CN114763120A - 乘员约束系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于帮助保护车辆座椅中的乘员的约束系统，并且该约束系统包括气囊，该气囊具有在乘员前方从储存状态充气到展开状态的主部分。臂从主部分延伸并且彼此间隔开以形成不充气体积以响应于车辆碰撞接收乘员。臂被配置成在乘员陷入气囊中之前充气至乘员的相反两侧。

Description

乘员约束系统
技术领域
本发明涉及一种用于帮助保护车辆乘员的可充气的车辆乘员保护装置。
背景技术
已知提供可充气的车辆乘员保护装置(比如气囊)来帮助保护车辆乘员。气囊可响应于需要保护乘员的事件(比如对车辆的撞击、车辆侧翻或其组合)的发生而展开。
在感测到期望气囊充气的事件(比如车辆碰撞)发生时，传感器向充气装置提供信号。响应于该信号，充气装置被致动并且以已知方式向气囊提供充气流体。充气的气囊施加的力使隐藏结构(例如，方向盘、仪表板、顶篷、装饰件、衬垫、车内装饰)破裂、撕裂、移位或以其他方式打开，并且气囊充气至完全充气且展开的状态。气囊在这种充气且展开的状态下有助于保护车辆乘员免受比如与车辆部件的撞击。
在车辆安全系统的开发和测试中，制造商和安全部门依靠统计模型和数据来帮助量化性能标准和测量系统性能。在这样做时，参考了代表车辆安全系统旨在保护的车辆乘员的物理特征的统计性车辆乘员。还考虑了不同的乘员和/或车辆场景。
车辆安全系统的制造商可以设计这些系统来解决的一种场景被称为离位(OOP)乘员。车辆安全系统的OOP性能是指该系统如何对在展开时离开正常就座位置的乘员进行响应。对于车辆气囊，OOP性能是指气囊展开时乘员离开正常就座位置时气囊的性能。OOP性能会是重要的，因为OOP乘员可以更靠近(即，比正常就座的乘员更靠近)气囊从其展开的车辆区域。
车辆乘员可能有多个OOP位置。例如，在展开时，OOP乘员可能俯身向前，例如，当乘员从车辆脚部空间取出物品(钱包等)时可能是这种情况。作为另一个示例，乘员可能倚靠车辆的侧面，这可能是乘员睡觉的情况。作为进一步的示例，乘员可能侧身转动并且将他或她的背部定位在车辆的侧面结构上，例如，乘员转向面对车辆中的其他人并与其他人交谈或照顾儿童时可能是这种情况。
发明内容
在一个示例中，提供了一种用于帮助保护车辆座椅中的乘员的约束系统，并且该约束系统包括气囊，该气囊具有在乘员前方从储存状态充气到展开状态的主部分。臂从主部分延伸并且彼此间隔开以形成不充气体积以响应于车辆碰撞接收乘员。臂被配置成在乘员陷入气囊中之前充气至乘员的相反两侧。
在另一个示例中，一种用于帮助保护车辆座椅中的乘员的约束系统包括可在乘员前方从储存状态充气至展开状态的主部分。臂从主部分延伸并且彼此间隔开以形成不充气体积以响应于车辆碰撞接收乘员。臂在车辆的前后方向上的深度大于主部分的深度。臂中的至少一个臂被配置成利用车辆结构作为反作用表面以响应于乘员陷入气囊中来限制气囊的移动。在每个臂中提供有至少一根系绳。
在另一个方面，单独地或与任意其他方面组合，臂在车辆的前后方向上的深度大于主部分的深度。
在另一个方面，单独地或与任意其他方面组合，臂在车辆的前后方向上倾斜。
在另一个方面，单独地或与任意其他方面组合，臂在车辆的内侧-外侧方向上彼此成至少约90°的角度。
在另一个方面，单独地或与任意其他方面组合，主部分从车辆的方向盘展开。
在另一个方面，单独地或与任意其他方面组合，主部分从车辆的仪表板展开。
在另一个方面，单独地或与任意其他方面组合，臂中的至少一个臂被配置成利用车辆结构作为反作用表面以响应于乘员陷入气囊中来限制气囊的移动。
在另一个方面，单独地或与任意其他方面组合，车辆结构是车门。
在另一个方面，单独地或与任意其他方面组合，车辆结构是座椅。
在另一个方面，单独地或与任意其他方面组合，提供传感器用于感测期望气囊展开的事件的发生并产生指示该事件的信号。控制器连接至传感器，并且响应于接收到信号而致动充气装置以将气囊充气到展开状态。
附图说明
图1是包括示例乘员约束系统的车辆的俯视图。
图2是车辆内部的俯视图。
图3是在正面的车辆碰撞期间乘员约束系统的示例气囊处于展开状态的图2的车辆内部的俯视图。
图4A是图3的气囊的侧视图。
图4B是图3的气囊的俯视图。
图5是图3的车辆内部的侧视图。
图6是在倾斜碰撞期间气囊处于展开状态的图2的车辆内部的俯视图。
具体实施方式
本发明总体上涉及车辆气囊，特别涉及为车辆乘员提供正面保护和侧面保护的气囊。图1至图6展示了呈乘员约束系统10形式的示例车辆安全系统。参考图1至图2，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的相反两侧延伸到左侧28和右侧30。每侧28、30包括侧面结构29，该侧面结构包括A柱、B柱、C柱和连接到柱的车门。
车辆20的第一端24包括面向客舱或客厢40的仪表板42。挡风玻璃或风挡44可以位于仪表板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，客厢40可以没有操作者控件(比如，方向盘、踏板、仪表装置、中控台等)。因此，仪表板42可以被减小尺寸或被完全去除，以便使客厢40中的空间最大化。在所示示例中，方向盘49从仪表板42延伸。
座椅50定位在客厢40中。在这种开放式客厢40构型中，车辆座椅50可以以各种方式进行配置、定位和布置，而不受便利于车辆驾驶员/操作者的需求的约束。例如，在图2中，座椅50可以被分别布置成以与常规汽车相似的面向前方的方式布置的前排52和后排54。应了解的是，车辆20可以替代性地包括更多或更少排的座椅50(未示出)。在任何情况下，安全带56与每个座椅50相关联，以将乘员60约束在该座椅中。
每个座椅50包括用于接纳乘员60的腿66的基部或底部53。座椅靠背55从基部53朝向车顶32延伸并接纳乘员60的上躯干64。头枕57连接到座椅靠背55并接纳乘员60的头部62。
图1至图2中所示的乘员约束系统10包括呈可充气气囊70形式的车辆乘员保护装置，这些可充气气囊安装在车辆20的仪表板42和/或方向盘49中并与前排52中的每个座椅50相关联。尽管仪表板42和方向盘49中的气囊70相似，但为了简洁起见，仅讨论仪表板中与乘客座椅50相关联的气囊的构造和操作。
气囊70在被放置在仪表板42中(例如在仪表板的前部面向车辆20的后方)之前是被卷起或折叠中的至少一种。被卷起的气囊70可以各自设置在盖件或壳体/模块68中，然后将该盖件或壳体/模块放置在仪表板42中。模块68还包括用于向相应的气囊70提供充气流体的充气装置74。充气装置74被可操作地(例如，通过线材)连接至气囊控制器80(见图2)，该气囊控制器包括一个或多个碰撞传感器(未示出)或与一个或多个碰撞传感器通信。气囊控制器80可操作以确定碰撞事件的发生并且以已知方式致动充气装置74以对气囊充气。充气装置74可以是任意已知类型，比如储存气体式、固体推进剂式、增压式或混合式。
气囊70可以由任何合适的材料构造，例如尼龙(比如，纺织尼龙6-6纱线)，并且可以以任何合适的方式构造。例如，气囊70可以包括一个或多个材料件或材料嵌片。如果使用多于一个材料件或材料嵌片，这些材料件或材料嵌片可以以已知方式(比如缝合、超声焊接、热粘合或粘合剂)互连来形成气囊70。气囊70可以是未经涂覆的、涂覆有材料(比如不透气的氨基甲酸乙酯)的、或层压有材料(比如不透气的膜)的。因此，气囊70可以具有气密的或基本上气密的构造。本领域技术人员将意识到，替代性的材料(比如聚酯纱线)以及替代性的涂层(比如硅酮)也可以用于构造气囊70。
在感测到期望气囊70充气的事件(比如，正面的车辆碰撞)发生时，控制器80将信号提供给充气装置74(见图3)。在接收到来自控制器80的信号时，充气装置74被致动并且以已知方式向气囊70的可充气体积提供充气流体。充气中的气囊70将力施加在仪表板42上，这导致仪表板(例如，经由撕裂缝或门)打开。这释放了气囊70以充气并且从仪表板后方的储存状态展开到在乘员60的前面和相反两侧延伸到客厢40中的展开状态。气囊70在充气的同时通过吸收乘员的撞击来帮助保护座椅50中的车辆乘员60。
可以选择气囊70的形状/构型以与被选择为人口的统计性代表的乘员60的解剖特征一致。例如，气囊70可以被配置成容纳第50百分位(50％)的男性，这意味着针对其为气囊建模的乘员是体型大于男性人口的50％的男性。可以针对其对气囊70配置的其他乘员是体型较大的乘员(比如75％的男性)、体型非常大的乘员(比如95％的男性)、或体型较小的女性(比如5％的女性)。也可以选择这些范围内的尺寸。
此外，用保护装置的说法，乘员可以坐在本文称为“正常”或“正常地”就座位置。通过这样，这意味着乘员60坐在座椅50上，他或她的臀部在座椅基部53上，面朝前，他或她的背部靠在或靠近座椅靠背55，并且头部62邻近或靠近头枕57。
也就是说，乘员60可以替代地坐在离开正常就座位置—之前被称为离位(“OOP”)乘员。考虑到这一点，本文所示和描述的气囊70有利地配置成当发生正面、侧面或倾斜的车辆碰撞时帮助保护落入人口的预定统计表示范围内并且正常就座或离位的乘员。
进一步参考图4A至图4B，气囊70包括主部分100和从主部分延伸的一对突出部或臂110、120。主部分100连接到模块68并且流体地连接到充气装置74。因此，主部分100延伸到仪表板42中并与仪表板连接。主部分100包括前面板或面向乘员的面板102和背离乘员60即面向仪表板42的后面板104。面板102、104协作以帮助限定可充气体积106以从充气装置74接收充气流体。主部分100在充气且展开时在前后方向上与座椅50对准并因此与座椅中的乘员60对准。
臂110、120从主部分100沿车辆20的向后方向延伸。在一个示例中，臂110、120以角度α1彼此背离地延伸，因此，气囊70基本上是V形的。在一个示例中，角度α1可以是约90°。还设想了更大和更小的角度。在任何情况下，臂110、120和主部分100协作以在其间限定不充气的体积或袋130。臂110、120可以对称地或不对称地布置在主部分100周围。臂110、120可以彼此相同或不同。
臂110从连接到主部分100的第一端112向乘员60的后方和内侧延伸到第二端114。臂110限定了与主部分100的可充气体积106流体连通的可充气体积116。臂120从连接到主部分100的第一端122向乘员60的后方和外侧延伸到第二端124。臂120限定了与可充气体积106、116流体连通的可充气体积126。臂110、120在前后方向上的深度大于主部分100的深度。
臂110、120可以相对于车辆的前后方向以角度α2延伸，以便在朝向车辆20的后端26延伸的方向上倾斜，即朝向车顶32向上成角度(参见图5)。替代地，角度α2可以为零(未示出)。
臂110、120可以设有附加结构以帮助控制臂的充气和展开并增加其刚度。如图所示，系绳132设置在臂110内并且通过缝合、焊接等沿其周边固定到臂。系绳132通常是矩形的并且基本上彼此平行地延伸。系绳132跨越臂110的宽度并且可以竖直堆叠在其中。
系绳134设置在臂120内并通过缝合、焊接等沿其周边固定到臂。系绳134通常为矩形并且基本上彼此平行地延伸。系绳134跨越臂120的宽度并且可以竖直堆叠在其中。每个臂110、120可以设置有比所示更多或更少的相应系绳132、134，包括零个系绳。
如图3和图5所示，车辆20沿大致由箭头A指示的行驶方向移动。由于乘员60系有安全带，引起乘员60向前移动的正面碰撞使乘员在腰部弯曲并遵循如箭头F大体所示的成角度的或弧形的路径朝向气囊70的主部分100。此成角度的/弧形的路径F的特征在于，乘员60的移动具有向前(即，背离座椅靠背55)和向下(即，朝向仪表板42)的分量。
有利地，在前后方向上与座椅50对准的主部分100依靠仪表板42来向陷入的乘员60提供反作用力。为此，当主部分100充气时后面板104邻接仪表板42，从而帮助主部分响应于乘员60的陷入而抵抗向前移动。这允许主部分100通过在其上提供期望的下乘(ride-down)效果来减少移动的乘员60上的负载。更具体地，由主部分100提供的下乘效果通过缓冲而容纳向前移动的乘员60，从而为陷入的乘员在向前方向上提供更平缓地减速。
结果，乘员60沿方向F移动到臂110、120之间的不充气体积130中并最终接合面板102。当乘员60此后陷入主部分100时，仪表板42提供反作用表面，使得陷入的乘员与气囊70之间的撞击被减小。
在图6所示的另一个示例中，乘员60可以响应于倾斜撞击和/或当以偏移或成角度方式坐在座椅50中时以倾斜方式朝向展开的气囊70移动(即，相对于中心线22成角度)。倾斜撞击是指撞击使得乘员60在车辆20中在不平行于车辆中心线22和车辆向前行驶方向(见箭头A)的方向上倾斜向前移动的场景。
例如，响应于例如车辆以一定角度滑入另一车辆或障碍物，或者响应于被以一定角度移动的另一车辆碰撞，可以在车辆20的左侧28上发生左侧倾斜撞击。左侧倾斜撞击总体上由标记为B的双箭头表示。类似地，例如，响应于车辆以一定角度滑入另一车辆或障碍物，或者响应被以一定角度移动的另一车辆碰撞，可以在车辆20的右侧30上发生右侧倾斜撞击。右侧倾斜撞击总体上由标记为C的双箭头表示。
在倾斜撞击的情况下，乘员60在车辆20中沿向左朝向车辆20的左侧28或向右朝向车辆的右侧30成角度的方向向前移动。左侧倾斜撞击B使乘员60在相应方向D上朝着总体上用虚线指示的位置向左前方移动。相反，在右侧倾斜撞击C的情况下，乘员60在相应的方向E上朝着总体上用虚线指示的位置向右前方移动。
当然，乘员60移动的倾斜方向和他/她的最终位置可以根据撞击事件的细节而变化，比如车辆20撞击另一车辆或物体的角度和/或速度。因此，由相应箭头D、E指示的乘员60移动的倾斜外侧和内侧方向以及由此产生的每个乘员的相应位置仅作为示例。
气囊70的主部分100在倾斜撞击中可以帮助保护乘员60的程度取决于乘员移动偏离向前方向的程度(即，箭头A与D之间或箭头A与E之间的角度)。随着乘员60移动偏离向前方向的程度(即，随着角度增加)，主部分100在以图6所示的方式展开时单独帮助保护乘员的能力也降低。因此，随着乘员的移动变得越来越倾斜，主部分100单独帮助保护乘员60的能力降低。
考虑到这一点，气囊70上的臂110、120有利地配置成帮助接收倾斜移动的乘员60。特别地，臂110、120的前后深度和它们之间的角度α1有助于容纳车辆碰撞期间倾斜的乘员60的大范围移动—包括经历倾斜的车辆碰撞的OOP乘员的移动。
为此，臂110延伸到乘员内侧和车辆20后方的位置，足以响应于方向D上的任何程度的内侧移动来帮助保护乘员。臂110可以向后延伸到与乘员的上躯干64对准和/或与座椅靠背55对准的位置。臂110还可以依靠例如前排52中的相邻座椅50和/或该座椅中的任何乘员作为反作用表面。更具体地，展开的臂110可以在乘员陷入之前或响应乘员陷入而接合相邻座椅50和/或相邻乘员60，以充当内侧移动的乘员60与相邻座椅/乘员之间的屏障。以此方式，臂110还可以充当侧帘以帮助保护以方式D倾斜移动的乘员60免于接触乘员内侧的物体。
在乘员60接合气囊70之前，臂110、120被充气并完全展开，因此，当乘员60以D方式移动时，他/她被接收在臂之间的不充气体积130中。因此，乘员60以方式D的进一步移动使得乘员接合臂110(并且可能接合主部分100，取决于内侧倾斜移动的严重性)。当乘员60此后陷入气囊70时，仪表板42和/或相邻座椅50和/或相邻乘员提供反作用表面，使得陷入的乘员与气囊之间的撞击减小。
类似地，臂120延伸到乘员60外侧和车辆20后方的位置，足以响应于方向E上的任何程度的外侧移动来帮助保护乘员。臂120可以向后延伸到与乘员的上躯干64对准和/或与座椅靠背55对准的位置。臂120还可以依靠例如车辆侧面结构29(例如B柱或侧30车门)作为反作用表面。更具体地，展开的臂120可以接合侧面结构并且充当外侧移动的乘员60与侧面结构之间的屏障。以此方式，臂120还可以充当侧帘以帮助保护以方式E倾斜移动的乘员60免于接触乘员外侧的物体。
在乘员60接合气囊70之前，臂110、120被充气并完全展开，因此，当乘员60以E方式移动时，他/她被接收在臂之间的不充气体积130中。因此，乘员60以方式E的进一步移动使乘员接合臂120(并且可能接合主部分100，取决于外侧倾斜移动的严重性)。当乘员60此后陷入气囊70时，仪表板42和/或侧面结构29提供反作用表面，使得陷入的乘员与气囊之间的撞击减小。因此，气囊70有利地帮助在正面和倾斜的车辆碰撞中保护乘员60，并且还充当侧帘(依靠于相邻的车辆结构和/或乘员)以实现此目的。
应当理解，当气囊70定位在方向盘49中并从其展开时，臂110、120类似地展开到乘员/操作者的相反两侧并依靠相邻的车辆结构，例如相邻的乘客座椅50、其中的任何乘员、或驾驶员侧结构29，以在正面和倾斜的车辆碰撞期间帮助保护驾驶员乘员60。此外，应当理解，本文所示和描述的气囊可以在车辆的其他位置实现，比如前排52的座椅靠背55中，以便为后排54中的乘员60提供保护。
本发明的气囊的优点在于，它可以帮助在宽范围的碰撞场景(例如正面碰撞和倾斜碰撞)下为车辆乘员提供保护以及乘员位置。为此，由于臂向后展开的程度，乘员座椅相对于仪表板的位置不会对气囊响应于车辆碰撞时容纳乘员移动的能力产生负面影响。特别地，腿较长并因此需要距离仪表板更靠后的座椅位置的乘员仍然可以容纳在本发明的展开的气囊的臂之间。
此外，由于臂的位置和向后长度，展开的臂可以充当侧帘以帮助防止乘员与相邻乘员、相邻座椅和/或相邻车辆侧面结构之间的撞击。
上面已经描述的是本发明的示例。当然，不可能为了描述本发明的目的而描述部件或方法的每种可想到的组合，但是本领域的普通技术人员将认识到，本发明的许多其他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样的更改、修改和变型。

Claims (19)

1.一种用于帮助保护车辆座椅中的乘员的约束系统，所述约束系统包括：
气囊，所述气囊包括可在所述乘员前方从储存状态充气到展开状态的主部分和从所述主部分延伸的臂，所述臂彼此间隔开以形成不充气体积以响应于车辆碰撞而接收所述乘员并且被配置成在乘员陷入所述气囊中之前充气至所述乘员的相反两侧。
2.如权利要求1所述的约束系统，进一步包括在所述臂内提供的系绳。
3.如权利要求1所述的约束系统，其中，所述臂在所述车辆的前后方向上的深度大于所述主部分的深度。
4.如权利要求1所述的约束系统，其中，所述臂沿所述车辆的前后方向倾斜。
5.如权利要求1所述的约束系统，其中，所述臂在所述车辆的内侧-外侧方向上彼此成至少约90°的角度。
6.如权利要求1所述的约束系统，其中，所述主部分从所述车辆的方向盘展开。
7.如权利要求1所述的约束系统，其中，所述主部分从所述车辆的仪表板展开。
8.如权利要求1所述的约束系统，其中，所述臂中的至少一个臂被配置成利用车辆结构作为反作用表面以响应于乘员陷入所述气囊中来约束所述气囊的移动。
9.如权利要求8所述的约束系统，其中，所述车辆结构是车门。
10.如权利要求8所述的约束系统，其中，所述车辆结构是另一个座椅。
11.如权利要求1所述的约束系统，进一步包括：
传感器，所述传感器用于感测期望所述气囊展开的事件的发生，并且产生指示所述事件的发生的信号；以及
控制器，所述控制器被连接至所述传感器，并且响应于接收到所述信号而致动充气装置以将所述气囊充气到所述展开状态。
12.一种用于帮助保护车辆乘员的约束系统，所述约束系统包括：
气囊，所述气囊包括可在所述乘员前方从储存状态充气到展开状态的主部分以及从所述主部分延伸的臂，所述臂彼此间隔开以形成不充气体积以响应于车辆碰撞而接收所述乘员，所述臂在所述车辆的前后方向上的深度大于所述主部分的深度，所述臂中的至少一个臂被配置成利用车辆结构作为反作用表面以响应于乘员陷入所述气囊中来限制所述气囊的移动，在每个臂内设置有至少一根系绳。
13.如权利要求12所述的约束系统，其中，所述臂沿所述车辆的前后方向倾斜。
14.如权利要求12所述的约束系统，其中，所述臂在所述车辆的内侧-外侧方向上彼此成至少约90°的角度。
15.如权利要求12所述的约束系统，其中，所述主部分从所述车辆的方向盘展开。
16.如权利要求12所述的约束系统，其中，所述主部分从所述车辆的仪表板展开。
17.如权利要求12所述的约束系统，其中，所述车辆结构是车门。
18.如权利要求12所述的约束系统，其中，所述车辆结构是另一个座椅。
19.如权利要求12所述的约束系统，进一步包括：
传感器，所述传感器用于感测期望所述气囊展开的事件的发生，并且产生指示所述事件的发生的信号；以及
控制器，所述控制器被连接至所述传感器，并且响应于接收到所述信号而致动充气装置以将所述气囊充气到所述展开状态。
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