TW202039277A - 頭型撞擊下之汽車內部顯示模組之高衝擊能量吸收連接設計 - Google Patents

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Abstract

提供了一種車輛內部系統。車輛內部系統包括背部結構，該背部結構進一步包括用於車輛使用者的一或多個顯示裝置。透明覆蓋材料附接在背部結構上。車輛內部系統包括用於將背部結構附接到車輛框架的可折疊能量吸收支撐件。可折疊能量吸收支撐件被配置為透過塑性變形來耗散動能。在特定實施例中，可折疊能量吸收支撐件包括中空管或成形的矩形板。

Description

頭型撞擊下之汽車內部顯示模組之高衝擊能量吸收連接設計
本案根據專利法請求2018年11月13日申請的美國臨時申請案第62/760,483號、2018年11月1日申請的美國臨時申請案第62/754,553號和2018年10月18日申請的美國臨時申請案第62/747,483號的優先權權利，其全部內容依賴於此並以引用的方式併入本文中。
本案涉及包括玻璃的車輛內部系統及其形成方法，並且更具體地涉及包括冷成型或冷彎的蓋玻璃並具有改善的衝擊效能的車輛內部系統及其形成方法。
在汽車工業中，近年來越來越關注改善結構耐撞性，以減少乘坐人員的死亡和人身傷害。耐撞性是指車輛捲入或遭受撞擊時的回應。在撞擊過程中，如果駕駛員或乘客的頭部撞到汽車內部結構(例如顯示模組)，可能會造成嚴重傷害。此外，如果覆蓋材料(可以是玻璃)破裂，則碎片很可能造成二次傷害。為了減輕傷害並挽救生命，同時充分利用某些化學強化玻璃的高強度，諸如康寧公司的Gorilla®Glass，尋找一種可以按照汽車行業規範的要求在中度衝擊下保護駕駛員和乘客的最佳顯示模組設計是非常重要的。
在一個態樣，本發明的實施例提供了一種車輛內部系統，所述系統包括背部結構，所述背部結構還包括用於車輛使用者的一或多個顯示裝置。透明覆蓋材料附著在背部結構上。車輛內部系統包括用於將背部結構附接到車輛框架的可折疊能量吸收支撐件。可折疊能量吸收支撐件被配置為透過塑性變形來耗散動能。在特定實施例中，可折疊能量吸收支撐件包括中空管或成形板。在一或多個實施例中，可折疊能量吸收支撐件可包括附接到另一支撐件的彈簧。例如，彈簧可以附接到成形板。
在特定實施例中，可折疊能量吸收支撐件具有附接到車輛框架的第一端及附接到背部結構的第二端，並且其中第一端與第二端之間的距離範圍在1釐米至10釐米。在本發明的另一實施例中，可折疊能量吸收支撐件是由韌性材料製成的中空管，或由韌性材料製成的板件，其中板件形成為便於附接到背部結構和車輛框架的形狀。在一或多個實施例中，板可具有矩形形狀。可折疊能量吸收支撐件可以由金屬構造。在一或多個實施例中，可折疊能量吸收支撐件包括附接到板(可以是矩形)的彈簧。在一或多個實施例中，彈簧可具有約5000 KN/m或更小的剛度。
透明覆蓋材料可以由諸如Gorilla® Glass的化學強化玻璃構成。在本發明的一些實施例中，背部結構包括顯示器(例如，液晶顯示器、有機發光顯示器等)、觸控面板、電路板和顯示框中的一或多者。
在特定實施例中，鋁制的頭型質量為6.68千克，並且頭型以5.36米/秒的速度衝擊覆蓋材料時，頭型對覆蓋材料的衝擊導致小於90 g的最大頭型減速度。此外，鋁制的頭型質量為6.68千克，並且頭型以5.36米/秒的速度衝擊覆蓋材料時，頭型對覆蓋材料的衝擊導致大於30毫米的最大頭型位移。
附加的特徵和優點將在隨後的詳細描述中闡述，並且部分地對於本領域技藝人士而言從此描述是顯而易見的，或者透過實踐本文所述的實施例而認識到，包括下面的具體實施方式、申請專利範圍以及附圖。
應理解，前文的一般性描述和以下的詳細描述都僅是示例性的，並且意欲提供理解申請專利範圍的性質和特徵的概述或框架。包括附圖以提供進一步的理解，並且附圖包括在本說明書中並構成本說明書的一部分。附圖圖示一或多個實施例，並且與說明書一起用於解釋各種實施例的原理和操作。
現在將詳細參考各種實施例，其實施例在附圖中示出。通常，車輛內部系統可包括被設計為透明的各種不同的平坦和彎曲表面。與通常在車輛內部可見的典型塑膠面板相比，由玻璃材料形成此種車輛表面可提供許多優點。例如，與塑膠覆蓋材料相比，通常認為玻璃為許多覆蓋材料應用(例如顯示應用和觸控式螢幕應用)提供增強的功能和使用者體驗。
儘管玻璃提供了該等益處，但是車輛內部的玻璃表面也應滿足乘客安全性和易用性的效能標準。例如，某些規定(例如，ECE R 21和FMVSS201)要求車輛內部必須通過頭型衝擊測試(Headform Impact Test; HIT)。HIT涉及在某些特定條件下使車輛內部元件(例如顯示器)受到重物的衝擊。使用的重物是擬人化的頭型。HIT意欲模擬駕駛員或乘客的頭部對車輛內部元件的衝擊。通過測試的標準包括頭型的減速力在大於3毫秒(ms)的時間內不超過80 g（重力），並且頭型的峰值減速度小於120 g。如在HIT的上下文中所使用，「減速度」是指頭型在被車輛內部元件停止時的減速度。
除了該等規定要求外，在該等條件下使用玻璃還存在其他問題。例如，可能希望玻璃在受到來自HIT的衝擊時保持完整並且不會破裂。在某些情況下，玻璃破裂可能是可接受的，但是破碎的玻璃應該能夠減少在真實人頭上造成撕裂傷的可能性。在HIT中，可以透過將頭型包裹在代表人體皮膚的替代材料(例如織物、皮革或其他材料)中來模擬撕裂的可能性。以此種方式，可以基於替代材料中形成的裂縫或孔來估計撕裂的可能性。因此，在玻璃破裂的情況下，可能希望透過控制玻璃破裂的方式來減少撕裂的機會。
當覆蓋材料是玻璃或塑膠，或具有平面構造或彎曲構造時，存在前述要求。在彎曲構造中，覆蓋材料可以透過熱彎製程或冷彎製程形成。蓋玻璃的材料可能會影響HIT效能。例如，鈉鈣玻璃可能會因HIT而破裂，從而導致撕裂傷。塑膠可能不會破裂或撕裂，但很容易劃傷並降低顯示器的品質。
參照圖1，玻璃基板150包括第一主表面152和與第一主表面相對的第二主表面154。次表面156連接第一主表面152和第二主表面154，其中玻璃基板150的厚度t定義為第一主表面152與第二主表面154之間的距離。如本文中所使用，「玻璃基板」以其最廣泛的含義使用，包括全部或部分由玻璃製成的任何物體。玻璃基板包括玻璃和非玻璃材料的層壓板、玻璃和晶體材料的層壓板，以及玻璃陶瓷(包括非晶相和結晶相)。
在一或多個實施例中，可以強化玻璃基板。在一或多個實施例中，玻璃基板可以被強化以包括從主表面(即，第一主表面152及/或第二主表面154)延伸到壓縮深度(DOC)的壓縮應力(CS)。壓縮區域下方的區域由顯示拉伸應力的中心區域(中心拉伸區域或CT區域)平衡。在DOC處，應力從壓縮應力轉變為拉伸應力。壓縮應力和拉伸應力在本文中提供為絕對值。「應力分佈圖」是應力相對於玻璃基板的位置的曲線圖。
當使用強化玻璃基板時，第一主表面152和第二主表面154已經處於壓縮應力下。
在一或多個實施例中，可以透過利用製品的各部分之間的熱膨脹係數的不匹配來機械地強化玻璃基板，以產生壓縮應力區域和表現出拉伸應力的中心區域。在一些實施例中，可以透過將玻璃加熱至高於玻璃化轉變點的溫度然後快速淬火來熱強化玻璃基板。
在一或多個實施例中，玻璃基板可透過離子交換進行化學強化。在離子交換程序中，玻璃基板表面處或附近的離子被具有相同價態或氧化態的較大離子代替或交換。在玻璃基板包括含鹼鋁矽酸鹽玻璃的實施例中，製品表面層中的離子和較大離子是一價鹼金屬陽離子，例如Li+ 、Na+ 、K+ 、Rb+ 以及Cs+ 。或者，表面層中的一價陽離子可以用除鹼金屬陽離子之外的一價陽離子代替，例如Ag+ 等。在此種實施例中，交換到玻璃基板中的一價離子(或陽離子)產生應力。
在一或多個實施例中，玻璃基板150處於彎曲構造。在一或多個實施例中，此種彎曲的玻璃基板是冷彎玻璃基板。如本文中所使用，術語「冷彎」或「冷成型」是指在低於玻璃(如本文中所述)的軟化點的冷成型溫度下彎曲玻璃基板。冷成型玻璃基板的特徵是在第一主表面152與第二主表面154之間的表面壓縮不對稱。一或多個實施例中，在冷成型製程或被冷成型之前，玻璃基板的第一主表面152和第二主表面154的各個壓縮應力基本相等。在玻璃基板未被強化的一或多個實施例中，在冷成型之前，第一主表面152和第二主表面154沒有表現出可觀的壓縮應力。在玻璃基板被強化(如本文所述)的一或多個實施例中，在冷成型之前，第一主表面152和第二主表面154相對於彼此表現出基本上相等的壓縮應力。
在一或多個實施例中，在冷成型之後，彎曲之後具有凹形的表面上的壓縮應力增加。換言之，凹面的壓縮應力冷成型後比冷成型前大。不受理論的束縛，冷成型製程增加了玻璃基板的壓縮應力，所述玻璃基板被成形以補償在彎曲及/或成型操作期間施加的拉伸應力。在一或多個實施例中，冷成型製程使凹面經受壓縮應力，而在冷成型後形成凸形的表面經受拉伸應力。冷成型後凸面所經受的拉伸應力會導致表面壓縮應力的淨減少，使得在冷成型後，強化玻璃板凸面中的壓縮應力小於在玻璃板是平的時同一表面上的壓縮應力。
本案的第一態樣涉及車輛內部系統。車輛內部系統的各種實施例可以結合到車輛，諸如火車、機動車(例如，汽車、卡車、公共汽車等)、海上航行器(小船、輪船、潛艇等)和飛行器(例如，無人機、飛機、噴氣式飛機、直升機等)。
圖2圖示包括車輛內部系統100、200、300的三個不同實施例的示例性車輛內部10。車輛內部系統100包括具有彎曲表面120的中心控制台底座110，所述彎曲表面120包括彎曲顯示器130。車輛內部系統200包括具有彎曲表面220的儀表板底座210，所述彎曲表面220包括可由玻璃或某種其他透明材料製成的彎曲顯示器230。儀表板底座210通常包括儀錶盤215，其也可以包括彎曲顯示器。車輛內部系統300包括具有彎曲表面320和彎曲顯示器330的儀表板方向盤底座310。在一或多個實施例中，車輛內部系統可包括底座，所述底座是扶手、支柱、座椅背板、地板、頭枕、車門或包括彎曲表面的車輛內部的任何部分。
本文所述的彎曲顯示器的實施例可以在車輛內部系統100、200和300中的每一者中互換使用。此外，本文所討論的彎曲玻璃基板可用作本文所討論的任何彎曲顯示器實施例的彎曲蓋玻璃，包括用於車輛內部系統100、200及/或300中。
通常，根據本文所討論的實施例，各種車輛內部系統的實例包括永久的附接到車輛的機械框架。安裝支架或類似裝置可用於將面向使用者的車輛內部元件(例如，裝飾儀表板元件或顯示器)附接到車輛的機械框架。
就頭型衝擊下的結構效能而言，車輛顯示模組中的元件分為四個主要結構。覆蓋材料可以是玻璃基板，所述玻璃基板可以是化學強化玻璃基板(例如，Gorilla® Glass)、黏合劑、背部結構和支撐件。背部結構可以包括LCD面板、觸控板、圓板、顯示框和外殼等。總之，例如，背部結構和支撐件的剛度主導著頭型的動態回應和覆蓋材料的應力。
本文公開的發明實施例集中於實現若干可折疊能量吸收器作為支撐結構(即，可折疊能量吸收支撐件)，以將汽車內部顯示器連接到汽車的結構框架。通常，能量吸收器是將全部或部分動能轉化為另一種能量形式的系統。轉換的能量可以是可逆的，例如彈性應變能及/或不可逆的塑性變形形式。金屬由於其高韌性而通常用於該等支撐件，儘管其他韌性材料也可能適用。對於韌性的金屬材料，彈效能的量通常要比大變形下的總塑效能小得多。因此，例如，位於能量吸收器中的塑性變形使車輛內部系統能夠減弱玻璃覆蓋材料中頭型衝擊和峰值應力的動態回應。
習用支撐件通常被設計成具有極高的剛度，並且在某些情況下甚至被完全固定。結果是，所施加的動能被傳遞到車輛顯示模組中的每一元件(包括無載荷元件)，並且分配給每一組件的能量通常與其剛度成比例。事實證明，由於其高剛度，支撐件施加了巨大的反作用力。例如，這導致顯著的頭部減速和侵入，並且相應地導致在強化玻璃基板中的最大主應力。
關於本文公開的並且在圖3至圖7中示出的用於車輛內部系統的附接的裝置，提出了兩種類型的可折疊能量吸收支撐件。如圖3所示，第一可折疊能量吸收支撐件是板件20，所述板件20可以設置在每一支撐位置作為車輛內部系統100、200的可折疊能量吸收器。長度、寬度和厚度分別表示為l、w和t。此想法是在非彈性的整體屈曲下，轉換大量的塑效能量。在所示的實施例中，板具有矩形形狀。在一或多個實施例中，板可以是金屬。
在圖16中，可折疊吸收能量支撐件可包括安裝機構(示意性地表示為彈簧)。在一或多個實施例中，安裝機構可以附接到板上，如圖16所示。在一或多個實施例中，安裝機構包括約5000 KN/m或更小、約1000 KN/m或更小、約500 KN/m或更小、約200 KN/m或更小的剛度(K)。在一或多個實施例中，安裝機構的剛度範圍可為約50 KN/m至約5000 KN/m、約100 KN/m至約5000 KN/m、約150 KN/m至約5000 KN/m、約200 KN/m至約5000 KN/m、約250 KN/m至約5000 KN/m、約300 KN/m至約5000 KN/m、約350 KN/m至約5000 KN/m、約400 KN/m至約5000 KN/m、約450 KN/m至約5000 KN/m、約500 KN/m至約5000 KN/m、約600 KN/m至約5000 KN/m、約700 KN/m至約5000 KN/m、約800 KN/m至約5000 KN/m、約900 KN/m至約5000 KN/m、約1000 KN/m至約5000 KN/m、約1500 KN/m至約5000 KN/m、約2000 KN/m至約5000 KN/m、約2500 KN/m至約5000 KN/m、約3000 KN/m到約5000 KN/m、約3500 KN/m到約5000 KN/m、約4000 KN/m到約5000 KN/m、約50 KN/m到約4750 KN/m、約50 KN/m到約4500 KN/m、約50 KN/m至約4250 KN/m、約50 KN/m至約4000 KN/m、約50 KN/m至約3750 KN/m、約50 KN/m至約3500 KN/m、約50 KN/m至約3250 KN/m、約50 KN/m至約3000 KN/m、約50 KN/m至約2750 KN/m、約50 KN/m m至約2500 KN/m、約50 KN/m至約2250 KN/m、約50 KN/m至約2000 KN/m、約50 KN/m至約1750 KN/m、約50 KN/m至約1500 KN/m、約50 KN/m至約1250 KN/m或約50 KN/m至約1000 KN/m。在實施例中，安裝機構是彈簧(例如，盤簧、片簧、V形彈簧等)、泡沫(例如，金屬、陶瓷、聚合物等)、安裝導軌等中的至少一者。
理論上，具有兩個固定端的情況下的最大衝擊力可以使用等式1計算：
Figure 02_image001
其中E是彈性模量，I是面積矩，l是矩形金屬板的長度。
等式1提供了最大載荷容量的上限。實際上，當發生非彈性屈曲或塑性屈服時，尤其在考慮缺陷和殘餘應力時，所述值要低得多。在此種情況下，通常使用數值模擬來預測臨界載荷和後屈曲強度。
傳統上，支撐件中的彈效能與塑效能之比大得多，並且最終具有非常高的阻抗力。對於在頭型衝擊下的新設計，板件20或板與彈簧的組合50(圖16)應該逐漸塌陷並經歷較大的塑性變形。大部分衝擊動能將以此種方式被吸收。
作為替代方案並且如圖5A和圖5B所示，由於其在軸向壓縮衝擊力下的出色效能，還建議使用封閉截面的薄壁結構作為可折疊能量吸收器。可以預見，多種類型的可折疊衝擊能量吸收器可以適合作為本發明中的能量吸收支撐體。設想的一些形狀包括管、截頭圓錐形、多角柱、結構體、夾心板、蜂巢狀單元等。
由於中空管30適於作為能量吸收體作為結構元件，並且具有耗散大量動能的能力，因此被認為可很好地用作吸收能量支撐體，以將背部結構附接到本發明的車輛框架上。因此，建議使用管形30(即，具有薄壁厚度的圓形橫截面)來吸收頭型衝擊時的衝擊能量。在圖5A和圖6中圖示根據本發明實施例的典型管30。
塑效能量可以如圖7所示的若干變形模式消散在細金屬管30中，例如管倒置、管***和在軸向壓縮下的軸向擠壓。對於管倒置，變形基本上涉及由韌性材料製成的細圓形管30的內翻或外翻，如圖7所示。管倒置的優點之一是對於均勻的管30，可以實現恆定的管倒置力。由於高恆定的管倒置力，透過管30的塑性變形消耗了許多動能。應注意，當模具半徑相對較小時，發生管倒置。如果模具半徑較大，則會發生另一種稱為管***的機制(參見圖7)。在管***中，吸收的能量將在管的金屬撕成條32時耗散。
最重要的變形模式稱為軸向擠壓。在文件中，發現在軸向壓縮下的圓形管30提供了最好的裝置之一。此突出性質也許可以解釋為什麼該等裝置能夠消散大量的動能而作為本發明中使用的元件。圓形管30被證明是有效的可折疊能量吸收支撐件，因為其提供了合理恆定的操作力，這在某些應用中是能量吸收器的主要特徵。在軸向載荷下，可以確保管30的所有材料透過塑性變形參與能量的吸收。透過漸進的塑性屈曲可以獲得最佳的能量吸收，從而避免整體彈性屈曲。與通常透過整體屈曲而塌陷的矩形薄板相比，這是中空管30的有利特徵。
Abramowicz和Jones研究了軸向擠壓管在靜態和動態載荷條件下從歐拉(整體)彎曲模式到漸進屈曲模式的過渡，「靜態和動態承受載荷的管從初始整體彎曲到漸進屈曲的過渡」，國際衝擊工程雜誌19，第5-6期(1997)，第415頁至第437頁，其全部內容以引用的方式併入本文中。對於D/t >80的厚圓柱體，其以六角形(軸對稱)變形模式彎曲，而薄圓柱體以菱形(非軸對稱)模式彎曲。六角形模式的平均擠壓力(Pav )用等式2表示：
Pav = 6Yt (Dt)1/2
其中Y表示屈服強度，D表示管的平均直徑(例如，如圖5A和圖5B所示)，以及t表示管的壁厚(例如，如圖5A和圖5B所示)。
在等式3中提供了菱形模式的平均軸向載荷的理論估計。
Pav = Yt (10.05t + 0.38D)
接著，進行數值模擬以研究正常連接和可折疊能量吸收器的效能。結果顯示在圖8和圖9的圖形說明中。實心頭型由鋁製成，並且有效質量為6.68千克。衝擊速度為6.67米/秒(m/s)，並對應於總共152焦耳的動能。如圖8和圖9所示，還進行了測試，其中頭型衝擊速度為5.36 m/s。在衝擊程序中，動能將透過不同手段或機制耗散。從圖8和圖9可以看出，最大頭部減速度為110 G(在圖8和圖9中顯示為「加速度」)，並且峰值位移或侵入為27 mm。該等結果表明，系統「太僵硬」，以至在發生碰撞時，車輛乘客可能會受到嚴重傷害。Gorilla®Glass的最大主應力S2約為820 MPa(如圖10和圖11所示)，這不能保證失效可能性小。
在本發明的特定實施例中，為了減輕頭型回應並減小覆蓋材料中的應力，例如Gorilla® 玻璃應力，使用了圖3提出的金屬板20。變形模式如圖4B所示。與正常連接的唯一區別是接線片的長度，並且延長了2 cm。從圖4B可以看出，發生了屈曲並且觀察到了大的塑性變形。毫不奇怪，此種情況下的動態回應和Gorilla® 玻璃應力要小得多。結果顯示在圖12和圖13的圖形說明中。峰值減速度(在圖12和圖13中顯示為「加速度」)降低到84 g，並且最大頭部位移增加到32 mm。Gorilla® Glass 中的拉伸應力已降至725 MPa(如圖14和圖15所示)，這與極小的失效概率有關。相比之下，在本發明中，發現與趨於使支撐剛度最大化的習用車輛內部系統設計相比，車輛內部系統的能量吸收要優越得多。
不具有可折疊能量吸收支撐件的強化玻璃基板和背部結構(比較例A)以及具有附接到與覆蓋材料相對的背部結構的可折疊能量吸收支撐件的各種實施例的強化玻璃基板和背部結構。玻璃基板和背部結構相同。如圖16所示，可折疊能量吸收支撐件是板和安裝機構的組合50。在實施例中，支撐件和安裝機構在背部結構與機械車輛之間提供50 kN/m到5000 kN/m的連接。圖17和圖18圖示了具有可折疊支撐件和安裝機構的背部結構的覆蓋材料上的頭型加速度和最大應力，所述結構具有50 KN/m的剛度(實施例B)、200 KN/m的剛度(實施例C)、500 KN/m的剛度(實施例D)、1000 KN/m的剛度(實施例E)及5000 KN/m的剛度(實施例F)。具體而言，圖17圖示在衝擊後，頭型衝擊器衝擊與覆蓋材料相對的第一主表面的加速度(G)，其隨時間(秒)變化。如圖17所示，比較例A的加速度大於80 G。實施例B-F均圖示明顯降低的加速度。在實施例中，對於重量為6.68 kg並且以5.36米/秒的速度撞擊覆蓋材料的頭型而言，頭型的加速度不超過90 g。在其他實施例中並在相同條件下，頭型的加速度不超過80 g，在又一些實施例中並在相同條件下，頭型的加速度不超過70 g。
如圖18所示，鄰近背部結構的強化玻璃基板的主表面(與衝擊器衝擊的主表面相對)上的應力(MPa)隨時間(秒)變化。如圖18所示，比較例A在鄰近背部結構的主表面上顯示出明顯更大的表面應力。實施例B-F表現出明顯較低的表面應力。特別而言，所有實施例B-F均具有小於900 MPa的最大表面應力，而比較例A具有約980 MPa的最大表面應力。在實施例中，對於重量為6.68 kg並且以5.36米/秒的速度撞擊覆蓋材料的頭型，覆蓋材料上的表面應力不超過900 MPa。在其他實施例中並在相同條件下，覆蓋材料上的表面應力不超過850 MPa，在又一些實施例中並在相同條件下，覆蓋材料上的表面應力不超過800 MPa。
圖19分別圖示彈簧剛度對圖16和圖17所示的加速度和表面應力的影響。如圖所示，在約50 KN/m至約5000 KN/m的範圍內的彈簧剛度提供了較低的表面應力和較低的加速度。
鑒於前述說明，可以看出，使用可折疊能量吸收支撐件作為車輛內部顯示模組的支撐件或連接件將有助於將來自衝擊器(例如頭型)的動能轉化為能量吸收器中的塑性變形。透過將正常連接與矩形薄板可折疊能量吸收器進行比較，可以清楚地看到，本發明的車輛內部系統提供了顯著改善的安全性。另外，需要強調的是，能量吸收支撐元件的塑性變形是車輛內部顯示系統設計中的有益特徵，使得其不僅具有足夠的彈性剛度來滿足正常使用下的功能，而且可以表現出擊中類比下相對於設計規格的改善結果。
本案的態樣(1)涉及一種車輛內部系統，所述系統包括：包括用於車輛使用者的一或多個顯示裝置的背部結構；附著在背部結構上的透明覆蓋材料；及用於將背部結構附接到車輛框架的可折疊能量吸收支撐件，其中可折疊能量吸收支撐件被配置為透過塑性變形來耗散動能。
本案的態樣(2)涉及態樣(1)的車輛內部系統，其中可折疊能量吸收支撐件具有附接到車輛框架的第一端及附接到背部結構的第二端，並且其中第一端與第二端之間的距離範圍在1釐米至10釐米。
本案的態樣(3)涉及態樣(2)的車輛內部系統，其中可折疊能量吸收支撐件包括由韌性材料製成的中空管。
本案的態樣(4)涉及態樣(3)的車輛內部系統，其中可折疊能量吸收支撐件包括薄壁中空管。
本案的態樣(5)涉及態樣(2)的車輛內部系統，其中可折疊能量吸收支撐件包括由韌性材料製成的矩形板，其中矩形板形成為便於附接至背部結構和車輛框架的形狀。
本案的態樣(6)涉及態樣(1)至(5)中任一態樣的車輛內部系統，其中可折疊能量吸收支撐件包括具有板表面的板以及附接到板表面的彈簧。
本案的態樣(7)涉及態樣(1)至(6)中任一態樣的車輛內部系統，其中可折疊能量吸收支撐件由金屬製成。
本案的態樣(8)涉及態樣(1)至(7)中任一態樣的車輛內部系統，其中透明覆蓋材料包括玻璃基板。
本案的態樣(9)涉及態樣(8)的車輛內部系統，其中玻璃基板被強化。
本案的態樣(10)涉及態樣(1)至(9)中任一態樣的車輛內部系統，其中背部結構包括顯示器、觸控面板、電路板及顯示框之一。
本案的態樣(11)涉及態樣(1)至(10)中任一態樣的車輛內部系統，其中鋁制的頭型質量為6.68千克，並且頭型以5.36米/秒的速度衝擊覆蓋材料時，頭型對覆蓋材料的衝擊導致小於90 g的最大頭型減速度。
本案的態樣(12)涉及態樣(1)至(11)中任一態樣的車輛內部系統，其中鋁制的頭型質量為6.68千克，並且頭型以5.36米/秒的速度衝擊覆蓋材料時，頭型對覆蓋材料的衝擊導致大於30毫米的最大頭型位移。
本案的態樣(13)涉及一種用於車輛內部的被配置用於機械車輛框架的附接的模組，所述模組包括：玻璃基板；包括第一側及第二側的框架，其中玻璃基板設置在框架的第一側上；及被配置為將所框架的第二側附接到機械車輛框架的支撐結構；其中支撐結構的彈簧剛度不超過5000 kN/m。
本案的態樣(14)涉及態樣(13)的模組，其中支撐結構具有至少50 kN/m的彈簧剛度。
本案的態樣(15)涉及態樣(13)或態樣(14)的模組，其中支撐結構包括由韌性材料製成的矩形板，其中矩形板有助於將框架附接到機械車輛框架。
本案的態樣(16)涉及態樣(13)或態樣(14)的模組，其中支撐結構包括由韌性材料製成的中空管，其中中空管有助於將框架附接到機械車輛框架。
本案的態樣(17)涉及態樣(13)至(16)中任一態樣的模組，其中支撐結構還包括彈簧、泡沫塊或安裝導軌中的至少一者。
本案的態樣(18)涉及態樣(13)至(17)中任一態樣的模組，其中當模組附接到機械車輛框架上時，質量為6.68千克的鋁制頭型以5.36米/秒的速度衝擊玻璃基板時，頭型對玻璃基板的衝擊導致小於90 g的最大頭型減速度。
本案的態樣(19)涉及態樣(13)至(18)中任一態樣的模組，其中當模組附接到機械車輛框架時，質量為6.68千克的鋁制頭型以5.36米/秒的速度衝擊玻璃基板時，頭型對玻璃基板的衝擊導致在玻璃基板上產生小於900 MPa的應力。
本發明的態樣(20)涉及態樣(13)至(19)中任一態樣的模組，還包括安裝到框架的顯示器。
本案的態樣(21)涉及一種將模組附接到機械車輛框架的方法，所述模組包括具有第一側及第二側的框架，其中玻璃基板設置在第一側上並且支撐結構設置在第二側上，所述方法包括以下步驟：將支撐結構連接到機械車輛框架；其中支撐結構的彈簧剛度不超過5000 kN/m。
本案的態樣(22)涉及態樣(21)的方法，其中支撐結構具有至少50 kN/m的彈簧剛度。
本案的態樣(23)涉及態樣(21)或態樣(22)的方法，其中支撐結構包括由韌性材料製成的矩形板，其中矩形板有助於將框架附接到機械車輛框架。
本案的態樣(24)涉及態樣(21)或態樣(22)的方法，其中支撐結構包括由韌性材料製成的中空管，其中中空管有助於將框架附接到機械車輛框架。
本案的態樣(25)涉及態樣(21)至(24)中任一態樣的方法，其中支撐結構還包括彈簧、泡沫塊或安裝導軌中的至少一者。
本案的態樣(26)涉及態樣(21)至(25)中任一態樣的方法，其中當模組附接到機械車輛框架上時，質量為6.68千克的鋁制頭型以5.36米/秒的速度衝擊玻璃基板時，頭型對玻璃基板的衝擊導致小於90 g的最大頭型減速度。
本案的態樣(27)涉及態樣(21)至(26)中任一態樣的方法，其中當模組附接到機械車輛框架時，質量為6.68千克的鋁制頭型以5.36米/秒的速度衝擊玻璃基板時，頭型對玻璃基板的衝擊導致在玻璃基板上產生小於900 MPa的應力。
本發明的態樣(28)涉及態樣(21)至(27)中任一態樣的方法，還包括安裝到框架的顯示器。
本文所引用的所有參考文件，包括出版物、專利申請和專利，均以引用的方式併入本文，其程度如同每一參考文件被單獨地且具體地指示為以引用的方式併入本文並在本文中完整闡述。
在本案中(特別是在所附請求項的上下文中)術語「一」和「所述」和類似指代物的使用應被解釋為涵蓋單數和複數，除非本文另有說明或與上下文明顯矛盾。除非另有說明，否則術語「包含」、「具有」、「包括」和「含有」應解釋為開放式術語(即，意思是「包括，但不限於」)。除非本文另有說明，否則本文中數值範圍的列舉僅意欲用作分別指代落入所述範圍內的每一單獨值的速記法，並且每一單獨值被併入說明書中，就如同其在本文中被單獨敘述一樣。除非本文另有說明或與上下文明顯矛盾，否則本文描述的所有方法可以任何合適的循序執行。本文提供的任何和所有實施例或示例性語言(例如「諸如」)的使用僅意欲更好地闡明所揭示的實施例。說明書中的任何語言都不應解釋為指示任何未要求保護的要素為必不可少的。
對於本領域技藝人士顯而易見的是，在不脫離所公開實施例的精神或範圍的情況下，可以進行各種修改和變化。由於本領域技藝人士可以想到結合實施例的精神和實質的所公開實施例的修改、組合、子群組合和變化，所揭示的實施例應該被解釋為包括所附請求項及其均等物的範圍內的所有內容。
10:車輛內部 20:板件 30:中空管 32:條 50:板和安裝機構的組合 100:車輛內部系統 110:中心控制台底座 120:彎曲表面 130:彎曲顯示器 150:玻璃基板 152:第一主表面 154:第二主表面 156:次表面 200:車輛內部系統 210:儀表板底座 220:彎曲表面 230:彎曲顯示器 300:車輛內部系統 310:儀表板方向盤底座 320:彎曲表面 330:彎曲顯示器
結合在說明書中並構成說明書的一部分的附圖圖示本案的若干態樣。其中：
圖1是根據本發明的實施例的圖3的彎曲玻璃基板在彎曲之前的側視圖；
圖2是根據本發明的一或多個實施例的具有車輛內部系統的車輛內部的透視圖；
圖3圖示根據本發明的實施例的矩形板狀金屬能量吸收器的平面圖，所述矩形板狀金屬能量吸收器用作顯示器背部結構與汽車框架之間的連接；
圖4A和圖4B圖示圖2的矩形板狀金屬能量吸收器的示例性平面圖，因為所述矩形板狀金屬能量吸收器在車輛碰撞之前和之後都會出現在車輛中；
圖5A是根據本發明的實施例構造的具有模具的管狀能量吸收器的平面圖；
圖5B是管狀能量吸收器在軸向壓縮載荷或完全固定的邊界條件下的平面圖；
圖6圖示諸如可以透過圖3A的管狀能量吸收器實現的示例性管變形模式的透視圖；
圖7圖示示例性管變形模式的透視圖，所述模式不同於圖4所示的模式並可以透過圖3A的管狀能量吸收器實現；
圖8是示出習用汽車內部顯示模組在車輛碰撞期間頭部位移的時間推移的圖形說明；
圖9是示出習用汽車內部顯示模組在車輛碰撞期間頭部加速度的時間推移的圖形說明；
圖10圖示了習用汽車內部顯示模組在車輛碰撞期間由於頭部衝擊而在示例性玻璃蓋的頂面上的應力位置；
圖11圖示了習用汽車內部顯示模組在車輛碰撞期間由於頭部衝擊而在示例性玻璃蓋的底面上的應力位置；
圖12是示出根據本發明的實施例，使用圖2所示類型的矩形板狀金屬能量吸收器的汽車內部顯示模組在車輛碰撞期間頭部位移的時間推移的圖形說明；
圖13是示出根據本發明的實施例，使用圖2的矩形板狀金屬能量吸收器的汽車內部顯示模組在車輛碰撞期間頭部加速度的時間推移的圖形說明；
圖14圖示了根據本發明的實施例，使用圖2所示類型的矩形板狀金屬能量吸收器的汽車內部顯示模組在車輛碰撞期間由於頭部衝擊而在示例性玻璃蓋的頂面上的應力位置；及
圖15圖示了根據本發明的實施例，使用圖2所示類型的矩形板狀金屬能量吸收器的汽車內部顯示模組在車輛碰撞期間由於頭型衝擊而在示例性玻璃蓋的底面上的應力位置；
圖16是根據本發明的一或多個實施例的背部結構和附接到所述背部結構上的複數個可折疊能量吸收支撐件的透視圖；
圖17是圖示在衝擊之後，比較例A和實施例B-F的衝擊器加速度隨時間變化的圖形說明；
圖18是圖示在衝擊之後，比較例A和實施例B-F的玻璃基板的表面應力隨時間變化的圖形說明；及
圖19是比較例A和實施例B-F的衝擊器加速度和表面應力隨彈簧剛度變化的圖形說明。
儘管下文將公開某些優選實施例，但並不限於該等實施例。相反，本發明的目的是涵蓋所附申請專利範圍所限定的本案的精神和範圍內所包括的所有替代、修改和均等物。
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國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

Claims (28)

  1. 一種車輛內部系統，所述系統包括： 一背部結構，該背部結構包括用於一車輛使用者的一或多個顯示裝置； 一透明覆蓋材料，該覆蓋材料附著在該背部結構上；及 一可折疊能量吸收支撐件，該能量吸收支撐件用於將該背部結構附接到該車輛的一框架，其中該可折疊能量吸收支撐件被配置為透過塑性變形來耗散動能。
  2. 如請求項1所述之車輛內部系統，其中該可折疊能量吸收支撐件具有附接到該車輛框架的一第一端及附接到該背部結構的一第二端，並且其中該第一端與該第二端之間的該距離範圍在1釐米至10釐米。
  3. 如請求項2所述之車輛內部系統，其中該可折疊能量吸收支撐件包括由一韌性材料製成的一中空管。
  4. 如請求項3所述之車輛內部系統，其中該可折疊能量吸收支撐件包括一薄壁中空管。
  5. 如請求項2所述之車輛內部系統，其中該可折疊能量吸收支撐件包括由一韌性材料製成的一矩形板，其中該矩形板形成為便於附接到該背部結構和車輛框架的一形狀。
  6. 如請求項1至5中任一項所述的車輛內部系統，其中該可折疊能量吸收支撐件包括具有一板表面的一板以及附接到該板表面的一彈簧。
  7. 如請求項1至5中任一項所述的車輛內部系統，其中該可折疊能量吸收支撐件由金屬製成。
  8. 如請求項1至5中任一項所述的車輛內部系統，其中所述透明覆蓋材料包括一玻璃基板。
  9. 如請求項8所述之車輛內部系統，其中該玻璃基板被強化。
  10. 如請求項1至5中任一項所述的車輛內部系統，其中該背部結構包括一顯示器、一觸控面板、一電路板及一顯示框之一。
  11. 如請求項1至5中任一項所述的車輛內部系統，其中一鋁制的頭型質量為6.68千克，並且該頭型以5.36米/秒的速度衝擊該覆蓋材料時，該頭型對該覆蓋材料的衝擊導致小於90 g的一最大頭型減速度。
  12. 如請求項1至5中任一項所述的車輛內部系統，其中一鋁制的頭型質量為6.68千克，並且該頭型以5.36米/秒的速度衝擊該覆蓋材料時，該頭型對該覆蓋材料的衝擊導致大於30毫米的一最大頭型位移。
  13. 一種用於一車輛內部的被配置用於一機械車輛框架的一附接的模組，該模組包括： 一玻璃基板； 一框架，該框架包括一第一側及一第二側，其中該玻璃基板設置在該框架的該第一側上；及 一支撐結構，該支撐結構被配置為將該框架的該第二側附接到該機械車輛框架； 其中該支撐結構的一彈簧剛度不超過5000 kN/m。
  14. 如請求項13所述之模組，其中該支撐結構具有至少50 kN/m的一彈簧剛度。
  15. 如請求項13所述之模組，其中該支撐結構包括由一韌性材料製成的一矩形板，其中該矩形板有助於將該框架附接到該機械車輛框架。
  16. 如請求項13所述之模組，其中該支撐結構包括由一韌性材料製成的一中空管，其中該中空管有助於將該框架附接到該機械車輛框架。
  17. 如請求項13所述之模組，其中該支撐結構還包括一彈簧、一泡沫塊或一安裝導軌中的至少一者。
  18. 如請求項13至17中任一項所述的模組，其中當該模組附接到該機械車輛框架上時，質量為6.68千克的一鋁制頭型以5.36米/秒的速度衝擊該玻璃基板時，該頭型對該玻璃基板的衝擊導致小於90 g的一最大頭型減速度。
  19. 如請求項13至17中的任一項所述的模組，其中當該模組附接到該機械車輛框架時，質量為6.68千克的一鋁制頭型以5.36米/秒的速度衝擊該玻璃基板時，該頭型對該玻璃基板的衝擊導致在該玻璃基板上產生小於900 MPa的一應力。
  20. 如請求項13至17中的任一項所述的模組，進一步包括安裝到該框架的一顯示器。
  21. 一種將一模組附接至一機械車輛框架的方法，該模組包括一框架，該框架包括一第一側及一第二側，其中一玻璃基板設置在該框架的該第一側上；及一支撐結構設置在該第二側上，該方法包括以下步驟： 將該支撐結構連接至該機械車輛框架； 其中該支撐結構的一彈簧剛度不大於5000 kN/m。
  22. 如請求項21所述的方法，其中該支撐結構的一彈簧剛度至少為50 kN/m。
  23. 如請求項21所述的方法，其中該支撐結構包括由一韌性材料製成的一矩形板，其中該矩形板便於該框架附接到該機械車輛框架。
  24. 如請求項21所述的方法，其中該支撐結構包括由一韌性材料製成的一中空管，其中該中空管便於該框架附接到該機械車輛框架。
  25. 如請求項21至24中的任一項所述的方法，其中該支撐結構進一步包括一彈簧、一泡沫塊或一安裝導軌中的至少一者。
  26. 如請求項21至24中的任一項所述的方法，其中當該模組附接到該機械車輛框架上時，質量為6.68千克的一鋁制頭型以5.36米/秒的速度衝擊該玻璃基板時，該頭型對該玻璃基板的衝擊導致小於90 g的一最大頭型減速度。
  27. 如請求項21至24中的任一項所述的方法，其中當該模組附接到該機械車輛框架時，質量為6.68千克的一鋁制頭型以5.36米/秒的速度衝擊該玻璃基板時，該頭型對該玻璃基板的衝擊導致在該玻璃基板上產生小於900 MPa的一應力。
  28. 如請求項21至24中的任一項所述的方法，進一步包括安裝到該框架的一顯示器。
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