CN108501859B - 一种碰撞时保护行人的能量吸收装置及保护行人的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种碰撞时保护行人的能量吸收装置，用于在车辆与行人发生碰撞时吸收碰撞时的冲击能量，包括：前风窗框，其具有靠近车辆的顶部的上窗框；弹出构件，其设置成在被触发时能够以一预设速度从上窗框弹出，以至少同时覆盖车辆的前风窗玻璃和发动机罩的后缘；其中，弹出构件的材料选择成完全透明或具有一预设透明度的材料，并构造成能够在碰撞时发生变形，以吸收碰撞时的冲击能量。由于在前风窗的前部增设一层弹出构件，并且该弹出构件在被触发时能够至少同时覆盖该车辆的前风窗玻璃和发动机罩的后缘，使得在车辆与行人发生碰撞时，能够避免行人的头部撞击到前风窗玻璃中下部和发动机罩的后缘等较硬的区域，从而减轻行人头部的伤害。

Description

一种碰撞时保护行人的能量吸收装置及保护行人的方法

技术领域

本发明涉及汽车安全技术领域，特别是涉及一种碰撞时保护行人的能量吸收装置及保护行人的方法。

背景技术

当车辆与行人发生碰撞时，前风窗玻璃通常是行人头部最容易接触的区域。在前风窗玻璃下缘至发动机罩后缘的区域内，由于车身结构刚度较大，更容易造成较严重的头部伤害。并且在这一区域，头部发生碰撞的几率也明显高于车辆的其他位置。

目前，针对这一区域的安全保护方案主要是在这一区域安装行人安全气囊。当行人与车辆发生碰撞的瞬间，通过打开该行人安全气囊，使得头部撞击在安全气囊处，从而避免头部直接撞击在刚度较大的前风窗玻璃下缘至发动机罩后缘区域，也就有效减轻了行人的头部伤害。

然而，行人安全气囊的设置只针对特定身高的行人设计，若身高偏高或偏矮，该气囊就不能有效地对头部进行保护。此外，当安全气囊展开后，其会覆盖前风窗玻璃的大部分面积，使得驾驶员的视野变差，增加了与行人发生二次碰撞的风险。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种碰撞时保护行人的能量吸收装置及保护行人的方法，以在减轻行人的头部伤害的同时，能够避免车辆与行人发生二次碰撞的风险。

特别地，本发明提供了一种碰撞时保护行人的能量吸收装置，用于吸收车辆与行人发生碰撞时的冲击能量，包括：

前风窗框，其具有靠近所述车辆的顶部的上窗框；

弹出构件，其设置成在被触发时能够以一预设速度从所述上窗框弹出，以至少同时覆盖所述车辆的前风窗玻璃和发动机罩的后缘；

其中，所述弹出构件的材料选择成完全透明或具有一预设透明度的材料，并构造成能够在碰撞时发生变形，以吸收碰撞时的冲击能量。

进一步地，所述弹出构件设置成在覆盖所述车辆的前风窗玻璃时与所述前风窗玻璃之间具有一预设距离，以使得所述弹出构件具有一空间发生变形。

进一步地，所述上窗框处具有一弹出口，所述弹出口构造成在所述弹出构件被触发时使得所述弹出构件沿着第一方向朝向所述前风窗玻璃的下缘移动；

其中，所述第一方向设置成使得所述弹出构件与所述前风窗玻璃之间具有一预设夹角，以使得所述弹出构件与所述前风窗玻璃之间具有所述预设距离。

进一步地，所述弹出构件设置成以片状的形式收纳在所述车辆的顶部的第一预定空间内。

进一步地，所述能量吸收装置还包括：

第一限位机构，用于在所述弹出构件未被触发时将所述弹出构件限位在所述第一预定空间内，在所述弹出构件被触发时将所述弹出构件从所述第一预定空间内释放出；和

第一引爆装置，其与所述第一限位机构相连，用于在所述第一引爆装置被引爆时使得所述第一限位机构将所述弹出构件从所述第一预定空间以所述预设速度释放出。

进一步地，所述弹出构件设置成以卷绕的方式卷绕在所述上窗框的第二预定空间中。

进一步地，所述能量吸收装置还包括：

第二限位机构，用于在所述弹出构件未被触发时将所述弹出构件限位在所述第二预定空间内，在所述弹出构件被触发时将所述弹出构件从所述第二预定空间内释放出；和

第二引爆装置，其与所述第二限位机构相连，用于在所述第二引爆装置被引爆时使得所述第二限位机构将所述弹出构件从所述第二预定空间以所述预设速度释放出。

进一步地，所述能量吸收装置还包括：

锁紧机构，用于在所述弹出构件被释放时锁紧所述弹出构件的一端，以使得所述弹出构件的另一端被释放。

进一步地，所述能量吸收装置还包括：

压力传感器，用于检测行人碰撞到所述车辆时的压力信号；和

控制器，用于根据所述压力信号判断是否需要引爆所述第一引爆装置或第二引爆装置。

特别地，本发明还提供了一种利用上述能量吸收装置保护行人的方法，包括如下步骤：

获取车辆的行驶速度、车身状态信息和压力传感器检测到的压力信号；

根据所述车辆的行驶速度、车身状态信息和压力信号判断是否触发所述弹出构件，以使得所述弹出构件以一预设速度从上窗框弹出。

根据本发明的方案，由于在前风窗的前部增设一层弹出构件，并且该弹出构件在被触发时能够至少同时覆盖该车辆的前风窗玻璃和发动机罩的后缘，使得在车辆与行人发生碰撞时，能够避免行人的头部撞击到前风窗玻璃中下部和发动机罩的后缘等较硬的区域，从而减轻行人头部的伤害。

进一步地，由于该弹出构件的材料选择为完全透明或具有一预设透明度的材料，使得在车辆和行人发生碰撞时，能够避免由于弹出构件的遮挡而影响驾驶员的视野，从而避免由于驾驶员的误操作对行人造成的二次伤害。此外，由于弹出构件在弹出时与前风窗玻璃之间具有一空间，增加了行人头部在前风窗玻璃的吸能空间。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的碰撞时保护行人的能量吸收装置的示意性结构图；

图2是根据本发明一个实施例的碰撞时保护行人的能量吸收装置的示意性结构图，其中示出了利用本发明能量吸收装置后碰撞时行人撞击到车辆时的状态图；

图3是根据本发明一个实施例的弹出构件的结构截面图；

图4是根据本发明一个实施例的利用能量吸收装置保护行人的方法的示意性流程图。

具体实施方式

在以下实施例中，将车辆的行进方向的前侧及后侧分别作为“前”、“后”，且将车辆的朝向行进方向时的上方及下方分别作为“上”、“下”进行说明。

图1示出了现有技术中碰撞时行人180撞击到车辆时的状态图。如图1所示，在车辆与行人180发生碰撞时，通常行人180的头部会撞击到前风窗玻璃130的中下部和发动机罩170下缘的区域。

图2示出了根据本发明一个实施例的碰撞时保护行人180的能量吸收装置的示意性结构图，其中示出了利用本发明能量吸收装置后碰撞时行人180撞击到车辆时的状态图。该能量吸收装置用于在车辆与行人180发生碰撞时吸收碰撞时的冲击能量。如图2所示，该能量吸收装置可以包括压力传感器150、控制器160和弹出构件120。该压力传感器150可以设置在车辆的前保险杠处，以检测前保险杠处受到的压力信号。该控制器160与该压力传感器150相连，以接收压力传感器150的压力信号。该控制器160还可以接收车辆的行驶速度和车身状态信息，并结合压力传感器150检测到的压力信号，判断是否需要触发弹出构件120，一旦确定要触发弹出构件120，则将该弹出构件120以一预设速度弹出，并至少同时覆盖车辆的前风窗玻璃130和发动机罩170的后缘。弹出时间控制在20-30s之间，例如可以是20s、25s或30s。该弹出构件120的材料可以为完全透明或具有一预设透明度的材料，以避免在该弹出构件120被弹出时不遮挡驾驶员的视野，从而可以避免对行人180造成的二次伤害。此外，该弹出构件120还具有一定的可变形性，以在车辆和行人180发生碰撞时，该弹出构件120可以发生变形，以吸收碰撞时的冲击能量。

根据本发明的方案，由于在前风窗的前部增设一层弹出构件120，并且该弹出构件120在被触发时能够至少同时覆盖该车辆的前风窗玻璃130和发动机罩170的后缘，使得在车辆与行人180发生碰撞时，能够避免行人180的头部撞击到前风窗玻璃130中下部和发动机罩170的后缘等较硬的区域，从而减轻行人180头部的伤害。由于该弹出构件120的材料选择为完全透明或具有一预设透明度的材料，使得在车辆和行人180发生碰撞时，能够避免由于弹出构件120的遮挡而影响驾驶员的视野，从而避免由于驾驶员的误操作对行人180造成的二次伤害。

该能量吸收装置一般性还可以包括前风窗框和车顶。该前风窗框可以包括上窗框110和与该上窗框110相反的下窗框，其一般性用于安装前风窗玻璃130。其中，该上窗框110与车顶相连接。

在第一个实施例中，该上窗框110和车顶共同限定第一预定空间，用于放置弹出构件120。该弹出构件120以片状的方式收纳在该第一预定空间内。其中，第一预定空间也可以是在车顶的位置处，上窗框110处具有与该车顶相连通的弹出口。该弹出构件120具有两种状态，一种状态是被放置在上窗框110和车顶共同限定的第一预定空间内，即未被触发的状态，另一种状态是从该第一预定空间弹出，即被触发的状态。该能量吸收装置还可以包括锁紧机构和第一限位机构140，该第一限位机构140用于在该弹出构件120未处于被触发的状态时被限位在第一预定空间内，在该弹出构件120处于被触发的状态时，该弹出机构被从该第一预定空间以上述预设速度释放出。该锁紧机构与该弹出机构的一端相连，用于在该弹出机构被释放时能够锁紧其一端，以释放其另一端。锁紧机构可以保证在弹出该弹出构件120时能够固定该弹出构件120的一端，而释放其另一端，避免了弹出构件120在弹出时对行人180造成伤害。

此外，为了使得该弹出机构能够以预设速度弹出，该车顶处或该第一预定空间内还设置有第一引爆装置。该第一引爆装置与控制器160连接，用于在接收到控制器160发送的引爆信号后进行引爆，以使得第一限位机构140将该弹出构件120从该第一预定空间以预设速度释放出。上窗框110处的弹出口的尺寸不小于弹出机构最大部位处的尺寸，以使得弹出机构能够顺利从该弹出口弹出。该弹出口的形状构造成扁平状，并与前风窗玻璃130之间具有一预设夹角，使得该弹出机构从该弹出口弹出时，与该前风窗玻璃130之间具有所述预设夹角，进而使得该弹出构件120至少与前风窗玻璃130的中下部具有一预设距离，以保证弹出构件120具有变形的空间。并且，在车顶周缘与弹出构件120相接触的位置处具有导向槽，该导向槽和弹出口相连通。该弹出构件120的边缘安装在导向槽内，并在被触发时经过该弹出口时瞬间按照弹出口的形状进行弯折，并从该第一预定空间弹出。本发明的方案，由于弹出构件120在弹出时与前风窗玻璃130之间具有一空间，增加了行人180头部在前风窗玻璃130的吸能空间。

在第二个实施例中，该上窗框110具有第二预定空间，以将弹出构件120以卷绕的方式卷绕在所述上窗框110的第二预定空间中。在上窗框110处还具有卷绕芯轴，该弹出构件120的一端固定在该卷绕芯轴处，另一端为自由端。在该弹出构件120被触发时，自由端被释放。该能量吸收装置还可以包括第二限位机构，该第二限位机构用于在该弹出构件120未处于被触发的状态时被限位在第二预定空间内，在该弹出构件120处于被触发的状态时，该弹出机构被从该第二预定空间以上述预设速度释放出。该锁紧机构与该弹出机构的一端相连，用于在该弹出机构被释放时能够锁紧其一端，以释放其另一端。锁紧机构可以保证在弹出该弹出构件120时能够固定该弹出构件120的一端，而释放其另一端，避免了弹出构件120在弹出时对行人180造成伤害。

此外，为了使得该弹出机构能够以预设速度弹出，在该第二预定空间内还设置有第二引爆装置。该第二引爆装置与控制器160连接，用于在接收到控制器160发送的引爆信号后进行引爆，以使得第二限位机构将该弹出构件120从该第二预定空间以预设速度释放出。在该第二个实施例中，弹出口的尺寸和形状可以与第一个实施例中保持一致，此处不再赘述。该弹出机构的材料选择成具有一预设硬度，也具有一预设柔软度的材料，使得该弹出机构能够卷绕在第二预定空间内，并在车辆和行人180发生碰撞时，能够吸收碰撞时的冲击能量。

图3示出了根据本发明一个实施例的弹出构件120的结构截面图。在图3所示的实施例中，该弹出构件120包括基底层121、第一软质层122和第二软质层123。该基底层121的材料为具有预设硬度和预设柔软度的材料。该基底层121具有第一表面和与该第一表面相反的第二表面，该第一表面为弹出构件120弹出时行人180能够直接碰触的表面。该第一软质层122形成在该第一基底层121的第一表面处，该第二软质层123形成在该第一基底层121的第二表面处。并且该第一软质层122的厚度不小于该第二软质层123的厚度。该第一软质层122和第二软质层123的材料选择为具有一定柔软度的材料，以进一步吸收碰撞时的冲击能量。在另一实施例中，该弹出构件120还可以没有第二软质层123，仅包括基底层121和第一软质层122。

其中，该基底层121的材料可以为透明或具有预设透明度的合成树脂或合成纤维。例如，可以为聚碳酸酯、环烯烃共聚合体和聚甲基丙烯酸甲酯等材料。该第一软质层122和第二软质层123可以为聚酰胺弹性体、聚烯烃弹性体和聚氨酯弹性体等聚合物胶体材料。此外，为了减小第一软质层122和第二软质层123与弹出口之间的摩擦，该弹出构件还包括第一光滑膜124和第二光滑膜125。该第一光滑膜124形成在第一软质层122表面，第二光滑膜125形成在第二软质层123表面。并且该第一光滑摸和第二光滑膜125的厚度远小于该第一软质层122和第二软质层123。在一个实施例中，该第一软质层122和第二软质层123的厚度为2mm，第一光滑膜124和第二光滑膜125的厚度为0.1mm。在另一实施例中，该第一软质层122的厚度为2.5mm，第二软质层123的厚度为1.5mm，第一光滑膜124的厚度为0.08mm，第二光滑膜125的厚度为0.05mm。在其他实施例中，该第一软质层122和第二软质层123的厚度为1-3mm中任一厚度，该第一光滑膜124和第二光滑膜125的厚度为0.05-0.1mm中任一厚度。

图4示出了根据本发明一个实施例的利用能量吸收装置保护行人的方法的示意性流程图。如图4所示，该方法包括以下步骤：

S100、获取车辆的行驶速度、车身状态信息和压力传感器检测到的压力信号；

S200、根据车辆的行驶速度、车身状态信息和压力信号判断是否触发弹出构件，以使得该弹出构件以一预设速度从上窗框弹出。

在一个实施例中，步骤S200具体包括如下步骤：

S210、根据车辆的行驶速度、车身状态信息和压力信号进行计算，判断车辆是否撞击行人；

S220、确定车辆撞击行人后，确定需要触发弹出构件，控制器将引爆信号发送给第一引爆装置；

S230、第一引爆装置被引爆，同时弹出构件从第一预定空间以预设速度被释放出。

在另一实施例中，步骤S200具体包括的步骤与上述实施例中的区别在于：

S220’、确定车辆撞击行人后，判断需要触发弹出构件，控制器将引爆信号发送给第二引爆装置；

S230’、第二引爆装置被引爆，同时弹出构件从第二预定空间以预设速度被释放出。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种碰撞时保护行人的能量吸收装置，用于吸收车辆与行人发生碰撞时的冲击能量，包括：

前风窗框，其具有靠近所述车辆的顶部的上窗框；

弹出构件，其设置成在被触发时能够以一预设速度从所述上窗框弹出，以至少同时覆盖所述车辆的前风窗玻璃和发动机罩的后缘，所述弹出构件设置成以片状的形式收纳在所述车辆的顶部的第一预定空间内；

其中，所述弹出构件的材料选择成完全透明或具有一预设透明度的材料，并构造成能够在碰撞时发生变形，以吸收碰撞时的冲击能量；

所述能量吸收装置还包括：

第一限位机构，用于在所述弹出构件未被触发时将所述弹出构件限位在所述第一预定空间内，在所述弹出构件被触发时将所述弹出构件从所述第一预定空间内释放出；和

第一引爆装置，其与所述第一限位机构相连，用于在所述第一引爆装置被引爆时使得所述第一限位机构将所述弹出构件从所述第一预定空间以所述预设速度释放出。

2.根据权利要求1所述的能量吸收装置，其中，所述弹出构件设置成在覆盖所述车辆的前风窗玻璃时与所述前风窗玻璃之间具有一预设距离，以使得所述弹出构件具有一空间发生变形。

3.根据权利要求2所述的能量吸收装置，其中，所述上窗框处具有一弹出口，所述弹出口构造成在所述弹出构件被触发时使得所述弹出构件沿着第一方向朝向所述前风窗玻璃的下缘移动；

其中，所述第一方向设置成使得所述弹出构件与所述前风窗玻璃之间具有一预设夹角，以使得所述弹出构件与所述前风窗玻璃之间具有所述预设距离。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的能量吸收装置，其中，还包括：

锁紧机构，用于在所述弹出构件被释放时锁紧所述弹出构件的一端，以使得所述弹出构件的另一端被释放。

5.根据权利要求4所述的能量吸收装置，其中，还包括：

压力传感器，用于检测行人碰撞到所述车辆时的压力信号；和

控制器，用于根据所述压力信号判断是否需要引爆所述第一引爆装置。

6.一种碰撞时保护行人的能量吸收装置，用于吸收车辆与行人发生碰撞时的冲击能量，包括：

前风窗框，其具有靠近所述车辆的顶部的上窗框；

弹出构件，其设置成在被触发时能够以一预设速度从所述上窗框弹出，以至少同时覆盖所述车辆的前风窗玻璃和发动机罩的后缘，所述弹出构件设置成以卷绕的方式卷绕在所述上窗框的第二预定空间中；

其中，所述弹出构件的材料选择成完全透明或具有一预设透明度的材料，并构造成能够在碰撞时发生变形，以吸收碰撞时的冲击能量；

所述能量吸收装置还包括：

第二限位机构，用于在所述弹出构件未被触发时将所述弹出构件限位在所述第二预定空间内，在所述弹出构件被触发时将所述弹出构件从所述第二预定空间内释放出；和

第二引爆装置，其与所述第二限位机构相连，用于在所述第二引爆装置被引爆时使得所述第二限位机构将所述弹出构件从所述第二预定空间以所述预设速度释放出。

7.根据权利要求6所述的能量吸收装置，其中，所述弹出构件设置成在覆盖所述车辆的前风窗玻璃时与所述前风窗玻璃之间具有一预设距离，以使得所述弹出构件具有一空间发生变形。

8.根据权利要求7所述的能量吸收装置，其中，所述上窗框处具有一弹出口，所述弹出口构造成在所述弹出构件被触发时使得所述弹出构件沿着第一方向朝向所述前风窗玻璃的下缘移动；

其中，所述第一方向设置成使得所述弹出构件与所述前风窗玻璃之间具有一预设夹角，以使得所述弹出构件与所述前风窗玻璃之间具有所述预设距离。

9.根据权利要求7所述的能量吸收装置，其中，还包括：

压力传感器，用于检测行人碰撞到所述车辆时的压力信号；和

控制器，用于根据所述压力信号判断是否需要引爆所述第二引爆装置。

10.一种利用如权利要求1-9中任一项所述的能量吸收装置保护行人的方法，包括如下步骤：

获取车辆的行驶速度、车身状态信息和压力传感器检测到的压力信号；

根据所述车辆的行驶速度、车身状态信息和压力信号判断是否触发所述弹出构件，以使得所述弹出构件以一预设速度从上窗框弹出。