具有抗bsr对抗部的能量吸收器的制造方法
【专利说明】具有抗BSR对抗部的能量吸收器
[0001]本申请涉及2010年3月23日提交的并于2013年6月18日公布的第8，465，087号美国专利，其在美国法典第35卷第119(e)下要求2009年3月30日提交的题目为ENERGYABSORBER WITH ANT1-SQUEAK ANT1-RATTLE FEATURE 的序列号为 61/164，700 的临时申请，这些申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
[0002]本发明涉及可恢复的能量吸收器，例如在机动车和非机动车应用中用于吸收能量的非破坏性地且可再利用的能量吸收器。
【背景技术】
[0003]交通工具制造者们花费相当的时间和精力以消除BSR噪声，因为它们可能是非常恼人的并且搅扰到交通工具驾驶员和乘客，特别当BSR噪声来自接近乘客的头部的位置和/或来自任何在交通工具的乘客隔室中的部件时，尤其当噪声接近有效地形成回声腔的部件产生时或通过有效地形成回声腔的部件放大时。
[0004]许多不同的几何形状的热成形的能量吸收器是已知的，诸如在第6，017，084号；第 6，221，292 号；第 6199，942 号；第 6，247，745 号；第 6，679，967 号；第 6，682，128 号；第6，752，450 号；第 7，360，822 号；第 7，377，577 号；第 7，384，095 号和第 7，404，593 号美国专利中描述的那些能量吸收器。这些吸收器被说成提供动态反作用力，该动态反作用力的特征在于，当观察其反作用力特性时根据弯曲产生相对的“方波”形状。
[0005]第8，465，087号美国专利描述了具有整体的抗吱吱声/抗嘎嘎声特征部的成形的能量吸收器，其包括突起(“对抗部(countermeasure) ”)，该突起抑制或衰减在能量吸收结构的端部壁处的嗡嗡声、吱吱声或嘎嘎声。在机动车应用中，这种结构通常位于等级A的表面(例如，保险杠、顶蓬或门装饰面板)和刚性片金属结构之间。吸收器通常以距一个表面
3-5mm的间隙安装并附接到另一个。然而，在一些情况下，减小间隙以在随着例如头部滚动到相邻的结构中的第二次冲击之前改进在主要的冲击区域处的反应响应时间变得必要。当吸收器接触相对的表面时，可能听到不希望的嗡嗡声或嘎嘎声。该噪声由于平坦的硬塑料表面可抵着相对的结构拍动或振动而产生。该‘087专利描述了在热成形工艺期间与能量吸收器整体地形成的抗嗡嗡声、吱吱声或嘎嘎声的特征部。然而，该特征部已被证明难以连续地成形，需要相对窄的处理窗口，并且通常缺少将一个结构平移到产生BSR条件的另一个结构的完全地移动所需要的灵活性。
[0006]诸如泡沫、毡(felt)和绒屑(flock)的材料常常被添加到缺少整体的结构的吸收器以解决该问题。织物衬垫、绒屑材料、泡沫衬垫或一些其他类型的柔韧的材料如果被添加到对制造噪声负责的表面中的一个，则可减轻或消除嗡嗡声或拍动声的严重性，或消除一个表面平移到另一个表面中的可能性。然而，该解决方案需要购买和组装一个或多个分开的部件，并且这导致增加的复杂性、成本和体积。
【发明内容】
[0007]本发明的一个方面包括基部片和从基部片延伸的多个能量吸收单元。每个能量吸收单元包括侧壁，侧壁甚至当经受多次撞击时弯曲同时吸收能量，并且每次撞击之后，至少部分地恢复。能量吸收单元包括端部壁。至少一个能量吸收单元的基部片和端部壁中的至少一方包括多(X)个整体地形成的突出的对抗部(“耳部”)，其中1〈 = x〈1000。突出的对抗部具有比能量吸收单元低的站立强度(standing strength),使得突出的对抗部衰减可另外引起基部片或端部壁和相邻的结构之间的嗡嗡声、吱吱声和/或嘎嘎声(“BSR”)的运动。
[0008]本公开的一个方面包括相对于制造容易性、成本和功能优于现有结构的改进的端部壁结构。
[0009]改进的能量吸收器通过设计的几何形状和调节工具(tooling)的结合而产生，该调节工具产生从能量吸收单元的端部壁延伸的“穹顶形的”柔韧的构件(“对抗部”)。该穹顶被设计并加工成使得其通过接触或设计的干涉条件而与反作用表面相互作用。在一种实施方式中，能量吸收单元的截锥形侧壁被保留，但是端部壁中的一些或全部是凸形的或“穹顶形的”。响应于冲击，侧壁可鼓起而不回到其未弯曲的状态，但是在冲击之后，对抗部可很快回到其初始条件。这提供了对抑制撞击之后的嗡嗡声、吱吱声或嘎嘎声(“BSR”)所需要的快速响应。
[0010]在一种实施方式中，穹顶形的对抗部从平坦端部壁的环形周界的内径突出。在另一种实施方式中，穹顶从侧壁的顶部升高。在任一实施方式中，存在能量吸收结构和相邻的结构之间的切点接触，其使与反作用表面接触的表面区域最小化。
[0011]当能量吸收器由厚度(T)的材料制造时，调节工具用于将穹顶形的区域模制或精压(coin)成实质上小于0.5(T)的厚度(0，例如，0.100。这使得穹顶比结构的其余部分更柔韧，且在穹顶处和围绕穹顶隔离或定位更优选的柔性。
[0012]设想穹顶由半球形外壳的一部分表示，其中极端(pole)位于其最高点处并且经线从其径向地延伸。在一种实施方式中，穹顶可以平行于经线被割开或切开以产生当与相同材料厚度的未割开的穹顶相比时得到附加的柔性的柔韧的“花瓣”。通过改变穹顶中的切口的形状和位置，与穹顶的“精压”厚度结合，可赋予附加的柔性或强度以满足BSR性能目标。
[0013]在本发明的另一方面中，能量吸收器包括基部片和从基部片延伸的多个截锥形能量吸收单元。每个能量吸收单元具有侧壁，侧壁被定向为使得在接收冲击力(“外加力”)时，侧壁提供一些阻力，弯曲并且部分地回到(弹回)到未弯曲的冲击前的配置，同时施加与外加力相反的反作用力。该现象通过阻止外加力朝着要被保护的质量体(mass)或物体(例如，身体结构器官(anatomical member)、片金属件、发动机组或者乘客或运动员的头部)传递而有效地缓冲冲击。
[0014]在本发明的另一方面中，方法包括实质上同时进行以下步骤:形成具有基部片和从基部片延伸的能量吸收单元的能量吸收器，能量吸收单元具有比能量吸收单元弱的站立强度的关联的整体穹顶形的对抗部。
[0015]在本发明的还有的另一方面中，组装方法包括以下步骤:(1)提供待被保护的部件或其他质量体；(2)实质上同时形成能量吸收器，该能量吸收器包括能量吸收单元和可选择地在能量吸收单元中的一个或多个的端部中的至少一个穹顶形的对抗部，该对抗部被配置成当相邻地放置时与该部件或质量体干涉，使得减少或消除了来自能量吸收器相对于相邻的部件或质量体的移动的BSR;以及(3)在相邻的位置中组装能量吸收器和该部件或质量体。
[0016]在本发明的又一方面中，用于制造能量吸收器的热成形装置包括:用于加热聚合物材料的平坦的片的加热器；用于将平坦的片形成为非破坏性地吸收冲击力的三维能量吸收器的至少一个热成形模，该吸收器具有基部片和多个能量吸收单元；以及用于在基部片和能量吸收单元中的至少一方中形成穹顶形的BSR对抗部的调节工具。
[0017]通过学习以下说明书、权利要求和附图，本发明的这些和其他方面、目标和特征将由本领域技术人员理解和掌握。
【附图说明】
[0018]图1是用于将片形成到能量吸收器中的相对的热成形模的横截面图，该能量吸收器具有多个能量吸收单元和从在基部片中形成的凹部延伸的穹顶形的对抗部。该单元中的至少一些具有用于在安装时减少嗡嗡声、吱吱声和嘎嘎声(“BSR”)的整体穹顶形的对抗部。
[0019]图2是示出图1的热成形的能量吸收器的横截面图。
[0020]图3是示出安装在例如载客交通工具的顶板结构和顶蓬之间的或头盔和佩戴者的头部之间的能量吸收器的横截面图。
[0021]图4是贯穿一个能量吸收单元的横截面，该能量吸收单元具有从其端部壁延伸的精压穹顶形的对抗部。
[0022]图5-6是单个能量吸收单元的轴测图。
[0023]图7-8是图5-6中描绘的单元的俯视图。
[0024]图9是可选择的实施方式的俯视图。