CN101618706A - 一种气囊装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气囊展开装置和一种使用该气囊展开装置展开气囊的方法。该气囊可展开为至少第一展开容积和第二展开容积，其取决于乘客位置展开至至少第一充气压力或第二充气压力。该装置包含至少一个乘客位置传感器装置(30)、对所述至少一个气囊(10)充气的充气装置、以及至少一个撞击传感器(8，9)。该装置提供了一种安全的气囊装置，其可以多种方式展开，因此十分灵活多用。

Description

一种气囊装置

技术领域

本发明涉及一种气囊展开装置，该气囊至少包含取决于乘客位置而展开的第一和第二展开容积。

背景技术

气囊装置在过去数十年中广泛应用于汽车工业并已经为乘客提供增强了的安全性能。在机动车辆中，通常在方向盘毂处、仪表板的凹处、座椅内以及车门面板或A、B和C柱内装有气囊。其他的位置当然也是可能的。与气囊的位置无关的是，气囊需要在恰当的时候迅速膨胀。

气囊通常与气体发射充气机流体连通，其通常进而连接于碰撞传感器。在例如两辆汽车间发生前面碰撞(frontal collision)期间，传感器(例如加速度计)检测到车辆撞击期间的快速减速。该碰撞产生传遍车辆的撞击波；结果是，将乘客朝前方抛出。一旦检测到撞击，撞击传感器触发气体发射充气机以使气囊膨胀，该气囊接住乘客。已经发现气囊的膨胀可能根据碰撞的严重程度而改变，美国专利US6,454,300B1中公开了这样一种装置。该装置包含释放机构来保持气囊约束系带(tether)，该气囊约束系带可在预定条件下选择性释放从而根据碰撞的严重性提供改变尺寸的气囊。

如上所述，由于撞击发出的撞击波，在前面碰撞期间会将乘客朝向前方抛出。为使乘客在碰撞中的伤害最小化或防止伤害，关键是保持乘客的减速尽可能地低。上述文献通过根据碰撞严重程度来改变气囊的尺寸从而提供了一种装置。美国专利US 2007/0246924A1中公开了另一类似于上述装置的气囊装置。该气囊装置使用可在预定条件下释放的可释放系带。上述两份文献均使用了检测正在进行的撞击的撞击传感器。另外在美国专利US 2007/0246924 A1中，所述装置补充装有座椅位置传感器、乘客位置传感器、安全带使用传感器或座椅重量传感器。所有的传感器用于使气囊膨胀以使乘客在碰撞期间的突然减速最小化。然而，即使采用了这些系统，在碰撞事故中人身伤害仍然常见。

人们越来越意识到在展开气囊前检测乘客位置的重要性，这导致了本技术领域中近来的一些发展。例如，公布文件WO2005/073034 A1公开了一种安全装置，其通过测量卷起的安全带长度与预定参考值相比较来计算乘客位置，并根据所估测的乘客位置使气囊完全充气或部分充气。

然而对于上述提到的装置和系统仍然有进一步改进的空间。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的气囊装置以及一种利用该改进的气囊装置展开气囊的方法。本发明的一个目的是至少部分地解决现有气囊装置中存在的一些缺点。更具体地，本发明涉及车辆的气囊展开装置。该气囊展开装置包含至少一个气囊，该至少一个气囊可以展开为至少第一展开容积和第二展开容积。该第一展开容积大于第二展开容积。该气囊装置进一步包含对该至少一个气囊进行充气的充气装置。此外设有至少一个乘客位置传感器装置与该充气装置配合工作。至少一个装置传感器设置用于成与该至少一个气囊配合工作以将该至少一个气囊展开为第一展开容积或第二展开容积。该至少一个气囊进一步包含对于所述至少第一和第二展开容积根据所述至少一个碰撞传感器和/或所述乘客位置传感器装置提供预定气压给所述至少一个气囊的装置。本发明提供了一种十分灵活的气囊装置，其不仅考虑了乘客的位置而且考虑了撞击的严重性，并不仅将至少一个气囊展开为适当的大小(即第一气囊展开容积和第二气囊展开容积)，而且使其以适当的气压展开(即第一充气气压或第二充气气压)。本发明提供一种可将多种不同的参数结合起来并将其实际地用于实现可变且灵活的气囊展开，满足了长久以来的需求。

在本发明的实施例中，乘客位置传感器装置包含安全带传感器、座椅位置传感器和锁扣传感器。安全带传感器测量已从安全带卷收器中拉出(withdrawn)的长度。这指示了乘客的胸部与预定参考点相比时的位置。可选地，参考点可从较长时期内的多个测量数据中产生。测量数据优选地对每个乘客是特有的。这可通过例如将车辆启动钥匙编码为例如具有对乘客的识别标志、通过使用座椅内的重量传感器、通过乘客的校准或上述方法的相结合来实现。

依据至少一个撞击传感器在至少一个气囊内提供预定气压的装置可包括下列装置中的任何一种：可在至少第一充气气压和第二充气气压之间运转的充气装置、设于所述气囊上的主动通风装置或设于所述气囊外壳上的主动通风装置。这样，可控制气囊内的气压以及气囊的容积，这可调节展开的气囊使之适应承受撞击的人以及撞击自身的严重性。

在根据本发明的实施例中，充气装置可运转用于至少将该至少一个气囊充气至第一充气气压和第二充气气压，或可选地充气装置包含可至少运转至第一充气气压和第二充气气压的至少一个充气机。这是一种廉价的实施例，但仍然实现了本发明的大部分优点。可选地，充气装置可至少包含第一充气机和第二充气机。在根据本发明的该实施例中，第一充气机和第二充气机可为单压力充气机，其中第一充气机可运转至第一充气气压，且第二充气机可运转至第二充气气压。然而，第一充气机和第二充气机为例如可运转将气囊充气至第一充气气压或第二充气气压的两级式充气机，这也落在本发明的范围之内。可选地，第一充气机和第二充气机为多压力充气机，其每个可将气囊充气至两个或多个充气气压，优选地为5个或更多充气气压，更为优选地为10个或更多充气气压。在本发明的实施例中，充气机包含实质上无限数量的充气气压，即，由相连的传感器装置的输出和所检测的撞击情景所控制的无级式充气。然而无论气囊是否展开至第一展开容积或第二展开容积，充气机必须可在这些充气气压之间运转。

优点在于将至少一个处理单元设置为与该至少一个充气装置、该至少一个撞击传感器、该至少一个气囊和该至少一个乘客位置传感器装置配合工作。该处理单元，例如计算机，可以执行可形成用作确定不同充气气压和适当展开容积的基础的算法。因此，该处理单元可设置成用于根据所检测的撞击情景和乘客的位置确定预定充气气压和预定展开容积。虽然这种装置可设置成无需这种处理单元直接和顺序开/关连接(例如来自三个传感器的三个“开”可以触发充气气压和展开容积的特定组合)而运行。

本发明也涉及一种优选地通过使用上述气囊装置中的任何一种来展开车辆气囊的方法。该方法包含下列步骤：

检测撞击并确定撞击的严重性；

根据所检测的撞击情景确定合适的气囊充气气压；

评测乘客的位置；

根据乘客位置的评测输出来确定气囊是否应被打开至第一展开容积或第二展开容积；以及

将气囊展开至所确定的第一或第二展开容积，并展开至所确定的第一或第二充气气压。

本方法提供了一种使用所有收集的信息并提供安全展开的灵活的方法。

在根据本发明的实施例中，气囊中的充气压力由充气装置管理，其中充气装置将气囊充气至合适的气压。气囊的合适充气气压可在撞击后再次评测以便于进一步调节充气压力。这很有利，因为碰撞和撞击是不可预测的，而气囊可能由于错误的预测而展开，根据本发明，这可以在稍后的阶段中得以纠正。例如，可在已完成第一次确定并充气/展开之后通过将额外量的气体充入气囊内或调节气囊的容积来调节充气压力。

附图说明

本发明将通过参考附图作更为详细的说明。

图1A显示了从侧面观察的车辆的示意性截面图，根据本发明的气囊展开装置显示为展开至第二展开容积。

图1B显示了从侧面观察的车辆的示意性截面图，根据本发明的气囊展开装置显示为展开至第一展开容积。

具体实施方式

图1A-1B显示了乘客2(在该例中为车辆1的驾驶者)位于驾驶座椅3内。该气囊10从气囊外壳(在本发明的本实施例中为位于车辆1的仪表板7上的方向盘5的毂4)处展开。气囊展开传感器8和9设置用于与气囊10配合工作。在所示的本发明实施例中，处理单元40设置成用于驱动气囊10的展开，这样，气囊展开传感器8、9与处理单元40相连接，其依次连接气囊充气装置20。如图所示，仅展开了一个气囊10，然而在本发明的保护范围之内，可同时展开或顺序展开多个气囊，例如可以展开2个、3个、4个、5个或更多气囊。

该气囊10包含第一展开容积11和第二展开容积12。示于图1B中的第一展开容积11较示于图1A中的第二展开容积12大。第二展开容积12在图1B中也以虚线指示出。在展开之前(未示出)可以说气囊10具有展开前容积，在实际中，该容积非常的小，因为气囊被隐蔽地安装在方向盘5的毂4内。在本发明所示的实施例中，第一和第二展开容积11，12的展开由两根可释放系带15、16形式的可释放约束设备控制。如图1B中所见，可释放系带15、16已经从它们在方向盘5的方向盘毂4的连接位置处释放，相反地，如图1A所示，其中可释放系带15、16仍连接至方向盘5的毂4。在可释放系带15、16已经释放之后，可以使气囊10充气，即展开至其全尺寸(充满)状态。

当驾驶员位于相对于方向盘毂4较远时适合于展开第一展开容积。由于驾驶员位于较远处，气囊10需要充气至相比于驾驶员位于方向盘毂4更近处更大的容积。在引起车辆迅速减速的碰撞或撞击期间，这将为驾驶员2提供更为安全的减速，因为驾驶员2将具有更长的减速距离14。如果驾驶员位于更为接近方向盘毂4处，气囊10将展开至第二展开容积12，如图1A所示。虽然在图1A和图1B中驾驶员2相对于方向盘毂4位于相同位置处，这只是为了说明气囊展开容积之间的差别。

可选地气囊可在撞击前(pre-impact)展开或撞击后(post-impact)展开。当气囊10在撞击前展开时，气囊容积(在该例中为第一展开容积11)可较撞击之后(即撞击后)展开的气囊容积大许多。在所示的本发明实施例中，其与气囊10的第二展开容积12相等，如图1A所示。由于第一展开容积11大于第二展开容积12，如图1B中带有参考标号14的虚线所示，乘客2在撞击期间具有明显更长的减速距离。

车辆1装配有至少一个安全带系统21，所述安全带系统包含安全带卷收器32、锁扣33以及设置为常规三点式配置的安全带34。如图1A和1B所示，驾驶员2以正常方式佩戴安全带34。

当通过撞击传感器8、9检测到撞击时，撞击传感器8、9直接或间接触发气囊10的充气，并且取决于所感应到的乘客位置，在充气的时刻释放系带15、16，这样可将气囊10展开至第一展开容积11，或可选地不释放系带15、16，这将导致使气囊10展开至第二展开容积12。撞击传感器8、9设置成用于不仅检测撞击本身而且检测撞击的严重性。适合的撞击传感器有雷达传感器、激光传感器、视觉传感器等。可使用常规传感器，无须赘述。

乘客位置通过车辆1的乘客位置传感器装置30评测，乘客位置传感器装置30包含多个乘客位置传感器。每个所述的乘客传感器均各自测量指示乘客位置的参数。优选的乘客位置传感器装置30显示在图1A和1B中。乘客位置传感器装置30包含安全带传感器35，其测量相应于安全带相对于预定参考值自安全带卷收器32拉出的长度的参数；座椅位置传感器36，其测量相应于座椅3相对于参考点(例如方向盘毂4)的位置的参数；以及锁扣传感器37，其指示锁扣是否扣到位。安全带传感器35、座椅位置传感器36以及锁扣传感器37中的每一个均连接至处理单元40，处理单元进而连接至充气装置20。通过测量安全带34拉出有多长并将该测量值与预定参考值相比较，可以估测驾驶员2胸部的大概位置。该估测可通过将座椅3的当前位置加以考虑来进一步改进。该传感器系统在公开的美国专利申请US 2007/0246924 A1中更为详细地列出，无须在此赘述。

处理单元40可例如为计算机。这样可将其编程用于识别来自各个传感器8、9、35、36、37的不同输入。通过对处理单元40编程，可将不同的情景进行预编程，并将处理单元40设置为通过运行合适的算法检测这种经编程的情景。例如，可将与车辆的前面碰撞编程，且由此传感器可利用预先编程的情景确定真实的情景，从而以比仅通过来自传感器的信号确定即将发生的撞击的其他可能方式更为准确地检测并预测此类事故。可选地或额外地，处理单元40可设置为从传感器8、9、35、36、37接收输入信号并对其做出响应。如同关于撞击传感器8所示，在每个传感器与处理单元40之间的所有通信均可通过有线或无线方式，例如蓝牙或无线局域网(WLAN)完成。

充气装置20优选为双压力充气机。这样其可充气至相应于气囊10内的第一和第二气压的第一和第二气压。可选地充气装置20可为带有可分别驱动的两个分离的充气器的充气机，第一充气器驱动至第一气压，或第二充气器驱动至第二气压。可选地，第一和第二充气器可同步驱动，以便为充气机20提供第三气压。这种无论气囊已展开至何种容积均可至少在第一和第二压力之间运转的充气装置20，与至少可在第一展开容积11和第二展开容积12之间运转的气囊10一起，具有了如参考下文中表1将列出的显著优点。

可选地，充气装置20可包含可选的或额外的装置来控制气囊10内的气压。充气可由气囊10的主动通风装置管理。这通过为气囊10提供额外的通风装置实现。其效果是可以调节气囊10内的气压以适合所检测的碰撞或撞击情景。气囊10的通风装置是受来自撞击传感器8、9或可选地来自处理单元40的信号控制或驱动的。类似的，适合的充气气压可由设置于气囊外壳(在该例中为方向盘毂4)的主动通风装置管理。

表1

表1显示了不同的撞击情景以及在不同的情景下气囊的合适的充气气压和展开容积。如同所理解的，如果车辆1在前面碰撞时与例如另一车辆碰撞，驾驶员2将受到撞击波。撞击波将必然如图1B中所示以基本上相应于减速距离14的方向朝向气囊10和方向盘毂4推动驾驶员2。方向盘毂4在该例中用作参考点，但是可以选择任何合适的参考点。取决于所测量的驾驶员位置和碰撞/撞击情景，气囊10的充气将会不同，从而为驾驶员2或车辆1中的任何其他乘客提供最大程度的安全。应当注意的是，表1中所列出的四个例子说明了四种不同的气囊气压。当与气囊的主动通风装置相结合时，上述的每个例子均可设有额外的压力调节装置，其在上述该例中将提供至少八种不同的气囊气压选项。取决于所检测到的情景和所检测到的乘客位置，即根据撞击传感器和/或乘客位置传感器装置，可具体选择各个选项。

如果驾驶员2个子较小，例如身高大约1.60米，这样的驾驶员需要将车辆座椅3定位成接近方向盘毂4以便于接触到车辆踏板(未显示)并舒服地乘坐及驾驶。小个子驾驶员接近于方向盘毂4的位置需要将气囊10展开至第二展开容积12，该第二展开容积相比于第一展开容积11容积相对较小。然而，如果驾驶员2受到高撞击波，其仍然需要以高气压对气囊10充气，以此为驾驶员2提供更为安全的减速。

如果驾驶员2非常高，例如身高超过2米，驾驶员的腿部需要额外的空间，会将座椅定位成远离方向盘毂4。这需要将气囊展开至第一展开容积11以便为驾驶员2提供安全的减速。同样地，取决于由撞击传感器8、9检测到的撞击情景，例如如果撞击波为低，气囊10可能只需要以低气压充气，即充气至第一气压，来为驾驶员2提供最安全的减速。

如根据上文所理解的，可为适当的情形(例如为小个子、中等个子和高个子的人以及在这些身高之间的人们)定义多种不同的充气气压。由于人们相对于气囊10或方向盘毂4的位置(如同其在上文中用作参考点)可以不断变化的方式确定，所以可确定的区域的数量实质上是无限的。例如，如果确定充气气压的合适数量为三，第一充气压力可处于10-19kPa的范围内，第二充气气压可处于20-30kPa的范围内，且第三充气气压可处于31-40kPa的范围内。然而，出于说明本发明的目的，已将气压的数量限制于两个，如上文所述。

该气囊装置可具有多种不同的配置来满足具有第一和第二展开容积11、12的需求。例如，气囊10可设有如图1A-1B所示的可释放系带15、16。可释放系带的具体释放机构可为烟火式(pyrotechnical)或可选地如美国专利申请US 2007/0246924 A1中所描述的。作为替代例，气囊装置可包含可展开至第一展开容积11的第一气囊、和可展开至第二展开容积12的第二气囊。应注意的是，气囊完全充气或气囊部分充气与气囊展开至第一展开容积或展开至第二展开容积之间是有区别的。在第一种情况下，气囊的容积相同但气囊是以不同的气压充气的，对于后一种情况，气囊的容积是不同的，且气囊在充气至指定容积之后其内的气压可以调节以便为乘客提供更为安全的气囊装置。气囊10优选地通过主动通风装置通风。

Claims (11)

1.一种用于车辆(1)的气囊展开装置，所述气囊展开装置包含：

具有气囊外壳(4)的至少一个气囊(10)，所述至少一个气囊(10)可展开至至少第一展开容积(11)和第二展开容积(12)，所述第一展开容积(11)比所述第二展开容积(12)大；

对所述至少一个气囊(10)充气的充气装置(20)；

至少一个乘客位置传感器装置(30)，所述至少一个乘客位置传感器装置(30)设置为与所述充气装置(20)配合工作；

至少一个撞击传感器(8，9)，所述至少一个撞击传感器(8，9)设置为与所述至少一个气囊(10)配合工作以将所述至少一个气囊(10)展开至所述第一展开容积(11)或第二展开容积(12)；

其特征在于：

所述至少一个气囊(10)包含对于所述至少第一展开容积(11)和第二展开容积(12)根据所述至少一个撞击传感器(8，9)和/或所述乘客位置传感器装置(30)为所述至少一个气囊(10)提供预定气压的装置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述乘客位置传感器装置(30)包含安全带传感器(35)、座椅位置传感器(36)和锁扣传感器(37)。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述根据所述至少一个撞击传感器(8，9)为所述至少一个气囊(10)提供预定气压的装置包含下列装置中的任何一种：可在至少第一充气压力和第二充气压力之间运转的充气装置(20)，设于所述气囊(10)上的主动通风装置或设于所述气囊外壳(4)上的主动通风装置。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述充气装置(20)包含可运行至所述至少第一充气压力和第二充气压力的至少一个充气机。

5.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述充气装置(20)包含至少第一充气机和第二充气机，其中第一充气机可运转于所述第一充气压力，且所述第二充气机可运转于所述第二充气压力。

6.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述气囊装置进一步包含至少一个处理单元(40)，所述处理单元(40)设置为与所述至少一个充气装置(20)、至少一个撞击传感器(8、9)、至少一个气囊(10)和至少一个乘客位置传感器装置(30)配合工作。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理单元(40)进一步设置为根据所检测到的撞击情景和所检测到的乘客位置确定优选的充气压力和优选的展开容积。

8.一种用于展开根据上述权利要求中任一项所述的车辆(1)的气囊的方法，所述方法包含步骤：

检测撞击情景并确定所述撞击的严重性；

根据所检测到的撞击情景为所述气囊(10)确定合适的充气压力；

评测乘客的位置；

根据所述乘客位置的评测结果来确定所述气囊(10)是否应被打开至第一展开容积(11)或第二展开容积(12)；以及

将所述气囊(10)展开至所述所确定的第一展开容积(11)或第二展开容积(12)，并展开至所述所确定的充气压力。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述气囊(10)内的所述充气压力通过充气装置(20)管理，所述充气装置(20)将所述气囊(10)充气至所述合适的气压。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在撞击后再次评测所述气囊(10)的所述合适充气压力，以进一步调节所述充气压力。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，通过将额外量的气体充进所述气囊(10)或调节所述气囊(10)的所述容积来调节所述充气压力。

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