CN110775008A - 包括外部系绳的膝部安全气囊装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆(2)的膝部安全气囊装置(4)。该膝部安全气囊装置包括可充气的安全气囊(6)和外部系绳(7)。安全气囊适于充气到车辆的仪表板(8)与车辆乘员(16)的膝部/胫部区域(14)之间的位置。膝部安全气囊适于在展开状态下形成第一展开模式或第二展开模式。外部系绳控制安全气囊展开到第二展开模式。安全气囊在第二展开模式中的深度(D2)大于膝部安全气囊在第一展开模式中的深度(D1)。处于展开状态的安全气囊的深度是安全气囊在膝部/胫部区域中垂直于仪表板的最大范围。本发明还涉及一种包括该膝部安全气囊装置的车辆以及一种用于展开该膝部安全气囊装置的安全气囊的方法。

Description

包括外部系绳的膝部安全气囊装置
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的膝部安全气囊装置。本发明还涉及一种包括该膝部安全气囊装置的车辆。本发明还涉及一种用于展开该膝部安全气囊装置的安全气囊的方法。
背景技术
车辆可以配备用于在碰撞期间保护车辆乘员的膝部/胫部区域的膝部安全气囊。膝部安全气囊在其充气位置意图约束车辆乘员的膝部/胫部区域，从而保护车辆乘员不会与诸如座椅前方的仪表板之类的内部物体碰撞。已知用于给不同尺寸的车辆乘员和不同碰撞模式提供保护的各种膝部安全气囊。
随着具有AD功能，即自动驾驶能力的车辆的引入，乘员有可能比现今可能的更自由地移动和调节车辆座椅。具体地，车辆的驾驶员可能期望或至少更频繁地使用比现今允许的收回更多以及更倾斜的位置，尤其是当车辆正在自动驾驶时。
因此，AD车辆的发展对诸如膝部安全气囊的可充气约束装置提出了新的挑战。当车辆处于自动驾驶模式时，车辆乘员可以进一步远离仪表板就座，并且还可以处于更倾斜的位置。因此，车辆座椅在车辆中的可调节范围可以在车辆中进一步向后增加。以这种方式，现有/当前膝部安全气囊的展开构型可能不足以在碰撞事件中实现车辆乘员的膝部/胫部区域与膝部安全气囊之间的期望的早期相互作用。同时，预期将以手动和自动驾驶模式这两种模式驾驶车辆，因此仍然需要膝部安全气囊的展开适用于就座进行手动驾驶的车辆乘员。
根据上面可以实现的是，当车辆乘员在车辆中位于进一步靠后的位置时，如车辆处于自动驾驶模式时可能发生的，期望改善在碰撞期间对车辆乘员的膝部/胫部保护，同时保持对就座进行手动驾驶车辆的车辆乘员的膝部/胫部区域的适当保护。
发明内容
本发明的目的是克服或改善现有技术的至少一个缺点，或提供有用的替代方案。
期望提供一种膝部安全气囊装置，其能够执行当处于手动驾驶模式时和当处于AD模式时保护车辆乘员的膝部/胫部区域的双重任务。
还期望提供一种改进的膝部安全气囊装置，同时保持较低的装置复杂性。
还期望提供一种改进的膝部安全气囊装置，其高效地占用有限空间，因为车辆中的可用装载体积是有限的。
上述目的可以通过权利要求1的主题实现。
因此，本发明涉及一种用于车辆的膝部安全气囊装置。该膝部安全气囊装置包括可充气的安全气囊和外部系绳。安全气囊适于充气到车辆的仪表板和车辆乘员的膝部/胫部区域之间的位置。安全气囊适于当处于展开状态时形成第一展开模式或第二展开模式。外部系绳控制安全气囊展开到第二展开模式。安全气囊在第二展开模式中的深度大于膝部安全气囊在第一展开模式中的深度。处于展开状态的安全气囊的深度是安全气囊在所述膝部/胫部区域中垂直于仪表板的最大范围。
如上所述的膝部安全气囊装置意指具有双模式功能的膝部安全气囊装置。例如，其具有如下有利效果：通过相同的装置，即单个安全气囊外壳、充气机和安全气囊，可以实现膝部安全气囊的两种不同的展开构型，从而在两种不同的模式(优选地手动驾驶模式和AD模式)中提供保护效果，如下面将进一步说明的。
外部系绳位于充气安全气囊的外部。如下面将详细描述的，外部系绳连接到安全气囊的外表面，而不是安全气囊的内侧或安全气囊的充气体积内部。
膝部安全气囊装置可包括用于选择第一和/或第二展开模式的选择装置。
膝部安全气囊装置的目的是，通过在碰撞期间为车辆乘员的膝部/胫部区域提供初始撞击表面，从而保护就座乘员的膝部/胫部区域免受与车辆仪表板的有害相互作用。为此，如本文所述，第二展开模式中的膝部安全气囊的更大深度意味着膝部安全气囊的这种有利效果，即膝部安全气囊可以在安全气囊与在车辆中沿纵向方向进一步靠后就座的车辆乘员的膝部/胫部区域之间提供早期相互作用。
安全气囊在第一和第二展开模式中的深度可分别对应于安全气囊的最小和最大深度。可以设想，安全气囊可以适于形成任何数量的展开模式，针对其中各个展开模式，安全气囊的深度落入从最小深度到最大深度的范围内。甚至可以设想，所述第一和第二展开模式之间的展开模式的数量可以是无限的。
本文使用的方向涉及车辆的已知延伸和方向。这样，车辆在纵向方向、侧向方向和高度方向上延伸，这些方向彼此垂直。纵向方向是车辆的正常行驶方向。侧向方向是车辆的横向方向。
因此，可以基于车辆乘员的就座位置来选择本文所述的膝部安全气囊的第一或第二展开模式，因此第一或第二展开模式可以被视为分别对应于就座车辆乘员的手动驾驶位置或自动驾驶AD位置。
在这种情况下，手动驾驶位置可以对应于现今的车辆乘员的正常驾驶位置。因此，手动驾驶位置可以包括对应于车辆座椅的正常调节范围的一系列就座位置，车辆乘员在该范围内根据个人条件和/或尺寸自由地进行舒适性调节。在该调节范围内，车辆乘员被定位成，就座的车辆乘员意图操作方向盘和踏板从而主动地驾驶车辆。
AD位置可以对应于车辆自动驾驶期间车辆乘员的就座位置。在这种情况下，如沿着纵向方向看到的，车辆座椅可以进一步调节到车辆后部，即，与手动驾驶位置的调节范围相比进一步向后延伸。因此，这反映了就座车辆乘员没有正在主动驾驶车辆的情况，并且因此方向盘和/或踏板无须在就座车辆乘员的操作范围内。车辆座椅可以进一步调节到倾斜位置，以允许车辆乘员在车辆处于自动驾驶时放松或休息。
膝部安全气囊的深度是展开的膝部安全气囊在膝部/胫部区域中垂直于仪表板的最大范围。因此，安全气囊的深度沿着纵向和高度方向向下-向后延伸。所以，深度的增加意味着安全气囊填充更大的空间并且随后在车辆中进一步向后延伸，如在车辆的纵向方向上看到的。这可以被视为反映了车辆乘员已经将他/她的就座位置进一步调整到车辆后部，从而造成仪表板与就座车辆乘员的膝部/胫部区域之间的空间更大的情况。
如上所述的膝部安全气囊装置具有在车辆中进一步向后延伸的第二展开模式，这意味着安全气囊能够在就座车辆乘员比在手动驾驶期间在车辆中进一步向后定位的情况下，诸如上面所描述的，当车辆处于AD，即自动驾驶模式时，与车辆乘员的膝部/胫部区域进行早期相互作用。
在第二展开模式中，安全气囊的深度可以比在第一展开模式中的深度大至少10cm，优选地至少15cm，更优选地至少20cm，最优选地至少25cm。以这种方式，可以在安全气囊与在车辆中进一步向后就座的车辆乘员之间实现有利的早期相互作用。
如前所述，膝部安全气囊装置的积极效果是，可以以两种不同的展开模式使用相同的装置，即，给单个安全气囊充气的单个充气机。安全气囊在两种展开模式中具有相同的可充气容积，例如在两种展开模式中给相同的安全气囊充气。安全气囊将以第一展开模式展开至其完全延伸，从而呈现第一形状。在由外部系绳控制的第二展开模式中，安全气囊的形状将适于提供更大的安全气囊深度。因此，外部系绳仅在第二展开模式中起作用，即控制安全气囊。
外部系绳连接到安全气囊，以限制并由此成形第二展开模式下的安全气囊，该系绳控制展开并因此控制安全气囊在展开时的位置。以这种方式，可以提供更大的深度。
膝部安全气囊装置的这种构型意味着外部系绳适用于控制安全气囊的展开，以便其提供或促进安全气囊的更大深度。通过控制安全气囊的展开，外部系绳调整安全气囊的形状。换句话说，通过调整安全气囊的形状，可以改变安全气囊的位置并随后改变安全气囊的深度。这样，控制安全气囊展开的外部系绳意味着，与不通过外部系绳对安全气囊施加限制的情况相比，膝部安全气囊装置将呈现具有更大深度的展开状态。因此，在第二展开模式中，外部系绳控制安全气囊以适应具有安全气囊的更大深度的形状。这意味着膝部安全气囊装置可以呈现两种不同的构型或形状，其中一种比另一种在纵向方向上进一步向后延伸。
因此，本文使用的系绳意味着它充当在第二展开模式中选择性地定位展开的安全气囊的装置。因此，它主要不影响或改变充气体积，而是迫使充气体积适应某种形状。
在第二展开模式中，外部系绳可以适于将安全气囊的顶端或顶部连接到安全气囊的下端或下部，或者连接到将安全气囊的下端或下部锚固到车辆的支撑结构。这是有利的，因为这意味着系绳将起到带动展开的安全气囊的端部比在第一展开模式中更靠近彼此的作用，从而限制安全气囊的完全延伸，并且相反迫使安全气囊的至少一部分适应弯曲形状，即圆形区段，例如半圆形，或拱形或折叠形状。以这种方式，在第二展开模式中提供了安全气囊的更大深度。
如已经提到的，外部系绳连接到安全气囊外部。安全气囊的顶端是顶部的端部。它是安全气囊的距离充气点最远的点。因此，外部系绳可以连接在安全气囊的顶部区域内。类似地，安全气囊的下端是下部的端部。安全气囊的下端可以对应于安全气囊的充气点。在该端部处，安全气囊锚固在安全气囊壳体中，并且因此系绳可以锚固到壳体，即安全气囊的支撑结构。
如可以理解的，在外部系绳的每个端部处都可以存在一系列适当的连接位置，仍然实现带动端部集中并迫使安全气囊的至少一部分适应弯曲形状，即圆形区段，例如半圆形，或拱形或折叠形状的效果。
举例来说，外部系绳的各个连接部可以间隔开展开的安全气囊的完全延伸长度的至少30％的距离，优选地展开的安全气囊的完全延伸长度的至少60％的距离，更优选地展开的安全气囊的完全延伸长度的至少90％的距离。外部系绳的连接部可以以展开的安全气囊的完全延伸长度间隔开，因此对应于如上所述连接在安全气囊的端部处的外部系绳。
可以设想，在不受外部系绳影响的情况下，安全气囊可以对应于当前现有的安全气囊构型，如下面将进一步详细描述的，而外部系绳可以选择性地用于控制安全气囊的展开以实现本文所限定的第二展开模式。
如本文所述的膝部安全气囊装置优选地涉及用于保护车辆乘员的膝部/胫部区域的多腔室安全气囊。多腔室安全气囊包括多个腔室或由多个腔室组成，这些腔室彼此流体连通。因此，安全气囊的一个或多个腔室一个接一个地顺序设置，以便从单个充气机连续地填充这些腔室。安全气囊以未展开状态存储在壳体或模块中，该壳体或模块通常位于仪表板的下部或下侧，在脚部空间(foot well)上方。当启动安全气囊的展开时，安全气囊沿着仪表板在仪表板与车辆乘员的膝部/胫部区域之间的空间中展开。因此，在本文所描述的第一展开模式中，安全气囊的腔室沿着仪表板展开至其完全延伸。膝部安全气囊将以这种方式具有沿着仪表板延伸的主要展开方向。因此，当从车辆侧面观察时，将看到膝部安全气囊在车辆中向上-向后展开。安全气囊还在车辆的横向方向上具有延伸。
膝部安全气囊装置可以包括任何数量的如本文所述的外部系绳。由于安全气囊具有横向延伸，所以多个外部系绳可以沿着展开的安全气囊的横向方向间隔开。外部系绳也可以沿着展开方向间隔开。
可以设想，在不受外部系绳影响的情况下，上述安全气囊的第一展开模式可以针对以手动驾驶位置就座的车辆乘员提供适当的保护效果。根据此推理，其中外部系绳迫使安全气囊实现更大深度的第二展开模式可以针对以本文限定的AD位置就座的车辆乘员提供适当的保护效果。
因此，外部系绳适于在第二展开模式中选择性地控制膝部安全气囊的形状和位置，优选地，使得安全气囊的至少一部分在车辆的纵向方向上比在第一展开模式中更向后延伸。
鉴于如上所述的多腔室安全气囊，可以看到外部系绳的各个连接部间隔开至少一个腔室，优选地间隔开至少两个腔室，更优选地间隔开至少三个腔室，从而实现设定安全气囊的形状并因此使安全气囊的至少一部分在车辆的纵向方向上比在第一展开模式中进一步向后延伸的期望效果。
外部系绳可以包括与安全气囊的顶端或顶部附接的第一附接部，以及与安全气囊的下端或下部、或者与将安全气囊的下端或下部锚固到车辆的支撑结构附接的第二附接部。此外，外部系绳可以被选择性地释放。在第一展开模式中，外部系绳可以在第一和第二附接部中的至少一个处从安全气囊释放。以这种方式，系绳将不限制安全气囊的展开，这将呈现不受外部系绳影响的展开模式和位置，即第一展开模式。
外部系绳可以通过缝合进行附接，例如通过撕裂缝(tear seam)。撕裂缝还可以组成或构成选择装置。
作为在附接部处释放外部系绳的替代或补充，外部系绳可以包括可选择性地释放的延伸部分。在第一展开模式中，该延伸部分被释放，从而增加外部系绳的操作长度。以这种方式，外部系绳的操作长度可以增加到使得外部系绳在安全气囊完全延伸时将不会对安全气囊施加任何力的程度，并且因此将呈现不受外部系绳影响的展开模式和位置。
操作长度是系绳在外部系绳的第一和第二附接部之间延伸的部分。因此，外部系绳的操作长度是系绳的影响安全气囊的展开的部分。
延伸部分可以形成外部系绳的折叠部分或环部分，折叠部分或环部分可释放地附接到外部系绳的其余部分。在释放延伸部分时，外部系绳的操作长度增加了延伸部分的长度。
如果没有附接到外部系绳的其余部分上的位置，则延伸部分可以例如附接到安全气囊外壳或其某个部分。值得注意的是，延伸部分可以适于附接成，使得能够实现其中延伸部分仍然附接(即没有被释放)的安全气囊的展开状态。
可以设想，外部系绳可包括多个延伸部分，例如形成上文所述的外部系绳的折叠部分或环部分。每个延伸部分可以被单独地可释放地附接，例如通过撕裂缝。以这种方式，可以以对应于延伸部分的数量的多种展开模式来控制外部系绳的操作长度，从而控制安全气囊的形状。
第一展开模式中的外部系绳的操作长度可以限定最大长度，并且第二展开模式中的外部系绳的操作长度可以限定最小长度。在设想到的多种展开模式中的外部系绳的操作长度可以在该范围内。
如前所述，连接安全气囊两端的外部系绳意味着系绳将用于带动安全气囊的端部彼此靠近，从而迫使安全气囊适应弯曲形状，即圆形区段，例如半圆形，或拱形或折叠形状。弯曲形状将使得展开的安全气囊的至少一部分比安全气囊不受系绳限制时进一步向后延伸。可以看出，外部系绳的操作长度控制安全气囊弯曲的程度。外部系绳的操作长度越短，安全气囊越弯曲，因为这样带动安全气囊的端部更靠近彼此。随后，安全气囊的至少一部分将在纵向方向上进一步向后延伸。此外，弯曲部分构成用于车辆乘员的膝部/胫部区域的撞击表面。
外部系绳可包括带子、或线材或面板或由其组成。系绳可以是诸如纺织品、塑料和/或金属线的材料。外部系绳也可以是与安全气囊本身相同的材料。
当安全气囊处于第一或第二展开模式时，外部系绳可以设置成位于仪表板和安全气囊之间的空间中。在所述第二展开模式中，这具有使得展开的安全气囊适应于从仪表板观察的凸形的积极效果。以这种方式，成形的安全气囊形成就座车辆乘员的膝部/胫部区域在碰撞期间的初始撞击表面。另一个积极效果是，在第一展开模式中，保护车辆乘员不接触松弛并且可能松散的外部系绳。
当安全气囊处于第一或第二展开模式时，外部系绳还可以设置成位于安全气囊与车辆乘员的膝部/胫部区域之间的空间中。例如，与上面描述的外部系绳位于相反侧的情况相比，这导致展开的安全气囊的上述弯曲形状将被倒转成凹形。在这种情况下，除了与安全气囊的表面接触之外，车辆乘员的膝部/胫部区域还可以与外部系绳本身的至少一部分相互作用。
在这种情况下，外部系绳可以优选地是面板。该面板可以构成初始撞击表面的主要部分，并且因此被成形以接收就座车辆乘员的膝部/胫部区域的至少一部分。可以设想，面板可以部分地代表用于车辆乘员的膝部/胫部区域的第一接触表面，并且随后，面板和车辆乘员的膝部/胫部区域将撞击安全气囊的其余部分。
选择装置可以适用于外部系绳的可选择的释放和/或延伸部分的可选择的释放。
选择装置可以包括撕裂缝或由撕裂缝组成。这是有利的，因为它实现了用于执行释放附接部的选择的容易且简单的方式。撕裂缝可以构成外部系绳的第一和第二附接部以及延伸部分的可释放附接部。
撕裂缝还可以适用于通过启动装置打开，即撕开。
用于启动选择装置的启动装置可以包括爆破释放装置或由其组成，诸如爆炸紧固件。因此，撕裂缝可以以技术人员已知的方式连接到爆破释放装置。举例来说，爆破释放装置可以进而连接到控制单元。在从控制单元接收到指示已经选择打开撕裂缝的电信号之后，爆破释放装置被启动并因此打开撕裂缝。
在膝部安全气囊的未展开状态下，第一和第二附接部的撕裂缝以及延伸部分的附接部的撕裂缝是完整的，即闭合的。在启动膝部安全气囊装置之后，选择第一或第二展开模式，并且在安全气囊的展开之前或与其一起，通过启动装置启动适当的选择装置。启动装置也可以在安全气囊的展开期间启动。
本发明还涉及一种包括仪表板和本文所述的膝部安全气囊装置的车辆，该膝部安全气囊装置包括可充气的安全气囊，该安全气囊适于充气到所述车辆的所述仪表板与车辆乘员的膝部/胫部区域之间的位置。
该车辆可以是自动驾驶车辆，即AD车辆。
该车辆可包括用于检测就座车辆乘员的位置的至少一个传感器。传感器的输出可以用作控制第一或第二展开模式的可选择的展开的基础。
如前所述，车辆乘员的位置可以指的是车辆乘员是否在正常驾驶调节范围内就座，或者车辆乘员是否如AD期间所设想的那样比正常驾驶调节范围进一步靠后就座。可以使用任何类型的检测装置来检测车辆乘员的位置，诸如(多个)摄像机和/或其它类型的传感器，诸如雷达、LIDAR和座椅位置传感器。可以预料到，仪表板与就座车辆乘员的膝部/胫部区域之间的距离与检测装置无关，与选择展开模式有关。值得注意的是，检测就座车辆乘员的位置可以直接或间接地提供上述距离。
本发明还涉及一种用于展开本文所述的膝部安全气囊装置的安全气囊的方法。该方法包括检测就座车辆乘员的位置，基于检测到的位置来选择膝部安全气囊的第一展开模式或第二展开模式，以及基于该选择根据第一展开模式或第二展开模式来展开安全气囊。
上述方法意味着双功能膝部安全气囊装置的积极效果。根据车辆乘员的就座位置来选择第一或第二展开模式。
该方法可以包括，在膝部安全气囊装置包括选择装置的情况下，借助于选择装置来选择安全气囊的第一或第二展开模式。
附图说明
下面将参考附图通过非限制性实施方式进一步解释本发明，其中：
图1a和图1b示出了根据本发明的膝部安全气囊装置的第一和第二展开模式；
图2示出了根据本发明的膝部安全气囊装置的第一展开模式的另一个实施方式；
图3示出了根据本发明的膝部安全气囊装置的第二展开模式的另一个实施方式；
图4示出了包括根据本发明的膝部安全气囊装置的车辆；
图5示出了根据本发明的方法。
应当注意，附图是示意性的，并且各个部件不一定按比例绘制，并且为了清楚起见，可能夸大了本发明的一些特征的尺寸。
具体实施方式
在下文中，将通过实施方式来举例说明本发明。然而，应该认识到，包括实施方式是为了解释本发明的原理，而不是限制由所附权利要求限定的本发明的范围。来自一个实施方式的特征可以与任何其它实施方式的一个或多个特征组合。
将参考图1至图5进一步解释本发明及其优于现有技术的优点。本文使用的方向涉及车辆的和车辆中的已知延伸和方向。这样，车辆在纵向方向X、侧向方向和高度方向Z上延伸，这些方向彼此垂直，参见图1a。纵向方向X是车辆的正常行驶方向。侧向方向是车辆的横向方向，因此未示出。
图1a和图1b示意性地示出了包括根据本发明实施方式的膝部安全气囊装置4的车辆2。膝部安全气囊装置4包括以两种不同的展开模式展开的安全气囊6和外部系绳7。图1a示出第一展开模式，图1b示出第二展开模式。仅示意性地描绘了车辆2。该车辆可以是AD车辆。还示意性地描绘了仪表板8。膝部安全气囊装置4包括壳体10，壳体10中存放未展开时的可充气安全气囊和用于使安全气囊充气和展开的充气机12。示意性地示出充气机12在壳体10中。如图所示，安全气囊6适于充气并由此展开到仪表板8与就座车辆乘员16的膝部/胫部区域14之间的位置。仅示出了在车辆的车辆座椅18中就座的车辆乘员16的下肢，示意性地示出车辆座椅18。安全气囊6可操作地连接到充气机12，以用于从其中接收气体。
图1a和图1b中示出壳体10在仪表板8的下侧，但也可以位于仪表板的下部，这取决于仪表板的构型。
安全气囊6被描绘为多腔室安全气囊。因此，在安全气囊6中形成多个分开的腔室20、......、腔室25。腔室20、......、腔室25在图1至图3中被示意性地描绘为椭圆形。腔室由安全气囊内形成的分隔件分开。分隔件具有通孔或孔或开口，以用于气体在腔室之间流动。安全气囊6通过位于仪表板8下侧的展开开口26充气。图1a和图1b中的安全气囊8被示为具有六个展开的腔室20、......、腔室25。值得注意的是，安全气囊6可包括任何数量的腔室或由单个腔室组成。
与参见图1a的第一展开模式相比，在参见图1b的第二展开模式中，通过外部系绳7迫使安全气囊6适应于不同的形状。因此，外部系绳7控制安全气囊6展开到第二展开模式。外部系绳7位于充气的安全气囊6的外部。因此，外部系绳连接到安全气囊的外表面。
如本领域技术人员已知的，在检测到需要展开安全气囊的碰撞情况之后，控制器将引导致动电路以启动安全气囊的展开。
在启动安全气囊6的展开之后，安全气囊6就在仪表板8与车辆乘员的膝部/胫部区域14之间的空间中沿仪表板8展开。在本文所述的第一展开模式中，安全气囊6的腔室20、…...、腔室25沿仪表板8展开至其完全延伸。这样，在第一展开模式中，将看到安全气囊6具有基本上沿仪表板延伸的主要展开方向，参见图1a。因此，当从车辆侧面观察时，将看到膝部安全气囊在车辆中向上-向后展开。安全气囊还在车辆的横向方向上延伸。
处于展开状态的安全气囊6的深度D1、D2是安全气囊6在所述膝部/胫部区域14中垂直于仪表板8的最大范围，参见图1a和图1b。安全气囊6在第二展开模式中的深度D2大于安全气囊6在第一展开模式中的深度D1，参见图1a和图1b。因此，安全气囊6的深度D1、D2沿纵向方向X和高度方向Z向后-向下延伸。如图所示，与图1a中相比，图1b中的膝部/胫部区域14相对于仪表板8进一步向后。因此，在第二展开模式中，可以通过安全气囊6的更大深度D2来实现车辆乘员的膝部/胫部区域14与安全气囊6之间的期望的早期相互作用。
因此，所描述的膝部安全气囊装置意味着双模式功能。这例如具有以下有利效果：通过相同的装置，即单个安全气囊外壳、充气机和安全气囊，可以实现安全气囊的两种不同的展开构型，从而在两种不同的模式(优选地手动驾驶模式和AD模式)中提供保护效果。
如图所示的膝部安全气囊装置具有在车辆中进一步向后延伸的第二展开模式，该膝部安全气囊装置意味着，与手动驾驶位置的调节范围相比，安全气囊能够在就座车辆乘员在车辆中进一步向后定位的情况下(诸如当车辆处于AD时)实现与车辆乘员的膝部/胫部区域的早期相互作用。
可以设想，参见图1a，不受外部系绳7影响的安全气囊6可以对应于当前现有的安全气囊构型，而外部系绳7可以选择性地用于控制安全气囊6展开到本文定义的第二展开模式。
在第二展开模式中，安全气囊6的深度D2可以比第一展开模式中的深度D1大至少10cm，优选地至少15cm，更优选地至少20cm，最优选地至少25cm。以这种方式，可以实现在安全气囊6与在车辆2中进一步向后就座的车辆乘员16之间的有利的早期相互作用。相比之下，如果在这种情况下使用当前现有的安全气囊展开构型，例如，当车辆乘员比在手动驾驶模式中的车辆座椅的调节范围进一步靠后就座时，显然在展开并且完全延伸的安全气囊与就座车辆乘员的膝部/胫部区域之间将保留显著的间隙或空间。
膝部安全气囊装置4包括外部系绳7，参见图1a和图1b。外部系绳7控制安全气囊6展开到第二展开模式。首先，着重解释图1b所示的第二展开模式。外部系绳7连接到安全气囊6，以用于控制安全气囊6以第二展开模式展开，从而控制安全气囊6的位置，如图1b所示。膝部安全气囊装置4可包括本文所述的任何数量的外部系绳7。由于安全气囊6具有横向延伸，所以多个外部系绳7可沿着展开的安全气囊6的横向方向间隔开，但也可以沿着展开方向间隔开。
根据图1b可以容易地理解，与图1a中的第一展开模式相比，外部系绳7限制展开的安全气囊6的完全延伸，并且反而迫使安全气囊的至少一部分适应弯曲形状或拱形。以这种方式，提供了安全气囊6在第二展开模式中的更大的深度D2。如图1b所示，外部系绳7将安全气囊6的顶部28连接到安全气囊6的下部30。这样，外部系绳7将用于带动展开的安全气囊6的端部比在第一展开模式中(参见图1a)更接近彼此，从而限制安全气囊6的完全延伸，并且反之迫使安全气囊6适应弯曲形状，即圆形区段。弯曲形状也可以是折叠形状或拱形。与安全气囊6不受外部系绳7限制的情况相比，弯曲形状将使安全气囊6的至少一部分进一步向后延伸。换句话说，通过调整安全气囊6的形状，可以改变安全气囊的位置并随后增加安全气囊6的深度D2。
外部系绳7位于安全气囊6的外部。安全气囊的顶端是顶部28的端部。它是安全气囊6的距离展开开口16处的充气点最远的点。外部系绳可以在安全气囊6的顶部区域内连接，即连接到安全气囊的顶端或顶部28。类似地，安全气囊的下端是下部30的端部。因此，外部系绳7可以连接到安全气囊6的下端或下部30。安全气囊的下端可以对应于安全气囊6的充气点。在该端部处，安全气囊6锚固在安全气囊壳体10中，因此外部系绳7可以锚固到壳体10，从而形成安全气囊6的支撑结构。因此，可以在安全气囊的每个端部处存在一个范围，外部系绳的连接部可以定位在该范围内，同时仍然实现带动安全气囊6的端部集中并迫使安全气囊6适应弯曲形状，即圆形区段，例如半圆形，或拱形或折叠形状的效果。
举例来说，外部系绳的各个连接部可以间隔开展开的安全气囊的完全延伸长度的至少30％的距离，优选地展开的安全气囊的完全延伸长度的至少60％的距离，更优选地展开的安全气囊的完全延伸长度的至少90％的距离。外部系绳的连接部可以间隔开展开的安全气囊的完全延伸长度，从而对应于如上所述连接在安全气囊的端部处的外部系绳。
作为另一个示例，鉴于如上所述的多腔室安全气囊，可以看到外部系绳的各个连接部由至少一个腔室间隔开，优选地由至少两个腔室间隔开，更优选地由至少三个腔室间隔开，由此实现了成形安全气囊，并且因此使安全气囊的至少一部分在车辆的纵向方向上比在第一展开模式中进一步向后延伸的期望效果。
通过控制安全气囊6的展开，外部系绳7调整安全气囊6的形状。换句话说，通过调整安全气囊6的形状，可以改变安全气囊6的位置并随后增加安全气囊6的深度D2。
因此，本文所用的外部系绳7意味着它充当用于在第二展开模式中选择性地定位展开的安全气囊6的装置。因此，它不会影响或改变安全气囊6的充气体积，而是迫使充气体积适应某种形状。
图1a和图1b中的外部系绳7位于仪表板8与展开的安全气囊6之间的空间中。这使得安全气囊6在第二展开模式中适应于从仪表板8观察到的凸形。这样，成形的安全气囊图6构成用于就座车辆乘员16的膝部/胫部区域14在碰撞期间的初始撞击表面。
作为替代方案，外部系绳7可以位于展开的安全气囊6与就座车辆乘员16的膝部/胫部区域14之间的空间中。这样，外部系绳7可以迫使安全气囊6从仪表板8看呈凹形，这将在下面参考图3进一步说明。
回到图1a和图1b，可以发现，外部系绳7可以通过第一附接部32连接到安全气囊6的顶端或顶部28，并通过第二附接部34连接到安全气囊的下端或下部30、或连接到固定安全气囊6的下端或下部30的支撑结构10。外部系绳7可以被选择性地释放，如图1a所示。
在第一展开模式中，参见图1a，外部系绳7已经在第一附接部32处被释放。外部系绳7仍然在其第二附接部34处连接。因此，外部系绳7是松弛的，但仍然连接到膝部安全气囊装置4。以这种方式，外部系绳7将不会限制安全气囊6的展开，安全气囊6将呈现不受外部系绳7影响的展开模式和位置，即第一展开模式。
作为替代或补充，外部系绳7可以在第二附接部34处被释放。
外部系绳可以通过缝合进行附接，例如通过撕裂缝。撕裂缝还可以包括选择装置或由选择装置构成，这将在下面进一步详述。
作为在附接部32、34处释放外部系绳7的替代或补充，外部系绳7可包括可选择性地释放的延伸部分。在第一展开模式中，延伸部分被释放，从而增加外部系绳7的操作长度。这样，外部系绳7的操作长度延伸到当展开的安全气囊6已经完全延伸时外部系绳7仍松弛，并且因此不影响安全气囊6的展开和形状的程度，即第一展开模式，这在图2中示出。
外部系绳7的操作长度是外部系绳7在外部系绳7的第一附接部32与第二附接部34之间延伸的部分。
如图2所示，外部系绳7仍通过其附接部32、34连接，但不影响安全气囊6的形状。外部系绳7是松弛的，因此不张紧。由此，延伸部分的长度可以适用于，使得延伸部分的释放将外部系绳7的操作长度增加到外部系绳7不会影响安全气囊6的形状的程度，因此它将对应于有如外部系绳7的附接部32、34中的至少一个被释放。
延伸部分可以形成外部系绳7的折叠部分或环部分。折叠部分可以例如可释放地附接到外部系绳的其余部分。在释放延伸部分之后，外部系绳7的操作长度增加了延伸部分。因此，折叠部分形成外部系绳的延伸部分，其在释放之后将增加外部系绳7的长度。
图2中示出延伸部分是外部系绳7的操作长度的一部分，因此仅示出其释放状态。如果不附接到外部系绳7的其余部分上的位置，则延伸部分可以例如附接到壳体10或其某个部分。值得注意的是，延伸部分适于附接成，使得能够实现其中延伸部分仍然附接(即没有被释放)的展开状态。
可以设想，外部系绳7可以包括多个延伸部分，例如，形成上文所述的外部系绳7的折叠部分。每个延伸部分可以被单独地可释放地附接，例如通过撕裂缝。以这种方式，可以以对应于延伸部分的数量的多种展开模式来控制外部系绳7的操作长度，从而控制安全气囊6的形状。
第一展开模式中的外部系绳7的操作长度可以限定最大操作长度，并且第二展开模式中的外部系绳7的操作长度可以限定最小操作长度。在设想到的多种展开模式中，外部系绳7的操作长度可以在该范围内。
鉴于此，外部系绳7的操作长度控制安全气囊6弯曲或弯的程度。外部系绳7的操作长度越短，安全气囊6将弯或弯曲得越多，因为这带动安全气囊6的端部更靠近彼此。随后，安全气囊6的至少一部分将在纵向方向X上更向后延伸，从而更好地填充仪表板8与膝部/胫部区域14之间的间隙，以防就座的车辆乘员16在车辆2中处于更向后的位置。
外部系绳7可以包括带子、或线材或面板或者由其组成。外部系绳7可以是诸如纺织品、塑料和/或金属线的材料。外部系绳7也可以与安全气囊6本身是相同的材料。
如上所述，当安全气囊6处于展开状态时，外部系绳7可以位于安全气囊6与车辆乘员16的膝部/胫部区域14之间的空间中，如图3中的第二展开模式所示。这使得与图1b中所示的外部系绳7位于仪表板8与安全气囊6之间的空间相比，安全气囊6适应于被倒转成凹形的弯曲形状。根据该构型可以得出，如图3所示，安全气囊6的显著更小的部分将构成用于车辆乘员16的膝部/胫部区域14的撞击表面。反而，外部系绳7可以形成就座车辆乘员16的膝部/胫部区域14在碰撞期间的初始撞击表面的至少一部分。
在外部系绳7在展开的安全气囊6与就座车辆乘员16和的膝部/胫部区域14之间延伸的情况下，参见图3，外部系绳7由面板构成可能是特别有利的。该面板可以构成初始撞击表面的至少一部分，并且因此被成形以接收就座车辆乘员16的膝部/胫部区域14的至少一部分。可以设想，面板可以代表第一接触表面，并且随后，面板和车辆乘员的膝部/胫部区域将接触安全气囊6的其余部分。
本文所述的膝部安全气囊装置4包括用于选择第一和/或第二展开模式的选择装置。膝部安全气囊装置4可包括用于可选择地释放外部系绳7的选择装置，如图1a所示。作为替代或补充，膝部安全气囊装置4可包括用于可选择地释放延伸部分的选择装置，如图2所示。
选择装置可包括撕裂缝或由撕裂缝组成。这是有利的，因为它实现了用于执行释放附接部的选择的容易且简单的方式。撕裂缝可以构成外部系绳的第一和第二附接部以及延伸部分的可释放附接部。
撕裂缝还可以适于通过启动装置打开，即撕开。
用于启动选择装置的启动装置可包括爆破释放装置或由其组成，诸如爆炸紧固件。因此，撕裂缝可以以技术人员已知的方式连接到爆破释放装置。启动爆破释放装置将打开撕裂缝，这样该撕裂缝将不再充当附接部。举例来说，爆破释放装置可以进而连接到控制单元。在从控制单元接收到指示已经选择打开撕裂缝的电信号之后，爆破释放装置被启动并因此打开撕裂缝。
在膝部安全气囊的未展开状态中，第一和第二附接部的撕裂缝和/或延伸部分的附接部的撕裂缝是完整的，即闭合的。在启动膝部安全气囊装置之后，选择第一或第二展开模式，并且在安全气囊的展开之前或与其同时通过启动装置来启动适当的选择装置。启动装置也可以在安全气囊的展开期间启动。
参考图4，其示意性地示出了包括仪表板8和膝部安全气囊装置4的车辆2。车辆2还包括用于检测就座车辆乘员的位置的至少一个传感器36。传感器36的输出用作控制第一或第二展开模式的可选择的展开的基础，如图4中的箭头所示。这可以包含，基于安全气囊的实施方式，释放第一或第二附接部或者释放延伸部分。举例来说，控制器38适于从传感器36接收信息，并且还适于向膝部安全气囊装置4发送信号以致动安全气囊的展开。
如前所述，车辆乘员的位置可以指的是车辆乘员是否在正常驾驶调节范围内就座，或者车辆乘员是否如在AD期间所设想的那样比正常驾驶调节范围进一步靠后就座。可以使用任何类型的检测装置来检测车辆乘员的位置，诸如(多个)摄像机和/或其它类型的传感器，诸如雷达、LIDAR和座椅位置传感器。可以预料到，仪表板与就座车辆乘员的膝部/胫部区域之间的距离40与选择用于检测的装置无关，与选择展开模式有关，参见图1b。值得注意的是，检测就座车辆乘员的位置将直接或间接地提供上述距离40。
参考图5，将描述用于展开根据本发明的膝部安全气囊装置的安全气囊的方法。该方法包括
100：检测就座车辆乘员的位置，
200：基于检测到的位置，选择安全气囊的第一展开模式或第二展开模式，
300：基于所选择的展开模式，根据第一或第二展开模式来展开安全气囊。
上述方法意味着双功能膝部安全气囊装置的积极效果。根据车辆乘员的就座位置来选择第一或第二展开模式。
参考图5，该方法的步骤200可以包括，在膝部安全气囊装置包括选择装置的情况下，借助于选择装置来选择安全气囊的第一展开模式或第二展开模式。
在所附权利要求的范围内，对本发明的进一步修改是可行的。因此，不应认为本发明受限于本文所描述的实施方式和附图。相反，本发明的完整范围应该参考说明书和附图通过所附权利要求来确定。

Claims (15)

1.一种用于车辆(2)的膝部安全气囊装置(4)，所述膝部安全气囊装置(4)包括可充气的安全气囊(6)和外部系绳(7)，
所述安全气囊(6)适于充气到所述车辆(2)的仪表板(8)与车辆乘员(16)的膝部/胫部区域(14)之间的位置，
其特征在于
所述安全气囊(6)适于当处于展开状态时形成第一展开模式或第二展开模式，
所述外部系绳(7)控制所述安全气囊(6)展开到所述第二展开模式，并且其中
所述安全气囊(6)在所述第二展开模式中的深度(D2)大于所述膝部安全气囊(6)在所述第一展开模式中的深度(D1)，处于展开状态的所述安全气囊(6)的深度(D1，D2)是所述安全气囊(6)在所述膝部/胫部区域(14)中垂直于所述仪表板(8)的最大范围。
2.根据权利要求1所述的膝部安全气囊装置(4)，其特征在于，在所述第二展开模式中，所述安全气囊的所述深度(D2)比在所述第一展开模式中的所述深度(D1)大至少10cm，优选地至少15cm，更优选地至少20cm，最优选地至少25cm。
3.根据权利要求1或2所述的膝部安全气囊装置(4)，其特征在于，在所述第二展开模式中，所述外部系绳(7)适用于将所述安全气囊(6)的顶端或顶部(28)连接到所述安全气囊(6)的下端或下部(30)、或连接到将所述膝部安全气囊(6)的所述下端或下部(30)锚固到所述车辆(2)的支撑结构(10)。
4.根据权利要求3所述的膝部安全气囊装置(4)，其特征在于，所述外部系绳(7)包括与所述安全气囊(6)的所述顶端或顶部(28)附接的第一附接部(32)，以及与所述安全气囊(6)的所述下端或下部(30)或与所述支撑结构(10)附接的第二附接部(34)，所述支撑结构(10)将所述安全气囊(6)的所述下端或下部(30)锚固到所述车辆(2)，所述外部系绳(7)能够被选择性地释放，并且
在所述第一展开模式中，所述外部系绳(7)在所述第一附接部(32)和所述第二附接部(34)中的至少一个处被从所述安全气囊(6)释放。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的膝部安全气囊装置(4)，其特征在于，所述外部系绳(7)包括能够选择性地释放的延伸部分，并且
在所述第一展开模式中，所述延伸部分被释放，从而增加所述外部系绳(7)的操作长度。
6.根据权利要求5所述的膝部安全气囊装置(4)，其特征在于，所述延伸部分形成所述外部系绳(7)的折叠部分或环部分，所述折叠部分或环部分可释放地附接到所述外部系绳(7)的其余部分，并且在释放所述延伸部分之后，所述外部系绳(7)的所述操作长度增加了所述延伸部分。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的膝部安全气囊装置(4)，其特征在于，所述外部系绳(7)包括带子、线材或面板或由其组成。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的膝部安全气囊装置(4)，其特征在于，所述外部系绳(7)被设置成，当所述安全气囊(6)处于所述第一展开模式或所述第二展开模式中时，所述外部系绳(7)位于所述仪表板(8)与所述安全气囊(6)之间的空间中。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的膝部安全气囊装置(4)，其特征在于，所述膝部安全气囊装置(4)包括用于选择所述第一展开模式和/或所述第二展开模式的选择装置。
10.根据从属于权利要求4至6中的任一项的权利要求9所述的膝部安全气囊装置(4)，其特征在于，所述选择装置适于在从属于权利要求4时能够选择性地释放所述外部系绳(7)，或者适于在从属于权利要求5或6时能够选择性地释放所述延伸部分。
11.根据权利要求9或10所述的膝部安全气囊装置(4)，其特征在于，所述选择装置包括撕裂缝或由撕裂缝组成。
12.一种包括仪表板(8)和根据前述权利要求中的任一项所述的膝部安全气囊装置(4)的车辆(2)，所述车辆(2)包括可充气的安全气囊(6)，所述安全气囊(6)适于充气到所述车辆(2)的所述仪表板(8)与车辆乘员(16)的膝部/胫部区域(14)之间的位置。
13.根据权利要求12所述的车辆(2)，其特征在于，所述车辆(2)还包括用于检测就座车辆乘员的位置的至少一个传感器(36)，所述传感器(36)的输出用作选择所述第一展开模式或所述第二展开模式的基础。
14.一种展开根据权利要求1至11中的任一项所述的膝部安全气囊装置(4)的安全气囊(6)的方法，所述方法包括：
(a)检测(100)就座车辆乘员(16)的位置，
(b)基于检测到的所述位置，选择(200)所述安全气囊(6)的所述第一展开模式或所述第二展开模式，
(c)基于所述选择，根据所述第一展开模式或所述第二展开模式来展开(300)所述安全气囊(6)。
15.根据权利要求14所述的方法，在根据权利要求9-11中的任一项所述的所述膝部安全气囊装置(4)的情况下，其中步骤(b)包括：
借助于所述选择装置来选择所述第一展开模式或所述第二展开模式。
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