CN104417482A - 一种具有可控压力室的车辆侧空气帘 - Google Patents

Abstract

一种车辆侧空气帘，其具有气体发生器，主充气室，和整体分开、独立的可控压力室，该可控压力室与侧空气帘主充气室有限地流体连通并且设置用于针对车辆乘员头部和上胸部区域的撞击。初始碰撞期内主充气室紧随着气体发生器启动被充气至初始压力，随后充气至第二较低的稳定压力，以延长侧空气帘主充气室的增压持续时间使其超过初始碰撞时间。侧空气帘可控压力室紧随着气体发生器启动被充气至大幅低于主充气室第一压力并且对侧面碰撞乘员保护有利的初始压力。

Description

一种具有可控压力室的车辆侧空气帘

技术领域

本发明总体涉及一种用于机动车辆的侧空气帘(side air curtain)，其在车辆侧面碰撞或是侧翻事故中优化侧面碰撞保护的同时为乘员从车辆中抛弹提供缓冲，更具体地，涉及一种包含可控压力室的侧空气帘，可控压力室在整个撞击事故的过程中提供可变压力室。

背景技术

用于机动车辆的侧空气帘系统已被采用在机动车辆侧面碰撞或是侧翻事故中缓冲乘员抛弹，这是本领域中普遍公知的。传统地，这样的侧空气帘系统与外部机动车辆部件结合使用，用以管理和控制机动车辆与外部物体的撞击事故和翻转事故。特别是，联邦机动车辆安全标准(FMVSS)226号已颁布，以解决潜在可能会导致乘员从机动车辆内部抛弹出去的侧面碰撞和侧翻事故。总之，在采用侧空气帘以缓冲成员抛弹的情况下，FMVSS226目前要求侧空气帘在展开之后要维持压力长达6秒。

进一步地，根据FMVSS214，侧面碰撞安全气囊已被开发用以解决侧面碰撞发生时的车辆入侵，并且为乘员提供约束，防止乘员与内部机动车辆部件——例如所谓的A柱，B柱和内部上纵梁组件——发生碰撞。然而与侧空气帘不同，侧面安全气囊系统设计用于在检测到第一次碰撞事故之后迅速展开并且保持充气仅100毫秒左右。

由于必须维持侧空气帘压力超过6秒的充气持续时间，侧空气帘初始压力通常升高到足够在FMVSS226所要求的整个6秒中提供侧空气帘中的硬度的水平。然而，已发现较高的初始侧空气帘压力会加重头部对最初碰撞的撞击响应标准。因此，依照FMVSS214和FMVSS226，在撞击事故中，侧空气帘较低的初始压力，稍后提供较高的维持压力是可取的。

为了实现这个目标，可使用两级气体发生器。第一级气体发生器用于在第一次撞击之后在有限的时间内使侧空气帘加压至第一压力，第二级气体发生器用于在撞击事件稍后使侧空气帘加压到第二、更高的压力以缓冲抛弹。然而，这样的两级气体发生器系统带来了成本损失、重大的封装挑战，并且增加了机动车辆的重量。因此，在这样的侧面撞击事故中，用于在提供侧面碰撞乘员保护的同时也能缓冲乘员抛弹的解决方案是有利的。

本发明公开的车辆侧空气帘尤其通过采用具有整体分开的、独立的可控压力室实现了车辆性能的上述优化，提供了一种经济合算的解决问题的方法，可控压力室位于符合FMVSS214要求的、与侧空气帘剩余部分有限流体连通的位置。在有限的一段时间，侧空气帘的可控压力室在初始碰撞期经历一个对头部撞击保护有利的初始压力，同时侧空气帘剩余部分经历一个显著地更高的、适合优化更长的侧空气帘增压持续时间的初始压力。在初始碰撞期之后，可控压力室与侧空气帘剩余部分之间的压力差造成可控压力室和侧空气帘剩余部分各自的压力均衡在一个稳定压力，此稳定压力对于在抛弹缓冲保护要求的时间内维持足够的充气压力来说是最佳的。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种用于机动车辆的车辆侧空气帘具有气体发生器，主充气室和整体分开的、独立的可控压力室，该可控压力室与侧空气帘主充气室有限地流体连通并配置用于针对车辆乘员头部和上胸部的撞击。侧空气帘的主充气室实质上紧跟着气体发生器的启动被充气至初始压力，并在其后充气至第二较低的稳定压力，以延长侧空气帘主充气室增压的持续时间使其超过初始碰撞期。侧空气帘的可控压力室实质上紧跟着气体发生器的启动被充气至大幅低于侧空气帘主充气室初始压力并且对侧面碰撞乘员保护有利的初始压力。

本发明的另一方面是一种侧空气帘，其主充气室和可控压力室之间的压力差造成初始碰撞期之后可控压力室的压力与主充气室的第二稳定压力进行均衡，以至于此后侧空气帘主充气室和可控压力室的压力各自都保持在相对高的水平，从而缓冲乘员抛弹。

本发明的另一个方面是一种侧空气帘，其主充气室的初始压力在气体发生器启动之后30毫秒内至少是100KPa，主充气室的第二较低的稳定压力在气体发生器启动之后100毫秒内是80KPa左右。

本发明的另一个方面是一种侧空气帘，其可控压力室的初始压力在气体发生器的启动之后30毫秒内低于20KPa，并且侧空气帘可控压力室的压力在气体发生器启动之后100毫秒内是80KPa左右。

本发明的另一个方面是一种侧空气帘，其主充气室和可控压力室各自的压力在100毫秒时是80KPa左右，为缓冲抛弹，二者都保持足够的压力水平至少6秒。

本发明的另一个方面是一种侧空气帘，其安装在机动车辆的侧上部纵梁组件上。

本发明的又一个方面是一种侧空气帘，其主充气室与可控室通过气孔流体连通，此气孔控制主充气室与可控压力室之间的流体流动速度。

本发明的另一个方面是一种侧空气帘，其主充气室与可控压力室通过多个气孔流体连通。

本发明的另一个方面是一种侧空气帘，其主充气室包括多个彼此边缘处流体连通的、相互连接的腔体，以形成大体平坦的侧板以防止乘员抛弹出去，可控压力室置于多个腔体的内部。

本发明的另一个方面是一种侧空气帘，其在展开时可控压力室置于邻近车辆乘员头部和上胸部区域的位置。

本发明的另一个方面是一种侧空气帘，其主充气室包括边缘与多个腔体相互连接的非充气气孔盖板。

本发明的另一个方面是一种侧空气帘，其主充气室包括设置为纵向邻近平板中间的非充气气孔盖板，可控压力室置于平板的纵向前部，并当展开时贴近车辆乘员的头部和上胸部区域。

本发明的另一个方面是一种侧空气帘，其包括气体发生器、主室和与主室有限流体连通的撞击室，其中主室紧随着气体发生器启动充气到第一压力，之后充气到第二压力，撞击室紧随着气体发生器启动充气至大幅低于主室第一压力的压力。

本发明的又一个方面是一种缓冲乘员抛弹和减轻乘员伤害的方法，其包括以下步骤：提供具有气体发生器、主充气室和整体分开、可控的、独立的压力室的车辆侧空气帘，该压力室与侧空气帘主充气室有限地流体连通并且配置用于针对车辆乘员头部和上胸部区域的撞击；响应于侧面碰撞或翻转事故，使侧空气帘主充气室实质上紧跟着气体发生器的启动被充气至初始压力，并在其后被充气至第二较低的稳定压力，以延长侧空气帘主充气室增压的持续时间使其超过初始碰撞期；使侧空气帘可控压力室实质上紧跟着气体发生器的启动被充气至对侧面碰撞乘员保护有利并大幅低于侧空气帘主充气室初始压力的一初始压力；初始碰撞期之后，均衡侧空气帘主充气室和可控压力室之间的压力差，使其达到第二较低的稳定压力，以使侧空气帘主充气室和可控压力室各自的压力都保持在较高的水平，从而缓冲乘员抛弹。

本发明的另一个方面是一种缓冲乘员抛弹和减轻乘员伤害的方法，其中，主充气室初始压力在气体发生器启动之后30毫秒内至少是100KPa，主充气室和可控压力室各自的第二稳定压力在气体发生器启动之后100毫秒内是80KPa左右。

本发明的另一个方面是一种缓冲乘员抛弹和减轻乘员伤害的方法，其中，侧空气帘可控压力室的初始压力在气体发生器启动之后30毫秒内低于20KPa，主充气室和可控压力室各自的第二稳定压力在气体发生器启动之后100毫秒内是80KPa左右。

本领域的技术人员通过对下列说明书、权利要求以及附图的研究可以理解和领会本发明的这些以及其他方面、目标、以及特性。

附图说明

在附图中：

图1是结合了充气状态下的根据本发明的具有可控压力室的车辆侧空气帘的机动车辆内部的侧面透视图；

图2A是典型的没有可控压力室的车辆侧空气帘在展开之后20毫秒时部分充气条件下的正面透视图；

图2B是典型的没有可控压力室的车辆侧空气帘在展开之后50毫秒时完全充气条件下的正面透视图；

图3A是根据本发明具有可控压力室的车辆侧空气帘的正面透视图，其中，在展开之后20毫秒时主侧空气帘处于完全充气条件下和可控压力室处于半充气条件下；

图3B是根据本发明具有可控压力室的车辆侧空气帘的正面透视图，其中，在展开之后50毫秒时主侧空气帘处于完全充气条件下和可控压力室处于完全充气条件下；

图4是根据本发明结合可控压力室的主侧空气帘的后部俯视透视图；

图5是根据本发明主侧空气帘的腔体之一底部的内部以及可控压力室和主侧空气帘之间的过渡板上的进气口的后部俯视透视图；

图6是本发明的侧空气帘的初始充气阶段主充气室和可控压力室内压力的图示。

具体实施方式

本发明中为了说明的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“垂直”、“水平”以及由此派生的词应当如图1中的取向与本发明关联。然而，应当了解，除非有明显相反的说明，本发明可以取多种的可供选择的取向和步骤顺序。还应当了解，在附图中说明的以及在随后的说明书中描述的特定的装置与流程都仅仅是权利要求所定义的发明构思的示例性实施例。因此，与在此公布的实施例相关的特定尺寸和其他的物理特性并不能被认为是限制，除非在权利要求中另有清楚表述。

参考图1，机动车辆10包括内部乘员舱12，其含有前部座椅组件14，后部座椅组件16和仪表盘18，乘员舱12被地板20、挡风玻璃22和顶部24大体限定。和传统的一样，机动车辆10的后部26包括后窗28，例如安装在可以选择性地打开以允许进入位于货舱地板32之上的货物区30的舱背上的后窗28。当然，在后窗玻璃后边机动车辆10可以采用传统的行李箱和行李箱盖组件以封闭货物区30。如图1所示，顶部24包括安装根据本发明的侧空气帘36的侧上部纵梁组件34。

如图所示，当侧空气帘36打开时，会向前延伸至挡风玻璃22，向后延伸至舱背28，并且充分向下以便基本上遮盖前部和后部的侧窗组件(未示出)。因此，在侧面碰撞事故中，侧空气帘36能够缓冲乘员抛弹。如上所述，FMVSS226要求，如果使用侧空气帘36的话，其在碰撞和展开之后要维持缓冲抛弹的足够的压力达6秒的时间。

没有经过本发明改进的标准侧空气帘36如图2A和2B所示。这样的侧空气帘36通常安装在机动车辆10内部两侧的侧上部纵梁组件34上。优选地，传感器(未示出)用于在与侧面外部物体碰撞或是翻转事故时——最好是撞击事故开始5到10毫秒内——发送信号至电子控制单元，以启动气体发生器38并且开始通过导管40对侧空气帘36充气。如图6所示，标准侧空气帘36的典型充气曲线为在充气开始之后约10毫秒时低于20KPa的初始加压，充气开始之后约30毫秒时压力突然上升至60KPa左右。如图2A所示，侧空气帘36在充气开始之后约20毫秒后典型地充气至30KPa。如图2B所示，侧空气帘36的压力在充气开始之后约50毫秒时是75KPa左右。充气之后约60到70秒达到80KPa左右的最终压力，这允许维持足够的压力水平至少6秒以缓冲乘员抛弹。

如图2A和2B所示，侧空气帘36包括多个彼此边缘相互连接并且通过通道44彼此流体连通的可充气腔42。侧空气帘36的中心部分优选配备有平的非充气盖板46，其被设计用于提供抛弹屏障，此外节约了侧空气帘36展开时使其强制充气的必要时间和气体。

进一步地，当侧面碰撞或是侧翻事故发生时，乘员由于惯性趋于向车辆侧面结构移动。然而，替代撞击A柱、B柱或是顶部组件上横梁，乘员头部和上胸部区域优先撞击侧面碰撞安全气囊，其被设计用于通过充气至相对柔软的结构来优化来自车辆乘员头部和/或者胸部区域的撞击。乘员头部受到的减速度因此减小。优选地，乘员头部和上胸部区域撞击的区域的压力在充气开始之后约30毫秒时低于20KPa。

然而，如上所述，标准侧空气帘36的相对刚性使得根据FMVSS214用于缓和侧面碰撞所需的相对柔软撞击面的优化变得困难。也就是说，尽管接近车辆乘员头部和上胸部的侧空气帘区域在气体发生器启动之后30毫秒时处于低于20KPa的压力是合适的，但通常当与乘员头部和上胸部区域的接触发生时，标准侧空气帘36内的压力在充气开始后30毫秒的时间内通常为60KPa左右。

本发明公开的结合了改进措施的侧空气帘如图3A和3B所示。可以看出，侧空气帘36形成包括主充气室48和分开的可控压力室50的相对平坦的面板。可控压力室50置于侧空气帘36的平板前部，以便其邻近坐在前座的车辆乘员。就是说，可控压力室50相对于车辆位于侧空气帘36的前部，邻近前座乘员头部和上胸部区域。

如图3A所示，在展开或是气体发生器38点火之后20毫秒，侧空气帘36的主充气室48几乎完全充气至90KPa左右，但是，如图所示，可控压力室50保持2-3KPa，略有充气不足。在优选的实施例中，30毫秒之后，侧空气帘36的主充气室48的压力被过度充气至100到120KPa之间。与此相反，在30毫秒之后，可控压力室50内的压力是低得多的压力，优选低于20KPa，更优选低于5KPa。因此，可控压力室50被安置和加压以用于为侧面碰撞事故中减轻乘员伤害提供最大机会，同时随后乘员抛弹的可能性也被减小。

图3B显示了在充气开始之后50毫秒时包括本发明主充气室的侧空气帘36。如图所示，侧空气帘36的压力优选已经减小到85至110KPa之间。然而，可控压力室50的压力在20毫秒的间隔中优选已经增加至30到60KPa之间，这取决于压力调节，在以下讨论。在一个实施例中，在大约65毫秒的一段时间之后，侧空气帘主室和可控压力室50的压力均衡于优选近似80KPa，并按照FMVSS226在此压力下保持充气至少6秒。在另一个实施例中，在近似85毫秒时压力平衡在80KPa左右。

图4和图5显示的是相对于侧空气帘36主充气室48成形为单一的整体分开的腔室的可控压力室50。其由两块相对的柔性气密材料——例如尼龙或聚酯——的片层组成，侧空气帘36的其余部分也是如此，并且可控压力室50通过或是缝合或是热焊其周边制造而成。可控压力室50被提供以来自气体发生器38的气态流体，该气态流体被传送至主室48，然后允许其通过位于主充气室48和可控压力室50之间的过渡板54上提供的一个或多个气孔52。图5显示的是可控压力室50，其中移除了主充气室48邻近可控压力室50的部分的外层，以显示允许气体从主充气室48流进可控压力室50的一对气孔52。

主室48对可控压力室50的充气速率可以通过过渡板54上两个室之间提供的气孔52的尺寸、数量和位置控制。也就是说，在提供一个更大的气孔52或提供多个气孔52以形成相对大的组合横截面积的情况下，将经历可控压力室50内的更高的初始压力，以及主充气室48内的相对低的最大气压，如图6所示。然而，在可控压力室50中需要较低的初始压力的情况下，可以使用较小的气孔52或是较少的气孔52。因此，可控压力室50中的压力可以相应地调节，只要允许可控压力室50中的压力为相对低的初始压力，优选低于20KPa，更优选低于5KPa。

进一步地，压力均匀化的时间可以调节。例如，如上所述，在气孔的第一实施例中，如图6所示，一对每个具有约25毫米直径、形成约980平方毫米的较大的组合横截面积的气孔52能够提供在充气开始之后近似65毫秒时均衡至80KPa左右压力的压力，在充气开始之后30毫秒时，主充气室48中的压力约为110KPa，可控压力室50中的压力低于20KPa。在第二实施例中，采用一对每个具有20毫米直径、形成约625平方毫米的较小的总体横截面积的气孔52，稳定时间可以延长至大致85毫秒。通过较小的组合横截面积，充气开始之后30毫秒时主充气室48中的压力可以达到120KPa左右，可控压力室50中的压力低于5KPa。

因此，可以容易地预期，可控压力室50提供根据FMVSS214规定的侧面碰撞保护的性能可以被调节，以通过控制侧空气帘36主充气室48和可控压力室50之间提供的过渡板54上的气孔52的尺寸和数量来提供最佳性能。优选地，气孔52提供用于使主充气室48在气体发生器38启动之后30毫秒内经受至少110KPa的压力，在气体发生器38启动之后100毫秒内经受近似80KPa的压力。同样地，可控压力室50中的气压在气体发生器38启动之后30毫秒内优选低于20KPa，更优选地低于5KPa，在气体发生器38启动之后100毫秒内近似80KPa。

根据前述公开的内容，可以避免需求第二气体发生器为侧空气帘36主充气室48提供一个较高的充气压力，同时为作为侧空气帘36的侧面撞击部的可控压力室50提供必要的相对柔软度以便优化侧面碰撞标准。

应当理解的是，在不脱离本发明的构思的情况下，可以对前述结构作出变化和修改，并进一步应当理解的是，这些构思旨在由下述权利要求覆盖，除非这些权利要求通过其文字另有明确表述。

Claims (10)

1.一种用于机动车辆的车辆侧空气帘，其特征在于，侧空气帘具有气体发生器，主充气室和整体分开的、独立的可控压力室，该可控压力室与侧空气帘的主充气室有限地流体连通并且设置用于针对车辆乘员头部和上胸部区域的撞击，其中，侧空气帘的主充气室在初始碰撞期内紧随着气体发生器的启动充气至初始压力，并在其后充气至第二较低的稳定压力，以延长侧空气帘的主充气室增压的持续时间使其超过初始碰撞期，侧空气帘的可控压力室紧随着气体发生器的启动被充气至大幅低于侧空气帘的主充气室初始压力的初始压力，并在初始碰撞期之后被充气至第二较高稳定压力，可控压力室中的初始压力对侧面碰撞乘员保护有利。

2.根据权利要求1所述的侧空气帘，其特征在于，侧空气帘的主充气室和可控压力室之间的初始压力差引起初始碰撞期之后可控压力室中的压力与主充气室中的第二稳定压力进行均衡，以至于侧空气帘的可控压力室和主充气室各自的压力此后都保持在相对高的水平，从而缓冲乘员抛弹。

3.根据权利要求1所述的侧空气帘，其特征在于，侧空气帘的主充气室的初始压力和可控压力室的初始压力在气体发生器启动之后30毫秒内产生，并且主充气室的第二较低稳定压力和可控压力室的第二较高稳定压力在气体发生器启动之后100毫秒内产生。

4.根据权利要求3所述的侧空气帘，其特征在于，主充气室中的初始压力至少是100KPa，侧空气帘的可控压力室的初始压力低于20KPa，主充气室和可控压力室各自的第二稳定压力是80KPa左右。

5.根据权利要求1所述的侧空气帘，其特征在于，主充气室和可控压力室中的压力在气体发生器启动至少100毫秒之后是80KPa左右，以维持高的主充气室压力水平至少6秒，从而缓冲抛弹。

6.一种车辆侧空气帘，其特征在于，包括气体发生器、主室和与主室有限流体连通的撞击室，其中主室在气体发生器启动之后立即充气至第一压力，随后充气至第二压力，撞击室在气体发生器启动之后立即充气至大幅低于主室第一压力的第一压力。

7.根据权利要求6所述的侧空气帘，其特征在于，主室包括多个在边缘处彼此流体连通的、相互连接的腔体，其形成大体平坦的侧板以防止乘员抛弹，撞击室设置于多个腔体内部，当侧空气帘展开时邻近车辆乘员的头部和上胸部区域。

8.根据权利要求7所述的侧空气帘，其特征在于，主充气室包括边缘与腔体相互连接的非充气的气孔盖板。

9.根据权利要求6所述的侧空气帘，其特征在于，侧空气帘的主充气室的第一压力和可控压力室的第一压力在气体发生器启动之后30毫秒内产生，主充气室的第二稳定压力在气体发生器启动之后100毫秒内产生。

10.根据权利要求6所述的侧空气帘，其特征在于，侧空气帘可控压力室的第一压力低于20KPa，可控压力室的第二稳定压力是80KPa左右。