CN1950226A - 用于在侧面碰撞过程中提高车辆中的乘客保护程度的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装置，所述装置设计成在横向作用在所述机动车的车门区域上的能量冲击过程中保护机动车的乘客，车辆座椅位于机动车车门(2)的与能量冲击相反的一侧上，所述侧容纳侧面碰撞元件(1)，所述元件(1)延伸穿过机动车车门(2)的内部。本发明特征在于，侧面碰撞元件(1)的纵向延伸包括至少两个部分(4)，所述至少两个部分(4)通过相应的结合区域(3)相互连接，结合区域(3)具有可调节的挠曲阻力，并且所述结合区域(3)的挠曲阻力可以根据作用在机动车车门(2)上的能量冲击进行调节。

Description

用于在侧面碰撞过程中提高车辆中的乘客保护程度的装置

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的装置，所述装置用于在横向作用在机动车的车门区域上的能量冲击的过程中保护乘客，车辆座位位于车门的朝向远离能量冲击的一侧上，所述装置提供至少一个延伸穿过机动车车门的内部的侧面碰撞元件。

背景技术

机动车中的乘客保护是机动车的结构和新发展的主要目的之一。单独的发展目标的作用是在前部和后部区域中设计明显的防撞缓冲区，在前部和后部碰撞过程中，这能够极大地保护乘客舱的安全。相反，在侧面碰撞过程中，由于可获得的变形路径较小，并且由于机动车的侧面结构的较低的吸收能力，乘客保护造成更大的问题。

已知的实现降低在机动车的侧面碰撞过程中存在的对乘客的危险的目的提供了加固机动车车门。因此，例如集成在机动车车门中的轮廓是已知的，所述轮廓在车辆行进方向具有高强度和/或高的能量吸收能力。例如，DE 196,33,637 A1中公开了一种具有侧面碰撞保护的车门，在它的车门框架中设置弯曲的保持杆，在碰撞过程中，所述保持杆被扭曲，并且在拉伸负荷的作用下以类似于安全网的动作的方式变形。

然而，在严重的碰撞情况中，通过设置相对应的纵向元件来加固侧面车门对于保护乘客是不充分的，因为在外部力作用在侧面车门上的情况中，这些元件被挤压穿过车身的车门开口(cutout)，从而乘客的生存空间被严重限制，并且生存机会以相同的方式被降低。

现有技术另外公开了一组措施，所述措施能够将作用在侧面车门上的力传递到车身。例如，通过车门和车门开口之间的适当大的重叠，或者通过伸出到车门的边缘外部的螺栓，所述螺栓在碰撞的情况中接合在机动车车身的车门开口的加强的凹部中。因此，DE-AS 22,15,674公开了一种设置用于机动车车门的加强装置，所述加强装置基本包括向外弯曲的元件，在由于外部冲击而造成的元件变形为拉伸形式的情况中，其端部穿入车门框架内部的相对应的稳定凹部中。该元件优选由成型钢板制成，所述钢板适合地通过滚轧成形。

为了避免由于上述措施造成的机动车的固有重量的增加，DE41,25,299 C2描述了一种设置用于机动车车门的加强装置，为了减轻重量，该装置包括由纤维强化的合成材料制成的弯曲的加强元件单元。同样在这种情况中，加强单元完全在车门内，并且由于加强元件的伴随的变形，它的端部区域在碰撞的情况中仅延伸到车门的外部，并且依次可操作地连接到机动车车身的车门框架中的稳定支撑侧翼。

DE 198,32,076 A1公开了加强机动车的车门区域，具有水平穿入机动车车门的侧面碰撞元件，其提供了位于中间的绞接连接件，使用它，侧面碰撞元件的长度可变。在通常的没有碰撞的操作中，绞接连接件锁定在倾斜位置，其中侧面碰撞元件在机动车车门内保持缩短。相反，在碰撞的情况中，利用信号致动器致动绞接连接件，这样，侧面碰撞元件被转换到拉伸状态，其中侧面碰撞元件在两侧上伸出到机动车车门的外部，并且释放到相邻的稳定车身区域中。

发明内容

本发明是基于确定安全***的目的，所述安全***优化了乘客保护，并且在侧面碰撞的情况中能够提供提高的乘客保护。特别的是，所述安全***以这样一种方式改善，即在碰撞的情况中，横向作用在机动车车门上的变形能量以有目标的和安全的方式被传递到机动车车门的区域的外部，在机动车车门上的碰撞能量的作用的过程中或者之后，乘客空间尤其根本没有受到损害，或者仅受到微小程度的损害。另一个目的同样是在碰撞过程中增大横向防撞缓冲区。

根据本发明的目的通过权利要求1确定的特征实现。以有利的方式限定本发明的思想的特征是从属权利要求的主题，并且可以从说明书中推断出来，特别是参考典型实施例。

根据本发明，根据权利要求1的前序部分的特征的装置实现为：侧面碰撞元件沿着纵向延伸方向具有至少两个部分，所述至少两个部分通过结合区域彼此连接，结合区域具有相对于侧面碰撞元件的纵向延伸方向可调节的挠曲阻力，挠曲阻力作为作用在机动车车门上的能量冲击的函数可以变化地或者单独地改变。

在一个最简单的实施例中，根据本发明实现的侧面碰撞元件具有两个单独的侧面碰撞元件部分，优选为三个或更多，所述侧面碰撞元件部分沿着元件的纵向延伸方向彼此相邻，每一个部分均包括坚固的杆形或者盘形的材料，并且每两个直接相邻的侧面碰撞元件部分通过某种类型的绞接连接件而彼此连接。在最简单的实施例变形中实现为绞接连接件的结合区域代表预计的弯折位置或者部分，在碰撞情况中在能量冲击过程中，侧面碰撞元件沿着所述弯折位置弯折，具有预先设定的适合的可调节的力扭矩，要想使各个结合区域弯折必须克服所述预先设定的力扭距。

通过设置多个以这种方式实现的结合区域，因此在碰撞的情况中，可以将作用在机动车车门上的能量冲击以有目标的方式重新引导到机动车车门的这样的区域中，这些区域的变形仅微微影响乘客或者根本不影响，其中所述能量冲击作用在机动车车门的区域上，乘客的上部身体直接位于该区域的相对侧上，并且因此在机动车车门的内壁和乘客的上部身体之间仅具有小的防撞缓冲区。如果碰撞能量被重新引导到机动车车门的位于腿脚活动空间附近的区域中，这在侧面碰撞过程中非常有助于保护乘客，因为相对于在上部身体附近的车门区域中，在这个区域中存在大的多的防撞缓冲区。

为了用这种方式重新引导碰撞能量，通过结合区域彼此连接的所有的侧面碰撞元件部分将连接成具有最大可能的挠曲阻力的起始状态。所有的或者特别选择的结合区域的挠曲阻力唯一地在碰撞情况中以有目标的方式被降低，从而使得侧面碰撞元件的特定部分以受控方式围绕结合区域作为作用在机动车车门上的碰撞能量的强度和方向的函数而弯折。在上述的能量冲击主要作用在乘客上部身体的区域中的机动车车门上的情况中，那些位于上部身体区域中的结合区域保持尽可能刚性，即使在碰撞过程中也是一样，然而相反，在腿脚活动空间附近的结合区域经历挠曲阻力的降低，用于有目标的弯折。位置不同的侧面碰撞情况会不同地造成沿着根据本发明实现的侧面碰撞元件的相对应不同的弯折轮廓。

如上所述，在一个优选实施例中，一个特定的结合区域提供某种类型的绞接连接，其中两个相邻的侧面碰撞元件部分优选可以以可预先确定的旋转活动性围绕结合轴线枢转，所述结合轴线垂直于侧面碰撞元件的纵向延伸方向定向。在这方面，下面将参考典型实施例更详细地描述一种有利的实现方式。还可以考虑将结合区域实现为适合选择的并且装配有转换材料的形式，所述转换材料在有目标的并且适合的能量供应情况中并且在固有的微观结构改变的过程中改变它们的形状和/或稳定性。因此，可以构想实现杆形或盘形的侧面碰撞元件，所述元件至少在结合区域内具有或者包括这种类型的转换材料，所述转换材料具有需要的机械特性。这种类型的转换材料是下面类型的材料中的材料：压电陶瓷，压电聚合材料，电致伸缩陶瓷，电流变液，聚合物凝胶，磁流变液，形状记忆金属或合金和形状记忆聚合物。借助于用这种方式实现为转换材料的结合区域，可以按照有目标的方式设置它们沿着侧面碰撞撑杆的挠曲阻力以及它们的缓冲性能，并且可以通过提供外部能量控制它们，例如通过电、热或机械能的供应。在这种情况中，也可以设想整体式的杆形或者盘形的侧面碰撞元件，其包括用这种方式选择的完全或仅位于结合区域中的转换材料，并且通过以有目标的方式造成的并且仅作用在结合区域中的材料转换经历挠曲阻力的局部降低，但侧面碰撞元件的剩余部分中的纵向稳定性保持不变。

在根据本发明的侧面碰撞元件的另一个优选实施例中，适合的预张紧装置设置在每个结合区域中，这样，在特定的结合区域内的挠曲阻力降低的状态中，侧面碰撞元件呈现出凸出形状的距离乘客区域一定距离的几何形状，从而用这种方式为乘客提供增大的防撞缓冲区。与连接到机动车的识别传感器***相结合，用这种方式使特定的结合区域预张紧是特别有利的，通过所述传感器可以识别即将来临的碰撞情况。在这种类型的被识别为不可避免的紧急碰撞的情况中，取决于所识别的碰撞情况，通过外部能量供应，挠曲阻力在所有的或者特别选择的结合区域中以有目标的方式被降低，所述外部能量供应使用机动车中承载的能量源提供，这样，预张紧装置主动将整个侧面碰撞元件或者侧面碰撞元件的仅特定部分转换成凸出远离乘客的形状。在由碰撞造成的能量冲击之后的短暂的瞬时，那些以有目标的方式耗散能量冲击的结合区域以有目标的方式加强。

另外有利的是，侧面碰撞元件在它的两个端部上具有锁定机构，所述两个端部位于内部，并且在机动车车门的边缘区域中沿直径对置，通过它，至少在碰撞情况中，侧面碰撞元件可拆地、牢固地并且可操作地连接到稳定的车身区域，优选沿着A、B或者C柱，从而提高侧面碰撞元件的机械张紧承载能力。这种类型的主动锁定或者解锁机构可以借助于适合装配的转换材料实现，所述材料优选为形状记忆合金，这样，侧面碰撞元件的每个端部机械联结到稳定的车身区域是可行的。

附图说明

下面参考附图在典型实施例的基础上描述本发明，附图是示例性的，而不是限制本发明的基本思想。

图1a、b示出了设置在A和B柱之间的侧面碰撞元件的俯视图和侧视图，

图2示出了结合区域的一个典型实施例，

图3a-d示出了沿着侧面碰撞元件的不同变形的图示，和

图4示出了机动车的车门内部的侧面碰撞元件的设置的示意图。

具体实施方式

图1a示出了置入机动车的A和B柱之间的侧面碰撞元件1的示意性俯视图(未更详细地示出)，元件1的两个沿直径对置的端部11和1r均可通过可拆固定的锁定机构被滑动地锁定到机动车的A或B柱。侧面碰撞元件1位于机动车的车门2的内侧上，对于外部的乘客来说不可见，车门2由虚线示出。

在所示的典型实施例中，侧面碰撞元件1具有多个侧面碰撞元件部分4，每个部分4均通过绞接连接件3彼此连结，如链条一样。单独的侧面碰撞元件部分4优选利用稳定的、本质刚性的、纤维强化的塑料板制成，以减轻重量，但可以用任何其它负载刚性的材料实现，例如杆或者盘的形式的金属或者轻金属。侧面碰撞元件部分4优选具有高的挠曲阻力，侧面碰撞元件部分4的材料选择成使得在材料中不会出现脆性断裂，即使在由于碰撞造成的能量或者力的作用下也不会出现脆性断裂。

结合区域3沿着侧面碰撞元件1设置，结合区域3优选以绞接连接件的形式实现，并且在每一个结合区域3中可进行局部刚度改变。在两个相邻的结合区域3之间，每个结合区域3的刚度改变可以进行到不同的程度，这样，如另外的典型实施例所示，在由于机动车的车门2上的侧面碰撞造成的能量冲击作用过程中，可以实现有目标的能量耗散。

这利用结合连接件内部的致动器材料实现，所述致动器材料可以按照有目标的方式被启动，并且允许侧面碰撞元件1的挠曲阻力单独降低，如另外参考图2所描述的。因此，侧面碰撞元件1在起始状态中具有最大的挠曲阻力，其中所有的结合区域3尽可能刚性地将相邻邻接的侧面碰撞元件部分4彼此连接。仅在碰撞的情况中，单独的或者所有结合区域3被放松，或者使它们的挠曲阻力作为作用在机动车车门上的能量冲击的强度和方向的函数以有目标的方式降低，从而允许能量沿着机动车车门耗散，并且允许侧面碰撞元件集成在其中，这被优化以提高对乘客的保护。

另外，实现为弹簧元件的预张紧装置5设置在结合区域3处，在每种情况中，所述预张紧装置5以这样一种方式使得通过结合区域3彼此连接的侧面碰撞元件部分4预张紧，即在挠曲阻力降低的状态中，侧面碰撞元件1呈现出从车辆内部向外凸出弯曲的形状，从而用这种方式增大朝着乘客定向的防撞缓冲区。另外，由于它们结构上选择的从动机械预张紧，在碰撞的情况中，弹簧元件5有助于释放侧面碰撞元件，即使设置在特定结合区域中的所有致动器发生故障或者没有响应。

图1b示出了侧视图，其中示出了在两侧上锁定在机动车车身的A和B柱之间的侧面碰撞元件1。可以清楚看出各个板4，板4优选利用稳定的、纤维强化的塑料制成，并且通过绞接连接件3彼此互相连接。

图2示意性示出了这种类型的绞接连接件的可能的实施例变形。作为沿着侧面碰撞元件设置的所有其它结合区域的代表，图2所示的摩擦锁定连接代表了这种类型的结合连接的优选实施例。为了这个目的，两个沿直径对置的侧面碰撞元件部分41和42的边缘区域均实现成指状并且互锁，部分41和42的特定的指状腹板43被贯穿主体6贯穿，如虚线所示，贯穿主体6以垂直于侧面碰撞元件1的纵向延伸方向的力沿着力矢量F所示的方向加载指状腹板43，以产生可通过有目标的方式调节的夹持力。在一个优选实施例中，贯穿主体6实现为螺杆连接件，所述螺杆连接件具有以所示方式贯穿指状腹板43的螺杆，主体6在它的端部通过螺母等被固定。另外，螺杆被由压电材料制成的套筒包围，套筒长度可通过利用压电效应调节。借助于用这种方式实现的或者类似作用的致动器，作用在指状腹板43之间的摩擦力可以作为利用压电材料制成的套筒的长度的函数而变化。

压电材料的使用至少需要电压源，电压源改变材料长度以适合地起动材料。也可以考虑使用转换材料，转换材料在没有外部电能源的情况下使得它们的微观结构发生改变，并且通过利用碰撞能量仅初始化为适合的形状或者稳定性的改变。适用于这个目的的材料例如为形状记忆金属或合金。

通过图2所示的摩擦副的特定纵向稳定性的局部可调节性，通过预先设定特定的变形轮廓和时间曲线用于实现侧面碰撞元件的相对应的纵向变形，可以适应不同的碰撞情况。因此，根据本发明实现的侧面碰撞元件允许局部变形，这导致：通过对它的挠曲阻力的控制，将机动车车门上的局部力的冲击转化为其它更有利的变形。参考图3a-3d描述这种类型的实例，图3a-3d示出了置入A和B柱之间的侧面碰撞元件1，侧面碰撞元件1具有五个结合区域(a-e)。图3a示出了侧面碰撞元件1的一种可以想象的不利的变形状态，这是由从机动车车门的侧面点状或者线性作用的力的冲击造成的，例如如同在与柱子发生碰撞的情况。在这种情况中，侧面碰撞元件1仅在一点处弯折，并且最大限度地突出到车辆内部中，可以想象在A和B柱的上方。

为了避免侧面碰撞元件变形最大限度地延伸到车辆内部中，在图3b所示的情况中具有结合位置a、b、d和e的有目标的偏转。结合点c保持不变并且纵向稳定。在这种情况中，横向作用在机动车车门上的力的冲击以有目标的方式偏转到结合区域a、b、c和e中。这样，侧面碰撞元件1显著较少地穿入机动车的乘客区域中。在图3c中，假设侧面碰撞元件装配有防撞识别***(未示出)以感知即将来临的侧面冲击碰撞，从而至少结合区域d会经历挠曲阻力的降低，甚至在侧面碰撞元件1上的力的冲击开始之前，这样，连接到其处的预张紧装置将侧面碰撞元件1移动远离这个区域中的乘客。绞接点c保持刚性，绞接点a和b使它们的挠曲阻力或者扭转阻力以有目标的方式降低，用于有目标地使能量耗散到腿脚活动空间中，这提供了较大的防撞缓冲区。这种环境中所示的情况示出了：通过智能起动绞接点以单独设置它们的绞接活动性，作为由碰撞造成的力的冲击的函数而为乘客进行优化的侧面碰撞元件1的变形是可行的。图3d所示的情况提供了正好在发生碰撞之前凸出弯曲到乘客空间外部的侧面碰撞元件1的形状，通过它提供最大的防撞缓冲区。为了这个目的，在确定不可避免的侧面碰撞情况之后，所有的绞接点a-e使它们的扭转或纵向刚度降低，从而预张紧装置(图3d中未示出)可以将侧面碰撞元件1转换成所示的凸出形状。

当然，通过使用结合区域内部的适合的致动器并且使用适合的转换材料，可以将侧面碰撞元件与内部从动或者能动缓冲器***结合，这样，由于碰撞造成的作用在乘客上的生理能量冲击会被显著降低。

最后，图4示出了机动车的前门和后门的示意性侧视图，所述前门和后门集成在A、B和C柱之间。传统的侧面碰撞元件(KS)在门的内侧对角延伸。相反，根据本发明实现的侧面碰撞元件1优选平行于行进方向在单独的机动车车门内侧延伸，并且可以实现为任意宽度和/或高度以确保最优可能的乘客保护。

附图标记列表：

1         侧面碰撞元件

2         机动车车门

3         结合区域，绞接连接件

4         侧面碰撞元件部分

5         预张紧装置，弹簧元件

6         贯穿主体

41，42    侧面碰撞元件部分

43        指状腹板

Claims (14)

1.一种用于机动车车门的装置，用于在横向作用在机动车的车门区域上的能量冲击过程中保护乘客，车辆座椅位于机动车车门(2)的与能量冲击相反的一侧上，所述装置提供至少一个侧面碰撞元件(1)，侧面碰撞元件(1)延伸穿过机动车车门(2)的内部，

其特征在于，侧面碰撞元件(1)具有至少两个部分(4)，在每种情况中，所述至少两个部分(4)通过结合区域(3)沿着纵向延伸方向彼此连接，

结合区域(3)具有可调节的挠曲阻力，并且结合区域(3)的挠曲阻力可作为作用在机动车车门(2)上的能量冲击的函数改变。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，结合区域(3)实现为绞接连接件的类型，绞接连接件具有垂直于侧面碰撞元件(1)的纵向延伸方向定向的结合轴线，并且具有围绕结合轴线可以变化地或者单独地调节的结合活动性。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，结合区域(3)具有至少一个智能结构，所述智能结构在至少一个转换材料的基础上通过外部能量供应改变结合区域(3)的挠曲阻力。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，转换材料包括下列类别的材料中的至少一种：压电陶瓷，压电聚合材料，电致伸缩陶瓷，电流变液，聚合物凝胶，磁流变液，形状记忆金属或合金，形状记忆聚合物。

5.如权利要求1到4中任一项所述的装置，其特征在于，在没有横向作用在机动车的车门区域上的能量冲击的基本状态中，结合区域(3)具有高挠曲阻力，并且在碰撞的情况中，结合区域具有相同或者较小的挠曲阻力。

6.如权利要求1到5中任一项所述的装置，其特征在于，多个结合区域(3)沿着侧面碰撞元件(1)设置，所述多个结合区域(3)将侧面碰撞元件(1)的各个部分(4)彼此连接，如链条一样，并且在碰撞的情况中，各个结合区域(3)均作为作用在机动车车门(2)上的能量冲击的方向和总量的函数呈现出相同或者不同的挠曲阻力。

7.如权利要求1到6中任一项所述的装置，其特征在于，预张紧装置(5)以这样一种方式设置在每个结合区域(3)上，即在挠曲阻力降低的过程中，侧面碰撞元件(1)的邻近结合区域(3)的部分(4)可以沿着朝向远离车辆座椅的方向被偏转。

8.如权利要求1到7中任一项所述的装置，其特征在于，结合区域(3)以这样一种方式实现，即结合区域(3)的挠曲阻力的可变性可以专门由碰撞造成的能量冲击产生。

9.如权利要求1到8中任一项所述的装置，其特征在于，防撞识别***设置在机动车上，和

在紧急碰撞事件中，结合区域(3)可以通过供应能量以受控的方式被加载，这样，结合区域(3)的挠曲阻力可以以有目标的方式调节。

10.如权利要求1到9中任一项所述的装置，其特征在于，侧面碰撞元件(1)的至少两个部分(41，42)提供两个沿直径对置的正面，每个所述正面具有指状结合轮廓(43)，所述正面相互互锁，并且被贯穿主体(6)贯穿，贯穿主体(6)的纵向延伸决定两个部分(41，42)围绕贯穿主体(6)的旋转活动性。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，贯穿主体(6)具有转换材料。

12.如权利要求1到11中任一项所述的装置，其特征在于，侧面碰撞元件(1)具有位于机动车车门(2)的边缘区域处的两个沿直径对置的端部(1l，1r)，至少在碰撞的情况中，所述端部均通过锁定机构可操作地连接到包围机动车车门(2)的车身区域。

13.如权利要求1到12中任一项所述的装置，其特征在于，侧面碰撞元件(1)的部分包括高强度金属、金属合金或者纤维强化的塑料。

14.如权利要求1到13中任一项所述的装置，其特征在于，在碰撞的情况中，侧面碰撞元件可操作地连接到包围机动车车门(2)的车身区域内的至少两个支撑区域。

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