专利名称：行人碰撞缓解系统及使用方法
技术领域：
本发明总体上涉及主动能量吸收系统及使用方法；且更具体地涉及使用设置在凹 进结构内的绳索来驱动能量吸收构件(如，可膨胀蜂窝状基体)的可选择性变化系统/组件， 以及通过从保护表面伸出构件从而在接合表面之前拦截弹射路径而吸收能量的方法。
背景技术：
缓解行人碰撞的频率和后果成为一个问题，尤其是在车辆导航在城市主道和巷道 上时。在发生与行人的前部碰撞的情况下，行人的上部躯体和头部会充分旋转以便撞击发 动机罩且使之充分变形，从而可接触发动机罩附近的下面结构。在现有技术图1中总体上 以虚线形式提供了根据IIHS (Insurance Institute for Highway &ifety)测试标准和程 序在行人头型撞击车辆发动机罩之前、期间和之后将发生的力/加速度的分析模拟。已经开发能量吸收系统以使得碰撞事件的影响最小化，且包括被动和主动(即，部 件、组件或区域(例如，发动机罩)的碰撞能量吸收特性的选择性变化)操作两者。与被动结 构/系统(在未碰撞/未撞击初始状态占据最大体积)不同，主动系统通常响应于触发事件 膨胀、移动或以其他方式重构，从而利于以收起状况存储。一种主动能量吸收/乘员保护系统采用开孔平面构件。例如，已经开发可选择性 膨胀蜂窝状基体(如，在共同拥有的美国专利No. 7，374，231中公开的)，以在车辆环境中使 用，从而在车辆内且相对于车辆外部结构提供大致平行于蜂窝轴线的碰撞能量管理和/或 乘员保护(通过力和减速度限制)。这些系统在车辆遇到弹射体时提供能量吸收。关于行 人碰撞，例如，图1还同样根据IIHS测试标准以实线形式示出了来自于行人头型经受的力 /加速度的分析模拟的预测，此时蜂窝状基体首先叠置在发动机罩，从而最初接合头型和从 头型吸收能量。如曲线图中反映的，与虚线形式所示没有基体的情况下分析模拟预测的峰 值力相比，基体减少了头型经受的峰值力。然而，由于发动机罩下方拥挤空间引起的封装问题且更重要地由于分析模拟表明 填充发动机罩下的空区域在缓解行人碰撞后果方面无效，因而这种措施在发动机罩下区域 和行人碰撞方面没有实施。本领域仍然需要实施相对于发动机罩且在发动机罩外部的主动 能量吸收系统的改进方法。
发明内容
本发明提出一种与发动机罩一起应用的解决前述封装和位置问题的新式碰撞缓 解系统，因而相对于现有技术提供附加益处且是有利的。因而，所述系统尤其适合于缓解行 人与发动机罩的碰撞。通过使用由发动机罩和/或其他车身部件形成的现有缝隙以及允许 吸收构件存储在更宽广环境(例如，前格栅后面)中，所述系统用于减少封装问题。与现有技 术系统/组件相比，由于在展开状态时处于发动机罩外部，因而所述系统还用于在展开时 提供更大的能量吸收容量。在本发明的第一方面，提出一种碰撞缓解系统，所述碰撞缓解系统在与车身或弹射体的至少一部分碰撞期间吸收动能，其中，所述车身限定朝车辆外表面的弹射路径。所述 系统包括能在第一状况和第二状况之间重构的能量吸收构件，其中，所述构件在第一状况 时被收起，且在第二状况时从车辆伸出，从而拦截所述路径。所述系统还包括致动器，所述 致动器驱动地联接到所述构件，且能操作使得构件从第一状况选择性地切换为第二状况； 和控制器，所述控制器可编程地配置为确定预碰撞或碰撞事件且在确定所述事件时使得致 动器将所述构件从第一状况切换为第二状况。在本发明的第二独立方面，一种适合于选择性地改变一个或多个部件的能量吸收 容量的组件，包括相邻的第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件限定凹缝、槽道 或其它结构；和能量吸收构件，所述能量吸收构件相对于所述一个或多个部件紧固且能在 第一状况和第二状况之间切换，其中，所述构件分别引起前述第一和第二容量。所述组件还 包括致动器，所述致动器驱动地联接到所述构件，且能操作使得构件在所述状况之间选择 性地切换。所述致动器包括驱动机构和至少一个绳索、缆线或其它形式的物理连接件，所述 连接件将所述机构和构件互连，其中，所述绳索夹带在所述结构内。方案1. 一种行人碰撞缓解系统，所述行人碰撞缓解系统适用于车辆且在与弹射 体碰撞期间用于吸收动能，其中，所述弹射体限定朝车辆外表面的弹射路径，所述系统包 括
能在第一状况和第二状况之间重构的能量吸收构件，其中，所述构件在第一状况时被 收起，且在第二状况时从车辆伸出到车辆外部，从而拦截所述路径；
致动器，所述致动器驱动地联接到所述构件，且能操作使得构件从第一状况选择性地 切换为第二状况；和
控制器，所述控制器连通地联接到致动器且能操作确定预碰撞或碰撞事件且在确定所 述事件时使得致动器切换所述构件。方案2.根据方案1所述的系统，其中，所述构件限定蜂窝状基体。方案3.根据方案2所述的系统，其中，所述基体能选择性地膨胀，且在收起状况 时呈现折叠状态。方案4.根据方案1所述的系统，其中，所述致动器包括活性材料元件，所述活性 材料元件能操作在暴露于激活信号或者去除激活信号时经受基本属性的可逆变化，且所述 变化致使面板从第一状况切换为第二状况。方案5.根据方案1所述的系统，其中，所述致动器包括烟火驱动器。方案6.根据方案1所述的系统，其中，所述致动器包括驱动机构和至少一个绳 索，所述至少一个绳索将所述构件和机构互连。方案7.根据方案6所述的系统，其中，所述机构包括存储能量弹簧。方案8.根据方案1所述的系统，其中，所述构件限定抵抗性弯曲区域，使得构件 的至少一部分由于碰撞被致使弯曲，从而进一步吸收来自于碰撞的能量。方案9.根据方案8所述的系统，其中，所述区域包括弹簧偏压铰链。方案10.根据方案1所述的系统，还包括
传感器，所述传感器能操作检测状况且连通地联接到控制器，所述控制器配置成在检 测到状况时确定所述事件。方案11.根据方案10所述的系统，其中，车辆包括保险杠，传感器与保险杠相关
4联且能操作检测与保险杠接触。方案12.根据方案1所述的系统，其中，所述构件和表面协作地配置成在处于第 二状况时限定不大于90度的角度。方案13. —种适合于选择性地改变能量吸收容量的组件，所述组件包括 相邻的第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件限定凹缝；
能量吸收构件，所述能量吸收构件相对于所述部件紧固且能在第一状况和第二状况之 间切换，其中，所述构件致使所述部件的至少一部分分别具有第一和第二容量；
致动器，所述致动器驱动地联接到所述构件，能操作使得构件在所述状况之间选择性 地切换，且包括驱动机构和将所述机构和构件互连的至少一个绳索，其中，所述绳索夹带在 所述结构内；和
控制器，所述控制器连通地联接到致动器且能操作确定一事件且在确定所述事件时使 得致动器切换所述构件。方案14.根据方案13所述的组件，其中，所述部件包括选自主要包括以下部件的 组的车身部件发动机罩、前部格栅、挡泥板、车尾行李箱盖、门或车辆的四开板。方案15.根据方案13所述的组件，其中，所述部件中的至少一个限定分离缝隙且 包括翼片，所述构件存储在所述部件中的所述至少一个中，且在被致使在所述状况之间切 换时移动所述翼片。通过参考本发明的各个特征的以下详细说明和本文包括的示例可更容易理解本 发明。
本发明的优选实施例在下文参考示例性比例的附图详细描述，在附图中
图1是示出了由分析模拟产生的力/加速度随时间而变的曲线图，其表示撞击车辆发 动机罩的行人头部将经受的力/加速度，其中，能量吸收未提供(以虚线形式)且其中开孔基 体最初叠置到发动机罩外表面上(以实线形式)；
图2是根据本发明优选实施例的车辆的透视图，具体地示出了发动机罩及其前部格栅 以及与其相关的行人碰撞缓解系统；
图3a是根据本发明优选实施例的车辆前部和能量吸收系统的侧视图，所述能量吸收 系统包括处于收起状况(以虚线形式)和展开展开(以实线形式)的可膨胀蜂窝状基体、设置 在由车辆限定的凹进结构内的绳索、和驱动机构，其中，行人由车辆撞击且与系统接合； 图北是在所述构件弯曲之后图3a中所示车辆、行人和系统的随后侧视图； 图3c是在图3a中A-A示出了由发动机罩限定的绳索和槽道的截面图；和 图4是根据本发明优选实施例的槽道、绳索、块体和与块体接合的形状记忆金属丝驱 动机构的平面图。
具体实施例方式优选实施例的以下说明本质上仅仅是示例性的，且绝不旨在限制本发明、其应用 或使用。如图2-4所示，本发明涉及适合用于车辆12内的能量吸收系统10。在第一方面， 系统10更具体地适合于吸收来自于弹射体14 (例如，行人的头部等)的动能，所述弹射体14具有朝车辆12外表面16导向的弹射路径或轨迹。应当理解的是，弹射体14可包括非生 物体。主要关心的外表面16由车辆12的发动机罩18限定，从而系统10尤其适合于缓 解行人碰撞事件。然而，与其它应用(例如，关于轮船)一起以及结合其它车辆部件使用系统 10的益处和优势当然在本发明的范围内。即，系统10，尤其是关于本发明的第二方面，可配 置用于任何车身部件，包括前部格栅、挡泥板、发动机罩、车箱盖、四开板、门及其组合，从而 改变与弹射体相关的力/偏转特性，所述弹射体和该部件相互作用。如所示实施例示出的那样，系统10总体上包括能在第一状况和第二状况之间重 构的至少一个能量吸收构件20，其中，构件20在第一状况时被收起，且优选在第二状况(图 2- )时在车辆12外部且甚至可以从车辆12伸出，从而拦截所述弹射路径。即，构件20是 可移动的、可折叠的、可枢转的和/或以其它方式切换的，从而相对于表面16实现不同的第 一和第二位置、取向和/或形状。在本发明的第一方面，构件20和表面16协作地配置，从 而在构件20伸出(图2、3a)时由构件20和表面16形成的角度不大于90度，更优选不大于 60度。即，在本发明的该方面，构件20并不叠置或填充由被保护结构部件限定的空隙，如常 规吸收系统那样。相反，构件20在收起状况时被收起在由一个或多个结构部件限定的空间 中，所述部件优选限定分离缝隙且包括叠置的可枢转或柔性翼片22 (图3a)。系统10配置 成使得构件20在被致使切换到展开状况(图3a)时能够移动翼片22。在优选实施例中，构件20包括开孔基体，如’ 231专利中公开且通过参考引入 本文的蜂窝状基体。然而，应当理解的是，可以使用其它能量吸收材料或构造。为了允 许由空隙蜂窝吸收能量和变形，应当理解的是，构件20的初始接合外盖20a是顺从性的 (conformable).如图3a所示且如’ 231专利进一步公开的，优选基体20能从收起状况时 的折叠状态选择性地膨胀到展开状况时的纵向膨胀状态，从而在不使用时利于封装，因而 优选具有固定的和可移动的相对端帽。在图3a、b中，膨胀状态呈现的基体高度是折叠状态 的高度的大约两倍。在该配置中，翼片22还可用于将构件20保持在折叠状态。通过朝展 开状况驱动构件20，制动密封件且移开障碍允许构件20膨胀。优选构件20限定利用构件20和表面16 (图3a)之间的间隙的抵抗性弯曲区域 (resistively bendable region)240更具体地，构件20的至少一部分配置成在弹射体14 与构件20接合时被致使通过由构件20和表面16限定的角度抵抗性弯曲。在构件20到达 表面16之前，这进一步吸收来自于弹射体14的能量。在优选实施例中，图3a示出了在展 开基体20的基部处的抵抗性(例如，弹簧偏压)铰链M。铰链M具有在与弹射体14接合 之前且在由构件材料(例如，蜂窝基体)吸收能量期间足以将构件20保持在直立取向的抗 弯刚度。更优选地，区域(例如，铰链等)24和构件20协作地配置，使得材料在使得区域M 弯曲之前完成其吸收贡献。替代地，构件20可简单地具有足以实现预期定时的截面弯曲模 量。在该配置中，在展开时，构件20的至少一部分优选保持在存储空间内，从而发动机罩18 (或其它部件)提供所需杠杆率。 系统10还包括致动器沈，致动器沈包括驱动地联接到构件20的驱动机构观(图 3a-4)。致动器沈能操作选择性地致使构件20实现第一和/或第二状况。在构件20是可 膨胀的时，优选驱动机构观还能操作致使构件20可在体积上重构。应当理解的是，在设想 一次或不频繁使用时(例如，关于碰撞事件)，致动器26仅需要提供单向致动。于是，优选系统10可被带到合适的修理厂以被重置和/或更换。另外，应当理解的是，本领域技术人员 可以容易地实施复位机构(未示出)。在碰撞和行人碰撞应用中给定用于有效操作的所需反应时间，应当理解的是，致 动器沈必须提供最小致动力且在最大时段内实现展开。在优选实施例中，驱动机构观包 括活性材料元件30，例如，形状记忆合金或电活性聚合物，其能操作在暴露于激活信号或者 去除激活信号时经受基本属性的可逆变化，且所述变化致使构件20切换。元件30可快速 致动以实现构件20的直接移动，以将动能传输给构件20，从而实现比可用形状记忆/应变 更大的位移，或者释放存储能量(例如在驱动地接合构件20的压缩弹簧内的存储能量)。例如，如图4所示，具有足以实现所需位移的长度的形状记忆合金金属丝30可驱 动地联接到构件20且由车辆充电系统(未示出)焦耳加热。在关心封装时，金属丝30可对 折在固定叉32上，如图4所示，以提供所需长度。金属丝30优选被预先准备且保持在刚好 低于转换的温度下，从而允许更快响应。为此，应当理解的是，在发动机罩下应用中，可以使 用从发动机(未示出)产生的热量副产物以选择性地加热金属丝30。替代地，驱动机构观 可包括烟火装置，其配置成直接驱动构件20或者通过所产生的热量致动热激活元件观。在本发明的第二独立方面，致动器沈还包括至少一个绳索34，绳索34将构件20 和驱动机构观互连，其中，术语“绳索”应当认为包括缆线、绳、线、链条、连接件和等价可拉 伸形式，且设置在由相邻部件限定的凹进结构(例如，缝隙、槽道等)36中。替代地，在不关 心柔韧性时，可使用刚性元件，如杆(未示出)。例如，在图2、3a、b所示的实施例中，第一和 第二绳索34连接到构件20的基部，构件20收起在车辆12的格栅38后面；绳索34沿切割 线夹带，且更优选在发动机罩18的横向侧处形成的槽道36内且由位于格栅38附近的滑轮 40改向。在与构件20相对的端部，每个绳索34可以对折在第二无摩擦滑轮42上且然后连 接到接触块体44，接触块体44配置成在相应槽道36内线性移动。绳索34可最初穿过由块 体44限定的孔。如前文所述，驱动机构观(例如，活性材料元件、烟火装置和/或压缩弹簧 等)可设置在槽道36内或者沿槽道36设置，且被选择性地致使将能量传输给块体44，从而 使得块体44、绳索34和构件20快速移动。在需要时，可设置闩锁机构(未示出)以将构件20保持在展开状况。然而，应当理 解的是，槽道36内的偏压弹簧可以起到该作用。在替代实施例中，致动器沈可直接联接到 翼片22或配置成将弹簧偏压构件20保持在收起状况的另一个闩锁机构。在该配置中，致 动会断开密封件且释放翼片22，从而允许构件20瞬时展开。最后，系统10优选包括控制器46，控制器46连通地联接到致动器沈且可编程地 配置成在确定预碰撞或碰撞事件(图3b)时展开构件20。因而，优选系统10还包括至少一 个传感器48，传感器48能操作检测状况且连通地联接到控制器46，使得控制器46配置成 部分基于状况的检测来确定所述事件。应当理解的是，展开可以替代地通过来自于预碰撞 报警系统、来自于碰撞传感器的信号触发，或者是碰撞的机械响应本身。例如，如图3a、b所 示，传感器48可与车辆12的保险杠50相关联且能操作检测与保险杠50接触，或者包括前 视系统或短程雷达。在该配置中，控制器46能操作在确定行人轮廓和/或与保险杠50接 触时展开构件20。如本文使用的，术语“活性材料”应被赋予本领域技术人员所理解的普通意义，且 包括在施加或去除激活信号时展现基本(例如，化学或内在物理)属性的可逆变化的任何材料或复合物。适用于本发明使用的活性材料包括但不限于形状记忆材料(例如，形状记忆 合金、铁磁形状记忆合金、电活性聚合物(ΕΑΡ)、压电材料等)。应当理解的是，这些类型的活 性材料能够快速地移动或记忆其初始形状和/或弹性模量，随后可以同施加外部激励来取 回。该书面说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，且也使得本领域技术人员 能够制造和使用本发明。本发明的可专利范围由权利要求限定，且可以包括本领域技术人 员可以想到的其它示例。如果这种其它示例具有与权利要求的文字语言并无不同的结构元 件或者如果它们包括与权利要求的文字语言并无实质差别的等价结构元件，那么它们旨在 处于权利要求的范围内。同样，如本文使用的，措词“第一”、“第二”等并不表示任何顺序或重要性，而是用 于将一个元件与另一个元件进行区分，措词“该”、“一”并不表示数量的限制，而是表示存在 至少一个所引用项。涉及相同数量的给定部件或测量值的所有范围包括端点且可以独立地组合。
权利要求
1.一种行人碰撞缓解系统，所述行人碰撞缓解系统适用于车辆且在与弹射体碰撞期间 用于吸收动能，其中，所述弹射体限定朝车辆外表面的弹射路径，所述系统包括能在第一状况和第二状况之间重构的能量吸收构件，其中，所述构件在第一状况时被 收起，且在第二状况时从车辆伸出到车辆外部，从而拦截所述路径；致动器，所述致动器驱动地联接到所述构件，且能操作使得构件从第一状况选择性地 切换为第二状况；和控制器，所述控制器连通地联接到致动器且能操作确定预碰撞或碰撞事件且在确定所 述事件时使得致动器切换所述构件。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述构件限定蜂窝状基体。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述基体能选择性地膨胀，且在收起状况时呈现 折叠状态。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述致动器包括活性材料元件，所述活性材料元 件能操作在暴露于激活信号或者去除激活信号时经受基本属性的可逆变化，且所述变化致 使面板从第一状况切换为第二状况。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述致动器包括烟火驱动器。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述致动器包括驱动机构和至少一个绳索，所述 至少一个绳索将所述构件和机构互连。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述机构包括存储能量弹簧。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述构件限定抵抗性弯曲区域，使得构件的至少 一部分由于碰撞被致使弯曲，从而进一步吸收来自于碰撞的能量。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述区域包括弹簧偏压铰链。
10.一种适合于选择性地改变能量吸收容量的组件，所述组件包括相邻的第一部件和第二部件，所述第一部件和第二部件限定凹缝；能量吸收构件，所述能量吸收构件相对于所述部件紧固且能在第一状况和第二状况之 间切换，其中，所述构件致使所述部件的至少一部分分别具有第一和第二容量；致动器，所述致动器驱动地联接到所述构件，能操作使得构件在所述状况之间选择性 地切换，且包括驱动机构和将所述机构和构件互连的至少一个绳索，其中，所述绳索夹带在 所述结构内；和控制器，所述控制器连通地联接到致动器且能操作确定一事件且在确定所述事件时使 得致动器切换所述构件。
全文摘要
本发明涉及行人碰撞缓解系统及使用方法。一种缓解行人碰撞的系统和方法，使用能量吸收构件，如可膨胀蜂窝状基体，以及至少一个绳索，所述至少一个绳索设置在由车辆限定的凹进结构内且与构件和驱动机构互连，其中，所述构件被选择性地致使从外表面伸出且与所述外表面隔开。
文档编号B60R19/00GK102133885SQ20111002794
公开日2011年7月27日 申请日期2011年1月26日 优先权日2010年1月26日
发明者A·L·布朗, G·L·琼斯, H·穆罕马德, J·H·阿斯, N·L·约翰逊, P·J·加罗 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司