[发明专利]使用活性材料致动的方向盘释放/冲击

说明书

技术领域

本发明涉及一种方向盘冲击系统，并且更具体地，涉及使用了活性材料致动的方向盘冲击系统和能量吸收方法。

背景技术

为了降低碰撞事件期间伤害到驾驶员的风险，传统的转向柱经常以能量吸收元件作为特征，例如，可破坏的转向轴，以及破裂式的安装特征。更具体地，这些特征使得转向柱能够面对由驾驶员所施加的冲击，这就是众所周知的“方向盘冲击”。然而，在增加安全性的同时，这些特征通常具有通用的容差，其中能量吸收率保持恒定而不考虑事件或者驾驶员的特性。更进一步的考虑在于，这些系统提供的典型的不可逆的剪切和变形导致了一次性使用，其在使用后必须修理和/或替换零部件。

已经开发了一种能量吸收系统，其中可变阻尼器被从外部耦接到柱并且由气囊展开来驱动，然而该系统还存在需要考虑的地方。例如，外部结构的添加在通常由转向柱提供的紧密间隔内产生了封装上挑战。而且，关于驾驶员的安全要认识到的是，冲击的最优化发生在典型气囊展开结束附近或者是在其展开之后，而不是在其展开的开始时。

发明内容

本发明提供了一种方向盘冲击系统和能量吸收方法，其使用了活性材料致动从而基于和驾驶员人体测量学及撞击事件的具体本质有关的传感器的输入使冲击力和转向柱的能量吸收能力相合适，其中撞击事件的具体本质包括诸如车辆减速度、车辆速度、驾驶员是否系安全带、气囊是否展开等因素。系统还用来提供可容易地进行重新设置的冲击系统，该系统在使用后不要求修理和/或更换零部件。

本发明的第一方面涉及适于与机动车辆和驾驶员共同使用的，并且具有选择性能量吸收能力的转向柱。该柱包括配置成用于在碰撞事件期间传递由驾驶员产生的冲击力的结构构件。能量吸收元件连通地耦接到该构件从而接收来自其的力。该元件至少部分地由活性材料形成，该活性材料当暴露于活化信号时，可以在第一相和第二相之间变化。在事件期间，元件由于所述力从而导致变形，并因此在第一相中以第一能量吸收率吸收来自该力的能量，并且在第二相中以第二能量吸收率吸收来自该力的能量。

本发明的第二方面涉及在碰撞事件期间使用活性材料致动来实现方向盘冲击的方法。该方法包括：相对于方向盘将转向柱固定在固定位置中的步骤，从而使得在事件期间转向柱和方向盘承受冲击力，并且协作地提供第一能量吸收率。柱至少部分地由具有第一相的活性材料形成。该方法包括预测地或者实际地确定事件的发生，然后当事件被确定时，将材料暴露于活化信号从而导致材料转变到第二相，其中能量吸收率作为该相变化的结果而改变。

本发明还提供了以下的解决方案：

方案1：一种适于与机动车辆一起使用并且具有选择性能量吸收能力的转向柱，所述柱包括：

结构构件，其配置成在碰撞事件期间传递所产生的冲击力；

能量吸收元件，其连通地耦接到所述构件并且与所述构件同心地对齐，从而接收来自所述构件的力，所述能量吸收元件至少部分地由活性材料形成，所述活性材料当暴露于活化信号时，能够在第一相和第二相之间变化；

所述元件和力被协作地配置，从而使得所述元件由于所述力而导致变形，并因此在所述第一相中以第一能量吸收量值吸收来自所述力的能量，以及在所述第二相中以第二能量吸收量值吸收来自所述力的能量。

方案2：如方案1所述的柱，进一步包括：

至少一个传感器，其可操作以便预测即将发生的碰撞事件，并且当所述事件被预测到时，导致产生所述信号。

方案3：如方案1所述的柱，进一步包括：

至少一个传感器，其可操作以便检测与实际事件相关联的力、位移或者加速度，并且当所述事件被检测到，导致产生所述信号。

方案4：如方案1所述的柱，其中，所述材料选自基本上由下列所构成的组：形状记忆合金、形状记忆聚合物、电活性聚合物、磁流变复合物、电流变复合物、和压电材料。

方案5：如方案1所述的柱，其中，所述元件配置成从多个可调节的能量吸收量值中提供选定的冲击量值。

方案6：如方案5所述的柱，进一步包括：

至少一个传感器，其可操作以确定碰撞事件；和

控制器，其通信耦接到所述传感器和元件；

所述传感器和控制器协作地配置成确定所述事件的严重程度，并且当所述事件被确定时，导致产生所述信号；

所述量值与所述事件的严重程度相关。

方案7：如方案6所述的柱，其中，所述控制器配置成接收所述事件的严重程度，所述事件的严重程度基于所述车辆的质量、当前的速度、挤压力、碰到的物体的性质、座椅安全带的使用、气囊的展开、座椅的前-后位置、和躯干接近方向盘的程度被确定。