CN110893832B - 用于车顶安装式安全气囊的支撑件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于车顶安装式安全气囊的支撑件。一种用于包括车顶和舱室的车辆的模块，其包括限定腔室并具有与腔室流体连通的开口的壳体。壳体构造成放置在车顶中。安全气囊设置在腔室中并且可充气到通过开口延伸到舱室中的展开状态。可枢转地连接至壳体的门闭合开口。响应于安全气囊的展开，门可枢转远离车顶，为正在展开的安全气囊提供反作用表面。门在闭合开口时具有第一长度，并且在枢转远离车顶时具有大于第一长度的第二长度。

Description

用于车顶安装式安全气囊的支撑件
相关申请
本申请要求于2018年9月13日提交的美国临时申请序列No.62/730,581的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及车辆安全气囊，并且尤其涉及用于车顶安装式安全气囊的支撑结构。
背景技术
已知提供一种可充气的车辆乘员保护装置，比如安全气囊，用于帮助保护车辆的乘员。一种特定类型的安全气囊是在车辆前座的乘员与车辆的仪表板之间可充气的前部安全气囊。这种安全气囊可以是驾驶员安全气囊或乘客安全气囊。当充气时，驾驶员安全气囊和乘客安全气囊有助于保护乘员免受车辆部件(比如车辆的仪表板和/或方向盘)的冲击。
乘客安全气囊通常以放气状态储存在安装到车辆仪表板的壳体中。安全气囊门可与壳体和/或仪表板连接，以帮助将安全气囊封装和隐藏在储存状态。在乘客安全气囊展开时，安全气囊门打开以允许安全气囊移动到充气状态。安全气囊门由于正在充气的安全气囊施加在门上的力而打开。
驾驶员安全气囊通常以放气状态储存在安装在车辆方向盘上的壳体中。安全气囊覆盖件可与壳体和/或方向盘连接，以帮助将安全气囊封装和隐藏在储存状态。在驾驶员安全气囊展开时，安全气囊覆盖件打开以允许安全气囊移动到充气状态。安全气囊覆盖件由于正在充气的驾驶员安全气囊施加在覆盖件上的力而打开。
汽车行业中存在使车辆更加宽敞的趋势。造型一直使仪表板变得更小，并且因此更远离乘员。展望未来，无人驾驶的自动驾驶车辆甚至更加宽敞。自动驾驶车辆已经被设想了一段时间，现在它们的大规模适用正在到来。自动驾驶车辆可能消除一些结构。
以这些现实为背景，乘员安全系统的范例必须转变。在过去，车辆操作员/驾驶员必须借助于某种标准的车辆乘客舱室配置。在美国，驾驶员是前座、左侧、面向前方的乘员，其在车辆控制器和仪表(方向盘、踏板、仪表板、控制台等)的触及范围内。这种驾驶员配置有助于规定车辆其余部分(前座面向前方的乘客侧乘员、后座(第二排、第三排等)面向前方的乘员)的布局。因此，在过去，乘员安全系统通常设计为考虑到这种乘客舱室布局以及相关的乘员位置和取向。
自动驾驶车辆省去了操作员/驾驶员，这消除了他们以常规方式定位和定向的必要性。车辆制造商可以按照他们认为合适的方式自由地利用乘客舱室空间，而不受限于预定的乘客布置(比如所有面向前方的乘员)或车辆结构配置(比如方向盘/仪表板配置、中央控制台配置、脚部空间踏板控制器等)。
这提出了如下挑战：不仅需要定位安全气囊系统的位置，而且还需要找到抵靠其定位安全气囊使得其能够吸收冲击的反作用表面。通常，仪表板和方向盘安装式前部安全气囊利用这些结构作为安全气囊抵靠其安放的反作用表面，使得它可以抵抗、缓冲和吸收冲击乘员的冲击能量并提供所需的缓冲效果。然而，在自动驾驶车辆中，车辆可能根本没有仪表板或方向盘，并且乘员可以不按照传统方式定位和定向。这可能使得难以或不可能利用车辆中的传统结构作为反作用表面。
发明内容
在一个示例中，用于具有车顶和舱室的车辆的模块包括限定腔室和与腔室流体连通的开口的壳体。壳体构造成放置在车顶中。安全气囊设置在腔室中并且可充气到通过开口延伸到舱室中的展开状态。可枢转地连接至壳体的门闭合该开口。响应于安全气囊的展开，门可枢转远离车顶，为正在展开的安全气囊提供反作用表面。门在闭合开口时具有第一长度，并且在枢转远离车顶时具有大于第一长度的第二长度。
在另一示例中，用于具有车顶和舱室的车辆的模块包括限定腔室和与腔室流体连通的开口的壳体。壳体构造成放置在车顶中。安全气囊设置在腔室中并且可充气到通过开口延伸到舱室中的展开状态。可枢转地连接至壳体的门闭合该开口。门具有伸缩节段，并且响应于安全气囊的展开可枢转远离车顶，为正在展开的安全气囊提供反作用表面。门在闭合开口时具有第一长度，并且在枢转远离车顶枢转时具有大于第一长度的第二长度。系绳连接至门和安全气囊，用于在安全气囊展开期间将安全气囊朝向门拉动。
本发明的其它目的和优点以及更全面的理解将从以下详细描述和附图中得到。
附图说明
图1是包括示例车顶安装式乘员约束装置的车辆的俯视图，所述乘员约束装置包括具有安全气囊模块。
图2是车辆舱室的示意图，其中约束系统的安全气囊处于第一储存状态。
图3A是图1的安全气囊模块的侧视图。
图3B是沿图3A的线3B-3B截取的剖视图。
图4是车辆舱室的示意图，其中约束系统的安全气囊处于第二展开状态。
图5是包括条带的另一示例性约束系统的示意图。
图6是包括伸缩门和系绳的另一示例性约束系统的示意图。
图7A-图7B进一步示出了图6的安全气囊模块的伸缩门。
具体实施方式
本发明总体上涉及车辆安全气囊，并且尤其涉及用于车顶安装式安全气囊的支撑结构。图1-图2示出了乘员约束系统10形式的示例性车辆安全系统。车辆20沿着中心线22从第一端或前端24延伸到第二端或后端26。车辆20在中心线22的相对侧上延伸到左侧28和右侧30。车辆20的第一端24包括面向乘客隔室或舱室40的仪表板42。风挡或挡风玻璃44可位于仪表板42与车顶32之间。
车辆20可以是自动驾驶车辆，在这种情况下，舱室40可以没有操作员控制器，比如方向盘、踏板、仪表、中央控制台等。因此，仪表板42可以减小尺寸或者完全移除，以便最大化舱室40中的空间。
座椅50定位在舱室40中。在这种开放的乘客舱室40配置中，车辆座椅50可以以各种方式构造、定位和布置，而不受限于便于车辆驾驶员/操作员的需要。例如，在图2中，座椅50可以分别布置在彼此面向的前排52和后排54中，其中前排朝向后排面向后方。替代地，前排52和后排54都可以以类似于常规汽车的面向前方的方式(未示出)布置。在任一情况下，每个座椅50包括座椅靠背51并且配备有用于约束其乘员60的安全带56。乘员60背对着座椅靠背51。用于气温控制、GPS、导航、娱乐等的控制接口可以例如设置在车辆20的中央控制台区域中，该中央控制台区域位于前排52和/或后排54的乘员60之间。
对于图2的非常规的前-后座椅布置，在前部碰撞的情况下，面向前方的后排54的乘员60被它们各自的安全带56约束。面向后方的前排52的乘员60在屈曲时被车辆座椅50的座椅靠背支撑在前部碰撞中。因此，座椅50必须构造成在发生碰撞时支撑乘员60。对于后排54中的面向前方的乘员60，安全带56提供一定程度的约束。然而，期望两排52、54都包括用于头部和颈部支撑的附加约束装置。
由于前排52不需要面向前方并且不需要非常靠近仪表板42或仪表板通常所在的区域，因此在前排52与面向前排提供的前方舱室结构之间可以有大量的空间。因此，从该位置展开安全气囊可能效率不高，这是因为安全气囊需要占据大体积。这就提出了确定安全气囊和充气机的尺寸以占据该大体积的问题，并且还提出了在碰撞场景中在保护乘员所需的必要的短时间内将安全气囊展开到该大体积中的问题。
因此显而易见的是，由自动驾驶车辆实现的各种乘客就座配置可能对常规的安全气囊保护概念提出挑战。此外，由于安全气囊需要响应乘员侵入而支撑展开的安全气囊抵抗移动的结构(比如，反作用表面)，因此不存在充当反作用表面的典型车辆架构(比如仪表板)提出了另外的挑战。
考虑到这一点，图1-图2中所示的乘员约束系统10包括沿着车辆20的车顶32放置的至少一个安全气囊模块100。每个安全气囊模块100包括车辆乘员保护装置，其为可充气的帘式安全气囊120和用于向安全气囊提供充气流体的充气机122的形式。
将安全气囊模块100安装在车辆车顶32中是方便的，因为安全气囊可以定位在与其旨在帮助保护的乘员60期望接近的位置。这可以有助于减少安全气囊必需的可充气体积，并且还可以有助于提供所需的安全气囊展开时间，而不需要过大体积的充气机。安全气囊模块100容纳/隐藏在车辆20的车顶结构中，例如在车顶衬里70后面。安全气囊120是放置在车顶衬里70后面的安全气囊模块100中之前被卷起和折叠中的至少一种。
充气机122操作地连接(例如，通过导线)至安全气囊控制器130(参见图2)，安全气囊控制器包括一个或更多个碰撞传感器(未示出)或与之通信。安全气囊控制器130可操作以确定碰撞事件的发生并以已知方式致动充气机122以对安全气囊120充气。充气机122可以是任何已知类型的，比如增强或混合的储存气体、固体推进剂。
安全气囊120可以由任何合适的材料(比如尼龙(例如，编织尼龙6-6纱线))构造，并且可以以任何合适的方式构造。例如，主安全气囊70可以包括一件或更多件(或片)材料。如果使用多于一件(或片)材料，则这些件(或片)材料可以通过已知方式互连，比如缝合、超声波焊接、热粘合或粘合剂，以形成安全气囊120。安全气囊120可以是未涂覆的、涂覆有比如不透气的氨基甲酸乙酯之类的材料、或者层叠有比如不透气的薄膜之类的材料。因此，安全气囊120可以具有不透气或基本上不透气的构造。本领域技术人员应理解，也可以使用替代材料(比如聚酯纱线)和替代涂层(比如硅树脂)来构造安全气囊120。
乘员约束系统10可以包括多个安全气囊模块100，这些安全气囊模块沿着车顶32并在车顶衬里70内设置在与每排52、54中的每个座椅50相关联且对齐的位置处。换言之，车辆20中的每个座椅50可以具有与之相关联的单独的安全气囊模块100，并且因此，每个座椅可以具有与之相关联且对齐的单独的安全气囊100(以及相应的充气机122)。
多个安全气囊模块100沿着平行于前排52并且位于前排52后方的第一线彼此对齐，其中中心线101垂直于第一线延伸。多个安全气囊模块100还沿着平行于后排54并位于后排54前方的第二线彼此对齐，其中中心线101垂直于第二线延伸。在每种情况下，一排的模块100在那些座椅中的乘员60将面向的方向上(即，前排的后方和后排的前方)定位在座椅50的排52或54的前方。
进一步参考图3A-图3B，每个模块100可以是大体矩形的或具有另一种几何形状。在任何情况下，模块100沿着中心线101延伸并且包括限定腔室104的壳体102。开口106延伸穿过壳体102并与腔室104流体连通。安全气囊120是储存在腔室104内之前被卷起和折叠中的至少一种。门108从连接至壳体102的第一端110延伸到第二端112。在一个示例中，铰链150将第一端110可枢转地连接至壳体102。
门108具有闭合开口106并与壳体102配合以将安全气囊120封装在腔室104内的初始状态。门108可以是连接至壳体102并且与车顶衬里70不同的单独部件(如图所示)，或者形成车顶衬里70的一部分(未示出)。在任何情况下，安全气囊模块100是相同的，并且因此，为了简洁起见，仅讨论与每排52、54中的一个座椅50相关联的安全气囊模块的构造和操作。
如图4中所示，在感测到发生期望安全气囊120充气的事件时，比如车辆碰撞，控制器130向其中一个充气机122提供信号。更具体而言，控制器130响应于后部车辆碰撞而致动与前排52相关联的充气机122，并且响应于前部车辆碰撞而致动与后排54相关联的充气机。也就是说，尽管图4示出了与排52、54相关联的充气和展开的安全气囊120，但是应理解，基于前述的碰撞方向仅展开一个安全气囊。
在接收到来自控制器130的信号时，充气机122被致动并以已知方式向安全气囊120的可充气体积提供充气流体。正在充气的安全气囊120在它们各自的门108上施加力，这致使门移动到打开状态。这释放安全气囊120，使得从其在它们各自壳体102中的储存状态充气到舱室40内的展开状态。安全气囊120在充气时通过吸收乘员的冲击来帮助保护车辆乘员60。
关于与后排54的座椅50相关联的模块100，每个正在展开的安全气囊120迫使相关联的门108围绕铰链150沿大体以R1指示的远离后排中的乘员60的方向枢转。这种枢转允许每个安全气囊120朝向后排54中的相关联座椅50并且在该座椅中的乘员60前方向下(如图所示)展开。
安全气囊120朝向后排54的展开受到枢转门108的限制。更具体而言，门108与壳体102之间的铰链150连接使得门枢转预定程度，之后停止并且为正在展开的安全气囊120提供反作用表面。这有助于确保每个安全气囊120以规定方式在后排54中的相关联的面向前方的乘员60的前方展开。在一个示例中，门108从闭合开口106的初始状态以方式R1枢转大约90°。铰链150的强度可以增加或减小，以便向正在展开的安全气囊120提供所需程度的阻力。
类似地，对于与前排52相关联的每个模块100，每个正在展开的安全气囊120迫使相关联的门108沿大体以R2指示的远离前排52中的乘员60的方向枢转。更具体而言，门108围绕将第一端110连接至壳体102的铰链152枢转。铰链152与铰链150相同，但为了清楚起见，给出了不同的附图标记。在任何情况下，这种枢转允许每个安全气囊120朝向前排52中的相关联座椅50且在该座椅中的乘员60的后方向下(如图所示)展开。
安全气囊120朝向前排52的展开受到枢转门108的限制。更具体而言，门108与壳体102之间的连接使得门枢转预定程度，之后停止并且向正在展开的安全气囊120提供反作用力/表面。这有助于确保每个安全气囊120以规定方式在前排52中的相关联的面向后方的乘员60的前方展开。在一个示例中，门108从闭合开口106的初始状态以方式R2枢转大约90°。铰链152的强度可以增加或减小，以便向正在展开的安全气囊120提供所需程度的阻力。
在两种情况下，门108和铰链150、152配合以为正在展开的安全气囊120提供反作用表面，代替通常由现有车辆架构(例如，仪表板或风挡)提供的反作用表面。应理解的是，门可以替代地由车辆20的车顶32、车顶衬里70或顶梁(未示出)的一部分形成，而不是单独的部件。门也可以固定到车顶衬里70或顶梁并且可围绕车顶衬里或顶梁枢转。在另一示例性构造中，铰链150、152可以被加强(未示出)以限制门以方式R1的枢转运动。
在图5所示的另一示例中，乘员约束系统10a中的每个模块100a包括具有第一端162和第二端164的不可延伸的系绳或条带160。第一端162固定到门108，并且第二端164固定到壳体102。替代地，条带160可以固定到车顶衬里72(未示出)。
无论如何，条带160限制门108以方式R1(对于与后排54相关联的模块100a)或方式R2(对于与前排52相关联的模块)的枢转运动。在一个示例中，门108被限制为以方式R1或R2枢转运动约90°。条带160的长度和附接点可以构造成限制门108的枢转运动，使得安全气囊120以规定方式展开。换言之，门108用作正在展开的安全气囊120的反作用表面。
在图6-图7B所示的另一示例性乘员约束系统10b中，门是由多个伸缩管或节段180、182、184形成的伸缩门108a。在安全气囊120展开之前，门108a最初处于覆盖壳体102中的开口106的收缩状态(图7A)。在这种情况下，管180、182、184彼此嵌套，使得管182、184不会纵向延伸超出管180的端部。
当安全气囊120展开以致使门108a以方式R1或R2枢转时，管180、182、184以方式T自动向外伸缩至延伸状态。换言之，门108a在处于收缩状态时具有第一长度L1，并且当门达到延伸状态时具有大于第一长度的第二长度L2。因此，延伸后的门108a比壳体102中的开口106更大/更长。这允许延伸后的门108a为正在展开的安全气囊120提供更长的反作用表面，从而进一步帮助引导展开方向。
可选的系绳186可以固定到最后的管184和安全气囊120。系绳186将正在展开的安全气囊120朝向门108a拉动。因此，门108a和系绳186配合以控制安全气囊120的展开。然而，应该理解的是，可以省略系绳186(未示出)，使得延伸后的门108a单独起作用，为正在展开的安全气囊120提供反作用表面。另外，系绳186可以替代地固定到门108a和模块100b或者固定到门和车辆20，以便限制门108a以方式R1的枢转运动。
以上描述的内容是本发明的示例。当然，出于描述本发明的目的，不可能描述部件或方法的每个可想到的组合，但是本领域技术人员将认识到本发明的许多其它组合和置换是可能的。因此，本发明旨在涵盖落入所附权利要求的精神和范围内的所有这些改变、修改和变型。例如，应理解的是，可以利用加强铰链、条带、系绳和/或伸缩门的任何组合为安全气囊从安全气囊模块展开、穿过车顶并朝向车辆乘员展开时提供反作用表面。

Claims (17)

1.一种用于包括车顶和舱室的车辆的模块，包括：
壳体，其限定腔室并包括与所述腔室流体连通的开口，所述壳体构造成放置在车顶中；
安全气囊，其设置在所述腔室中并且能够充气到通过开口延伸到所述舱室中的展开状态；以及
门，其可枢转地连接至所述壳体以闭合所述开口，所述门能够响应于所述安全气囊的展开而枢转远离车顶，为正在展开的安全气囊提供反作用表面，所述门包括响应于所述门的枢转运动而延伸的伸缩节段，使得所述门在闭合所述开口时具有第一长度，并且在枢转远离车顶时具有大于所述第一长度的第二长度。
2.根据权利要求1所述的模块，其中，所述门在枢转时将所述安全气囊朝向舱室中的车辆乘员引导。
3.根据权利要求1所述的模块，进一步包括固定至所述模块和所述门的条带，用于在安全气囊展开期间限制所述门的枢转。
4.根据权利要求1所述的模块，其中，所述门从第一端延伸到第二端，铰链将所述第一端连接至所述壳体，用于限制所述门枢转的程度。
5.根据权利要求4所述的模块，其中，所述铰链是加强的。
6.根据权利要求4所述的模块，进一步包括固定至所述模块和所述门的条带，用于限制在安全气囊展开期间所述门枢转的程度。
7.根据权利要求1所述的模块，其中，所述安全气囊在面向车辆后部方向的乘员的后方展开。
8.根据权利要求1所述的模块，其中，当所述门闭合所述开口时，所述节段彼此嵌套。
9.根据权利要求1所述的模块，其中，所述门形成为车辆的车顶衬里或顶梁的一部分。
10.根据权利要求1所述的模块，其中，所述门能够围绕车辆的车顶衬里或顶梁枢转。
11.一种用于包括车顶和舱室的车辆的模块，包括：
壳体，其限定腔室并包括与所述腔室流体连通的开口，所述壳体构造成放置在车顶中；
安全气囊，其设置在所述腔室中并且能够充气到通过开口延伸到所述舱室中的展开状态；
门，其可枢转地连接至所述壳体以闭合所述开口，所述门能够响应于所述安全气囊的展开而枢转远离车顶，为正在展开的安全气囊提供反作用表面，所述门包括响应于所述门的枢转运动而延伸的伸缩节段，使得所述门在闭合所述开口时具有第一长度，并且在枢转远离车顶时具有大于所述第一长度的第二长度；以及
系绳，其连接至所述门和所述安全气囊，用于在安全气囊展开期间将所述安全气囊朝向所述门拉动。
12.根据权利要求11所述的模块，其中，所述门在枢转时将所述安全气囊朝向所述舱室中的车辆乘员引导。
13.根据权利要求11所述的模块，其中，所述门从第一端延伸到第二端，铰链将所述第一端连接至所述壳体，用于限制所述门枢转的程度。
14.根据权利要求13所述的模块，其中，所述铰链是加强的。
15.根据权利要求11所述的模块，其中，所述安全气囊在面向车辆的后部方向的乘员的后方展开。
16.根据权利要求11所述的模块，其中，所述门形成为车辆的车顶衬里或顶梁的一部分。
17.根据权利要求11所述的模块，其中，所述门能够围绕车辆的车顶衬里或顶梁枢转。
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