КОМПОНЕНТ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE COMPONENT

Коленный буфер представляет собой нижнюю часть приборной панели в транспортном средстве. Коленный буфер часто изготовлен из набивных конструкций для поглощения энергии во время удара транспортного средства, когда колено водителя или пассажира ударяется об коленный буфер. Коленный буфер обычно расположен достаточно далеко от сиденья для обеспечения достаточного пространства для ног водителя или пассажира, но коленный буфер также расположен достаточно близко для обеспечения защиты во время удара. В случае удара транспортного средства коленный буфер может препятствовать «проскальзыванию» под ремнем безопасности, то есть когда водитель или пассажир скользит по сиденью, что может снизить эффективность других элементов безопасности, таких как ремни безопасности и подушки безопасности.
Согласно объекту настоящего изобретения создан компонент транспортного средства, содержащий:
поперечную балку;
цилиндр, имеющий камеру и закрепленный относительно поперечной балки;
поршень, выполненный с возможностью линейного перемещения в камере;
панель, закрепленную относительно поршня; и
неоднородную смесь, закрытую поршнем в камере, причем неоднородная смесь включает в себя гидрофобные нанопористые частицы и жидкость.
Предпочтительно, частицы имеют нанопоры, и поршень выполнен с возможностью перемещения из первого положения, в котором нанопоры по существу заполнены воздухом, во второе положение, в котором нанопоры по существу заполнены жидкостью.
Предпочтительно, объем неоднородной смеси при нахождении поршня во втором положении составляет не более половины объема неоднородной смеси при нахождении поршня в первом положении.
Предпочтительно, неоднородная смесь представляет собой коллоид гидрофобных нанопористых частиц в жидкости.
Предпочтительно, частицы образованы из диоксида кремния.
Предпочтительно, частицы имеют гидрофобную поверхностную обработку.
Предпочтительно, цилиндр прикреплен к поперечной балке.
Предпочтительно, компонент транспортного средства дополнительно содержит крышку приборной панели, закрепленную относительно поперечной балки, причем цилиндр расположен под крышкой приборной панели.
Предпочтительно, компонент транспортного средства дополнительно содержит сиденье, причем панель расположена между поршнем и сиденьем.
Предпочтительно, панель прикреплена к поршню.
Предпочтительно, цилиндр имеет отверстие между камерой и пространством вне цилиндра.
Предпочтительно, отверстие блокирует прохождение жидкости в камере через отверстие, когда жидкость находится ниже порогового значения давления, причем отверстие позволяет прохождение жидкости в камере через отверстие, когда жидкость находится выше порогового значения давления, и пороговое значение давления больше, чем давление, необходимое для сжатия неоднородной смеси до половины ее исходного объема.
Предпочтительно, цилиндр имеет трубку и стенку на конце трубки, причем в стенке имеется отверстие.
Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 - вид в перспективе пассажирского салона транспортного средства;
Фиг. 2 - вид в перспективе пассажирского салона с боковой панелью приборной панели, снятой для иллюстрации;
Фиг. 3 - вид в перспективе цилиндра, поршня и панели транспортного средства;
Фиг. 4А - диаграмма неоднородной смеси в несжатом состоянии;
Фиг.4В - диаграмма неоднородной смеси в сжатом состоянии;
Фиг. 5 - график давления в неоднородной смеси в зависимости от уменьшения объема; и
Фиг.6 - график давления в неоднородной смеси в зависимости от расстояния хода поршня, когда в цилиндре имеется отверстие.
Компонент транспортного средства может включать в себя поперечную балку, цилиндр, поршень, панель и неоднородную смесь. В цилиндре имеется камера, и он закреплен относительно поперечной балки. Поршень линейно подвижен в камере. Панель закреплена относительно поршня. Неоднородная смесь закрыта поршнем в камере. Неоднородная смесь включает в себя гидрофобные нанопористые частицы и жидкость.
Частицы имеют нанопоры, и поршень может перемещаться из первого положения, в котором нанопоры по существу заполнены воздухом, во второе положение, в котором нанопоры по существу заполнены жидкостью. Кроме того, объем неоднородной смеси, когда поршень находится во втором положении, может составлять не более половины объема неоднородной смеси, когда поршень находится в первом положении.
Неоднородная смесь может быть коллоидом гидрофобных нанопористых частиц в жидкости.
Частицы могут быть образованы из диоксида кремния. Кроме того, частицы могут иметь гидрофобную обработку поверхности.
Цилиндр может быть прикреплен к поперечной балке.
Компонент транспортного средства может включать крышку приборной панели, закрепленную относительно поперечной балки, и цилиндр может быть расположен ниже крышки приборной панели
Компонент транспортного средства может включать в себя сиденье, и панель может быть расположена между поршнем и сиденьем.
Панель может быть прикреплена к поршню.
Цилиндр может иметь отверстие между камерой и пространством вне цилиндра. Отверстие может блокировать прохождение жидкости в камере через отверстие, когда жидкость находится ниже порогового значения давления. Отверстие может позволять жидкости в камере проходить через отверстие, когда жидкость находится выше порогового значения давления. Пороговое значение давления может быть больше, чем давление, необходимое для сжатия неоднородной смеси до половины от ее исходного объема. Цилиндр может иметь трубку и стенку в конце трубки, и в стенке может иметься отверстие.
Компонент транспортного средства может ограничивать риск проскальзывания под ремнем безопасности, а также ограничивать количество силы реакции, передаваемой колену водителя или пассажира транспортного средства. Панель может быть размещена для предотвращения проскальзывания под ремнем безопасности, блокируя движение вперед колена водителя или пассажира при ударе. Неоднородная смесь в камере может позволять панели двигаться вперед с приблизительно постоянной силой, а не колену, испытывающему увеличивающееся сопротивление с большим движением вперед.
Как показано на Фиг. 1, транспортное средство 30 включает в себя пассажирский салон 32 для размещения водителя или пассажиров транспортного средства 30, если таковые имеются. Пассажирский салон 32 включает в себя одно или несколько передних сидений 34, расположенных спереди пассажирского салона 32, и одно или несколько задних сидений (не показаны), расположенных за передними сиденьями 34. Пассажирский салон 32 также может включать в себя сиденья третьего ряда (не показаны) в задней части пассажирского салона 32. На Фиг. 1 переднее сиденье 34 показано как ковшеобразное сиденье, но сиденья могут быть других типов. Положение и ориентация сидений и их компонентов могут регулироваться водителем или пассажиром.
Как показано на Фиг. 1 и 2, приборная панель 35 может быть расположена в переднем конце пассажирского салона 32 и обращена к передним сиденьям 34. Приборная панель 35 может включать в себя поперечную балку 40; средства управления транспортным средством, такие как рулевое колесо 38; датчики, циферблаты и информационные дисплеи; отопительное и вентиляционное оборудование; радио и другую электронику; и крышку 36 приборной панели. Приборная панель 35 может полностью проходить в поперечном направлении через пассажирский салон 32.
Крышка 36 приборной панели проходит над и закрывает другие компоненты приборной панели 35. Крышка 36 приборной панели может проходить над другими компонентами приборной панели 35 и между другими компонентами приборной панели 35 и передними сиденьями 34. Крышка 36 приборной панели может проходить по всей длине приборной панели 35. Крышка 36 приборной панели может быть изготовлена из пластика, такого как полипропилен или винил, и может включать в себя отделочные элементы, изготовленные из других материалов.
Как показано на Фиг. 2, поперечная балка 40 может проходить под и/или за крышкой 36 приборной панели. Поперечная балка 40 может быть частью рамы транспортного средства 30. Поперечная балка 40 может обеспечивать боковую конструктивную опору для транспортного средства 30. Поперечная балка 40 может полностью проходить в поперечном направлении через пассажирский салон 32. На поперечную балку 40 могут быть установлены другие компоненты, такие как крышка 36 приборной панели или средства управления транспортным средством. Поперечная балка 40 может иметь трубчатую форму, например, c прямоугольным или квадратным поперечным сечением. Поперечная балка 40 может быть выполнена из стали, алюминия и т.д.
Цилиндр 42 закреплен относительно поперечной балки 40. Цилиндр 42 может быть прикреплен к поперечной балке 40. Например, кронштейн 44 цилиндра может быть непосредственно прикреплен к цилиндру 42 и к поперечной балке 40. Цилиндр 42 может быть приварен к кронштейну 44 цилиндра. Кронштейн 44 цилиндра может быть приварен, прикреплен и т.д. к поперечной балке 40.
Как показано на Фиг. 2, цилиндр 42 может быть расположен под крышкой 36 приборной панели. Цилиндр 42 может быть расположен под рулевым колесом 38. Цилиндр 42 может быть расположен в переднем направлении транспортного средства относительно одного из передних сидений 34. Переднее сиденье 34 может быть обращено к цилиндру 42. Цилиндр 42 может быть расположен в переднем направлении транспортного средства относительно колена водителя или пассажира на сиденье, при условии, что водитель или пассажир приблизительно имеет размер антропоморфного испытательного устройства 50-го процентиля. Цилиндр 42 может образовывать ось А, которая ориентирована в переднем направлении транспортного средства.
Как показано на Фиг. 3, цилиндр 42 может иметь трубку 46 и стенку 48 на конце трубки 46. Трубка 46 может иметь постоянное поперечное сечение вдоль оси А.Трубка 46 может иметь круглое поперечное сечение. Стенка 48 может иметь круглую форму и может закрывать один конец трубки 46.
Цилиндр 42 имеет камеру 50. Трубка 46, и стенка 48 могут образовывать камеру 50. Камера 50 может иметь постоянное поперечное сечение вдоль оси А. Камера 50 может иметь круглое поперечное сечение.
Поршень 52 может включать в себя поршневую головку 54 и стержень 56, проходящий от поршневой головки 54. Поршневая головка 54 может иметь круглое поперечное сечение с диаметром, немного меньше, чем диаметр камеры 50. Поршневая головка 54 может быть расположена в камере 50 и может закрывать камеру 50. Поршневая головка 54 и камера 50 могут образовывать герметичный объем 60. Уплотнительное кольцо 58 может проходить вокруг поршневой головки 54. Уплотнительное кольцо 58 может образовывать уплотнение между поршневой головкой 54 и трубкой 46 цилиндра 42. Стержень 56 может проходить от поршневой головки 54 до панели 62.
Как показано на Фиг. 3, поршень 52 может линейно перемещаться в камере 50. Поршень 52 может перемещаться вдоль оси А. Поршень 52 может перемещаться из первого положения, как показано на Фиг. 3, во второе положение. Герметичный объем 60 меньше, когда поршень 52 находится во втором положении, чем когда он находится в первом положении.
Как показано на Фиг.1-3, приборная панель 35 может включать в себя панель 62. Панель 62 может быть выполнена из пластика, такого как, например, полипропилен. Панель 62 может быть выполнена из того же материала, что и крышка 36 приборной панели, и может обеспечивать однородный внешний вид и ощущение вместе с крышкой 36 приборной панели. Панель 62 может быть напрямую соединена с крышкой 36 приборной панели. Например, панель 62 может быть соединена с крышкой 36 приборной панели посредством зажимов, крепежных средств и т.д. В качестве другого примера, панель 62 может быть соединена с крышкой 36 приборной панели посредством гибкого шарнира вдоль одного края и разрывных швов вдоль некоторых или всех остальных краев. Альтернативно, панель не может быть напрямую соединена с крышкой 36 приборной панели.
Как показано на Фиг. 2 и 3, панель 62 закреплена относительно поршня 52. Панель 62 может быть прикреплена к поршню 52. Например, панель 62 может быть прикреплена к стержню 56 поршня 52. В качестве другого примера, кронштейн 64 панели может соединять стержень 56 и панель 62. Стержень 56 может быть, например, прикреплен к кронштейну 64 панели, а кронштейн 64 панели может быть, например, приклеен к или выполнен за одно целое с панелью 62. Стержень 56 может проходить в поперечном направлении от панели 62.
Как показано на Фиг.1 и 2, панель 62 может быть расположена между поршнем 52 и передним сиденьем 34. Панель 62 может быть обращена к переднему сиденью 34. Панель 62 может быть расположена в переднем направлении транспортного средства относительно одного из передних сидений 34. Переднее сиденье 34 может быть обращено к панели 62. Панель 62 может быть расположена в переднем направлении транспортного средства у колена водителя или пассажира на сиденье, при условии, что водитель или пассажир приблизительно имеет размер антропоморфного испытательного устройства 50-го процентиля.
Как показано на Фиг.3, неоднородная смесь 66 закрыта поршнем 52 в камере 50. Другими словами, камера 50 и поршень 52 содержат неоднородную смесь 66 и предотвращают свободное вытекание неоднородной смеси 66 из камеры 50. Неоднородная смесь 66 может заполнять герметичный объем 60; другими словами, герметичный объем 60 может содержать только неоднородную смесь 66.
Как показано на Фиг. 4А-4В, неоднородная смесь 66 включает в себя гидрофобные нанопористые частицы 68 и жидкость 70. «Неоднородная смесь» состоит из различных веществ, которые остаются раздельными, например, коллоида или суспензии. Например, неоднородная смесь 66 может быть коллоидом гидрофобных нанопористых частиц 68 в жидкости 70. Жидкость 70 может представлять собой любую инертную, то есть нереактивную жидкость, например, воду, хлорид лития и т.д.
Частицы 68 являются нанопористыми; другими словами, частицы 68 имеют нанопоры 72. Нанопоры 72 могут иметь диаметры порядка от 1 нм до 100 нм. Частицы 68 могут быть образованы, например, из диоксида кремния. Частицы 68 являются гидрофобными, то есть имеют тенденцию отталкивать воду или не смешиваться с водой. Частицы 68 могут быть образованы из материала, который является гидрофобным, или частицы 68 могут иметь гидрофобную поверхностную обработку, например, хлортриметилсилан или хлордиметилоктилсилан в толуоле.
р
P
Фиг. 5 представляет собой график кривой 74, описывающей зависимость между уменьшением объема неоднородной смеси 66 и давлением, испытываемым неоднородной смесью 66. Когда объем, занимаемый неоднородной смесью 66, уменьшается, давление сначала увеличивается относительно резко. По мере того, как объем продолжает уменьшаться, давление приближается к давлению Р плато и не увеличивается или увеличивается относительно медленно, как показано в области 76 плато кривой 74. В области 76 плато наклон кривой 74, то есть скорость изменения давления на единицу уменьшения объема, меньше, чем наклон других областей кривой 74. Давление P плато может быть в точке перегиба кривой 74 в области 76 плато, то есть в точке, в которой происходит изменение в направлении кривизны кривой 74, то есть в точке, отделяющей область кривой 74 с уменьшающимся наклоном от области кривой 74 с увеличивающимся наклоном. После области 76 плато, когда объем продолжает уменьшаться, давление возрастает быстрее, чем в области 76 плато.
P
Как показано на Фиг. 4А-4В физически, до того, как объем уменьшится, воздух заполняет нанопоры 72 частиц 68, а поверхностное натяжение предотвращает попадание жидкости 70 в нанопоры 72, как показано на Фиг. 4А. В области 76 плато давление становится достаточным для преодоления поверхностного натяжения, и жидкость 70 попадает в нанопоры 72 и сжимает воздух внутри нанопор 72, как показано на Фиг. 4В. Когда нанопоры 72 в основном заполнены жидкостью 70, по мере уменьшения объема давление значительно увеличивается. Объем может быть уменьшен на 80%. Давление P плато и длина области 76 плато зависят от выбора материала для частиц 68, среднего размера частиц 68, количества нанопор 72 на частицу 68, среднего размера нанопор 72, поверхностной обработки и выбора жидкости 70.
Поршень 52 может перемещаться из первого положения, в котором нанопоры 72 по существу заполнены воздухом, во второе положение, в котором нанопоры 72 по существу заполнены жидкостью 70. Объем неоднородной смеси 66, когда поршень 52 находится во втором положении, может составлять не более половины объема, т.е. половину или менее половины объема, например, всего лишь 20% объема, неоднородной смеси 66, когда поршень 52 находится в первом положении. Когда поршень 52 перемещается из первого положения во второе положение, давление в неоднородной смеси 66 следует кривой 74 на Фиг. 5; поскольку камера 50 имеет постоянную площадь поперечного сечения, расстояние, проходимое поршнем 52, линейно связано с уменьшением объема.
Камера 50 может не иметь выходных отверстий; другими словами, для неоднородной смеси 66 не обеспечены пути выхода из камеры 50. Сжатие неоднородной смеси 66 может быть частично или полностью обратимым. По мере уменьшения давления воздух, сжатый в нанопорах 72, расширяется, и объем, занимаемый неоднородной смесью 66, расширяется.
Альтернативно, со ссылкой на Фиг. 3 цилиндр 42 может иметь отверстие 78 между камерой 50 и пространством вне цилиндра 42. В частности, отверстие 78 может находиться в стенке 48. Дополнительная камера (не показана) может проходить вокруг отверстия. Дополнительная камера может удерживать неоднородную смесь 66, которая выходит из камеры 50 через отверстие 78. Отверстие является возможным.
т
T
T
T
T
P
T
Отверстие 78 может иметь пороговое значение Р давления. Когда жидкость 70 находится ниже порогового значения P давления, отверстие 78 блокирует прохождение жидкости 70 через отверстие 78. Когда жидкость 70 находится выше порогового значения P давления, отверстие 78 позволяет прохождение жидкости 70 в камере 50 через отверстие 78. Пороговое значение P давления может быть пройдено вскоре после того, как объем будет снижен за пределы области 76 плато. Пороговое значение P давления может быть больше, чем давление P плато. Пороговое значение P давления может быть больше, чем давление, необходимое для сжатия неоднородной смеси 66 до половины ее исходного объема.
P
T
T
В случае фронтального удара водитель или пассажир на переднем сиденье 34 получает импульс движения вперед относительно остальной части транспортного средства 30. Движение вперед водителя или пассажира может быть ограничено системами пассивной безопасности, такими как ремни безопасности или подушки безопасности (не показаны). Колено водителя или пассажира может ударять панель 62. Когда колено толкает панель 62 вперед, поршень 52 перемещается в цилиндре 42 и сжимает неоднородную смесь 66. Поршень 52 перемещается из первого положения во второе положение. Фиг. 5 показывает кривую 74 давления в зависимости от уменьшения объема, которое линейно связано с расстоянием хода, если цилиндр 42 не имеет отверстия 78. Фиг. 6 показывает кривую 80 давления в зависимости от расстояния хода поршня 52, если цилиндр 42 имеет отверстие. В области 76 плато кривых 74, 80 повышение силы реакции от панели 62 на колено ограничено давлением P плато. Над областью 76 плато, если цилиндр 42 включает в себя отверстие 78, повышение силы реакции от панели 62 на колено дополнительно ограничено пороговым значением P давления отверстия 78, когда отверстие 78 освобождает жидкость 70 из цилиндра 42. Если в цилиндре 42 отсутствует отверстие 78, или если давление, оказываемое на неоднородную смесь 66, остается ниже порогового значения P давления отверстия 78, то, как только сила перестает действовать на панель 62, поршень 52 перемещается обратно в первое положение.
Настоящее изобретение было описано иллюстративным образом, и следует понимать, что используемая терминология предназначена передавать значение слов описания, а не ограничения. Многие модификации и изменения настоящего изобретения возможны в свете вышеприведенных замыслов, и настоящее изобретение может быть осуществлено иначе, чем конкретно описано.