BR102015004874A2 - reforço ativo para proteção de pedestres - Google Patents

Abstract

reforço ativo para proteção de pedestres. painel de instrumentos de veículo apresenta uma zona de proteção de pedestres ao longo de um lado dianteiro. o painel de instrumentos apresenta, em geral, uma baixa rigidez que impede forças de impacto na zona de proteção de pedestres maiores do que uma força predeterminada. um componente acessório montado no painel de instrumentos dentro da zona de proteção apresenta uma rigidez que poderia gerar uma força de impacto acima da força predeterminada. uma cobertura que provê uma superfície de acabamento do painel de instrumentos apresenta uma região de parede anular entre costuras de ruptura interna e externa que abrangem o componente acessório. uma parede de bexiga anular unida à região de parede anular forma uma câmara expansível substancialmente toroidal. um inflador é disposto para suprir um gás de inflação na câmara expansível durante um impacto de um pedestre para romper as costuras de ruptura e expandir a câmara expansível acima do corpo de painel de instrumentos para interceptar o pedestre antes de atingir o componente acessório.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: “REFORÇO ATIVO PARA PROTEÇÃO DE PEDESTRES”.

[001] REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS Não Aplicável.

[002] DECLARAÇÃO REFERENTE À PESQUISA PATROCINADA PELO GOVERNO FEDERAL Não Aplicável.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] A presente invenção se refere, em geral, a sistemas de proteção de pedestres em veículos automotivos, e, mais especificamente, à inclusão de estruturas rígidas, tais como acessórios em um painel de instrumentos de um veículo dentro de uma zona de proteção de pedestres, enquanto mantêm baixas forças de impacto a um pedestre durante um impacto.

[004] Um objetivo importante no desenho de veículos a motor é o de prover propriedades estruturais que limitem o potencial de lesões a pedestres (por exemplo, caminhantes e ciclistas) que possam resultar de colisões com um veículo. Um critério importante para avaliar os impactos em pedestres se refere à magnitude de forças de impacto geradas quando a cabeça de um pedestre atinge várias áreas do veiculo (referidas como uma zona de proteção de pedestres). Esta zona pode incluir o capô do veículo sobre o compartimento do motor (isto é, tampa) e o para-brisa. A zona correspondendo ao para-brisa pode abranger as estruturas abaixo do para-brisa, tais como uma capota e um painel de instrumentos.

[005] Diretrizes voluntárias e regulamentos governamentais especificaram o desempenho de impacto alvo em termos de um critério de traumatismo craniano (HIC) ou de um critério do comportamento funcional da cabeça (HPC) em pontos específicos na zona de proteção de pedestres na extremidade dianteira do veículo. O aívo pode se basear na magnitude de aceleração experimentada e no tempo sobre o qual ela ocorre como uma estimativa da severidade potência! de tesões. O potencial de lesões é proporcional à rigidez das estruturas do veículo que coincidem com a zona de proteção. Uma estrutura com uma baixa rigidez que se rompe (isto é, se deforma) mais prontamente em resposta a um impactor cria um menor risco de lesões do que uma estrutura com uma maior rigidez, visto que uma maior rigidez gera uma maior força de impacto contra o impactor.

[006] Uma típica zona de proteção de pedestres inclui peio menos uma porção dianteira do para-brisa e estruturas abaixo do para-brisa, que podem tipicamente incluir uma borda dianteira do painel de instrumentos que é montado dentro da cabine de passageiro. Historicamente, a borda dianteira do painel de instrumentos tem tendido a ser relativamente macia e tem deixado a desejar em estruturas rígidas causando problemas para manter baixas forças de impacto. Mais recentemente, contudo, se tornou desejávef mudar certos componentes do painel de instrumentos para uma posição no painel de instrumentos que seja mais avançada. Esta mudança pode ser motivada por um desejo de prover espaço de armazenamento adicional dentro do painel de instrumentos ou de encolher o tamanho total do painel de instrumentos. Componentes acessórios que podem ser movidos para a zona de proteção incluem um módulo de airbag de passageiro, um dispositivo de visualização (heads-up display), um alto-falante. e um respiro de descongelamento, por exemplo. Consequentemente, respectivas porções do painel de instrumentos dentro da zona de proteção de pedestres podem se tornar mais rígidas, resultando em preocupações quanto ao cumprimento de objetivos de proteção de pedestres.

[007] Sistemas de airbag externamente montados podem ser desdobrados para prover proteção na área do para-brisa durante um impacto do pedestre. Contudo, tais sistemas são complexos e de alto custo, Um sistema de airbag interno suplementar não é, em geral, exequível por causa do espaço limitado disponível dentro do painel de instrumentos e entre a superfície do painel de instrumentos e o para-brisa. Seria desejável introduzir "pontos rígidos" em um painel de instrumentos dentro de uma zona de proteção de pedestres, mas mantendo a proteção de pedestres sem a necessidade de airbags.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[008| Reforços de piástíco ativos foram introduzidos onde uma bexiga inflável a gás absorve os impactos para reduzir o trauma aos ocupantes durante uma colisão. Ao contrário dos amortecedores de airbag desdobráveis que emergem de trás de várias aberturas com a inflação, reforços ativos usam a própria superfície de acabamento interna para se expandir no início de um evento de colisão para absorver o impacto e a energia dissipante através da ação de um gás de inflação. A Patente US 8.205.909, emitida em 26 de junho de 2012, incorporada aqui para referência, descreve um reforço de joelho ativo integrado em uma porta de porta-luvas que tem um peso leve e é visualmente atraente. A Patente US 8.474.868, emitida em 2 de julho de 2013, também incorporada aqui para referência, descreve uma estrutura típica onde um reforço ativo inclui uma parede ou um painel frontai virado para um ocupante do veículo conectado a uma parede ou um painel de base ao longo de uma periferia vedada. Uma ou ambas as paredes é deformável a fim de prover uma bexiga inflável. Por exemplo, a parede de base pode ter uma região pregueada (isto é, na forma de acordeão) que é endireitada durante a inflação. As paredes estarão inicialmente espaçadas entre si em um pequeno grau, quando em sua condição não inflada de pré-desdobramento. Isto permite o ingresso do gás de inflação de maneira que atinja uma inflação equilibrada através do painel.

[009] As paredes dianteiras e de base de um reforço ativo típico são compreendidas de termoplástico moldado, tal como poiietileno, poliolefina ou PVC. Elas são tipicamente moldadas por injeção. Quando formadas separadamente, as paredes dianteiras e de base têm que ser hermeticamente unidas em torno de sua periferia a fim de formar a bexiga inflável.

[010] Reforços ativos foram colocados em superfícies de acabamento internas em posições específicas no painel de instrumentos, portas e assentos onde um passageiro interno possa impactar durante uma colisão. A presente invenção utiliza uma estrutura de reforço ativo similar que é, em vez disso, colocada adjacente a pontos rigidos no topo de um painel de instrumentos para alterar a rigidez do efeito nos pontos rígidos durante a incursão de um pedestre na zona de proteção de pedestres.

[011] Em um aspecto da invenção, o aparelho de veículo compreende um corpo de painel de instrumentos que se estende através de uma cabine de passageiro abaixo de um para-brisa e incluindo uma zona de proteção de pedestres ao longo de um iado dianteiro. O corpo do painel de instrumentos apresenta, em geral, uma rigidez que é suficientemente baixa para impedir a geração de uma força de impacto na zona de proteção de pedestres maior do que uma força predeterminada. Um componente acessório é montado dentro da zona de proteção de pedestres no corpo do painel de instrumentos apresentando uma rigidez associada que gerar uma força de impacto na zona de proteção de pedestres maior do que a força predeterminada. Uma cobertura provê uma superfície de acabamento sobre o corpo do painel de instrumentos na zona de proteção de pedestres e apresenta uma região de parede anular entre uma costura de ruptura interna e uma costura de ruptura externa que abrangem o componente acessório. Uma parede de bexiga anular é unida à região de parede anular que forma uma câmara expansíve! substancialmente toroidal. Um ínflador é disposto para suprir um gás de inflação na câmara expansível durante um impacto de um pedestre na zona de proteção de pedestres para romper as costuras de ruptura e expandir a câmara expansível acima do corpo de painel de instrumentos para interceptar o pedestre antes de impactar o componente acessório.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[012] A Figura 1 é um perfíí lateral de uma zona de proteção de pedestres que coincide com um para-brisa e um painel de instrumentos.

[013] A Figura 2 é uma vista em perspectiva que mostra um para-brisa com componentes acessórios localizados dentro de uma zona de proteção de pedestres.

[014] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de um painel de instrumentos com um reforço ativo desdobrado em torno de um componente acessório.

[015] A Figura 4 é uma vista de topo do painel de instrumentos da Figura 3, [016] A Figura 5 é uma vista em seção transversa! ao longo das linhas 5-5 da Figura 4.

[017] A Figura 6 é um diagrama de bloco que mostra um sistema de controle para um reforço ativo da presente invenção.

[018] A Figura 7 é uma vista de topo de uma segunda concretização de um componente acessório e de um reforço ativo associado [019] A Figura 8 é uma seção transversal da invenção tomada ao longo da linha 8-8 na Figura 7.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS

[020] Com referência à Figura 1, um veículo 10 inclui um para-brisa 11 disposto parcialmente sobre um painel de instrumentos 12, conforme visto em perfil. Uma seta 13 indica uma região onde o impacto de uma cabeça de pedestre pode ocorrer dentro de uma zona de proteção de pedestres definida para coincidir com uma extremidade inferior do para-brisa 11 e uma porção dianteira do painel de instrumentos 12. Conforme mostrado em maiores detalhes na Figura 2, uma zona de proteção de pedestres 16 coincide com um lado dianteiro 15 de uma superfície de acabamento de topo ou superior 14 do painel de instrumentos 12. Mais específica mente, a zona de proteção de pedestres 16 inclui um lado dianteiro 15 em todo o caminho através da cabine de passageiro e abaixo do para-brisa 11 porque um pedestre impactante pode penetrar no para-brisa 11 e também impactar o lado dianteiro 15 do painel de instrumentos 12.

[021] Vários componentes acessórios, tais como um módulo de airbag de passageiro 17, uma grade de alto-falante 18, e um dispositivo de visualização (,heads-up display) 19, podem ser montados no corpo do painel de instrumentos 12 dentro da zona de proteção de pedestres 16, os quais aprestam uma alta rigidez. Estes pontos rígidos poderíam, caso atingidos, conferir uma força de impacto a um corpo impactante maior do que uma força predeterminada permitida por diretrizes ou regulamentos. O painel de instrumentos 12 na superfície superior 14 apresenta, em gerai, uma rigidez que é suficientemente baixa para impedir a geração de quaisquer forças de impacto na zona 16 que são maiores do que a força predeterminada. Por exemplo, nas regiões do painel de instrumentos 12 que circundam os pontos rígidos (isto é, componentes acessórios), um substrato de plástico e uma camada de cobertura do painel 12 podem tipicamente prover absorção suficiente de impacto para satisfazer os requisitos de impacto. Com a localização dos pontos rígidos de componentes acessórios 17-19 dentro da zona de proteção de pedestres 16 nas técnicas anteriores foi difícil satisfazer as propriedades de força de impacto desejadas.

[022] Conforme mostrado na Figura 3, quaisquer componentes acessórios, tal como um módulo de airbag de passageiro 17, podem ser preferivelmente circundados por um reforço ativo 20 que se desdobra de acordo com uma forma toroidal ou de uma "rosquinha" que a) limita ou circunda o módulo de airbag 17, e b) se estende acima da superfície de acabamento superior 14 a fim de interceptar um pedestre ímpactante antes que qualquer impacto ocorra com o módulo de airbag 17. Desse modo, um pedestre que segue a trajetória 13 é amortecido pelo reforço ativo 20 que absorve as forças de impacto e desacelera o pedestre antes de qualquer interação com o módulo de airbag 17. O desempenho de proteção de pedestre é obtido no nível desejado, embora vários pontos rígidos sejam introduzidos na superfície superior do painel de instrumentos 14.

[023] Conforme mostrado pelas Figuras 3 e 4, o reforço ativo 20 pode circundar totaimente de forma anular um componente acessório (tal como um módulo de airbag 17), o que pode ser especialmente desejável, quando o todo o componente acessório ficar dentro da zona de proteção de pedestres.

[024] A Figura 5 mostra uma vista em seção transversal do reforço 20 e do módulo de airbag 17 tomada ao longo da linha 5-5 da Figura 4, O painel de instrumentos 12 apresenta uma camada de cobertura 21 que pode ser formada de vários plásticos (tal como PP) a fim de prover uma textura desejada, uma cor, e um acabamento adequados para a superfície de acabamento do painel de instrumentos 12. Além disso, uma película ou outra camada externa pode ser provida sobre a camada de cobertura 21. Conforme mostrado na técnica, um módulo de airbag 17 pode incluir um conduto de desdobramento 22 com painéis de porta articulados 23 e 24 que são soldados (por exemplo, soldados a quente) no lado inferior da camada de cobertura 21 em uma porção de porta 25. Um flange 26 ao redor da periferia externa do conduto 22 também é soldado no lado inferior da camada de cobertura 21. Uma porta frangível é formada na camada de cobertura 21, a qual pode ser rompida com o desdobramento (isto é, inflação) de um airbag a partir de dentro de uma unidade de saco 27 como resultado da ruptura de uma pluralidade de costuras de ruptura 30 e 31. A unidade de saco 27 é rigidamente montada em um perfil transversal 32 por um membro de suporte 33. Este é um suporte rígido que cria uma aita rigidez e faz com que o módulo de airbag de passageiro 17 se torne um ponto rígido sobre a superfície do painel de instrumentos 12.

[025] O reforço ativo ê formado por uma região de parede anular 35 dentro da camada de cobertura 21 formada entre uma costura de ruptura interna 36 e uma costura de ruptura externa 37. Durante o desdobramento, a região de parede anular 35 se expande ascendentemente acima da superfície de acabamento superior do corpo de painel de instrumentos para uma posição mostrada por linhas tracejadas.

[026] A camada de cobertura 21 apresenta um colar anular interno 40 e um colar anular externo 41 que se estendem descendentemente entre as costuras de ruptura 36 e 37. Os colares 40 e 41 atuam como ffanges de soldagem para as bordas interna e externa de uma parede de bexiga anular 42 para formar uma câmara expansível substancialmente toroidal 45. A parede de bexiga anular 42 apresenta preferivelmente uma pluralidade de pregas 43 entre suas bordas interna e externa a fim de ser expansível. Um inflador 46 é montado no reforço ativo 20 para produzir um gás de inflação que é acoplado à câmara 45 durante o desdobramento. Uma superfície de reação fixa 47 é disposta atrás e contra a parede de bexiga anular 42 de modo que quando o gás de inflação inflar a câmara 45, então, a região de parede anular 35 seja forçada ascendentemente - resultando na ruptura ao longo das costuras 36 e 37 e na expansão da bexiga para a posição mostrada por linhas tracejadas. A superfície de reação 47 pode ser um elemento estrutura! montado dentro do painel de instrumentos e/ou sustentada por um membro de suporte 48 que é acoplado com o perfil transversal 32, [027] Na disposição da Figura 5, a camada de cobertura de painel de instrumentos 21 se estende sobre os componentes acessórios (por exemplo, o módulo de airbag 17) sem quaisquer costuras visíveis, uma vez que cada das costuras de ruptura está localizada no lado inferior da camada de cobertura 21. Pregas 43 se estendem angularmente em torno de toda a circunferência da parede de bexiga 42, e elas são desdobradas durante a expansão para a posição estendida mostrada na Figura 3. £028] Um sistema de controle eletrônico para a invenção é mostrado na Figura 6. Um sensor de impacto 50 usa técnicas conhecidas para detectar o impacto ou o impacto potencial de um pedestre, incluindo acelerômetros montados na extremidade dianteira e/ou sensores remotos. O sensor de impacto 50 é acoplado a um controlador de segurança 51 para analisar os sinais do sensor e determinar se existem condições apropriadas nas quais o reforço ativo deve ser desdobrado a fim de potencialmente proteger um pedestre prestes a colidir na zona de proteção de pedestres. Quando um pedestre for detectado, o controlador de segurança 51 enviará um sinal para um inflador 46 para dar inicio ao desdobramento.

[029] Quando o ponto rígido criado na superfície de acabamento superior do painel de instrumentos corresponder a um componente acessório não totalmente contido dentro da zona de proteção de pedestres, então, poderá não ser necessário abranger por completo o componente acessório com uma bexiga de reforço ativo toroídalmente formada. Por exemplo, na Figura 7 uma superfície de acabamento superior do painel de instrumentos 14 é interrompida por uma grade de alto-falante 18. Uma abertura 55 na camada de cobertura é formada ao redor da grade de alto-falante 18. Um reforço ativo na forma de U 56 é disposto para limitar uma porção da grade de alto-falante 18 que fica dentro da zona de proteção de pedestres. Com a colocação do reforço ativo 56 adjacente ao componente acessório (isto é, para limitá-lo pelo menos ao longo de uma borda cadente na zona de proteção de pedestres), o reforço 56 é inflado para desdobrar a bexiga adjacente e acima do componente acessório de grade de alto-falante.

[030] Conforme mostrado na seção transversal da Figura 8, a grade de alto-falante 18 pode ser parte de uma montagem de alto-falante 57. A abertura 55 é formada dentro de uma camada de cobertura 60 que forma uma superfície de acabamento do painel de instrumentos. Uma superfície de reação 61 rigidamente sustenta a montagem de aíto-falante 57 e um reforço ativo 56. O reforço 56 inclui uma região de parede anular 62 entre uma costura de ruptura interna 63 e uma costura de ruptura externa 64. Flanges interino e externo 65 e 66 proveem pontos de conexão para uma parede de bexiga anular pregueada 67, formando juntos uma câmara expansível 68 que tem a forma substancialmente de U nesta concretização particular. Quando um impacto ou evento de impacto potencial for detectado com um pedestre na zona de proteção de pedestres, um inflador (não mostrado) será disparado a fim de suprir um gás de inflação para a câmara 68, expandindo assim a bexiga ativa e inflando a bexiga adjacente e acima do componente acessório para interceptar o pedestre e impedir o contato com o componente acessório ou a grade de alto-falante 18 REIVINDICAÇÕES

Claims (10)

1. Aparelho de veículo, caracterizado por compreender: um corpo de painel de instrumentos que se estende através de uma cabine de passageiro abaixo de um para-brisa e incluindo uma zona de proteção de pedestres ao longo de um lado dianteiro, onde o corpo do painel de instrumentos apresenta, em geral, uma rigidez que é suficientemente baixa para impedir a geração de uma força de impacto na zona de proteção de pedestres maior do que uma força predeterminada; um componente acessório montado dentro da zona de proteção de pedestres no corpo do painel de instrumentos apresentando uma rigidez associada que gerar uma força de impacto na zona de proteção de pedestres maior do que a força predeterminada; uma cobertura prevendo uma superfície de acabamento sobre o corpo do painel de instrumentos na zona de proteção de pedestres apresentando uma região de parede anular entre uma costura de ruptura interna e uma costura de ruptura externa que abrangem o componente acessório; uma parede de bexiga anular unida à região de parede anular que forma uma câmara expansível substancialmente toroidal; um inflador disposto para suprir um gás de inflação na câmara expansível durante um impacto de um pedestre na zona de proteção de pedestres para romper as costuras de ruptura e expandir a câmara expansível acima do corpo do painel de instrumentos para interceptar o pedestre antes de atingir o componente acessório,

2 Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a cobertura se estender sobre o componente acessório sem quaisquer costuras visíveis.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o componente acessório ser compreendido de uma montagem de airbag de passageiro.

4 Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a cobertura se estender para uma borda externa do componente acessório.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a parede de bexiga apresentar pregas anulares antes de ser expandida.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por adicionalmente compreender uma superfície de reação rígida disposta abaixo da parede de bexiga.

7. Aparelho que protege um pedestre em um impacto com um veiculo, caracterizado por compreender: um painel de instrumentos no veículo; um módulo de airbag de passageiro montado no painel de instrumentos dentro de uma zona de proteção de pedestres; e um reforço ativo que limita o módulo de airbag de passageiro para desdobrar uma bexiga inflada adjacente e acima do módulo de airbag de passageiro na zona de proteção de pedestres para interceptar o pedestre.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o painel de instrumentos incluir uma camada de cobertura que se estende sobre o módulo de airbag de passageiro e o reforço ativo, e a camada de cobertura incluir uma pluralidade de costuras de ruptura que definem uma porta de desdobramento para o módulo de airbag de passageiro e uma parede para uma superfície superior da bexiga.

9. Aparelho que protege um pedestre em um impacto com um veículo, caracterizado por compreender: um painel de instrumentos no veículo com uma camada de cobertura; um componente acessório montado no painel de instrumentos apresentando uma rigidez que resulta em lesões potenciais ao pedestre; e um reforço ativo que limita o componente acessório para desdobrar uma bexiga inflada adjacente e acima do componente acessório com a ruptura de uma porção da camada de cobertura durante a expansão para interceptar o pedestre.

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o reforço ativo circundar o componente acessório, e a porção rompida da cobertura e a bexiga inflada serem dispostas anularmente em torno do componente acessório.