CN113173201A - 方向盘总成 - Google Patents

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CN113173201A CN202110076734.8A CN202110076734A CN113173201A CN 113173201 A CN113173201 A CN 113173201A CN 202110076734 A CN202110076734 A CN 202110076734A CN 113173201 A CN113173201 A CN 113173201A
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steering wheel
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airbag
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CN202110076734.8A
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艾伦·埃弗伦·德尔塔罗雷纳
古斯塔沃·莫拉莱斯卡布雷拉
胡伯托·埃索德·阿春迪亚埃尔南德斯
斯里尼瓦斯·雷迪·马拉帕蒂
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Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
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Abstract

本公开提供了“方向盘总成”。一种总成包括方向盘，所述方向盘具有第一构件和由所述第一构件支撑的第二构件，所述第二构件可从所述第一构件从第一位置延伸到延伸位置。所述总成包括在所述第一构件中的缸筒。所述总成包括由所述缸筒可滑动地支撑的活塞。所述总成包括与所述缸筒连通的烟火填料。

Description

方向盘总成
技术领域
本公开总体上涉及方向盘。
背景技术
车辆通常包括方向盘。方向盘为车辆的驾驶员提供接口以通过将所述方向盘的旋转转换为转向齿条的移动来控制车辆的转向角。
驾驶员安全气囊通常由方向盘支撑。安全气囊可在车辆碰撞期间展开，以用于在碰撞期间控制车辆内的乘员的运动。安全气囊可为安全气囊总成的部件，所述安全气囊总成包括支撑安全气囊的壳体以及与安全气囊连通以用于将安全气囊从未膨胀位置充气到膨位置的充气装置。
发明内容
一种总成包括方向盘，所述方向盘具有第一构件和由所述第一构件支撑的第二构件，所述第二构件可从所述第一构件从第一位置延伸到延伸位置。所述总成包括在所述第一构件中的缸筒。所述总成包括由所述缸筒可滑动地支撑的活塞。所述总成包括与所述缸筒连通的烟火填料。
所述第二构件可以包括可在所述第一构件内滑动的伸缩部分。
所述总成可以包括止动件，所述止动件被定位成在所述延伸位置将所述伸缩部分保持在所述第一构件中。
所述止动件可以固定到所述第一构件。
所述活塞可以邻接处于所述延伸位置的所述第二构件。
所述活塞可以与处于所述延伸位置的所述第二构件间隔开。
所述总成可以包括弹簧，所述弹簧由所述第一构件支撑并且推动所述第二构件远离所述第一构件。
所述缸筒可以包括通气孔。
所述总成可以包括易碎构件，所述易碎构件将所述第一构件固定到处于所述第一位置的所述第二构件。
所述易碎构件可以在所述第二构件处于所述延伸位置时断裂。
所述总成可以包括安全气囊，所述安全气囊可展开到膨胀位置并且相对于所述方向盘固定。
所述总成可以包括计算机，所述计算机具有处理器和存储指令的存储器，所述指令可由所述处理器执行以响应于检测到车辆碰撞而致动所述烟火填料并展开所述安全气囊。
所述方向盘可以包括具有一对相对的线性部分的轮缘，所述第二构件可在所述线性部分处从所述第一构件延伸。
一种总成包括方向盘，所述方向盘具有第一构件和由所述第一构件支撑的第二构件，所述第二构件可从所述第一构件从第一位置延伸到延伸位置。所述总成包括易碎构件，所述易碎构件将所述第一构件固定到处于所述第一位置的所述第二构件，所述易碎构件在所述第二构件处于所述延伸位置时断裂。所述总成包括烟火填料，所述烟火填料被配置为将所述第二构件移动到所述延伸位置。
所述易碎构件可以包括颈缩部分。
所述第一构件可以包括内表面，所述颈缩部分与所述内表面对准。
所述易碎构件可以包括第一部分和第二部分，所述颈缩部分比所述第一部分和所述第二部分窄并且在所述第一部分和所述第二部分之间。
所述第二构件可以沿着第一轴线延伸，并且所述第一部分可以沿着垂直于所述第一轴线的第二轴线与所述第二部分间隔开。
所述总成可以包括安全气囊，所述安全气囊可展开到膨胀位置并且相对于所述方向盘固定；以及计算机，所述计算机具有处理器和存储指令的存储器，所述指令可由所述处理器执行以响应于检测到车辆碰撞而致动所述烟火填料并展开所述安全气囊。
所述总成可以包括弹簧，所述弹簧由所述第一构件支撑并且朝向所述延伸位置推动所述第二构件。
附图说明
图1A是具有支撑安全气囊的方向盘的车辆的侧视图。
图1B是具有处于延伸位置的方向盘的车辆的侧视图，所述方向盘支撑处于膨胀位置的安全气囊。
图2A是方向盘的透视图。
图2B是处于延伸位置的方向盘的透视图。
图3A是方向盘的横截面。
图3B是处于延伸位置的图3A的方向盘的横截面。
图4A是方向盘的横截面。
图4B是处于延伸位置的图4A的方向盘的横截面。
图5是车辆的部件的框图。
具体实施方式
参考附图，其中贯穿若干视图，相同的附图标记表示相同的部分，用于车辆102的总成100、200包括方向盘104，所述方向盘具有第一构件106和由第一构件106支撑的第二构件108。第二构件108可从第一构件106从第一位置延伸到延伸位置。总成100、200包括在第一构件106中的缸筒110。总成100、200包括由缸筒110可滑动地支撑的活塞112、212。总成100、200包括与缸筒110连通的烟火填料114。
烟火填料114的致动将第二构件108移动到延伸位置。处于延伸位置的第二构件108为由方向盘104支撑的安全气囊116提供反作用表面。作为示例，这允许方向盘104是非圆形的，并且还为安全气囊116提供反作用表面。
图1A至图2B和图5中所示的车辆102可为任何合适类型的汽车，例如乘用或商用汽车，诸如四门轿车、双门小轿车、卡车、运动型多用途车、跨界车、厢式货车、小型货车、出租车、公共汽车等。例如，车辆102可为自主车辆。换句话说，车辆102可自主地操作，使得车辆102可在无须驾驶员持续注意的情况下驾驶，即车辆102可在没有人为输入的情况下自行驾驶。
图1A至图4B所示的方向盘104为车辆102的驾驶员提供接口以通过将方向盘104的旋转(例如，通过转向齿条)转换为车辆的车轮的转向移动来控制车辆102的转向角。方向盘104包括附接到转向柱的轮缘118，所述轮缘将方向盘104的旋转传递到车轮的转向移动。轮缘118可以由驾驶员抓握，例如，允许驾驶员向方向盘104施加扭矩以控制转向角。
轮缘可以是非圆形的。作为示例，轮缘可以是圆角矩形，即具有圆角的矩形，如附图中的示例所示。轮缘118可以具有一对相对的线性部分120(在图2A和图2B中示出)。例如，当方向盘104被取向成使得转向角为零或大约为零(即，使得车辆102的车轮指向正前方)时，线性部分120可以在方向盘104的右侧和左侧，并且可以在方向盘104的顶部T与底部B之间伸长。
方向盘104具有第一构件106和第二构件108。具体地，轮缘118包括第一构件106和第二构件108。第二构件108由第一构件106支撑。具体地，第一构件106支撑在转向柱上，并且第一构件106将第二构件108支撑在转向柱上。
第一构件106包括限定内部122的内表面124。内表面124面向内，例如朝向内部122的中心。
第二构件108包括被接收在内部122中的伸缩部分126。伸缩部分126可以沿着第一轴线A1伸长。伸缩部分126可以在轮缘118的线性部分120处。伸缩部分126可在第一构件106内滑动。伸缩部分126的尺寸被设计成可在第一构件106中滑动。伸缩部分126的外径小于内表面124的直径。第二构件108可以包括唇缘128，所述唇缘阻止伸缩部分126和第一构件106的相对滑动，如下面进一步描述的。唇缘128可以从伸缩部分126向外延伸。唇缘128可以位于伸缩部分126的远端。
第二构件108可从第一构件106从图1A、图2A、图3A和图4A所示的第一位置延伸到图1B、图2B、图3B和图4B所示的延伸位置。第二构件108可沿着第一轴线A1延伸。第二构件108可以在线性部分120处从第一构件106延伸。例如，第二构件108的伸缩部分126可以沿着线性部分120相对于第一构件106从第一位置滑动到延伸位置。将第二构件108延伸到延伸位置增加了方向盘104的顶部T与底部B之间的距离，例如，相对于当第二构件108处于所述第一位置时方向盘104的顶部T与底部B之间的距离而言。
缸筒110限定封闭的容积130。缸筒110可以沿着第一轴线A1伸长。缸筒110的横截面可以是圆形的，例如，垂直于第一轴线A1截取。多个缸筒110可以由第一构件106例如支撑在线性部分120中的每一个上。缸筒110可以例如经由紧固件等固定到第一构件106。缸筒110和第一构件106可以是一体的。一体的是指没有接缝、接头、紧固件或粘合剂将其保持在一起的单个一致材料件，即，例如通过模制、锻造、铸造、3D打印等同时形成为单个连续单元。缸筒110在第一构件106中。例如，缸筒110可以在内部122中并且由内部表面124包围。
缸筒110可以包括通气孔132。通气孔132提供由缸筒110封闭的容积130与第一构件106的内部122之间的流体连通，例如，使得流体可以从容积130流到内部122。例如，通气孔132可以包括压力释放阀，所述压力释放阀允许例如由烟火填料114产生的缸筒110内的流体压力释放到第一构件106的内部122中，例如当缸筒110中的压力高于阈值时。
活塞112、212由缸筒110可滑动地支撑。活塞112、212可在由缸筒110封闭的容积130内滑动。例如，活塞112、212可以在缸筒110内沿着第一轴线A1滑动。活塞112、212具有与缸筒110的横截面互补的横截面，以将活塞112、212密封到缸筒110，即，使得由缸筒110封闭的容积130中的在活塞112、212的一侧上的压力被限制行进到活塞112、212的另一侧。
烟火填料114是可燃的以例如响应于来自计算机134的点火命令而产生气体。烟火填料114可以由在点火时进行反应以产生气体的物质的固态混合物形成。例如，烟火填料114可以由叠氮化钠(NaNO3)、硝酸钾(KNO3)和二氧化硅(SiO2)形成，所述物质进行反应以形成氮气(N2)。烟火填料114被配置为将第二构件108移动到延伸位置。换句话说，在烟火填料114点火时产生的气体使第二构件108从第一位置移动到第二位置。烟火填料114与缸筒110流体连通，即，使得在烟火填料114点火时产生的气体在由缸筒110封闭的容积130中在活塞112、212的与第二构件108相对的一侧上提供压力。例如，烟火填料114可以在缸筒110中位于活塞112、212的与第二构件108相对的一侧上。作为另一个示例，烟火填料114可以例如经由管件等与缸筒流体连通。由烟火填料114产生的气体可以沿着缸筒110推动活塞112、212，例如，向第二构件108施加力。
总成100、200可以包括止动件136，所述止动件限制第二构件108相对于第一构件106的移动。止动件136可以从第一构件106的内表面124向内延伸。止动件136可以固定到第一构件106。例如，止动件136可以经由紧固件、焊接等固定到第一构件106。作为另一个示例，止动件136和第一构件106可以是一体的。止动件136被定位成在延伸位置将伸缩部分126保持在第一构件106中。例如，止动件136可以在第二构件108的唇缘128与方向盘104的顶部T之间。唇缘128可以在第二构件108处于延伸位置邻接止动件136。
参考图3A至图4B，总成100、200可以包括一个或多个易碎构件138，其将第一构件106可释放地固定到第二构件108。易碎构件138将第一构件106固定到处于第一位置的第二构件108，即，限制第二构件108从第一构件106延伸到延伸位置。易碎构件138相对于第一构件106和/或第二构件108是易碎的，如下面进一步描述的。使易碎构件138断裂允许第二构件108从第一构件106延伸。换句话说，易碎构件138在第二构件108处于延伸位置时断裂。
易碎构件138中的每一个包括颈缩部分140。颈缩部分140相对于例如易碎构件138的第一部分142和第二部分144是易破碎的。换句话说，颈缩部分140可以具有比第一部分142和第二部分144更低的强度，例如剪切强度。因此，当向易碎构件138施加足够的力时，易碎构件138可在颈缩部分140处断裂，而第一部分142和第二部分144保持完整。颈缩部分140可以在第一部分142和第二部分144之间。例如，第一部分142可以沿着垂直于第一轴线A1的第二轴线A2与第二部分144间隔开，其中颈缩部分140位于其间。颈缩部分140比第一部分142和第二部分144窄。例如，颈缩部分140可以具有小于第一部分142和第二部分144的横截面积的横截面积，例如当横截面积垂直于第二轴线A2截取时。易碎构件138的第一部分142可以例如经由紧固件、焊接、机械俘获等固定到第一构件106。例如，第一构件106限定凹穴，并且易碎构件138的第一部分142可以在凹穴中。易碎构件138的第二部分144可以例如经由紧固件、焊接、机械俘获等固定到第二构件108。例如，第二构件108限定凹穴，并且易碎构件138的第二部分144可以在凹穴中。颈缩部分140可以与内表面124对准。例如，颈缩部分140和内表面124可以在沿着第二轴线A2的相同位置处。
易碎构件138被设计成在施加阈值量的力(例如，平行于第一轴线A1施加到第二部分144)时断裂。例如，阈值量的力可以基于当烟火填料114被致动时由活塞112、212施加到第二部分144的力的量。
参考图3A和图3B，总成100可以包括弹簧146，例如螺旋弹簧。弹簧146可以由第一构件106支撑在例如内部122中。弹簧146推动第二构件108远离第一构件106，例如朝向延伸位置。例如，当第二构件108处于第一位置时，弹簧146可以处于压缩状态。弹簧146可以邻接第二构件108的唇缘128。弹簧146可以在唇缘128与方向盘104的底部B之间。弹簧146可以在易碎构件138断裂之后例如利用活塞112和烟火填料114将第二构件108推动到延伸位置。活塞112可以例如沿着第一轴线A1与处于延伸位置的第二构件108间隔开。换句话说，在烟火114被点火并且易碎构件138破裂之后，弹簧146可推动第二构件108远离活塞112。
参考图4A和图4B，总成200的活塞212可以邻接处于延伸位置的第二构件108。例如，活塞212可以固定到第二构件108，使得活塞212和第二构件108相对于第一构件106和缸筒110一起移动。活塞212可以经由紧固件、焊接等固定到第二构件108，例如固定到伸缩部分126。活塞212和第二构件108可以是一体的。总成200可以包括弹簧(未示出)，其将第二构件108推动到延伸位置，例如，如针对总成100所描述的。
返回到图1A至图4B，总成100、200包括安全气囊116。安全气囊116可为编织尼龙纱，例如，尼龙6,6。其他示例包括聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚酯等。编织聚合物可包括涂层，诸如硅树脂、氯丁橡胶、聚氨酯等。例如，涂层可为聚有机硅氧烷。
安全气囊116可从图1A、图2A、图3A和图4A中所示的未膨胀位置展开到图1B、图2B、图3B、图4B中所示的膨胀位置。例如，在对车辆102的碰撞(诸如，正面碰撞)期间，处于膨胀位置的安全气囊116控制车辆102中的物体的运动。安全气囊116相对于方向盘104固定。例如，安全气囊116可以由固定到方向盘104的壳体148支撑。壳体148为处于膨胀位置的安全气囊116提供反作用表面。处于未膨胀位置中的安全气囊116可以设置在壳体148中。壳体148可以由任何材料(例如，刚性聚合物、金属、复合材料等)形成。
参考图5，充气机150可连接到安全气囊116。在从例如计算机134接收到信号时，充气机150可用可充气介质(诸如气体)对安全气囊116充气。充气机150可以为例如烟火式充气机，所述烟火式充气机使用化学反应来将充气介质驱动到安全气囊116。充气机150可以是任何合适的类型，例如，冷气式充气机。充气机150可以设置在壳体148中。
车辆102可包括用于感测车辆102的碰撞的至少一个碰撞传感器152。碰撞传感器152被配置为检测对车辆102的碰撞。碰撞传感器152可以是任何合适的类型，例如：接触后传感器，诸如加速度计、压力传感器和接触开关；以及碰撞前传感器，诸如雷达、激光雷达和视觉感测系统。视觉感测系统可包括一个或多个相机、CCD图像传感器、CMOS图像传感器等。碰撞传感器152可位于车辆102中或车辆102上的许多个点处。替代地或除了感测碰撞之外，碰撞传感器152可以被配置为在碰撞之前感测碰撞，即碰撞前感测。
计算机134包括诸如已知的处理器和存储器。存储器包括一种或多种形式的计算机可读介质，并且存储可由计算机134执行以用于执行各种操作(包括如本文所公开)的指令。计算机134通常被布置用于在车辆通信网络154上进行通信，所述车辆通信网络可以包括车辆102中的总线，诸如控制器局域网(CAN)等，和/或其他有线和/或无线机制。经由车辆通信网络154，计算机134可以将消息传输到车辆102中的各种装置(例如传输到烟火填料114、充气机150等)和/或从各种装置(例如从碰撞传感器152)接收消息(例如，CAN消息)。
计算机134被编程以(即，存储器存储可由处理器执行的指令以)展开安全气囊116。例如，计算机134可经由通信网络154向充气机150传输指令，例如脉冲。计算机134还被编程为致动烟火填料114以将第二构件108移动到第二位置。例如，计算机134可经由通信网络154向烟火填料114传输指令，例如脉冲。计算机134可以响应于检测到车辆碰撞而展开安全气囊116并致动烟火填料114。例如，碰撞传感器152可以感测对车辆102的碰撞并且经由通信网络154将指定这种碰撞的消息传输到计算机134。在接收到此类消息时，计算机134可以经由通信网络154将致动命令传输到充气机150和烟火填料114以展开安全气囊116并将第二构件108移动到第二位置。可以对命令进行定时，使得第二构件108在安全气囊116处于膨胀位置之前处于延伸位置。处于延伸位置的第二构件108向处于膨胀位置的安全气囊116提供反作用表面，例如，以支撑处于膨胀位置的安全气囊116并控制车辆102中的物体的运动。
已经以说明性方式描述了本公开，并且应当理解，已经使用的术语意图在性质上是描述性而非限制性的词语。鉴于以上教导，本公开的许多修改和变化是可能的，并且本公开可以不同于具体描述的其他方式来实践。
根据本发明，提供了一种总成，其具有：方向盘，所述方向盘具有第一构件和由所述第一构件支撑的第二构件，所述第二构件可从所述第一构件从第一位置延伸到延伸位置；缸筒，所述缸筒在所述第一构件中；活塞，所述活塞由所述缸筒可滑动地支撑；以及与所述缸筒连通的烟火填料。
根据一个实施例，所述第二构件包括可在所述第一构件内滑动的伸缩部分。
根据一个实施例，本发明的特征还在于止动件，所述止动件被定位成在所述延伸位置将所述伸缩部分保持在所述第一构件中。
根据一个实施例，所述止动件固定到所述第一构件。
根据一个实施例，所述活塞邻接处于所述延伸位置的所述第二构件。
根据一个实施例，所述活塞与处于所述延伸位置的所述第二构件间隔开。
根据一个实施例，本发明的特征还在于弹簧，所述弹簧由所述第一构件支撑并且推动所述第二构件远离所述第一构件。
根据一个实施例，所述缸筒包括通气孔。
根据一个实施例，本发明的特征还在于易碎构件，所述易碎构件将所述第一构件固定到处于所述第一位置的所述第二构件。
根据一个实施例，所述易碎构件在所述第二构件处于所述延伸位置时断裂。
根据一个实施例，本发明的特征还在于安全气囊，所述安全气囊可展开到膨胀位置并且相对于所述方向盘固定。
根据一个实施例，本发明的特征还在于计算机，所述计算机具有处理器和存储指令的存储器，所述指令可由所述处理器执行以响应于检测到车辆碰撞而致动所述烟火填料并展开所述安全气囊。
根据一个实施例，所述方向盘包括具有一对相对的线性部分的轮缘，所述第二构件可在所述线性部分处从所述第一构件延伸。
根据本发明，提供了一种总成，其具有：方向盘，所述方向盘具有第一构件和由所述第一构件支撑的第二构件，所述第二构件可从所述第一构件从第一位置延伸到延伸位置；易碎构件，所述易碎构件将所述第一构件固定到处于所述第一位置的所述第二构件，所述易碎构件在所述第二构件处于所述延伸位置时断裂；以及烟火填料，所述烟火填料被配置为将所述第二构件移动到所述延伸位置。
根据一个实施例，所述易碎构件包括颈缩部分。
根据一个实施例，所述第一构件包括内表面，所述颈缩部分与所述内表面对准。
根据一个实施例，所述易碎构件包括第一部分和第二部分，所述颈缩部分比所述第一部分和所述第二部分窄并且在所述第一部分和所述第二部分之间。
根据一个实施例，所述第二构件可沿着第一轴线延伸，并且所述第一部分沿着垂直于所述第一轴线的第二轴线与所述第二部分间隔开。
根据一个实施例，本发明的特征还在于安全气囊，所述安全气囊可展开到膨胀位置并且相对于所述方向盘固定；以及计算机，所述计算机具有处理器和存储指令的存储器，所述指令可由所述处理器执行以响应于检测到车辆碰撞而致动所述烟火填料并展开所述安全气囊。
根据一个实施例，本发明的特征还在于弹簧，所述弹簧由所述第一构件支撑并且朝向所述延伸位置推动所述第二构件。

Claims (15)

1.一种总成，其包括：
方向盘，所述方向盘具有第一构件和由所述第一构件支撑的第二构件，所述第二构件可从所述第一构件从第一位置延伸到延伸位置；
缸筒，所述缸筒在所述第一构件中；
活塞，所述活塞由所述缸筒可滑动地支撑；以及
与所述缸筒连通的烟火填料。
2.根据权利要求1所述的总成，其中所述第二构件包括可在所述第一构件内滑动的伸缩部分。
3.根据权利要求2所述的总成，其还包括止动件，所述止动件被定位成在所述延伸位置将所述伸缩部分保持在所述第一构件中。
4.根据权利要求1所述的总成，其还包括弹簧，所述弹簧由所述第一构件支撑并且推动所述第二构件远离所述第一构件。
5.根据权利要求1所述的总成，其中所述缸筒包括通气孔。
6.根据权利要求1所述的总成，其还包括安全气囊，所述安全气囊可展开到膨胀位置并且相对于所述方向盘固定。
7.根据权利要求6所述的总成，其还包括计算机，所述计算机具有处理器和存储指令的存储器，所述指令可由所述处理器执行以响应于检测到车辆碰撞而致动所述烟火填料并展开所述安全气囊。
8.根据权利要求1所述的总成，其中所述方向盘包括具有一对相对的线性部分的轮缘，所述第二构件可在所述线性部分处从所述第一构件延伸。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的总成，其还包括易碎构件，所述易碎构件将所述第一构件固定到处于所述第一位置的所述第二构件。
10.一种总成，其包括：
方向盘，所述方向盘具有第一构件和由所述第一构件支撑的第二构件，所述第二构件可从所述第一构件从第一位置延伸到延伸位置；
易碎构件，所述易碎构件将所述第一构件固定到处于所述第一位置的所述第二构件，所述易碎构件在所述第二构件处于所述延伸位置时断裂；以及
烟火填料，所述烟火填料被配置为将所述第二构件移动到所述延伸位置。
11.根据权利要求10所述的总成，其中所述易碎构件包括颈缩部分。
12.根据权利要求11所述的总成，其中所述第一构件包括内表面，所述颈缩部分与所述内表面对准。
13.根据权利要求11所述的总成，其中所述易碎构件包括第一部分和第二部分，所述颈缩部分比所述第一部分和所述第二部分窄并且在所述第一部分和所述第二部分之间。
14.根据权利要求10所述的总成，其还包括弹簧，所述弹簧由所述第一构件支撑并且朝向所述延伸位置推动所述第二构件。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的总成，其还包括安全气囊，所述安全气囊可展开到膨胀位置并且相对于所述方向盘固定；以及计算机，所述计算机具有处理器和存储指令的存储器，所述指令可由所述处理器执行以响应于检测到车辆碰撞而致动所述烟火填料并展开所述安全气囊。
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