[发明专利]能量管理系统及其制造方法和使用方法

说明书

技术领域

本文中所公开的是能量管理系统，具体地，是在冲击期间利用拉伸变形和/或弹性 变形来吸收能量的屈服式(compliant，顺从式)能量吸收系统。

背景技术

通常可获得的被动模式的能量吸收可分类成两大类：“破碎”和“压缩”或“缓冲”模 式。被配置成在破碎模式中能量吸收的能量吸收装置可包括安装在相对刚性的表面上的 壁。当冲击时，所述壁破碎并且吸收能量。虽然破碎模式可对于吸收较窄范围的能量水平来 说是高效的，但是破碎模式中的能量吸收不是有弹性的，并且同样地，破碎的部件每当冲击 之后均必须进行更换。

压缩或缓冲能量吸收模式使用用于能量吸收的可压缩泡沫体。泡沫体典型地为弹 性的，并且可在冲击之后回复至它们的初始形状。但是，泡沫体在能量吸收方面是效率较差 的。例如，虽然泡沫体对于60或70百分比的压缩率来说是有效的，但是超出泡沫体变得不可 压缩(即，堆叠起来)的那个点，冲击能量不能被完全地吸收。相应地，该能量吸收的模式不 能利用可用于能量吸收的完整空间。换句话说，对于给定的包装空间来说所吸收的能量水 平是有限的。

相应地，持续地期望有这样一种能量管理系统，即，其通过弹性变形吸收能量，而 同时产生可忽略的堆叠。如果这种系统可满足具有小的质量的期望冲击目标，则将是另一 优点。如果所述能量管理系统可被容易地挤出成形或注射模制成形，则将是又一优点。

发明内容

本文中所公开的是能量吸收元件、能量管理系统以及制造和使用它们的方法。

在一个实施方式中，一种能量吸收元件包括：刚性构件，其中相邻的刚性构件通过 相对的铰接部而连接；以及中央构件，沿纵向方向连接第一对相对的铰接部；其中，刚性构 件具有比中央构件更大的拉伸强度；并且其中，当垂直于中央构件的冲击被施加于能量吸 收元件时，中央构件适于沿纵向方向弹性地延伸。

在另一实施方式中，一种能量管理系统包括：第一壁；第二壁，基本上平行于第一 壁；以及能量吸收元件，设置在第一壁与第二壁之间；其中，能量吸收元件包括：刚性构件， 其中相邻的刚性构件通过相对的铰接部而连接；以及中央构件，沿纵向方向连接第一对相 对的铰接部；其中，刚性构件具有比中央构件更大的拉伸强度；并且其中，当垂直于中央构 件的冲击被施加于能量吸收元件时，中央构件适于沿纵向方向弹性地延伸。

在一个实施方式中，一种吸收能量的方法包括：冲击车辆包括能量管理系统的一 部分，该能量管理系统包括设置在第一壁与第二壁之间的能量吸收元件，其中，能量吸收元 件包括：刚性构件，其中相邻的刚性构件通过相对的铰接部而连接；以及中央构件，沿纵向 方向连接第一对相对的铰接部；其中，刚性构件具有比中央构件更大的拉伸强度；并且其 中，当垂直于中央构件的冲击被施加于能量吸收元件时，中央构件适于沿纵向方向弹性地 延伸；以及压缩能量吸收元件并使能量吸收元件弹性地变形。

上述的和其它的特征通过以下的附图和详细描述而被示例性地描述。

附图说明

现在参考附图，附图是示例性的，并且是非限制性的，并且其中，相同的元件被相 同地编号。

图1示出了刚性构件的几何形状改变的实例。

图2是包括刚性构件和中央构件的四杆机构的顶视图。

图3是单材料能量吸收元件的顶视图。

图4是多材料能量吸收元件的实施方式的轴测图。

图5是另一多材料能量吸收元件的轴测图。

图6是能量管理系统的轴测图。

图7至10是在冲击之前、冲击期间和冲击之后的能量管理系统的侧视图。

图11是示出了与泡沫体系统相比较的、本文所公开的能量管理系统在冲击之后的 侵入量(intrusion)相关于待被吸收的能量剩余量的曲线图。

图12是示出了与图13的泡沫体系统相比较的、本文所公开的能量管理系统在冲击 之后的侵入量相关于力的曲线图。

图13是泡沫体系统在冲击之前的轴测图。

图14是图13的泡沫体系统在冲击之前的顶视图。

图15是图13的泡沫体系统在冲击之后的轴测图。

图16是图13的泡沫体系统在冲击之后的顶视图。

具体实施方式