CN107662575A - 用于机动车辆的主动式发动机罩系统的撞击传感器装置 - Google Patents

Abstract

公开了用于主动式发动机罩系统的撞击传感器装置、这种撞击传感器装置的制造方法和使用方法、以及具有使用这种撞击传感器装置的主动式发动机罩系统的机动车辆。例如，公开了用于机动车辆的主动式发动机罩系统的撞击传感器装置。主动式发动机罩系统致动器可选择性地致动以使车辆的发动机罩移动。撞击传感器装置包括连接到感测管的传感器，以检测感测管的特征变化并响应地输出致动器触发信号。由高密度材料形成的第一块和第二块附接到与保险杠相邻的车身，并且共同地限定了内部通道，其内嵌套感测管。第一块可移动地附接到第二块，使得一个块相对于另一个块的位移启动感测管的特征变化。

Description

用于机动车辆的主动式发动机罩系统的撞击传感器装置

技术领域

本发明大体上涉及用于机动车辆的主动式发动机罩系统。更具体地，本发明的各个方面涉及用于触发主动式发动机罩系统的发动机罩升降致动器的撞击传感器装置。

背景技术

目前的成品机动车辆(比如现今的汽车)最初配备有隔室盖板组件，其可移动地安装到车身，以进出车辆的各个隔室。例如，传统的行李箱是位于车辆后部并被行李箱盖覆盖的大储存箱，其铰接在乘客车厢的后盖板下面。另一方面，驾驶员侧和乘客侧车门可打开和关闭以允许用户进出，以便进入和离开乘客车厢。相反，发动机罩(或在某些国家称为“发动机盖”)延伸越过并且覆盖车辆的发动机舱，以防止发动机部件被盗和损坏。对于乘用车，发动机罩通常铰接至仪表板下面的前向横梁或铰接至白车身(BIW)的横向发动机舱导轨，并且经由可释放锁止机构固定至前隔板横梁。

发动机罩通常使用冲压的金属板构造而成，其将显著的整体强度和刚度与光滑、可涂漆的外表面相结合。通常，通过将相对高强度的冲压金属(外部)面板(通常称为“A表面”)与预形成的内部加强板(通常称为“B表面”)(由一系列的发动机侧帽状截面增强件支撑)相结合来达到发动机罩刚度。帽状部分增强件通常位于发动机罩的内部面板和外部面板之间，并且包括朝向A表面的一对上凸缘以及朝向B表面的单个下凸缘，上凸缘和下凸缘通过腹板部分相互连接。这种传统的发动机罩结构通过将相对较硬的材料(通常是冲压铝或钢)放置成远离发动机罩的弯曲中轴线来增加发动机罩的弯曲刚度。

在某些车辆撞击情况下，物体可能向发动机罩上施加向下的力；发动机罩通常设计成当向其施加向下的力时变形。然而，发动机罩的可变形性以及相应地发动机罩吸收能量的能力可能被发动机罩到容纳在车辆发动机舱中的刚性安装部件的接近度所阻碍。作为实例，发动机罩和发动机缸体紧密接合时，发动机罩通过变形吸收能量的能力可能会受到很大的阻碍。然而，发动机罩和发动机舱部件之间的最小间隙可以提供显著的益处，比如驾驶员可视性改善、空气动力学增加以及期望的美学吸引力。相反，车辆发动机罩和发动机舱之间的额外间隙可以增加发动机罩在受到向下的作用力时吸收能量的能力。

为了在车辆运行期间保持低罩线，并在撞击事件期间在发动机罩和发动机舱内容物之间实现更大的间隙，许多车辆设置有主动式发动机罩系统(俗称为“主动抬升发动机罩”)，其在发动机罩变形之前，可操作地改变发动机罩相对于发动机的方向和/或位置。作为主动式车辆系统，发动机罩响应于撞击事件，通过弹簧加载或点火致动器自动地倾斜、抬升或以其它方式从发动机移开。这些致动器被撞击检测传感器装置激活，该撞击检测传感器装置被封装在车辆的前端，通常在外保险杠面板和内保险杠横梁之间。撞击检测传感器装置可以包括连接到空气管的相对两端的一对压力传感器，该空气管被封装在可压碎泡沫块的后面。当空气管在撞击时被通过保险杠面板传递到泡沫块的压碎力压缩时，压力传感器输出触发信号。传感器信号可以向车载电子控制单元(ECU)提供各种类型的撞击信息，比如撞击类型、撞击角度和撞击严重性。使用该信息，电子控制单元使用存储的撞击算法来确定撞击事件是否满足展开的阈值标准；如果满足，那么电子控制单元响应地触发点火电路来激活致动器，从而展开发动机罩。

发明内容

本文公开了用于机动车辆的主动式发动机罩系统的撞击传感器装置、这种撞击传感器装置的制造方法和使用方法、以及具有使用滑块式撞击传感器装置的主动式发动机罩系统的机动车辆。作为实例而非限制，公开了一种用于主动式发动机罩系统的新型前保险杠撞击传感器装置。对于这种装置，一对高密度能量吸收泡沫块包围可压缩感测管，其实质上可以是空气管、光纤管、活性材料管等。附接在感测管的任意一端或相对两端的是可用于对感测管的物理、化学或生物变化进行检测的传感器。采用这种装置，响应于通过保险杠面板结构传递到一个或两个块的撞击力，感测管由于泡沫块的位移而不是压缩而变形。泡沫块可以通过舌榫接合、燕尾接头或任何其它相关的接合技术附接在一起，这些技术使得能够在泡沫块移动期间滑动。例如，可以选择性地修改泡沫块的形状、尺寸、密度和/或相对位置，以满足主动式发动机罩系统的不同预期应用的不同设计参数。

至少一些所公开的概念带来的益处包括使用高密度泡沫用于前保险杠传感应用的能力，其有助于平衡主动式发动机罩传感性能与低速保险杠撞击负载情况。作为非限制性实例，滑动的高密度泡沫装置有助于通过减少可压碎泡沫固有的起始延迟来确保适当的致动器定时，同时使假正值最小化，并且消除了用低速撞击事件来替换低密度泡沫块的需要。此外，公开的撞击传感器装置可以容易地用各种形状、尺寸和密度进行修改，以满足广泛范围的性能目标，比如对于不同的车辆类型、不同的包装限制或不同的撞击性能标准。感测管的包装被简化，因为感测管可以封闭在滑动泡沫块之间，从而消除了在一个或两个块中制造管槽的需要。通过消除了使用垫板、粘合剂或安装硬件(比如，支架、紧固件、夹具等)来将感测管附接到泡沫块的需要，从而简化了撞击传感器装置的组装。

本发明的各个方面涉及用于主动式发动机罩系统的前保险杠撞击传感器结构。例如，公开了一种用于机动车辆的主动式发动机罩系统的撞击传感器装置。机动车辆包括附接到机动车辆车身上的前保险杠和发动机罩。主动式发动机罩系统包括一个或一个以上的致动器，其附接到车身并可以选择性地致动以移动发动机罩(比如，以向上的方向远离发动机缸体)。撞击传感器装置包括感测管和连接到感测管的传感器。传感器被配置成检测感测管的特征变化，并且响应地输出信号从而触发致动器。由高密度材料形成的第一块和第二块被配置成附接到与前保险杠相邻的车身。两个块共同限定了内部通道，其内嵌套感测管。第一块和第二块可移动地附接，使得第一块相对于第二块的位移启动了用于触发致动器的感测管的特征变化。

本发明的其它方面涉及具有主动式发动机罩系统的机动车辆。本文所用的“机动车辆”可以包括任何相关的车辆平台，比如乘用车(内燃机(ICE)、混合动力、电力、燃料电池等)、商业车辆、工业车辆、全地形车辆(ATV)等。在一个实例中，公开了一种机动车辆，其包括具有发动机舱的车身，发动机舱内安装有发动机，该机动车辆还包括能量吸收保险杠横梁，其在发动机舱的前方横向延伸穿过车辆的前部。可枢转地附接到车身的发动机罩覆盖了发动机舱。同样，也附接到车身的保险杠面板覆盖并隐藏了保险杠横梁。

该实例的机动车辆还包括主动式发动机罩系统，其具有一个或一个以上的点火致动器，该点火致动器附接到车身并且可选择性地致动以提升或以其它方式使发动机罩远离发动机舱。主动式发动机罩系统还包括可压缩流体填充的感测管和一对压力传感器，每个压力传感器连接到感测管的相应的相对端。压力传感器可操作用于检测感测管中的流体压力变化，并响应地将指示其的信号输出到车载电子控制单元(ECU)，从而触发点火致动器。第一和第二高密度泡沫/模制聚合物块被附接到车身上，布置在保险杠面板和保险杠横梁之间。这些块共同限定了内部通道，其内嵌套感测管。第一块可滑动地联接到第二泡沫块(比如，经由滑动燕尾接头)，使得第一块相对于第二块的直线向后移位压缩感测管，从而启动感测管中的流体压力变化。

根据本发明的其它方面，提供了撞击传感器装置的制造方法和使用方法。例如，公开了用于机动车辆的主动式发动机罩系统的撞击传感器装置的构造方法。该方法以任何顺序以及以具有更少或更多步骤的任何组合的方式包括：容纳感测管；将传感器连接到感测管，传感器被配置成检测感测管的特征变化并响应地输出信号从而触发主动式发动机罩系统的致动器；以及将感测管嵌套在由高密度材料形成的第一块和第二块之间共同限定的内部通道内，第一块和第二块配置成附接到与前保险杠相邻的机动车辆车身，其中第一块可移动地附接到第二块，使得第一块相对于第二块的位移启动感测管的特征变化。在一些实施例中，内部通道相对于第一块和第二块纵向延伸，使得感测管被夹在其间。该方法还可以包括由第一高密度泡沫形成第一块，并由不同于第一高密度泡沫的第二高密度泡沫形成第二块。

以上概述并非旨在代表本发明的每个实施例或每个方面。相反，前面的概述仅仅提供了本文所阐述的一些新颖的方面和特征的例示。从以下结合附图和所附权利要求书对用于实施本发明的代表性实施例和模式的详细描述中，将容易理解本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。

附图说明

图1是根据本发明的各个方面的具有主动式发动机罩系统的典型机动车辆的正视透视图。

图2是沿截面中的线2-2所取的图1的机动车辆的前保险杠组件的侧视图，示出了根据本发明的各个方面的撞击传感器装置。

图3是图2的撞击传感器装置的前透视图。

本发明可具有各种修改和替代形式，且已经通过附图中的实例示出了一些代表性的实施例，并且将在此详细描述。然而，应当理解，本发明的新颖方面不限于所公开的特定形式。相反，本发明旨在涵盖落入由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物、组合、子组合和替代物。

具体实施方式

本发明可具有许多不同形式的实施例。本发明的代表性实施例在附图中被示出并且将在本文中详细描述，应当理解，本发明被认为是本发明的原理的示例，并且不旨在将本发明的广泛方面限于所示的实施例。在这种情况下，例如在发明摘要、发明内容和具体实施方式部分中公开的但在权利要求中未明确阐述的要素和限制不应通过暗示、推断或以其它方式而单独或集体地并入权利要求中。为了此具体实施方式，除非特别声明：单数包括复数，反之亦然；词语“和”和“或”应该合取和析取；词语“全部”是指“任何和所有”；词语“任何”是指“任何和所有”；以及词语“包括”、“包含”和“具有”是指“包括但不限于”。此外，诸如“约”、“几乎”、“基本上”、“近似”等词语在本文中以“在、接近或接近于”或“3-5％以内”或“在可接受的制造公差内”或其任何逻辑组合的意义上使用。

现在参照附图，其中相同的附图标记在整个附图中表示相同的特征，图1中示出了一种典型的汽车-其被描述为标准的四门轿车，并且一般用10表示-其根据本发明的各个方面而示出。主动式发动机罩系统12安装在汽车10的前面(例如，客厢14的前面和前保险杠面板16的后面)，其具有延伸穿过并覆盖前方车厢20的可移动发动机罩18。所示的汽车10，在本文中也被称为“机动车辆”或“车辆”，仅仅是可以实践本发明的新颖方面的示例性应用。同样，将本发明的概念实现为利用点火致动器和基于流体压力的感测的主动式发动机罩系统也应该被理解为本文所公开的新颖概念的示例性应用。因此，应当理解，本发明的新颖方面和特征可以整合到其它类型的主动式发动机罩系统中，并且用于任何逻辑相关类型的机动车辆。最后，本文提供的附图不一定按比例绘制，并且纯粹用于指导目的。因此，附图中所示的具体和相对尺寸不应被解释为限制。

图1中示出了隔室覆盖发动机罩18的一个实例，其在本文中被表示为发动机罩或“发动机盖”，其可沿其侧边缘枢转地铰接到左侧和右侧发动机室轨道11(图1中仅可看到左侧轨道；然而，镜像对应部类似地位于车辆10的右侧(驾驶员)侧)。发动机罩18通过可释放的发动机罩闩(未示出)沿着其前边缘密闭固定，以确保在车辆操作期间发动机罩18保持关闭。可以位于客厢14内(比如，在转向柱下方或与驾驶员座椅框架附近)的发动机罩闩锁把手或闩锁释放按钮被启动，以对发动机罩释放缆索施加拉力。加载的发动机罩释放缆索可以是波顿缆索类型，其在与铰接安装件相对的发动机罩组件18的远端处启动弹簧偏压的发动机罩闩锁组件。这使得发动机罩组件18例如在一个或一个以上的汽缸的偏置力的作用下移动到打开位置。应当理解，车辆发动机罩18可以采用其它形式，例如“前置”发动机罩和“翼状”发动机罩，并且可以利用替代的安装和锁定机构。存放在发动机舱20内的是用于推进车辆10的任何现在已知或以下开发的原动机的部件，例如内燃机(ICE)、保险丝座、电池、点火线圈、挡风玻璃清洗器流体容器、动力转向流体储箱、发电机等。或者，对于具有中置发动机或后置发动机布置的机动车辆，前舱20可以用作车辆的行李箱。

为了在撞击事件期间在发动机罩18和发动机舱20的内容物之间提供额外的间隙，分别邻近发动机罩18的前部和后部框架布置的前后主动式发动机罩升降致动器22和24可选择性地致动，以将发动机罩18快速地移动(例如，在约15至30毫秒内)到抬升位置，如图1中所示。在至少一些实施例中，可能希望将致动器22、24分别集成到发动机罩组件18的前闭锁机构和后铰链中。这样，在撞击事件期间，铰链和闭锁机构的选择部分与发动机罩18一起抬升，并且不必被破坏，以便能够使发动机罩竖直移动。这些致动器22、24可以采用各种形式，包括机械、弹簧操作的致动器以及气动、点火操作的致动器。按照后者，每个致动器22、24可以包括活塞和汽缸装置，具有流体地联接到限定在活塞头和汽缸内部腔室的相对壁之间的可膨胀流体体积的气体发生器。响应于从车载电子控制单元(ECU)26(图2)接收到的点火命令信号，气体发生器点燃收集的可燃气体，以便用压缩气体快速填充汽缸的可膨胀流体体积。这种压缩气体反过来迫使活塞在大致竖直的方向上移动，从而提升发动机罩18。可以设想，主动式发动机罩系统12利用多于或少于四个的气动致动器。此外，致动器可以采用不同于图中所示的替代位置、方向和/或致动器类型。

接下来参照图2，示出了用于检测外部物体(例如，行人的下肢)与车辆10的前保险杠组件之间发生撞击事件的撞击传感器装置30，其通常由附接到车身并且覆盖能量吸收保险杠横梁28的保险杠面板16组成。前保险杠面板16相对较薄，通常由纤维增强塑料、液压成形热固性聚合物、或冲压金属材料制成，并被设计成提供空气动力学轮廓并改善保险杠下面部件的外观。相反，保险杠横梁28通常由挤压金属(比如挤压铝或钢)形成，并且设计成当机动车辆10经历正面撞击事件时吸收动能。对于至少一些实施例，可能期望撞击传感器装置30横向延伸越过车辆10的前部，跨越保险杠组件14、28的整个长度或基本上整个长度。

图2的撞击传感器装置30包括细长且可压缩的感测管32，其连接到一个或一个以上的感测装置34，所有这些感测装置34可以被收纳在保险杠面板16和保险杠横梁28之间所夹的保险杠组件内。虽然本身不是必需的，但是一些实施例包括一对压力传感器34A和34B，压力传感器34A和34B的每一个均流体地连接到含流体的感测管32的相应的相对端，如图3中所示。可选的替代配置可以使用光耦合到一个或一个以上的光电传感器的光纤感测管、与微控制器电耦合的基于智能材料(压电)的感测管、或任何其它传感器装置，其中感测管的压缩、张力和/或弯曲产生可由感测装置检测的可量化的特征变化。传感器34(或传感器34A、34B)检测感测管32的特征变化，比如管内的空气或其它气体介质的流体压力的变化，并响应地将信号输出到车载电子控制单元26。电子控制单元26接收来自传感器装置30的一个或多个信号，指示撞击感测管32中的压力变化量所确定的撞击事件已发生；电子控制单元26通过向点火致动器22、24发送触发信号来实现发动机罩18的抬升。

嵌套在车辆10内、由前保险杠面板16和保险杠横梁28包围的是一对能量吸收块，即第一(上部)块36位于第二(下部)块38的顶部上。一对能量吸收块36、38例如经由一个或一个以上的夹具40安装到车身上，用于将撞击传感器装置30附接到保险杠面板16和/或保险杠横梁28。块36、38可以由各种不同的材料制成；然而，在所示实例中，每个块36、38由高密度、耐撞击的泡沫(比如乙烯-醚泡沫)或模制聚合材料(比如发泡聚丙烯(EPP))形成。作为实例而非限制，高密度材料可以具有约4.0磅/立方英尺(lb/ft³)至约8lb/ft³的密度。在一些构造中，第一块36由具有不同(第一)密度(比如，约4.2至4.5lb/ft³)的一种类型的(第一)高密度泡沫形成，而第二块38由不同(第二)类型的具有不同(第二)密度(例如，约7.3至7.6lb/ft³)的高密度泡沫形成。或者，其中一个或两个块可以由其它能量吸收材料制成，比如热塑性或吹塑聚合物。

参照图2和图3，第一块和第二块36、38共同限定了细长的内部通道42，其内嵌套感测管32。作为非限制性实例，如图3中所示，每个块36、38具有细长主体，其具有稍微弯曲的相对端和具有闭合多边形(矩形)形状的横截面。当上部块36位于下部块38上时，块36、38的相对的下表面和上表面中的互补的阶梯区域37和39协同地形成相对于两个块36、38纵向延伸的内部通道42，使得感测管32被夹在其间。可以理解，可以单独地或共同地改变内部通道42的形状、布局和尺寸以适应其它传感器结构。可选地，块36、38中的一个或两个限定了传感器凹部44(图2)，其内可以牢固地嵌套相应的传感器34。采用所提出的图2和图3中所示的块结构，撞击传感器装置30消除了用于将感测管32联接到第一块和第二块36、38的传统的衬板、安装紧固件和粘合剂。

第一和第二泡沫块36、38可移动地互连，使得一个块相对于另一个块的位移启动感测管32中的传感器可检测的特征变化。根据图2和图3中所示的实例，第一块36比如通过滑动燕尾接头46可滑动地联接到第二块38，使得第一块沿着大致直线路径以向后方向D1(图2)移动。所示的燕尾接头46由一系列横向间隔开的锥形(“榫头”)突起48组成，它们从上部块36的底表面突出并且可滑动地伸缩到沿下部块38的上表面形成的相应的三角形(“榫眼”)狭槽50内。可以设想，撞击传感器装置30采用其它木工技术，包括指状接头、舌榫接头、拼接接头等，以及可附接的滑动装置，比如滚轮和轨道滑块、轴承滑块等，以将一个块滑动地附接到另一个块。作为另一种选择，撞击传感器装置30可以被构造成使得块36、38可枢转地联接，使得一个/两个块旋转成与另一个块接合，以实现所提出的其功能。在撞击事件中，撞击力通过前保险杠翼板16传递到上部块36的前表面；进而，上部块36又被向后推向保险杠横梁28，以压碎或以其它方式压缩两个块36、38之间的感测管32。通过该压缩力，感测管32的一部分接收由撞击引起的压力波。该压力波导致感测管32内的空气压力的可见峰值，其由传感器34进行检测。传感器34将其指示的电信号响应地输出到电子控制单元26，从而触发致动器22、24。

虽然已经参照所示实施例详细描述了本发明的各个方面，但是本领域技术人员将认识到，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行许多改变。本发明不限于本文公开的精确构造和组成；从前述描述中显而易见的任何和所有修改、变化和改变在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。此外，本概念明确地包括前述元件和特征的任何和所有组合和子组合。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的主动式发动机罩系统的撞击传感器装置，所述机动车辆包括车身，其具有附接到所述车身的前保险杠和发动机罩，所述主动式发动机罩系统包括附接到所述车身的致动器，其可选择性地致动以使所述发动机罩移动，所述撞击传感器装置包括：

感测管；

连接到所述感测管的传感器，其配置成检测所述感测管的特征变化，并且响应地输出信号从而触发所述致动器；以及

第一块和第二块，每个块均由高密度材料形成，并且配置成附接到与所述前保险杠相邻的所述车身，所述第一块和第二块共同地限定了内部通道，在其内嵌套所述感测管，其中所述第一块可移动地附接到所述第二块，使得所述第一块相对于所述第二块的位移启动所述感测管的所述特征变化。

2.根据权利要求1所述的撞击传感器装置，其中所述第一块由第一高密度泡沫形成，所述第二块由不同于所述第一高密度泡沫的第二高密度泡沫形成。

3.根据权利要求2所述的撞击传感器装置，其中所述第一高密度泡沫具有第一密度，所述第二高密度泡沫具有大于所述第一密度的第二密度。

4.根据权利要求1所述的撞击传感器装置，其中所述高密度材料具有约4磅/立方英尺(lb/ft³)至约8lb/ft³的密度。

5.根据权利要求1所述的撞击传感器装置，其中所述第一块和所述第二块均具有细长主体，其具有多边形形状的横截面。

6.根据权利要求1所述的撞击传感器装置，其中所述第一块可滑动地联接到所述第二块以沿着直线路径移动。

7.根据权利要求6所述的撞击传感器装置，其中所述第一块经由滑动燕尾接头联接到所述第二块。

8.根据权利要求1所述的撞击传感器装置，其中，所述第一块或所述第二块或两者限定了传感器凹部，所述传感器嵌套在所述传感器凹部内。

9.根据权利要求1所述的撞击传感器装置，其中所述感测管含有流体，并且其中所述传感器被配置成检测所述感测管中的流体压力变化。

10.根据权利要求9所述的撞击传感器装置，其中所述传感器包括一对压力传感器，每个所述压力传感器均连接到所述感测管的相应的相对端。