в котором фланец является перпендикулярным оси.

В одном из вариантов предложено устройство поглощения энергии, дополнительно содержащее внешний корпус, принимающий деформируемую стенку для соединения деформируемой стенки с транспортным средством.

В одном из вариантов предложено устройство поглощения энергии, в котором деформируемая стенка является цилиндрической.

В одном из вариантов предложено устройство поглощения энергии, в котором плунжер имеет внешний диаметр, а деформируемая стенка имеет внутренний диаметр, больший, чем внешний диаметр плунжера.

В одном из дополнительных аспектов предложена система поглощения энергии для транспортного средства, содержащая:

бамперную балку;

плунжер, соединенный с бамперной балкой;

деформируемую стенку, продолжающуюся вдоль оси и образующую полость для приема плунжера при относительном перемещении между плунжером и деформируемой стенкой; и

фланец, прикрепленный к деформируемой стенке и продолжающийся между полостью и плунжером для сжатия деформируемой стенки в полость.

В одном из вариантов предложена система поглощения энергии, дополнительно содержащая раму для транспортного средства, причем рама образует выемку, принимающую деформируемую стенку.

В одном из вариантов предложена система поглощения энергии, дополнительно содержащая внешний корпус, расположенный в выемке и принимающий деформируемую стенку для соединения деформируемой стенки с транспортным средством.

В одном из вариантов предложена система поглощения энергии, в которой плунжер соединен с возможностью поворота с бамперной балкой.

В одном из вариантов предложена система поглощения энергии, дополнительно содержащая выступ, соединяющий деформируемую стенку и фланец и продолжающийся в полость от стенки к фланцу.

В одном из вариантов предложена система поглощения энергии, в которой деформируемая стенка является цилиндрической, причем выступ продолжается по окружности вокруг деформируемой стенки.

В одном из вариантов предложена система поглощения энергии, в которой деформируемая стенка продолжается вдоль оси, а фланец продолжается от деформируемой стенки к оси.

В одном из вариантов предложена система поглощения энергии, в которой плунжер взаимодействует с фланцем между деформируемой стенкой и осью.

В еще одном из вариантов предложена система поглощения энергии, в которой плунжер имеет внешний диаметр, а деформируемая стенка имеет внутренний диаметр, больший, чем внешний диаметр плунжера.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 представляет собой вид снизу транспортного средства, содержащего систему поглощения энергии;

Фиг. 2 представляет собой вид в разборе системы поглощения энергии;

Фиг. 3 представляет собой вид в сечении системы поглощения энергии с плунжером в выдвинутом положении относительно деформируемой стенки;

Фиг. 4 представляет собой вид в сечении системы поглощения энергии с плунжером во втянутом положении относительно деформируемой стенки.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фигурах, на которых одинаковые ссылочные позиции обозначают одинаковые части на всех видах, по существу показано устройство 10 поглощения энергии для бамперного узла 12 транспортного средства 14. Устройство 10 поглощения энергии содержит плунжер 16 и деформируемую стенку 18, продолжающуюся вдоль оси A. Деформируемая стенка 18 образует полость 20 для приема плунжера 16 при относительном перемещении между плунжером 16 и деформируемой стенкой 18. Фланец 22 прикреплен к деформируемой стенке 18 и продолжается между полостью 20 и плунжером 16 для сжатия деформируемой стенки 18 в полость 20.

Плунжер 16 находится в выдвинутом положении, как показано на фиг. 3, при отсутствии силы, приложенной к плунжеру 16. Когда сила приложена к плунжеру 16, плунжер 16 перемещается из выдвинутого положения к втянутому положению (показанному на фиг. 4). Так как деформируемая стенка 18 сжимается в полость 20, как показано на фиг. 4, размер устройства 10 поглощения энергии уменьшается без наложения материала. Другими словами, деформируемая стенка 18 сжимается сама в себя, как показано на фиг. 4. Это уменьшает пространство, занимаемое устройством 10 поглощения энергии, что выгодно для ограничений по компоновке в конструкции бамперного узла 12.

Так как деформируемая стенка 18 сжимается сама в себя, сила, поглощаемая устройством 10 поглощения энергии, остается по существу постоянной, так как плунжер 16 перемещается из выдвинутого положения к втянутому положению. Другими словами, так как деформируемая стенка 18 сжимается сама в себя без наложения материала, кривая зависимости расстояния и силы для плунжера 16 и деформируемой стенки 18 является по существу линейной, так как плунжер 16 перемещается из выдвинутого положения во втянутое положение.

Ссылаясь на фиг. 2, деформируемый элемент 24 содержит деформируемую стенку 18 и фланец 22. Как указано дополнительно ниже, деформируемый элемент 24 может содержать выступ 26, соединяющий деформируемую стенку 18 и фланец 22.

Ссылаясь на фиг. 1-4, транспортное средство 14 содержит раму 28. Рама 28, например, содержит по меньшей мере одну балку 30. Задняя панель 70 может поддерживаться рамой 28 смежно балке 30. Задняя панель 70 может быть деформируемой относительно бамперного узла 12. Задняя панель 70 может быть, например, выполнена из листового металла. Рама 28 может быть любого подходящего типа.

Бамперный узел 12 транспортного средства 14 может поддерживаться на раме 28, например, поддерживаться на балке 30. Бамперный узел 12 может содержать бамперную балку 32, облицовку 34, скрывающую бамперную балку 32, и любую другую конструкцию, пластины и т.д. (не показано). Устройство 10 поглощения энергии может по меньшей мере частично поддерживать бамперный узел 12 на раме 28.

Устройство 10 поглощения энергии расположено между бамперной балкой 32 и рамой 28. Плунжер 16 может быть соединен с бамперной балкой 32, и деформируемый элемент 24, например, деформируемая стенка 18, может быть соединен с рамой 28. В частности, как указано выше, фланец 22 прикреплен к деформируемой стенке 18, и плунжер 16 контактирует с фланцем 22.

Система 11 поглощения энергии транспортного средства 14 содержит устройство 10 поглощения энергии, бамперную балку 32 и балку 30. Система 11 поглощения энергии поглощает энергию, когда бамперный узел 12 подвергается воздействию при столкновении между транспортным средством 14 и другим объектом (не показан). В частности, когда бамперная балка 32 подвергается воздействию силы, бамперная балка 32 смещается к раме 28. Если усилие на бамперную балку 32 является достаточным, плунжер 16 деформирует деформируемую стенку 18, так как плунжер 16 перемещается из выдвинутого положения к втянутому положению.

Рама 28 может образовывать выемку 36, принимающую деформируемый элемент 24, например, деформируемую стенку 18. Рама 28 может образовывать внешнюю поверхность 38, через которую выемка 36 продолжается. При расположении в выемке 36 с плунжером 16 в выдвинутом положении деформируемый элемент 24 может быть частично или полностью углублен относительно внешней поверхности 38. Деформируемая стенка 18 деформируемого элемента 24 может быть частично или полностью углублена относительно внешней поверхности 38.

Ссылаясь на фиг. 4, выемка 36 и деформируемый элемент 24 могут быть выполнены с возможностью позволения бамперной балке 32 приближаться к раме 28 и почти контактировать с рамой, когда плунжер 16 находится в углубленном положении, т.е. минимизировать взаимное расстояние между бамперной балкой 32 и рамой 28, когда плунжер 16 находится в углубленном положении. Например, выемка 36 и плунжер 16 могут иметь такой размер вдоль оси А, что обеспечивает практически возможность контакта бамперной балки 32 с рамой 28, когда плунжер 16 находится в углубленном положении. Плунжер 16 оставляет промежуток от бамперной балки 32 до рамы 28, когда плунжер 16 находится в углубленном положении, для предотвращения разрушения, вызываемого контактом между бамперной балкой 32 и рамой 28 и/или задней панелью 70.

Деформируемый элемент 24 может содержать внешний корпус 40, расположенный в выемке 36. Внешний корпус 40 принимает деформируемый элемент 24, например, деформируемую стенку 18, для соединения деформируемого элемента 24, например, деформируемой стенки 18, с транспортным средством 14, т.е. для соединения деформируемой стенки 18 с рамой 28 в выемке 36. Внешний корпус 40 может образовывать полость 20, принимающую деформируемую стенку 18 деформируемого элемента 24. Внешний корпус 40 может содержать концевую стенку 56 в выемке 36 для прилегания к деформируемой стенке 18.

Внешний корпус 40 удерживается в выемке 36 любым подходящим способом. Например, внешний корпус 40 может быть прикреплен болтами к раме 28, запрессован в выемке 36 и т.д. Рама 28 может иметь заплечик 42 в выемке 36, который прилегает к внешнему корпусу 40. Внешний корпус 40 может быть выполнен из металла или любого другого подходящего материала. Внешний корпус 40 может быть цилиндрическим, как наилучшим образом показано на фиг. 2.

Деформируемый элемент 24 может удерживаться в полости 20 внешнего корпуса 40 любым подходящим способом. Например, деформируемая стенка 18 может быть запрессована в полости 20, прикреплена к внешнему корпусу 40 и т.д. Деформируемая стенка 18 может содержать открытый круглый конец 44, который прилегает к концевой стенке 56. Деформируемая стенка 18 может быть цилиндрической, как наилучшим образом показано на фиг. 2.

Как указано выше, фланец 22 прикреплен к деформируемой стенке 18 и продолжается от деформируемой стенки 18 к оси А. Фланец 22 может быть расположен на втором конце 46 деформируемой стенки 18, разнесенном от открытого круглого конца 44. Фланец 22 может быть перпендикулярен оси A, как показано на фигурах, и может быть кольцеобразным по форме.

Как указано выше, деформируемый элемент 24 может содержать выступ 26, соединяющий деформируемую стенку 18 и фланец 22. На фиг. 3 и 4 выступ 26 направляет деформируемую стенку 18 в полость 20 во время сжатия деформируемой стенки 18 в ответ на силу, прикладываемую вдоль оси А плунжером 16.

Выступ 26 может содержать криволинейный участок 48, искривленный от деформируемой стенки 18 к оси А, и внутреннюю стенку 50, продолжающуюся вдоль оси А от криволинейного участка 48 к фланцу 22. Выступ 26 может продолжаться в полость 20 от деформируемой стенки 18 к фланцу 22, т.е. фланец 22 может быть углублен к полости 20 относительно криволинейного участка 48. В частности, выступ 26 может, например, искривляться на 180 градусов, как показано на фигурах. В такой конфигурации выступ 26 может быть полукруглым в поперечном сечении, как показано на фиг. 3 и 4.

Выступ 26 может продолжаться по окружности вокруг деформируемой стенки 18. Выступ 26 может продолжаться непрерывно по периферии деформируемой стенки 18 и непрерывно от деформируемой стенки 18 к фланцу 22.

Деформируемый элемент 24 может быть выполнен так, что деформируемая стенка 18 и/или выступ 26 пластически деформируе(ю)тся для поглощения энергии. Например, как показано на фиг. 4, выступ 26 может деформироваться для направления плунжера 16 в деформируемую стенку 18, и деформируемая стенка 18 может пластически деформироваться для поглощения энергии, когда плунжер 16 входит в полость 20. Деформируемая стенка 18 и/или выступ 26 может(могут) быть выполнена(ы) с возможностью разрываться, разделяться и т.д. (не показано), когда плунжер 16 входит в полость, для поглощения энергии.

Деформируемый элемент 24 может быть единым, образованным за одно целое блоком. В частности, выступ 26, фланец 22 и деформируемая стенка 18 могут быть выполнены за одно целое, т.е. образованными одновременно в виде единого блока. Например, выступ 26, фланец 22 и деформируемая стенка 18 могут быть проштампованы, сформованы и т.д. в виде единого блока. Деформируемый элемент 24, т.е. цилиндрическая стенка, фланец 22 и выступ 26, может быть образован из металла или любого другого подходящего материала.

Плунжер 16 может быть соединен с бамперной балкой 32 так, что плунжер 16 может оставаться в контакте с фланцем 22 при столкновении. Плунжер 16 может быть соединен с бамперной балкой 32 любым подходящим способом.

Плунжер 16 взаимодействует с фланцем 22 между деформируемой стенкой 18 и осью А. Другими словами, плунжер 16 взаимодействует с фланцем 22 внутри деформируемой стенки 18 так, чтобы сжимать деформируемую стенку 18 внутрь, как показано на фиг. 4.

Плунжер 16 может быть прикреплен к фланцу 22 любым подходящим способом. Например, плунжер 16 может быть приварен к фланцу 22. В качестве альтернативы, плунжер 16 и фланец 22 могут быть выполнены за одно целое, т.е. образованными одновременно в виде единого блока.

Плунжер 16 имеет внешний диаметр OD, и деформируемая стенка 18 имеет внутренний диаметр ID, больший, чем внешний диаметр OD плунжера 16. В связи с этим деформируемая стенка 18 может телескопически принимать плунжер 16, когда плунжер 16 перемещается от выдвинутого положения во втянутое положение, как показано на фиг. 4.

Плунжер 16 содержит корпус 52, контактирующий с фланцем 22, и шейку 54, соединенную с возможностью поворота с бамперной балкой 32. Шейка 54 является более тонкой вокруг оси A, чем корпус 52. Плунжер 16 может быть выполнен из любого подходящего материала, такого как металл.

Во время эксплуатации до столкновения транспортного средства 14 с другим объектом бамперная балка 32 разнесена от рамы 28, как показано на фиг. 2. В частности, как указано выше, плунжер 16 находится в выдвинутом положении, т.е. деформируемая стенка 18 не деформирована.

В случае столкновения транспортного средства 14 с другим объектом, который смещает бамперную балку 32 к раме 28, деформируемый элемент 24, который соединен с бамперной балкой 32 через плунжер 16, сопротивляется перемещению бамперной балки 32 к раме 28. Если столкновение оказывает достаточную силу на бамперную балку 32 бампера, например, 65-70 кН, сила преодолевает сопротивление деформируемой стенки 18 и сжимает деформируемую стенку 18 в полсть 20. Деформация деформируемой стенки 18 поглощает энергию, чтобы смягчить удар при столкновении. Другими словами, деформация в холодном состоянии деформируемой стенки 18 поглощает энергию при столкновении. В зависимости от величины силы, прикладываемой к деформируемой стенке 18 при столкновении, деформируемая стенка 18 может деформироваться в любое положение вдоль оси А.

После столкновения система 11 поглощения энергии может быть отремонтирована посредством замены деформируемого элемента 24 и плунжера 16. Например, деформируемый элемент 24 может быть отсоединен от рамы 28, например, путем откручивания болтов, и плунжер 16 может быть откреплен от бамперной балки 32. Новый деформируемый элемент 24 далее может быть соединен с рамой 28, и новый плунжер 16 может быть прикреплен к бамперной балке 32.

Способность поглощения энергии системы 11 поглощения энергии может быть настроена для поглощения требуемого уровня энергии путем изменения толщины деформируемой стенки 18 и/или изменения толщины и/или формы выступа 26.

Транспортное средство 14 может быть, например, автомобилем. Бамперный узел 12 может быть задним бамперным узлом 12 или передним бамперным узлом 12 транспортного средства 14.

Настоящее изобретение описано иллюстративным образом, и следует понимать, что используемая терминология предназначена для передачи значения слов описания вместо ограничения. Многие преобразования и изменения настоящего изобретения возможны в свете вышеописанных замыслов, и изобретение может быть осуществлено на практике иначе, чем описано конкретно.