[发明专利]用于行人、乘员、车辆的可变能量管理系统

说明书

本分案申请是基于中国发明专利申请号200680043831.0(国际申请号PCT/US2006/045189)、发明名称“用于行人、乘员、车辆的可变能量管理系统”、申请日2006年11月22日的专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C§119(e)要求2005年11月23日提交的、名称为“具有主动和被动外形的冲击能量吸收器”(“IMPACTENERGY ABSORBER WITH ACTIVE AND PASSIVE ASPECTS”)的共同转让的临时申请No.60/739,508的优先权，该临时申请的全部内容完全并入本文。

技术领域

本发明涉及适用于可变吸收冲击能量的部件和系统，特别涉及用于车辆前后保险杠和客厢内例如用在车顶结构柱的内表面、车顶衬垫、车门内面板、仪表板和冲击吸收为该部件重要特征的其它部位上的能量吸收器。应该指出，本发明的范围不限于汽车，也不只限于载客车辆。

背景技术

要在为乘客保持舒适的内部空间且保证乘客安全的同时减小车辆大小是很困难的。具体来说，现代车辆客厢内的封装空间随着车辆的小型化而变得越来越严峻(即越来越关键)，这是因为车辆内的客厢必须保持足够的大小以使乘客舒适和活动自如。最终结果是，对于车体结构来说在车辆外部与车辆内部(即客厢)之间的空间极少。例如，车辆的结构柱的大小必须足以结构性地支撑车顶，但为了使得客厢大小最大化其横截面必须尽可能小。

提高乘客安全性(即在车辆碰撞时减小乘客受到的伤害)的一种方式是在刚性部件(即在车辆碰撞时会造成乘客伤害的部件)上覆盖能量吸收装饰件或在该装饰件下面的能量吸收层。但是，这些部件和布置倾向于较厚(为了提供较长“压扁行程)，从而造成车辆客厢中内部空间的损失较大。显然，也可将这些部件做得刚性较大，使得它们在车辆碰撞时提供更多的能量吸收(即更大的减速)，但是，由于较高的刚度会造成部件本身对乘客造成伤害，因此刚度的上限非常有限。

更具体地，汽车或其它运输工具的客厢内的安全装置的一个目的是在发生高速碰撞时减小乘员受到伤害的严重程度。主要方法是发生撞击时使得乘员以足够慢的速率减速，从而重大伤害、骨折、内伤、头部损伤等不会造成永久性衰弱、长期恢复和治疗或死亡。采取了几种能量管理策略，通常是以组合的形式。它们为：约束，例如安全带；主动系统，其感测撞击的严重程度并展开缓冲装置或启动避开机构；以及被动系统，例如气囊和其它静态的能量吸收结构和材料。使用被动系统时，减小减速速率的能力(将对乘员的载荷和G力减到最小)与想要保持结构所需的最小量空间(即较小部件提供的冲击行程较短)之间通常存在冲突。从物理学可知，乘员减速时的动能等于作用在乘员上的载荷的总和乘以陷入该结构中的位移量。因此，如果想要保持低的载荷/加速度，就需要更多可用的压扁空间，而这常与要最大化乘员车厢空间、改善视界和舒适性等相冲突。为了最小化该空间，努力创建可有效吸收能量的结构，即把载荷/加速度保持尽可能恒定地刚好在所需限度以下，直到所有能量被吸收。为此已采用过许多不同种结构，例如膨胀或泡沫材料、注射成形的带肋结构、用多种材料和制作方法制成的各种形状的结构。所有这些结构都受上述物理定律的限制。本发明涉及把主动系统和被动系统的要素结合起来，以便在撞击时改变物理学的限制，同时在正常工作状态时又不占用乘员空间。

需要能实现最佳能量吸收的改进的能量吸收器，包括更长压扁行程但不减小车辆内部客厢空间。除了“总的”(gross)或总冲击能量吸收以外，还需要提供一种系统，该系统不但在撞击时被动地分布能量吸收，而且在撞击时还主动地横向分布能量。

此外，还要求提供一种对车辆碰撞响应迅速的系统，该系统进行主动调节以为特定类型的冲击/车辆碰撞提供最佳冲击吸收特性。例如，第一能量吸收曲线(即表示能量吸收与冲击行程之间关系的曲线)最适合于低速撞击(从而最小化车辆损坏)，第二能量吸收曲线较适合于低速行人撞击(从而最小化对行人的伤害)，第三能量吸收曲线较适合于对固定障碍物的高速撞击(从而最小化正面撞击造成的对乘客的伤害)，第四能量吸收曲线较适合于车辆侧向撞击(从而最小化侧向力造成的对乘客的伤害)，等等。

总之，要求一种改进的总的和可变的能量管理系统，该系统最小化车辆损坏的同时优化行人和乘员的安全性。此外，要求提供一种加工成本低、定货交付时间短的能量吸收系统。此外，要求提供一种便于改造而可用于多种车辆样式和型号的能量吸收系统。此外，要求提供一种对撞击类型作出迅速响应的能量管理系统，该系统响应于来自撞击前传感器或撞击后传感器的特定信号而向外伸出。