用於車輛的乘員保護系統及保護自動車輛的乘員的方法
2023-06-27 08:46:01
專利名稱：用於車輛的乘員保護系統及保護自動車輛的乘員的方法
技術領域：
本發明涉及一種在自動車輛中使用的用於乘員保護的充氣式安全氣囊，更具體地講，涉及一種在車輛的乘客側從相對低的位置向上展開的膝部安全氣囊。
背景技術：
目前，大多數自動乘用車輛都包括作為乘員保護系統的一部分的至少一個充氣式安全氣囊。提出的一些乘員保護系統將上身安全氣囊與膝部安全氣囊結合。上身安全氣囊以相對高的位置安裝到就座的乘員前方的儀錶板(IP)，並向後展開或充氣以與乘員的胸部或上軀幹區域接觸。膝部安全氣囊安裝到儀錶板上的下部位置，並充氣或展開以與乘員的膝部和/或脛部區域接觸。膝部安全氣囊公認的好處包括提供對膝部/小腿部與儀錶板的下部之間的任何衝擊的緩衝，以及防止下潛(即，就座的乘員的臀部向前運動到腰部約束帶(lap restraint belt)和/或胸部約束帶之下)。 這樣的膝部安全氣囊系統的示例包括第2004/0124617A1號美國專利申請、第2007/0267852A1號美國專利申請以及第6，712，384號美國專利。第6，712，384號美國專利教導了上身安全氣囊和膝部安全氣囊可被組合使用，以及膝部安全氣囊的膨脹比上身安全氣囊的膨脹結束得早會是有利的。
發明內容
根據在此公開的本發明的實施例，一種用於車輛的乘員保護系統包括膝部安全氣囊，所述膝部安全氣囊安裝在儀錶板的下部並具備展開條件，在所述展開條件下，所述膝部安全氣囊向後並向上延伸以放置安全氣囊的與儀錶板接觸的作用表面。所述安全氣囊包括左凸部、右凸部以及設置在左凸部和右凸部之間並接合到左凸部和右凸部的中央部。在每個凸部中形成有至少一個通氣口，所述至少一個通氣口位於所述作用表面上，以在碰撞事件期間當由乘員抵住凸部施加到安全氣囊的前向力低於閾值水平時，允許充氣氣體從安全氣囊逸出。當乘員力達到或超過閾值水平時，通氣口強烈地壓抵儀錶板，從而充分阻止充氣氣體逸出。在本發明公開的一個實施例中，選擇所述閾值水平，使得站在期望的乘客座位前方的兒童乘員被期望施加小於所述閾值水平的前向乘員力。充氣氣體的通氣防止安全氣囊強制充氣，從而降低傷害乘員的可能性。在本發明公開的另一實施例中，選擇所述閾值水平，使得坐在期望的乘客座位中並受安全帶正確約束的成人乘員被期望施加小於所述閾值水平的前向乘員力。在本發明公開的另一實施例中，一種用於車輛的乘員保護系統包括膝部安全氣囊，所述膝部安全氣囊安裝在儀錶板的下部並具備展開條件，在所述展開條件下，所述膝部安全氣囊緊鄰著儀錶板向後並向上延伸。所述膝部安全氣囊包括左凸部、右凸部以及設置在左凸部和右凸部之間並接合到左凸部和右凸部的中央部。在每個凸部的面對儀錶板的表面中形成有至少一個通氣口，所述至少一個通氣口形成在這樣的位置，該位置使得當向前壓抵凸部的乘員力達到閾值水平時，通氣口強烈地壓抵儀錶板並被充分地阻擋。在本發明公開的另一實施例中，一種保護在自動車輛中位於期望的乘客座位前方的乘員(不在正確位置的乘員)的方法包括下述步驟使存放在儀錶板下部的膝部安全氣囊充氣，以使膝部安全氣囊在儀錶板和乘員之間向上展開。所述膝部安全氣囊具有左凸部、右凸部、設置在左凸部和右凸部之間並接合到左凸部和右凸部的中央部以及形成在每個凸部的面對儀錶板的表面中的至少一個通氣口。在碰撞事件期間由乘員施加的向前壓抵膝部安全氣囊的乘員力低於通過使通氣口強烈地壓抵儀錶板而充分阻止充氣氣體逸出所需的閾值水平。
現在，將參照附圖僅通過示例的方式描述本發明的實施例，在附圖中圖I是配備有上身安全氣囊系統和膝部安全氣囊系統的車輛乘客室的示意圖；·
圖2是相對於就座的乘員處於充氣狀態的上身安全氣囊和膝部安全氣囊的示意圖；圖3A是在膝部安全氣囊處於通氣狀態的情況下沿著圖2的3-3線截取的剖視圖；圖3B是在膝部安全氣囊處於非通氣狀態的情況下沿著圖2的33線截取的剖視圖；圖4是在上身安全氣囊和膝部安全氣囊處於展開的早期階段的情況下不在正確位置的乘員的示意圖；圖5是圖4的乘員和膝部安全氣囊的俯視截面圖。
具體實施例方式根據需要，在此公開本發明的詳細實施例；然而，應該理解的是，公開的實施例僅僅是本發明的示例，本發明可以以各種及替代的形式實施。附圖未必按比例繪製；一些特徵可能會被誇大或最小化，以顯示特定組件的細節。因此，在此公開的具體結構和功能上的細節不應該被解釋為限制，而僅僅被解釋為用於教導本領域技術人員以各種方式使用本發明的代表性基準。圖I以示意形式示出了自動車輛10的乘客室，示出了前排座位的乘客(即，非駕駛員)側。座椅12以傳統已知的構造布置在儀錶盤或儀錶板(IP) 14的後方。示出乘員16在座椅12中處於正常坐姿。座椅12限定期望的座位，並且當乘員16正確地坐在座椅12中時，乘員16被稱為在正確位置的乘員。上身安全氣囊模塊18設置在IP 14中、設置在IP 14上或者以其他方式與IP 14集成，並且上身安全氣囊模塊18位於IP的上部，使得安全氣囊可朝著就座的乘員16向上和/或向後充氣。上身安全氣囊模塊18被示意性地示出為包括胸部安全氣囊20，如乘員約束領域所周知的，胸部安全氣囊20以摺疊、卷攏或以其他方式被壓緊的條件存放。充氣機22被示出為位於IP 14內，距離上身安全氣囊模塊18很近，並通過充氣管24與安全氣囊連接。可選地，充氣機可被定位成緊鄰著上身安全氣囊模塊18，並可將充氣氣體更加直接地排放到安全氣囊20中。膝部安全氣囊模塊26位於IP 14的下部中、位於IP 14的下部上或者以其他方式與IP 14的下部集成，膝部安全氣囊模塊26靠近座椅12前方的腳部空間區域28。如乘員約束領域所周知的，充氣式膝部安全氣囊30以摺疊、卷攏或以其他方式被壓緊的條件存放在膝部安全氣囊模塊26中。給胸部安全氣囊20供應充氣氣體的同一充氣機22可將充氣氣體供應給膝部安全氣囊30，或者可提供單獨的充氣機(未示出)，以將充氣氣體供應給膝部安全氣囊模塊26。胸部安全氣囊20和膝部安全氣囊30可由柔性的無孔材料(諸如，尼龍)製成。如車輛安全領域所周知的，胸部安全氣囊20和膝部安全氣囊30是乘員保護系統的一部分，乘員保護系統包括約束控制模塊(RCM)(未不出)以及一個或多個碰撞傳感器和/或乘員傳感器(未示出)。取決於乘員保護系統的性能和程序設計連同觸發安全氣囊展開的減速或碰撞的性質(嚴重程度、方向、持續時間等)，可命令胸部安全氣囊20和膝部安全氣囊30同時展開或依次展開，胸部安全氣囊20和膝部安全氣囊30的展開時機意在實現最佳的乘員安全性。
除了當成人乘員16在座椅12中正確地繫上安全帶(「在正確位置」)時，胸部安全氣囊20處於局部充氣狀態並且膝部安全氣囊30處於完全(或接近完全)充氣狀態之外，圖2示出了圖I的車輛內部構造。胸部安全氣囊20被成形並以其他方式適於朝著乘員16向後充氣，以接觸並約束乘員的上軀幹區域。如本領域所周知的，胸部安全氣囊20可包括內部擋板、繫繩、縫合線和/或用於實現期望的充氣位置和充氣順序的特徵。膝部安全氣囊30被構造並被定位成緊鄰著IP 14的面對乘員的表面(相對於車輛的前/後方向)向上並向後充氣。對於在正確位置的乘員16而言,膝部安全氣囊30在乘員的膝部/脛部與IP 14的相鄰部分之間提供緩衝。膝部安全氣囊30還可防止被稱為下潛的情況，在下潛情況下，乘員16會向前滑動到安全帶系統32的腰部約束帶(未示出)之下。如在圖3A中可見，膝部安全氣囊30包括左凸部34、右凸部36以及設置在左凸部和右凸部之間並連接左凸部和右凸部的中央部38。當膝部安全氣囊30展開(充氣)時，朝向IP 14的表面並與IP 14的該表面接觸的表面被稱為作用表面42，朝向乘員16的表面被稱為主表面43。當安全氣囊充氣時，作用表面42緊挨著IP 14的所述表面。中央部38可比凸部34、36薄，從而在凸部34、36之間的中央區域形成凹部40。如本領域所周知的，膝部安全氣囊30的期望充氣形狀和位置通過內部擋板、繫繩、縫合線和/或其他特徵來實現。左凸部34和右凸部36可沿橫向彼此隔開距離D，距離D由在正確位置的乘員16位於合適的座位中時左膝部16a和右膝部16b之間的預期間距(與正常成人膝部間距一致)確定。優選地，選擇距離D以向具有儘可能最大範圍的身體尺寸的乘員提供最大程度的保護。通氣口 44、46形成在凸部34、36的作用表面42中。作用表面42的緊圍著通氣口44、46的區域(可被稱為通氣口支承部分)可相對於作用表面的周圍部分凹入或起伏，從而當作用表面的其餘部分與IP 14的表面接觸時，通氣口與IP 14的表面略微隔開。作用表面42的通氣口支承部分的這種凹入或起伏允許通氣口 44、46不與IP的表面接觸，從而使通氣口 44、46保持不被阻擋，除非且直到膝部安全氣囊30通過由乘員施加到凸部的相當大量的向前的壓力而強烈地向前壓抵IP為止。IP 14的表面也可包括凹入(未示出)，該凹入位於當膝部安全氣囊30展開時將與通氣口 44、46對齊的位置。這樣的凹入可代替作用表面42的起伏的通氣口支承部分被提供，或者除作用表面42的起伏的通氣口支承部分之外被另外提供，以確保通氣口 44、46不被阻擋。圖3A示出了乘員的膝部16a、16b與安全氣囊30接觸但施加的向前壓抵安全氣囊的力不足以使通氣口 44、46強烈地壓抵IP 14從而關閉通氣口的情況。當乘員16在座椅12中受安全帶32正確約束時會出現這種情況。在這種情況下，進入凸部的充氣氣體通過通氣口 44、46相對自由地逸出，並且安全氣囊30不會強制充氣。圖3B示出了乘員的膝部16a、16b以足以使作用表面42的通氣口支承部分強烈地壓抵IP 14的水平的力向前壓抵凸部34、36使得通氣口 44、46通過與IP接觸而被充分阻擋的情況。當通氣口 44、46以這種方式被阻擋時，充氣氣體幾乎不逸出，從而壓力在膝部安全氣囊30內快速積聚，以向乘員16提供穩定的緩衝。通過使通氣口強烈地壓抵IP 14而關閉或基本關閉通氣口所需的前向乘員力的 水平被稱為乘員力的閾值水平。如果乘員16相對於座椅被向前甩出從而迫使乘員的膝部16a、16b與凸部34、36接觸，則可能會超過乘員力的閾值水平。這可發生在車輛的嚴重碰撞或其他快速減速期間和/或當乘員在座椅12中未牢固地/正確地繫上安全帶時。如果乘員正確地繫上安全帶但膝部16a、16b (例如，由於座椅12的前/後調整和/或乘員的股骨長)位於如此向前的位置使得當膝部安全氣囊30展開時，安全氣囊接觸乘員的膝部16a、16b的力足以使通氣口 44、46強烈地壓抵IP 14的表面，則也可能會超過乘員力的閾值水平。現在參照圖4，示出了與圖I相同的車輛內部構造，但在安全氣囊充氣事件的早期階段期間在前部座椅區域中存在不在正確位置的乘員(00P0) 50。00P0 50被示出為小身材個體和/或兒童個體。例如，用於自動車輛安全產業的一些乘員保護測試協議使用代表三歲兒童平均尺寸以及六歲兒童平均尺寸的測試模型。作為常用的測試構造，示出了 00P0 50站在座椅12的前方，並靠近IP 14的表面。膝部安全氣囊30被構造成使得凸部34、36在中央部38之前首先且主要向上充氣，從而保持與IP 14的面對乘客的表面靠近。凸部34、36的儘早及快速充氣使得到此為止尚未充氣的中央部38被插入在IP 14和00P0 50之間。使凸部34、36在中央部38之前充氣允許所有可用的充氣氣體被直接引入到凸部中，使得凸部儘可能快速地充氣，並因此將中央部38插入在00P0 50和IP 14之間。膝部安全氣囊30可由縫合線、內部擋板、繫繩或者用於產生在充氣期間充氣氣體流過的內部流動路徑的其他周知的特徵構成。內部流動路徑被設計成使得膝部安全氣囊30以如上所述的期望的方式充氣。例如，內部擋板52 (在圖5中示意性地示出)可被定位成限制、引導或者以其他方式控制充氣氣體從凸部34、36到中央部38中的流動。也可使用多個充氣機(未示出)，以實現期望的充氣順序。如乘員約束領域所周知的，為了裝在安全氣囊模塊26的內部而(通過摺疊、卷攏、壓緊等)對膝部安全氣囊30進行包裝的方式也可有助於實現合適的充氣順序。如圖5中所示，00P0 50主要相對於凸部34、36與中央部接觸。因此，由00P0 50施加到凸部34、36的乘員力沒有達到用於使通氣口 44、46強烈地壓抵IP 14從而關閉通氣口 44、46所需的閾值水平。由於通氣口 44、46保持打開，因此膝部安全氣囊30要麼根本不會被填充，要麼相對而言逐漸被填充，從而以幾乎不對00P0 50施力的速率向後膨脹。位於膝部安全氣囊30的中央區域的凹部40可具有這樣的尺寸，該尺寸使得即使OOPO 50在充氣順序開始時略微偏離凸部34、36之間的中央，凸部在IP 14和00P0 50之間的充氣也將傾向於朝著更加居中的位置推動00P0。如果00P0 50在充氣順序開始時略微偏離凸部34、36之間的中央，則通過未被阻擋的凸部的通氣來減小充氣所產生的力。儘管在上面描述了示例性實施例，但是這些實施例並非意在描述了本發明所有可能的形式。相反，在說明書中使用的詞語是描述性詞語而非限制性詞語，應該理解的是，在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，可進行各種改變。另外，實現的各個實施例的特徵可
被結合，以形成本發明的進一步的實施例。
權利要求
1.一種用於車輛的乘員保護系統，該系統包括膝部安全氣囊，所述膝部安全氣囊安裝在儀錶板的下部並具備展開條件，在所述展開條件下，所述膝部安全氣囊向後並向上延伸以放置膝部安全氣囊的與儀錶板接觸的作用表面，所述膝部安全氣囊包括 左凸部、右凸部以及設置在左凸部和右凸部之間並接合到左凸部和右凸部的中央部； 通氣口，形成在左凸部和右凸部中的每個中，所述通氣口位於所述作用表面上，當向前壓抵左凸部和右凸部的乘員力低於閾值水平時，所述通氣口允許充氣氣體從膝部安全氣囊逸出，當乘員力達到或超過閾值水平時，所述通氣口壓抵儀錶板，從而充分阻止充氣氣體逸出。
2.根據權利要求I所述的系統，其中，選擇所述閾值水平，使得站在期望的乘客座位前方的兒童乘員被期望施加小於所述閾值水平的乘員力。
3.根據權利要求I所述的系統，其中，選擇所述閾值水平，使得坐在期望的乘客座位中並受安全帶正確約束的成人乘員被期望施加小於所述閾值水平的乘員力。
4.根據權利要求I所述的系統，其中，所述作用表面的緊鄰著每個通氣口的通氣口支承部分相對於所述作用表面的圍繞所述通氣口支承部分的部分凹入，從而當乘員力低於閾值水平時，所述通氣口支承部分與儀錶板隔開，並且當乘員力達到閾值水平時，所述通氣口支承部分壓抵儀錶板。
5.根據權利要求I所述的系統，其中，當所述膝部安全氣囊處於充氣狀態時，左凸部和右凸部比中央部厚，以在中央部中形成朝向乘客的凹部。
6.根據權利要求I所述的系統，其中，左凸部和右凸部彼此隔開一距離，該距離由正確地坐在乘客座位中的乘客的預期的膝部間距來確定。
7.根據權利要求I所述的系統，其中，所述膝部安全氣囊被構造成使左凸部和右凸部在中央部充氣之前充氣。
8.根據權利要求I所述的系統，所述系統還包括 胸部安全氣囊，安裝在儀錶板的上部並具備展開條件，在所述展開條件下，所述胸部安全氣囊向後延伸，以與就座的乘員的胸部區域接觸。
9.根據權利要求8所述的系統，其中，通過共同的充氣機給所述胸部安全氣囊和所述膝部安全氣囊供應充氣氣體。
10.一種用於車輛的乘員保護系統，該系統包括膝部安全氣囊，所述膝部安全氣囊安裝在儀錶板的下部並具備展開條件，在所述展開條件下，所述膝部安全氣囊緊鄰著儀錶板向後並向上延伸，所述膝部安全氣囊包括 左凸部、右凸部以及設置在左凸部和右凸部之間並接合到左凸部和右凸部的中央部； 通氣口，形成在左凸部和右凸部中的每個的面對儀錶板的表面中，所述通氣口形成在這樣的位置，該位置使得當向前壓抵左凸部和右凸部的乘員力達到閾值水平時，所述通氣口壓抵儀錶板並被充分地阻擋。
11.一種在碰撞事件期間保護自動車輛的乘員的方法，該方法包括下述步驟 使存放在儀錶板下部的膝部安全氣囊充氣，以使膝部安全氣囊在儀錶板和乘員之間向上展開，所述膝部安全氣囊具有左凸部、右凸部、設置在左凸部和右凸部之間並接合到左凸部和右凸部的中央部以及形成在左凸部和右凸部中的每個的面對儀錶板的表面中的通氣口，其中，在碰撞事件期間由乘員施加的向前壓抵膝部安全氣囊的乘員力低於通過使通氣口壓抵儀錶板而充分阻止充氣氣體逸出所需的閾值水平。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，選擇所述閾值水平，使得坐在期望的乘客座位中並受安全帶正確約束的成人乘員被期望施加小於所述閾值水平的乘員力。
全文摘要
本發明提供一種用於車輛的乘員保護系統及保護自動車輛的乘員的方法。該系統包括膝部安全氣囊，所述膝部安全氣囊安裝在儀錶板的下部並具備展開條件，在所述展開條件下，所述膝部安全氣囊向後並向上延伸。所述安全氣囊具有左凸部、右凸部以及位於左凸部和右凸部之間並接合到左凸部和右凸部的中央部。通氣口形成在每個凸部的作用表面中，以在碰撞事件期間當向前施加的壓抵所述凸部的乘員力低於閾值水平時允許充氣氣體從所述安全氣囊逸出。當乘員力達到或超過閾值水平時，所述通氣口強烈地壓抵儀錶板，從而充分阻止充氣氣體逸出。選擇所述閾值水平，使得站在期望的乘客座位前方的兒童乘員施加小於所述閾值水平的乘員力。
文檔編號B60R21/205GK102887128SQ20121024340
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月13日 優先權日2011年7月18日
發明者布賴恩·羅伯特·斯帕恩, 馬諾哈普拉薩德·K·勞, 伊恩·布魯斯特·霍爾 申請人:福特全球技術公司