ПОДУШКА БЕЗОПАСНОСТИ, УСТАНОВЛЕННАЯ НА ПЕРЕДНЕМ ЛОНЖЕРОНЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2018 года по МПК B60R21/16 B60R19/20 B62D21/15 B60R21/34 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к подушке безопасности для транспортного средства, позволяющей свести к минимуму величину прохождения препятствия в транспортное средство во время столкновения, в частности к подушке безопасности, установленной на переднем лонжероне, которая начинает надуваться при столкновении с недеформируемым (жестким) препятствием с малым смещением для уменьшения степени его серьезности.

Уровень техники

Из уровня техники хорошо известны системы подушек безопасности, используемые в транспортных средствах. Обычно такие системы подушек безопасности используются в автомобильном салоне для снижения серьезности и уменьшения силы удара пассажира транспортного средства о внутренние компоненты и конструкции автомобильного салона, например о рулевое колесо, приборную панель, коленный буфер, панели боковых дверей и стойки кузова.

Однако настоящее изобретение направлено на обеспечение возможности использования таких систем подушек безопасности вместе с внешними компонентами транспортного средства для ослабления и ограничения серьезности столкновения транспортного средства с внешними объектами. В частности, система подушек безопасности выполнена с возможностью ослабления и ограничения серьезности столкновения препятствия с передним углом транспортного средства. В связи с этим в настоящее время продолжают разрабатываться протоколы и стандарты испытаний, которые позволят решить проблемы, связанные с сохранением целостности конструкции транспортного средства в случае столкновения. Например, Американским институтом дорожной безопасности (IIHS) было утверждено новое испытание на фронтальное столкновение с препятствием с малым смещением (перекрытием), целью которого является ослабление и предотвращение повреждений и травм в результате столкновения транспортного средства с неподвижным жестким столбом (смещенным относительно центра тяжести транспортного средства и основного продольного бруса), прямого столкновения транспортных средств со смещением относительно друг друга (со смещением относительно центра тяжести транспортного средства) и косого столкновения транспортных средств друг с другом. Протокол испытаний IIHS включает в себя оценку таких столкновений с недеформируемым столбом, при этом используется столкновение с 25%-ным перекрытием с недеформируемым препятствием, которое имеет выпуклую поверхность, имитирующую столб радиусом 6 дюймов. При моделировании столкновения скорость составляет 40 миль/ч (64 километра в час). В настоящем документе будет рассматриваться протокол испытаний на столкновение с недеформируемым препятствием с малым перекрытием (SORB) на скорости 40 миль/ч.

В соответствии с протоколом испытаний на столкновение с недеформируемым препятствием с малым перекрытием существующие конструкции передней части кузова были оценены для оптимизации рабочих характеристик транспортного средства при столкновениях со столбом с малым смещением. В связи с этим предпочтительно создать решения, обеспечивающие ослабление столкновений с недеформируемым препятствием с малым смещением.

В частности, узел подушки безопасности, раскрытый в настоящем документе, позволяет дополнительно улучшить рабочие характеристики транспортного средства за счет использования надувной конструкции, установленной на переднем лонжероне транспортного средства за буфером. После столкновения транспортного средства с недеформируемым препятствием с малым перекрытием датчик, установленный на переднем буфере, отправляет сигнал на электронный блок управления (ECU). После обработки сигнала блок ECU запускает развертывание подушки безопасности путем активации блока наполнения подушки безопасности, установленного на продольном лонжероне. При надувании подушка безопасности приобретает треугольную форму, при этом в предпочтительном варианте между продольной осью продольного лонжерона и транспортным средством образуется угол в 30 градусов. В предпочтительном варианте конец надутой подушки безопасности треугольной формы, имеющий угол в 30 градусов, находится рядом с системой переднего буфера транспортного средства. Данная конфигурация раскрытия позволяет транспортному средству создать очень высокую поперечную силу, действующую на недеформируемое препятствие и перемещающую транспортное средство в сторону от препятствия, в результате перемещения транспортного средства в поперечном направлении обеспечивается перенаправление энергии удара и сведение к минимуму величины проникновения препятствия в транспортное средство.

Раскрытие изобретения

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложена система подушек безопасности, уменьшающая величину прохождения препятствия в транспортное средство при столкновении переднего угла транспортного средства со смещенным недеформируемым препятствием. Система подушек безопасности включает в себя подушку безопасности, установленную рядом с дальним концом переднего лонжерона, данная подушка безопасности может находиться в сложенном состоянии и в надутом состоянии, при этом подушка безопасности в надутом состоянии имеет скошенный передний край. Блок наполнения функционально соединен с подушкой безопасности и начинает наполнять подушку безопасности газом после получения электрического сигнала. После столкновения датчик обнаружения столкновения генерирует сигнал, затем контроллер обрабатывает сигнал, сгенерированный датчиком обнаружения, и при определении достижения заранее заданного уровня серьезности столкновения с передним углом транспортного средства он активирует блок наполнения подушки безопасности с помощью электрического привода. Скошенный под углом передний край подушки безопасности в надутом состоянии вступает в контакт со смещенным недеформируемым препятствием, создавая поперечную силу, действующую на смещенное недеформируемое препятствие для перемещения транспортного средства в сторону от препятствия, и перенаправляя энергию удара перемещением транспортного средства в поперечном направлении.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения представлена система подушек безопасности, включающая в себя пару подушек безопасности, при этом каждая подушка безопасности установлена на соответствующей боковой стороне транспортного средства.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения представлена система подушек безопасности, при этом транспортное средство имеет переднее колесо, расположенное рядом с передним лонжероном, а подушка безопасности находится перед передним колесом.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения представлена система подушек безопасности, при этом транспортное средство включает в себя панель кузова с наружной и внутренней поверхностями, данная подушка безопасности расположена рядом с внутренней поверхностью, что позволяет ей создать поперечную силу, действующую через панель кузова на смещенное недеформируемое препятствие.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения представлена система подушек безопасности, использующая подушку безопасности, которая в надутом состоянии имеет практически треугольную форму, при этом скошенный под углом передний край соответствует гипотенузе треугольника, передний конец подушки безопасности соответствует вершине треугольника, а задний конец соответствует основанию треугольника.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения представлена система подушек безопасности, в которой при вершине треугольника образован угол, примерно равный 30 градусам.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения представлена система подушек безопасности, при этом транспортное средство оборудовано автоматической системой обеспечения безопасности пассажиров, включающей в себя датчик активации системы безопасности пассажиров, в данном случае датчик обнаружения столкновения также выполняет функции датчика активации автоматической системы безопасности пассажиров.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения представлена система подушек безопасности с датчиком обнаружения столкновения, установленным на внутренней поверхности наружной части переднего буфера.

В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения представлена система подушек безопасности с датчиком обнаружения столкновения, определяющим наличие изгиба наружной части переднего буфера во время столкновения.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения представлена система подушек безопасности с датчиком обнаружения столкновения, имеющим проводящую пленку, которая генерирует электрический сигнал при изгибе.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения представлена система подушек безопасности с датчиком обнаружения столкновения, который включает в себя оптоволоконный кабель, генерирующий вариабельный выходной сигнал в ответ на изгиб оптоволоконного кабеля.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения представлена система подушек безопасности для транспортного средства, включающего в себя подушку безопасности, установленную на переднем лонжероне, при этом в надутом состоянии подушка безопасности имеет скошенный передний край, блок наполнения подушки безопасности, датчик, генерирующий сигнал после столкновения объекта с углом транспортного средства, а также контроллер, принимающий сигнал от датчика и активирующий блок наполнения подушки безопасности, при этом скошенный передний край подушки безопасности обеспечивает поперечную силу, действующую против объекта.

В соответствии с еще одним дополнительным аспектом настоящего изобретения представлена система подушек безопасности, использующая передний лонжерон с дальним концом и наружной поверхностью, при этом подушка безопасности прикреплена к дальнему концу переднего лонжерона с наружной стороны переднего лонжерона.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения представлена система подушек безопасности, использующая пару передних лонжеронов, выступающих вперед с каждой стороны транспортного средства, при этом каждая подушка безопасности установлена на соответствующей наружной поверхности.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения представлен способ использования системы подушек безопасности для создания поперечной силы, действующей против смещенного недеформируемого препятствия для перемещения транспортного средства в сторону от препятствия и перенаправления энергии удара поперечным перемещением транспортного средства, данный способ включает в себя этап установки переднего лонжерона транспортного средства с передним выступающим дальним концом, этап установки подушки безопасности рядом с дальним концом переднего лонжерона, данная подушка безопасности имеет сложенное состояние и надутое состояние, при этом в надутом состоянии подушка безопасности имеет скошенный передний край, этап установки блока наполнения для подушки безопасности, функционально соединенного с ней и управляемого с помощью электрического привода для нагнетания газа в подушку безопасности, этап установки датчика обнаружения столкновения, генерирующего сигнал после столкновения, а также этап установки контроллера, обрабатывающего сигнал, сгенерированный датчиком обнаружения, этап активации блока наполнения подушки безопасности с помощью электрического привода в случае достижения заранее заданного уровня серьезности столкновения с передним углом транспортного средства и этап формирования скошенного переднего края подушки безопасности в надутом состоянии, контактирующего со смещенным недеформируемым препятствием таким образом, чтобы создавать поперечную силу, действующую против смещенного недеформируемого препятствия для перемещения транспортного средства в сторону от препятствия и перенаправления энергии удара перемещением транспортного средства в поперечном направлении.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения представлен способ, в котором в надутом состоянии подушка безопасности имеет практически треугольную форму, при этом скошенный передний край соответствует гипотенузе треугольника, передний конец подушки безопасности соответствует вершине треугольника с углом около 30 градусов, а задний конец соответствует основанию треугольника.

Эти и другие аспекты, цели и отличительные особенности настоящего изобретения станут понятны специалистам в данной области техники после ознакомления со следующим описанием, формулой изобретения и сопроводительными чертежами.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 представлен вид спереди переднего лонжерона рамы транспортного средства, в который встроен первый вариант воплощения подушки безопасности в надутом состоянии для системы подушек безопасности, соответствующей настоящему изобретению.

На Фиг. 2 представлен вид сзади переднего лонжерона рамы транспортного средства, в который встроен первый вариант воплощения подушки безопасности в надутом состоянии для системы подушек безопасности, соответствующей настоящему изобретению.

На Фиг. 3 представлен вид снизу первого варианта воплощения подушки безопасности в надутом состоянии для системы подушек безопасности, соответствующей настоящему изобретению.

На Фиг. 4 представлен вид спереди первого варианта воплощения подушки безопасности в надутом состоянии, соответствующей настоящему изобретению.

На Фиг. 5 представлен вид сбоку первого варианта воплощения подушки безопасности в надутом состоянии, соответствующей настоящему изобретению.

На Фиг. 6 представлен вид спереди второго варианта воплощения подушки безопасности в надутом состоянии, соответствующей настоящему изобретению.

На Фиг. 7 представлен вид сверху второго варианта воплощения подушки безопасности, соответствующей настоящему изобретению, которая контактирует в надутом состоянии с препятствием.

На Фиг. 8 представлен вид сверху второго варианта воплощения подушки безопасности в сложенном состоянии, соответствующей настоящему изобретению.

На Фиг. 9 представлен вид сзади первого варианта воплощения установленного датчика обнаружения изгиба буфера при столкновении, который используется вместе с системой подушек безопасности, соответствующей настоящему изобретению.

На Фиг. 10 представлен вид сверху первого варианта воплощения датчика обнаружения изгиба буфера при столкновении, который используется вместе с системой подушек безопасности, соответствующей настоящему изобретению.

На Фиг. 11 представлен другой вид первого варианта воплощения датчика обнаружения изгиба буфера при столкновении, который используется вместе с системой подушек безопасности, соответствующей настоящему изобретению.

На Фиг. 12 представлен еще один вид первого варианта воплощения датчика обнаружения изгиба буфера при столкновении, который используется вместе с системой подушек безопасности, соответствующей настоящему изобретению.

На Фиг. 13 представлен схематический вид второго варианта воплощения датчика обнаружения изгиба буфера при столкновении, который используется вместе с системой подушек безопасности, соответствующей настоящему изобретению.

На Фиг. 14 представлен вид второго варианта воплощения датчика обнаружения изгиба буфера при столкновении, который используется вместе с системой подушек безопасности, соответствующей настоящему изобретению.

На Фиг. 15 представлен вид сзади второго варианта воплощения установленного датчика обнаружения изгиба буфера при столкновении, который используется вместе с системой подушек безопасности, соответствующей настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

В данном тексте термины «верхний», «нижний», «правый», «левый», «задний», «передний», «вертикальный», «горизонтальный» и их производные относятся к ориентации изобретения, представленной на Фиг. 1. Однако следует понимать, что изобретение может предполагать альтернативные варианты ориентации и последовательностей выполнения этапов, если не указано иное. Также следует понимать, что конкретные устройства и процессы, изображенные на сопроводительных чертежах и изложенные в следующем описании, являются иллюстративными вариантами осуществления изобретения, описанного в формуле изобретения. Таким образом, конкретные размеры и другие физические характеристики, указанные в вариантах осуществления настоящего изобретения, не должны рассматриваться как ограничения, если не указано иное.

На Фиг. 1-4 транспортное средство 10 включает в себя переднюю часть рамы 12, которая состоит из пары передних лонжеронов 16 транспортного средства. В одном варианте воплощения настоящего изобретения передняя часть рамы 12 может проходить практически по всей длине кузова, однако в других конфигурациях она может выступать наружу и вперед относительно несущей конструкции транспортного средства 10, что свойственно транспортным средствам меньших размеров. Каждый из передних лонжеронов 16 может представлять собой брус со встроенными ребрами 18 и кромками 20, используемыми для усиления, как показано на Фиг. 1-8. Передние лонжероны 16 также могут иметь трубчатую форму, как показано на Фиг. 9 и 15. В любом случае каждый из передних лонжеронов 16 включает в себя передний дальний конец 22 с кромкой 24, к которому напрямую или посредством промежуточного кронштейна 28 буфера может быть прикреплен узел 26 буфера.

Узел 26 буфера может иметь одну из множества допустимых конфигураций, однако обычно в предпочтительном варианте он включает в себя стальной усиливающий брус 30, к которому крепится наружная облицовка 32 кузова с декоративным покрытием и цветом, сочетающимися с общим цветом внешней части транспортного средства 10. Крепление узла 26 буфера к переднему лонжерону 16 также может включать в себя элемент 154 демпфирования при столкновении на низкой скорости (т.е. 5-9 миль/ч), например полигелевый элемент демпфирования, имеющий узел подвижного стержня и трубы для поглощения энергии удара при столкновении на низкой скорости без повреждения дальнего конца 22 передних лонжеронов 16 и при минимальном повреждении наружной облицовки 32 кузова, как показано на Фиг. 9 и 15.

Из уровня техники известно, что передние лонжероны 16, как и другие конструкции передней части кузова и компоненты двигателя (при использовании транспортных средств с передним расположением двигателя), создают деформируемую переднюю область 34 (которая также может использоваться для ослабления удара). Следует понимать, что передняя область 34 будет деформироваться после контакта с объектом при фронтальном столкновении, например, при описанном выше испытании NCAP, поглощая энергию удара, связанную с таким фронтальным столкновением. Обычно в подобных системах в качестве измерительных устройств используют один или несколько акселерометров, которые генерируют электрический сигнал после резкого замедления, вызванного фронтальным столкновением. Затем данный сигнал обнаруживается бортовым электронным блоком управления или ECU 60 и используется для определения необходимости задействования установленной системы безопасности пассажиров, например одного или нескольких узлов подушек безопасности, развертываемых в пассажирском салоне при достижении заранее заданного уровня замедления.

Дополнительная оптимизация рабочих характеристик конструкции транспортного средства при столкновениях с недеформируемым препятствием с малым перекрытием может быть достигнута за счет системы 35 подушек безопасности, установленной на переднем лонжероне, которая позволяет уменьшить величину прохождения препятствия в транспортное средство при его столкновении с недеформируемым препятствием с малым перекрытием на скорости 40 миль/ч. Подушка 36 безопасности устанавливается в сложенном положении у наружной поверхности 38 «энергопоглощающего элемента» или у деформируемого сегмента 156 дальнего конца 22 переднего лонжерона 16, что лучше всего видно на Фиг. 8. В предпочтительном варианте подушка 36 безопасности, установленная на переднем лонжероне, в сложенном состоянии имеет несколько специальных складок 40, 42, 44, 46, позволяющих контролировать ее раскрытие, что будет рассмотрено ниже. В предпочтительном варианте каждая из пары подушек 36 безопасности, установленных на переднем лонжероне, находится перед соответствующим передним колесом 48. Таким образом, подушка 36 безопасности, установленная на переднем лонжероне, фиксируется на переднем лонжероне 16 транспортного средства 10 за узлом 26 переднего буфера. Кроме того, в эстетических целях транспортное средство 10 также может включать в себя переднюю панель 50 кузова, например передний щиток, изображенный на Фиг. 7, с наружной поверхностью 52 и внутренней поверхностью 54, при этом подушка 36 безопасности находится рядом с внутренней поверхностью 54 и служит для обеспечения через панель 50 кузова поперечной силы, действующей против недеформируемого препятствия 56 с малым смещением, что будет рассмотрено ниже.

После столкновения транспортного средства с недеформируемым препятствием 56 с малым перекрытием датчик 58 отправляет сигнал на электронный блок управления или ECU 60. После обработки сигнала ECU 60 активирует блок наполнения 62, который функционально соединен с подушкой 36 безопасности, установленной на переднем лонжероне, и надувает подушку 36 безопасности, установленную на переднем лонжероне. В предпочтительном варианте подушка 36 безопасности выполнена таким образом, чтобы в надутом состоянии она имела практически треугольную форму, в результате чего образуется скошенный передний край 64, соответствующий гипотенузе треугольника, передний конец 66 подушки безопасности, соответствующий вершине треугольника с предпочтительным углом около 30 градусов, а также задний конец 68, соответствующий основанию треугольника. Данная конфигурация раскрытия позволяет для транспортного средства создавать очень высокую поперечную силу или Y-силу, действующую против недеформируемого препятствия 56 с малым смещением для перемещения транспортного средства 10 в сторону от недеформируемого препятствия 56 с малым смещением, тем самым перенаправляя энергию удара поперечным перемещением транспортного средства 10 и сводя к минимуму величину проникновения препятствия в транспортное средство, что лучше всего видно на Фиг. 7.

Как показано на Фиг. 6-8, передний конец 66 подушки безопасности может выступать наружу вбок, образуя стенку 70 смещения, чтобы заполнить пространство между загнутой подушкой безопасности и внутренней поверхностью 54 передней панели 50. Однако следует отметить, что скошенный передний край 64 расположен практически под тем же углом в 30 градусов относительно продольной оси транспортного средства, что позволяет создать поперечную силу, необходимую для перемещения транспортного средства 10 в поперечном направлении. Как также показано на Фиг. 6, предпочтительной может быть установка сложенной подушки 36 безопасности внутри рамы 72, предпочтительно изготовленной из стали или алюминия, что позволит создать усиленное пространство, внутри которого будет надуваться подушка 36 безопасности, и сохранить форму скошенного переднего края 64 при раскрытии и контакте с недеформируемым препятствием 56 с малым смещением.

Как было сказано ранее, в качестве измерительных устройств можно использовать акселерометры, генерирующие электрический сигнал после резкого замедления при фронтальном столкновении для раскрытия подушки (подушек) безопасности в пассажирском салоне в случае достижения заранее заданной величины замедления. Данные акселерометры также могут сигнализировать о столкновении транспортного средства с недеформируемым препятствием 56 с малым перекрытием. Однако при определенных условиях, например при фронтальном столкновении с малым перекрытием, скорость срабатывания стандартных измерительных систем для фронтальных столкновений может быть недостаточной, в результате чего подушка безопасности не успеет раскрыться должным образом. Для данных типов столкновений может потребоваться использование дополнительных измерительных систем, специально предназначенных для обнаружения фронтальных столкновений с малым перекрытием и зависящих от передней конструкции транспортного средства, скорости столкновения и объекта, с которым происходит столкновение.

В связи с этим предпочтительно использовать отдельный датчик 58, установленный на переднем лонжероне, который будет отправлять сигнал на ECU 60 (как показано на Фиг. 13) для надувания подушки 36 безопасности после столкновения с недеформируемым препятствием 56 с малым смещением предпочтительно в течение 5-15 миллисекунд после начала столкновения. На практике в предпочтительном варианте в зависимости от конструкции передней части транспортного средства подушка 36 безопасности, установленная на переднем лонжероне, полностью раскрывается и устанавливается в нужное положение до того, как передние лонжероны 16 и энергопоглощающий элемент 154 начнут деформироваться (около 10-20 миллисекунд). Таким образом, для уменьшения времени до отправки сигнала на ECU 60 в датчике 58, установленном на наружной части переднего буфера, в дополнение к традиционным автомобильным датчикам столкновений для обнаружения изгиба усиливающего бруса 30 буфера может быть использован датчик 58, установленный на внешней части переднего буфера. Данное расположение позволяет своевременно выдать сигнал о столкновении с недеформируемым препятствием 56 с малым смещением вне зависимости от конструкции датчика. Однако в некоторых случаях могут возникать такие неблагоприятные условия, как высокая температура (около 105°С) и соляной туман, образующийся в результате попадания брызг из-под колес во время осадков. В соответствии с двумя предпочтительными концепциями можно использовать один или несколько электрических резистивных датчиков 74 обнаружения изгиба бруса, установленных на брусе переднего буфера, или один или несколько волоконно-оптических датчиков 76 обнаружения изгиба бруса переднего буфера.

В первом случае гибкий электрический резистивный датчик 74 представляет собой гибкий датчик, отслеживающий величину изгиба усиливающего бруса 30 буфера, расположенного за передней облицовкой 32. Гибкий электрический резистивный датчик 74 имеет резистивную пленку 78 для определения прилагаемого усилия, которая включает в себя проводящие чернила 80, нанесенные на прозрачную пластиковую мембрану 82. Сопротивление проводящих чернил 80 изменяется в ответ на механическое напряжение материала, возникающее при изгибе мембраны 82. Подача электрического напряжения и измерение изменения сопротивления позволяет получить величину изгиба в гибком электрическом резистивном датчике 74, как показано на Фиг. 9. Таким образом, при столкновении мембрана 82 изгибается, а генерируемый электрический сигнал позволяет измерить и сравнить фактический уровень серьезности столкновения с заранее заданным уровнем серьезности столкновения для определения необходимости использования подушки 36 безопасности. Если уровень отраженного сигнала равен или превышает уровень, соответствующий заранее заданному уровню серьезности столкновения, подушка 36 безопасности начинает раскрываться. Поскольку гибкий электрический резистивный датчик 74 работает с уровнями силы тока, недостаточными для использования автомобильного протокола связи, то сигнал 74 гибкого электрического резистивного датчика должен быть усилен на отдельном этапе, после чего выходной сигнал достигнет уровня выходного сигнала напряжения транспортного средства.

Гибкий электрический резистивный датчик 74 установлен на задней поверхности 31 наружной части 33 бруса 30 переднего буфера, перед передним лонжероном 16 рамы, что позволяет обнаружить столкновение с малым смещением, которое вызывает изгиб только наружной части 33 бруса 30 переднего буфера. Подобный изгиб происходит только при столкновении с объектом, масса которого достаточна для деформации бруса 30 буфера из листового металла, при отсутствии локализованных кратковременных ударов, которые значительно усиливают друг друга и при отсутствии значительного смещения бруса 30 буфера. Это увеличивает чувствительность гибкого электрического резистивного датчика 74 по сравнению с акселерометром, в случае с которым происходит колебание сигнала, вызванное вибрациями. Для своевременного формирования сигнала принятия решения гибкий электрический резистивный датчик 74 предпочтительно устанавливается непосредственно на заднюю поверхность 31 наружной части 33 бруса 30 переднего буфера, как показано на Фиг. 9. Подобное место установки является предпочтительным по сравнению с установкой электрического резистивного датчика 74 обнаружения изгиба бруса переднего буфера на облицовки 32 буфера, поскольку брус 30 переднего буфера имеет большую прочность конструкции, чем облицовка 32, и не изгибается из-за редких столкновений с объектами небольшой массы, например с магазинными тележками и велосипедами.

Для того чтобы гибкий мембранный датчик работал и оставался исправным при данных условиях, в датчике с резистивной пленкой для определения прилагаемого усилия используют проводящие чернила 80, которые сохраняют токопроводящие свойства при высоких температурах (например, выше 100°С). В предпочтительном варианте на гибкий электрический резистивный датчик 74 также наносят водонепроницаемое, но гибкое покрытие 86, защищающее чернила 80 от попадания воды и соляного тумана, как показано на Фиг. 10. Покрытие 86 может представлять собой отдельный цельный элемент, внутри которого расположен гибкий электрический резистивный датчик 74, или трубу, установленную вокруг гибкого электрического резистивного датчика 74 и герметичную с концов. Покрытие 86 может быть нанесено путем погружения или напыления на гибкий электрический резистивный датчик 74. Таким образом, покрытие 86 защищает гибкий электрический резистивный датчик 74 от высоких температур и действия жидкости на узел 26 переднего буфера. После нанесения покрытие 86 должно быть достаточно гибким, чтобы не влиять на свойства гибкого электрического резистивного датчика 74 при изгибе.

Кроме того, гибкий электрический резистивный датчик 74 может быть прикреплен к металлическому брусу 30 буфера с помощью адгезивного вещества, чтобы зафиксировать гибкий электрический резистивный датчик 74 по всей длине, а также обеспечить его расширение и сжатие вместе с буфером. Однако разные коэффициенты теплового расширения чернил 80 датчика с резистивной пленкой для определения прилагаемого усилия, мембраны 82 и бруса 30 переднего буфера из листового металла, на которой он установлен, приводят к возникновению собственного дрейфа сигнала при изменении температуры, который играет важную роль при сравнении с выходным сигналом гибкого электрического резистивного датчика 74 при изгибе. Для сведения данного дрейфа к минимуму гибкий электрический резистивный датчик 74 в предпочтительном варианте фиксируется по всей длине в опорных точках. В частности, данная фиксация может быть выполнена с помощью проволочных хомутов 88, прикрепленных к гибкому электрическому резистивному датчику 74 или расположенных внутри защитного покрытия 86, как показано на Фиг. 11. Также данная фиксация может быть выполнена с помощью канала 90, жестко закрепленного или расположенного внутри бруса 30 буфера, в котором можно свободно установить гибкий электрический резистивный датчик 74, как показано на Фиг. 12. Подобное расположение позволяет элементам гибкого электрического резистивного датчика 74, т.е. чернилам 80, мембране 82 и покрытию 86, расширяться и сжиматься при изменении температур вне зависимости от теплового расширения и сжатия бруса 30 переднего буфера, что позволит снизить величину дрейфа сигнала, вызванного периодическим изменением температуры системы. Гибкий электрический резистивный датчик 74 может быть использован для своевременного обнаружения столкновения с недеформируемым препятствием с малым смещением. Кроме того, гибкий электрический резистивный датчик 74 имеет относительно низкую стоимость и достаточно высокую устойчивость к внешним воздействиям, что позволяет поддерживать чувствительность на достаточном уровне под действием соляного тумана и изменяющихся температур.

В качестве альтернативы для обнаружения столкновения с недеформируемым препятствием с малым перекрытием может быть использован гибкий волоконно-оптический (оптоволоконный) датчик 76. Гибкий волоконно-оптический датчик 76 включает в себя оптоволоконный кабель 92, источник 94 света, фотодиод 96 и усилитель 98, как показано на Фиг. 13. В предпочтительном варианте источник 94 света представляет собой инфракрасный светоизлучающий диод (LED), который отправляет по оптоволоконному кабелю 92 световой сигнал, принимаемый фотодиодом 96, предпочтительно инфракрасным детектором, который, в свою очередь, выдает электрический сигнал из усилителя 98, пропорциональный количеству света.

Гибкий оптоволоконный кабель 92 состоит из материала 100 жилы, вокруг которого расположен тонкий слой материала 102 оболочки с другим индексом преломления по сравнению с материалом 100 жилы. Обычно весь свет, отражаемый от стенок 104 материала 100 жилы, возвращается в материал 100 жилы, при этом при изгибе кабеля свет не теряется. Однако если удалить часть оболочки для создания оголенной части 106 материала 100 жилы, как показано на Фиг. 14, то часть света, попадающая на стенку 104 материала 100 жилы, под углом будет выходить из материала 100 жилы. Изгиб гибкого оптоволоконного кабеля 92 приведет к увеличению потерь света. Количество света, достигающее фотодиода 96, будет уменьшаться, а сигнал фотодиода 96 будет слабеть, что позволит определить величину изгиба оптоволоконного кабеля 92. Кроме того, при удалении оболочки 102 только с одной стороны оптоволоконного кабеля 92 фотодиод 96 может быть использован для обнаружения направленного сигнала, указывающего на изгиб оптоволоконного кабеля 92 в сторону оголенной части 106 на модифицированной стороне оптоволоконного кабеля 92 или от нее.

Как было сказано выше, при испытании на столкновение с недеформируемым препятствием с малым смещением в предпочтительном варианте столкновение должно быть обнаружено в пределах 5 миллисекунд после начального контакта для обеспечения своевременного надувания подушки 36 безопасности, установленной на переднем лонжероне. За счет точной установки оптоволоконного кабеля 92 в целевой области и модификации оболочки 102 для создания оголенных частей 106 определенной формы гибкий оптический датчик 76 можно использовать для получения сигнала и обнаружения столкновения с недеформируемым препятствием с малым смещением. Как показано на Фиг. 15, оптоволоконный кабель может быть установлен на задней поверхности 31 наружной части 33 усиливающего бруса 30 буфера и также на удаленной части 22 передней части рамы 16 кузова рядом с кромкой 24. В данной конфигурации гибкий оптический датчик 76 обнаруживает любой направленный назад изгиб наружной части 33 узла 26 переднего буфера. Для выполнения указанных целей можно снять оболочку 102 для создания оголенных частей 106 в определенных местах оптоволоконного кабеля 92. Другими словами, в предпочтительном варианте часть оптоволоконного кабеля 92, установленная непосредственно на наружной части 33 усиливающего бруса 30 переднего буфера, не имеет оболочки 102, что позволяет создать оголенные части на одной стороне с постоянным интервалом для обнаружения любых локальных деформаций усиливающего бруса 30 буфера снаружи передней части рамы 16 кузова. В предпочтительном варианте оболочка 102 снимается для формирования оголенных частей 106 с меньшими интервалами на радиусе изгиба для обеспечения своевременной индикации наличия деформации между усиливающим брусом 30 буфера, передним лонжероном 16 и кромкой 24. В предпочтительном варианте оболочка 102 снимается только на данных участках оптоволоконного кабеля 92 для создания оголенных частей 106 с одной стороны кабеля для различения изгибов внутрь и наружу.

Определение конкретного типа столкновения с недеформируемым препятствием с малым смещением достигается за счет сравнения сигнала интенсивности света с заранее заданным сигналом интенсивности света, соответствующим уровню серьезности столкновения, указывающему на необходимость раскрывания подушки безопасности, при этом раскрытие подушки безопасности выполняется при обнаружении светового сигнала, интенсивность которого равна или превышает заранее заданный сигнал интенсивности света. Часть оптоволоконного кабеля 92, прикрепленная к переднему лонжерону 16, не имеет участков без оболочки, поскольку деформация переднего лонжерона 16 произойдет слишком поздно с точки зрения активации системы 35 подушек безопасности, установленных на переднем лонжероне. С помощью выборочного удаления оболочки оптоволоконный кабель 92 определенной длины можно будет использовать для своевременного обнаружения изгиба в определенной ориентации и направлении. Волоконно-оптический датчик может быть приклеен к задней поверхности бруса переднего буфера с помощью адгезивного вещества практически по всей длине датчика в месте контакта с буфером и передним брусом. Волоконно-оптический датчик также может быть установлен на задней части бруса переднего буфера, а дальняя часть переднего лонжерона в опорных точках по всей длине с помощью проволочных хомутов 88 прикреплена к датчику, как показано на Фиг. 11.

Раскрытая в настоящем документе система 35 подушек безопасности, установленная на переднем лонжероне, которая должна срабатывать при столкновениях с недеформируемым препятствием с малым смещением, имеет небольшой вес, занимает мало места и использует хорошо проверенные технологии наполнения. Кроме того, раскрытая система 35 подушек безопасности, установленная на переднем лонжероне, которая должна срабатывать при столкновениях с недеформируемым препятствием с малым смещением, не влияет на системы, направленные на оптимизацию характеристик транспортного средства в соответствии с требованиями программы оценки новых транспортных средств (NCAP) при фронтальных столкновениях с полным перекрытием со скоростью 35 миль/ч. Другими словами, раскрытая система 35 подушек безопасности, установленная на переднем лонжероне, которая должна срабатывать при столкновениях с недеформируемым препятствием с малым смещением, может срабатывать при любом фронтальном столкновении (например, при полностью фронтальном столкновении, при фронтальном столкновении со смещением и при косых ударах). Хотя столкновение с недеформируемым препятствием с малым смещением может быть обнаружено с помощью традиционных датчиков обнаружения столкновения для ограниченного надувания подушек безопасности при фронтальных столкновениях, могут быть предусмотрены отдельные датчики 58, установленные на усиливающем брусе переднего буфера, что позволит улучшить рабочие характеристики.

Следует понимать, что в описанную выше конструкцию могут быть внесены различные вариации и модификации без отступления от сущности настоящего изобретения и что подобные концепции определены следующей формулой изобретения, если явно не указано иное.

Группа изобретений относится к вариантам выполнения системы подушки безопасности и способу ее эксплуатации. Подушка безопасности зафиксирована рядом с дальним концом переднего лонжерона. В надутом состоянии подушка безопасности имеет скошенный передний край. После столкновения датчик обнаружения столкновения генерирует сигнал, затем контроллер обрабатывает этот сигнал и при определении достижения заранее заданного уровня серьезности столкновения активирует блок наполнения подушки безопасности газом с помощью электрического привода. Скошенный передний край подушки безопасности в надутом состоянии вступает в контакт со смещенным недеформируемым препятствием, тем самым создавая поперечную силу, действующую против смещенного недеформируемого препятствия и перемещающую транспортное средство в сторону от препятствия, и перенаправляя энергию удара перемещением транспортного средства в поперечном направлении. Обеспечивается повышение безопасности за счет уменьшения величины прохождения препятствия в транспортное средство при столкновении его переднего угла с недеформируемым препятствием с малым смещением. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Система подушки безопасности для транспортного средства, имеющего переднюю панель кузова, включающую в себя наружную и внутреннюю поверхности, и передний лонжерон транспортного средства, имеющий выступающий вперед дальний конец, при этом система подушки безопасности содержит:

подушку безопасности, прикрепленную вблизи выступающего вперед дальнего конца переднего лонжерона и имеющую сложенное и надутое состояния, причем в надутом состоянии подушка безопасности имеет треугольную форму, частично образованную скошенным под углом передним краем, соответствующим гипотенузе треугольника, и задним концом, соответствующим основанию треугольника, при этом в надутом состоянии скошенный под углом передний край подушки безопасности располагается вблизи внутренней поверхности передней панели;

блок наполнения, функционально соединенный с подушкой безопасности и управляемый при помощи электрического привода для наполнения газом подушки безопасности;

датчик обнаружения столкновения для генерирования сигнала в случае столкновения; и

контроллер для обработки указанного сигнала, генерируемого датчиком обнаружения столкновения, и активации с помощью электрического привода блока наполнения подушки безопасности, если определено, что столкновение с передним углом транспортного средства имеет заданный уровень серьезности, причем в надутом состоянии подушки безопасности ее скошенный передний край контактирует через переднюю панель со смещенным недеформируемым препятствием таким образом, чтобы создавать поперечную силу, действующую на смещенное недеформируемое препятствие, для отталкивания транспортного средства в сторону от препятствия, перенаправляя энергию удара за счет бокового перемещения транспортного средства.

2. Система по п.1, дополнительно содержащая пару подушек безопасности, причем каждая подушка безопасности установлена на соответствующей боковой стороне транспортного средства.

3. Система по п.1, в которой подушка безопасности установлена спереди переднего колеса транспортного средства, расположенного рядом с передним лонжероном.

4. Система по п.1, в которой в надутом состоянии подушка безопасности имеет по существу треугольную форму, причем ее передний конец соответствует вершине треугольника.

5. Система по п.4, в которой угол при вершине треугольника равен приблизительно 30°.

6. Система по п.1, в которой транспортное средство имеет систему безопасности пассажиров транспортного средства, причем датчик обнаружения столкновения выполняет функции датчика активации автоматической системы безопасности пассажиров транспортного средства.

7. Система по п.1, в которой транспортное средство имеет брус переднего бампера с внутренней и наружной поверхностями, причем датчик обнаружения столкновения установлен на внутренней поверхности бруса переднего бампера транспортного средства.

8. Система по п.7, в которой датчик обнаружения столкновения выполнен с возможностью обнаружения изгиба бруса переднего бампера во время столкновения.

9. Система по п.8, в которой датчик обнаружения столкновения представляет собой проводящую пленку, которая генерирует электрический сигнал при изгибании.

10. Система по п.8, в которой датчик обнаружения столкновения представляет собой оптоволоконный кабель, который генерирует различный выходной сигнал в зависимости от изгиба оптоволоконного кабеля.

11. Система подушки безопасности для транспортного средства, имеющего передний лонжерон и переднюю панель кузова, включающую в себя наружную и внутреннюю поверхности, при этом система подушки безопасности содержит подушку безопасности, установленную на переднем лонжероне, причем наружная и внутренняя поверхности передней панели кузова находятся вблизи подушки безопасности, при этом подушка безопасности в надутом состоянии имеет треугольную форму, частично образованную скошенным под углом передним краем, соответствующим гипотенузе треугольника, и задним концом, соответствующим основанию треугольника, причем в надутом состоянии скошенный под углом передний край подушки безопасности располагается вблизи внутренней поверхности передней панели, блок наполнения подушки безопасности, датчик для генерирования сигнала при столкновении угла транспортного средства с объектом и контроллер для приема сигнала от датчика и для активации блока наполнения подушки безопасности, при этом передний край располагается вблизи передней панели кузова и действует через нее для генерирования поперечной силы, действующей на объект.

12. Система по п.11, в которой подушка безопасности прикреплена к дальнему концу переднего лонжерона с его наружной стороны.

13. Система по п.12, в которой подушка безопасности установлена на наружной стороне каждого соответствующего переднего лонжерона из пары лонжеронов, выступающих вперед с обеих сторон транспортного средства.

14. Система по п.11, в которой подушка безопасности может находиться в сложенном состоянии и в надутом состоянии, причем передний конец подушки безопасности соответствует вершине треугольника.

15. Система по п.14, в которой угол при вершине треугольника равен приблизительно 30°.

16. Система по п.11, в которой объектом является смещенное недеформируемое препятствие, причем подушка безопасности установлена спереди от переднего колеса, расположенного вблизи переднего лонжерона транспортного средства, рядом с внутренней поверхностью панели кузова, что обеспечивает создание поперечной силы, действующей через панель кузова на смещенное недеформируемое препятствие.

17. Способ эксплуатации системы подушки безопасности для транспортного средства, содержащего передний лонжерон, имеющий выступающий вперед дальний конец, и переднюю панель кузова, имеющую внутреннюю и внешнюю поверхности, при котором:

прикрепляют подушку безопасности вблизи дальнего конца переднего лонжерона, при этом подушка безопасности имеет сложенное и надутое состояния, причем в надутом состоянии подушка безопасности имеет треугольную форму, частично образованную скошенным под углом передним краем, соответствующим гипотенузе треугольника, и задним концом, соответствующим основанию треугольника, при этом в надутом состоянии скошенный под углом передний край подушки безопасности располагается вблизи внутренней поверхности передней панели;

снабжают подушку безопасности блоком наполнения, функционально соединенным с подушкой безопасности и управляемым при помощи электрического привода для наполнения газом подушки безопасности;

обеспечивают датчик обнаружения столкновения для генерирования сигнала в случае столкновения;

обеспечивают контроллер для обработки указанного сигнала, генерируемого датчиком обнаружения столкновения;

активируют с помощью электрического привода блок наполнения подушки безопасности, если определено, что столкновение с передним углом транспортного средства имеет заданный уровень серьезности; и

обеспечивают надутое состояние скошенного переднего края подушки безопасности для контактирования через переднюю панель кузова со смещенным недеформируемым препятствием таким образом, чтобы создавать поперечную силу, действующую на смещенное недеформируемое препятствие, для отталкивания транспортного средства в сторону от препятствия, перенаправляя энергию удара за счет бокового перемещения транспортного средства.

18. Способ по п.17, при котором в надутом состоянии подушка безопасности имеет по существу треугольную форму, причем ее передний конец соответствует вершине треугольника, при этом угол при вершине треугольника равен приблизительно 30°.