CN101506005B - 约束系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车的约束系统(8，8’)，所述约束系统可从一保存位置展开到一约束位置。所述展开通过至少一个能由气体压力源充气的支撑结构(1，11，11’，12，12’)进行，所述约束系统在约束位置中为乘员(10)在乘员的移动方向上提供用于约束乘员的承载空间(13，13’)，其中承载空间被至少一个柔性承载结构(7，7’)包围。为了改进约束系统以使约束系统的变量适应于各种负荷情况，提出通过对所述支撑结构(1，11，11’，12，12’)充气使所述柔性承载结构(7，7’)张开，以包围承载空间(13，13’)。

Description

约束系统

技术领域

本发明涉及一种用于机动车的约束系统。

背景技术

由于车辆的批量生产，已公知一种能充气的约束系统，如驾驶员安全气囊或乘客安全气囊。其中将气囊折叠在存放位置中。如果检测到事故，则以烟火技术将气囊填充气体，从而使气囊朝向前移动的乘员身上突然地展开。

这里感兴趣的是气垫快速地达到有效体积。为此需要的是，例如通过烟火技术产生较大的气体量并将其导入气囊中。近来，在设计要添加的气体体积时对乘员和/或车辆的参数进行估计，从而例如在所谓的乘员“离位”时通过减少气体体积而不允许气囊展开到完全体积。这里存在的问题是调节到所有可想到负荷情况和成本密集的控制调节技术。

因此人们致力于发展一种所谓的自动调节系统，该系统能自动地调节到相应的负荷情况。

由德国公开文本2 302 737已知一种约束系统，该系统包括两层式气囊，其中仅在所述两个层之间引导气体。从而形成的不是完整的气垫而是一球环状的支撑结构。这里，支撑结构的展开在贴靠气垫的横向方向上进行。

EP 0 589 059 B1另外指出，在两层式气囊展开期间必须向内腔中吸入周围空气，以克服低压。

二者相同之处在于，由于气囊由两个层形成，所以将气囊展开到完全体积需要的气体体积较小。从而可降低温度和污染。

最后GB 1 420 226 A公开了一种用于机动车的约束系统，其中在两层式气垫的内部设置有管状支撑结构，该管状支撑结构在被充气亦即启用的状态下的纵向范围超过横向范围的尺寸。该支撑结构由于其特别的几何结构而主要在其纵向范围的方向上展开。

该文献并未说明根据各种负荷情况例如，根据各乘员或各乘员位置自动进行气囊的调节。

发明内容

因此本发明的目的在于，这样改进上述的约束系统，使得约束系统的变量适应于相应的负荷情况。

根据本发明，所述目的由一种用于机动车的约束系统实现，所述约束系统可从一保存位置展开到一约束位置，其中所述展开通过至少一个能由气体压力源充气的支撑结构进行，所述约束系统在约束位置中为乘员在乘员的移动方向上提供用于约束乘员的承载空间，其中承载空间被至少一个柔性承载结构包围，其中，通过对所述支撑结构充气使所述柔性承载结构张开，以包围承载空间；还设置有加热装置，该加热装置在支撑结构的启用状态下加热或补充吸入的或围绕的气体。有利的实施形式如下文所述。

根据本发明的约束系统的原理在于，所述展开通过一个或多个能由气体压力源的气体填充的支撑结构进行，而约束由被柔性承载结构包围的承载空间确保。如果约束系统被启用，则仅将支撑结构例如用烟火技术填充气体。在支撑结构展开或展直时，柔性承载结构张开，该柔性承载结构包围承载空间。承载空间由于所述系统的快速展开通过吸入周围空气而形成，并且足以约束乘员。

当在本发明中提到支撑结构时，其指的是——与常规的球状气泡(气囊)不同——一种骨架状或支架状结构，该结构在完全展开状态下具有与常规气囊相似的约束作用，但具有明显复杂的结构，例如分支结构。因此能够不仅减少必须的气体体积，而且如果该乘员在一定程度上“挡住”展开的支撑结构，该支撑结构还减少在展开时作用在乘员身上的力的峰值。与此不同，在传统气囊中的气体量从启用开始直至完全展开都处于一明显提高的水平，因此与展开状态无关地对展开路径上的障碍物进行强烈地加载。

当在本发明中提到柔性承载结构时，其指的是将支撑结构相互连接的结构。这里承载结构可以是气囊织物、网或类似的柔性片材。

本发明有利的是，气体压力源的气体仅提供用于填充支撑结构。这样明显减少了气体量从而明显降低了作用在乘员上的负荷。另外表明，支撑结构还由于气体体积小而能够在展开期间仅保持以很小的力。也就是说，当乘员“离位”时，相关的支撑结构的展开易于被停止或阻碍或偏转，而不会对乘员过度地加载，而其它支撑结构能继续展开，从而使柔性承载结构张开，从而能这样形成承载空间，使得产生约束作用。

如果处于启用状态下的支撑结构的纵向范围明显超过其横向范围的尺寸，则提供了一种设计成基本为管状的支撑结构。基于压强＝力/面积的物理定律，减小横截面实现了，在压强恒定的情况下能减小作用在乘员身上的力。从而使支撑结构在展开时能被小的力停止，这例如可通过弯折实现。通过支撑结构的特别的几何形状，即通过使纵向范围明显超过其横截面，支撑结构在展开期间与障碍物相遇时不达到其在完全展开时具有的稳定状态和/或不达到最终体积或最终膨胀。由于其纵向结构，支撑结构在展开期间具有不同的稳定性。在开始时支撑结构更易于不稳定，也就是在展开时易于受阻，完全展开的支撑结构达到完全稳定状态。也就是说，支撑结构在展开期间与障碍物相遇时，如例如在乘员过于向前倾斜(离位)的情况，所述展开由于支撑结构的仍不稳定的结构而可容易地仅以很小的力停止或偏转。这种很小的力对乘员的加载很小。

有利地所述支撑结构设计成在启用后才被用压力源的气体填充的先导管。也就是说，这种先导管可用于有目的地打开气囊盖。所述先导管不必一定是管状的。其也可以具有例如四面体的形状。

有利地，所述先导管布置成与气囊盖下方设定的断裂线/断裂位置相重叠。当先导管被填充时，其横截面积在有限但非常有利于打开(气囊盖)的区域内突然增大，从而可以利用少量气体压开气囊盖，并且约束系统能离开。因此打开盖所需的能量很小。可减小负荷。

在本发明的另一种实施形式中，在约束系统中可设置有流出和/或流入开口，该流出和/或流入开口根据负荷情况实现周围空气的流入或流出。

如果所述流出和/或流入开口具有能根据支撑结构的展开程度调节的可变横截面，则能形成约束系统的自动调节。也就是说，在约束系统膨胀中，根据相应的负荷情况，所述流出和/或流入开口的横截面自动匹配。例如支撑结构展开的越多，可例如借助于一滑片而使开口横截面打开或关闭(得越多)。滑片与支撑结构之间的连接可例如由绳索或限制带实现。

在传统的紧凑的气囊中，到目前为止都避免将流出开口指向乘员，因为达到的气体温度过高。因为向承载体积的内部流入的不是烟火产生的气体，而是冷的周围空气，所以能够由于降低的温度而将流出开口指向乘员。因此，利用乘员与气囊之间的不同接触面通过乘员来封堵流出开口横截面，可实现气囊阻尼对不同的周围条件的自适应。

因此，与具有较大体积(通常具有较大重量)的人的接触面更大，并因此封堵部更大，从而实现更强的约束作用。在更剧烈的事故中，由于乘员向气囊中的沉入更强而使接触面增大，从而使约束作用提高。这种原理还允许对于系安全带的乘员和不系安全带的乘员具有不同的气囊阻尼，因为在乘员不系安全带的情况下，乘员沉入气囊的程度更小。

如果流出开口设计成穿孔，亦即设计成多个小的通孔，如例如以织网形成，则在与乘员尺寸相对应的突出面可被封闭。利用多个小流出开口通常可提高结果的可重复性。

为产生用于支撑结构的气体量，需要一尺寸仅很小的气体压力源，特别是气体发生器，使得约束系统在其存放位置能放入顶盖区域中。为了有利于约束系统，可省去通常安置于方向盘或仪表板区域中的气囊，该约束系统能节省空间地安置在顶架区域中并从上方倾斜地朝向乘员展开。这里有利的是，驾驶员气囊与乘客气囊不必不同。可为驾驶员和乘客或甚至是后排乘客提供结构相同的约束系统。

可例如设计或封堵支撑结构，使其在较长时间(大于100ms)内将其内压保持在使得其在负荷减小时能至少部分地再次伸长的程度，从而在第一次启用后再次启用承载空间。从而通过重新抽吸周围空气而再形成一承载空间。这对乘员是有利的，以用于可能的连续事故。

在一种优选实施形式中，所述支撑结构中的至少一个延伸成至少部分地与硬结构特别是支承管柱重叠。另外也可设置在乘员之间展开作为乘员间气囊/相互作用的气囊的支撑结构。

为了能够提供根据本发明的、带有可充气部分的复杂支撑结构以及柔性片材，优选单片织网技术。这种技术的突出之处在于，能够在同一个装置中按需要制成双层的可充气的部分和单层的柔性片材，或者说能够织成一三维结构。

如果支撑结构在展开期间与障碍物相遇，则借助于再分配装置将后流入的气体再分配到其它相邻的支撑结构中或再分配到周围环境。可设想，通过后流入(的气体)产生的支撑结构中的内压通过增加支撑结构的横截面而减小。这可以这样实现，即在一定的压力下接缝失效，使得支撑结构能在其横向方向上增大。还可设想在达到过高的内压时打开的卸压阀。

如果多个支撑结构通过柔性承载结构特别是柔性片材相互连接，则可利用在由此包围成的承载体积中的气体以起约束作用。在承载体积中的、用于约束乘员的气体可通过加热装置(例如产生热和必要时少量气体体积的点火片或小的气体发生级)加热或补充。从而使得气体体积或内压增大，从而使相应的约束作用增大。

附图说明

下面结合附图对本发明的有利实施形式进行详细说明：

图1示出紧接在启动气体发生器之后的支撑结构，

图2a示出根据图1的、展开的支撑结构在与障碍物相遇时被阻挡，

图2b示出根据图1的支撑结构在与障碍物i相遇时偏转，

图3示出处于完全展开的状态下的、根据图1的支撑结构，

图4示出带有复杂的支撑结构的约束系统，

图5示出根据图4的、与障碍物相遇的约束系统，

图6示出另一实施形式中的、带有复杂的支撑结构的约束系统，以及

图7示出根据图5的、与障碍物相遇的约束系统。

图5示出通过柔性片材彼此连接的两个支撑结构。

具体实施方式

图1至3以示意性的侧视图示出支撑结构1，该支撑结构在未启用状态下被卷绕起。或者也可能是Z形折叠或以其它方式折叠。

如特别是由图3可见，处于启用状态下的支撑结构的长度L超过横截面积Q的尺寸很多。这里，支撑结构1具有怎样的形状是不重要的。

如果配设于支撑结构1的气体发生器被启动，则突然间形成的气体G进入支撑结构1的由壁2形成的内腔3中。

如果在展开路径上设置一障碍物5，则仍未展开的部分区域4由于横截面积小而被中断/卡断，使得气体G不能再流入(参见图2a)。在这种状态中，支撑结构1对于所作用的横向力明显是不稳定的，所以当仍未展开的部分区域4与障碍物相遇时仅在以6来表示的位置处中断。因此支撑结构在展开期间不达到在完全展开时具有的稳定状态和/或不达到最终体积或最终膨胀，所以明显降低了作用在乘员身上的负荷值。

根据障碍物5与支撑结构1之间的碰撞角度，支撑结构1可能会偏转(参见图2b)而不是完全中断。另外，这里支撑结构在展开期间不达到在完全展开时具有的稳定状态。

如果与此相反地使支撑结构1完全被气体填充(参见图3)，则达到了完全的稳定状态。

图1至3示出一个支撑结构的原理性功能。只有与柔性承载结构共同作用时，约束系统才展示出完整的约束作用。这将在下面根据图4至7详细说明。

图4示出了一种处于其约束位置的、包括多个支撑结构1以及使所述多个支撑结构相互连接的柔性承载结构7的约束系统8。

约束系统8已从仪表板9中的保存位置朝乘员10展开。

设置有通过横向延伸的支撑结构12而相互流体连接的支撑结构11。在支撑结构11与支撑结构12之间张开有柔性承载结构7，特别是柔性片材。这样柔性承载结构7包围一在此处为方形的承载空间13。明显的是，承载空间13的外形取决于支撑结构和承载结构的空间延伸。

在约束系统8展开时，首先将支撑结构11填充气体，使其伸开而气体根据箭头方向G可流入横向延伸的支撑结构12中。因此柔性承载结构7在支撑结构11、12之间张开并包围承载空间13。约束作用所需要的周围空气通过相应的流入开口吸入约束系统8中。约束系统8中相应的低压实现快速吸入周围空气，从而不需要附加的压力源。如果内压仍过低，则通过加热装置(例如产生热和必要时少量气体体积的点火片或小的气体发生级)加热或补充气体，从而使得气体突然膨胀从而使内压增大。

如果约束系统8在展开时遇到障碍物5，例如在乘员“离位”期间，则通过卡住或弯折而阻止支撑结构11的展开。然而，通过至少部分张开的承载结构7包围出承载空间13，该承载空间提供相应的约束作用。

图6示出第二实施例。相同的附图标记表示相同的构件。不同的实施形式由撇号(’)表示。

根据箭头方向G将支撑结构11’填充来自气体压力源的气体。气体可从支撑结构11’流入横向延伸的支撑结构12’中。通过伸开支撑结构11’、12’，柔性承载结构7’继续张开，从而形成承载空间13’。重要的是支撑结构11’伸出横向延伸的支撑结构12’之外。由伸出的部分11a可形成侧向支撑，该侧向支撑例如在偏的正撞中能吸收横向力。

图7示出约束系统8’在与障碍物相遇时的表现。左侧的支撑结构11’这样中断，使得该部分区域不再伸开。该中断如图2所示地进行。

在图6和7所示的实施例中，仍可借助于加热装置增大承载空间，亦即内压可增加。

另外应当指出，约束系统的实施形式仅是示意性的。显而易见，根据本发明的教导能制成非常复杂的支撑结构，例如树状结构或支架状结构。也可设想在承载空间内的分支结构。

支撑结构与柔性承载结构特别是柔性片材相结合的布置结构在很大程度上取决于约束系统在车辆中的位置以及希望的负荷情况。所以用于侧撞的支架状布置结构由于空间原因而设计成与用于正撞的支撑结构不同。然而事实上，在车辆中利用长形支撑结构能够达到多个位置，所述位置由于所需要的气体体积却不能由传统的气囊达到。

Claims (20)

1.一种用于机动车的约束系统(8，8’)，所述约束系统可从一保存位置展开到一约束位置，其中所述展开通过至少一个能由气体压力源充气的支撑结构(1，11，11’，12，12’)进行，所述约束系统在约束位置中为乘员(10)在乘员的移动方向上提供用于约束乘员的承载空间(13，13’)，其中承载空间被至少一个柔性承载结构(7，7’)包围，

其特征在于，

通过对所述支撑结构(1，11，11’，12，12’)充气使所述柔性承载结构(7，7’)张开，以包围承载空间(13，13’)；

还设置有加热装置，该加热装置在支撑结构(1，11，11’，12，12’)的启用状态下加热或者补充吸入的或围绕的气体。

2.根据权利要求1所述的约束系统，其特征在于，处于启用状态下的支撑结构(1，11，11’，12，12’)的纵向范围明显超过其横向范围的尺寸。

3.根据权利要求2所述的约束系统，其特征在于，所述支撑结构(1，11，11’，12，12’)设计成在启用后首先被填充的先导管。

4.根据权利要求3所述的约束系统，其特征在于，所述先导管布置成与气囊盖下方设定的断裂线相重叠。

5.根据权利要求1所述的约束系统，其特征在于，设置有流出和/或流入开口。

6.根据权利要求5所述的约束系统，其特征在于，所述流出和/或流入开口具有能根据支撑结构的展开程度调节的可变横截面。

7.根据权利要求5所述的约束系统，其特征在于，所述流出开口指向乘员，该流出开口被向前移动的乘员覆盖。

8.根据权利要求7所述的约束系统，其特征在于，所述流出开口是在包围承载空间的柔性承载结构(7，7’)中加工出的穿孔或其它通路。

9.根据权利要求1所述的约束系统，其特征在于，所述保存位置位于顶盖范围内。

10.根据权利要求1所述的约束系统，其特征在于，承载空间(13，13’)在第一次启用后可被再次启用。

11.根据上述权利要求1-10中的一项所述的约束系统，其特征在于，所述支撑结构(1，11，11’，12，12’)中的一个延伸成至少部分地与车辆的硬的结构重叠。

12.根据上述权利要求1-10中的一项所述的约束系统，其特征在于，所述支撑结构(1，11，11’，12，12’)中的至少一个在乘员之间展开作为乘员间气囊。

13.根据上述权利要求1-10中的一项所述的约束系统，其特征在于，所述的一个或多个支撑结构(1，11，11’，12，12’)和/或柔性承载结构通过单片织网技术制成。

14.根据上述权利要求1-10中的一项所述的约束系统，其特征在于，设置有用于分配多余气体的再分配装置。

15.根据权利要求14所述的约束系统，其特征在于，所述再分配装置将多余气体再分配到相邻的支撑结构(1，11，11’，12，12’)中。

16.根据权利要求14所述的约束系统，其特征在于，所述再分配装置在内压过高时使所述支撑结构(1，11，11’，12，12’)的横截面增大。

17.根据权利要求14所述的约束系统，其特征在于，所述再分配装置是卸压阀，通过该卸压阀将多余气体释放到周围环境或相邻的支撑结构(1，11，11’，12，12’)中。

18.根据权利要求1所述的约束系统，其特征在于，所述加热装置是点火片或小的气体发生级。

19.根据权利要求11所述的约束系统，其特征在于，所述硬的结构是支承管柱。

20.根据权利要求13所述的约束系统，其特征在于，所述柔性承载结构是柔性片材。

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