CN101318492B - 使用主动构件清除车辆中的挤压空间的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及使用主动构件清除车辆中的挤压空间的系统及方法，该系统包括具有乘员舱的车辆、组装到车辆上且与乘员舱有间隔的冲击移位构件、安装到在乘员舱和冲击移位构件之间的车辆上的干预构件、接近于干预构件固定到车辆的主动构件，安装到车辆上的控制器，当车辆卷入碰撞时控制器触发主动构件，且当主动构件被触发时，主动构件促使干预构件移动，在碰撞事件中，用于冲击移位构件的移动的挤压空间至少部分地被清除。

Description

使用主动构件清除车辆中的挤压空间的系统及方法

技术领域

本发明涉及使用主动构件清除车辆中的挤压空间(crush space)的系统及使用该系统的方法。

背景技术

车辆发动机舱装满了构件。挤压空间是在构件，如传动系构件和乘员舱之间的间隙，其被设计为在碰撞中可被压缩以吸收能量。在正面碰撞中，当车辆的前端压缩或起皱(crumple)时，例如，安装在车辆的发动机舱中或其他的地方中的构件可以移动。构件移动可以推动其他的车辆构件。

例如，车辆的传动系构件在碰撞中不压缩，因此可以在传动系构件和乘员舱之间提供挤压空间。当在碰撞中传动系构件受力朝向乘员舱时，传动系构件和乘员舱之间的车架和车身构件设计为“起皱”以吸收冲击力。

申请人的发明解决提供构件在车辆中的装配位置，同时还提供挤压空间清除的问题。

发明内容

根据本发明的至少一个方面，提供了用于清除机动车辆中的挤压空间的系统。在第一实施例中，在具有乘员舱的车辆中提供了该系统。在碰撞中可以移位的构件组装到车辆上且与乘员舱有间隔。干预构件(intervening component)安装到车辆上的乘员舱和冲击移位构件(impact displaced component)之间。主动构件(activecomponent)接近于干预构件固定到车辆上。当车辆卷入碰撞时，控制器触发主动构件。主动构件的触发将干预构件移出挤压空间。因为该移动，挤压空间被清除(clear)以用于冲击移位构件的移动。

在该系统的至少一个实施方案中，系统还包括用于检测车辆何时卷入碰撞的传感器。当检测到碰撞时，传感器产生提供到控制器的信号。响应于该信号控制器触发主动构件。在该实施方案的变体中，传感器能够确定碰撞的严重性。只有当碰撞的严重性超过预定阈值时，传感器可能产生信号。

在又一个实施方案中，主动构件可以是包含气体发生器的容器。在该实施方案中，气体发生器被触发使容器膨胀并促使干预构件移动。干预构件可以通过铰链区域固定到车辆上。当容器膨胀时，容器可以设置为施加转矩到干预构件。响应于通过容器膨胀施加的转矩，干预构件可以围绕铰链区域转动。

干预构件可以安装到乘员舱的前端，且车辆可以包括确定车辆是否卷入正面碰撞的安全气囊系统。当安全气囊系统确定车辆卷入正面碰撞时，安全气囊系统可以用来触发主动构件。

在本发明的另一个实施例中，提供了具有在碰撞中用于能量吸收的挤压空间的车辆。车辆包括乘员舱和通过挤压空间与乘员舱间隔分离的冲击移位构件。干预构件设置在乘员舱和冲击移位构件之间。可膨胀构件设置在乘员舱和冲击移位构件之间。当可膨胀构件膨胀时，可膨胀构件操作地接合干预构件以移动干预构件。干预构件移动以清除在冲击移位构件和乘员舱之间的挤压空间。

可膨胀构件可以是包含有气体发生器的容器。可膨胀构件通过触发使容器膨胀的气体发生器膨胀，促使干预构件移动。

干预构件通过铰链区域固定到车辆上。当容器膨胀时，容器施加转矩到干预构件上。响应于容器施加的转矩，干预构件围绕铰链区域转动。

在碰撞期间，冲击移位构件沿着朝向乘员舱的路径移动。可膨胀构件在离开该路径的方向上移动干预构件。在碰撞事件中可膨胀构件移动干预构件以阻止冲击移位构件将干预构件推进乘员舱。在车辆碰撞事件期间，可膨胀构件可以将干预构件完全移出该路径以便冲击移位构件不接触干预构件。

干预构件例如可以是制动总泵(master cylinder)和助力器(booster)总成。冲击移位构件例如可以是传动系构件。

提供用于具有乘员舱、冲击移位构件、干预构件、检测碰撞事件的传感器、主动构件及控制器的车辆的清除挤压空间的方法。该方法包括用传感器检测碰撞事件并产生碰撞事件信号的步骤。碰撞事件信号在控制器上被接收，控制器通过触发主动构件响应。主动构件从设计位置移动干预构件，在该设计位置主动构件位于乘员舱和冲击移位构件之间。干预构件移动到清除挤压空间的位置，该清除挤压空间的位置至少部分地从乘员舱和冲击移位构件之间的位置移位。

主动构件可以是可膨胀金属封袋(envelope)。触发主动构件的步骤可以包括使可膨胀金属封袋膨胀。干预构件例如可以是制动总泵和助力器总成。在该示例中，通过膨胀的金属封袋可以移动制动总泵和助力器总成。冲击移位构件例如可以是传动系构件。制动总泵和助力器总成移动以至少部分地清除在传动系构件和乘员舱之间的挤压间隙。当在车辆碰撞事件期间传动系构件移位时，制动总泵和助力器总成可以通过膨胀的金属封袋完全地移出该传动系构件行进的路径。

制动总泵和助力器总成可以通过铰链区域连接到车辆上。制动总泵和助力器总成可以围绕铰链区域转动。

申请人的发明的上述总结的特征和其他的方面，参考以下附图将进一步充分地解释。

附图说明

图1是装备有用于清除挤压空间的系统的车辆的示意侧视图；

图2-图4是顺序示出在正面冲击碰撞中的车辆构件的移动的图1的车辆发动机舱的部分的简化侧视图；

图5是装备有用于清除挤压空间的系统的替代实施例的车辆的碰撞的后阶段中的图3所示的构件的简化侧视图；

图6是主动构件的俯视剖视图；

图7是沿着图6中的线7-7截取的横截面图；

图8是在触发之后的主动构件的类似于图7的横截面图；

图9是示出根据本发明制造的系统的实施例的示意图；及

图10是示出本发明的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

详细参考本发明所述的实施例，包括本发明人目前所知的实施本发明的最佳模式。以下描述在本质上仅是示例性的，并不意图限制本发明、本发明的应用、或使用。附图不必按比例绘制。本文公开的具体细节不应解释为限制，而仅作为本发明的各个方面的示意性基础和/或教授本领域技术人员以不同地利用本发明的示意性基础。

图1示出装备有用于清除挤压空间的系统的车辆20。虽然示出的车辆为汽车，但是应理解用于清除挤压空间的系统可以用在任何类型的交通工具中，包括但不限于航空器、船只、太空船、及在轨道上行进的交通工具。

车辆20包括在车辆运行期间乘员乘坐的乘员舱22，该乘员舱22设计为在碰撞期间保护乘员。出于该原因，汽车可以设计为车辆的部分(即发动机舱和行李箱(trunk))在碰撞期间在选择的区域折叠或起皱。这允许车辆吸收碰撞的能量和冲击力。

车辆20具有发动机舱23和冲击移位构件24。冲击移位构件24是连接到车辆上的构件，该构件在碰撞期间可以从构件的正常工作位置移动。冲击移位构件24可以是刚性构件，如传动系构件，该构件由于碰撞倾向于移动而不是被压缩。如图1所述，冲击移位构件24是混合动力电动发动机。或者，冲击移位构件24可以是任何传动系构件，如内燃发动机或变速器，或冲击移位构件24可以是任何其他的构件，例如电池、动力电池(power cell)等等。在冲击移位构件24和乘员舱22之间的空间在本文中称为“挤压空间”并通过图1中的阴影区域表示。挤压空间限定在碰撞期间冲击移位构件24在接触乘员舱22之前能够行进的距离。

干预构件26也安装在发动机舱23中。干预构件26设置在冲压移位构件24和乘员舱22之间且通常将阻碍挤压空间。在所述实施例中，干预构件26是助力器和制动总泵总成。可以组装在该区域的构件的其他示例可以是电池、保险丝盒、支架、电动马达、备胎等等。若冲击移位构件24在正面冲击碰撞期间移动并推向车辆20的后端，则冲击移位构件24将推动干预构件26。冲击移位构件24能够将干预构件26推向车辆20的后端到乘员舱22。

主动构件28安装在发动机舱23中，并可以形成将干预构件26连接到车辆20的总成的部分。在其他的实施例中，主动构件28可以不直接连接到干预构件26，而是可以安装接近于干预构件26。可以提供操作上连接主动构件28和干预构件26的附加的结构或连接构件。在所述实施例中，主动构件28是2006年10月24日授予史密斯等人的美国专利7,124,851号中描述和示出的那种可膨胀结构。主动构件28具有在触发时膨胀且类似于安全气囊气体发生器的气体发生器。这些类型的可膨胀结构膨胀很快。烟火式充气器可以产生范围在700和800KPa之间的内部压力。可膨胀结构可以是优选地用钢或铝制造的封袋形金属袋。当暴露到充气器产生的内部压力时金属封袋结构膨胀，且可以膨胀到其未膨胀状态的许多倍。在膨胀期间可膨胀结构可以向在其附近的任何目标施加相当大的力。相应地，当主动构件28膨胀时，主动构件28在向上的方向上推动干预构件26。在其他的配置中，当冲击移位构件24在碰撞期间向乘员舱22行进时，主动构件28可以向侧面、向下、或向任何其他的方向推动干预构件26以至少部分地将干预构件26移出由冲击移位构件24行进的路径。

或者，主动构件28可以是任何能够快速在干预构件26上施加力的电子控制构件、装置、或机构。例如，可以使用由向控制器30发送信号的传感器触发的任何种类的储能装置和现有的安全气囊。

控制器30可以安装在发动机舱中或可以安装在车辆的其他地方。控制器30促使主动构件28膨胀。

描述的传感器32接近于车辆20的前保险杠安装。在其他的实施例中，传感器32可以安装在车辆上的后保险杠、车身面板或车架构件上。检测车辆何时卷入碰撞的传感器32可以是应变仪(strain gage)、压电单元(piezo electric cell)、或有效检测车辆碰撞的类似装置。在一些实施例中，传感器32也能够识别出车辆已经卷入的碰撞事件的类型(即正面、后面、侧面、或翻滚)。传感器32还能够确定主动构件28的触发是否必要。例如，主动构件28的触发在正面冲击碰撞中是必要的，但若车辆20从后面遭受冲击，则主动构件28的触发是不必要的。多个传感器32可以用来确定碰撞的类型，每个传感器向控制器30提供信号。

在一些实施例中，传感器32能够识别碰撞的严重性且可以基于该识别确定主动构件28的触发是否是必要的。例如，传感器32能够考虑多种因素，包括车辆20的速度、与车辆20碰撞的任何车辆或目标的速度、冲击力、及冲击移位构件24是否已移位及其他的因素。传感器可以校准或设定以确定冲击力是否足以移动冲击移位构件24并确定主动构件28的触发是否必要。或者，通过控制器30确定是否触发主动构件28。在另一个实施例中，控制器30和传感器32可以结合在单个总成中。在碰撞期间，传感器32与控制器30通信。传感器32产生碰撞事件信号并将该碰撞事件信号传达到控制器30。碰撞事件信号可以通过有线、数据总线发送信号、发送RF(radiofrequency)信号等等传达。

图2是车辆的发动机舱的部分的简化侧视图。在所述实施例中，干预构件26包括在应用制动器时辅助车辆驾驶员的助力器34和制动总泵36且冲击移位构件24为混合动力电动车辆发动机。干预构件26通过安装板40和接近安装板40的上部定位的紧固器42直接连接到车身前围板(dash panel)38。安装板40的下部通过紧固器44安装到主动构件28，主动构件28进而通过紧固器46安装到车身前围板38。在该配置中，干预构件26通过主动构件28部分地连接到车身前围板38。安装板40可以用金属制造且可以弯曲。

在所述实施例中，当主动构件28受触发并膨胀时，主动构件28冲击干预构件26。干预构件26围绕铰链区域43(见图3-图5)在逆时针方向(从图2的透视图)向上转动。如在图3-图5中的虚线所示的铰链区域43指的是由于主动构件28的触发变形的区域。在所述实施例中，安装板40弯曲以允许干预构件26变形。在其他的实施例中，车身前围板38可以变形。或者，可以使用机械铰链。弯曲构件(bendingfeature)45可以允许将车辆的制动器踏板连接到制动总泵的杆弯曲或脱离以防止在冲击期间制动器踏板的任何移动，同时允许助力器和制动总泵总成26旋转。

在正面冲击碰撞事件中，传感器32检测碰撞并与控制器30通信，控制器30进而触发主动构件28。触发顺序如图2-图4所示。

如图3所示，冲击移位构件24在碰撞力下朝向车身前围板38开始向后移动。描述的主动构件28在其受触发的状态，且金属封袋49(见图7和图8)如图所示完全地膨胀。主动构件28的触发促使干预构件26在逆时针方向旋转(如图3)。在图3-图4描述的实施例中，主动构件28的膨胀不将干预构件26完全地移出冲击移位构件24行进的路径。而是，主动构件28的膨胀向上移位干预构件26以促使干预构件26的底部定位于在其底部由冲击移位构件24接触。

现参考图4，冲击移位构件24在接触干预构件26之后继续在向后的方向上移动。当被冲击移位构件24接触时，干预构件26的底部表面的角度定位用作凸轮表面。冲击移位构件24促使干预构件26围绕枢轴连接42向上转动。在冲击移位构件24和干预构件26之间的接触仅仅使干预构件26向上偏转，部分地清除挤压空间。

图5示出替代的实施例，其中在碰撞期间主动构件28充分地向上移动干预构件26以避免与冲击移位构件24的任何接触。

图6-图8示出主动构件28的实施例。在这些附图中，主动构件28是可膨胀结构。如在图6中所述，切除主动构件28的顶部表面的一部分以显示在可膨胀结构的中空部分内的烟火式充气器48。烟火式充气器48放气以用高压气体充填可膨胀结构的中空部分促使金属结构膨胀并增大。图7示出在膨胀前具有宽度W的主动构件28的横截面。图8示出在膨胀之后的图7中所示的横截面，主动构件28具有宽度W′。在一些实施例中，W′可以是W的四倍。在其他的实施例中，在W和W′之间的差可以更小或更大。

图9是示出用于清除挤压空间的系统的实施例的元件的示意图。如所述，系统包括主动构件控制器30和主动构件28。该系统使用来自还包括安全气囊系统控制器52和安全气囊54的安全气囊系统中的安全气囊系统碰撞传感器50。在替代的实施例中，如虚线所示，用于清除挤压空间的系统包括该系统专用的传感器32，替代或补充地包括安全气囊系统碰撞传感器50。在至少另一个替代的实施例中，安全气囊系统控制器52能够向主动构件控制器30提供信号。这如图9中的虚线所示。在另一个替代的实施例中，安全气囊系统控制器52能够触发主动构件28。这如图9中的虚线所示。

图10是示出本发明的方法的实施例的各种步骤的流程图。第一步骤56是检测碰撞事件并产生碰撞事件信号。该步骤可以用传感器32、安全气囊系统碰撞传感器50、或通过一些其他的装置完成。步骤58可以包括通过控制器30接收碰撞事件信号。在步骤60，通过控制器30触发如可膨胀结构这样的主动构件28而触发主动构件28。在步骤62，干预构件26至少部分地移出在冲击移位构件24和车身前围板38之间的路径，从而至少部分地清除挤压空间。或者，如图5所示干预构件26能够完全地从挤压空间清除。

虽然详细描述了实施本发明的最佳模式，但是本领域技术人员将认识到用于实施本发明的各种替代的设计和实施例由本申请的权利要求限定。

Claims (10)

1.一种具有用于在碰撞中能量吸收的挤压空间的机动车辆，所述车辆包括：

乘员舱；

通过所述挤压空间与所述乘员舱间隔分离的冲击移位构件；

设置在所述乘员舱和所述冲击移位构件之间的可膨胀构件；及

设置在所述乘员舱和所述冲击移位构件之间且接近于所述可膨胀构件的干预构件，当所述可膨胀构件受膨胀时，所述可膨胀构件操作地接合所述干预构件以移动所述干预构件，其中至少部分地清除对所述冲击移位构件和所述乘员舱之间的挤压空间的阻碍。

2.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述可膨胀构件是包含气体发生器的容器，使所述可膨胀构件膨胀还包括触发使所述容器膨胀的所述气体发生器从而促使所述干预构件移动。

3.如权利要求2所述的车辆，其特征在于，所述干预构件通过铰链区域固定到所述车辆，当所述容器膨胀时所述容器施加转矩到所述干预构件，且响应于所述容器施加的所述转矩所述干预构件围绕所述铰链区域转动。

4.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，在碰撞期间，所述冲击移位构件沿着朝向所述乘员舱的路径移动，且所述可膨胀构件在离开所述路径的方向上移动所述干预构件。

5.如权利要求4所述的车辆，其特征在于，在碰撞期间，所述可膨胀构件移动所述干预构件以阻止所述冲击移位构件将所述干预构件推进所述乘员舱。

6.如权利要求4所述的车辆，其特征在于，在车辆碰撞期间，所述可膨胀构件完全地将所述干预构件移出所述路径以便所述冲击移位构件不接触所述干预构件。

7.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，所述干预构件是制动总泵和助力器总成，且所述冲击移位构件是传动系构件。

8.一种清除具有乘员舱、冲击移位构件、干预构件、检测碰撞事件的传感器、主动构件、及控制器的机动车辆中的挤压空间的方法，所述方法包括以下步骤：

用所述传感器检测所述碰撞事件并产生碰撞事件信号；

在所述控制器接收所述碰撞事件信号；

响应于所述控制器接收所述碰撞事件信号触发所述主动构件；及

用所述主动构件从设计位置移动所述干预构件到清除挤压空间的位置，在所述设计位置所述主动构件位于所述乘员舱和所述冲击移位构件之间，在所述清除挤压空间的位置所述干预构件至少部分地从在所述乘员舱和所述冲击移位构件之间的位置移位。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述主动构件为可膨胀金属封袋，触发所述主动构件的步骤包括使所述可膨胀金属封袋膨胀。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述干预构件为制动总泵和助力器总成，移动所述干预构件的步骤包括用所述膨胀的金属封袋移动所述制动总泵和助力器总成。

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