[发明专利]车辆翻车保护车顶几何和结构

说明书

背景-发明领域

本发明涉及车辆翻车保护。特别是，本发明具体涉及用于提高抗翻车压碎(rollover crush resistance)的车顶几何结构(roof geometry)以及用于车辆的整合或改型的结构，以提供用于保护性几何的改进的结构性能。

背景-现有技术的描述

翻车已经并且继续作为乘员死亡和严重伤害的重要原因。当车辆翻滚时，物理学的规律导致围绕纵向翻滚轴滚动，该纵向翻滚轴穿过车辆的质心。当车辆滚动时，如图1A和1B所示的正面图，车辆在它的每一个角上触地。类似如图1A所示的运动型多用途车辆(SUV)2的车辆和图1B所示的客车3具有不同的宽高比，并且因此至角的翻滚半径5有很大的差别。距质心(CoM)的半径也相对于每台车辆的不同表面而不同，并且相对于由半径6表示的至车辆顶部的半径通常短于由半径7表示的至由侧面与顶线形成的角的半径。

翻车的顺序包括：汽车在行驶方向横向移动，向地面倾斜且在近侧(接触的第一侧)接触车顶纵梁，并随之接触第二或者远侧车顶，然后在继续接触近侧轮周围之前接触远侧轮。近侧接触通常产生转向近侧支柱的力，而限制了它们的变形程度。远侧力通常是更侧向的，因此更容易弯曲支柱。在最大半径的第一近侧接触之间，车顶的平面可以接触地面。CG在被迫提升为具有在地面上的更大半径翻滚的远侧角之前，落向地面。如果车顶足够坚固，它会提升CG，但如果不是足够坚固，则车顶塌缩。至平面和至角的半径之间的区别是结构的攻击性的一个衡量。

诸如在于1971年11月23日颁布给Notestine等人的美国专利第3662177号或在1990年2月13日颁布给Hobrecht的美国专利第4900058号中所公布的对可能更有翻车条件倾向的车辆诸如四轮驱动车辆、运动型多用途车辆或小型货车的售后改型而设计的现有技术翻车保护结构利用了需要显著的垂直结构元件的几何设计，该显著的垂直结构元件侵入车辆内部的客舱或可用空间，或者该显著的垂直结构元件必须附加到车辆正常轮廓的外面以达到如在2008年3月4日颁布给Gililand的美国专利第7338112号中所公布的必要支撑。

因此，期望维持距角的且跨过平面的滚动半径，该滚动半径显著地减少了远侧变形。此外，期望在具有强弦支持弓的主半径(major radius)上支撑车顶，以从一侧到另一侧转移负荷，而发挥用于每个车顶纵梁接触的两侧支柱的强度。

发明内容

通过确定提供了滚动轴的质心并建立车顶线接触面而创造了用于抗翻车压碎的车辆几何(vehicle geometry)，该车顶线接触面距质心间隔开圈半径(hoop radius)，该圈半径大致上等于车顶滚动接触部(roof rollcontact)距滚动轴的主半径。在车辆作为单壳式结构(monocoque structure)的原始设计上建立了车顶线接触面或者车顶线接触面作为原始设备制造(OEM)项目或改型结构组件利用成形为一组圈半径的弓状构件而被提供，弓状构件被安装至名义上的平车顶线上的两个侧梁之间，且对于弓状构件具有额外的结构支撑。

对于名义上的平顶车辆，本发明被用作建立和维持车顶线接触面的帽，该车顶线接触面距质心间隔开圈半径，该圈半径大致上等于滚动接触部距滚动轴的主半径。

附图说明

进一步参考此处的详细描述和附图来描述本发明的元素和特征，其中：

图1A是常规运动型多用途车辆的正面图，演示了具有关联滚动半径和距质心(CoM)的半径的滚动轴；

图1B是常规轿车的正面图，显示了滚动轴、滚动半径和距CoM的半径；

图2是常规车辆的正面图，显示了主和次半径；

图3是图2A中车辆的正面图，具有名义上移动的滚动位置；

图4是图2A的车辆的正面图，具有可能移动的滚动接触位置；

图5是根据本发明的包括圈半径的车辆的正面图；

图6是翻车保护结构(RPS)的等距视图，该翻车保护结构作为原始装备制造或售后改型而实施在现有车辆上；

图7是图6中的RPS的顶视图；

图8是图6中的RPS的侧面图；

图9是具有额外圈半径支撑的RPS的等距视图；及

图10是图6中的具有复合材料挡风板的RPS的等距视图。

发明详述