[发明专利]多级能量吸收器及制造和使用其的方法

说明书

技术领域

本公开总体上涉及用于车辆的多级(多段，multi-stage)能量吸收器，例如，为了减少伤害(例如，对乘坐者、行人等)和/或为了减少车辆损坏和/或为了改善多级能量吸收器的总效率。

背景技术

在当前的竞争性的汽车市场中，对于设计工程师来说出于行人安全考虑的最大挑战之一是降低系统成本同时将在具有鲜明的车辆前部风格的最小包装空间中控制膝盖弯曲。目前，原始设备制造商(OEM)非常积极地关注下部保险杠系统质量，因为该系统包括至少两个部件，上部能量吸收器和小腿支撑件。

塑料或金属的单级能量吸收器可以用用于能量吸收的泡沫(例如，泡沫块)填充，但是这通常不是高效的方法，因为在能量吸收事件过程中能量吸收不是恒定的。此外，由于泡沫的相对软的特性，在初始位移阶段中其难以实现期望的力量级(force level)。用泡沫填充能量吸收器是很难制造的，因为两种不同的材料被用于同一设计中。此外，与注射模制的能量吸收器相比，与在周围壁内部发泡或者切割泡沫块以匹配能量吸收器壁的形状相关的制造成本更高。插入物(例如，金属或复合材料)可以用于能量吸收器中容易屈曲的壁部分中以提高效率，此后塑料被包覆模制在壁上。然而，由于双材料组合在制造过程中会出现问题并且这种设计的另一个缺点是与塑料或金属相比复合材料相对较高的成本。

这导致了对设计以下能量吸收器的需求，该能量吸收器会变形并吸收冲击能量以在满足小腿冲击等级的同时保证良好的车辆安全等级，并且理想地在冲击后具有减轻的重量和较低的包装空间的量，导致较低的成本、增加的设计自由度、以及改善的效率。因此，汽车工业不断探索满足行人安全性和/或车辆损坏承受力(damageability)和/或效率的整体技术规范的经济的解决办法。

发明内容

在各种实施方式中公开了多级能量吸收器，以及用于制造和使用其的方法。

在一个实施方式中，多级能量吸收系统包括：底座；以及多个能量吸收器，其中每个能量吸收器分别包括嵌套结构(in a nested arrangement)的能量吸收元件，其中能量吸收元件包括成对的侧壁和连接壁，其中随后相邻的能量吸收元件的侧壁和连接壁较短以在相邻的侧壁和相邻的连接壁之间创造空间。

在另一个实施方式中，多级能量吸收系统包括：底座；以及包括元件的能量吸收器，其中能量吸收器元件包括具有成窄段角度的窄段和成宽段角度的宽段的成对的外侧壁，其中窄段和宽段通过成分支段角度的分支段连接，其中分支段角度小于90°；外侧壁之间的连接壁；成对的内侧壁；以及内连接壁，其中能量吸收元件是嵌套结构的以在相邻侧壁和相邻连接壁之间创造开放区。

在一个实施方式中，一种制造多级能量吸收系统的方法包括：挤出底座和能量吸收器，其中能量吸收器包括嵌套结构的多个能量吸收元件，其中能量吸收元件包括成对的侧壁和连接壁，其中随后相邻的能量吸收元件的侧壁和连接壁较短以在相邻的侧壁和相邻的连接壁之间创造空间。

以下将更具体地描述这些和其他特征和特性。

附图说明

以下是附图的简要说明，其中，相似元件相似地编号，并且附图是出于阐明本文中所公开的示例性实施方式的目的而不是为了限制示例性实施方式的目的而给出。

图1是多级能量吸收器的一个实施方式的等角透视图(isometric,perspective)。

图2是多级能量吸收器的另一个实施方式的等角透视图。

图3是多级能量吸收系统的一个实施方式的等角透视图。

图4是采用图2的能量吸收器的多级能量吸收系统的一个实施方式的等角透视图。

图5是压碎图3的多级能量吸收系统的俯视图。

图6是单级能量吸收器的立体图。

图7是图6的单级能量吸收器和图3的多级能量吸收系统的力对位移的图解说明。

图8是图6的单级能量吸收器和图3的多级能量吸收系统的吸收的能量对位移的图解说明。

图9是行人小腿冲击试验过程中图6的单级能量吸收器的横截面侧视图。

图10是行人小腿冲击试验过程中图3的多级能量吸收系统的俯视图。

图11是图6的单级能量吸收器和图3的多级能量吸收系统的膝盖加速度对位移的图解说明。

具体实施方式