CN102498314B - 具有双动式挤压式凸起部件的能量吸收器 - Google Patents

Abstract

一种能量吸收器，其包括能沿相反方向膨胀的相对的对齐的挤压式凸起部件，当膨胀时，能以不同的能量吸收率和冲程距离塌缩。能量吸收器形成子部件的设计，由于预定的能量吸收挤压曲线和特殊的能量吸收环境，该设计可修改并容易修改，从而能使用在车辆的乘客室内或不同位置的车辆外，例如，用于在仪表板上的膝部垫，或在门的内板上，或在膝部下面的座椅构件上，或在头部部件或支柱盖上，或用于行人安全的引擎罩提升件。一种版本的能量吸收器包括成形的片材和充气机保持袋状件，片材沿周边结合以限定两个腔，充气机保持袋状件通过整体形成的通道连接至腔。

Description

具有双动式挤压式凸起部件的能量吸收器

有关申请的交叉引用

本申请根据美国专利法条款119（e）要求2009年6月24日提交的、名称为“具有双动式挤压式凸起部件的能量吸收器”的临时申请系列No.61/220032的权益，其全部内容通过参考在此合并。

技术领域

本发明涉及能量吸收器结构，更具体地，涉及具有对齐的挤压式凸起部件的能量吸收器结构，该能量吸收器结构能沿相反的方向膨胀以增加挤压行程并且能按要求有步骤地吸收能量。本申请的创造性的构思在车辆中对于乘客安全和行人安全而言是有用的，但其不只限于那些领域。

背景技术

吸收能量在车辆中对于车辆碰撞情况中的乘客安全而言是重要的。能量吸收在组件中发生，提供了挤压抗力和冲击行程的最佳的结合，挤压抗力避免了撞击，同时提供了最佳的最大化的能量吸收，并且冲击行程足够长以允许能量吸收，而且没有使其自身对车辆乘客或被冲击的行人造成伤害。但是，存在着矛盾的要求。例如，构件提供了增大的冲击行程长度，但往往也由于车辆尺寸变小而占据了乘客的空间。而且，由于增加了构件而增加了车重，这也可能产生问题。

除了有关挤压行程长度的矛盾的要求外，重要的是控制冲击行程上的挤压抗力。一些较不严重的膨胀要求最小化的挤压抗力和/或最小化的挤压行程，而较严重的车辆碰撞要求最大化的挤压抗力和优选较长的挤压行程长度。另外，有时候希望在已知的挤压行程上具有逐步增加的挤压抗力，以便一个构件的配置能提供用于不同碰撞情况的不同的最佳的能量吸收。另外，希望提供是已安装单元的能量吸收器，从而使全部成本最小化且使用少的构件。这允许通过使组件成本以及安装时间最小化来使车辆价值最大化，同时还使整个车辆的功能和美感最大化。所有这些必须优选成本低、有效地来实现，并且必须不导致产生过度复杂和昂贵的部件和构件。

显然，很多能量吸收器结构不容易改变以适应特殊的包装空间，也不允许特殊的安装位置，而且也不提供特殊的逐步的能量吸收，而且也不提供满足需要的挤压行程。希望能量吸收器结构提供设计、形状以及安装方面的灵活性，同时占据最小的空间，使用少的构件，还满足实用要求，包括在高温和低温下工作。

除了车辆乘客的安全，当代的汽车设计成增强了行人的安全性。例如，当与行人发生碰撞时，行人经常摔倒在车辆的引擎罩上，同时行人的头部撞击引擎罩的后部和/或车辆的前挡风玻璃。这能导致脑震荡和/或其他头部伤害。产生的头部伤害可通过“软化”头部冲击来减小。一个替代方案是在严重冲击行人发生接触之前提升引擎罩的后部以缓冲头部与车辆构件的接触。但是，对引擎罩有很多的实用和美学要求（包括外观、引擎噪音的控制、气流和/或水流的控制，乘客安全问题（即，引擎罩被驱向挡风玻璃），以及对任何安全装置的放置和形状与车辆机罩和其他车辆构件（例如车辆的风挡刮水器）的协调），特别是车辆的前挡风玻璃附近。因此，不容易实现减小头部冲击的任务。

发明内容

本发明的一个方面中，能量吸收器包括利用相对壁附连在一起的第一聚合物板状件和第二聚合物板状件，相对壁中的每一个限定至少一对挤压式凸起部件，该对挤压式凸起部件限定在它们之间的至少一个腔，每个挤压式凸起部件都能在塌缩位置和膨胀位置之间移动，在塌缩位置挤压式凸起部件朝向彼此塌缩，在膨胀位置挤压式凸起部件沿大体相反的方向膨胀。能量吸收器还包括连接至腔的充气机，以用于在冲击之前膨胀挤压式凸起部件。

本发明的另一方面中，能量吸收器包括利用相对壁附连在一起的第一聚合物板状件和第二聚合物板状件，相对壁中的每一个限定至少一对挤压式凸起部件，该对挤压式凸起部件限定在它们之间的至少一个腔，每个挤压式凸起部件都具有侧壁，侧壁部分地延伸进入由所述至少一对挤压式凸起部件中的另一个挤压式凸起部件限定的腔。能量吸收器还包括连接至腔的充气机，以用于在冲击之前膨胀挤压式凸起部件。

在本发明的另一方面中，能量吸收器结构包括附连在一起的第一板状件和第二板状件，相对壁限定沿相反方向延伸的对齐的挤压式凸起部件并限定在挤压式凸起部件之间的腔，每个挤压式凸起部件都能在塌缩位置和膨胀位置之间移动，在塌缩位置挤压式凸起部件朝向彼此塌缩，在膨胀位置挤压式凸起部件沿大体相反的方向膨胀。挤压式凸起部件中的至少一个包括具有偏置的环状部分的侧壁，偏置的环状部分适于在挤压式凸起部件膨胀时展开并随后翻卷并在加压凸起部件从膨胀位置向收缩位置压缩时塌缩。通过这种配置，当挤压式凸起部件处于膨胀位置并且该结构被冲击时，通过侧壁的偏置的环状部分翻卷并且也通过密封的腔中的压缩流体，能量被吸。

在本发明的另一方面中，能量吸收器结构包括能双向膨胀的能量吸收器，该能量吸收器包括相对壁，挤压式凸起部件密封在一起以限定共同的腔和向中央区域延伸的通道，每个相对壁都包括至少一个挤压式凸起部件，并且每个挤压式凸起部件都配置成从膨胀位置向塌缩收回位置移动。能量吸收器还包括在其中央区域的充气机，以用于将挤压式凸起部件从缩回位置向膨胀位置膨胀。

在本发明的另一方面中，在车辆中使用的安全装置减小了由于车辆碰撞对乘客腿部的伤害，该安全装置包括能量吸收组件，该能量吸收组件包括第一蚌壳状元件和第二蚌壳状元件，第一蚌壳状元件和第二蚌壳状元件具有相对壁并且周边附连在一起以限定密封的腔。每个壁都包括挤压式凸起部件，挤压式凸起部件配置成在缩回位置和向外的膨胀位置之间移动。该组件还包括致动器，以用于将挤压式凸起部件从缩回位置向膨胀位置膨胀。支撑件将该组件支撑在紧邻乘客腿部的位置，支撑件是仪表板支撑结构或乘客座椅中的一个。盖具有用于覆盖该组件的美观的第一表面。

在本发明的另一方面中，能量吸收结构包括能量吸收器，能量吸收器具有形成至少一对对齐的挤压式凸起部件的相邻的板状件，挤压式凸起部件配置成在彼此相邻的塌缩位置和彼此分开的伸展位置之间移动，每个挤压式凸起部件包括从相关的板状件延伸的外壁部分和从中间壁部分延伸的内壁部分，中间壁部分比内壁部分和外壁部分柔性更大，使得从塌缩位置向伸展位置延伸过程中，中间壁部分的端部卷成与内壁部分和外壁部分对齐，并且在从伸展位置向塌缩位置塌缩的过程中，中间壁部分的端部向中间壁部分翻卷并与中间壁部分重新对齐。能量吸收器结构还包括连接至能量吸收器的充气机，以引起挤压式凸起部件从塌缩位置向伸展位置延伸。

以较窄的方式，偏执的环状部分具有限定在大约1mm和10mm之间的第一直径以及在大约0.5mm和5mm之间的壁厚的剖面，从而在从缩回位置向膨胀位置快速移动时，偏置的环状部分展开并且没有破裂，但是在从膨胀位置向收缩位置移动过程中，偏执的环状部分以吸收能量的方式翻卷。

相关的方法也形成了本发明的一部分。

本领域的技术人员在研究下面的说明书、权利要求和附图时将理解和明白本发明的这些和其他方面和特征。

附图说明

图1－2是能量吸收器结构的顶视图和侧视图，该能量吸收器结构包括与对齐的挤压式凸起部件牢固地夹紧在一起的相对的板状件，和用于膨胀挤压式凸起部件的充气机，并且图2A是图1的分解透视图；

图3－5是沿图1中的线Ⅲ截取的剖视图，图3－5示出处于塌缩/存放位置、部分膨胀位置和完全膨胀位置的对齐的挤压式凸起部件。

图6、6A和7分别是图3－5的左边部分的部分放大视图。

图8－9是修改的能量吸收器结构的顶视图和侧视图，该能量吸收器结构包括与对齐的挤压式凸起部件牢固地结合在一起的相对的板状件，和用于膨胀挤压式凸起部件的充气机。

图10－12是沿图8中的线Ⅹ－Ⅹ截取的剖视图，图10－12示出处于塌缩/存放位置、部分膨胀位置和完全膨胀位置的对齐的挤压式凸起部件。

图13－16是修改的能量吸收器结构的透视图、顶视图、底视图和侧视图，该能量吸收器结构包括与对齐的长圆形挤压式凸起部件固定在一起的相对的板状件，和用于膨胀挤压式凸起部件的充气机。

图17－20是沿图15中的线ⅩⅦ截取的剖视图，图10－12示出处于塌缩/存放位置、第一部分膨胀位置、第二部分膨胀位置和完全膨胀位置的对齐的挤压式凸起部件。

图21－23是具有在车辆的引擎罩的后部下面处于存放位置的引擎罩提升式能量吸收器的车辆的侧视图、侧视图和顶视图，图21示出处于紧凑的存放位置的能量吸收器结构；图22示出已膨胀从而提升车辆的引擎罩的能量吸收器结构。

图24－26是包括具有能量吸收器的膝部垫的车辆的侧视图、侧视图和顶视图，图24示出处于存放位置，图25示出在碰撞过程中被延伸并准备接触车辆乘客。

图27是车辆的透视图，示出了使用本申请的创新性构思的能量吸收器结构的多个可能的位置。

具体实施方式

本申请的能量吸收器结构120（这里也称为“能量吸收器”）的第一实施例（图1－6B）包括一对注模模制的、相对的、对齐的挤压式凸起部件130/131，凸起部件130/131存放在初始位置直到其膨胀，但是当感测到车辆碰撞时（例如当碰撞很明显时）凸起部件130/131借助于与凸起部件之间的腔129连通的电子激发充气机125沿相反的方向膨胀，充气机125构造成当感测到事故时（或事故即将发生时）将推进物提供进入腔并由控制器/感测电路激发。由于其膨胀的/更长的挤压行程并且也由于其“设计的塌缩顺序”（其中,相对的挤压式凸起部件以期望的能量吸收率和行程距离（可能是以不同的能量吸收率和行程距离）塌缩），当膨胀时，能量吸收器120提供了改进了的能量吸收形廓。

有利地，本发明的能量吸收结构120以塌缩/存放的紧凑配置被安装至车辆直到其被使用，因此在乘客室中保持开放的空间（或在车辆的其他位置保持开放的空间）直到其被激发。能量吸收器设置成在感测到车辆碰撞时或刚刚感测到车辆碰撞之后，但在与人（或物体）接触之前而膨胀。通过这种配置，本发明的能量吸收器120提供了较长的挤压行程，因此提供了“较软”的冲击阻力（即，较小的负载峰值和较低的平均抗力），同时还提供了最佳的能量吸收顺序。显然，本发明的能量吸收器结构包括单独的一对挤压式凸起部件，但是能想到能量吸收器结构能包括多对对齐的挤压式凸起部件。这通过双重延伸配置（其中相对的挤压式凸起部件沿着相反的方向膨胀）而受益。

本发明的能量吸收器结构120（图3）被安装在结构元件例如梁121上，并且包括相对的板状件122和123（也称作基部凸缘），板状件122和123被C形金属保持带124沿它们的周边保持在一起。所示的充气机125包括金属管状外壳，该外壳具有增大的头部127和圆筒形管桶128，圆筒形管桶128用于存放推进物并在充气机125被激发时为产生的气体提供受控的-供给导管。应该注意，各种电激发的预包装的充气机在商业上都可获得，例如，能从Autoliv Inc.（一家在斯德哥尔摩的在瑞典设立的公司）购买。

图示的充气机125（图2）由微型气体发生器127（图3）和扩散器128构成。微型气体发生器由引爆器、固体推进物和外壳构成。微型气体发生器的外壳设计成容纳固体推进物并允许初始燃烧，点燃时在预定位置破裂，结果将推进物释放入扩散器。固体推进物由清洁燃烧材料构成，该清洁燃烧材料高效地燃烧，从固体转变为气态。典型的固体推进物的负载对于所示的装置而言在600-900mg范围中，但能根据必要的膨胀体积而改变。扩散器连接至微型气体发生器。扩散器通过例如压接、熔接、镶嵌模制的手段或其他附连手段连接至微型气体发生器。附图中所示的方法是基于压接的。扩散器自身是这样构造的，即：合适的厚度、排气开口的图案，排气图案的位置、室的容积以及排气的体积，以使固体推进物的燃烧最大化而不使扩散器自身过压。此外，扩散器设计有合适的强度，以确保气体增压阶段的过程中材料不破裂。扩散器的室的容积被合适地调节，以用于所使用的推进物的加载。

应该想到，能使用多种不同的充气机来替代充气机125，这取决于特殊用途的功能要求，例如充有CO2的桶或其他气体形成单元或预填充/预安装的单元。

桶128配合穿过在底部板状件123中的孔进入在板状件122和123的对齐的挤压式凸起部件130和131之间限定的腔129。充气机125通过适于特殊用途的手段固定至梁121，例如机械地（例如，熔接螺母或Tinnerman固定件）或粘接地（例如，胶、粘接剂、化学结合）处于扩散器安装板上。例如，图示的充气机125包括螺纹133（图2A），螺纹133可螺纹连接地接合螺母134上的配合螺纹，螺母134定位在腔129内。当螺纹连接被安装后，增大的头部127和螺母134将能量吸收器120夹紧抵靠梁121的壁135。这种结构允许充气机125与能量吸收器120分离地存放直到安装至车辆。替代地，充气机125能预安装为能量吸收器120的一部分，并且C形夹保持件（见垫圈134’）安装在充气机125（充气机125位于增大的头部127和梁121的壁135之间）上，从而将能量吸收器120保持至梁121。而且，应该想到，保持带124能并入安装支架，安装支架保持能量吸收器结构120并且（如果希望的话）也附连至固定的车辆构件。（在这种情况下，能量吸收器结构沿相反的方向膨胀，而通常沿保持带124而被限定的能量吸收器结构的中心平面保持不动。）

板状件122和123（图6）包括周边凸缘136和137，每个周边凸缘都包括抵接表面138和悬臂支腿139，悬臂支腿139沿外侧方向从抵接表面138以间隔开的关系延伸。C形保持件124包括相对的臂，该相对的臂接合支腿139，以将保持件124保持就为。保持件124能通过卡扣接合或拉锁（zip lock）作用被弹性地接合，或能通过压制/压接操作变形进入其夹紧位置。保持件124能围绕板状件122/123的周边延伸，或能包括多个相结合以围绕周边延伸的段。应该注意，抵接表面138也能熔接或热结合在一起，并且在能获得足够牢固的熔接或压焊或铆接以用于特殊应用的情况下，保持件124能省略。替代地，（单独）的保持件124能用沿周边间隔开的多个单个的小宽度的夹来替代。

板状件122/123包括一对（或多对）挤压式凸起部件130/131，挤压式凸起部件130/131对齐从而在它们之间限定腔129，每个挤压式凸起部件具有偏置的壁部分，偏置的壁部分在两端翻卷，以有助于膨胀或具体地凸起/塌缩。在顶部板状件122中的顶部挤压式凸起部件130（图3）包括从凸缘136延伸的外壁部分142、中间壁部分143和内壁部分144，内壁部分144支撑横向的居中的平端壁部分145。壁部分142－144以一定角度（例如0－25度）延伸至彼此，但基本从基部凸缘136垂直地离开。壁部分143－144优选地包括在制造过程中足以用于取出的斜度，这将部分地取决于它们是怎样被制造的。圆弧形的环壁部分146接触外壁部分142和中间壁部分143，圆弧形的环壁部分147接触中间壁部分143和内壁部分144。

外壁部分142和内壁部分144（图6、6A、7）优选比中间壁部分143更有刚性，以便它们在膨胀过程中保持自己的形状，如在下面讨论的。壁部分142和144的刚性能来自于：模制在其上的肋或突出的肋，例如肋148；较大的壁厚；或按需要增加至壁部分的加强件和/或支撑件。相对比地，中间壁部分143（和可能的圆环状壁部分146、147）优选制造得比壁部分142和144柔性更大，例如通过使壁部分143（和146以及147）具有更薄的壁厚。当板状件122（和/或123）是注模成型的时候，能通过模具的公差和注模成型技术而被精密地控制。当将加热的平的片材变形成立体形状时，壁部分的厚度借助于热成型加工而被控制，例如通过使用预拉伸式配合模、通过区域加热等。

如通过图6－7并且还通过比较图4（部分膨胀）和图5（完全膨胀）所示的，当顶部凸起部件130膨胀时圆弧形环状部分146和147在挤压式凸起部件130中同时翻卷，从而在膨胀过程中有效地从中间壁部分143的每一端“取走”材料并将材料成直线地（inline）添加至外壁部分142和内壁部分144的端部，直到中间壁部分143几乎消失（见图5）。这种膨胀方式使膨胀自身非常一致并且具有可预测的膨胀顺序，而不撕裂材料，并且这种方式能在膨胀允许的非常短的时间段内完成（膨胀在车辆碰撞中可能是数毫秒）。通过使中间壁部分143比壁部分142和144柔性更大，膨胀的可预测性和一致性得到改进。而且，中间壁部分143的扭结和/膨胀不一致的趋势降低。

底部板状件123的挤压式凸起部件与顶部板状件122不完全相似。具体地，底部板状件123包括一个（或多个）对齐的挤压式凸起部件，每个挤压式凸起部件与配合的对齐的挤压式凸起部件130限定腔129。顶部挤压式凸起部件131包括从凸缘137延伸的外壁部分152、中间壁部分153和内壁部分154，内壁部分154支撑横向的居中的平壁部分155。壁部分152－154以一定角度延伸至彼此，但基本从基部凸缘137垂直地离开。（参见有关壁部分142－144的上述讨论。）圆弧形的环壁部分156接触外壁部分152和中间壁部分153，圆弧形的环壁部分157接触中间壁部分153和内壁部分154。

外壁部分152和内壁部分154优选比中间壁部分153更有刚性。如上所述，壁部分152和154的刚性能来自于：肋(参见例如肋148，图2A)；较大的壁厚；或按需要增加至壁部分的加强件；或改变环状部分155/156的半径。相对比地，中间壁部分153优选制造得柔性更大，例如通过使壁部分153具有更薄的壁厚。板状件123能注模成型、由片材热形成、由片材压制形成、作为吹塑成形的一部分而形成，或以其他方式制造。壁部分152－154通过较小的外圆弧形环壁部分155和较大的内圆弧形环壁部分156而接合。

挤压式凸起部件的各壁部分相互配合（interfit）以提供紧凑的配置，同时能量吸收器结构120具有最小化的尺寸厚度，比其膨胀的挤压行程小得多。这允许能量吸收器留出在能量吸收器结构附近的开放区域直到其为使用而膨胀。例如，这特别有利于车辆的乘客室，例如在膝部靠垫区域中，在这里驾驶员的膝部需要空间以进行操作（参见图24－25和27），或在门的内板区域中，在这里必须允许窗户的玻璃下降（参见图27）。这对引擎罩的提升件也是有利的，在这里引擎罩必须保持较低的位置直到行人碰撞变得明显（见图21－22，27）。

顶部的挤压式凸起部件130的外壁部分和中间壁部分142－143形成足够大的凹部以接收底部挤压式凸起部件131的中间壁部分和内壁部分153－154。顶部挤压式凸起部件130的内壁部分144和顶壁部分145成形为提供接收充气机125的突出部分的空间。这允许能量吸收器120在处于“初始”存放位置时具有更紧凑（较小）的形状。充气机125的金属管桶128包括在其侧壁上的横向取向的孔，从而提供推进物/气体的出口，以离开外壳126并进入腔129。

挤压式凸起部件130/131优选包括机械压力保险丝148A（图2）（例如，削弱的或细的材料，或具有部分深度的切口，或气动阀），例如在被构造成折断的外壁部分142中或在挤压式凸起部件膨胀过程中的端部附近，以至于一旦被充气，来自腔129内的气体在人冲击/碰撞膨胀的能量吸收器120时能以受控的方式漏出并导致其塌缩。在塌缩过程中（即，在从膨胀位置移向塌缩位置的过程中），通过材料翻卷以“重整”中间壁部分143和153并且也由于压缩气体用作类似腔129内的能量吸收针。

应该想到，板状件130和131能形成（模制或热成型）在准备安装的位置（例如，具有类似图3中所示的形状的形状）；或它们能形成在膨胀位置处（例如，具有图4或5中所示的形状的形状），然后在能量吸收组件安装之前被压缩成图3的形状。

描述下面的能量吸收器结构时，对于相同的和/或相似的特征使用相同的附图标记，但是附图标记要加上“100”。例如，第一能量吸收器结构表示为附图标记120，而下面的能量吸收结构表示为附图标记220。这么做是为了减少多余的讨论。

能量吸收器结构220（图8－12）在形状和功能/工作方面非常类似于能量吸收器结构120，但被修改成允许热成型。因此，对于本领域的技术人员而言不需要详细的讨论来理解它。陷入，能量吸收器结构220包括特定形状的壁部分、壁厚和半径，以有助于在能量吸收过程中膨胀和按顺序塌缩。热成型加工是已知的，对本领域的技术人员来说不需要进行描述以便理解。因此，没有必要进行详细的讨论，但下面的讨论出外。

根据特定的应用，本发明的板状件需要热成型加工来形成，这种情况下，聚合材料的平的片材被加热，然后使用预拉伸式（辅助）模（多个模）形成为立体形状，以便再热成型加工过程中控制不希望的局部变薄，例如可能发生再角部、半径，以及拉长的壁部分。这通过下面的方式实现，即，在片材中的、在最终成形加工没有因其自身而通常地拉伸材料的位置处“移动材料”或预拉伸材料。

而且，热成型加工往往要求额外的斜度，以用于良好地取出模制部件。另外，应注意，最佳地适于热成型加工的聚合材料相对于最佳地适于注模加工的聚合材料具有稍微不同的特性。而且，最适于片材的拉伸/热成型的材料相对于最适于注模的材料具有不同的翻卷特性和挠曲特性。结果，用于热成型的组件的优选的壁厚可相对于注模组件稍微不同。例如，比较图3和图10。显然，所示的挤压式凸起部件230、231比挤压式凸起部件130、131稍宽，而且相对于膨胀然后变紧凑的冲程形廓，用于类似能量吸收器的壁稍厚。但是，挤压式凸起部件230/231和挤压式凸起部件130/131具有类似的高度和能量吸收形廓。

另一修改的能量吸收器结构20（也称为“能量吸收器”和“子部件单元”）示出在图13－20中。能量吸收器结构20类似于图1-6B中和7－11中所示能量吸收器结构，因为它包括能沿两个不同（相反）方向膨胀的相对的对齐的挤压式凸起部件。类似于结构120和220，能量吸收器结构20由于膨胀挤压行程并且也由于可设计的塌缩顺序（在这种情况下，相对的挤压式凸起部件以预定的能量吸收率和行程距离（可能地，以不同的能量吸收率和行程距离）塌缩）在膨胀时提供独特的保护水平。但是，在能量吸收器结构20中，挤压式凸起部件36和37具有长圆形形状，使得它们提供增大的冲击区域。显然，有美感的板状件能附连至挤压式凸起部件36、37的邻近乘客侧，以用于优化外观并使用于接触乘客的表面区域最大化。应该想到，挤压式凸起部件也可是长方形、正方形、矩形和其他细长的或非圆形的形状。但是，在这种情况下，重要的是优化壁的刚性和壁中的结构平衡，以确保挤压式凸起部件一致地经受膨胀和随后的压缩，而不扭结或具有其他不一致的延伸/塌缩动作。结构20能沿其边缘的凸缘被安装或抵靠表面28，或通过在位置21A的紧固件（例如使用支架21B）而被安装，或能以类似于结构120的方式被安装（即，通过延伸进入每个挤压式凸起部件的底部的单独的紧固件而被安装）。

所示的结构20（图17）由沿周边连接在一起的两个板状件或片材21、22构成。应该想到，板状件21、22能由不同的手段形成，例如通过真空热成型、注模、压模、吹塑、拉延成形，和/或其他方式形成和安装板状件。所示的板状件21、22注模成型，以用于优化在形状和壁厚方面的尺寸控制。片材21包括周边凸缘23，槽形的环状部分24和形成第一挤压式凸起部件的一部分的端壁部分25。

凸缘23和26相抵接并且热或化学地熔接或结合，或以其他方式固定在一起，以限定密封的袋状件30，袋状件30用于将电激发的充气机31保持在挤压式凸起部件之间（图13）。分离的供气通道/通路32具有偏转壁33，邻近的内部腔34、35（即，在挤压式凸起部件之间的空间通过通道32连接至袋状件30）。所示的结构包括两对挤压式凸起部件36，37（也称为双分支的凸起部件设置），两对挤压式凸起部件36，37在它们之间具有充气机31和通道32。应该想到，能增加额外的挤压式凸起部件，并且能形成不同的配置和模式。周边凸缘26包括孔、有孔的凸耳，或其他安装结构（未具体示出，但请参见图26），从而有助于附连至支撑结构，以用于将结构20保持在希望的位置。显然，当充气机31触发后，挤压式凸起部件36，37沿相反方向膨胀。应该想到，挤压式凸起部件中的一个（例如凸起部件36）的外表面能保持成抵靠支撑结构（例如抵靠梁或支撑件121A（图26）），以便当展开时，周边凸缘26移动，并且另一个挤压式凸起部件（例如凸起部件36）在同一方向移动“两倍远”（远得多的距离）。换句话说，挤压式凸起部件沿相反的方向膨胀，但是采取引起从支撑件121A沿“一个方向”膨胀的方式。可替代地，应该想到，周边凸缘26能提供附连结构（例如孔安装板），以用于附连至固定的安装支架，因而在挤压式凸起部件36、37展开的过程中保持固定。在这种情况下，挤压式凸起部件36、37沿相反的方向膨胀并且离开由周边凸缘提供的附连结构。例如，这能在门中使用。同时周边凸缘26附连至门的内部片材钢结构。

显然，本申请的组件和挤压式凸起部件的尺寸和形状能改变，例如在深度、高度、周边形状方面，以及在片材厚度、半径以及其他尺寸特性方面改变它们。而且，片材能形成（模制成）为挤压式凸起部件处于膨胀位置，这种情况下，挤压式凸起部件在安装过程中受迫进入塌缩位置。可替代地，片材能形成有如模制的处于其塌缩位置的挤压式凸起部件。

例如，应该想到片材21、22能是不同的厚度，这取决于特殊应用的实用要求。例如，在车辆中使用的实用的能量吸收器结构能包括1.0mm、2.0mm或3.0mm厚的聚烯烃（或其他聚合物材料）的壁，聚烯烃（或其他聚合物材料）能以低成本热成型并能承受由充气机31产生的挠曲和应力。片材能通过热结合、粘接剂、熔接、铆接和/或其他方式结合在一起，或能例如通过吹塑加工形成为单独的单元的一部分。

应该想到能力吸收器结构能形成为具有多种不同的完全塌缩和膨胀的尺寸。例如，应该想到，所示结构的完全塌缩的尺寸能是大约15mm至50mm，完全膨胀的尺寸能是大约60mm至200mm（即，大约4：:1膨胀率）。在结构20的塌缩位置（图17），相对的挤压式凸起部件相互配合进入彼此的空间，因此形成紧凑单元，其全部尺寸D1（图20）大约30mm厚。当充气机31被触发时，压缩气体流入挤压式凸起部件之间的腔，以将第一挤压式凸起部件36第一次膨胀至尺寸为D2（图20）的膨胀位置（尺寸D2包括大约30-60mm的额外高度），并且还将第二挤压式凸起部件37膨胀至尺寸为D3的膨胀位置（尺寸D3包括大约35-70mm的额外高度）。偏置的环状部分具有限定特定尺寸的半径的剖面，该特定尺寸的半径用于在膨胀和塌缩过程中优化卷动。所示半径在大约1mm和10mm之间并具有在大约0.5mm和5mm之间的壁厚，以便从收缩位置向膨胀位置快速移动时候，偏置的环状部分展开且不破裂，但是在从膨胀位置向收缩位置移动的过程中偏置的环状部分以吸收能力的方式卷动。而且，优化的半径将有助于降低用于特殊应用的壁的扭结和不一致的卷动。

应该想到，能量吸收器结构20（120和220）能被裁制成为了希望的结果在它们的整个能量吸收行程提供优化的能量吸收。例如，能量吸收结构能被裁制成提供用于统计的5%体重的女性和也用于统计的95%男性的能量吸收。具体地，应该想到能量吸收器结构自身能被修改，例如通过提供：第一挤压式凸起部件（例如，挤压式凸起部件130），其具有用于使轻体重的人（例如5%女性体重范围中的女人）减速的形状和能量吸收形廓；和第二挤压式凸起部件（例如，挤压式凸起部件131），其具有用于使较重的人（例如男性95%体重范围中的男人）减速的形状和能量吸收形廓。可替代地，这能通过提供两个不同的充气机来实现，一个充气机用于5%体重的女性，一个充气机用于95%的男性。能在车辆座椅中设置传感器，以感测乘客的重量，并且控制器被编程以触发充气机。

挤压式凸起部件的膨胀能同时或者以有顺序的步骤实现。因此，挤压式凸起部件36能制成为吸收能量并且具有塌缩时适于5%体重的女性（或其他预定载荷/抗力/减速）的行程距离和能量吸收，并且挤压式凸起部件37能制成为吸收能量并且具有塌缩时适于95%体重的男性（或其他预定载荷/抗力/减速）的行程距离和能量吸收。能量吸收行程能制成为具有阶段性的冲击抗力（例如，挤压式凸起部件36在用于5%体重的女性的第一阶段首先塌缩，挤压式凸起部件37在用于95%体重的男性的第二步骤塌缩），或者两个挤压式凸起部件能制成为以恒定的冲击抗力同时塌缩。

而且，应该构思，未膨胀的能量吸收器具有第一能量吸收形廓（即，冲击时的第一力/偏离曲线），并且弯曲膨胀的能量吸收器（即，膨胀的两个挤压式凸起部件36、37）具有第二能量吸收形廓（即，冲击时的第二力/偏离曲线），并且能量吸收器能具有第三或第四部分膨胀的位置（即，只是挤压式凸起部件36、37中的一个膨胀）以提供中间能量吸收形廓（即，冲击时的第三力/偏离曲线）。例如，能量吸收器的这些状态能由具有传感器的控制器控制，传感器用于感测即将发生的冲击/碰撞的严重性。

应该想到，冲气机能是用来产生加压的膨胀气体的填充的预包装的填充单元。例如，包括微型气体发生器的充气机用于给车辆中的安全气囊等充气在商业上是已知的。我们已经发现商业上的充气机能放置在管状壳体中，以有助于将膨胀气体引入供气通道并通向挤压式凸起部件。管状外壳能有助于形成并控制膨胀所需的气压。充气机能通过压接管状外壳31而保持在管状外壳中，并且管状外壳能通过利用袋状件30中的钩状脊部接合在外壳中的环形凹部而被保持在袋状件30中。应该想到，充气机能包括烟火式充气机，压缩气体充气机、混合式充气机或其他充气机。在本申请中，应该想到，充气机在某些情况下能用其他充气机构（例如CO2压缩气体桶）替代，这取决于系统的使用要求。

应该想到，机械式保险器（这里也称为“弱连接”），例如变薄的区域或部分深度的切口，能形成在（形成挤压式凸起部件）的板状件/片材中的一个中，以提供挤压式凸起部件膨胀之后的压缩气体的可控的出口。“弱连接”在机械方面被弱化并定位成当挤压式凸起部件完全膨胀时和当挤压式凸起部件内的压力同时升高时，“弱连接”破裂。因此，当挤压式凸起部件完全膨胀并且内部气压升高时，弱连接破坏并导致挤压式凸起部件完全膨胀之后气体受控地排出。结果，挤压式凸起部件快速膨胀到期完全膨胀距离，但之后被允许塌缩并通过挤压冲击过程中卷动材料来吸收能量，而没有内部的高压气体用作弹回垫。再次说明，初始膨胀挤压式凸起部件的压缩气体允许通过由被破坏的弱连接形成的孔而排出。这避免了压缩气体（其膨胀挤压式凸起部件）在冲击过程中被捕获并进一步压缩而产生的不希望的结果（这在车辆乘客冲击抵靠挤压式凸起部件时产生“回击”或反冲力）。

支撑件40（图26）能设置成用于支撑车辆乘客室中的仪表板（IP）。IP支撑件40包括具有支撑柱41的驾驶员侧区域。能量吸收器结构20附连至该支撑件40的梁状结构121A。盖44附连成覆盖结构20，以提供有美感的可视的前表面（也称为“第一表面”，其适于涂漆或以其他方式着色来匹配汽车装饰）。本发明的安装可能减少了已知组件的构件，并提供非常可靠的、可预测的快速反应构件。

如上所述，挤压式凸起部件的绕回部分的半径是非常重要的，因为半径在使壁部分的材料在冲击过程中从膨胀位置回到压缩/塌缩位置的移动中一致地卷动方面有重要作用。材料的该卷动有助于持续地并可预测地进行最大化的能量吸收。显然，形成半径的材料在挤压式凸起部件膨胀和冲击过程中也塌缩/被挤压时将折曲，翻卷并发生变化。显然，这些半径的变化取决于沿挤压式凸起部件36、37的细长形状的位置。应该想到，（在平面图中）形状能是细长的、椭圆的、长圆的，或最适于提供能量吸收的期望的表面面积的其他形状。（“长圆”意味着具有由线性侧连接的半圆。早先的测试表明线性壁部分应该具有一些曲率或非线性，以促进已知的膨胀和收缩。）显然，较大的半径合适的气流的平直侧是必须的，以便挤压式凸起部件36、37的侧部适当地翻卷，但应该想到，直的侧壁能弯曲以限定椭圆或其他细长的形状。

本发明的能量吸收器结构提供了新的功能，因为其能沿两个相反的方向膨胀，以便在冲击过程中填充空间，例如车辆正常工作过程中通常空间必须保持开放，但是车辆碰撞过程中由于乘客安全优先该空间能够受损害或被占据。这种双向膨胀也允许能量吸收器结构的每个挤压式凸起部件膨胀的距离较短（即，距离的一半），因为两个对齐的挤压式凸起部件沿相反方向膨胀。测试显示本发明的能量吸收器结构能以（车辆乘客室内的）低温和高温工作。

例如，但不是限制，本发明的能量吸收器结构的构思能用于乘客车辆中不同的位置（图29），包括膝部垫65、或骨盆部吸收器66（在门上），或胸部吸收器67（在门内部），或座椅防下潜装置68（在座椅前部）或使碰撞时行人的安全最大化的引擎罩提升器69，头部吸收器70，支柱吸收器71、后座椅吸收器72，驾驶员足-踝能量吸收器（在足部踏板附近的装置65下面），以及用于后部乘客安全的其他位置73.应该想到，存在其他应用，例如运输车辆、公共汽车、火车、飞机、船舶等。而且，也可以想到非汽车和非乘客的用途，例如用于停止车辆的包装、公路和建筑障碍等。

应该理解，能对前述的结构进行改变和修改，而不背离本发明的构思，还应该理解，这种构思被下面的权利要求覆盖，除非这些权利要求的表述另有说明。

Claims (15)

1.一种能量吸收器结构，其包括：

相对壁连接在一起的第一聚合物板状件和第二聚合物板状件，第一聚合物板状件和第二聚合物板状件中的每一个都包括一周边凸缘，所述相对壁限定至少一对对齐的挤压式凸起部件，所述至少一对对齐的挤压式凸起部件在其间限定至少一个腔，每个挤压式凸起部件能在塌缩位置和膨胀位置之间移动，在所述塌缩位置，所述至少一对对齐的挤压式凸起部件朝向彼此塌缩，所述相对壁适于没有扭结地膨胀，在膨胀位置，所述至少一对对齐的挤压式凸起部件沿大体相反的方向膨胀，每个所述挤压式凸起部件包括从相应的所述周边凸缘延伸的外壁部分、中间壁部分和内壁部分，所述外壁部分、中间壁部分和内壁部分以一角度延伸至彼此，所述内壁部分和外壁部分比中间壁部分更有刚性，所述内壁部分位于所述外壁部分的内侧，所述内壁部分和外壁部分的刚性足以在膨胀前和膨胀过程中保持其形状，并且用于在冲击过程中吸收能量；和

充气机，其连接至所述至少一个腔并被构造成在冲击以前膨胀挤压式凸起部件。

2.根据权利要求1所述的能量吸收器结构，其中，所述第一聚合物板状件和所述第二聚合物板状件被分别模制，并通过以下方式中的一个被附连：机械地附连、粘附地结合或热结合。

3.根据权利要求2所述的能量吸收器结构，其中，所述热结合是熔接。

4.根据权利要求1所述的能量吸收器结构，其中，所述第一聚合物板状件和所述第二聚合物板状件通过吹塑成型或注塑成型被同时模制。

5.根据权利要求1所述的能量吸收器结构，其中，所述充气机提供气体，以用于将所述至少一对挤压式凸起部件从塌缩位置向所述膨胀位置膨胀，所述至少一对挤压式凸起部件中的每个挤压式凸起部件在处于塌缩位置时提供较短的挤压行程，并且在处于所述膨胀位置时提供较长的挤压行程。

6.根据权利要求1所述的能量吸收器结构，其中，所述至少一对挤压式凸起部件被构造成按顺序膨胀。

7.根据权利要求1所述的能量吸收器结构，其中，所述至少一对挤压式凸起部件被构造成同时膨胀。

8.根据权利要求1所述的能量吸收器结构，其中，在冲击时，所述至少一对挤压式凸起部件同时塌缩。

9.根据权利要求1所述的能量吸收器结构，其中，所述至少一对挤压式凸起部件中的每个挤压式凸起部件提供不同程度的能量吸收。

10.根据权利要求1所述的能量吸收器结构，其中，所述至少一对挤压式凸起部件包括在其侧壁中的偏置件，所述偏置件构造成在膨胀过程中展开和在冲击过程中翻卷以吸收额外的能量。

11.根据权利要求1所述的能量吸收器结构，其中，所述第一聚合物板状件和第二聚合物板状件中的至少一个包括机械式保险器，所述机械式保险器在冲击过程中控制流体从所述至少一个腔的排出。

12.根据权利要求1所述的能量吸收器结构，其中，充气机包括气体容器或容纳产生气体的物质的容器。

13.一种提供能量吸收器的方法，其包括以下步骤：

形成两个板状件，每个板状件在其中具有至少一个挤压式凸起部件，每个所述板状件都包括一周边凸缘，每个所述挤压式凸起部件包括从相应的所述周边凸缘延伸的外壁部分、中间壁部分和内壁部分，所述外壁部分、中间壁部分和内壁部分以一角度延伸至彼此，所述内壁部分和外壁部分比中间壁部分更有刚性，所述内壁部分和外壁部分的刚性足以在膨胀前和膨胀过程中保持其形状，并且用于在冲击过程中吸收能量；

附连所述两个板状件，其中所述两个板状件的所述至少一个挤压式凸起部件对齐，以限定密封腔，并且背向，但挤压式凸起部件处于塌缩位置；和

将充气机连接至所述密封腔，以将挤压式凸起部件伸展至伸展位置。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，在将挤压式凸起部件从所述伸展位置向所述塌缩位置挤压的冲击之前，操作所述充气机以将挤压式凸起部件移动至所述伸展位置。

15.根据权利要求13所述的方法，其包括将挤压式凸起部件从所述塌缩位置向所述伸展位置同时地伸展的步骤。