CN105270302B - 包括安全气囊的保险杠总成 - Google Patents

Abstract

一种车辆的保险杠总成包括保险杠和与保险杠邻接的能量吸收元件。安全气囊模块包括与保险杠连接的气体发生器和与气体发生器连接的安全气囊。安全气囊设置在保险杠和能量吸收元件之间。安全气囊在车辆与物体之间碰撞的过程中展开来改变保险杠总成在碰撞过程中的刚度。

Description

包括安全气囊的保险杠总成

背景技术

车辆的前部结构包括由车架支撑的保险杠总成。保险杠总成包括与车架连接的保险杠和安装在保险杠上提供美学显示面的罩板。

保险杠总成设计为满足法规要求和涉及前端碰撞的公共领域测试。举一个例子，车辆要经受美国公路安全保险协会(IIHS)的测试，保险杠总成在某种程度上设计为满足这样的测试。法规要求和公共领域测试不仅对车辆里面成员例如在车辆与车辆碰撞过程中的安全负责任，而且还对车辆外面的行人负责任。这些不同的测试造成使得前部结构的设计复杂化的相互冲突的要求。

例如，一个测试衡量标准是为了车辆在低速碰撞过程中保持不受损坏的能力，并由低速损坏(LSD)测试进行测试。在LSD测试中，车辆必须在低速例如15公里/小时抵抗与特定尺寸的物体的碰撞而车辆包括前保险杠没有任何明显的损坏。

另一个测试和要求是为了保护行人。例如，在不同国家测试要求保险杠设计为在达50公里/小时的碰撞过程中降低行人受伤的可能性。

为了适应LSD测试，保险杠总成设计为坚硬的以预防在低速碰撞过程中保险杠总成外部的损坏。例如，在罩板里面给保险杠总成增加了能量吸收梁以在低速碰撞过程中吸收能量。另一方面，保险杠总成设计为柔性的以在与行人的碰撞过程中降低行人受伤的可能性。就这一点而言，很明显这两个测试将相互冲突的要求强加给保险杠总成的设计，也就是一方面有利于坚硬的保险杠总成，另一方面有利于柔软的保险杠总成，并使保险杠总成的设计复杂化以便适应两个测试。因此，还存在设计应对这些测试的保险杠总成的可能性。

发明内容

根据本发明，提供一种车辆的保险杠总成，保险杠总成包含：

保险杠；

与保险杠邻接的能量吸收元件；以及

安全气囊模块，其包括由保险杠支撑的可控输出气体发生器和与可控输出气体发生器连接的并设置在保险杠和能量吸收元件之间的安全气囊。

根据本发明的一个实施例，进一步包含配置为确定车辆和物体之间的碰撞条件以及基于碰撞条件确定安全气囊的充气速率和充气体积中的至少一个的控制器。

根据本发明的一个实施例，进一步包含与控制器通信并配置为感测在车辆和物体之间碰撞之前的物体的碰撞传感器。

根据本发明的一个实施例，其中能量吸收元件限定与保险杠面对的并容纳安全气囊的腔体。

根据本发明的一个实施例，其中气体发生器设置在保险杠和能量吸收元件之间。

根据本发明的一个实施例，其中保险杠设置在气体发生器和能量吸收元件之间。

根据本发明的一个实施例，其中保险杠限定穿孔，使得安全气囊和气体发生器通过穿孔彼此连通。

根据本发明的一个实施例，进一步包含至少覆盖保险杠和能量吸收元件中的至少一个的一部分的罩板，能量吸收元件设置在保险杠和罩板之间。

根据本发明的一个实施例，其中能量吸收元件在安全气囊充气过程中相对于安全气囊是易破碎的。

根据本发明，提供一种车辆的保险杠总成，保险杠总成包含：

保险杠；

与保险杠邻接的能量吸收元件；以及

安全气囊模块，其包括由保险杠支撑的气体发生器和与气体发生器连接的安全气囊，保险杠设置在气体发生器和能量吸收元件之间，安全气囊设置在保险杠和能量吸收元件之间。

根据本发明的一个实施例，其中保险杠限定穿孔，使得安全气囊和气体发生器通过穿孔彼此连通。

根据本发明的一个实施例，其中能量吸收元件限定与保险杠面对的并容纳安全气囊的腔体。

根据本发明的一个实施例，其中气体发生器是可控输出气体发生器。

根据本发明的一个实施例，进一步包含配置为确定车辆和物体之间的碰撞条件以及基于碰撞条件确定安全气囊的充气速率的控制器。

根据本发明的一个实施例，进一步包含与控制器通信并配置为感测在车辆和物体之间碰撞之前的物体的碰撞传感器。

根据本发明的一个实施例，其中能量吸收元件限定与保险杠面对的并容纳安全气囊的腔体。

根据本发明的一个实施例，进一步包含至少覆盖保险杠和能量吸收元件中的至少一个的一部分的罩板，能量吸收元件设置在保险杠和罩板之间。

根据本发明，提供一种展开车辆的安全气囊模块的方法，包含：

检测车辆和物体之间即将发生的碰撞；

将物体分类为第一类型和第二类型中的一个；

给在保险杠和能量吸收元件之间的安全气囊模块的安全气囊充气；以及

基于物体的分类选择安全气囊的充气速率和充气体积中的至少一个。

根据本发明的一个实施例，其中第一类型的物体为行人，第二类型的物体为车辆。

根据本发明的一个实施例，当物体被分类为车辆时，充气速率和充气体积中的一个是较高的。

附图说明

图1是包括保险杠、能量吸收元件和安全气囊模块的车辆的保险杠总成的透视图；

图2是图1的保险杠总成的部分分解图；

图3是保险杠和安全气囊模块的部分分解图；

图4是具有显示为泄气状态和用虚线显示为展开状态的安全气囊模块的安全气囊的图1的保险杠总成的剖视图；

图5是具有处于展开状态和打破穿过能量吸收元件的安全气囊的保险杠总成的剖视图；

图6是保险杠总成的另一实施例的部分分解图；

图7是图6的保险杠总成的剖视图；

图8是显示了基于车辆遭受的碰撞类型的安全气囊模块的运行的流程图；以及

图9是与安全气囊模块的气体发生器连接的碰撞传感系统的原理图。

具体实施方式

参照附图，总体显示了车辆的保险杠总成10，其中遍及一些视图的相同的附图标记表示相同的部件。保险杠总成10包括保险杠14和邻近保险杠14的能量吸收元件16。安全气囊模块18包括由保险杠14支撑的气体发生器22和与气体发生器22连接的安全气囊20。安全气囊20被当安全气囊20充气时破裂的塑料或类似材料(未显示)包住。安全气囊20设置在保险杠14和能量吸收元件16之间。

如图4和6所示，在车辆正常运行过程中安全气囊20处于泄气状态。如图4和6中的虚线所示和如图5所示，在正面碰撞过程中，安全气囊20充气为展开状态。展开的安全气囊20在正面碰撞过程中吸收能量。如下所述，车辆包括用于在正面碰撞发生前感测正面碰撞和在正面碰撞之前和/或过程中指示气体发生器22展开安全气囊20的碰撞传感系统24，也就是预碰撞传感系统。

当充气时安全气囊模块18适应于基于碰撞类型以选定的充气速率和/或选定的体积给安全气囊20充气，以选择安全气囊20充气时的刚度。特别地，气体发生器22是可控的输出气体发生器，其可以有选择的启动以选定的充气速率和/或选定的体积给安全气囊20充气来完成要求的刚度和/或充气时间。举一个例子，可控输出气体发生器可以是可变输出气体发生器，其配置为例如以选定的充气速率和/或选定的体积连续地有选择地给安全气囊20充气。举另一个例子，可控输出气体发生器22可以是分级启动以选定的充气速率和/或选定的体积给安全气囊20充气的多级气体发生器。可供选择地，气体发生器22可以是配置为以单一充气速率和体积给安全气囊20充气的固定输出气体发生器。可以以任何适合的方式例如冷气体、烟火技术微气体发生器等启动气体发生器22。

在气体发生器22是可控输出气体发生器的结构中，气体发生器22可以给安全气囊充气至一些每个与不同碰撞类型相一致的不同的展开状态中的一个。例如，基于碰撞类型，每个不同的展开状态具有不同的充气速率和/或不同的充气体积，以选择当充气时安全气囊20的刚度。例如，不同的碰撞类型包括与第一类型物体(未显示)例如行人的碰撞，以及与第二类型物体(未显示)例如车辆的碰撞。特别地，不同的碰撞类型还包括基于车辆速度、行人的大小等的不同类型行人的碰撞。不同的碰撞类型包括不同类型的车辆与车辆的碰撞，例如全正面、部分偏斜、斜向碰撞、50％重叠碰撞等。

在由碰撞传感系统24所感测到的与第一类型的物体例如行人的碰撞过程中，可控输出气体发生器给安全气囊20充气至与第一类型的物体一致的展开状态。例如，当第一类型是行人时，安全气囊20展开为行人展开状态，这包括比在车辆与车辆碰撞过程中以较低速率和/或体积充气，来选择较低的安全气囊20充气时的刚度。换句话说，在行人碰撞过程中，可控的输出气体发生器以低功率展开运行来给安全气囊20充气至行人展开状态。

类似地，在由碰撞传感系统24所感测到的与第二类型物体例如车辆的碰撞过程中，可控输出气体发生器22给安全气囊20充气至与第二类型的物体一致的展开状态。例如，当第二类型是车辆时，安全气囊20展开为车辆与车辆展开状态，这包括比在行人碰撞过程中以较高速率和/或体积充气，来选择充气时较高的安全气囊20的刚度。换句话说，在车辆与车辆碰撞过程中，可控输出气体发生器以高功率展开运行来给安全气囊20充气至车辆与车辆展开状态。例如在低速碰撞过程中，可控输出气体发生器可以以高功率展开运行来给安全气囊20充气至在LSD测试中用于强化保险杠总成10的相对坚硬的状态。

通过给与不同类型的物体(例如行人或其它车辆)的碰撞的不同的安全气囊20充气，可以将保险杠总成10的刚度改进为特定的碰撞类型所需的水平，也就是对行人碰撞较软和对低速碰撞(如LSD测试时经历的)较硬。而且，安全气囊模块18和碰撞传感系统24集成于车辆目前存在的主动和被动的安全系统。另外，安全气囊模块18和碰撞传感系统24的紧凑和集成的特点有利地增加了车辆外部的款式和设计的灵活性。

参照图9，碰撞传感系统24包括至少一个碰撞传感器26和控制器28。碰撞传感器26配置为感测在车辆与物体之间的碰撞之前的物体。碰撞传感器26还配置为感测车辆的条件。控制器28配置为基于由碰撞传感器26感测的碰撞条件确定车辆和物体之间的碰撞条件，并确定安全气囊20的充气速率。

碰撞传感器26可以进一步定义为多个相同或不同类型的碰撞传感器。例如，多个碰撞传感器包括与控制器28连接的用于生成在视野范围内存在的物体的物体信号的物体遥感传感器30。物体遥感传感器30包括一个或多个类型的包括雷达、激光雷达和/或视觉系统的传感器。视觉系统包括一个或多个照相机、CCD图像传感器和/或CMOS图像传感器等。物体遥感传感器30配置为感测物体的存在和物体与车辆的距离，并确定检测到的物体的特征，例如物体的雷达反射特性、面积、高度和/或宽度。

继续参照图9，多个碰撞传感器还可以包括用于检测车辆速度的速度传感器32、测量车辆轨迹例如直线、转弯等的轨迹检测器34、用于测量方向盘的旋转的方向盘角度传感器36等。应当了解的是碰撞传感器26包括任何适合数量或类型的传感器。

控制器28可以是基于微处理器的控制器。碰撞传感器26与控制器28通信，以将数据传送给控制器28。基于碰撞传感器26传送的数据，控制器28命令气体发生器22以选定的速率和/或选定的体积给安全气囊20充气。

图8显示了运行碰撞传感系统24的示例。参照图8，如方框110所示，碰撞传感系统24感测车辆的周围环境。碰撞传感系统24检测车辆和物体之间的即将发生的碰撞。特别地，碰撞传感器26感测即将发生的碰撞。

如方框112所示，碰撞传感系统24评估正面碰撞威胁。碰撞传感系统24将物体分类为第一类型和第二类型中的一个，例如一个是行人，另一个是车辆。特别地，如果多个碰撞传感器26检测物体，碰撞传感器26将关于检测到的物体的数据传送给控制器28。控制器28基于来自多个碰撞传感器的数据确定感测到的物体是否是第一类型的物体或第二类型的物体，例如行人或其它车辆。控制器28基于物体的分类至少选择安全气囊20的充气速率和充气体积中的一个，来选择安全气囊20充气时的刚度。

继续参照图8，如方框114所示，当碰撞传感系统24例如控制器28确定感测的物体是第一类型例如行人，然后碰撞传感系统24确定碰撞是否即将发生。如果碰撞不是即将发生的，那么碰撞传感系统24不采取任何行动。如果碰撞即将发生，控制器28命令可控输出气体发生器22给安全气囊20充气至预定的状态，例如行人展开状态。特别地，如方框116所示，当物体被分类为行人时，控制器28命令气体发生器22基于分类以预选的充气速率和/或充气体积给安全气囊20充气至例如行人充气状态。如上所述，安全气囊20在保险杠和能量吸收元件16之间充气。

继续参照图8，如方框118所示，当碰撞传感系统24例如控制器28确定感测的物体是第二类型的例如另一车辆，然后碰撞传感系统24确定碰撞是否是即将发生。如果碰撞不是即将发生的，那么碰撞传感系统24不采取任何行动。如果碰撞即将发生，碰撞传感系统24如方框120所示的评估正面碰撞模式。控制器28命令可控输出气体发生器22给安全气囊20充气至预定的状态，例如车辆与车辆展开状态。特别地，如方框122所示，当物体被分类为另一车辆时，控制器28命令气体发生器22基于确定的模式以预选的充气速率和/或充气体积给安全气囊20充气至例如车辆与车辆充气状态。如上所述，安全气囊20在保险杠14和能量吸收元件16之间充气。还如上所述，当物体被分类为另一车辆时，充气速率和充气体积中的至少一个是较高的。

举一个例子，当控制器28基于来自碰撞传感器26的数据确定与其它车辆的低速碰撞即将发生，控制器28命令气体发生器22以高功率展开给在保险杠14和能量吸收元件16之间的安全气囊20充气。这使得保险杠总成10在由LSD测试的测试情况下变硬。换句话说，控制器28命令气体发生器22在低速碰撞过程中给安全气囊20充气使得保险杠总成10变硬。

保险杠总成10包括至少覆盖保险杠14和能量吸收元件16中的至少一个的一部分的罩板38。罩板38可以由任何适合的塑料聚合物例如可喷涂塑料聚合物形成。罩板38相对于能量吸收元件16和保险杠14可以是柔性的。

能量吸收元件16设置在保险杠14和罩板38之间。能量吸收元件16与保险杠14连接，或可供选择的固定在车辆的其它组件上。能量吸收元件16在预碰撞条件下安装在与罩板38相隔离的位置。可供选择地，在预碰撞条件下能量吸收元件16与罩板邻接。

能量吸收元件16在正面碰撞过程中例如在LSD测试的低速碰撞过程中变形来吸收能量。能量吸收元件16在正面碰撞过程中当安全气囊20充气的情况下和当安全气囊20未充气的情况下吸收能量。

能量吸收元件16由合适的材料和/或形状形成以在车辆的正面碰撞过程中变形来吸收能量。能量吸收元件16由泡沫、聚丙烯塑料或任何其它适合于在车辆正面碰撞过程中吸收能量的材料制成。能量吸收元件16包括限定U型横截面的用于在车辆的正面碰撞过程中变形的腔体40。

参照图4-6，能量吸收元件16的腔体40与保险杠14相对并容纳安全气囊20。如图4和6中的实线所示，安全气囊20在泄气状态折叠在腔体40内并如上所述被包住(未显示)。如图4和6中的虚线所示，安全气囊20在展开状态充满腔体40。当安全气囊20从泄气状态充气至展开状态时，安全气囊20将能量吸收元件16移向罩板38并远离保险杠14(未显示)。另外，或可供选择地，如图5所示，安全气囊20使能量吸收元件16破裂，并穿过能量吸收元件16朝向罩板38伸出(未显示)。安全气囊20在安全气囊20的展开过程中也穿过罩板38延伸。

参照图3-7，安全气囊模块18包括安装在气体发生器22上的支架42。支架42安装在保险杠14上。例如，支架42与保险杠14用螺栓连接，与保险杠14焊接或以任何其它适合的手段固定在保险杠14上。例如支架42可以是金属。

参照图1-7，保险杠14限定腔体44。例如，保险杠14的横截面为W型或C型。

参照图1-5，气体发生器22设置在保险杠14和能量吸收元件16之间。换句话说，气体发生器22可以安装在保险杠14的前面。在这样的结构中，气体发生器22和安全气囊20都曝露于能量吸收元件16的腔体16。

参照图6和7，可供选择地，保险杠14可以设置在气体发生器22和能量吸收元件16之间。换句话说，气体发生器22安装在保险杠14的后面。在这样的结构中，保险杠14保护气体发生器22以免例如在正面碰撞过程中损坏。如图6所示，气体发生器22可以安装在保险杠14的腔体44内。

参照图6和7，保险杠14限定穿孔46，使得安全气囊20与气体发生器22通过穿孔46连通。如图6和7所示，气体发生器22包括穿过穿孔46延伸并与安全气囊20接合的管道48。可供选择地，安全气囊20可以穿过穿孔46延伸至气体发生器22。保险杠14可以包括任何数量的穿孔46而气体发生器22可以包括相应数量的管道48。举例来说，图6所示的保险杠14包括三个穿孔46而气体发生器22包括三个管道48。

如上所述，能量吸收元件16在安全气囊20充气过程中相对于安全气囊20是易破的。例如，在安全气囊20充气过程中能量吸收元件16由安全气囊20推向罩板38。在这样的状态下，由安全气囊20施加给能量吸收元件16的力可以断开能量吸收元件16和车辆的其余部件例如保险杠14之间的连接。另外或可供选择地，在充气过程中安全气囊20可以撕裂能量吸收元件16。

车辆可以是任何类型的车辆。例如车辆可以是汽车。应当了解的是保险杠总成10可以用于任何适合类型的车辆。保险杠总成10安装在车辆的其余部件上，例如通过与车辆其余部件连接的臂12的使用。例如，臂12可以附接于车架。

本发明已经以示例性的方式进行描述，应当了解的是已经使用的术语意在词语本质的描述而不是限制。根据上述教导本发明的许多修改和变形是可能的，可以与具体描述不同地实施本发明。

Claims (6)

1.一种车辆的保险杠总成，保险杠总成包含：

保险杠；

与保险杠邻接的能量吸收元件；

安全气囊模块，其包括由保险杠支撑的可控输出气体发生器和与可控输出气体发生器连接并设置在保险杠和能量吸收元件之间的安全气囊；其中保险杠设置在气体发生器和能量吸收元件之间；气体发生器安装在保险杠的腔体内；以及

控制器，其配置为确定车辆和物体之间是行人碰撞或车辆与车辆的碰撞，以及基于行人碰撞或车辆与车辆的碰撞确定安全气囊的充气速率和充气体积中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的保险杠总成，进一步包含与控制器通信并配置为感测在车辆和物体之间碰撞之前的物体的碰撞传感器。

3.根据权利要求1所述的保险杠总成，其中能量吸收元件限定与保险杠面对并容纳安全气囊的腔体。

4.一种车辆的保险杠总成，保险杠总成包含：

保险杠；

与保险杠邻接的能量吸收元件；

安全气囊模块，其包括由保险杠支撑的气体发生器和与气体发生器连接的安全气囊，保险杠设置在气体发生器和能量吸收元件之间，安全气囊设置在保险杠和能量吸收元件之间；以及

控制器，其配置为确定车辆和物体之间是行人碰撞或车辆与车辆的碰撞，以及基于行人碰撞或车辆与车辆的碰撞确定安全气囊的充气速率和充气体积中的至少一个。

5.根据权利要求4所述的保险杠总成，其中保险杠限定穿孔，使得安全气囊和气体发生器通过穿孔彼此连通。

6.根据权利要求4所述的保险杠总成，其中能量吸收元件限定与保险杠面对并容纳安全气囊的腔体。