CN106553605A

CN106553605A - 包括可展开装置的车顶撞击吸收装置

Info

Publication number: CN106553605A
Application number: CN201610818706.8A
Authority: CN
Inventors: 迈克·詹姆斯·怀滕斯; 迪恩·M·贾拉迪; 穆罕默德·奥玛·法鲁克; S·M·伊斯坎达尔·法鲁克
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2017-04-05
Also published as: GB2542509A; RU2016136178A; US20170072889A1; GB201615785D0; DE102016117122A1; MX2016012076A

Abstract

一种用于车辆的车顶撞击吸收装置的可展开装置包括底板、与底板相对的顶板以及顶板和底板之间的空腔。车顶撞击吸收装置包括邻近底板的车顶内衬和与空腔连通的充气机。可展开装置由热塑性弹性体制成，并且相对于车顶内衬是柔性的。在车辆翻车期间，在展开位置的可展开装置可减少传递到乘员的撞击能量的量。

Description

包括可展开装置的车顶撞击吸收装置

技术领域

本公开涉及一种车辆的车顶撞击吸收装置，其包括可展开装置。

背景技术

当车辆的动量促使车辆翻滚到它的车顶上时，例如，围绕车辆的纵向轴线发生翻滚，发生车辆翻车。车辆翻车可能是单一的车辆事件，例如，当车辆开离道路并接触沟渠、路边、软土等时引起的那些事件，这些事件可以对车辆产生力，该力促使车辆翻车。在车辆和车辆发生碰撞期间，也可能会发生车辆翻车。美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)，采用其新车评估计划(NCAP)，例如，来评估车辆在单一车辆事件中的抗翻车性能。

在翻车过程中，乘客的头部可能会接触车内的车顶内衬。仍然有会设计一种装置，其可以减少翻车过程中从车顶内衬传递到乘员的撞击能量的量。

发明内容

一种车顶撞击吸收装置，包括：

车顶内衬；

可展开装置，该可展开装置包括与车顶内衬相邻的底板、与底板相对的顶板、和顶板和底板之间的空腔；

充气机，该充气机与空腔连通；以及

可展开装置由热塑性弹性体制成并且相对于车顶内衬是柔性的。

在一进一步的实施例中，充气机安装在顶板上。

在另一进一步的实施例中，还包括固定到顶板并且接合充气机的夹子。

在另一进一步的实施例中，夹子与顶板是一体的。

在另一进一步的实施例中，可展开装置包括在顶板和底板之间的空腔中的通道。

在另一进一步的实施例中，可展开装置包括在空腔中与通道连通的歧管。

在另一进一步的实施例中，通道各自沿纵轴线彼此平行地延伸。

在另一进一步的实施例中，顶板被固定在底板上，形成限定通道的壁。

在另一进一步的实施例中，可展开装置包括沿顶板和底板之间的空腔分布的褶皱。

本发明还公开了一种车顶撞击吸收装置，包括：

可展开装置，可展开装置包括底板、与底板相对的顶板、和顶板和底板之间的空腔；

充气机，充气机与空腔连通；以及

充气机被安装到顶板上。

在一进一步的实施例中，还包括：固定到顶板并且接合充气机的夹子。

在另一进一步的实施例中，夹子与顶板是一体的。

在另一进一步的实施例中，还包括与底板相邻的车顶内衬。

在另一进一步的实施例中，车顶内衬相对于可展开装置是刚性的。

在另一进一步的实施例中，可展开装置由热塑性弹性体制成。

附图说明

图1是包括顶板和设置在顶板下方的车顶撞击吸收装置的车辆的一部分的透视图；

图2A是车辆一部分的透视图，所示车辆包括具有车顶内衬的车顶撞击吸收装置和设置在车顶内衬和第一实施例的顶板之间处于未展开位置的可展开装置；

图2B是图2A的透视图，可展开装置处于展开位置；

图3A是沿图2A的线3截取的剖视图；

图3B是沿图2B的线3截取的剖视图；

图4是可展开装置在未展开位置的第二实施例的透视图；

图5A是沿图4的线5截取的可展开装置的第二实施例的剖视图；

图5B是图5A中可展开装置在展开位置的剖视图；

图6是翻车撞击吸收系统的原理示意图。

具体实施方式

参照附图，其中相同的附图标记表示几个视图中相同的部分，用于车辆14的车顶撞击吸收装置12包括车顶内衬22和可展开装置10、100。可展开装置10、100包括邻近车顶内衬22的底板16、116，与底板16、116相对的顶板18、118，和顶板18、118和底板16、116之间的空腔20。充气机24与空腔20连通。可展开装置10、100由热塑性弹性体制成，并且相对于车顶内衬22是柔性的。

如下面进一步所述，在车辆没有翻车的情况下，可展开装置10、100处于未展开位置，如图1、2A、3A、4和5A所示。在车辆14翻车过程中，可展开装置10、100可充气到展开位置，如图2B、3B和5B所示，以辅助缓冲车顶内衬22和乘客26——例如乘客26的头——之间的撞击。尤其是，例如，处于未展开位置的可展开装置10、100可以被定位在，即夹在，车辆14的车顶内衬22与车顶板28之间，并可以在车辆14的一个或多个乘客上方直接延伸。当感测到翻车时，如下面进一步所述，可展开装置10、100可以展开使可展开装置10、100挤压车顶板28并推动车顶内衬22朝向乘客26，从而增加了车顶内衬22和车顶板28之间的空间。在翻车情况中，当乘客26朝向车顶内衬22移动时，在展开位置的可展开装置10、100可吸收来自乘客26的能量。此外，车顶撞击吸收装置12可以被集成到现有的车辆中，而不需要改变主体结构，这可以减少开发时间和成本。

如下面进一步所述，可展开装置10的第一实施例示于图1-3B，并且可展开装置100的第二实施例示于图4-5B。如下面进一步所述，可展开装置10的第一实施例的空腔20可被划分为通道56。可展开装置100的第二实施例的空腔20可以是未被划分的。

参考图1，车辆14包括车顶板28和结构部件，例如，横梁32、支柱34、和纵梁36，它们通常限定了车辆14的乘客舱38。车辆14可以是任何乘客车辆或商用车辆，包括汽车、卡车、越野车、跨界车等。

横梁32可沿车顶板28间隔开，并固定在纵梁36和车顶板28上。三个横梁32，例如，在图1中所示。支柱34和纵梁36可通过任何合适的工艺形成并通过任何合适的方式被固定在一起。横梁32、支柱34和纵梁36可以由任何合适的材料制成，例如，金属片如钢，铝等。

车辆14的车顶板28横跨横梁32、支柱34和纵梁36。车顶板28可被固定到横梁32、支柱34、和/或纵梁36上。车顶板28可以由任何合适的材料制成，例如，金属片如钢，铝等。

参考图2A、2B和4所示，车辆14可以包括位于乘客舱38中的前座40。前座40通常限定了前排乘客区域42和后排乘客区域44。后座(未示出)可以位于乘客舱38的后排乘客区域44中。如图2A、2B和4所示，例如，车辆14包括设置在前排46的两个相邻的前座40。车辆14可以包括以任何合适的排数设置的任何适当数量的前座40和后座。

参考图15B，车顶内衬22可跨越乘客舱38延伸，例如，前排乘客区域42和后排乘客区域44。车顶内衬22为了附件的连接可以限定出穿过车顶内衬22的开口48，附件是例如信息娱乐设备、空气管道、遮阳板、扶手把手、衣钩，等等。例如，三个这样的开口48示于图2A、2B和4中。

车顶内衬22可以以任何合适的方式被固定到车顶板28和/或横梁32上，例如，通过紧固件(未示出)、磁铁(未示出)等。如上所述和下面进一步所述，可展开装置10、100可以被固定到车顶内衬22上。随着可展开装置10、100从未展开位置向展开位置展开，可展开装置10、100可以迫使车顶内衬22凸出，并且车顶内衬22可以保持固定到车顶板28和/或横梁32上。可替代地，可展开装置10、100可以从车顶板28和/或横梁32分离车顶内衬22，并从车顶板28和/或横梁32将车顶内衬22移开。将车顶内衬22连接到车顶板28和/或横梁32的紧固件、磁体等，可被设计为当可展开装置10、100充气到展开位置时与车顶板28和/或横梁32分离。

车顶内衬22可以由合适的材料的不同层形成。最靠近乘客舱38的层可以由织物或织物类似材料制成，如针织物，其可被选择是出于耐久性和外观的原因，因为该层是车辆14的乘客舱38内可见的。也就是说，最靠近乘客舱38这层可以具有A级表面。用于加强车顶内衬22的层可以由任何合适的热塑性塑料制成，例如，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等。车顶内衬22最靠近车顶板28的层可由结合到平纹棉麻织物的脱模膜形成。脱模膜可以由任何合适的材料制成，例如，聚乙烯等。平纹棉麻织物可以由任何合适的材料制成，例如，聚醚砜(PES)等。车顶内衬22可包括额外的泡沫层，例如聚氨酯泡沫，还包括玻璃纤维垫，例如，玻璃纤维。所有层可以用粘结剂彼此连接。

参考图3A、3B、5A和5B，可展开装置10、100的底板16、116可以与车顶内衬22相邻，如图1-5B中可展开装置10、100的两个实施例所示。可展开装置10、100的底板16、116可被固定到车顶内衬22上。例如，底部板16，116可通过粘合剂54，例如，水基粘合剂、环氧树脂等粘接到车顶内衬22上。粘合剂54被构造为当可展开装置10、100处于未展开位置时，将可展开装置10、100的底板16、116固定到车顶内衬22上，如图3A和5A所示。此外，粘合剂54可以被构造为当可展开装置10、100处于展开位置时，将可展开装置10、100的底板16、116固定到车顶内衬22，如图3B和5B所示。替代粘合剂54的方案，或者除了粘合剂54外，可展开装置10、100还可以以任何合适的方式固定到车顶内衬上。

继续参考图1-5B，顶板18、118与底板16、116相对。如图1所示，顶板18、118与车辆14车顶板28和/或横梁32相邻。当可展开装置10、100从如图3A和5A所示的未展开位置向如图3B和图5B中所示的展开位置展开时，顶板18、118推动抵靠车辆14的车顶板28。顶板18、118可以与车顶板28相邻而不使用任何粘合剂或其它紧固件，例如，与车顶板28接触和从车顶板28上分离。

可展开装置10、100可以被构造为横跨整个乘客舱38的前排乘客区域42延伸，如例如在图2A、2B和4中所示。另外，或者在替代方案中，可展开装置10、100可以被构造为横跨整个乘客舱38的后排乘客区域44延伸，如例如在图1中所示。另外，或者在替代方案中，可展开装置10、100可延伸到横跨额外的排数，例如第三、第四等排。可展开装置10、100的设计最大限度地减少其在未展开位置的封装厚度，以便为乘客26提供最大化的头部空间。在展开位置的可展开装置10、100具有从车顶内衬22向车顶板28的方向上25-50毫米的厚度。

如上所述，可展开装置10、100相对于车顶内衬22是柔性的。在车辆14翻车过程中，当展开装置10、100处于展开位置时，乘客26可以触及车顶内衬22。在这种情况下，由于可展开装置10、100相对于车顶内衬22是柔性的，来自乘客26的撞击能量可通过车顶内衬22被转移，并通过可展开装置10、100吸收。

在第一实施例中，如上所述，可展开装置10的空腔20可以限定在顶板18和底板16之间。空腔20可以进一步通过周界50限定，周界50形成在顶板18被固定在底板16的地方。例如，顶板18可以通过焊接，例如，超声波焊接等，被固定在底板16上。作为另一实例，顶板18可以通过粘合剂，例如环氧树脂粘合剂、丙烯酸粘合剂等是固定到底板16上。或者，顶板18可以与底板16整体形成，例如作为单个连续单元同时形成以形成周界50。例如，顶板18和底板16可以是从同一块材料通过例如吹塑、注塑等加工得到，其中所用模具将形成周界50。

在可展开装置10的第一实施例的周界50内，腔体20可以被划分成通道56，如图2A-2B中最佳所示。通道56由壁52限定。壁52形成在顶板18被固定到底板16(如下所述)的地方。最外层最接近周界50的通道56由周界50和壁52限定。通道56由壁52彼此隔开，并且每个通道56沿纵向轴线L彼此平行地延伸，如图2A-2B所示。

如图3A-3B所示，壁52形成在周界50内，在这里顶板18被固定在底板16上。例如，顶板18可以通过焊接，例如超声波焊接等，被固定到底板16上。作为另一个示例，顶板18可以由粘合剂固定在底板16上，粘合剂是例如环氧树脂粘合剂、丙烯酸粘合剂等。或者，顶板18可以与底板16整体成形，即，作为单个连续单元同时形成以形成壁52。例如，顶板18和底板16可以是从同一块材料通过例如吹塑、注塑等加工得到，其中所用模具将形成壁52。

在第一实施例中，可展开装置10包括在空腔20内的歧管58。例如，歧管58可以被设置在周界50内，并且可以与所有的通道56连通，如图在图1-2B所示。歧管58的结构，例如，歧管58的长度、宽度和数目，可以由壁52的布局限定。如图1-2B所示，例如，通道56的纵向长度由壁52限定，并且歧管58的宽度反比于通道56的长度。具体地说，壁52的纵向长度越长，歧管58的宽度越短。或者，可能有一个以上的歧管58，并且歧管58可以是任何合适的尺寸和形状，例如正方形、长方形、圆形等。歧管58的目的是均匀地分布充气介质(没有标号，如下所述)到通道56中。

参照可展开装置10的第一实施例，通道56和歧管58可被构造以优化可展开装置10的展开。例如，通道56的数目、通道56的长度、通道56的宽度、歧管58的大小等可以被设计以提供所需的展开时间，也就是说，从未展开位置充气到展开位置的时间。可展开装置10在展开位置的厚度也可通过通道56的数量和宽度进行控制。例如，增加通道56的数量可以减小可展开装置10的展开厚度和展开时间。在翻车过程中当乘员26触及车顶内衬22和可展开装置10时，通道56可通过提供滑动阻力最小化乘员26头部的滚动。

在第二实施例中，如上所述，可展开装置100的空腔20可以被限定在顶板118和底板116之间。空腔20可以进一步由褶皱60限定，如图4-5B所示。如上所述，可展开装置100的第二实施方式的空腔20是未划分的。具体地，空腔20不包含通道56、歧管58或壁52。

褶皱60可以与顶板118整体形成，即作为单个连续单元同时形成。例如，褶皱60和顶板118可以由同一块材料被吹塑成型，其中所用模具将包含褶皱60的形状，例如Z形、S形等。或者，褶皱60和顶板118可单独形成并随后焊接在一起，例如，超声波焊接。在任一种情况下，褶皱60随后被焊接到底板116，以形成可展开装置100的空腔20，如图5A-5B所示。或者，褶皱60可与底板116整体形成，即作为单个连续单元同时形成。例如，褶皱60和底板116可由同一块材料吹塑成型，其中所用模具将包含褶皱60的形状，例如Z形、S形等。在这种情况下，褶皱60随后焊接到顶板118上，以形成可展开装置100的空腔20。作为另一种选择，褶皱60、顶板118和底板116可以作为单个连续单元同时形成。例如，褶皱60、顶板118和底板116可以由同一块材料吹塑成型，以形成可展开装置100的空腔20，其中所用模具将包含褶皱60的形状，例如Z形、S形等。

顶板18、118，底板16、116和褶皱60可由任意合适的具有热塑性和弹性特性的聚合物材料制成，例如，热塑性弹性体(TPE)。合适的用于顶板18、118，底部面板16、116和褶皱60的TPE材料种类可以是，例如，热塑性烯烃(TPO)等。在展开位置的可展开装置10、100的特性可以允许顶板18、118，底板16、116和褶皱60，以及通道56和歧管58拉伸到比它们各自在未展开位置时的尺寸更大的尺寸。顶板18、118，底板16、116和褶皱60中的每一个的材料厚度可以是均匀的。顶板18、118，底板16、116和/或褶皱69的材料厚度可以是1-3mm之间。

如图4中所示，充气器24可以支撑在可展开装置100的顶板118上。具体而言，顶板118可包括夹子64，夹子64将充气机24固定到顶板118上，在这里可展开装置100和充气器24可以作为一个单元移动。夹子64可以与顶板118整体形成，即作为单个连续单元同时形成。例如，夹子64和顶板118可以由同一块材料吹塑成型，如上面所述，其中所用模具限定了夹子64的形状。或者，夹子64，例如为U形夹、弹簧夹等，和顶板118可以单独形成并随后通过铆钉、螺纹螺钉、粘合剂等紧固在一起。单独形成的夹子64可以由任何合适的材料制成，例如金属如钢、铝等。或者，例如，单独形成的夹子64可由工程塑料，例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚氯乙烯(PVC)等制成。

或者，充气机24可以由横梁32中的任一个支撑，例如，如图1所示。或者，充气机24可以由支柱34或纵梁36支撑。为了示例性目的，该充气机24被与第一实施例的可展开装置10隔开，如图1-2B所示，并且充气机24被安装到可展开装置100的第二实施例的顶板18、118上，如图4所示。如下面进一步所述，第一实施例的可展开装置10可以被构造成将充气机24安装到可展开装置10的顶板18、118上，以及第二实施例的可展开装置100可以被构造为具有与可展开装置100隔开的充气机24。

充气机24通过充气介质，例如气体，使空腔20膨胀。充气器24可以是，例如，使用化学反应以驱动充气介质进入空腔20的烟火充气机。或者，充气器24可以是，例如，冷气充气机，它激活时，其点燃烟火填料，该烟火填料产生用于经由填充管62(下面进一步描述)将加压充气介质释放到空腔20的开口。充气器24可以是冷气充气机。可选择地，充气机24可以是任何合适的类型，例如，混合充气机。

参照图1-2B和4所示，车顶撞击吸收装置12可以包括从充气机24延伸到可展开装置10、100的空腔20的填充管62。充气机24可以具有一个或多个端口(未编号)，例如，如图中所示的一个端口，该端口通过填充管62与空腔20连通。车顶撞击吸收装置12可以包括一个或多个填充管62，例如，如图所示的一个填充管62。空腔20可包括任何合适数目的连接点66，例如，如图中所示的一个连接点66，连接点彼此间隔以接收填充管62。

填充管62可以由任何合适的高强度柔性材料制成。例如，填充管62可以是丁腈橡胶、尼龙、热塑性弹性体(TPE)等。

翻车撞击吸收系统68的原理图如图6所示，它包括翻车感测系统30、充气机24和可展开装置10、100。翻车感测系统30可包括用于感测车辆14的翻车的传感器70，以及控制器72，控制器72与传感器70和充气机24通信，用于激活充气机24，例如，当传感器70感测到车辆14翻车时，用于提供脉冲到充气机24的烟火填料。替代性地或除了感测翻车以外，翻车感测系统30可以被构造为在实际的翻车之前感测到翻车，也就是，预翻车感测。该传感器70可以是任何合适的类型，例如，使用雷达、激光雷达和/或视觉系统。视觉系统可以包括一个或多个摄像机、电荷耦合器件(CCD)图像传感器和/或互补式金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器等。

控制器72可以是基于微处理器的控制器。传感器70与控制器72通信从而向控制器72传送数据。基于由传感器70传送的数据，控制器72指令充气机24激活。控制器72可以被编程以响应于车辆14的翻车而激活充气器24以使可展开装置10、100的空腔20充气到展开位置。

控制器72和传感器70可以连接到车辆14的通信总线74，如控制器局域网络(CAN)总线。控制器72可以使用来自通信总线74的信息，以控制充气机24的激活。充气机24可以被连接到控制器72，如图6所示，或者可以直接连接到通信总线74上。

在操作中，在车辆14的正常运行的条件下，可展开装置10、100的空腔20处于未展开位置，如图1、2A、3A、4和5A所示。当传感器70感测到车辆14的翻车时，翻车感测系统30触发充气机24以通过充气介质使空腔20由未展开位置充气到展开位置。特别地，一旦检测到车辆14的翻车，翻车感测系统30就使可展开装置10、100的空腔20充气至展开位置，如图2B、3B和5B所示。

本公开已经以说明性的方式进行了描述，并且可以理解的是已经使用的术语是具有旨在进行描述而不是用来限制的性质的语句。在上述教导的基础上对本公开做出的很多修改和变形是可能的，并且本公开可以以不同于具体描述的方式来实施。

Claims

1.一种车顶撞击吸收装置，包括：

车顶内衬；

可展开装置，所述可展开装置包括与所述车顶内衬相邻的底板、与所述底板相对的顶板、和所述顶板和所述底板之间的空腔；

充气机，所述充气机与所述空腔连通；以及

所述可展开装置由热塑性弹性体制成并且相对于车顶内衬是柔性的。

2.如权利要求1中所述的车顶撞击吸收装置，其中所述充气机安装在所述顶板上。

3.如权利要求1中所述的车顶撞击吸收装置，还包括：固定到所述顶板并且接合所述充气机的夹子。

4.如权利要求3中所述的车顶撞击吸收装置，其中所述夹子与所述顶板是一体的。

5.如权利要求1中所述的车顶撞击吸收装置，其中所述可展开装置包括在所述顶板和所述底板之间的所述空腔中的通道。

6.如权利要求5中所述的车顶撞击吸收装置，其中所述可展开装置包括在所述空腔中与所述通道连通的歧管。

7.如权利要求5中所述的车顶撞击吸收装置，其中所述通道各自沿纵轴线彼此平行地延伸。

8.如权利要求5中所述的车顶撞击吸收装置，其中所述顶板被固定在所述底板上，形成限定所述通道的壁。

9.如权利要求1中所述的车顶撞击吸收装置，其中所述可展开装置包括沿所述顶板和所述底板之间的所述空腔分布的褶皱。

10.一种车顶撞击吸收装置，包括：

可展开装置，所述可展开装置包括底板、与所述底板相对的顶板、和所述顶板和所述底板之间的空腔；

充气机，所述充气机与所述空腔连通；以及

所述充气机被安装到所述顶板上。

11.如权利要求10中所述的车顶撞击吸收装置，还包括：固定到所述顶板并且接合所述充气机的夹子。

12.如权利要求11中所述的车顶撞击吸收装置，其中所述夹子与所述顶板是一体的。

13.如权利要求10中所述的车顶撞击吸收装置，还包括与所述底板相邻的车顶内衬。

14.如权利要求13中所述的车顶撞击吸收装置，其中所述车顶内衬相对于所述可展开装置是刚性的。

15.如权利要求14中所述的车顶撞击吸收装置，其中所述可展开装置由热塑性弹性体制成。

16.如权利要求10中所述的车顶撞击吸收装置，其中所述可展开装置包括在所述顶板和所述底板之间的所述空腔中的通道。

17.如权利要求16中所述的车顶撞击吸收装置，其中所述可展开装置包括在所述空腔中与所述通道连通的歧管。

18.如权利要求16中所述的车顶撞击吸收装置，其中所述通道各自沿纵轴线彼此平行地延伸。

19.如权利要求16中所述的车顶撞击吸收装置，其中所述顶板被固定在所述底板上，形成限定所述通道的壁。

20.如权利要求10中所述的车顶撞击吸收装置，其中所述可展开装置包括沿所述顶板和所述底板之间的所述空腔分布的褶皱。