CN109398486A - 用于减轻侧面碰撞侵入的车架安装型可展开金属袋 - Google Patents

用于减轻侧面碰撞侵入的车架安装型可展开金属袋 Download PDF

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Abstract

一种车辆，包括车架以及邻近车架设置并通过间隙与车架隔开的门槛板。车辆还包括结构约束系统，其包括面向门槛板安装在车架上的可展开金属袋以及充气机。结构约束系统还包括控制器，控制器编程为：响应于指示对门槛板的碰撞的传感器输入，使充气机通电以使可展开金属袋膨胀，以填充间隙并将作用在门槛板上的力传递到车架。

Description

用于减轻侧面碰撞侵入的车架安装型可展开金属袋
技术领域
该申请总体涉及车辆的结构元件之间的可展开金属袋。
背景技术
现代汽车在车辆驾驶室内使用充气气囊以在发生碰撞时保护乘员。如果发生车辆碰撞，气囊会膨胀到驾驶室区域。碰撞时，气囊限制乘员的移动范围和速度。气囊放置在乘员和驾驶室表面之间，以防止乘员在碰撞期间接触驾驶室表面。
发明内容
一种车辆，包括车架以及门槛板，门槛板邻近车架设置并通过间隙与车架隔开。车辆还包括：可展开金属袋，可展开金属袋面向门槛板安装在车架上；以及充气机。车辆还包括控制器，控制器编程为：响应于指示对门槛板的碰撞的传感器输入，使充气机通电以使可展开金属袋膨胀，以填充间隙并将作用在门槛板上的力传递到车架。
车辆可进一步包括加速计，加速计配置为：输出沿大致垂直于门槛板和车架的方向的加速度值。加速计可设置在控制器中，并且控制器可进一步配置为：响应于大于预定阈值的加速度值的大小来检测对门槛板的碰撞。控制器可配置为：经由车辆通信网络接收加速度值，并且响应于大于预定阈值的加速度值的大小来检测对门槛板的碰撞。
一种结构约束系统，包括可展开金属袋，可展开金属袋配置为安装到车辆的车架上并且膨胀到车架和门槛板之间的间隙中；充气机；以及控制器，控制器编程为：响应于指示对门槛板的碰撞的加速计输入，通过使充气机通电以使可展开金属袋膨胀，来使作用在门槛板上的力传递到车架。
控制器可进一步包括配置为提供加速计输入的加速计。控制器可进一步编程为经由车辆通信网络从外部控制器接收加速计输入。
一种车辆，包括结构约束系统，结构约束系统包括充气机和可展开金属袋，可展开金属袋设置在与门槛板相对的车架上并且配置为：响应于指示门槛板的碰撞的传感器输入，使充气机通电以使可展开金属袋膨胀，以填充车架和门槛板之间的间隙并将作用在门槛板上的力传递到车架。
在一些配置中，充气机可容纳在由可展开金属袋限定的腔内。充气机可以安装在可展开金属袋的外部并通过填充管连接到可展开金属袋。充气机可以安装在车架上，使得充气机和可展开金属袋位于车架的不同侧上。可展开金属袋在未膨胀时可以呈手风琴状折叠。可展开金属袋和充气机可以配置为：使得可展开金属袋在膨胀时的面积和压力产生至少一定的预定阻力以防止门槛板朝向车架移动。
附图说明
图1描绘了具有结构约束系统的车辆。
图2描绘了车辆的可能的车身车架分离式配置。
图3描述了结构约束系统在车辆框架上的可能位置。
图4描绘了可展开金属袋内的充气机模块的可能布置。
图5描绘了可展开金属袋外的充气机模块的可能布置。
图6描绘了在框架的相对侧上的充气机模块的可能布置。
图7描绘了当门槛板被物体碰撞时处于膨胀状态的车架安装型结构约束系统。
具体实施方式
在本文中描述本公开的实施例。但是，应了解，所公开的实施例仅是示例且可以各种及替换的形式体现。附图不一定按照比例绘制，一些特征可能被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能性细节不应理解为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员如何以不同方式实施本公开的代表性基础。如本领域技术人员将了解，参照任何一附图所示出和描述的各种特征可与在一个或多个其他附图所示的特征结合以产生未详细示出或描述的实施例。所示特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实施方式，可以期望与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改。
现代车辆的设计旨在防止碰撞时造成乘员受伤。现代汽车中存在各种安全系统。例如，安全约束系统可限制乘员在碰撞期间的移动。另外，辅助约束系统可包括驾驶室安装型气囊系统。发生碰撞时，该驾驶室安装型气囊系统可保护驾驶员。
图1描绘了包括结构约束系统的车辆100。结构约束系统可包括充气机模块104和可展开金属袋106。充气机模块可包括一个或多个内部碰撞传感器102，其经配置用于检测车辆与物体的碰撞。内部碰撞传感器102可包括一个或多个加速计。内部碰撞传感器102可沿不同的方向定向以感测多个方向上的力。例如，加速计可经配置用于测量可能由于碰撞到车辆前部而导致的纵向加速度或力。加速计可经配置用于测量可能由于碰撞到车辆100侧面而导致的横向加速度或力。
此外，内部碰撞传感器102可位于车辆100内的不同位置处以检测与车辆100的不同部分的碰撞。充气机模块104可进一步包括控制器112。内部碰撞传感器102可电连接到控制器112。
充气机模块104可包括充气机单元108。充气机单元108可包括存储模块114，以存储用于使可展开金属袋106膨胀的化合物的混合物。可选择化合物以引起产生气体的快速化学反应。例如，可使用NaN3、KNO3和SiO2的混合物，其在加热时会产生N2气体。充气机单元108可包括电点火器110，以触发温度升高从而启动快速化学反应。其他能够产生气体的化合物可以没有使用限制。
控制器112可电连接到电点火器110并且可经配置为在特定条件下使电点火器110通电。控制器112可包括用于向电点火器110提供电流的驱动电路。控制器112可包括微处理器以及易失性和非易失性存储器。控制器112可包括与内部碰撞传感器102相连的电路。
控制器112可处理来自内部碰撞传感器102的信号以确定何时使可展开金属袋106膨胀。例如，当加速度值超过指示碰撞的预定加速度阈值时，控制器112可触发可展开金属袋106的膨胀。充气机模块104可经配置为在预定时间内使可展开金属袋106膨胀至预定压力。例如，充气机模块104可经配置为在40毫秒内将可展开金属袋106膨胀至70-100psi的压力。
控制器112可电连接到车辆网络116。例如，控制器区域网络(CAN)通信总线可存在于车辆100中。车辆100可包括连接到车辆网络116的外部控制器118。此外，车辆100和/或外部控制器118可包括外部碰撞传感器120。外部碰撞传感器120可包括经配置用于检测碰撞的一个或多个加速计。请注意，外部控制器118和外部碰撞传感器120设置在车辆100中，但在充气机模块104的外部。例如，外部控制器118可是客舱气囊系统的一部分。
控制器112可经配置为经由车辆网络116从外部控制器118接收信号。例如，外部控制器118可将来自外部碰撞传感器120的加速计信号传送到控制器112。例如，外部控制器118可向控制器112发送指示横向加速度的量的横向加速度信号。在一些配置中，外部控制器118可向控制器112发送指示侧面碰撞的信号。
所描述的结构约束系统可经配置用于减少侧面碰撞对车辆100的影响。车辆100可是诸如卡车之类的车身车架分离式车辆。图2描绘了车身车架分离式车辆的可能的结构配置。车辆100可包括可由一个或多个车架纵梁202构成的车架。车架纵梁202可通过横梁(未示出)在不同位置处接合。
车辆100的车身或驾驶室可包括地板底盘206和门槛板204。门槛板204可是位于驾驶室每侧上的冲压件。门槛板204可在前轮和后轮之间沿着驾驶室的底部边缘延伸。门槛板204可进一步连接到限定驾驶室的开口的垂直支撑构件。地板底盘206可在驾驶室每侧连接到门槛板204。地板底盘206可包括用于将地板底盘206连接到车架和/或车架纵梁202的加固连接点。
车身车架分离式车辆的特征在于车架纵梁202和门槛板204之间存在间隙。在发生侧面碰撞时，碰撞最初由门槛板204吸收。当门槛板204已经变形到与车架纵梁202相接触的点时，车架纵梁202可以开始吸收碰撞。因此，门槛板204在停止侵入物体时可能是无效的，直到遇到车架纵梁202。在一些情况下，撞击门槛板204的物体可能会侵入驾驶室。
图3描绘了包括设置在门槛板204与车架纵梁202之间的可展开金属袋106的结构约束系统。可展开金属袋106可安装到车架纵梁202并且经配置为朝向门槛板204膨胀。
可展开金属袋106可由具有高延展性的金属材料构成。可展开金属袋106可由金属或金属合金的薄片构成。例如，材料可包括铜、铝、不锈钢以及这些材料的合金。可采用三维金属印刷技术来构造可展开金属袋106。可以选择材料的厚度以使得可展开金属袋106具有高延展性。可以进一步选择材料的厚度以确保由于暴露位置而导致的可展开金属袋106的耐用性。可展开金属袋106可在未展开状态下呈手风琴状折叠以允许紧凑放置。当压缩气体被引入由可展开金属袋106限定的腔中(例如，可展开金属袋106是中空的)时，可展开金属袋106可经配置为膨胀(例如，体积增大)。可展开金属袋106可经配置为使得当展开时体积增大以填充车架纵梁202和门槛板204之间的间隙。
可展开金属袋106可连接到基座以便于连接到车架纵梁202。基座可由金属或塑料构成。可展开金属袋106可用粘合剂连接到基座。基座可使用粘合剂和/或紧固件连接到车架纵梁202。
控制器可经编程为响应于指示对门槛板204的碰撞的加速计输入，而通过使充气机108通电以使可展开金属袋106膨胀，来使作用在门槛板204上的力传递到车架纵梁202。可展开金属袋106和充气机108可经配置为使得可展开金属袋106在膨胀时的面积和压力产生至少一定的预定阻力以防止门槛板204朝向车架纵梁202移动。例如，通过可展开金属袋106传递到车架纵梁202的力可是充气压力和与门槛板204接触的表面积的函数。可以选择预定阻力以减少门槛板204在侧面碰撞事件中的变形。
图4描绘了车架纵梁202和门槛板204的横截面图，其中使用了包括具有内部充气机模块404的可展开金属袋406的结构约束系统。可展开金属袋406可安装在车架纵梁202上并且经配置为沿门槛板204的方向膨胀以在膨胀时填充其间的间隙402。内部充气机模块404可经配置为设置在由可展开金属袋406限定的腔内。因此，可展开金属袋406可绕内部充气机模块404密封。可展开金属袋406可包括用于在内部充气机模块404内/外布线的通道。例如，来自车辆电源的电源线和地线可被布线到内部充气机模块404。该通道可绕布线密封。内部充气机模块404可如图1中所描述的那样起作用(例如，充气机模块104)。
图5描绘了车架纵梁202和门槛板204的横截面图，其中使用了包括具有安装在车架纵梁202的相同侧上的外部充气机模块504的可展开金属袋506的结构约束系统。在该配置中，外部充气机模块504可邻近可展开金属袋506安装在车架纵梁202上。填充管508可将外部充气机模块504连接到可展开金属袋506。填充管508可是经配置为将气体从外部充气机模块504传递到可展开金属袋506的金属管。在一些配置中，填充管508可由弹性材料形成。外部充气机模块504可如图1中所描述的那样起作用(例如，充气机模块104)。
图6描绘了车架纵梁202和门槛板204的横截面图，其中使用了具有安装在车架纵梁202的相对侧上的外部充气机模块604的可展开金属袋606。在该配置中，外部充气机模块604可如可展开金属袋506那样安装在车架纵梁202的相对侧上。也就是说，外部充气机模块604安装在车架纵梁202的不面向门槛板204的表面上。填充管608可延伸穿过由车架纵梁202限定的开口以将外部充气机模块604连接到可展开金属袋606。填充管608可是经配置为将气体从外部充气机模块604传递到可展开金属袋606的金属管。该配置的可能益处在于，可通过车架纵梁202提供外部充气机模块604的更大保护以防止在可展开金属袋606完全展开之前的损坏。所选择的配置可取决于沿着车架纵梁202的封装空间。
图7描绘了在检测到物体700接触门槛板204的侧面碰撞之后可发生的处于膨胀状态的可展开金属袋106。在与物体700发生侧面碰撞的情况下，可展开金属袋106膨胀。控制器112可监测来自内部碰撞传感器102和/或外部碰撞传感器120的信号以确定是否发生侧面碰撞。例如，可监测对应于横向加速度分量的加速计信号。控制器112可在预定时间间隔内过滤信号以防止错误触发。如果信号和/或滤过的信号超过指示侧面碰撞的阈值(例如，大于2g)，则控制器112可使充气机108通电以触发可展开金属袋106的膨胀。可展开金属袋106的充气导致可展开金属袋106膨胀以填充车架纵梁202与门槛板204之间的间隙。膨胀时，可展开金属袋106提供抵抗门槛板204朝向车架纵梁202移动的力。这样做可以减少物体700进入乘员舱内的情况。
内部碰撞传感器102和/或外部碰撞传感器120可包括加速计，该加速计经配置用于输出沿大致垂直于门槛板204和车架纵梁202的方向的加速度值。超过预定阈值的横向加速度值的大小可指示对门槛板204的碰撞。控制器112可响应于大于预定阈值的加速度值的大小来检测对门槛板204的碰撞。
车架安装型结构约束系统的优点包括在车架和门槛板之间提供有效的横向载荷传递结构以减轻侧面碰撞情况下对侧面的侵入。因此，该系统可减轻由于侧面侵入而对乘员造成的伤害。另外，该系统还提供了高效的重量解决方案，并可轻松封装到现有的车身车架分离式车辆应用中。
本文公开的过程、方法或算法可由可包含任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元的处理设备、控制器或计算机来递送/实现。类似地，该过程、方法或算法可作为可由许多形式的控制器或计算机执行的数据和指令来存储，包含但不限于永久存储在诸如ROM设备的非可写存储介质上的信息和可替代地存储在可写存储器上的信息，比如软盘、磁带、CD、RAM设备和其他磁和光介质的介质。该过程、方法或算法还可在软件可执行物件中实施。替代地，可使用合适的硬件组件全部或部分地实现该过程、方法或算法，比如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其它硬件部件或者设备或硬件、软件及固件组件的组合。
尽管以上描述了示例性的实施例，但是并不意味着这些实施例描述由权利要求所包含的所有可能形式。在说明书中使用的文字为描述性的而非限制性的，并且应当理解，在不背离本公开的精神和范围的情况下可进行多种改变。如前所述，不同实施例的特征可进行组合以形成未明确描述或说明的进一步的实施例。尽管多个实施例被提供是由于其可提供优势或关于一个或更多个期望特性优于其他的实施例或现有技术，但是本领域中的普通技术人员会意识到，可将一个或多个特征或特性折衷以实现整体系统属性，这取决于具体应用和实施方式。这些属性可包括但不限制于成本、强度、耐久性、寿命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、适用性、重量、工艺性、易于装配性等。因此，关于一个或更多个特性相比于其他的实施例或现有技术实施方式不太合意的实施例并不在本公开的范围之外并且对于特定的应用能够是被期望的。

Claims (20)

1.一种车辆，包括：
车架；
门槛板，所述门槛板邻近所述车架设置并通过间隙与所述车架隔开；
可展开金属袋，所述可展开金属袋面向所述门槛板安装在所述车架上；
充气机；以及
控制器，所述控制器编程为：响应于指示对所述门槛板的碰撞的传感器输入，使所述充气机通电以使所述可展开金属袋膨胀，以填充所述间隙并将作用在所述门槛板上的力传递到所述车架。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述充气机容纳在由所述可展开金属袋限定的腔内。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述充气机安装在所述可展开金属袋的外部并通过填充管连接到所述可展开金属袋。
4.根据权利要求3所述的车辆，其中，所述充气机安装在所述车架上，使得所述充气机和所述可展开金属袋位于所述车架的不同侧上。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述可展开金属袋在未膨胀时呈手风琴状折叠。
6.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述可展开金属袋和所述充气机配置为：使得所述可展开金属袋在膨胀时的面积和压力产生至少一定的预定阻力以防止所述门槛板朝向所述车架移动。
7.根据权利要求1所述的车辆，进一步包括加速计，所述加速计配置为：输出沿大致垂直于所述门槛板和所述车架的方向的加速度值。
8.根据权利要求7所述的车辆，其中，所述加速计设置在所述控制器中，所述控制器进一步配置为：响应于大于预定阈值的加速度值的大小来检测对所述门槛板的碰撞。
9.根据权利要求7所述的车辆，其中，所述控制器配置为：经由车辆通信网络接收所述加速度值，并且响应于大于预定阈值的加速度值的大小来检测对所述门槛板的碰撞。
10.一种结构约束系统，包括：
可展开金属袋，所述可展开金属袋配置为安装到车辆的车架上并且膨胀到所述车架和门槛板之间的间隙中；
充气机；以及
控制器，所述控制器编程为：响应于指示对所述门槛板的碰撞的加速计输入，通过使所述充气机通电以使所述可展开金属袋膨胀，来使作用在所述门槛板上的力传递到所述车架。
11.根据权利要求10所述的结构约束系统，其中，所述充气机容纳在由所述可展开金属袋限定的腔内。
12.根据权利要求10所述的结构约束系统，其中，所述充气机安装在所述可展开金属袋的外部并通过填充管连接到所述可展开金属袋。
13.根据权利要求10所述的结构约束系统，其中，所述可展开金属袋在未膨胀时呈手风琴状折叠。
14.根据权利要求10所述的结构约束系统，其中，所述可展开金属袋和所述充气机配置为：使得所述可展开金属袋在膨胀时的面积和压力产生至少一定的预定阻力以防止所述门槛板朝向所述车架移动。
15.根据权利要求10所述的结构约束系统，其中，所述控制器进一步包括配置为提供所述加速计输入的加速计。
16.根据权利要求10所述的结构约束系统，其中，所述控制器进一步编程为经由车辆通信网络从外部控制器接收所述加速计输入。
17.一种车辆，包括：
结构约束系统，所述结构约束系统包括充气机和可展开金属袋，所述可展开金属袋设置在与门槛板相对的车架上并且配置为：响应于指示所述门槛板的碰撞的传感器输入，使所述充气机通电以使所述可展开金属袋膨胀，以填充所述车架和所述门槛板之间的间隙并将作用在所述门槛板上的力传递到所述车架。
18.根据权利要求17所述的车辆，其中，所述充气机安装在所述可展开金属袋的外部并通过填充管连接到所述可展开金属袋。
19.根据权利要求18所述的车辆，其中，所述充气机安装在所述车架上，使得所述充气机和所述可展开金属袋位于所述车架的不同侧上。
20.根据权利要求17所述的车辆，其中，所述充气机容纳在由所述可展开金属袋限定的腔内。
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