使用活性材料致动的方向盘释放／冲击制造技术

本发明专利技术涉及使用活性材料致动的方向盘释放／冲击。具体地，提供了一种适于与转向柱共同使用并且在碰撞事件期间可以选择性吸收能量的可调的方向盘释放／冲击系统，包括：转向柱和能量吸收元件，能量吸收元件构造为在碰撞事件期间接收来自柱的力，其中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，可以在第一相和第二相之间变化，并且所述能量吸收元件配置成由于力而导致变形，并因此在第一相中时以第一能量吸收量值吸收来自力的能量，并且在第二相中时以第二能量吸收量值吸收来自力的能量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。方案8 如方案5所述的柱，进一步包括控制器，其通信耦接到所述元件，并且配置成接收与所述驾驶员的人体测量特性 相关的输入；所述控制器配置成当所述事件被确定时导致产生所述信号；所述量值与所述输入相关。方案9 如方案5所述的柱，进一步包括控制器，其通信耦接到所述元件，并且配置成接收与所述车辆的预期碰撞脉冲相关的输入；所述控制器配置成当所述事件被确定时导致产生所述信号；所述量值与所述输入相关。方案10 —种使用活性材料致动在碰撞事件期间影响方向盘冲击的方法，所述方法包括下面的步骤a)相对于方向盘将转向柱固定在固定位置中，其中所述柱包括活性材料，所述活 性材料具有第一相，并且具有第一能量吸收率；b)确定所述事件的发生；C)当所述事件被确定时，将所述材料暴露于活化信号从而导致所述材料向第二相 变化，并且因此，作为所述变化的结果将能量吸收量值修改到大于所述第一能量吸收量值 的第二能量吸收量值；和d)在所述事件期间，通过所述柱和方向盘承受冲击力，并且以所述第二量值吸收 来自所述冲击力的能量。方案11 如方案10所述的方法，其中，步骤C)进一步包括步骤当所述材料变化 到所述第二相时改变所述材料的刚度或者模量，并且作为所述改变的结果从而改变所述量值。方案12 如方案11所述的方法，其中，所述柱进一步包括伸缩的第一部分和第二 部分，所述部分的相邻表面具有由所述材料构成的可破坏的表面凸块，当所述部分伸缩时， 导致所述凸块相互接合，并且当所述材料处于相对于所述第一相的第二相中时，所述凸块 更容易被破坏。方案13 如方案10所述的方法，其中，所述柱进一步包括一个或者多个机械互锁 装置，并且步骤c)进一步包括步骤当所述材料变化到所述第二相时，导致所述互锁装置 的位移，从而使所述互锁装置释放或接合。方案14 如方案10所述的方法，其中，步骤c)进一步包括步骤当处于所述第二 相中时，增加所述材料的可恢复的假塑性应变能力，并且作为其结果改变所述能量吸收率。方案15 如方案10所述的方法，其中，步骤c)进一步包括步骤当处于所述第二 相中时，增加所述材料的可恢复的超弹性应变能力，并且作为其结果改变所述量值。方案16 如方案10所述的方法，其中，步骤C)进一步包括步骤当处于所述第二 相中时，增加所述材料的剪切强度，并且作为其结果改变所述量值。方案17 如方案16所述的方法，其中，所述柱进一步包括伸缩的第一部分和第二 部分，所述部分协作地限定有内部空间，并且磁约束(magneto-restrictive)流体或者电 约束(electro-restrictive)流体被容纳于所述空间中，使得当所述部分伸缩时，取决于 所施加的场的量值所述部分会遭遇不同的约束力。方案18 如方案10所述的方法，其中，所述柱进一步包括两个相对运动的部分，并 且步骤c)进一步包括步骤作为使所述材料变本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：NL约翰逊，G黑姆，AL布劳恩，J赫尔伯特，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]