CN101151169B - 在碰撞所产生并指向机动车门的能量输入的情况下保护机动车内乘客的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在由碰撞所产生的且横向地指向机动车门的能量输入的情况下保护机动车内乘客的装置，该装置设置有连接结构，该连接结构包括至少两个部分、即第一部分和第二部分，其中的第一部分牢固地连接到机动车门上，而第二部分牢固地连接到机动车底盘的能量吸收区域中，两个部分通过至少一个共同的结合区域可以产生相互作用效果连接，从而有选择地使沿着横向作用在机动车底盘上的能量输入中的至少一部分偏转。本发明的特征在于，第一和/或第二部分至少部分地设置有换能材料，该换能材料由于能量施加而承受机械变化，尤其在形状变化时承受机械变化，借助这种形状变化，该两个部分产生接触和/或互锁，及连接结构的第二部分被固定在直接包围机动车门的机动车底盘区域内。

Description

在碰撞所产生并指向机动车门的能量输入的情况下保护机动车内乘客的装置

技术领域

本发明涉及一种在碰撞所产生并且指向机动车门的能量输入的情况下保护机动车内乘客的装置。

背景技术

保护机动车内的乘客是机动车结构和发展的一个主要目的。特别重要的发展目标是在车的前部和后部内设计压溃区域，从而可以更大程度地保护乘客舱。但是，在横向碰撞时，乘客保护存在主要问题，因为可得到的变形路径较短并且机动车的横向结构的吸收能力较小。在机动车的横向碰撞时减小乘客危险的现有技术方案是加强机动车门。例如，模制件具有更大的刚性和/或较大的能量吸收性能是公知的，这些模制件成一体地形成在机动车门内。例如DE19633637A1公开了一种具有横向撞击保护的机动车门，弯曲的紧夹杆设置在该机动车门的门框中，在碰撞开始时这些弯曲的紧夹杆以这样的方式进行扭曲，即在张紧应力作用下，它们变形从而与捕获网一样进行作用。

但是，借助设置相应的纵向棒来加强侧门，不能总是充分地保护乘客，因为在外力作用在侧门时，它可以以这样的方式被挤压从而直接通过底盘门开口，即乘客幸存空间随着乘客的幸存机会而剧烈减小。

而且，现有技术公开了一系列的这样方法：它们适合把作用在侧门上的力传递到底盘中。例如，在碰撞开始时，借助在门和门开口之间具有相应较大重叠或者借助从门边缘伸出的、接合在底盘门开口中的加强凹口中的螺栓。DE AS2215674公开了一种机动车门加强装置，该加强装置主要包括向外凸出的棒，在棒由于外部撞击而变形时，该棒的端部延伸到相应较大的凹口中。该棒优选地由波状钢板形成，该钢板通常形成相应的形状。

为了避免由于上述方法而导致增大机动车的重量，因此DE4125299C2公开了一种机动车门加强装置，为了减小重量，因此该加强装置包括弯曲棒加强件，该加强件由纤维加强合成材料形成。在这种情况下，加强装置完全设置在门内。在碰撞开始时，在加强棒变形时，该加强装置通过它的端部区域在两侧上从门中伸出来。它们的零件的端部区域与底盘门框的稳定支撑侧面有效连接。

DE19639519A1公开了一种乘客舱，该乘客舱设置了作为横向碰撞时保护乘客的装置的横向棒结构，该横向棒结构在机动车门和中间托架之间以这样的方式产生了刚性横向连接，即保护座区域以防机动车门区域被推到乘客舱中。该横向结构只出现在碰撞开始时，在碰撞时，烟火装置或者气动作用装置使铰接横向结构延伸，该横向结构在正常情况下成一体地形成在座、门和中间托架的内衬内，从而形成了稳定的横向连接。

发明内容

根据上述现有技术，本发明的目的是提供一种安全系统，该安全系统使乘客保护最佳化并且在横向撞击或者与横向撞击相类似的碰撞情况开始时可以为乘客提供更大的保护。尤其地，本目的是以这样的方式来改善安全系统，即在横向碰撞开始时作用在机动车门上的变形能量从机动车门的区域中有选择地、安全地被输送走，从而最后可以防止乘客空间由于机动车门的碰撞变形而减小太多，相应地，在塌陷时可以防止门的这些零件伤害乘客。

在本发明中，在由碰撞所产生的且横向地指向机动车门的能量输入的情况下，用于护机动车内的乘客的装置设置有连接结构，该连接结构包括至少两个部分、即第一部分和第二部分，其中的第一部分牢固地连接到机动车门上，而第二部分牢固地连接到机动车底盘的能量吸收区域中，两个部分通过至少一个共同的结合区域可以在交互式有效连接中产生相互作用，从而有选择地使沿着横向作用在机动车门上的横向能量输入中的至少一部分偏转，它以这样的方式进一步进行改进，第一和/或第二部分至少部分地设置有换能材料(transducermaterial)，该换能材料由于能量输入而承受机械变化，尤其在形状变化时承受机械变化，借助这种形状变化，该两个部分产生接触和/或互锁，及连接结构的第二部分被固定在直接包围机动车门的机动车底盘区域内。

与在开始时所描述的、提高机动车门刚性的现有技术的技术方案(根据专利文献DE-AS2215674和DE19633637A1，在该技术方案中，设置一种延伸通过机动车门的横向撞击棒，并且在横向碰撞的情况下被推到更加稳定的底盘区域中，从而以这种方式使在极端情况下朝向机动车门的撞击能量沿着横向转向到作用方向上)相反，本发明的技术方案提供至少一个稳定的连接结构，该连接结构只是局部地连接到机动车门的边缘区域中，并且在碰撞开始时，在机动车门上产生稳定效果，在碰撞开始时，连接到机动车门上的第一部分与固定在直接包围关闭机动车门的稳定车架结构中的连接结构的第二部分产生稳定紧密连接。令人惊讶的是，可以证明，在没有使用复杂横向撞击棒结构的情况下，可以有效地使横向地作用在机动车门上的撞击能量输入偏转，该棒结构在内侧上通常延伸通过机动车门，但是只借助设置一个或者多个连接结构，该一个或者多个连接结构绕着机动车门固定地分布。在门没有严重变形(即至少不会大于采用横向撞击棒那种情况下的程度)的情况下，沿着横向作用在机动车门上的撞击能量输入通过连接结构被偏转到稳定底盘车架区域中。因此，如果在锁紧时产生了撞击，那么环绕机动车门所设置的两个、三个或者更多个相应连接结构起着夹紧装置的作用，该夹紧装置牢固地把机动车门夹紧在底盘车架内，因此使机动车门具有较大的固有刚性和使它最大程度地截取来自外部的、作用在门上的能量输入，及还使输入能量通过连接结构转移到稳定底盘车架中。这种知识有利于大大简化防止横向撞击的方法并且因此与以前的技术方案相比，决然地有利于减小重量和费用，但是具有相同的或者更好的保护性能。

该装置的其它特殊性能在于，借助在连接结构的区域内有选择地使用换能材料，在理想情况下，门的功能保持不受损害，即门如以前一样仍然可以打开和关闭。另一方面，在产生撞击时，在作用能量输入时，在门关闭时位于机动车门和机动车底盘之间的齐平连接结构具有稳定的支撑功能。另一方面，可重复的锁紧和开锁允许与渐进的所谓预撞击传感器如光学或者雷达传感器相连接，这些传感器可以提供所探测情况的临界范围的技术误报。因此，需要更加大量的分析和估计来检验即将来临的撞击的探测，因此进一步减小了反应时间，例如锁紧的反应时间。所描述的可逆性使得可能的误报可以承受并且增大了整体安全性。具有许多实施例来实现满足这些要求的连接结构。

在最简单的情况下，第一和第二部分整体地或者部分地由换能材料形成，并且在碰撞开始时相应地被驱动。基本上，可以采用许多不同的现有技术换能材料，优选为实心的换能材料如压电陶瓷、电致伸缩的陶瓷、形状记忆合金(SMA)。如果预定的形状适合于连接到机动车门和机动车底盘内部区域中的这些部分的连接结构，那么这些换能材料允许直接使用。

此外，流体换能材料、如压电聚合体、电流变流体、聚合物凝胶和磁流变流体也是公知的，如果设置在合适选择的情况下以用在连接结构中，它们在一些情况下也是合适的。

在所提出的连接结构中使用换能材料，可以有选择地调整在碰撞开始时产生相互作用连接的这些部分的刚性和缓冲性能并且在这种方法中可以有选择地调整撞击有关的和乘客有关的底盘门系统。例如，借助有选择地施加电流和伴随着温度升高，由形状记忆材料所形成的换能材料以一定的方式可以改变它们的形状，并且同时也影响材料刚性和/或材料缓冲性能。这种性能有利地用在本发明装置中，在该装置中，借助以这样的方式有选择地施加电流以致两个部分产生了紧密的、稳定的相互作用效果的连接，在碰撞情况开始时，可以驱动由形状记忆材料所形成的、且设置有两个可分开零件或者部分的至少一个结合区域的连接结构，其中沿着连接方向作用的撞击能量通过该稳定的相互作用效果的连接有选择地被转向到直接邻近机动车门的稳定底盘区域中。

除了有选择地转移沿着连接结构的力的功能之外，借助主动地控制有选择地作用在换能材料上的能量形式例如电、热或者类似能量形式，所采用的换能材料能够改变它的刚性、各自的减震性能，从而减小了机动车内的乘客的生理压力。在各种目标功能的情况下，可以进行所采用的换能材料的刚性、各自缓冲性能的调节、各自控制，从而例如减小了机动车内的乘客的头颈碰伤。目标功能基本上依赖于年纪、重量、性别、尺寸大小和乘客在机动车内的各自座位置。

当然，该装置不仅可以成功地用在机动车侧门上，而且该连接结构还适合于使天窗门(hatch door)稳定。

为了进一步提高机动车在碰撞时的稳定性，因此另一个实施例提供了辅助加强件，从而使用板形元件或者平面元件各自使机动车门变硬，当然，该板形元件或者平面元件以这样的方式设置在机动车门的外侧和/或内侧，即从外侧不能发现它，并且它与连接结构的第一部分相连，从而在这种方式中，在碰撞开始时，把作用在平面元件上的所有输入力直接通过第一部分和连接到其中地通过连接结构的第二部分转向到稳定底盘车架区域中。作为这种平面元件的替换，借助门内的棒结构还可以增大门的刚性。与延伸通过整个机动车门的横向撞击棒相反，所提出的棒结构被设计成较小并且只能使机动车门的一些部分例如机动车门的下部拐角区域稳定。参照所描述的优选实施例的描述中给出进一步的细节。

用来提高机动车门刚性的辅助平面元件和棒结构应该由坚固的、尽可能重量轻的材料例如轻金属或者纤维加强合成材料形成。使用换能材料从而影响这些零件的缓冲性能和刚性也是可以实现的。

在是侧门的情况下，可以证明下面这些是特别有利的，即连接到稳定底盘内部区域中的连接结构的该部分与机动车座下方的区域内的底盘相固定相互作用效果连接。在碰撞的情况下，设置在机动车底盘内部中的连接结构的这种锚固对坐在各自机动车座上的乘客具有特别的生理缓和作用，特别在这些情况下，即连接结构由具有可调整的缓冲性能和硬度性能的上述换能材料形成时，更是如此。

但是，使用换能材料的连接结构的上述实施例不必通过外部施加的能量来预先致动各自材料，例如施加电能。单独被动地以有利的方式使用上述连接结构也是可能的。例如，由形状记忆材料所形成的连接结构借助相应地使用材料固有的性能(例如超弹性或者材料磁滞现象)可以进行以产品为基础的、相应地以材料为基础的刚性和/或缓冲过程调整，借助该材料固有的性能，在产生横向撞击时，预定地调节作用在机动车底盘上的能量输入，因此调节作用在坐于机动车座上的乘客上的能量输入，是可能的。

有选择地准静态调整与上面描述相类似的材料性能、各个零件性能也是可以实现的。例如，如果采用形状记忆金属，那么可以实现利用热激发来可变调整材料磁滞(hysteresis)作用。

此外，利用碰撞能量本身来产生结合连接也是可以实现的。例如，碰撞能量可以被用来锁紧连接结构的一些部分。作用元件之后可以使这些零件分开，从而允许、各自有利于打开门和营救乘客。

利用碰撞能量来驱动换能材料也是可以实现的。在是形状记忆金属的情况下，机械能可以被转变成热量，借助该热量，可以实现形状记忆效果的实际致动。

而且，提供更加复杂设计的连接结构的优选实施例也是可以实现的。因此，以这样的方式双重地设计连接结构的第一和第二部分以致平行地布置第一和第二部分从而产生相互作用效果连接是可行的。第一部分可以设计为具有在内部延伸的独立杆的管；两个零件可以由不同材料形成。作为替换或者与前面变形相结合，第二部分沿着纵向也可以被分成两个，其中一个区域由换能材料形成，而另一个由传统材料形成。前面反映用来表明，连接结构的歧管设计可能性几乎没有限制，从而使连接结构最佳化，即有效地转向、分别吸收来自机动车门区域的碰撞能量。

为了使在碰撞所产生的并且指向机动车门的能量输入的情况下保护机动车内的乘客的装置更加清楚，因此参照结合附图描述下面一个优选实施例。

附图说明

参照附图，在没有限制整个发明理念的范围或者精神实质的情况下，借助例子在下面使本发明更加清楚。

图1示出了具有A、B和C柱的机动车的示意性横向视图；

图2a、b、c示出了具有各种固定连接结构的模式的机动车前门的横向视图。

具体实施方式

图1示出了具有前门和后门1、2的机动车的示意性横向视图。机动车前门1以绕着A柱4可摆动的方式沿着前边缘3以普通方式被铰接。与机动车前门1相同，机动车后门2以可摆动到机动车B柱6的方式沿着前边缘5被铰接。注意，可以看到在下面所描述的、用来增大机动车门1、2的固有刚性的方法不依赖于机动车门各自悬挂到稳定的机动车底盘上，该稳定的机动车底盘在每种情况下提供了机动车车架区域，该机动车车架区域在闭合状态下完全包围机动车门，并且在是机动车前门1的情况下包括区域A柱4、顶边缘区域8、B柱6和底门槛区域7。

为了提高机动车门的固有刚性，根据本发明的技术方案，提出以这样的方式在碰撞开始时在特定局部位置上把机动车门1、2牢固地连接到稳定底盘车架上，即在包围机动车门的底盘车架结构中通过所谓的连接结构9真正地、牢固地夹紧机动车门。每个单一的连接结构9包括两部分，其中第一部分T1牢固地连接到机动车门上，而第二部分T2牢固地连接到与机动车门直接相对的底盘车架区域中。在正常工作时，这两个部分T1和T2以这样的方式被分开，即不会阻止正常的门工作。只在碰撞开始时，这两个部分被结合在一起并且优选为互锁。

为了可分开地可靠锁紧两个部分T1和T2，因此这两个部分中的至少一个设置有换能材料，该换能材料在形状变化的状态下可以承受机械变化，借助该形状变形使两个部分T1和T2接触，优选为可以互锁。

图1所示的、连接结构9被固定到机动车前门1和机动车后门2上的这些位置基本上全部是沿着各自机动车门的包围车架所优选的位置，在这些位置上设置连接结构9。为了明显地提高机动车门的固有稳定性，因此只设置一个连接结构9、优选为在机动车门的下部右拐角的区域内只设置一个连接结构9就足够了，例如参见连接结构V6或者V7的位置。根据稳定性要求和门的设计，一个或者多个这样的连接结构可以被固定在环绕图1所示的机动车门的区域中。例如，为了把机动车前门完全夹紧在包围机动车门的底盘车架内，因此固定下面连接结构V2、V5、V8、V11是足够的。当然，涉及前门和后门的、所提出的连接结构V1到V11的任何理想的其它可能组合也是可以的。

根据图2a的视图，使各自连接结构与辅助稳定元件10相结合以固定到机动车门上被证明是特别有利的。与图2b和2c的视图相同的图2a示出了示意性机动车前门1，根据细节，该机动车前门1以有效的连接与B柱6和没有进一步示出的机动车底盘的底部门槛区域7相接合。稳定元件10优选地设计为平面元件并且可以从门的内部使机动车门的外侧稳定。稳定平面元件10被设计为机动车门的外侧或者内侧的一部分也是可以的。

连接到机动车门上的连接结构9的该部分T1被连接到稳定元件10上。在图2a的优选实施例中，机动车门1的下部右部分通过平面元件10来加强，其中三个连接结构V6、V7和V8固定在该平面元件10上。在图2b的优选实施例中，平面元件10在机动车门的整个纵向延伸部的下部区域中延伸并且通过连接结构V4、V5和V6连接到底部门槛区域7上。

作为平面元件10的设计的替换，借助设置在门内部中的棒结构11来提高机动车门的刚性也是可以的，在图2C的优选实施例中沿着对角线延伸的该棒结构11可以使机动车门的前部和后部下区域稳定。在这种情况下，棒结构11分别连接到连接结构V3、V4和V6、V7上。

借助提供若干这种连接结构V1-V11，在碰撞开始时借助不同地触发换能材料在连接结构9的各自部分T1和T2之间个别地选择连接刚性并且根据各自事故情况来实现这些是可能的。因此，影响机动车门的平面刚性以确保尽可能地最佳保护乘客是可能的。借助合适预撞击传感器的帮助可以探测到事故情况，及借助个别地触发连接结构内的换能材料，可以产生在机动车门内的个别预定的刚性。

如果需要的话，产生额外设置的、由换能材料构成或者至少部分地由换能材料所形成的稳定元件10从而有选择地影响这些元件也是可能的。基本上，借助触发换能材料可以影响这些零件的减震和刚性性能，借助这些换能材料，可以影响这些动力，撞击能量通过这些动力作用在机动车门上。在这种方法中，可以明显减小按照生理撞击作用在乘客上的力矩。

本发明技术方案的装置因此根据这样的知识，即如果在碰撞开始时机动车门在沿着它的边缘的特定位置与包围机动车门的稳定底盘进入刚性或者智能的可控制刚性连接，那么可以明显增大机动车门的固有稳定性。

标号目录

1机动车前门

2机动车后门

3机动车门的前侧边缘

4A柱

5机动车后门的前侧边缘

6B柱

7底部门槛

8顶部边缘区域

9连接结构

10稳定元件、平面元件

11棒结构

Claims (16)

1.一种用于在由碰撞所产生的且横向地指向机动车门的能量输入的情况下保护机动车内的乘客的装置，该装置设置有连接结构，该连接结构包括至少两个部分，即第一部分和第二部分，其中第一部分牢固地连接到机动车门上，而第二部分牢固地连接到机动车底盘的能量吸收区域中，以及这两个部分通过至少一个共同的结合区域能够产生相互作用效果连接，从而有选择地使沿着横向作用在机动车底盘上的能量输入中的至少一部分偏转，

其中，第一和/或第二部分至少部分地设置有换能材料，该换能材料由于能量施加在形状变化的形式时而承受机械变化，借助这种形状变化，所述两个部分产生接触和/或互锁，及连接结构的第二部分被固定在直接包围机动车门的机动车底盘区域内。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在机动车门被关闭时，连接结构的第一部分设置成直接与第二部分相对。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，至少一个连接结构设置在机动车的下面不连续区域中的一个和包围机动车门的机动车底盘上：

沿着A柱在下部、中部或者上部区域内；

沿着B柱在下部、中部或者上部区域内；

沿着底部门槛在前部、中部或者后部区域内；及

沿着顶部边缘在前部或者后部区域内。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，机动车门至少在连接结构的区域内设置有机动车门稳定元件。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，机动车门稳定元件是加强机动车门外侧和/或内侧的平面元件或者机动车门内的棒形支撑结构。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，连接结构的第一部分被连接到稳定元件上。

7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，该稳定元件至少部分地由换能材料形成。

8.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，第一和第二部分具有结合轮廓，这些结合轮廓被设计成在结合区域内相互符合。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，以这样的方式设计这两个部分的相符的结合轮廓，即第一部分在结合区域内至少部分地包围第二部分，或者部分地穿过第二部分。

10.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，连接结构的这两个部分借助关闭机动车门能够在结合区域内产生接触。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，产生接触的这两个部分可互锁并且可以开锁。

12.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，换能材料由下面材料种类中的至少一个形成：压电陶瓷、压电聚合体、电致伸缩的陶瓷、电流变的流体、聚合物凝胶、磁流变的流体、形状记忆合金、形状记忆聚合物。

13.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，第一和/或第二部分或者第一和/或第二部分中的至少一部分由换能材料形成，直接在指向机动车门的碰撞能量输入之前和在该碰撞能量输入期间，该换能材料以这样的方式承受形状变化，以致这两个部分产生了可分开的固定效果连接。

14.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在机动车中或机动车上设置接近传感器系统，该系统探测不可避免的碰撞情况并且产生信号，借助该信号，换能材料中的至少一部分可以被致动。

15.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，正式的机械变化导致这样的结果，即它影响换能材料的振动和/或缓冲性能。

16.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，换能材料的能量供给不依赖于碰撞能量。

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