CN101198511B - 保护行人的机动车机罩铰链组件 - Google Patents

保护行人的机动车机罩铰链组件 Download PDF

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Abstract

一种机动车机罩铰链组件，适配成在与行人碰撞时作为安全设备。所述机罩铰链组件由一系列连杆系和储能促动器构成，所述储能促动器配置成响应与行人的碰撞而抬升车辆机罩后部。展开的系统形成刚性结构，约束机罩的向后移动，同时提供垂直运动路径和抵抗力，该抵抗力能有效耗散行人给予的能量，因此显著降低伤害等级。所述连杆系配置成当系统处于收回位置时，提供机罩的传统旋转打开和闭合操作，并提供重置功能，使得当系统处于展开位置时，机罩的简单打开和闭合操作能将所述系统重置为收回位置。

Description

保护行人的机动车机罩铰链组件
技术领域
本发明涉及铰链，更特别涉及机动车机罩铰链，在与行人发生碰撞的情况下，该机罩铰链适配成作为安全设备。
背景技术
车辆最前端的闭合板通常称为机罩，并且其布置成基本上水平取向来封闭发动机舱，而且还允许通往发动机舱的铰接入口。已经发现在车辆与行人碰撞的事故中，由于行人被撞向相对不屈服的车辆机罩以及风挡，所以上身和头部严重受伤的危险最大。已经证明，在行人上躯干和头部碰撞机罩的地方提供可变形的结构，可以建立有效的能量耗散机构，减小头部和胸部的减速，并使得伤害等级显著降低。
最早与保护行人有关的车辆机罩相关技术其中之一在US4249632中说明，该专利提出一种安全设备机构，该机构为了响应行人碰撞而抬升机罩后部。布置在前保险杠区域内的传感器向这样的机构发送触发信号，该机构从机罩静止位置抬升机罩后部。该系统的优势在于，其建立了变形路径，在头部和上身碰撞区域具有有利的能量耗散特征。该设备还防止行人头部碰撞风挡及其框架。尽管该项现有技术提供了抬升机罩后部的技术，但是其没有具体提出为行人提供适当的能量吸收刚度的技术方案和将机罩后部锁止、铰接和保持在静止位置和展开位置的技术方案。该现有技术也没有说明在展开后重置该系统的任何方法。
最近，已经发现需要大约60-80mm的垂直机罩移动来有效衰减行人的能量，以避免重大的上身和头部创伤。另外，在整个垂直移动过程中需要显著和受控的抵抗力，从而以适当的速率让行人减速。最后，需要某些类型的机构来保证机罩的垂直移动和给予的载荷以所需的方式受到控制。
US6439330描述了一种采用烟火驱动的促动器来抬升车辆机罩后部的设备。该设备包括单个枢转机罩铰链，该铰链包括与导轨啮合的臂并且通常取向为使得铰链以传统方式操作。在与行人发生碰撞的情况下，烟火驱动的促动器在导轨内展开铰链臂，这导致机罩尾缘向上移动到展开位置。尽管这种设备包含足够的将机罩后部锁止、铰接以及保持在其静止位置的机构而克服了US4249632中的一些局限，但是该项技术没有提供在机罩处于展开位置时稳定或者引导机罩的方法。由于在抬升位置没有结构约束，所以在基本上为正面碰撞的情况下，存在机罩受到驱动而向后穿过风挡并伤害车辆乘坐者的明显危险。另外，该项现有技术的实施例没有提出任何提供抵抗力来耗散行人给予的能量的方法。
在机罩后部抬升时，提升设备提供抵抗力的一个实施例在US6415882中说明。该设备包含单个铰链销，该销固紧到车身并且啮合铰链内的槽，该铰链连接到机罩。动力展开缸由行人碰撞检测系统激活，且机罩铰链销在所述槽中被驱动向下。所述枢转销具有两个直径，其中之一大于槽宽度并且当机罩完全抬升时啮合该槽。该销的较大直径使邻近该槽的材料变形，以耗散行人碰撞的能量。尽管该项现有技术的实施例确实提供了抵抗力来耗散行人给予的能量，但是所述的材料变形法效率很低，并要求超过可用空间的巨大空间。另外，在机罩处于展开位置时，这种配置也没有提出可靠的稳定或者引导机罩的方法，因此当机罩抬升时，存在与US6439330一样的局限。最后，US6415882和US6439330都没有说明在展开后任何重置该系统的方法。
US6345679说明了响应行人碰撞而用促动器抬升车辆机罩后边缘的保护行人的铰链的进一步实施例。该专利说明了多连杆机罩铰链装置，该装置提供了单个枢转配置用于传统操作，和充分的机构用于将机罩后部锁止、铰接和保持在其静止位置，还说明了将机罩引导到其展开位置的可靠方法。另外，该连杆装置配置成约束处于抬升位置的机罩向后运动，从而防止了任何与风挡的潜在接触。还提出了在展开后用于重置该系统的方法，但是在这方面利用了额外的促动器缸体，这较为复杂并且增加了明显的成本和重量。尽管该项现有技术克服了前述配置中的许多结构缺陷，但是其没有具体配置来提供抵抗力，以耗散行人给予的能量，而且重置装置过于复杂。
发明内容
因此，较好的是构造一种铰链组件，其有利于车辆机罩的传统打开和闭合操作，同时也提供了机罩后部为了响应行人的碰撞而受控地运动到抬升位置。另外，如果将机罩运动牢牢控制在预定的、通常垂直的运动，在结构上将所述系统约束在水平方向并且提供可调的抵抗力来耗散行人给予的能量，则相对于现有技术是一项显著的进步。如果铰链组件提供允许车辆操作者将系统重置到其通常操作位置的简单方法，则可以实现另一项主要优势。
本发明提供了一种安装在车辆机罩后部的机罩铰链组件，该组件配置成响应行人的碰撞而以储能促动器和一系列连杆来抬升机罩后部。对于传统的打开和闭合操作而言，这些连杆通过储能促动器内的锁止件而被约束为机罩相对于车辆的简单旋转运动。如果感知到行人碰撞，则锁止件被释放且储能促动器可以延伸并展开连杆系统，该连杆系统配置成将机罩后边缘的运动约束到基本上垂直的预定路径。车辆机罩可以有受限的自由来围绕前枢转点旋转，所述前枢转点优选由前置安装的机罩卡子形成。一旦展开，所述连杆系和伸展的储能促动器就形成刚性结构，约束机罩的向后运动，同时仍然提供垂直运动路径和所需要的抵抗力，以有效耗散行人给予的能量。所述储能促动器旋转连接到所述连杆系统并且提供展开所述系统所需的能量以及衰减行人加速度所需的抵抗力。所述储能设备可以是气体弹簧、螺旋弹簧或者其他类似设备。最后，所述连杆系统还配置成使得当该系统处于展开位置时，围绕传统旋转枢轴的打开和闭合机罩的简单运动将所述系统重置到锁止状态。
因此，在本发明的主要方面，用于车辆的机罩铰链组件配置成经由单个枢转轴有利于机罩的传统打开和闭合操作，所述枢转轴设置在机罩部件和主连杆部件之间。主连杆部件配置有4个可旋转的接头，分别位于其自由端、靠近自由端的点、锚定端和自由端与锚定端之间的中间点。机罩部件刚性连接到机罩并在其自由端接头处旋转连接到主连杆部件。主连杆部件在其锚定端被槽和控制连杆所约束，所述槽设置在车身上，而所述控制杆旋转安装在车身和主连杆中间接头之间。另外，储能促动器的移动元件在靠近其自由端的接头处旋转安装到主连杆，并且储能促动器的主体安装到车身。在系统正常打开和闭合操作情况下，储能促动器锁止在收回位置，使得主连杆部件保持在基本上水平固定的位置，形成简单的两部件，单枢轴和机罩铰链装置。
在与行人发生碰撞时，如US4249632和US6332115所述的传统传感器和控制系统向储能促动器提供触发信号，储能促动器释放锁止件并通过预定的线性位移展开移动元件。由于主连杆部件在靠近其自由端的接头处连接到储能促动器的移动元件，所以机罩后部因所述预定线性位移而发生平移。主连杆的所述移动由位于所述槽中的其锚定端的线性移动和控制连杆的旋转所决定。通过调节所述槽的取向以及控制连杆的配置，机罩后部的运动可精确定制成与车辆几何结构以及前置安装的机罩卡子相适应。
当行人头部和上身碰到抬升的机罩时，展开的储能设备提供的抵抗力能以受控方式有效地耗散行人的能量，使得创伤等级显著降低。储能设备的抵抗力在研发过程中调节并进行预设，并且其移动元件的移动与连杆系统几何结构所确定的展开动作相反。所述运动路径是系统能量耗散能力的关键。本发明相对于现有技术的主要优势在于，连杆系统在除了耗散行人能量所需的预定运动路径以外的全部自由度上提供了极其刚性的结构。由于该预定运动路径沿着大致垂直的方向，所以在严重正面碰撞的情况下，这种刚性结构能约束机罩不向后运动。因此，本发明的这种刚性结构防止了机罩受到驱动而向后穿过风挡，并允许机罩在正常的非展开操作中扣紧在根据需要的预定初始点。
在本发明另外的优选实施例中，提供了重置连杆系，其允许车辆操作者在与无生命的物体诸如垃圾桶碰撞而意外展开的情况下，压缩并重新锁止储能设备。所述重置连杆系由两根连杆构成，每一根配置有两个可旋转的端部接头。第一重置连杆在其自由端接头处旋转连接到车身，还在其第二端部接头处旋转连接到第二重置连杆。第二连杆剩下的端部接头在偏离枢转轴线接头的位置旋转连接到机罩部件。
在机罩传统打开和闭合操作中，重置连杆系以完全被动的方式移动，并且不会影响连杆系统的运动。类似地，在与行人发生碰撞时，在储能促动器的移动元件展开过程中，重置连杆系以完全被动的方式铰接，并且不会影响连杆系统的运动。当储能促动器处于其展开位置且机罩后部因此抬升，并且操作者将车辆机罩从前边缘完全闭合旋转到前边缘完全打开位置时，重置连杆系不会影响铰链组件的运动。在这种情况下，重置连杆系受迫形成轴向对齐，这使得它们用作张力构件并迫使储能促动器的移动元件被压回其收回位置使其重新锁止。这种运动类似于机罩的传统打开和闭合操作，但是这是在储能促动器的移动元件处于展开位置的时候进行的。这为车辆操作者提供了展开后简单且直观的重置系统的方法。在重置连杆系的替代实施例中，单条挠性缆绳旋转连接到车身和机罩部件上，距离枢转轴接头处于偏移位置。该缆绳取代了两根重置连杆，但以相同方式操作。
因此，在与行人碰撞前，机罩完全闭合，所述铰链处于收回位置。在碰撞时刻，传感器和控制系统激活该铰链使其展开，以允许机罩后部抬升，而机罩保持闭合。此后，当驾驶者将机罩从完全闭合旋转到完全打开时，铰链系统重置到收回位置，使机罩可以闭合并锁止在其碰撞前的正常位置。
本发明其他方面从以下说明中将显现出来。
附图说明
图1是典型机动车装备中一对本发明的机罩铰链组件的透视图；
图2是因与行人碰撞而处于完全展开位置的本发明机罩铰链组件实施例的侧视图；
图3是因与行人碰撞而处于完全展开位置的本发明机罩铰链组件实施例的透视图；
图4是本发明机罩铰链组件实施例部件的分解透视图；
图5是处于收回位置而有利于传统机罩操作的本发明机罩铰链组件实施例的侧视图；
图6是典型机动车装备中因与行人碰撞而处于完全展开位置的一对本发明机罩铰链组件的透视图；
图7是因与行人碰撞而处于完全展开位置的本发明机罩铰链组件优选替代实施例的侧视图；
图8是处于从完全展开位置向收回位置重置过程中的中间位置的本发明机罩铰链组件优选替代实施例的侧视图；
图9是因与行人碰撞而处于完全展开位置的本发明机罩铰链组件替代实施例的透视图；
图10是因与行人碰撞而处于完全展开位置的本发明机罩铰链组件替代实施例的侧视图。
具体实施方式
参照图1、2、3和4，机罩铰链组件(1)基本上由机罩部件(2)、主连杆部件(3)和车身部件(4)构成。机罩部件(2)配置有主枢转接头(20)并使用螺栓、焊接件、结合件或者类似紧固装置刚性连接到车辆机罩(40)。车身部件(4)配置有锚定槽(30)和锚定枢转接头(21)并使用螺栓、焊接件、结合件或者类似紧固装置刚性连接到车身(41)。主连杆部件(3)适配成在主枢转接头(20)处经由柱套筒(50)和主铆钉(51)或者类似装置而旋转连接到机罩部件(2)。主连杆部件(3)还配置有锚定端接头(22)，该接头适配成经由滑动铆钉(52)和滑动套筒(53)或者类似装置受到车身部件(4)的锚定槽(30)的约束。控制连杆(5)适配成在锚定枢转接头(21)处经由套筒(54)和铆钉(55)或者类似装置而旋转连接到车身部件(4)。控制连杆(5)另外在中间枢转接头(23)处经由套筒(56)和铆钉(57)或者类似装置而旋转连接到主连杆部件(3)。储能促动器(7)的移动元件(6)在靠近主枢转接头(20)的促动器枢转接头(24)处经由套筒(58)和铆钉(59)或者类似装置旋转连接到主连杆部件(3)。储能促动器(7)在促动器锚定接头(25)处经由套筒(60)和铆钉(61)或者类似装置而旋转连接到车身(41)。
参照图5，当储能促动器(7)的移动元件(6)锁止在其收回位置时，主连杆部件(3)经由锚定端接头(22)和促动器枢转接头(24)刚性约束在基本上水平的位置，其中所述锚定端接头保持在锚定槽(30)内，而促动器枢转接头由锁止的移动元件(6)保持。在这种情况下，机罩铰链组件(1)作为单枢转配置操作，并且有利于传统的车辆机罩(40)相对于车身(4 1)经由主枢转接头(20)而旋转打开和闭合。
参照图1、2、3和6，在与行人发生碰撞的情况下，如现有技术中描述的传统传感器(45)和控制系统(44)向储能促动器(7)提供触发信号，该促动器释放内部锁止件并将移动元件(6)展开预定的线性位移。由于主连杆部件(3)在促动器枢转接头(24)处旋转连接到移动元件(6)，且机罩部件(2)在主枢转接头(20)处旋转连接到主连杆部件(3)，所以机罩部件(2)因移动元件(6)的预定线性位移而发生平移。
主连杆部件(3)及其主枢转接头(20)的整体运动受到位于锚定槽(30)内的锚定端接头(22)的线性运动以及受到控制连杆(5)的旋转的约束。经由锚定枢转接头(21)和中间枢转接头(23)的位置来调节锚定槽(30)的取向以及控制连杆(5)的配置，则主枢转接头(20)、机罩部件(2)以及车辆机罩(40)的后部的运动可以根据车辆配置而精确地定制。虽然这种运动基本上是垂直的，但是可以适配成跟随这样的路径，该路径与位于车辆机罩(40)前部的前置安装的机罩卡子(43)相适应，或者这种运动可以定制为耗散行人碰撞能量所需的优化运动。
参照图2和6，当行人头部和上身碰撞到抬升的车辆机罩(40)时，展开的储能促动器(7)提供抵抗力，该抵抗力能以受控方式有效耗散行人的能量，使得创伤等级显著降低。储能设备的抵抗力是预设的，并且车辆机罩(40)后部的运动与展开动作相反，正如由机罩铰链组件(1)的几何构造所确定的那样。这种运动路径是系统的能量耗散能力的一个重要方面。储能设备可以是气体弹簧或者如图9所示的螺旋弹簧(10)或者其他类似设备。
参照图2、3和6，当铰链组件(1)处于展开状态时，主连杆部件(3)、机罩部件(2)、车身部件(4)以及控制连杆(5)的几何构造在除了耗散行人能量所需的运动路径以外的所有自由度上提供了极其刚性的结构。由于预定的运动路径通常沿着垂直方向，所以这种刚性结构能在发生严重正面碰撞时约束机罩(40)不向后运动。因此本发明的刚性结构在基本上为正面碰撞时，防止了车辆机罩(40)受到驱动而向后穿过车辆风挡(42)并伤害车辆乘坐者。
本发明的另一优选实施例在图7和8中示出，该实施例有利于简化车辆操作者将系统从展开状态重置为收回状态。这种重置机构添加到前述的机罩铰链组件(1)，并且由上重置连杆(8)和下重置连杆(9)构成。每根重置连杆配置有两个枢转接头，位于每根连杆的两端。上重置连杆(8)适配成在上重置枢转接头(26)处经由套筒和铆钉或者类似装置而旋转连接到机罩部件(2)。上重置连杆(8)还适配成在中间重置枢转接头(27)处经由套筒和铆钉或者类似装置而枢转连接到下重置连杆(9)。下重置连杆(9)适配成在下重置枢转接头(28)处经由套筒和铆钉或者类似装置而旋转连接到车身部件(4)。当机罩铰链组件(1)处于收回状态且以传统单铰链构造操作时，上重置连杆(8)和下重置连杆(9)以完全被动的方式移动并且不会影响机罩铰链组件(1)的运动。
当机罩铰链组件(1)从收回状态移动到展开状态时，正如因与行人发生碰撞而发生的情况，则上重置连杆(8)和下重置连杆(9)以完全被动的方式移动并且不会影响机罩铰链组件(1)的运动。当机罩铰链组件(1)处于展开状态并且车辆操作者释放了前置安装的机罩卡子(43)并围绕主枢转接头(20)将车辆机罩(40)从前边缘完全闭合旋转到前边缘完全打开的位置，则上重置连杆(8)和下重置连杆(9)旋转到这样的取向，以允许它们作为单独的张力构件来操作。这样迫使储能促动器(7)的移动元件(6)被压回其收回位置，使得其重新锁止。这种运动类似于机罩的传统打开和闭合操作，但是该运动是在储能促动器(7)的移动元件(6)处于其展开位置的情况下实施的。这样为车辆操作者提供了简单和直观的方法以在展开后重置该系统。
图10图示了配置有单条挠性缆绳(11)的重置连杆系的替代实施例，所述挠性缆绳在下重置枢转接头(28)处经由套筒和铆钉或者类似装置而旋转连接到车身部件(4)，并且还在上重置枢转接头(26)处经由套筒和铆钉或者类似装置而旋转连接到机罩部件(2)。这种缆绳取代了两根重置连杆(8)、(9)，但是以相同的方式操作。

Claims (10)

1.一种机动车机罩铰链组件，适配成在与行人发生碰撞时作为安全设备，该机罩铰链组件包括：
a)机罩部件，其适配成安装到车辆机罩；
b)车身部件，其适配成安装到车身结构；
c)主连杆部件，其适配成经由第一旋转接头和第二旋转接头连接在所述机罩部件和所述车身部件之间，其中所述第一旋转接头位于所述机罩部件上，而所述第二旋转接头由所述车身部件上的槽所引导；
d)控制连杆，其适配成经由第三和第四旋转接头连接在所述车身部件和所述主连杆部件之间；
e)储能促动器的移动元件，其适配成旋转连接到所述主连杆部件，靠近所述机罩部件的第一旋转接头；
这样，在与行人发生碰撞的情况下，传感器和控制系统向所述储能促动器提供触发信号，所述储能促动器展开所述移动元件并使所述主连杆部件和所述机罩部件沿着所述控制连杆和所述车身部件的槽的几何结构所确定的基本上垂直的运动而平移，使得当行人头部和上身碰撞抬升的车辆机罩时，所述储能促动器提供抵抗力，该抵抗力能以受控方式有效耗散行人的能量，从而使得创伤等级显著降低；
其特征在于，当所述移动元件展开时，所述车身部件上的槽以及所述控制连杆的几何结构配置成与所述主连杆部件和机罩部件相互作用，以提供极其刚性的结构，使得在基本上正面碰撞的情况下，所述机罩铰链组件防止车辆机罩受到驱动而向后穿过风挡。
2.如权利要求1所述的机动车机罩铰链组件，其特征在于，所述储能促动器配置有内部锁止件，该锁止件将所述移动元件保持在完全收回位置，但所述锁止件能响应电触发信号而被释放，使所述移动元件展开预定线性位移，并且然后可以通过将所述移动元件压回完全收回位置而重新锁止。
3.如权利要求1所述的机动车机罩铰链组件，其特征在于，所述储能促动器是气体弹簧，其压力和内部部件调节成返回所需的展开速率以及抵抗力，该抵抗力能以受控方式有效耗散行人的能量。
4.如权利要求1所述的机动车机罩铰链组件，其特征在于，所述储能促动器是螺旋弹簧，其调节成返回所需的展开速率以及抵抗力，该抵抗力能以受控方式有效耗散行人的能量。
5.如权利要求1所述的机动车机罩铰链组件，其特征在于，设置有重置连杆系，其包括两根连杆，适配成连接在所述机罩部件和所述车身部件之间，以允许所述机罩铰链组件在传统单枢轴操作情况下以及与行人发生碰撞而展开的过程中正常操作，但当所述机罩铰链组件处于展开位置，车辆操作者将车辆机罩从完全闭合位置旋转到完全展开位置时，所述连杆迫使所述储能促动器的移动元件被压回其收回位置。
6.如权利要求1所述的机动车机罩铰链组件，其特征在于，设置有重置装置，该装置包括缆绳，该缆绳适配成连接在所述机罩部件和所述车身部件之间，允许所述机罩铰链组件在传统单枢轴操作情况下以及与行人发生碰撞而展开的过程中正常操作，但当所述机罩铰链组件处于展开位置，车辆操作者将车辆机罩从完全闭合位置旋转到完全展开位置时，所述缆绳迫使所述储能促动器的移动元件被压回其收回位置。
7.一种机动车机罩铰链组件，适配成在与行人碰撞时作为安全设备，所述机罩铰链组件包括：
a)机罩部件，其适配成安装到车辆机罩；
b)车身部件，其适配成安装到车身结构；
c)主连杆部件，其适配成经由第一旋转接头和第二旋转接头连接在所述机罩部件和所述车身部件之间，其中所述第一旋转接头位于所述机罩部件上，而所述第二旋转接头由所述车身部件上的槽所引导；
d)控制连杆，其适配成经由第三和第四旋转接头连接在所述车身部件和所述主连杆部件之间；
e)储能促动器的移动元件，其适配成旋转连接到所述主连杆部件，靠近所述机罩部件的第一旋转接头；
f)重置连杆系，其包括两根重置连杆，它们适配成彼此旋转连接并经由第五、第六以及第七旋转接头连接到所述机罩部件和所述车身部件之间；
这样，在与行人发生碰撞的情况下，传感器和控制系统向所述储能促动器提供触发信号，所述储能促动器展开所述移动元件并使所述主连杆部件和所述机罩部件沿着所述控制连杆和所述车身部件的槽的几何结构所确定的基本上垂直的运动而平移，使得当行人头部和上身碰撞抬升的车辆机罩时，所述储能促动器提供抵抗力，该抵抗力能以受控方式有效耗散行人的能量，从而使得创伤等级显著降低；而且
所述重置连杆系被动动作，以允许所述机罩铰链组件展开，但是当所述机罩铰链组件处于展开位置，车辆操作者将车辆机罩从完全闭合位置旋转到完全展开位置时，所述重置连杆系迫使所述储能促动器的移动元件被压回其收回位置；
其特征在于，当所述移动部件展开时，所述车身部件和所述控制连杆的几何结构配置成与所述主连杆部件和所述机罩部件相互作用，以提供极其刚性的结构，使得在基本上正面碰撞的情况下，所述机罩铰链组件防止车辆机罩受到驱动向后穿过风挡。
8.如权利要求7所述的机动车机罩铰链组件，其特征在于，所述储能促动器配置有内部锁止件，该锁止件将所述移动元件保持在完全收回位置，但所述锁止件能响应电触发信号而被释放，使所述移动元件展开预定线性位移，并且然后可以通过将所述移动元件压回完全收回位置而重新锁止。
9.如权利要求7所述的机动车机罩铰链组件，其特征在于，所述储能促动器是气体弹簧，其压力和内部部件调节成返回所需的展开速率以及抵抗力，该抵抗力能以受控方式有效耗散行人的能量。
10.如权利要求7所述的机动车机罩铰链组件，其特征在于，所述储能促动器是螺旋弹簧，其调节成返回所需的展开速率以及抵抗力，该抵抗力能以受控方式有效耗散行人的能量。
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