能可逆膨胀的能量吸收组件及其操作方法技术

一种可逆能量吸收组件，包括设置在所述组件的可膨胀内部区域中的含有形状记忆材料的蜂窝状网格，其中所述形状记忆材料适于响应与流体源的流体连通而从第一构造膨胀到膨胀构造。一旦经膨胀，所述组件在被冲击时有效吸收物体的动能。所述形状记忆材料可以被热激活以恢复所述能量吸收组件的第一构造。还公开了操作该能量吸收组件的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术涉及能量吸收组件，更具体地，涉及用于冲击管理的可逆能 量吸收组件。在现有技术中已知通过例如在头盔、车辆等中使用能量吸收装置提 供各种类型的个体防护。这些产品通常被设计用来吸收显著百分比的来 自碰撞的能量。例如，在车辆中，可以使用各类乘客保护装置针对与结构主体构件例如门柱、框架、车顶纵梁(headrail)等的碰撞。这些构件 通常由钢管或者钢通道制备，这些钢管或者钢通道被焊接到一起而形成 车辆的结构壳体或者一体化主体；这些构件自身可以吸收由于冲击而引 起的能量。此外，能量吸收器可以置于门柱、框架、机头导轨和车辆的 其它部件的上方以进一步在碰撞事件期间保护车辆乘客。现有技术方法 通常使用不可逆的可压扁的材料(例如金属、塑料或泡沫)、不可逆的 充气装置(例如气嚢和可充气的侧隔板)、刚性平移装置(例如可伸长 的/壳回缩的膝垫)和可改变碰撞力的装置(例如基于》兹致流变或者电致 流变材料的减震器)。然而，仍然需要改善的能量吸收组件。如果该组件可以可逆操作从而潜在地可以重复使用，，那么这将是特别有利的。 概述本文公开了能量吸收组件，其包括具有进入口的刚性支撑结构；述进入口流体连通的流体源；和i置在所述可膨:内部区域中的蜂窝状 网格，其中所述蜂窝状网格包括适合于响应与流体源的流体连通而从第 一构造膨胀到膨胀构造的形状记忆材料。车辆内表面包括能量吸收组件，所述能量吸收组件包括具有进入柔性覆盖物；与所述进入n流体连il的流^源;、、和设i在所述可膨:内 部区域中的蜂窝状网格，其中所述蜂窝状网格包括适合于响应与流体源 的流体连通而从第 一构造膨胀到膨胀构造的形状记忆材料。在另一实施方案中，所述能量吸收组件包括刚性支撑结构、与所述 刚性支撑结构啮合以限定可膨胀内部区域的柔性覆盖物、和设置在所述 可膨胀内部区域中的蜂窝状网格，其中所述蜂窝状网格包括适合于响应 热激活信号而从第一构造膨胀到膨胀构造和/或从膨胀构造收缩到第一 构造的形状记忆材料。操作能量吸收组件的方法包括将能量吸收组件与具有至少一个进 入口的刚性支撑结构相连接，其中所述能量吸收组件包括与刚性支撑结 构啮合以限定可膨胀内部区域的柔性覆盖物、与所述进入口流体连通的 流体源、和设置在所述可膨胀内部区域中的蜂窝状网格，其中所述蜂窝 状网格由适合于响应与流体源的流体连通而从第 一构造膨胀到膨胀构 造的形状记忆材料构成；在低于形状记忆材料的转变温度的温度利用流 体源使包括蜂窝状网格的内部区域从第 一构造膨胀到膨胀构造；和在高 于转变温度热激活所述形状记忆材料，使得所述蜂窝状网格回复到第一 构造。在另一实施方案中，操作能量吸收组件的方法包括感应物体的冲 击；使设置在车辆内表面中的包括形状记忆材料的蜂窝状网格从第一构 造膨胀到膨胀构造；用蜂窝状网格的膨胀构造吸收物体的冲击；和加热 所述形状记忆材料至高于转变温度，导致所述蜂窝状网格回复到第 一构 造，其中蜂窝状网格的横截面运动是基本上平面状而非三维的。上述和其它特征通过下面附图和详细描述进行阐述。附图说明现在参照附图，其是示例性实施方案且其中类似的元件的附图标记 相似图1是处于第一构造的能量吸收组件的示意性图示；图2是处于膨胀构造的能量吸收组件的示意性图示；图3是处于被碰撞构造的能量吸收组件的示意性图示；图4是阐述适于采用能量吸收组件的各种支撑结构的车辆的侧透视图5阐述了基于菱形的蜂窝状网格的各种排列；和图6阐述了基于各种增大性(auxetic)单元格几何形状的蜂窝状网格。详述本文中公开了用于车辆内部冲击管理的可逆能量吸收组件，其可以 迅速展开到膨胀构造，从而吸收伴随乘客撞向内表面的动能。有利地， 所述能量吸收组件是可逆的，并利用基于形状记忆材料的蜂窝状网格， 所述形状记忆材料在膨胀构造中发生塑性变形，从而提供冲击能量的吸 收。在展开之后，该能量吸收组件可以通过热激活形状记忆材料而恢复其展开之前的构造。合适的形状记忆材料包括形状记忆合金(SMA)、 形状记忆聚合物(SMP)或者包括至少一种上述材料的组合。尽管这些 装置被展示为主要用于车辆内部，但是也可以理解的是，这些装置也可 以被施加到车辆外部，例如针对行人碰撞的车蓬或减震器，施加到其它 个体防护装置，例如头盔、防护衣、护膝等，以及施加到摩托车的座位 和把手、全地形车辆、自行车等。如在本文中使用，术语"第一"、"第二"等不是表示任何顺序或 者重要性，而是用于将一个元件与另一个区分开来，术语"所述"、"某 (a)"、"某个(an)"不是表示对数量的限制，而是表示存在至少一 个所引用的物项。此外，在本文中所^^开的所有范围都包括端点并可独 立组合。如图1-3所示，示例性可逆能量吸收组件，概括地用IO表示，包括 连接到刚性支撑结构14的柔性覆盖物12。该柔性覆盖物12和刚性支撑 结构14限定了可膨胀内部区域16。基于形状记忆材料的蜂窝状网格20 设置在可膨胀内部区域16内。所述刚性支撑结构14包括进入口 22和 与所述进入口 22流体连通的流体源26。进入口 22与可膨胀内部区域16 流体连通，使得任何引入进入口 22的流体导致内部区域16和蜂窝状网 格20均从第一构造(图1 )膨胀到膨胀构造(图2 )。在本文中，使用 术语"流体"是为了方便起见，并通常是指任何液体、溶液、悬浮液、 气体、或者包括上述至少一种的组合。刚性支撑结构14可以进一步包 括用于从可膨胀内部区域16释放流体的排出口 24，例如在内部区域16 从膨胀构造(图2 )或者被碰撞构造(图3 )到第一构造(图1 )的体积 减少时。或者，所述柔性覆盖物12是足够多孔的，从而使得流体引入 和内部区域16膨胀可以导致压力释放。或者，进入口 22和排出口 24 分别与阀28和30连接，用于选择性引入流体到内部区域16和从内部区域16排出流体。对于碰撞能量管理而言，优选膨胀时间相对迅速。也就是说，流体源应当伴随地导致包括蜂窝状网格20的内部区域16的迅速膨胀和柔性 覆盖物12的向外膨胀。在一个实施方案中，所述能量吸收组件被配置 以在和车辆碰撞传感器一起使用时在大约50毫秒(msec)或者更短时 间内从第一构造(图1)完全膨胀到膨胀构造(图2)。在另一实施方 案中，例如和碰撞前传感器组合时，该能量吸收组件被配置以在大约200 毫秒(msec)或者更短时间内从第一构造(图1)完全膨胀到膨胀构造 (图2)。在一个实施方案中，所述能量吸收组件被配置以提供大于50 %的体积膨胀。在其它实施方案中，所述能量吸收组件被配置以提供大 于200%的体积膨胀。所述能量吸收组件10进一步包括与流体源26和任选的阀28和30 可操作连接的传感器32和控制器34，从而响应由传感器32向控制器34 提供的激活信号选择性膨胀内部区域16。在一个实施方案中，所述传感 器32和控制器34还与形状记忆材料可操作连接，从而响应由传感器32 向控制器34提供的激活信号选择性膨胀和收缩蜂窝状网格20。备选 地，不同的传感器(未示出)和/或不同的控制器(未示出)与形状记忆 材料可操作地连通，从而响应所提供的激活信号而选择性膨胀和收缩蜂 窝状网格20。所述传感器32可以被配置以向控制器34提供碰撞前或者碰撞信 息，所述控制器34继而在由算法等预先编本文档来自技高网...

【技术保护点】
能量吸收组件，包括：　具有进入口的刚性支撑结构；　与所述刚性支撑结构啮合以限定可膨胀内部区域的柔性覆盖物；　与所述进入口流体连通的流体源；和　设置在该可膨胀内部区域中的蜂窝状网格，其中该蜂窝状网格包括适合于响应与流体 源的流体连通而从第一构造膨胀到膨胀构造的形状记忆材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：W巴沃萨卡特，NL约翰逊，AL布劳恩，GA埃雷拉，GP麦克奈特，AJ雅各布森，C马西，
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]