包括碰撞控制系统的车辆、碰撞控制系统和方法与流程

本文中所呈现的示例性实施例涉及在碰撞过程中控制车辆的组合仪表(instrument cluster)的偏转的碰撞控制系统。示例性实施例还涉及包括这种碰撞控制系统的车辆以及对应的用于在碰撞过程中控制车辆的组合仪表的偏转的方法。

背景技术：

乘客安全是设计现代车辆(例如乘用轿车)的主要关注点之一。在碰撞事件期间施加在乘客身上的力可能大到足以导致严重的或致命的伤害。现代车辆通常在驾驶员侧配备有气囊，其在严重碰撞期间展开。大多数车辆具有位于车厢内转向盘中心附近的这种气囊。

在一些现代车辆中，在碰撞事件期间，转向柱也将以受控的方式向前移动，即，使得转向盘沿车辆的向前方向移位。除了其他作用之外，这将减小施加到驾驶员身上的力，在气囊正常展开的情况下，这对气囊也是一种补充。

转向柱的移位所带来的一个问题在于，在其移位过程中可能会冲击组合仪表，即，在仪表板中通常位于转向柱上方一组仪表和其他指示器。这可能在碰撞期间造成其益处被削弱，因为组合仪表会阻碍转向柱的向前移动(这可能导致对作用在驾驶员上的力的减小不足够低)。另外，该力可能损坏或破碎组合仪表，这导致高的维修成本和/或组合仪表的碎片散布在车辆内部而给乘客带来额外的风险。

US 2009/0085338 A1讨论了一种车辆仪表板结构来确保碰撞期间转向柱的向前移位。该仪表板结构布置成在转向柱盖接触该组合仪表时组件时使得该组合仪表分离，并向上推动仪表单元。这允许转向机构朝向车辆的前部移位。

WO 00/17035 A1公开了一种仪表板装置，转向机构适于朝向该仪表板移位。该仪表板的一部分连接到烟火式(pyrotechnic)去除构件，该烟火式去除构件布置成在碰撞期间沿导向件拉动该部分仪表板而远离转向盘。

虽然在现有技术中发现的这些方案在一些情况下工作良好，但是在车辆领域中仍然存在改进碰撞控制方案的空间。

技术实现要素：

本公开的一个目的是提供一种用于在碰撞过程中控制车辆的组合仪表的偏转的碰撞控制系统。本公开的另一个目的是提供包括这样的碰撞控制系统的车辆。本公开的再一个目的是提供一种用于在碰撞过程中控制车辆的组合仪表的偏转的方法。

本公开的一个目的是通过根据权利要求的碰撞控制系统来实现的。在用于在碰撞过程中控制车辆的组合仪表的偏转的碰撞控制系统中，所述碰撞控制系统包括：转向组件，其包括转向盘和转向柱；横车梁，其包括第一滑动表面；和仪表面板组件，其包括组合仪表和第二滑动表面，所述第二滑动表面布置成在所述碰撞过程中抵靠所述第一滑动表面并沿所述第一滑动表面滑动。在碰撞过程中，所述转向柱构造成以受控方式向前移动，并且所述转向组件布置成推压所述组合仪表，使得所述仪表面板组件的所述第二滑动表面沿所述第一滑动表面滑动，以便所述组合仪表受控偏转。

该碰撞控制系统的一个示例性优点在于该组合仪表是以一种可预测的且安全的方式进行偏转的。这允许转向组件和特别是转向柱在车辆碰撞过程中更可靠且可控地吸收大小被良好限定且良好分布的力。这可以例如发生在相对严重的碰撞过程中或者在其中气囊已经展开的第一次碰撞之后作为二次碰撞的一部分而发生。

通过使用横车梁作为组合仪表的偏转运动的刚性支撑，这进一步使得组合仪表能够进行偏转。因此，已有的横车梁可以具有双重功能：为仪表面板和转向组件提供支撑，以及为该偏转运动提供支撑。由此，不需要额外的部件来提供必要的偏转支撑。

根据一些示例性实施例，所述组合仪表包括所述第二滑动表面。在另一示例性实施例中，所述仪表面板组件包括仪表面板基板，所述仪表面板基板包括第二滑动表面。由此，该组合仪表可以直接在横车梁的表面上滑动，或者该组合仪表可以布置在仪表面板基板内或仪表面板基板上，而仪表面板基板将在该横车梁的表面上滑动。

根据一些示例性实施例，所述横车梁的所述第一滑动表面位于所述横车梁上的横车梁附件上。这允许独立于横车梁的形状和尺寸来选择第一滑动表面的尺寸。

根据一些示例性实施例，仪表面板组件包括仪表面板基板，仪表面板基板包括第一滑动表面，组合仪表包括所述第二滑动表面。这允许当组合仪表布置在仪表面板基板内时在其内部进行滑动，而仪表面板基板由横车梁支撑。由此，横车梁还支撑第一滑动表面。

根据一些示例性实施例，组合仪表包括所述第二滑动表面。因此，组合仪表可以构造成直接接触第一滑动表面。第二滑动表面可以位于组合仪表的后部和/或底部。第二滑动表面可以与组合仪表的壳体一体形成，或者可替代地位于永久附接到组合仪表的分立部件上，例如由塑料和/或金属材料制成的专门设计的滑动部件。

根据一些示例性实施例，仪表面板组件包括仪表面板基板，并且所述仪表面板基板包括所述第二滑动表面。在该布置中，在碰撞过程中，组合仪表推动仪表面板基板，而仪表面板基板沿着第一滑动表面滑动。仪表面板基板中用于保持组合仪表的部分在这种结构中优选是比较柔性的，以允许组合仪表进行充分偏转，且不会引起任何显著的反作用力。

根据一些示例性实施例，组合仪表布置成由仪表面板组件的隔室部分地包围，并且所述隔室的一部分布置成在所述碰撞过程中当所述组合仪表移位时发生挠曲。这为组合仪表要进行的移位提供了额外的空间，否则可能会被仪表板的内部所阻止。主要相关的挠曲方向是沿着滑动表面的方向，即朝向车辆的前部和上部的方向。

根据一些示例性实施例，第一滑动表面的延伸方向相对于转向柱的轴向延伸方向限定了一角度。所述角度在10-80度的范围内，特别是在20-60度的范围内，更特别是在30-55度的范围内。该角度取决于仪表板尺寸，并且该角度是确保组合仪表沿正确方向偏转所必需的。如果角度太大，则压在组合仪表上的力不会将其移出该路径，而是撞击它。如果角度太小，则将其推出路径的距离太短。

根据一些示例性实施例，所述转向组件包括布置在所述转向柱处的转向组件附件，其中所述转向组件附件包括支承表面，并且其中所述转向组件布置成由所述支承表面推压所述组合仪表，以及其中所述支承表面的延伸方向相对于所述转向柱的轴向延伸方向限定了一角度，并且其中所述角度在10-80度的范围内，特别是在30-75度的范围内，以及更特别是在45-70度的范围内。这样成角度的表面有助于提高碰撞控制系统将组合仪表推离转向组件的路径的能力。

根据一些示例性实施例，第一和第二滑动表面中的至少一个沿着第一或第二滑动表面的至少部分延伸范围具有至少一个凹槽，该至少一个凹槽在所述第二滑动表面沿所述第一滑动表面的预期滑动方向上。这允许调节表面接触面积以实现第一和第二滑动表面之间的优选摩擦。因此，该摩擦值可以用许多不同的材料实现，并且可以容易地与现有部件整合。

根据一些示例性实施例，第一和第二滑动表面构造成用于沿着朝横车梁上方的点的方向偏转组合仪表。取决于仪表板内部的尺寸，这允许沿一个方向推动组合仪表，而不会撞击横车梁或被横车梁阻碍。

根据一些示例性实施例，第一滑动表面基本上是平的。这为组合仪表提供了直线的偏转路径。

根据一些示例性实施例，碰撞控制系统构造成使得沿所述第一滑动表面偏转所述组合仪表50mm所需的力低于500N，更优选低于300N。相比于转向柱以受控方式向前移动过程中所吸收的力，偏转组合仪表所需要的力最好是较低的，以便不会对车辆碰撞时转向盘的已经计算好且受控的向前运动产生负面影响。原则上，偏转组合仪表所需的力优选是非常低的，例如小于以受控方式向前移动转向柱所需的力的1/5。这允许偏转和能量吸收或多或少是由转向柱完全控制的。

根据一些示例性实施例，第一或第二滑动表面中的至少一个包括两个横向间隔开的滑动表面部分。这些滑动表面部分可以例如布置在转向柱两侧，这可以例如允许在这些滑动表面部分之间装配其他部件。

根据一些示例性实施例，第一和第二滑动表面布置成在车辆的正常工作期间相互抵靠。这意味着，组合仪表不需要首先在第二滑动表面处将第一滑动表面推成抵靠，而是能在所述转向柱向前移动时立即被推出转向柱的路径。

本公开的另一目的通过根据权利要求的车辆实现。该车辆的示例性实施例包括根据本公开的碰撞控制系统。

本公开的再一目的通过根据权利要求的方法来实现。

根据用于在碰撞过程中控制车辆中的组合仪表的偏转的方法的一些示例性实施例，所述车辆包括：转向组件，其包括转向盘和转向柱；横车梁，其支撑第一滑动表面；和仪表面板组件，其包括组合仪表和第二滑动表面。所述方法包括步骤：在所述碰撞时，通过以受控方式向前移动所述转向柱而使得所述转向组件移位；和，由进行移位的所述转向组件推压所述组合仪表，使得所述仪表面板组件的所述第二滑动表面沿着所述第一滑动表面滑动，以实现所述组合仪表(30)的受控偏转。

附图说明

从下面对附图中示出的示例性实施例的更具体的描述，前述内容将变得显而易见，其中相同的附图标记在不同的视图中指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在通过示意图示出示例性实施例。

图1示出了碰撞控制系统在偏转之前的纵剖示意图；

图2示出了碰撞控制系统在偏转之后的纵剖示意图；

图3示出了另一示例性实施例的碰撞控制系统在偏转之前的纵剖示意图；

图4示出了另一示例性实施例的碰撞控制系统在偏转之后的纵剖示意图；

图5示出了第一和第二滑动表面的剖切示意图；和

图6示出了碰撞控制系统在偏转之前的透视图。

具体实施方式

图1和2示出了碰撞控制系统40的示例性实施例的纵切示意图。该碰撞控制系统40安装在车辆的仪表板区域45内。该碰撞控制系统包括转向组件10、横车梁(cross car beam)20和仪表面板组件35。

图1示出了发生碰撞类型事件之前的碰撞控制系统40的示意图。

横车梁20固定到车架或底盘50，并且是从车辆的一个横向侧延伸到另一横向侧的梁状结构。车辆的许多内部部件随后附接到该横车梁20。横车梁附件(attachment)21附接到横车梁20。该横车梁附件21可以是总的横车梁附件的一部分，或者是专门用于组装该碰撞控制系统40的分立附件。该横车梁附件21可以用来向转向柱11提供支撑和/或向仪表面板组件35提供支撑。

转向组件10包括转向柱11、转向盘12、转向柱部件单元(component unit)13和转向柱盖14。在图中所示的示例性实施例中，转向柱盖14部分地覆盖转向柱11和转向柱部件单元13。这用于将机械元件和电子器件与乘客舱分开，从而降低意外损坏任一者的风险。转向柱11延伸穿过转向柱盖14中的开口，并且在该开口的另一端处附接到转向盘12。转向组件10还包括转向柱保护罩(boot)16，其是布置成包围转向柱盖14和组合仪表30之间的间隙的更柔性部分的柔性细节部。

转向柱部件单元13包括用于对杆以及杆和转向盘上的开关进行操作的电子装置和机械装置，以便驾驶员输入至例如转向灯、风挡刮水器等。转向柱部件单元13还包括喇叭线圈以及可选的膝盖吸收元件，用于减少在碰撞期间对驾驶员膝盖的冲击。

支承表面15作为转向柱盖14和/或转向柱部件单元13的一部分而形成在转向组件10上。支承表面15限定了相对于转向柱11的角度α₂。该角度α₂在图1和2所示的示例性实施例中大约为60度。具体的角度α₂可取决于周围结构元件的尺寸。该角度α₂应优选在10-80度之间，特别是在30-75度的范围内，更特别是在45-70度的范围内。

另外，转向柱部件单元13具有布置在支承表面15内部的相似的成角度表面，这除了别的之外还允许转向柱部件单元13被容纳在成角度的支承表面15的内部。

虽然在图中未示出，但是横车梁附件21还用于经由横车梁20将转向柱11固定到车辆车身，从而提供横车梁附件21的双重功能。特别地，转向柱11可以借助于螺纹构件或通过焊接被夹紧到横车梁20或横车梁附件21。

在图1的示例性实施例中，横车梁20包括第一滑动表面22；更具体地，横车梁20包括横车梁附件21，横车梁附件21设置有并包括该第一滑动表面22。通过直接在横车梁20或横车梁附件21上形成该第一滑动表面，使得第一滑动表面与横车梁20或横车梁附件21一体地形成，不需要额外的部件来提供使该组合仪表30能进行受控偏转而期望的引导斜坡。该解决方案因此简化了组装并降低了成本。此外，还在第一滑动表面22下面提供了高强度支撑结构，从而降低了碰撞事件期间第一滑动表面22塌陷的风险。

第一滑动表面22基本上是平的。由此，对带有该第二滑动表面32的构件的安装和正确定位被简化了且是成本有效的。第一滑动表面面向向上的方向并且朝着车辆的尾部，以使得组合仪表30能实现所期望的偏转。

第一滑动表面22朝向横车梁20上方的点延伸，以便确保沿着第一滑动表面滑动的任何物体不会与横车梁20碰撞。这意味着由第一滑动表面22限定的平面不与横车梁20相交。

第一滑动表面相对于转向柱11限定了角度α₁。此角度α₁在图1和2中大约为50度。具体的角度α₁可以取决于周围结构元件的尺寸。该角度α₁应优选在10-80度之间，特别是在20-60度的范围内，更特别是在30-55度的范围内。

横车梁附件21相对于转向柱11的纵向方向形成具有斜面的斜坡，其中第一滑动表面22设置在该斜面上。

仪表面板组件35包括组合仪表30、仪表面板基板36和第二滑动表面32，该第二滑动表面32布置成抵靠第一滑动表面22并沿着第一滑动表面22滑动。组合仪表30布置在转向组件10上方并位于仪表板区域45内。该组合仪表30包括用于向车辆驾驶员通知车辆状态的电子装置和仪表，例如车速表，燃料表和状态信息显示器。

在图1和图2所示的示例性实施例中，第二滑动表面32布置在组合仪表的外侧部分上。在这些示例性实施例中，组合仪表30具有组合仪表部分31，该组合仪表部分31包括该第二滑动表面32。该组合仪表部分31可以是组合仪表30的组成部分，或形成为分立单元并组装至组合仪表30。

在图1中，组合仪表30布置成使得第二滑动表面32抵靠横车梁附件21上的第一滑动表面22。然而，组合仪表30也可以布置成与横车梁附件距离不远，并且将仅在车辆碰撞时抵靠。

当车辆与另一物体发生碰撞，转向柱11将以受控方式向前移动，这会沿转向柱11的轴向方向朝着横车梁之下的一个点驱动该转向组件10的这些部件。转向柱11的向前运动是在吸收(engagement)压缩力时转向柱11的受控轴向塌缩的结果。例如，该力可以是大约2500N，然而该值可以根据许多因素(诸如转向柱设计)而变化。

随着转向柱11以受控方式向前移动，支承表面15将开始压在该组合仪表30上。由此，组合仪表30会被压得使其借助于第二滑动表面32沿着第一滑动表面22滑动。随着沿第一滑动表面22充分按压组合仪表30，组合仪表30也将通过沿着支承表面15行进而在转向柱的径向上充分远离转向柱组件10，使得组合仪表30将会避开(clear)该转向组件10。

本公开内容不局限于转向组件10的支承表面15与组合仪表30之间的直接接触，而是转向组件10的任何部分可以布置成按压仪表面板组件35的任何部分，使得组合仪表30根据仪表面板组件35和转向组件10的设计而从正常位置滑动地移位到一偏转位置。

图2示出的是转向柱11已经以受控方式向前移动后该碰撞控制系统40的各部件的结构关系。由于组合仪表30被支承表面15按压，组合仪表30已经沿着第一滑动表面22进行了滑动。组合仪表30已经因此避开了转向组件10，并且现在沿转向柱11的径向方向基本上位于转向组件10上方。

组合仪表30布置成被仪表面板组件35的隔室部分地包围。仪表面板组件35的该隔室的一部分(用于在其中布置组合仪表30)，例如其壁或顶，布置成可挠曲和/或铰链转动(hinge)，以适应组合仪表30的移位。组合仪表30可推压所述隔室的所述部分，或组合仪表30可与仪表面板组件35刚性连接，这将推压所述隔室的所述部分来适应组合仪表30的移位。

在图1和图2所示的示例性实施例中，该隔室形成为仪表面板基板36的一部分，其因此将在组合仪表30移位时铰链转动和/或挠曲。

图3和图4示出了该碰撞控制系统40的另一示例性实施例。

在图3和图4所示的示例性实施例中，第二滑动表面32布置在仪表面板组件35的另一部分上，在本例中就是布置在仪表面板基板36上。组合仪表30嵌在仪表面板基板36内或布置在仪表面板基板36上。组合仪表30和仪表面板基板36布置成使得当推压组合仪表30时，该推压运动将导致仪表面板基板36的至少一部分借助第二滑动表面32沿着第一滑动表面22滑动。由此，仪表面板基板36的至少一部分和组合仪表30两者都将借助第二滑动表面32沿着第一滑动表面22滑动。

在图3中，组合仪表30布置成使得第二滑动表面32抵靠横车梁附件21上的第一滑动表面22。然而，仪表面板基板36也可以布置成与横车梁附件21距离不远，并且将仅在车辆碰撞时抵靠。

在图4中示出了图3中的示例性实施例在转向柱11已经以受控方式向前移动后的结构关系。由于组合仪表30被支承表面15按压，仪表面板基板36已经沿着第一滑动表面22进行了滑动。组合仪表30已经因此避开了转向组件10，并且现在沿转向柱11的径向方向基本上位于转向组件10上方。

在图4所示的示例性实施例中，通过正在移位的组合仪表30的作用，仪表板45和仪表面板基板36的末端远离转向组件10挠曲和/或铰接转动。

根据又一个示例性实施例(图中未示出)，横车梁20支撑该仪表面板基板36，仪表面板基板36包括第一滑动表面22。由此，横车梁20支撑第一滑动表面22。仪表面板基板36可以例如紧固至横车梁20或横车梁附件21。在这种情况下，组合仪表30包括第二滑动表面32，并且组合仪表30在被支承表面15按压时沿仪表面板基板36的第一滑动表面22移动。

图5示出了第一和第二滑动表面22、32的横向剖视图。如图5所示，横车梁附件21包括上部件和下部件，其中第一滑动表面22位于该上部件的顶侧。组合仪表30设置有沿着组合仪表30的滑动方向延伸的凹槽33。凹槽33减小了第一和第二滑动表面22、32之间的表面接触面积，这减小了碰撞时进行滑动期间的摩擦。所期望的摩擦可以在不同车辆设计之间而有不同，并且凹槽的尺寸和/或其与第二滑动表面32的抵靠部分的比例可以被调节以实现合适的摩擦，借此可以调节使组合仪表移位所需的力。

在图5所示的示例性实施例中，通过纵向凹槽33实现所期望的摩擦，但是，能够实现这一点的附加的和/或替代的方式也可以合并入该碰撞控制系统40。例如或者可选地，所期望的摩擦可以来自于形成第一和第二滑动表面22、32的材料。也可以使用滑动表面22、32的其它结构设计。

图6示意性地示出了碰撞控制系统40的示例性实施例的透视图。横车梁20在车辆的车架50的两个横向侧处紧固到的车架50。横车梁20包括横车梁附件21。转向柱11经由横车梁附件21永久地紧固到横车梁2。转向盘12和转向柱部件单元13示意性地示出在位于正常位置的组合仪表30的前面。

根据所公开的示例性实施例的横车梁附件21包括两个横向偏置的横车梁附接构件。这两个横车梁附接构件具有相似的几何形状和尺寸，并且每个构件包括第一滑动表面22。然而，横车梁20和/或横车梁附件21的许多替代设计也都是可行的，并且所示出的这两个横车梁附接构件的设计仅是许多示例中的一个示例，其可根据具体情况来选择。例如，可以是具有单个第一滑动表面22的仅单个构件，或者这两个构件通过板相互连接，而该板形成了单个第一滑动表面22。

在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他具体形式实施。应当理解，上述示例的各种特征可以混合和匹配以形成各种其他替代方案。因此，所描述的实施例在所有方面都被认为仅是说明性的而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是前面的描述来表示。在权利要求的等同物的含义和范围内的所有变化将包括在其范围内。

权利要求中提及的参考标记不应被视为限制由权利要求保护的主题的内容，并且它们的唯一功能是使权利要求更容易理解。

实施例的顺序没有特别的含义，并且与实施例的重要性无关。

参考标记列表

10 转向组件

11 转向柱

12 转向盘

13 转向柱部件单元

14 转向柱盖

15 支承表面

16 转向柱罩

20 横车梁

21 横车梁附件

22 第一滑动表面

30 组合仪表

31 组合仪表部分

32 第二滑动表面

33 凹槽

35 仪表面板组件

36 仪表面板基板

40 碰撞控制系统

45 仪表板

50 车架

α₁ 第一滑动表面角度

α₂ 支承表面角度