CN106715203B - 约束元件、气囊模块和车辆安全系统 - Google Patents

约束元件、气囊模块和车辆安全系统 Download PDF

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Abstract

一种用于车辆安全系统的自适应的能展开的约束元件(10)，其具有至少两个至少局部彼此成V形设置的腿部元件(11、12)，在所述腿部元件之间设置有至少一个横梁(13、14、15)，所述横梁将所述腿部元件(11、12)连接，其中所述腿部元件和/或所述横梁(13、14、15)能充气。此外，本发明涉及一种气囊模块和一种乘客安全系统，其具有这种约束元件，以及涉及一种鳍条效应在自适应的约束元件中的应用。

Description

约束元件、气囊模块和车辆安全系统
技术领域
本发明涉及一种用于车辆安全系统的自适应的能展开的约束元件。此外，本发明涉及一种气囊模块和一种用于车辆的车辆安全系统，该车辆安全系统具有这种约束元件。另外，本发明提出了鳍条效应在自适应约束元件中的应用。
背景技术
能展开的约束元件尤其是呈安全气囊形式数年来是机动车的安全设计的标准。安全气囊通常包括由织物材料限界的气囊，该气囊借助于气体发生器在碰撞的情况下被充气。气囊在此在车辆乘客与车辆部件之间膨胀，以便避免车辆乘客与刚性的车身结构之间的接触。一般而言，存在如下要求，将气囊设计为使得其可以用于不同的车辆乘客，所述车辆乘客尤其在高矮和/或重量方面会不同。就此而言，需要将这种约束元件(Rückhalteelement)可适应地或自适应地设计。这通常通过气体排出开口进行，该气体排出开口加工到气囊的织物的包覆材料中。通过气体排出开口，用于对气囊充气的气体受控地流出，使得气囊可以仅通过改变在气囊中存在的压力来与不同的碰撞场景匹配。附加地，气囊的自适应性可以通过多级的尤其两级的气体发生器来实现，使得在气囊内的气体填充量可按需地提高。这种两级的气体发生器需要复杂的控制并且具有结构上复杂的设计。
发明内容
本发明的任务在于，提出了一种自适应的能展开的约束元件，该约束元件具有特定的约束性能，其至少部分与约束系统之内的气体压力无关。本发明的附加的任务在于，提出一种气囊模块和一种具有这种约束元件的乘客安全系统。
根据本发明，该任务在约束元件方面通过一种用于具有保护车辆乘客的车辆安全系统的车辆的自适应的能展开的约束元件来解决，其具有至少两个至少局部基本上彼此成V形设置的腿部元件，在所述腿部元件之间设置有至少一个横梁，所述横梁将所述腿部元件连接，每个腿部元件具有底部端，其中所述腿部元件和/或所述横梁能充气，其特征在于，每个腿部元件的底部端被固定在所述车辆中，以及腿部元件被设置成使得它们具有前侧的腿部元件和后侧的腿部元件，其中，前侧的腿部元件面向车辆乘客并且后侧的腿部元件背离车辆乘客。所述任务在气囊模块方面通过一种气囊模块来解决，其具有根据本发明的约束元件并且具有气体发生器，所述气体发生器与所述约束元件的流体腔室和/或腿部元件和/或横梁流体连接。所述任务在乘客安全系统方面通过一种用于车辆的车辆安全系统来解决，其具有根据本发明的约束元件。
尤其是，本发明基于如下构思：提出一种用于车辆安全系统的自适应的能展开的约束元件，其具有至少两个至少局部彼此成V形设置的腿部元件，在所述腿部元件之间设置有至少一个横梁，所述横梁将腿部元件连接。所述腿部元件和/或横梁能充气。
根据本发明的约束元件与传统的气囊或安全气囊的不同在于腿部元件和横梁构成的结构。它们模仿在其他技术领域中已知的原理，其称作鳍条效应。尤其是在工业机器人中测试抓取器元件，其自动地与要抓取的对象的轮廓匹配并且为了该自适应性利用鳍条效应。所基于的技术原理借用鳍条的骨骼结构，所述鳍条在点状施加力时并不在力方向上移位，而是其尖端令人惊讶地沿着与力作用方向相反的方向运动。通过点状力作用，于是这种鳍条沿着相反的方向弯曲。
该原理在本发明中转用到自适应的能展开的约束元件上。该约束元件是模式转换，因为与传统的约束元件尤其安全气囊不同，对不同碰撞场景的自适应性并不主要通过在约束元件内存在的压力来调节，而是更确切地说通过约束元件本身的结构来调节。
在根据本发明的约束元件中所设置的腿部元中模仿了骨鱼鳍条的结构，该腿部元件彼此成V形设置并且与一个或多个横梁连接。在此，腿部元件和/或横梁可充气，使得约束元件可以快速地展开并且根据安全气囊的类型提供对车辆乘客的碰撞保护。同时，约束元件的鳍条形的结构实现了约束元件在充气的状态下可以与碰撞场景匹配。尤其是，车辆乘客的没入约束元件中的身体部分可以被包围，使得在碰撞时同时进行身体部分的引导。这减小了受伤危险。
同时，利用本发明实现了，减小对约束元件充气所需的气体体积，因为不必用气体填充传统的气囊的整个体积，而是仅仅对约束元件的横梁和/或腿部元件填充。在此，整个约束元件可以总共占据与传统的气囊的体积对应的体积。但相应地，根据本发明的约束元件优选具有穿通部，所述穿通部通过腿部元件和横梁来限界并且不要气体填充。在本发明中，气体因此近似仅具有如下任务：展开约束元件并且使其结构稳定。而对特定的碰撞场景的自适应性通过约束元件本身的结构或构造上的设计来实现。
由于气体量相较于传统的气囊减小，所以根据本发明的约束元件是牢固的并且与外部环境条件例如温度和/或压力基本上无关或至少仅以减小的程度有关。最后，通过根据本发明的约束元件的改善的自适应性必要时能够实现省去二级的气体发生器，使得二级气体发生器的制造成本和对二级气体发生器复杂的控制的开销得以减小。通常，由于对根据本发明的约束元件充气所需的气体量比较低，所以也可以使用比较小的气体发生器，这同样影响了制造成本。
根据本发明的一个优选的实施形式，设计为，约束元件具有在横截面上为三角形的或菱形的外轮廓。三角形的外轮廓尤其主要通过V形彼此设置的腿部元件来确定。也可能的是，约束元件在横截面上具有两个在腿部元件的底部上镜像的三角形形状，使得在约束元件的横截面上整体上得到菱形的外轮廓。换言之，约束元件在横截面上具有两个部段，所述部段分别由V形彼此设置的腿部元件形成。这两个部段优选彼此直接邻接，使得约束元件在横截面上整体上显现菱形的外轮廓。就此而言，始终存在三角形的基本轮廓，该基本轮廓构成实现鳍条效应的基础。
此外，约束元件可以具有在纵向方向上为圆形的或椭圆形的或纵向弯曲的外轮廓。根据约束元件在车辆乘客安全系统中的使用位置，不同的形状是有利的。例如，约束元件为了用作为驾驶员安全气囊可以具有在纵截面上为圆形的外轮廓。约束元件的圆形的外轮廓(纵向轮廓)例如可以通过三角形的横截面轮廓旋转来形成。换言之，约束元件可以具有旋转对称的形状，使得在纵截面上显现圆形的外轮廓而在横截面上显现三角形外轮廓。约束元件在纵截面上的外轮廓也可以是椭圆形的，其中在横截面上优选同样可看到菱形的外轮廓。约束元件的纵向弯曲的外轮廓，其可替选地是可能的，优选通过如下方式显现：腿部元件在其彼此间的连接部位处形成关节，该关节弯曲地伸展。
在本发明的一个优选的设计方案中，腿部元件通过织物的尤其是柔软的材料幅形成或通过多个彼此连接的、织物的尤其是柔软的材料幅形成。织物的材料幅可以平面地构成并且横梁彼此连接。也可能的是，织物的材料幅限界腔室，使得腿部元件可充气。尤其是，可以使用用于传统的安全气囊所使用的织物。材料幅在横梁之间可以具有空气进入开口，使得环境空气可以进入在横梁之间形成的自由空间中。
优选设计为，腿部元件汇聚成共同的尖端，尤其是连接成共同的尖端。该尖端可以形成约束元件的自由端部。为了根据目的实现鳍条效应，在一个优选的实施形式中还设计为，在腿部元件之间设置多个横梁。优选地，横梁的长度朝着共同的尖端减小。换言之，最靠近共同的尖端的横梁的长度小于相应其余的横梁的长度。总之，横梁因此在约束元件的横截面中梯子横木状地设置在腿部之间。优选地，整个约束元件在横截面上形成梯子状的结构，其中横梁形成梯子的阶梯并且腿部元件形成侧向部件，其汇聚成尖端。
横梁在根据本发明的约束元件中可以彼此平行地设置。可替选地，横梁可以彼此形成一角度。尤其是可以设计为，至少一个横梁与通过横梁彼此连接的两个腿部元件分别夹有相同的角度。横梁因此与腿部元件和约束元件的尖端一起限界等边三角形。可替选地，横梁可以倾斜地在腿部元件之间延伸，使得横梁与通过横梁连接的两个腿部元件夹有不同的角度。所有横梁或横梁中的一部分可以与腿部元件分别形成等边三角形或与所述腿部元件夹有不同的角度。上述的观察方式分别与约束元件的横梁有关。
在根据本发明的约束元件的另一优选的实施形式中，设计为，在横梁之间沿着背侧的腿部元件的距离大于沿着前侧的腿部元件的距离。在此情况下，横梁优选彼此成角度地设置。尤其是，最下部的横梁可以与约束元件的腿部元件和尖端一起形成等边三角形。直接设置在其下的横梁可以具有倾斜的伸展，使得在前侧的腿部元件上的在横梁之间的距离小于在背侧的腿部元件上的距离。设置在这两个横梁之上的第三横梁可以相对于第一横梁具有较大的角度，使得在第二横梁与第三横梁之间沿前侧的腿部元件之间的距离小于沿背侧的腿部元件的距离。已表明的是：约束元件的这样的结构特别良好地适应于自适应地容纳碰撞力。
在该上下文中，要指出的是，约束元件作为乘客安全系统的部件优选在车辆中展开，使得前侧的腿部元件朝向车辆乘客并且背侧的腿部元件背离车辆乘客。在碰撞时，车辆乘客于是没入到前侧的腿部元件中。
此外可以设计的是，每个横梁分别形成单个的流体腔室，所述流体腔室流体密封地与腿部元件连接。在此，腿部元件可以可充气地或不可充气地构成。例如，在横梁与腿部元件之间可以分别设置镖形物。该镖形物可以设计为，使得在横梁与腿部元件之间的流体连接气密地封闭。也可能的是，镖形物构成为：在横梁与腿部元件之间成流体连接呈锥形地变细。就此而言，可以存在如下流体连接，但其只能够实现在腿部元件与横梁之间的气体流量减小。以此方式可以影响约束元件的展开的方式和方法。
优选地，在两个相邻的横梁之间设置至少一个自由空间，其中该自由空间的高度与横梁和/或腿部元件的厚度相比大数倍。尤其是，自由空间的高度可以与在充气的状态下横梁和/或腿部元件的厚度相比大数倍。自由空间的高度和横梁或腿部元件的厚度优选在约束元件的横截面上测定。在此，该自由空间的高度对应于两个横梁彼此之间的距离或约束元件的尖端与约束元件的最靠近尖端的第一横梁之间的距离。当横梁和/或腿部元件管状地构成时，横梁和/或腿部元件的厚度可以对应于在充气状态下横梁和/或腿部元件的直径。在具体的实施形式中，自由空间的高度可以是横梁和/或腿部元件的厚度的至少5倍大、尤其是至少10倍大、尤其是至少20倍大。这优选适用于在约束元件之内的所有自由空间。优选地，所有横梁具有相同的厚度。同样，腿部元件可以具有相同的厚度。此外可以设计为：横梁和/或腿部元件包括统一的厚度。
腿部元件可以直接彼此流体连接，使得其形成V形流体腔室。可替选地，可能的是，腿部元件分别形成单独的流体腔室。此外，在所述腿部元件之间在尖端的区域中可以设置镖形物，其将腿部元件之间的流体连接呈锥形变细或气密地封闭。
优选地，横梁与腿部元件尤其V形的流体腔室流体连接，使得约束元件形成共同的气囊。换言之，约束元件可以全部或整个充气。为了对约束元件充气，在该设计方案中唯一的气体发生器就足以，使得整体上减少了用于这样的约束元件的气囊模块的部件的数量。
在并列的方面中，本发明基于如下构思：提出一种用于车辆安全系统的自适应的能展开的约束元件，其具有支架状的结构，该结构具有一个或多个流体腔室，其中支架状的结构构成为，约束元件在力冲击作用下至少局部经历背向力冲击的运动和/或弯曲(鳍条效应)。
约束元件尤其可以以前面所描述的方式和方法构成。
本发明的另一并列的方案涉及一种气囊模块，其具有前面所描述的约束元件和气体发生器，该气体发生器与约束元件的横梁和/或腿部元件和/或流体腔室流体连接。该气体发生器可以构成为带有蓄气筒的混合气体发生器或构成为带有能点燃的产生气体的固体的烟火式气体发生器。气体发生器可以一级地或二级地构成。优选地，气体发生器可以电激活并且产生足够大的气体量，以便展开约束元件或以气体填充流体腔室。
此外，本发明涉及一种用于车辆的乘客安全系统，其具有前面所描述的约束元件和/或前面所描述的气囊模块。在根据本发明的乘客安全系统中，在优选的设计方案中可以设计为：约束元件具有两个底部端和与底部端对置的尖端，其中底部端位置固定地可固定或固定在车辆中而尖端在约束元件展开的状态下自由地伸入到车辆的内部空间中。底部端尤其可以通过腿部元件的纵端部形成。在乘客安全系统的具体的设计方案中，设计为：约束元件尤其底部端与车顶尤其车顶内衬连接并且在展开状态下朝向车辆底部尤其竖直地延伸穿过车辆的内部空间。以此方式尤其可以在碰撞时良好地保护车辆的后排乘客。
在乘客安全系统的另一优选的设计方案中，约束元件尤其底部端可以固定在两个沿着行驶方向并排设置的座位之间，尤其是固定在中控台中或上，并且在展开的状态下在一个座位上横向延伸。同样的构型尤其适于保护机动车的驾驶员和乘客。
此外，在本申请的范围中公开了和要求保护鳍条效应在用于对车辆乘客的碰撞保护的自适应的约束元件中的应用，其中自适应的约束元件包括可充气的腿部元件和/或横梁。该自适应的约束元件例如通过前面所描述的约束元件形成。
附图说明
以下借助实施例参照所附的示意性附图详细地阐述了本发明。在附图中：
图1示出了根据一个优选的实施例的根据本发明的约束元件的横截面视图；
图2示出了根据图1的约束元件的立体视图；
图3示出了根据另一优选的实施例的根据本发明的约束元件的立体式视图，其中约束元件具有弯曲的外轮廓；
图4示出了根据另一优选的实施例的根据本发明的约束元件的立体部分视图，其中约束元件具有在纵截面上为圆形的外轮廓；
图5示出了具有根据图1的根据本发明的约束元件的车辆的纵剖面视图，其中约束元件固定在车顶上；
图6示出了具有两个根据图1的约束元件的车辆的俯视图，所述约束元件固定在中控台上；
图7示出了具有根据一个优选的实施例的根据本发明的约束元件的车辆的内视图，该约束元件固定在车顶上；
图8以时间曲线示出了在力作用下根据本发明的约束元件的动态特性的对比图，其具有不同的框架状结构；
图9a示出了具有根据图1的根据本发明的约束元件的车辆的纵剖面视图，其中约束元件固定在车辆底部上并且沿着侧门延伸；
图9b示出了穿过根据图9a的带有根据图1的约束元件的多个可能的安装状态的车辆的横截面视图，该约束元件锚固在车辆底部上；
图10a示出了具有根据图1的根据本发明的约束元件的车辆的纵截面视图，其中约束元件固定在顶部中并且沿着车辆的侧窗延伸；
图10b示出了穿过根据图10a的车辆的横截面视图，该车辆具有约束元件的不同的安装可能性；以及
图11示出了具有根据本发明的约束元件的其他可能的安装位置的车辆的俯视图。
具体实施方式
在图1和图2中示意性地示出了约束元件10，该约束元件可以使用在车辆安全系统中。该约束元件10优选是被动车辆安全的部件并且在未激活的状态下被遮盖地安装在车辆上或在车辆中。约束元件10能展开，使得其在事故情况下可以变为有效。约束元件10只要其能够与不同的碰撞场景匹配则是自适应的。不同的碰撞场景尤其通过不同的碰撞速度和/或要保护的车辆乘客30的高矮或重量而形成。
约束元件10包括两个腿部元件11、12，其彼此成V形设置。尤其是，腿部元件11、12朝向彼此汇聚并且形成尖端16。腿部元件11、12在尖端的区域中彼此连接。横梁13、14、15在所述腿部元件11、12之间延伸，所述横梁将腿部元件11、12彼此连接。在根据图1的横剖面视图中，可清楚地看到：横梁13、14、15梯子横木状地设置在腿部元件11、12之间。总之，该约束元件10因此在横截面上形成具有阶梯状的横梁13、14、15的梯子状的结构，所述横梁的长度朝着尖端16减小。
在图1中在腿部元件11、12的纵向端部上，底部端17伸出。底部端17与约束元件10的尖端16对置。在车辆20之内的约束元件的安装状态下，底部端17优选位置固定地锚固在车辆部件上。这样避免了在底部端17之间的相对运动。
在图1-4中，腿部元件11、12和横梁13、14、15出于简洁原因示意性地示出了虚线或面。实际上设计为：横梁13、14、15和/或腿部元件11、12可充气地构成。这样，腿部元件11、12可以在尖端16的区域中彼此流体连接，并且形成共同的流体腔室。附加地，横梁13、14、15可以形成独立的流体腔室或者与腿部元件11、12的共同的流体腔室连接的流体腔室。尤其是，可以设计为：在横梁13、14、15与腿部元件11、12之间的连接区域19中设置镖形物，以便将通过腿部元件11、12和横梁13、14、15形成的流体腔室彼此分开，尤其以便避免在各个流体腔室之间的流体交换。
如在图2中可清楚地看到的那样，约束元件10具有纵向伸展部，使得在横截面中作为尖端可看到的在腿部元件11、12之间的连接形成脊形部16a。脊形部16a在约束元件10的纵向方向上延伸。在根据图1和图2的实施例中，横梁13、14、15彼此平行地设置并且在横截面中分别与腿部元件11、12一起形成等边三角形。换言之，在各个横梁13、14、15与腿部元件11、12之间的连接区域19中的角度分别相同。在此，在这里所示的具体的设计方案中构成三个横梁13、14、15，其中第一横梁13相较于靠尖端16或脊形部16a最近设置的第三横梁15距约束元件10的尖端16或脊形部16a更远。第二横梁14在第一横梁13与第三横梁15之间延伸。在横梁13、14、15之间的距离在所示的实施例中基本上相等。也可能的是，在横梁13、14、15之间的距离是不同的。在横梁13、14、15之间的距离形成自由空间18，该自由空间在约束元件10的充气的状态下优选通过环境空气填充。在此，优选设计为，自由空间18分别具有高度，该高度大于横梁13、14、15和/或腿部元件11、12的厚度。横梁13、14、15和腿部元件11、12的厚度优选在约束元件10的横截面中被测定。在管状的腿部元件11、12和/或管状的横梁13、14、15中，该厚度对应于相应的横截面直径。自由空间18的高度同样通过约束元件10的横截面来测定并且基本上对应于在两个横梁13、14、15之间的距离或者在约束元件的第三横梁15和尖端16或脊形部16a之间的距离。
在根据图1和图2的约束元件中例如可以设计为：仅横梁13、14、15是可充气的，而腿部元件11、12包括材料幅，该材料幅设置在横梁13、14、15之间。也可能的是，腿部元件至少局部是可充气的。例如，在约束元件10的纵向端部上的棱边可以通过腿部元件11、12的管状的可充气的部段形成，其中织物的尤其柔软的材料幅在腿部元件11、12的可充气的部段之间延伸，所述材料幅与横梁13、14、15连接。
根据图3的实施例类似于根据图1和图2的实施例，尤其是在约束元件10的横截面结构方面。尤其是，约束元件10具有横截面几何形状，该横截面几何形状基本上对应于根据图1的横截面几何形状。与根据图2的实施例不同，根据图3的约束元件10具有在纵截面中弯曲的外轮廓。在此，设置在弯曲部的外侧上的腿部元件11形成前侧的腿部元件11，其中设置在弯曲部的内侧上的腿部元件12形成背侧的腿部元件12。可以相反地限定前侧的腿部元件11和背侧的腿部元件12。至少设计为：前侧的腿部元件11在安装状态下在车辆内朝向车辆乘客30，而背侧的腿部元件12在安装状态下背离车辆乘客30。根据图3的约束元件10的弯曲部可以在脊形部16a处清楚地看到，该脊形部在约束元件10的纵向方向上弯曲地，尤其弧形地弯曲地伸展。
图4示出了约束元件10的可替选的实施例。该约束元件10在此包括两个腿部元件11、12，所述腿部元件分别局部地彼此V形设置并且形成尖端16或脊形部16a。根据图4的约束元件10的横截面轮廓基本上对应于根据图1的横截面轮廓，该横截面轮廓围绕旋转轴线L转动。就此而言，约束元件10在纵截面中形成旋转对称的或圆形的外轮廓。尤其是，脊形部16a具有圆形的曲线。就此而言，在约束元件10的外边缘处形成环形的脊形部16a。
约束元件10的横梁13、14、15类似于根据图1的横截面几何形状彼此平行地在腿部元件11、12之间延伸并且将其连接。然而通过根据图4的约束元件10的旋转对称的构型，横梁13、14、15整体上具有环形的构型。环形构建的横梁13、14、15关于旋转轴线L彼此共轴地设置并且具有不同的环形直径。在横梁13、14、15之间形成自由空间18，该自由空间通过腿部元件11、12遮盖。尤其是，自由空间18通过横梁13、14、15和腿部元件11、12闭合。为了能够实现约束元件10的展开，因此设计为，在腿部元件11、12中设置空气进入开口，使得环境空气可以侵入自由空间18中。空气进入开口在图4中出于清楚性原因并未示出。
在图5中示出了根据图1和图2的约束元件10的优选的安装位置。尤其是，图5示出了车辆20的侧视图，该车辆具有座位21、方向盘22和车顶23。座位21与车辆底部26连接。在所示的实施例中，约束元件10不仅设置用于前部的车辆乘客30而且设置用于后部的车辆乘客30。约束元件10通过其底部端17固定在车顶23上或锚固在车顶内衬中。在展开状态下即在激活约束元件10激活之后，约束元件10基本上竖直地延伸穿过车辆20的内部空间25。在此，尖端16或脊形部16a指向车辆底部26。约束元件10优选展开到座位21的高度或座位21之前，使得在正面碰撞时车辆乘客30通过约束元件10捕获。约束元件10整体上具有高度，该高度足以至少捕获车辆乘客30的头部31。
约束元件10也可以用作侧向安全气囊或车窗气囊。约束元件10尤其可以定位到车辆20的侧窗上或者沿着侧门定位。图9a示出了如下实施例，在该实施例中约束元件10通过其底部端17固定在车辆底部26上。在展开状态下或在激活约束元件10之后，该约束元件基本上垂直向上沿着侧门延伸。也可能的是，锚固在车辆底部26上的这种约束元件在座位或乘客之间展开，以便例如在事故情况下防止并排就坐的车辆乘客的接触。约束元件10的可能的定位示例性地在图9b中所示。在此，图9b示出了穿过车辆20的横截面视图。在展开状态下所示的约束元件10分别在侧壁或者侧门27与车辆座位21之间延伸或在车辆座位21之间延伸。要指出的是，根据图9b的图示仅示出了约束元件10在车辆20中可能的定位。此外完全可能的是，仅在侧门27上或者仅仅在座位21之间可看到约束元件10。
可替选地，设置在座位21之间或在侧门21与座位21之间的约束元件10也从车顶23开始展开。这种变型方案示例性地在图10a和图10b中示出。在此，图10a示出了车辆20的侧视图，其中约束元件10在车辆20的侧窗之上张紧，该约束元件通过其底部端17固定在车顶23上或锚固在车顶内衬中。在未激活的状态下，约束元件10优选完全沉入在车顶内衬中并且就此而言并不能为车辆乘客所见。图10b基本上类似于图9b地以车辆20的横截面视图示出了约束元件10的定位的不同可能性。尤其设计为，约束元件10可以在侧窗和座位21之间和/或在座位21之间从车顶23开始朝向车辆底部26延伸。
图11示出了车辆20的俯视图并且阐明了约束元件10的以横截面视图和侧视图根据图9a至9b所阐述的约束元件10的安装可能性。可看到的是，约束元件10一方面可以设置在侧门27与车辆座位21之间和/或在车辆座位21之间。约束元件10在此要么从车辆底部26延伸出来或者锚固在车顶23中并且朝向车辆底部26延伸。通常设计为：在图9a至图11中所示的安装位置为约束元件10提供侧向安全气囊或车窗气囊的功能。在此情况下，约束元件10于是在侧向碰撞时保护车辆乘客。
在图6中示出了根据图1和图2的约束元件的可替选的安装位置。在此，示出车辆20的俯视图，其中车辆20具有座位21和在座位21之间布置的中控台24。中控台24容纳约束元件10，该约束元件分别设置用于车辆20的驾驶员或乘客。在此，约束元件10通过其底部端17牢固地固定在中控台24中或上并且在激活之后在充气状态下横向于车辆纵轴线朝向车辆20的侧门27延伸。在此，约束元件10优选在座位21或座位靠背和方向盘22或仪表盘之间，使得避免了车辆乘客30与方向盘和/或仪表盘的碰撞。
在图7中可清楚地看到约束元件10相对于车辆乘客30的布置。其中所示的约束元件10通过其底部端17固定在车顶23上并且在所示的激活状态下竖直地朝向车辆底部26延伸。在此，约束元件10位于车辆乘客30的头部31之前，使得在正面碰撞时弹跳向前的车辆乘客30的头部31通过约束元件10捕获。
图8示意性地示出了在碰撞物块32的作用下根据本发明的约束元件10的形变的时间曲线，所述碰撞物块模拟车辆乘客30对约束元件10的碰撞。在此，比较约束元件10的两个不同的几何形状的横截面构造。在图8的图示上半部示出了约束元件10的形变，该约束元件根据按照图1和图2的实施例构造。图示下半部示出了约束元件10，其具有类似的结构，其与根据图1和图2的约束元件10区别在于，横梁13、14、15并非彼此平行地定向。更确切地说，横梁13、14、15相对彼此成角度地设置，使得在第一横梁13与第二横梁14之间以及在第二横梁14与第三横梁15之间沿着前侧的腿部元件11的距离小于沿着背侧的腿部元件12的距离。
此外，在图8中说明了碰撞物块32以6m/s作用于约束元件10的初始碰撞速度。约束元件10由于碰撞物块32的作用而形变，使得其前进运动被延迟，直至碰撞物块32进入静止(V＝0m/s)。对于根据图8的约束元件10的两个变型方案，可清楚地看到：通过碰撞物块32与约束元件10基本上居中接触而使约束元件10形变，该形变导致尖端16逆向于碰撞方向运动。这对应于鳍条效应。也可清楚地看到，通过约束元件10的尖端16的逆向运动，约束元件10与碰撞物块32的形状匹配。基本上，碰撞物块32至少部分被约束元件10包围。由此，实现了，碰撞物块32沿着其运动方向引导。这样避免了碰撞物块32的移位。总之，由此形成约束元件10的非常高效的保护功能。
根据图8中的不同几何形状构造的约束元件10的比较同样可看到的是，通过横梁13、14、15和腿部元件11、12彼此间的定向可以设定约束元件10的主动形变特性。这样，可以考虑不同的车辆制造商的不同需求，其中保持鳍条效应的基本方案。根据本发明的优点因此可以应用于多个不同的车辆乘客安全系统上。
通常，约束元件10由于功能类似性可以称作安全气囊。但约束元件在结构上不同于传统安全气囊，因为碰撞能量的吸收并不完全通过气体挤压进行，而是通过约束元件10本身的机械或运动学形变来进行。一般而言，约束元件10适于所有填充安全气囊的应用。尤其是，约束元件10可用作乘客安全气囊、驾驶员安全气囊、车顶安全气囊、侧向安全气囊、车窗安全气囊(window bag)和/或行人保护安全气囊。在约束元件10之内形成的流体腔室优选与共同的或分别单独的气体发生器连接，其中流体腔室不仅可以构成在横梁13、14、15中而且构成在腿部元件11、12中。在将多个气体发生器用于唯一的约束元件10时，所述约束元件可以以预定的时间间隔来控制或激活，以便能够实现约束元件10的另一可自适应性。最后，可以在流体腔室中设置排出开口，以便也经由在流体腔室内的气体压力的改变实现附加的可自适应性。
通过约束元件10的支架状的结构或者通过在约束元件10中实现鳍条效应，约束元件10表现得自动自适应。这意味着，约束元件10自动地与碰撞场景匹配，而不必在气囊内使用附加的致动器，例如可触发的切削部，用于切开限制带。
附图标记列表
10 约束元件
11 前侧的腿部元件
12 后侧的腿部元件
13 第一横梁
14 第二横梁
15 第三横梁
16 尖端
16a 脊形部
17 底部端
18 自由空间
19 连接区域

Claims (23)

1.一种用于具有保护车辆乘客的车辆安全系统的车辆(20)的自适应的能展开的约束元件(10)，其具有至少两个至少局部基本上彼此成V形设置的腿部元件(11、12)，在所述腿部元件之间设置有至少一个横梁(13、14、15)，所述横梁将所述腿部元件(11、12)连接，每个腿部元件(11、12)具有底部端(17)，其中所述腿部元件和/或所述横梁(13、14、15)能充气，其特征在于，每个腿部元件(11、12)的底部端(17)被固定在所述车辆(20)中，以及腿部元件(11、12)被设置成使得它们具有前侧的腿部元件(11)和后侧的腿部元件(12)，其中，前侧的腿部元件(11)面向车辆乘客并且后侧的腿部元件(12)背离车辆乘客。
2.根据权利要求1所述的约束元件(10)，其特征在于，所述约束元件(10)具有在横截面上为三角形的或菱形的外轮廓。
3.根据权利要求1或2所述的约束元件(10)，其特征在于，所述约束元件具有在纵截面上为圆形的或椭圆形的或纵向弯曲的外轮廓。
4.根据权利要求1或2所述的约束元件(10)，其特征在于，所述腿部元件(11、12)通过织物的材料幅形成或通过多个彼此连接的、织物的材料幅形成。
5.根据权利要求1或2所述的约束元件(10)，其特征在于，所述腿部元件(11、12)汇聚成共同的尖端(16)。
6.根据权利要求5所述的约束元件(10)，其特征在于，在所述腿部元件(11、12)之间设置有多个横梁(13、14、15)，其中所述横梁(13、14、15)的长度朝着共同的尖端(16)减小。
7.根据权利要求6所述的约束元件(10)，其特征在于，所述横梁(13、14、15)在所述约束元件(10)的横截面中梯子横木状地设置在所述腿部元件(11、12)之间。
8.根据权利要求6或7所述的约束元件(10)，其特征在于，所述横梁(13、14、15)彼此平行地设置。
9.根据权利要求6或7所述的约束元件(10)，其特征在于，在所述横梁(13、14、15)之间沿着后侧的腿部元件(12)的距离大于沿着前侧的腿部元件(11)的距离。
10.根据权利要求6或7所述的约束元件(10)，其特征在于，在两个相邻的横梁(13、14、15)之间设置有至少一个自由空间(18)，其中所述自由空间(18)的高度与所述横梁(13、14、15)和/或所述腿部元件(11、12)的厚度相比大数倍。
11.根据权利要求6或7所述的约束元件(10)，其特征在于，每个横梁(13、14、15)分别形成单个的流体腔室，所述流体腔室流体密封地与所述腿部元件(11、12)连接。
12.根据权利要求6或7所述的约束元件(10)，其特征在于，在所述横梁(13、14、15)与所述腿部元件(11、12)之间分别设置有镖形物，使得在所述横梁(13、14、15)与所述腿部元件(11、12)之间的流体连接呈锥形变细或气密地封闭。
13.根据权利要求6或7所述的约束元件(10)，其特征在于，所述腿部元件(11、12)彼此直接流体连接，使得其形成V形的流体腔室。
14.根据权利要求1或2所述的约束元件(10)，其特征在于，一个所述横梁或各所述横梁(13、14、15)与所述腿部元件(11、12)流体连接，使得所述约束元件(10)形成共同的气囊。
15.一种用于车辆安全带系统的自适应的能展开的约束元件(10)，其具有支架状的结构，所述结构具有一个或多个流体腔室，其中所述支架状的结构构成为，使得所述约束元件(10)在力冲击作用下、至少局部施加反向于力冲击的运动和/或弯曲，其中，所述约束元件(10)根据权利要求1至14中任一项构成。
16.一种气囊模块，其具有根据权利要求1至15中任一项所述的约束元件(10)并且具有气体发生器，所述气体发生器与所述约束元件(10)的流体腔室和/或腿部元件(11、12)和/或横梁(13、14、15)流体连接。
17.一种用于车辆(20)的车辆安全系统，其具有根据权利要求1至15中任一项所述的约束元件(10)。
18.根据权利要求17所述的车辆安全系统，其特征在于，所述约束元件(10)具有两个底部端(17)和与所述底部端对置的尖端(16)，其中所述底部端(17)被固定在所述车辆(20)中并且所述尖端(16)在所述约束元件(10)的展开状态下自由地伸入所述车辆(20)的内部空间(25)中。
19.根据权利要求17或18所述的车辆安全系统，其特征在于，所述约束元件(10)与车顶(23)连接并且在展开状态下朝向车辆底部(26)延伸穿过内部空间(25)。
20.根据权利要求17或18所述的车辆安全系统，其特征在于，所述约束元件(10)固定在两个在行驶方向上并排设置的座位(21)之间并且在展开状态下横向地在座位(21)上延伸。
21.根据权利要求20所述的车辆安全系统，其特征在于，所述约束元件(10)固定在中控台(24)中或上。
22.根据权利要求19所述的车辆安全系统，其特征在于，所述底部端(17)与所述车顶(23)连接。
23.根据权利要求19所述的车辆安全系统，其特征在于，所述约束元件(10)在展开状态下朝向车辆底部(26)竖直地延伸穿过内部空间(25)。
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