具有可控壓差的三腔式正面碰撞安全氣囊的製作方法

2023-10-31 04:52:37 1

本發明總體上涉及一種改進的安全氣囊系統。更具體地，本發明的安全氣囊系統使用壓差和身體接觸區域以使對與碰撞有關的機動車輛的乘客的傷害最小化。

背景技術：

安全氣囊通常展開以使對機動車輛內的人的傷害最小化。正面碰撞安全氣囊被設計為防止乘員承受可能由於乘員被向前推進且接觸方向盤或車輛的其它內部部件而導致的傷害。這些枕形安全氣囊通過煙火點火從儀錶板展開，該煙火點火使氣囊迅速充滿氣體。

當前的安全氣囊系統通常包含由織物製成的安全氣囊，該安全氣囊一經系統識別碰撞就充氣。然而，許多安全氣囊系統展開未正式確認任何限定形狀的氣囊，由此乘客一經接觸就可能滑出安全氣囊。在大多數情況下，一經碰撞，乘員就將被向前以及橫向推進到某種程度。這是典型的正面安全氣囊可能不足以防止與車輛的內部的身體接觸的情況。在有偏移或角動量的碰撞期間，乘員可能滑出安全氣囊的側面並且與車輛接觸是可能的，因此增加了傷害的可能性。繼續需要能使乘客很少或沒有傷害地避開碰撞的新的且改進的安全氣囊系統。

技術實現要素：

所附權利要求限定本申請。本發明概述了實施例的方面並且不應該用來限制權利要求。根據本文所描述的技術預期其它的實施方式，如本領域的普通技術人員一經檢查下面的附圖和具體實施方式將是顯而易見的，並且這些實施方式旨在本申請的範圍內。

示例性實施例提供一種安全氣囊系統，該安全氣囊系統包含：包含中心腔室和至少兩個側腔室的安全氣囊；與中心腔室流體連通的充氣機；通過被配置為促進氣流從中心腔室到至少兩個側腔室且阻止氣流從至少兩個側腔室到中心腔室的內部擋板通氣裝置與至少兩個側腔室流體連通的中心腔室。側腔室中的壓力可以大於中心腔室中的壓力。

不同的腔室形成胸部和頭部碰撞區域。這些區域被配置為一經安全氣囊展開就接收乘客的頭部或胸部/軀幹。安全氣囊系統可以具有設計為在乘客的頭部接觸安全氣囊之前接觸乘客身體的胸部碰撞區域。當胸部碰撞區域的深度大於頭部碰撞區域的深度時，乘客的胸部可以首先接觸安全氣囊。

側腔室也可以被配置為以非對稱的方式來展開。在這些實施例中，較大容積的側腔室可以朝向乘客窗展開以防止乘客接觸車輛。

根據本發明，提供一種安全氣囊系統，包含：

安全氣囊，該安全氣囊包含中心腔室和至少兩個側腔室；

充氣機，該充氣機與中心腔室流體連通；

中心腔室通過內部擋板通氣裝置與至少兩個側腔室流體連通；

其中每個內部擋板通氣裝置包含：

中心氣流孔，該中心氣流孔被配置為一直保持打開並且允許流體在中心腔室和至少兩個側腔室之間自由地通過，以及

一個或多個外圍氣流孔，該一個或多個外圍氣流孔被配置為打開以允許流體從中心腔室自由地流到至少兩個側腔室並且被配置為關閉以防止流體從至少兩個側腔室流入到中心腔室中。

根據本發明的一個實施例，其中當安全氣囊被完全充氣時至少兩個側腔室內的氣壓大於中心腔室中的氣壓。

根據本發明的一個實施例，進一步包含胸部碰撞區域和頭部碰撞區域，其中系統被配置為在碰撞之後接收乘客、在乘客接觸頭部碰撞區域之前接收乘客進入胸部碰撞區域中。

根據本發明的一個實施例，其中胸部碰撞區域的深度大於頭部碰撞區域的深度。

根據本發明的一個實施例，其中胸部碰撞區域的深度約是800毫米。

根據本發明的一個實施例，其中頭部碰撞區域的深度約是300毫米。

根據本發明的一個實施例，其中胸部碰撞區域的深度約是800毫米且頭部碰撞區域的深度約是300毫米。

根據本發明的一個實施例，其中中心腔室的氣壓約是80千帕。

根據本發明的一個實施例，其中至少兩個側腔室的氣壓大於80千帕。

根據本發明的一個實施例，其中中心腔室的氣壓約是80至250千帕且至少兩個側腔室的氣壓是至少80至約180千帕。

根據本發明的一個實施例，其中至少兩個側腔室中的一個是非對稱的。

根據本發明的一個實施例，其中至少兩個側腔室中的一個位於朝向車輛中的乘客窗。

根據本發明的一個實施例，其中至少兩個側腔室包含兩個側腔室，其中一個側腔室具有比另一個側腔室更大的容積。

根據本發明的一個實施例，其中具有更大的容積的側腔室朝向乘客窗展開。

根據本發明的一個實施例，其中每個內部擋板通氣裝置設置在腔室分隔件中的孔上方，其中腔室分隔件大體上分隔鄰近的腔室。

根據本發明的一個實施例，其中當流體試圖從至少兩個側腔室進入中心腔室時，一個或多個外圍氣流孔被腔室間隔件的一部分部分地或完全地阻隔。

本安全氣囊系統可以合併為車輛或乘客保護系統的方面。

本發明也提出了一種安全氣囊展開方法，該方法包含：通過傳感器獲取車輛外部的數據；使用數據通過控制器識別突然減速；展開本安全氣囊系統。

根據本發明，提供一種車輛安全氣囊，包含：

設置在中心腔室和多個側腔室之間的內部擋板通氣裝置，

其中每個內部擋板通氣裝置包含總是打開的中心流體通道以及多個外圍流體通道，其中外圍流體通道被配置為允許流體從中心腔室自由地流到鄰近的側腔室並且防止流體從鄰近的側腔室流到中心腔室。

附圖說明

為了更好地理解本發明，可以參照下面附圖中所示的實施例。附圖中的部件不一定按比例並且相關元件可以被省略以強調且清楚地說明在此所描述的新穎特徵。此外，可以不同地設置系統部件，如本領域中公知的。在附圖中，在整個不同的附圖中，相同的附圖標記可以指代相同的部件，除非另有說明。

圖1和2是本安全氣囊系統的某些方面的主視圖的示意圖；

圖3是設計為在展開安全氣囊之後接觸乘客的頭部的本安全氣囊系統的水平橫截面的俯視圖；

圖4是設計為在展開安全氣囊之後接觸乘客的胸部或軀幹的本安全氣囊系統的水平橫截面的俯視圖；

圖5是本安全氣囊系統的豎直橫截面的側視圖；

圖6示出本安全氣囊系統的擋板通氣裝置的一個實施例；

圖7和8是示出了氣流通過本安全氣囊系統的擋板通氣裝置的示意圖；

圖9是本系統的展開的安全氣囊的側視圖；

圖10是本安全氣囊系統的一個實施例的水平橫截面的俯視圖；

圖11是本安全氣囊系統的另一個實施例的水平橫截面的俯視圖。

具體實施方式

三腔式安全氣囊系統

儘管本發明的三腔式安全氣囊系統可以以各種形式來體現，但是附圖示出了且本說明書描述了三腔式安全氣囊系統的一些示例性和非限制性實施例。術語「三腔式安全氣囊系統」旨在意思是可充氣乘客約束三腔式安全氣囊和機械和化學部件(如充氣裝置、點火裝置、推進劑等等)。本發明是三腔式安全氣囊系統的例示並且不將三腔式安全氣囊系統限制為具體示出且描述的實施例。並非所有示出的或描述的部件都是必需的，並且一些實施例可以包括附加的、不同的或更少的部件。部件的設置和類型可以改變，而不脫離本文所闡述的權利要求的精神或範圍。

本領域的普通技術人員將會理解適用於本發明的實施例的氣囊設計、結構和操作的各個方面。例如，美國專利號為6,886,857、7,857,347、8,128,124、8,322,748的美國專利描述了許多這樣的方面並且通過引用以其整體在此併入。

1.三腔式安全氣囊

本系統的安全氣囊包含三個不同的區域或腔室，該三個不同的區域或腔室通過設置在安全氣囊內的兩個或更多個分隔件來限定以便將內部分成中心腔室和至少兩個側腔室。當未充氣時，三腔式安全氣囊被存儲在車輛的乘客側的儀錶板內。安全氣囊可以由具有適當的熱容量、韌性、模量等的任何柔韌材料構造出，包括聚醯胺6,6纖維、聚酯等等。這樣使用的代表性織物在美國專利號為4,921,735、5,093,163、5,110,66、5,236,775、5,277,230、5,356,680、5,477,890、5,508,073、5,503,197、5,704,402的美國專利中公開，所有這些都通過引用以其整體在此併入。安全氣囊可以由單層或多個層製成。圖1示出了三腔式安全氣囊系統的一個示例實施例的方面。三腔式安全氣囊系統的其它實施例可以包括相比於下面描述的和圖1中所示的那些不同的、更少的或附加的部件。

三腔式安全氣囊系統包括充氣機20、包含兩個側腔室12、13、中心腔室11和集成到分隔件70的至少兩個內部擋板通氣裝置30的安全氣囊10。充氣機20可以與控制器和相關聯的傳感器通信。充氣機被配置為將氣體(又名充氣機氣體)快速引入到安全氣囊系統10中。適合於在本系統中使用的充氣和氣體的速率對於本領域技術人員是已知的。

一旦氣體被引入到安全氣囊中心腔室11中，則氣體被動地擴散通過分隔件70中的內部擋板通氣裝置30到側腔室12、13。在某些實施例中，擋板通氣裝置30通過改變內部擋板通氣裝置30內的氣流孔的直徑或幾何結構來控制從中心腔室到側腔室的流動速率。

圖2示出了用於乘客的身體的不同部分的接觸區域。安全氣囊系統被配置為使得在氣囊展開之後，乘客的左肩應該接觸側腔室12；乘客的右肩應該接觸側腔室13；且乘客的頭部和胸部應該接觸中心腔室11。乘客的頭部可以接觸中心腔室11的上部，該上部也被稱為頭部碰撞區域。乘客的胸部可以接觸中心腔室11的中下部，該中下部也被稱為胸部碰撞區域。

圖3和4描述了本安全氣囊系統的不同接觸區域的水平橫截面的俯視圖。圖3示出了頭部碰撞區域的橫截面，其位於安全氣囊的上部。圖3示出了充氣機氣體首先從充氣機20被引入到中心腔室11中。充氣機氣體從中心腔室11流動通過內部擋板通氣裝置30到側腔室12、13。圖3示出了完全充氣的安全氣囊。一旦完全充氣，中心腔室的壓力範圍可以從約80到約180千帕。一旦完全充氣，側腔室中的壓力範圍可以從約80到約250千帕。完全充氣的安全氣囊具有設計為在接觸且穩定乘客的頭部之前接觸且穩定乘客的肩部的結構。為了實現這個目標，安全氣囊被設計為具有用於頭部碰撞區域41的特定中心腔室深度。在實施例中，用於頭部碰撞區域41的中心腔室深度約為300毫米。不同腔室深度可以通過使用專門尺寸的安全氣囊或使用拉帶來實現以限制安全氣囊的特定腔室或安全氣囊的腔室的特定部分的縱向擴展。例如，兩條拉帶可以設置在中心腔室內；一條較短的拉帶用於頭部碰撞區域(即，中心腔室的上部)和較長的拉帶用於胸部碰撞區域(即，中心腔室的中下部)。

附加縱向或橫向拉帶可以設置在本安全氣囊的外部周邊內或沿著本安全氣囊的外部周邊設置。在實施例中，這些拉帶可以用來將本安全氣囊形成特定幾何結構。在其他實施例中，這些拉帶可以用來加強存在於本安全氣囊內的其它拉帶。在本安全氣囊中使用拉帶允許安全氣囊的充氣幾何結構是凸的、凹的或所需的任何其它形狀。

圖4示出了胸部碰撞區域的橫截面，其位於中心腔室的中底部。圖4示出了充氣機氣體首先從充氣機20被引入到中心腔室11中。充氣機氣體從中心腔室11流動通過內部擋板通氣裝置30到側腔室12、13。圖4示出了完全充氣的安全氣囊。完全充氣的安全氣囊具有設計為在接觸且穩定乘客的頭部之前接觸且穩定乘客的肩部和胸部的結構。為了實現這個目標，該安全氣囊被設計為具有用於胸部碰撞區域42的特定中心腔室深度。在實施例中，用於胸部碰撞區域42的中心腔室深度約為800毫米。

圖5描述了本安全氣囊的豎直橫截面的示意性側視圖。中心腔室11示出了中心腔室的不同深度。在頭部碰撞區域41的中心腔室的深度小於在胸部碰撞區域42的中心腔室的深度。在實施例中，在頭部碰撞區域41的中心腔室的深度包含從約100至約500毫米的範圍；供選擇地，約200至約400毫米；供選擇地，約250至約350毫米；或者供選擇地，約300毫米。在實施例中，在胸部碰撞區域的中心腔的深度包含從約600毫米至約1000毫米的範圍；供選擇地，從約700至約900毫米；供選擇地，從約750至850毫米；或者供選擇地，約800毫米。不同腔室深度可以通過使用自適應拉帶來調整。

圖6示出了內部擋板通氣裝置30的實施例。在該實施例中，內部擋板通氣裝置30沿著內部擋板通氣裝置30的外邊緣通過傳統技術粘附到分隔件70，該分隔件70可以由安全氣囊材料製成。內部擋板通氣裝置30包括多個通氣路徑31、32。在該實施例中，示出了總共五個通氣路徑。四個通氣路徑與安全氣囊材料31中的孔不對準。一個空氣路徑孔與分隔件70中的孔對準。這種類型的設計允許空氣自由地流動通過對準的通氣路徑32且以限制的方式流動通過非對準的通氣路徑31。由於覆蓋非對準的通氣路徑31的翼板，所以氣流可以被限制為一個方向。此翼板允許空氣進入，但阻止任何氣流從側腔室12、13到中心腔室11。因為包含分隔件70的材料可以用作塞子以阻止空氣從側腔室流動到中心腔室，所以氣流可以被限制為一個方向。

圖7進一步描述了設置在分隔件70上的實施例內部擋板通氣裝置30。在該實施例中，箭頭表示到達通氣裝置30的氣流並且，一旦實現中心腔室中的足夠壓力，氣流路徑就從中心腔室到側腔室打開。在其他實施例中，氣流路徑可以一直打開並且不需要氣壓來打開。

圖8進一步描述了本系統的實施例和氣體如何流動通過內部擋板通氣裝置30到側腔室且然後阻止達到中心腔室和一個或多個側腔室之間的壓力平衡。在該實施例中，內部擋板通氣裝置30如以圖7中所描述的相同的方式促進氣流從中心腔室到側腔室。然而，一旦側腔室中的壓力相對於中心腔室來說更大，則通過關閉氣流路徑中的一個或多個來阻止空氣從側腔室流動到中心腔室。氣流路徑的關閉可以通過使用本文所公開的內部擋板通氣裝置設計來實現。圖8中所示的關閉機構是內部擋板通氣裝置30，當側腔室中的壓力相對於中心腔室來說更大時，內部擋板通氣裝置變平以使氣流路徑中的一個或多個被包含分隔件70的材料堵塞或阻塞。在一些實施例中，安全氣囊織物包含分隔件。在一些實施例中，從中心腔室進入側腔室中的氣流的速率大於從側腔室到中心腔室的氣流的速率。在其他實施例中，用於流體從中心腔室流到側腔室的氣流路徑的數量大於用於流體從側腔室流到中心腔室的氣流路徑的數量。

圖9示出了在其已展開到乘客艙之後的本安全氣囊。安全氣囊被配置為從儀錶板50彈出以填補乘客區域直到包括接觸擋風玻璃60。某些內部擋板通氣裝置30被描述。實線示出了本安全氣囊的側腔室12的輪廓。虛線示出了本安全氣囊的中心腔室11的輪廓。圖9還示出了沿著不同的碰撞區域的中心腔室的深度如何改變在頭部衝碰撞區域43和胸部碰撞區域44從中心腔室11的邊緣到側腔室12的邊緣的距離。

圖10描述了本安全氣囊系統的實施例，其中系統的方面包含被配置為防止乘客碰撞車輛——特別是車輛的乘客窗或殼體——的非對稱側腔室。圖10示出了特別適合於當乘客就座到車輛的駕駛員的右邊(比如在美國)時的實施例。

圖11描述了本安全氣囊系統的實施例，其中系統的方面包含被配置為防止乘客碰撞車輛——特別是車輛的乘客窗或殼體——的非對稱側腔室。圖11示出了特別適合於當乘客就座到車輛的駕駛員的左邊(比如在英國或澳大利亞)時的實施例。

圖10和11中所示的側腔室的不對稱可以通過使用拉帶來實現。在這些實施例中，非對稱的側腔室具有比另一個側腔室更大的容積。換句話說，朝向乘客窗展開的側腔室具有比朝向車輛的中間展開的側腔室更大的容積。

本安全氣囊可以具有當處於未展開結構時通過撕裂縫接合的安全氣囊的不同方面。例如，至少一個側腔室的方面可以通過撕裂縫接合到中心腔室的方面。

2.相關聯的系統

本安全氣囊系統可以是包含多個安全氣囊、傳感器和保護乘客免受傷害的其他安全設備的乘客保護系統的方面。

本安全氣囊系統包含安全氣囊和用以識別何時將安全氣囊展開到乘客艙中以及何時將安全氣囊有效地展開到乘客艙中時的其它部件。安全氣囊系統包含安全氣囊、充氣機和安全氣囊感測系統。在實施例中，安全氣囊感測系統包含機電傳感器。在優選的實施例中，安全氣囊感測系統包含多點電子傳感器。在優選的實施例案中，安全氣囊感測系統能夠識別用於正面、側面、和翻車事故中潛在的安全氣囊展開的碰撞力學。在其他實施例中，安全氣囊感測系統可以包含以下中的一個或多個：確定座椅安全帶使用狀態的傳感器、確定座椅軌道位置的傳感器和確定乘員大小分類的傳感器。安全氣囊感測系統中的多個傳感器中的一個的激發可以使充氣機激活且將安全氣囊展開到乘客艙中。

安全氣囊感測系統可以被配置為響應於檢測碰撞事件而生成檢測信號。系統還可以具有控制器，該控制器被配置為接收來自傳感器的檢測信號並且響應於檢測信號而生成致動信號。此外，系統可以具有充氣機，該充氣機被配置為接收來自控制器的致動信號並且響應於致動信號而產生氣體。

安全氣囊的展開可以包含推進劑材料的點火，該推進劑材料的點火使氣體的爆炸性釋放填充三腔式安全氣囊到展開狀態，該展開狀態可以吸收身體的前向和/或橫向運動的碰撞並且通過快速排放氣體的方式消散其能量。整個事件順序在約100毫秒內發生。

上述實施例並且特別是任何「優選的」實施例是實施方式的可能示例並且僅闡述為了更清楚地理解本發明的原則。可以對上述實施例做出許多變化和修改，而大體上不脫離本文所描述的技術的精神和原則。所有修改都旨在在此被包括在本發明的範圍內且由下面的權利要求來保護。