СИСТЕМА ДЛЯ МИНИМИЗАЦИИ ТРАВМ ОБЪЕКТА ПРИ СТОЛКНОВЕНИИ С ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ
SYSTEM FOR MINIMIZING INJURY OF OBJECT DURING COLLISION WITH VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в целом к датчикам, предназначенным для защиты пешеходов, устанавливаемым в автомобильных транспортных средствах. В частности, настоящее изобретение относится к датчику для защиты пешехода, устанавливаемому в транспортном средстве, имеющему деформируемую трубку, прикрепленную к блоку датчиков.
Уровень техники
Столкновения транспортного средства с пешеходом являются нежелательными, но известными ситуациями, как и случаи столкновения транспортных средств с объектами, не являющимися пешеходами. Известны системы уменьшения последствий столкновения транспортного средства с объектом, которые могут определить местоположение и размер объекта, столкнувшегося с транспортным средством. При установке данных систем в передней части транспортного средства система уменьшения последствий столкновения транспортного средства определяет, следует ли задействовать активные средства пассивной безопасности при их наличии, на основании ширины и местоположения объекта, с которым произошло столкновение. Данные системы могут обеспечивать различную реакцию транспортного средства в зависимости от того, является ли объект, с которым произошло столкновение, пешеходом или нет.
В первом случае система уменьшения последствий столкновения транспортного средства идентифицирует пешехода и активно реагирует на столкновение. Активное реагирование может быть внешним и внутренним. Внешнее реагирование может включать в себя, не ограничиваясь этим, подушки безопасности, установленные на буфере и капоте, и системы подъема капота. Внутреннее реагирование может включать в себя, не ограничиваясь этим, активацию подушек безопасности в рулевом колесе, приборной панели и ремнях безопасности или боковых надувных шторок.
С другой стороны, если система уменьшения последствий столкновения транспортного средства определяет, что объект, с которым произошло столкновение, не является пешеходом, то внешнее реагирование не требуется, хотя одно или несколько внутренних устройств реагирования, описанных выше, могут быть задействованы.
На практике для сведения к минимуму возможных травм пешехода обнаружение столкновения с пешеходом требует того, чтобы датчики контролировали всю переднюю часть транспортного средства, при этом столкновение транспортного средства с другими объектами, не являющимися пешеходами, не приводит к обнаружению/реагированию системы. Один из известных способов такой реализации заключается в использовании двух датчиков давления, установленных на противоположных концах передней части транспортного средства и соединенных герметичной трубкой. Однако данная конструкция не позволяет максимально снизить расходы, поскольку подразумевает необходимость установки датчика давления на каждом конце трубки.
Соответственно, существует необходимость в простом недорогом устройстве для определения серьезности, места и ширины столкновения. Система управления может объединить эти данные с другими выходными сигналами датчиков для создания интеллектуальной системы минимизации повреждений.
Как и во многих других областях технологии транспортных средств, всегда существует возможность для усовершенствования систем защиты пешехода в случае столкновения пешехода с транспортным средством.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение позволяет решить проблемы, связанные с известными конструкциями для обнаружения столкновения. В частности, настоящее изобретение включает в себя систему обнаружения и минимизации травм объекта для транспортного средства, предназначенную для идентификации объекта, с которым произошло столкновение, что позволяет устранить ограничения известных систем. В частности, система, соответствующая настоящему изобретению, включает в себя блок обнаружения столкновения, который состоит из датчика столкновения и блока датчиков давления. Датчик столкновения включает в себя первую часть трубки и вторую часть трубки. Блок датчиков давления включает в себя корпус. Внутри корпуса расположены первый датчик давления и второй датчик давления. Один конец первой части трубки соединен по текучей среде с первым датчиком давления. Один конец второй части трубки соединен по текучей среде со вторым датчиком давления. Части трубки заполнены текучей средой, например газом. Блок датчиков давления измеряет изменение давления текучей среды в одной или обеих частях трубы.
В соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения первая и вторая части трубки образуют замкнутую трубку под давлением, В данном варианте осуществления одна из частей трубки расположена на передней части поглотителя энергии, а другая часть трубки расположена на верхней части или на нижней части поглотителя энергии, благодаря чему при столкновении будет повреждена только часть трубки, расположенная на передней части поглотителя энергии, т.е. одна часть замкнутой трубки принимает волну давления, вызванную столкновением, а другая часть замкнутой трубки передает волну давления. Если расстояние между областью столкновения и датчиком небольшое, то волна давления может распространяться относительно быстро. Если расстояние между областью столкновения и датчиком достаточно большое, то волна давления может распространяться относительно медленно. Использование датчика на каждом из открытых концов контура позволяет быстро определить место столкновения в передней части транспортного средства.
В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения первая часть трубки и вторая часть трубки являются отдельными трубками. В первом варианте осуществления изобретения первая и вторая части замкнутой трубки под давлением являются прямыми и проходят параллельно друг другу. Во втором варианте осуществления изобретения по крайней мере один сегмент первой части трубки и по крайней мере один сегмент второй части трубки имеют общую ось.
Система включает в себя контроллер, к которому подключен блок датчиков давления. Система также включает в себя активируемый защитный элемент. Активируемый защитный элемент может быть внешним элементом, представляющим собой подушки безопасности, установленные на буфере и капоте, и системы подъема капота. Также активируемый защитный элемент может быть внутренним элементом, представляющим собой подушки безопасности в рулевом колесе, приборной панели, ремнях безопасности или боковые надувные шторки.
Вышеуказанные и другие преимущества, а также отличительные особенности настоящего изобретения станут очевидными после ознакомления со следующим подробным описанием предпочтительных вариантов осуществления, рассматриваемых со ссылкой на сопроводительные чертежи.
Краткое описание чертежей
Для более полного понимания сущности настоящего изобретения варианты осуществления будут подробно рассматриваться на примерах осуществления изобретения со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
на фиг. 1 представлен упрощенный общий вид передней части автомобильного транспортного средства, включающего в себя систему обнаружения столкновения с пешеходом в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 представлен вид, аналогичный фиг. 1, на котором показан вид сверху передней части автомобильного транспортного средства;
на фиг. 3 представлен вид блока обнаружения столкновения в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения и его расположение относительно буфера и поглотителя энергии транспортного средства;
на фиг. 4 представлен вид в разрезе по линии 4-4 с фиг. 3;
на фиг. 5 представлен вид сверху блока обнаружения столкновения в соответствии с альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения, расположенного в передней части автомобильного транспортного средства;
на фиг. 6 представлен вид в разрезе альтернативного варианта осуществления конструкции трубки под давлением относительно поглотителя энергии и буфера транспортного средства по линии 6-6 с фиг. 5;
на фиг. 7 представлен вид сверху альтернативного варианта осуществления системы обнаружения столкновения с пешеходом в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 8 представлен вид сзади трубок под давлением, расположенных на поглотителе энергии в соответствии с вариантом осуществления системы обнаружения столкновения с пешеходом с фиг. 6 и 7;
на фиг. 9 представлен вид в разрезе узла трубок под давлением по линии 9-9 с фиг. 8;
на фиг. 10 представлен вид в разрезе узла трубок под давлением по линии 10-10 с фиг. 7.
Осуществление изобретения
На сопроводительных чертежах аналогичные компоненты обозначены одинаковыми ссылочными позициями. В нижеследующем описании различные рабочие параметры и компоненты относятся к разным конструктивным вариантам осуществления. Данные конкретные параметры и компоненты приведены исключительно для описания, а не для ограничения.
В целом, настоящее изобретение включает в себя систему обнаружения и минимизации травм объекта для автомобильного транспортного средства, которая является более экономичным решением по сравнению с известными технологиями, что достигается за счет использования одного корпуса для двух датчиков давления. Соответственно, может быть использован один соединитель с трубкой под давлением и одно крепление к транспортному средству.
Настоящее изобретение предназначено для определения столкновения с пешеходом на основании волны давления, образующейся в определенной точке в замкнутой трубке под давлением в результате столкновения. На основании данных от одного датчика давления, прикрепленного к одному открытому концу одного ответвления замкнутой трубки под давлением, и данных от другого датчика давления, прикрепленного к другому открытому концу другого ответвления замкнутой трубки под давлением, может быть измерено различие во времени сигнала и пройденного расстояния, за счет чего можно будет определить место столкновения. Измерение основано на данных только от одного ответвления замкнутой трубки под давлением, рядом с который произошел удар, при этом другое ответвление изолировано и защищено от столкновения поглотителем энергии.
На фиг. 1 представлен упрощенный общий вид передней части автомобильного транспортного средства, обозначенного ссылочной позицией 10, которое включает в себя систему обнаружения столкновения с пешеходом в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 2 представлен вид, аналогичный виду с фиг. 1, который представляет собой вид сверху автомобильного транспортного средства 10. Узел 12 буфера изображен в самой передней части транспортного средства 10. Узел 12 буфера закрыт относительно тонкой передней облицовкой 14 для создания аэродинамического профиля и улучшения внешнего вида за счет закрытия компонентов, устанавливаемых под буфером. Форма и общая конструкция транспортного средства 10 и узла 12 буфера, изображенные на фиг. 1 и 2, должны рассматриваться только как наглядный пример, а не ограничение.
Поглотитель 16 энергии обычно встроен в узел 12 буфера транспортного средства 10. Поглотитель 16 энергии может быть изготовлен из различных материалов, однако предпочтительно, чтобы он был изготовлен из ударопрочного пенопласта или формованного полимеризованного материала. Поглотитель 16 энергии предназначен для поглощения кинетической энергии в случае столкновения узла 12 буфера путем разрушения, сплющивания или деформации другого рода. Поглотитель 16 энергии может быть изготовлен из различных материалов, включая вспененный или тонкостенный полимеризованный материал.
Узел 12 буфера также включает в себя буфер 17. Предпочтительно, но необязательно, чтобы буфер 17 был изготовлен из экструдированного металла, например экструдированного алюминия. В качестве альтернативы буфер 17 может быть выполнен из мягкого или жесткого материала.
Блок 18 обнаружения столкновения расположен рядом с поглотителем 16 энергии внутри транспортного средства. Блок 18 обнаружения столкновения включает в себя датчик 20 столкновения и блок 22 датчиков давления. Блок 22 датчиков давления присоединен к электронному блоку 24 управления. Электронный блок 24 управления может принимать от блока 22 датчиков давления сигнал, который указывает на то, что произошло столкновение, которое было обнаружено на основании изменения давления в датчике 20 столкновения блока 18 обнаружения столкновения, что более подробно будет описано ниже.
Электронный блок 24 управления прикреплен к другим компонентам системы защиты пешехода транспортного средства 10. Например, электронный блок 24 управления может быть прикреплен к исполнительным механизмам 26 и 26' подъема капота, которые поднимают капот транспортного средства, увеличивая расстояние между нижней стороной капота и жесткими компонентами, расположенными под капотом. Увеличение расстояния позволяет капоту отклониться вниз под действием удара пешехода. Соответственно, сигналы, полученные от электронного блока 24 управления, могут выполнить запуск исполнительных механизмов 26 и 26' подъема капота для того, чтобы поднять капот в соответствующий момент времени.
Исполнительные механизмы 26 и 26' подъема капота являются примерами устройств активной защиты пешеходов. Другие формы защиты пешеходов, которые могут быть задействованы электронным блоком 24 управления, включают в себя внешние подушки безопасности (не показаны) для защиты пешеходов.
Тип столкновения, определенный электронным блоком 24 управления в ответ на сигнал от блока 22 датчиков давления, может относиться не к столкновению с пешеходом, а к столкновению без участия пешехода. В данном случае электронный блок 24 управления дополнительно отправляет сигнал на блок 28 управления внутренней подушкой безопасности инициировать выпуск одной или нескольких внутренних подушек безопасности (не показаны), которые включают в себя, не ограничиваясь этим, подушки в приборной панели и рулевом колесе и надувные шторки безопасности. Следует понимать, что внутренние подушки безопасности могут быть задействованы также и в случае столкновения с пешеходом.
Как показано на фиг. 3, блок 22 датчиков давления включает в себя корпус 23 блока датчиков давления. В корпусе 23 блока датчиков давления установлены первый датчик 30 давления и второй датчик 32 давления. Датчик 20 давления включает в себя замкнутую трубку 33 под давлением, имеющую первое ответвление (или часть 34 трубки под давлением) и второе ответвление (или часть 36 трубки под давлением). Замкнутая трубка 33 под давлением и соответствующие датчики 30 и 32 давления содержат текучую среду, например газ. Предпочтительно, но необязательно, чтобы замкнутая трубка 33 под давлением была изготовлена из гибкого или полугибкого полимеризованного материала. Соответственно, замкнутая трубка 33 под давлением может быть использована в различных вариантах компоновки.
Блок 22 датчиков давления, соответствующий настоящему изобретению, может дополнительно включать в себя двунаправленный, самотестируемый датчик 35 положения (G-сенсор) для обеспечения дополнительной защиты (во избежание неправильной работы системы) и датчик 37 температуры. При наличии датчика 37 температуры он используется для определения температуры облицовки 14 и поглотителя 16 энергии, поскольку температуры данных компонентов могут изменяться под действием температуры окружающего воздуха. Блок 22 датчиков давления также может включать в себя пьезоэлектрический преобразователь 39 для измерения чувствительности к давлению замкнутой трубки 33 под давлением путем генерирования импульсов давления. При наличии пьезоэлектрического преобразователя 39 он проверяет чувствительность к давлению каждый раз при запуске транспортного средства.
Первая часть 34 трубки под давлением включает в себя открытый конец 38, а вторая часть 36 трубки под давлением включает в себя открытый конец 42. Первая часть 34 трубки под давлением и вторая часть 36 трубки под давлением соединены по текучей среде петлевым звеном 44 таким образом, чтобы замкнутая трубка 33 под давлением проходила непрерывно между первым открытым концом 38 и вторым открытым концом 42. Открытый конец 38 первой части 34 трубки под давлением соединен по текучей среде с первым датчиком 30 давления, а открытый конец 42 второй части 36 трубки под давлением соединен по текучей среде со вторым датчиком 32 давления.
Замкнутая трубка 33 под давлением блока 18 обнаружения столкновения прикреплена к транспортному средству 10 с помощью крепежного кронштейна 46 и корпуса 22 датчика давления. Дополнительно датчик 20 столкновения также может быть прикреплен к транспортному средству 10.
На фиг. 4 представлен вид в разрезе изображения с фиг. 3 по линии 4-4, на котором изображено относительное положение первой части 34 трубки под давлением, расположенной рядом с передней частью поглотителя 16 энергии, при этом вторая часть 36 трубки под давлением прикреплена к верхней стороне поглотителя 16 энергии. Следует заметить, что вторая часть 36 трубки под давлением также может быть прикреплена к нижней стороне поглотителя 16 энергии.
Альтернативный вариант компоновки, представленной и описанной со ссылкой на фиг. 1-4, показан на фиг. 5 и 6. На фиг. 5 показан вид сверху блока обнаружения столкновения в соответствии с альтернативным вариантом осуществления настоящего изобретения, расположенного в передней части транспортного средства, а на фиг.6 представлен вид в разрезе блока обнаружения по линии 6-6 с фиг. 5.
Как и вариант осуществления системы обнаружения столкновения с пешеходом с фиг. 1-4, вариант осуществления с фиг.5 и 6 включает в себя транспортное средство 10, имеющее узел 12 буфера, закрытый тонкой передней облицовочной панелью 14. Буфер 17 также является частью узла 12 буфера.
Замкнутая трубка 48 под давлением имеет первое ответвление (или часть 50 трубки под давлением) и второе ответвление (или часть 52 трубки под давлением). Первая часть 50 трубки под давлением и вторая часть 52 трубки под давлением соединены петлевым звеном 54. Открытые концы замкнутой трубки 48 под давлением соединены по текучей среде с блоком 22 датчиков давления способом, описанным выше со ссылкой на вариант осуществления с фиг. 1-4. Поглотитель 56 энергии расположен между облицовочной панелью 14 и буфером 17. Как и поглотитель 16 энергии, описанный выше, поглотитель 56 энергии может быть изготовлен из различных материалов, но предпочтительно, чтобы он был изготовлен из ударопрочного пенопласта или формованного полимеризованного материала.
Как показано на фиг.5 и 6, первая часть 50 трубки под давлением расположена рядом с передней частью поглотителя 56 энергии, а вторая часть 52 трубки под давлением установлена в канал 58 на задней стороне поглотителя 52 энергии. Таким образом, может быть обеспечена защита второй части 52 трубки под давлением от прямого удара.
Замкнутые трубки 33 и 48 под давлением, описанные выше, представляют собой один подход к осуществлению трубки под давлением блока обнаружения столкновения, соответствующей настоящему изобретению. Однако данная конструкция не является единственно возможной, в частности, пример альтернативного расположения трубки под давлением представлено на фиг. 7-10.
На фиг. 7 представлен альтернативный вариант осуществления системы обнаружения столкновения с пешеходом в соответствии с раскрытым изобретением, обозначенной ссылочной позицией 60. Система 60 обнаружения столкновения с пешеходом включает в себя узел 62 давления, обычно устанавливаемый рядом с поглотителем 63 энергии, который, в свою очередь, располагается рядом с облицовочной панелью 14. Буфер 17 установлен рядом с узлом 62 давления.
Узел 62 давления включает в себя систему 64 трубок под давлением, которая состоит из первой трубки 66 под давлением и второй трубки 68 под давлением. Первая трубка 66 под давлением и вторая трубка 68 под давлением содержат текучую среду, например газ. Расположение трубки показано на фиг. 8, на которой представлен вид задней стороны поглотителя 63 энергии и системы 64 трубок под давлением. Корпус 70 датчика давления включает в себя первый датчик 72 давления и второй датчик 74 давления. Открытый конец первой трубки 66 под давлением присоединен ко второму датчику 74 давления, а открытый конец второй трубки 68 под давлением присоединен к первому датчику 72 давления.
На фиг. 9 представлен вид в разрезе поглотителя 63 энергии, первой трубки 66 под давлением, второй трубки 68 под давлением, первого датчика 72 давления и второго датчика 74 давления, установленных внутри корпуса 70 датчиков давления (показан на фиг. 7 и 8). Плоскость разреза с фиг. 9 проходит по линии 9-9 с фиг. 8. Корпус 70 датчика давления установлен в углублении 71 в поглотителе 63 энергии.
На фиг. 10 показан разрез по линии 10-10 с фиг. 7 для системы 60 обнаружения столкновения с пешеходом в соответствии с настоящим вариантом осуществления изобретения. Изображенные первая трубка 66 под давлением и вторая трубка 68 под давлением расположены позади поглотителя 63 энергии, но перед буфером 17.
Во время работы в случае столкновения блок обнаружения столкновения направляет сигнал в электронный блок 24 управления. Сигнал, сгенерированный блоком 22 (или 22') датчиков давления, является реакцией на изменение давления, измеряемого в трубке 33 под давлением или в трубке 66 и/или 68 под давлением. Это становится возможным благодаря использованию преобразователя давления (не показан), соединенного с датчиком 30 (или 72) давления и вторым датчиком 32 (или 74) давления, который постоянно генерирует электрический или электронный сигнал об измеренном давлении. Сигналы, генерируемые первым датчиком 30 (или 70) давления и вторым датчиком 32 (или 72) давления, отправляют на электронный блок 24 управления, где они могут быть оцифрованы, объединены, измерены, сопоставлены или каким-либо иным образом преобразованы с помощью устройств электронной и(или) математической обработки для того, чтобы определить такие характеристики, как амплитуда, время и место столкновения на блоке 18 (или 18', или 70) обнаружения столкновения. Следует также понимать, что для активации элемента защиты пешехода или элемента защиты пассажира без существенной обработки сигнала электронным блоком 24 управления возможно использование необработанных сигналов, генерируемых первым датчиком 30 (или 70) давления и вторым датчиком 32 (или 72) давления.
Раскрытое изобретение предусматривает установку двух датчиков 30 и 32 (или 72 и 74) давления, расположенных рядом друг с другом, в один корпус 23 (или 70) блока датчиков давления, что позволяет снизить расходы на конструкцию всего блока 18 (или 18') обнаружения столкновения по сравнению с размещением нескольких датчиков в разных местах, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Благодаря использованию единой конструкции блока 22 (или 22') датчиков давления изготовление, установка и обслуживание блока 18 (или 18') обнаружения столкновения становятся более удобными.
Вышеизложенное изобретение решает проблемы, связанные с системами датчиков для защиты пешеходов для транспортных средств, за счет упрощения и сокращения затрат. Однако после ознакомления с настоящим описанием, сопроводительными чертежами и формулой изобретения специалисту в данной области техники станет понятно, что в настоящее изобретение могут быть внесены различные изменения и модификации без отступления от сущности и объема изобретения, определенных нижеследующей формулой.