專利名稱：多功能機(jī)動(dòng)車保險(xiǎn)杠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有壓電元件的機(jī)動(dòng)車保險(xiǎn)杠。
背景技術(shù)：
本申請人已經(jīng)在歐洲專利申請EP1344696A1中公開了一種具有壓電傳感器的機(jī)動(dòng)車保險(xiǎn)杠，該壓電傳感器可以檢測到與行人的碰撞，特別是為了實(shí)現(xiàn)主動(dòng)安全模式，例如由一部分可以升高的襯墊構(gòu)成，以防止行人的頭部與機(jī)動(dòng)車的擋風(fēng)玻璃碰撞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過更常用方法制成，其目的是提供一種多功能保險(xiǎn)杠，不僅可以檢測與行人的碰撞，而且還具有一系列附加功能，所有功能都具有相對簡單且低成本的結(jié)構(gòu)。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，本發(fā)明提供一種具有多個(gè)壓電元件的機(jī)動(dòng)車保險(xiǎn)杠，其特征在于該壓電元件與一電子控制單元相連，可以對所述控制單元編程以操作一個(gè)或多個(gè)所述壓電元件，這樣每個(gè)壓電元件或一組壓電元件在不同的機(jī)動(dòng)車行駛條件下實(shí)現(xiàn)不同的功能。
在一優(yōu)選實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車保險(xiǎn)杠的特征在于每個(gè)所述多功能壓電元件或每組所述多功能壓電元件在不同的機(jī)動(dòng)車行駛條件下可以實(shí)現(xiàn)下述不同功能中的至少兩個(gè)功能—在車速高于一第一閾值時(shí)進(jìn)行碰撞檢測，—在車速低于一第二閾值時(shí)檢測與障礙物的接近程度，其中第二閾值低于所述第一閾值，—在其他特定車速范圍時(shí)發(fā)射聲音，以及—例如在零車速時(shí)感應(yīng)保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)特性。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選特征，每個(gè)多功能壓電元件或每組多功能壓電元件可以實(shí)現(xiàn)下列功能—在碰撞檢測模式下充當(dāng)一被動(dòng)元件，根據(jù)施加在其上的力提供輸出信號(hào)，—在接近程度檢測模式和結(jié)構(gòu)特性感應(yīng)模式下充當(dāng)一發(fā)射器和一接收器，以及—在聲音發(fā)射模式下在第二發(fā)射中充當(dāng)一發(fā)射器。
優(yōu)選地，壓電元件可控地發(fā)射聲音，具有聲音指示功能(喇叭)。根據(jù)本發(fā)明，壓電元件可從下面選擇1)柔性和高變形性的壓電聚合物，其以大約15-10cm的單個(gè)條帶元件分布(與腿部大小的(leg sized)物體碰撞時(shí)具有最優(yōu)變形)，2)由陶瓷和位于電極間的樹脂制成的壓電陶瓷元件。其具有柔性結(jié)構(gòu)并可用作“彎曲物”(柔性薄板)。這種類型的元件上都具有標(biāo)記，例如ACX(主動(dòng)控制專家)公司的標(biāo)記“快速包裝(quick pack)”；3)“散裝(bulk)”壓電元件，其由小的、純陶瓷元件組成，用作高頻發(fā)射器和傳感器，也可作為用于超聲波距離傳感器和停車傳感器的傳感器和發(fā)射器。
陶瓷與聚合物相比，當(dāng)用作促動(dòng)器時(shí)具有操作容易和良好性能的優(yōu)點(diǎn)。所有類型的材料都適合于用作具有不同特性的傳感器。
散裝或彎曲物快速包裝型或任何其他類型的所有元件(包括聚合物和陶瓷)都可充當(dāng)發(fā)射器(如超聲波距離傳感器、保險(xiǎn)杠狀態(tài)自檢發(fā)射器、聲音發(fā)射器等)和傳感器(用于檢測和辨別碰撞、在充當(dāng)距離傳感器時(shí)檢測反射波、檢測在保險(xiǎn)杠自檢時(shí)傳播的聲波等)。
作為距離傳感器，可以事先激活碰撞事件以事先準(zhǔn)備任何促動(dòng)。
在一可能的技術(shù)方案中，所述壓電元件包括一組多功能壓電元件，所述組包括一第一系列壓電元件，其可單獨(dú)充當(dāng)發(fā)射器，和一第二系列壓電元件，其可單獨(dú)充當(dāng)接收器?？蛇x擇地，該壓電元件包括多功能壓電元件，在不同時(shí)間間隔中每個(gè)壓電元件都可控地充當(dāng)一發(fā)射器或一接收器。
在一特定實(shí)施例中，該壓電元件包括一組多功能壓電元件，其包括一第一系列壓電元件，其可單獨(dú)充當(dāng)預(yù)定波的發(fā)射器，和一第二系列壓電元件，其可單獨(dú)充當(dāng)所述預(yù)定波的接收器，以使電控單元可以分析保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。
在優(yōu)選實(shí)施例中，保險(xiǎn)杠具有塑料材料的本體，壓電元件嵌入在塑料材料的本體內(nèi)。優(yōu)選地，保險(xiǎn)杠本體包括一塑料材料的殼狀結(jié)構(gòu)，其具有一個(gè)壁，所述壓電元件就嵌入在該壁中，每個(gè)所述元件都具有一相對扁平的本體，且布置在所述壁中。
同時(shí)，在優(yōu)選實(shí)施例中，在保險(xiǎn)杠本體的一個(gè)壁中還嵌有由形狀記憶合金制成的絲或線。優(yōu)選地，至少一些形狀記憶線與供電裝置相連，在電流流過所述線時(shí)引起這些線被激活。
還優(yōu)選地，一可編程電控單元在預(yù)定的車輛行駛條件下激活形狀記憶線。例如，電控單元在車速高于預(yù)定值時(shí)激活形狀記憶線，以加強(qiáng)保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)。該電控單元還可以激活形狀記憶線，以將保險(xiǎn)杠本體的變形部分移動(dòng)到不同位置，從而在保險(xiǎn)杠的下部提供空氣動(dòng)力擋板(aerodynamic fence)或空氣阻尼。
還可以如此布置形狀記憶線使其在環(huán)境溫度時(shí)處于激活狀態(tài)，以表現(xiàn)出良好彈性特性，這可以加強(qiáng)保險(xiǎn)杠吸收沖擊能量的性能。
最后，在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的保險(xiǎn)杠具有充當(dāng)車燈的芯片發(fā)光二極管或發(fā)光聚合物，且嵌入在保險(xiǎn)杠的一個(gè)壁中。因此根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選特征的機(jī)動(dòng)車保險(xiǎn)杠具有緊湊、一體化的結(jié)構(gòu)，所有充當(dāng)傳感器、燈裝置、空氣動(dòng)力可動(dòng)部分等的主要部件形成一體。


從下面結(jié)合附圖的、且通過沒有限制性實(shí)例的方式進(jìn)行的說明可以很明顯看出本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1-4是根據(jù)本發(fā)明保險(xiǎn)杠的不同實(shí)施例的前視圖，和圖5是車輛縱垂直面的放大橫截面圖，表示了根據(jù)本發(fā)明保險(xiǎn)杠的一優(yōu)選
具體實(shí)施例方式
在圖中，參考標(biāo)記1通常表示一機(jī)動(dòng)車的前保險(xiǎn)杠。當(dāng)然還可以將本發(fā)明應(yīng)用在后保險(xiǎn)杠上。
在附圖中僅僅示意性地表示了保險(xiǎn)杠。該保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)、材料、將保險(xiǎn)杠連接到機(jī)動(dòng)車機(jī)構(gòu)上的裝置可以通過任何已知的方式得出。關(guān)于這些方面的說明沒有在附圖示出，既因?yàn)樗鼈儽旧聿辉诒景l(fā)明的范圍內(nèi)，也因?yàn)樵诟綀D中省略了這些說明可以更容易理解附圖。
圖1表示第一實(shí)施例，其中在保險(xiǎn)杠1的結(jié)構(gòu)上分布著第一種類型的壓電元件2和第二種類型的壓電元件3。壓電元件2是“長”型的聚合物或陶瓷傳感器，例如“快速包裝”類型，充當(dāng)接收器。壓電元件3是緊湊陶瓷型，充當(dāng)發(fā)射器。因此元件3可以用于發(fā)射超聲波以測量一碰撞物體4的距離，壓電元件2用于檢測物體4反射的波。在圖1所示的保險(xiǎn)杠中，還可以具有預(yù)觸發(fā)功能，從而通過“長”元件2的變形可以鑒別和識(shí)別碰撞。嵌入的該小元件主要充當(dāng)發(fā)射器。
圖2表示第二實(shí)施例，其中保險(xiǎn)杠1只具有一系列陶瓷類型的壓電元件3，例如“散裝”或“快速包裝”類型，每個(gè)都既充當(dāng)一發(fā)射器又充當(dāng)一接收器。當(dāng)然所有傳感器都與電控單元相連，對該電控單元編程以實(shí)現(xiàn)不同功能。在這種情況下，該電控單元在發(fā)射階段和分析壓電元件3的反射狀態(tài)之間交替變化?？蛇x擇地，在一元件3發(fā)射的同時(shí)，一與其相鄰的元件充當(dāng)一接收器。在碰撞情況下，雖然沒有直接撞上，但是壓電元件3可以分析保險(xiǎn)杠由于本身受到?jīng)_擊而傳播的振動(dòng)波。
圖3表示一只具有一系列聚合物或“長”陶瓷類型的壓電元件2(例如“快速包裝”類型)的保險(xiǎn)杠1，該壓電元件即充當(dāng)發(fā)射器又充當(dāng)接收器。所述元件還可用作聲音發(fā)射器(喇叭)。在使用圖3所示的保險(xiǎn)杠的情況下，可以想到通過類似于前面所述的發(fā)射/接收超聲波的方式來充當(dāng)一預(yù)觸動(dòng)器。通過分析“長”元件2的變形可以辨別和識(shí)別碰撞。
圖4表示一附加實(shí)施例，其中具有一系列緊湊壓電元件3，例如是散裝或快速包裝類型，其中一些壓電元件充當(dāng)發(fā)射器，用于進(jìn)行保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)檢測，而其他壓電元件充當(dāng)接收器，其參考保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)檢測。通過傳播保險(xiǎn)杠上的一些壓電元件3產(chǎn)生的已知波，并分析同一保險(xiǎn)杠上其他壓電元件3獲得的信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)狀態(tài)性的自檢。該自檢還可以通過具有一適當(dāng)電控單元的單個(gè)陶瓷元件實(shí)現(xiàn)，該電控單元檢測阻抗特性和電動(dòng)-機(jī)械共振點(diǎn)。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明保險(xiǎn)杠的一優(yōu)選實(shí)施例。
該附圖表示保險(xiǎn)杠在平行于車輛縱向的垂直平面內(nèi)的橫截面圖(參考保險(xiǎn)杠安裝在車輛上的狀態(tài))。
箭頭A表示車輛的行駛方向。如圖5中清楚地示出，該保險(xiǎn)杠具有一任何已知類型的殼狀塑料結(jié)構(gòu)100的塑料本體，在其上嵌入了多個(gè)主動(dòng)元件。參考標(biāo)記200表示用于檢測碰撞的壓電膜傳感器。參考標(biāo)記300表示一壓電陶瓷元件，用于進(jìn)行障礙物接近程度的超聲波檢測。如前所述，多個(gè)元件200，300沿著保險(xiǎn)杠寬度分布。各種壓電元件都被一電控單元400控制，從而每個(gè)壓電元件或一些壓電元件組在不同的車輛行駛條件下(通常是不同的車速范圍)執(zhí)行不同的功能。理論上可以提供一個(gè)壓電元件或一組壓電元件，其滿足以下要求—在碰撞檢測模式下、在車速高于一第一閾值(例如大于20km/h)時(shí)充當(dāng)一被動(dòng)元件，并根據(jù)施加在其上的力提供輸出信號(hào)，—在不同的時(shí)間間隔、在接近程度檢測模式下、在車速低于一第二閾值(例如5km/h)時(shí)充當(dāng)一發(fā)射器和一接收器，以及—在發(fā)聲模式下(喇叭)、例如車速位于上述閾值之間時(shí)(即在5和50km/h之間)充當(dāng)一發(fā)射器。
還可以提供一組壓電元件，在如上所述的結(jié)構(gòu)特性感應(yīng)模式下，例如車速為零時(shí)，一部分壓電元件充當(dāng)發(fā)射器，一部分充當(dāng)接收器。
在圖5所示的優(yōu)選實(shí)施例中，在構(gòu)成保險(xiǎn)杠體的塑料材料壁100中還嵌有多個(gè)形狀記憶合金的線500。即使在未激活的狀態(tài)，這些線可以加強(qiáng)保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)。然而至少一些線通過電控單元400與供電裝置600相連，這樣其會(huì)因?yàn)殡娏髁鬟^時(shí)產(chǎn)生的熱而被激活。在所述的實(shí)例中，一純形狀記憶線500位于保險(xiǎn)杠下部的可變形壁100a中，以使該壁向展開位置移動(dòng)(圖5中虛線所示)，從而產(chǎn)生空氣動(dòng)力擋板或空氣阻尼。當(dāng)停止激活形狀記憶線時(shí)，部分100a由于彈性恢復(fù)到未變形狀態(tài)。
還有，可以設(shè)置多個(gè)在環(huán)境溫度時(shí)處于激活狀態(tài)的形狀記憶線，從而由于其較好的彈性，可以提高保險(xiǎn)杠吸收沖擊能量的能力。
最后，在根據(jù)本發(fā)明的保險(xiǎn)杠中，多個(gè)芯片發(fā)光二極管700也嵌入塑料材料的壁100中充當(dāng)發(fā)光裝置，例如充當(dāng)霧燈或日間行車燈(DRL)。
因此，從前面所述可以很清楚地看出，根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的保險(xiǎn)杠是一種“智能”保險(xiǎn)杠，其包含多個(gè)不同的主動(dòng)元件，這些主動(dòng)元件全嵌入在構(gòu)成保險(xiǎn)杠本體的塑料材料的壁中。
當(dāng)然，在沒有改變本發(fā)明原理的前提下，可以改變所述結(jié)構(gòu)和實(shí)施例，使其與這里說明和示出的實(shí)例不同，而沒有超出本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)動(dòng)車保險(xiǎn)杠，具有多個(gè)壓電元件(200，300)，其特征在于所述壓電元件與一電控單元(400)相連，對所述控制單元進(jìn)行編程以操作一個(gè)或多個(gè)所述壓電元件，這樣每個(gè)壓電元件或一組壓電元件在不同的車輛行駛條件下實(shí)現(xiàn)不同功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)動(dòng)車保險(xiǎn)杠，其特征在于每個(gè)所述多功能壓電元件或每組所述多功能壓電元件在不同的機(jī)動(dòng)車行駛條件下可以實(shí)現(xiàn)下述不同功能中的至少兩個(gè)功能—在車速高于一第一上限閾值時(shí)進(jìn)行碰撞檢測，—在車速低于一第二下限閾值時(shí)檢測與障礙物的接近程度，—在其他特定車速范圍時(shí)發(fā)射聲音，以及—例如在零車速時(shí)感應(yīng)保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的機(jī)動(dòng)車保險(xiǎn)杠，其特征在于每個(gè)所述多功能壓電元件或每組壓電元件可以實(shí)現(xiàn)下列功能—在碰撞檢測模式下充當(dāng)一被動(dòng)元件，根據(jù)施加在其上的力提供輸出信號(hào)，—在接近程度檢測模式和結(jié)構(gòu)特性感應(yīng)模式下充當(dāng)一發(fā)射器和一接收器，以及—在聲音發(fā)射模式下充當(dāng)一發(fā)射器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的保險(xiǎn)杠，其特征在于所述壓電元件可控地發(fā)射聲音，具有聲音指示功能(喇叭)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的保險(xiǎn)杠，其特征在于所述壓電元件從下面選擇形式為條狀柔性元件的壓電聚合物，柔性薄片形式的壓電元件，以及純陶瓷“散裝”型壓電元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的保險(xiǎn)杠，其特征在于所述壓電元件包括一組多功能壓電元件，所述組包括一第一系列壓電元件，其可單獨(dú)充當(dāng)發(fā)射器，和一第二系列壓電元件，其充當(dāng)接收器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的保險(xiǎn)杠，其特征在于所述壓電元件包括多功能壓電元件，且在不同時(shí)間間隔中每個(gè)壓電元件都可控地充當(dāng)一發(fā)射器或一接收器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的保險(xiǎn)杠，其特征在于所述壓電元件包括一組多功能壓電元件，所述組包括一第一系列壓電元件，其可單獨(dú)充當(dāng)預(yù)定波的發(fā)射器，和一第二系列壓電元件，其可充當(dāng)所述預(yù)定波的接收器，以分析保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的保險(xiǎn)杠，其特征在于所述保險(xiǎn)杠具有塑料材料的本體(100)，所述壓電元件(200，300)嵌入在塑料材料的本體(100)內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的保險(xiǎn)杠，其特征在于所述保險(xiǎn)杠本體包括一塑料材料的殼狀結(jié)構(gòu)，其具有一個(gè)壁(100)，所述壓電元件(200，300)就嵌入在該壁中，每個(gè)所述元件都具有一相對扁平的本體，且布置在所述壁中。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的保險(xiǎn)杠，其特征在于在所述保險(xiǎn)杠本體的壁(100)中嵌有由形狀記憶合金制成的絲或線(500)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的保險(xiǎn)杠，其特征在于至少一些所述形狀記憶線(500)與供電裝置(600)相連，在電流流過所述線時(shí)引起這些線被激活。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的保險(xiǎn)杠，其特征在于一可編程電控單元(400)在預(yù)定的車輛行駛條件下激活形狀記憶線(500)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的保險(xiǎn)杠，其特征在于所述電控單元(400)在車速高于預(yù)定值時(shí)激活形狀記憶線(500)，以加強(qiáng)保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的保險(xiǎn)杠，其特征在于所述電控單元激活形狀記憶線(500)以將保險(xiǎn)杠本體(100)的變形部分(100a)移動(dòng)到不同位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的保險(xiǎn)杠，其特征在于如此布置形狀記憶線(500)使其在環(huán)境溫度時(shí)處于激活狀態(tài)，以表現(xiàn)出良好彈性特性，這可以加強(qiáng)保險(xiǎn)杠吸收沖擊能量的性能。
17.根據(jù)權(quán)利要求9的保險(xiǎn)杠，其特征在于在保險(xiǎn)杠本體的壁(100)內(nèi)還嵌有充當(dāng)車燈的芯片發(fā)光二極管或發(fā)光聚合物。
全文摘要
一種機(jī)動(dòng)車保險(xiǎn)杠具有多個(gè)多個(gè)壓電元件(2，3，200，300)，該壓電元件與電控單元(400)相連，對電控單元進(jìn)行編程以操作一個(gè)或多個(gè)壓電元件，這樣每個(gè)壓電元件或一組或幾組壓電元件在不同的機(jī)動(dòng)車行駛條件下實(shí)現(xiàn)不同的功能。
文檔編號(hào)B60R21/0136GK1693120SQ20051007624
公開日2005年11月9日 申請日期2005年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月3日
發(fā)明者A·扎內(nèi)拉, F·布特拉 申請人:C.R.F.阿西安尼顧問公司