CN103935313A - 用于车辆乘员保护的可变刚度能量吸收部件 - Google Patents

Abstract

提供一种用于车辆乘员保护的可变刚度能量吸收部件。能量吸收构件安装在车门内，位于与就坐位置相邻的内面板的外侧。所述构件可在第一位置和第二位置之间旋转，其中，在第一位置，所述构件的最大刚度轴与就坐位置的乘员在碰撞期间的碰撞矢量相对更大地对准，并且在第二位置，最大刚度轴与所述碰撞矢量相对更少地对准。控制器接收来自与安全相关的系统的信号，并操作致动器以使所述构件在第一位置和第二位置之间运动。第一位置和第二位置之间的选择可在驾驶循环开始时基于来自乘员传感器、存储的生物特征数据和/或来自乘员的命令的信号而做出。所述选择可在驾驶循环开始后，基于来自碰撞传感器、车辆动态传感器和/或预碰撞传感器的信号而更新。

Description

用于车辆乘员保护的可变刚度能量吸收部件

技术领域

本发明涉及一种用于机动车辆的乘员安全系统，并且涉及一种具有可响应于乘员和/或车辆条件而变化的刚度的能量吸收部件。

背景技术

为了使车辆乘员在碰撞或类似的事件过程中严重受伤的可能性最小化，在这样的事件过程中乘员可能撞击的任何车辆内部部件的刚度或硬度应该在合适的水平，以吸收最大量的动能，而不以可能导致受伤的方式或程度向乘员施加力。内部部件的最佳的或期望的刚度水平可至少部分地取决于乘员的尺寸和重量。在计算机建模、车辆动态感测、碰撞预测以及乘员感测（尺寸，状态和/或位置）领域的新进展提供了可用于确定车辆内部部件的刚度的最佳水平的大量信息。

发明内容

根据实施例，一种乘员保护设备包括能量吸收构件，能量吸收构件安装到车辆的一部分，用于在第一位置和第二位置之间旋转，其中，在第一位置，最大刚度轴与车辆乘员在碰撞事件期间的碰撞矢量相对更大地对准，并且在第二位置，最大刚度轴与所述碰撞矢量相对更少地对准。致动器基于由一个或更多个与安全相关的传感器检测的条件而使所述构件在第一位置和第二位置之间运动。

根据另一实施例，一种用于车辆的设备包括：门，具有位于就坐位置的外侧的内面板；至少一个构件，安装在门中并与所述面板的外表面相邻。所述构件可在第一位置和第二位置之间旋转，其中，在第一位置，最大刚度轴与坐在就坐位置的乘员在碰撞事件期间的碰撞矢量相对更大地对准，并且在第二位置，最大刚度轴与所述碰撞矢量相对更少地对准。控制器接收来自与安全相关的系统的信号，并操作致动器以使所述构件在第一位置和第二位置之间运动。

根据另一实施例，一种改善在碰撞期间对车辆乘员的保护的方法包括：使与车辆客舱相邻地设置的构件在第一位置和第二位置之间运动，其中，在第一位置，所述构件的最大刚度轴与乘员在碰撞期间的碰撞矢量相对更大地对准，并且在第二位置，最大刚度轴与所述碰撞矢量相对更少地对准。在两个位置之间的运动是响应于来自一个或更多个乘员安全系统的信号。

来自与安全相关的传感器的信号可指示乘员条件，例如，外形尺寸或位置。所述信号可指示车辆动态状况，例如，车辆当前是否进行了碰撞和/或是否即将碰撞另一物体。

附图说明

图1是具有安装在驾驶员侧门的下部中的可变刚度部件的机动车辆的局部示意图；

图2是可变刚度部件处于最大刚度条件下的简化示意图；

图3是图2的可变刚度部件处于减小的刚度条件下；

图4是穿过车门的示意性竖直截面图，示出了可变刚度部件处于最大刚度条件下；

图5是与图4类似的视图，示出了可变刚度部件处于减小的刚度条件下；

图6是用于可变刚度部件的控制系统的示意性系统框图；

图7是可变刚度部件在车门中的第二种可能的安装的示意图。

具体实施方式

根据需要，本发明的详细实施例公开于此；然而，将要理解的是，公开的实施例仅仅是可以以多种和替代的形式实施的本发明的示例。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能性细节不应解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域的技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。

参照图1，机动车辆10具有侧门12，侧门12示出为位于打开位置，以暴露门的内面板14。可变刚度部件16安装在门12的内部，在内面板14的后面。可变刚度部件16被示出为位于扶手18之下，当门12关闭时，可变刚度部件16将直接地位于坐在车辆的座椅20中的乘员（未示出）的盆骨的外侧。

如图2至图5所示，可变刚度部件16的实施例包括安装为相对于门12的结构旋转或枢转的多个能量吸收构件22。例如，可变刚度部件16可包括相对于门12固定的外壁24，构件22的外边缘26可通过类似铰链的特征附着到外壁，以使构件可围绕其外边缘旋转。构件22的内边缘28固定到内框架30，其中，内框架30沿着大体上竖直的面相对于门12的结构及外壁24可运动。因此，框架30和内边缘28相对于固定的外壁24和外边缘26的竖直运动使得构件22相对于水平面定向的角度改变。

致动器32可操作地与框架30相连，以使框架运动，从而改变构件22的角度对准。致动器32可以是（例如）电磁的、机电的、气动的、烟火的或类似的高速装置。

现在参照图4和图5，可变刚度部件16被示出为安装在门12的与内面板14的外表面或外部表面相邻的内部空腔中。在上下文中，术语“内部”和“外部”指的是相对于车辆整体和车辆客舱内部来说的方向。也就是说，在图4和图5中，内部或内侧方向是朝右的方向，并且外部或外侧方向是朝左的方向。致动器32被示出为位于构件22之下，以向下拉动框架30，但是考虑到整体包装，如果需要，致动器32可相对于门12位于任何位置。

图4示出了可变刚度部件16处于最大刚度条件下，在最大刚度条件下，构件22被定向为使得各自的最大刚度轴与乘员（相对于车辆）碰撞到门的内表面上的矢量F接近角度对准（平行或几乎平行），其中，预计在侧面碰撞事件期间发生“乘员（相对于车辆）碰撞到门的内表面上”。在公开的实施例中，能量吸收构件22是平坦的，最大刚度轴位于平坦构件的平面上。当构件22的最大刚度轴与碰撞矢量F角度对准（平行）时，可变刚度部件16提供最大可能量的阻力来抵抗乘员碰撞，从而用作相对刚性的盆骨推动器。这样最大的刚度条件可适用于相对大和/或相对重的车辆乘员。

图5描述了处于减小的刚度条件下的可变刚度部件16。致动器32已被激活以使框架30向下运动，从而使构件22围绕其外边缘26沿着顺时针方向旋转（如图4和图5所示）。该旋转使得构件22的最大刚度轴相对于碰撞矢量F形成角度θ。随着角度θ的增加，构件22中的每个构件的有效刚度减小，并因此使得部件16的整体刚度减小。（例如）当乘员更轻和/或更小时，这样减小最大刚度条件可以是合适的。

虽然可变刚度部件16被描述为包括五个能量吸收构件22，但是为了实现期望的刚度/能量吸收量，可根据需要使用任何数量的构件。通过变形的构件22吸收的能量的量（并且，相反地，转移到乘员的能量的量）将取决于在工程设计过程中考虑的和平衡的许多变量。其中，这些变量包括制造构件22的材料和构件的几何结构（长度、厚度、锥度、孔、脊线等）。虽然在此示意性地示出了大体上平坦的构件22，但是构件22可以是具有可相对于碰撞矢量旋转一个角度的最大刚度轴的任何形状，以在碰撞情况下实现构件的有效刚度的变化。构件22可具有内部和/或外部特征，以使构件22将以可预见的方式变形或“变皱”。

角度θ并因此部件16的刚度可基于任何数量的因素并通过各种自动或手动方法来调节。图6是控制系统的示意性系统框图，致动器32可被控制，以将刚度设置为期望的合适水平。控制系统可包括多个传感器，例如：一个或更多个乘员条件传感器40，检测乘员相对于车辆内部的位置和/或尺寸；一个或更多个碰撞传感器42，检测挤入或侵入车辆结构中；一个或更多个远程（预碰撞）传感器44（例如，雷达、激光雷达或视觉系统），检测靠近车辆的其他物体并且可用于预测碰撞；一个或更多个加速度计46，检测车辆的动态状态（包括碰撞和翻转状况）。

输入装置50可包括一个或更多个装置，车辆乘员的身份和/或尺寸可通过所述一个或更多个装置输入，以允许将部件16的刚度调节为适合乘员的最佳状况。例如，乘员可使用按键50a、语音识别系统50b、和/或无线装置50c输入他/她的个人身份和/或外形尺寸。无线装置50c可以是（例如）无钥匙进入系统，“智能电话”或一些其他通信装置，其中，这些通信装置包括存储装置，存储装置包含与通信装置所分配到的乘员相关的生物特征数据。为了在本系统中使用，这样的信息可包括或涉及乘员的实际身高、体重、年龄或健康状况。

限制控制模块（RCM）48接收来自各种可用的与安全相关的系统（该术语广泛地包括传感器（例如40、42、44、46）和输入装置（例如50a、50b、50c））的输入并控制致动器32的操作。RCM48还可控制其他乘员安全装置（例如，安全气囊、侧气帘等（未示出））的激活/驱动。图6中示出的系统使用数据总线52实现不同部件之间的通信。然而，也可使用本领域公知的其他系统架构。

在公开的系统的第一种可能的实施方式中，可变刚度部件16的刚度可在驾驶循环开始时通过输入装置50调节为与车辆乘员的物理特征匹配。部件16的刚度条件还可基于通过乘员传感器40（例如，座椅位置指示器和/或使用视觉、超声波或电容感测的更先进的传感器）检测的乘员就坐位置来调节。例如，如果被分配给乘员并由乘员操作的无线装置50c包含识别乘员95%为男性的信息，那么可变刚度部件可设置为相对高的刚度条件。如果无线装置50c识别乘员5%为女性，并且该信息通过座椅位置传感器指示座椅20已经调节到相对靠前的位置得到确认，那么可变刚度部件16将调节为相对小的刚度条件。

如在上段中描述的在驾驶循环开始时选择的初始刚度设置，可在整个驾驶循环期间保持，或者如果其他车辆传感器向RCM48提供指示刚度应改变以提高乘员安全性的信息，那么初始刚度设置可改变。在这种情况下，RCM48可考虑来自（例如）检测即将与另一车辆或物体碰撞的远程传感器44的输入或信号，和/或来自检测实际碰撞的碰撞传感器42和/或加速度计46的输入或信号。基于来自这样的传感器的信号并基于程控逻辑（算法、查找表等），RCM48可确定：在特定的即将发生的碰撞中或在实际的碰撞中，对乘员的保护可通过使可变刚度部件16的刚度水平从在驾驶循环开始时设置的水平改变而最大化。如果做出这样的确定，那么RCM48操作致动器32，以按照提供期望的刚度水平的方式调节部件22的角度θ。

图7示出了另一实施例的可变刚度部件116，在可变刚度部件116中，构件122被安装为大体上围绕竖直轴旋转。在该实施例中，与在此描述的第一实施例相比，最大刚度轴与碰撞矢量之间的角度θ沿着大体上水平的面（而不是大体上竖直的面）测量。优选地，构件16/116旋转所围绕的轴位于垂直于碰撞矢量的预期方向的平面中或位于接近垂直于碰撞矢量的预期方向的平面中，对于给定的车辆安装来说这样做是允许的。

虽然在上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。相反，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制，并且应理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可作出各种改变。此外，可组合多个实施的实施例的特征以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (20)

1.一种乘员保护设备，包括：

构件，能够安装到车辆的一部分，用于在第一位置和第二位置之间旋转，其中，在第一位置，最大刚度轴与车辆乘员在碰撞事件期间的碰撞矢量相对更大地对准，并且在第二位置，最大刚度轴与所述碰撞矢量相对更少地对准；

致动器，使所述构件在第一位置和第二位置之间运动。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述构件是平坦的。

3.如权利要求1所述的设备，其中，所述构件围绕外边缘旋转，以改变最大刚度轴的对准。

4.如权利要求1所述的设备，其中，所述构件是多个构件中的一个，当在第一位置时，各构件的最大刚度轴大体上彼此平行。

5.如权利要求4所述的设备，其中，在第二位置，所述多个构件大体上彼此平行。

6.如权利要求4所述的设备，其中，所述多个构件能够在第一位置和第二位置之间同步地运动。

7.如权利要求1所述的设备，其中，当在第一位置时，最大刚度轴位于水平面上。

8.如权利要求1所述的设备，其中，所述构件与门的内面板相邻地安装。

9.如权利要求8所述的设备，其中，所述构件安装在门的扶手之下。

10.如权利要求1所述的设备，所述设备还包括控制器，所述控制器基于从与安全相关的传感器接收的信号而操作致动器。

11.如权利要求10所述的设备，其中，所述与安全相关的传感器产生指示乘员条件和车辆动态状况中的至少一个的信号。

12.一种用于车辆的设备，包括：

门，具有位于就坐位置的外侧的内面板；

构件，安装在门中并与所述面板的外表面相邻，所述构件能够在第一位置和第二位置之间旋转，其中，在第一位置，最大刚度轴与坐在就坐位置的乘员在碰撞事件期间的碰撞矢量相对更大地对准，并且在第二位置，最大刚度轴与所述碰撞矢量相对更少地对准；

致动器，使所述构件在第一位置和第二位置之间运动；

控制器，响应于来自与安全相关的系统的信号而操作致动器。

13.如权利要求12所述的设备，其中，所述与安全相关的系统包括碰撞传感器、车辆动态传感器、预碰撞传感器和乘员条件传感器中的至少一个。

14.如权利要求13所述的设备，其中，乘员条件传感器检测乘员的外形尺寸。

15.如权利要求12所述的设备，其中，所述构件安装在与就坐的乘员的盆骨水平地对齐的位置处。

16.一种改善在碰撞期间对车辆乘员的保护的方法，所述方法包括：

响应于来自乘员安全系统的信号，使得与车辆客舱相邻地设置的构件在第一位置和第二位置之间运动，其中，在第一位置，所述构件的最大刚度轴与乘员在碰撞期间的碰撞矢量相对更大地对准，并且在第二位置，最大刚度轴与所述碰撞矢量相对更少地对准。

17.如权利要求16所述的方法，其中，在驾驶循环开始时，在第一位置和第二位置之间做出选择。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述选择基于来自乘员传感器、生物特征数据存储装置和来自乘员的命令中的至少一个的信号而做出。

19.如权利要求18所述的方法，其中，生物特征数据存储装置是分配给特定个人的无线装置的一部分。

20.如权利要求17所述的方法，所述方法还包括：在驾驶循环开始后，基于来自碰撞传感器、车辆动态传感器和预碰撞传感器中的至少一个的信号，更新第一位置和第二位置之间的选择。