CN1154312A - 膝部保护装置 - Google Patents

Abstract

一种车辆乘员用的膝部保护装置包括一个设置于车辆中供车辆乘员用的膝阱中的气囊(14，16)。在非充气状态时，气囊(14，16)沿着一个想象的中心轴线(A)在轴向方向上具有一定的长度，这使气囊(14，16)得以围绕车中的膝阱基本上呈弓形安装。在充气时，气囊(14，16)的长度缩短使其轴向各端(22，24，26，28)之间拉紧并由此而可以承受乘员膝部所施加的径向力的作用。

Description

膝部保护装置

本发明涉及一种车辆乘员用的膝部保护装置，本装置的构成包括一具气囊，气囊安置于车内供车辆乘员用的膝阱内。

一类膝部保护装置在德国专利申请2,146,258中已有过披露，该装置为一个具有大表面的车辆乘员防护装置的一部分。此防护装置由多个气囊室构成，有一个气囊室通常是针对车辆乘员的上半身，而另一气囊室在用来容纳膝部的膝阱中延伸。这种原有技术的防护装置设置于仪表板上手工具箱的正下方，在发生事故时气囊充气后一般可扩展到车辆乘员的上半身。但是，这种已知装置的一个缺点是它只能安装在手工具箱上，因而或者是手工具箱自身或者是留着容纳膝部的膝阱在大小上要受到限制。仪表板上用来安装其他设备的空间会由于这种已知的防护装置而相应减小。

本发明的一个目的就是改进车辆乘员用的膝部保护装置，使之可以以所需的任意方式在车辆内安置但又不会降低乘员的安全性，并且使仪表板和容纳膝部的空间中用于安装设备的可用空间不致受到很大的限制。

这一目的可利用根据本发明的膝部保护装置达到，因为此气囊是一根柔性管并且其设计使它充气时会变得比在非充气状态时短，并且上述气囊采取其侧端固定于车辆上的方式。与此相应气囊可以与安装在仪表板上的设备配合而安置，所以在仪表板本身上设置仪表设备的可能性不会因为膝部保护装置而受到限制。一旦发生事故，气囊将在纵向方向上缩短，并且因为其侧端固定，气囊将从其封盖着的腔室中冒出而扩张到车辆的脚部空间中。根据本发明的气囊于是就起到双重保护作用，因为一方面在发生事故时气囊作为缓冲垫可接受车辆乘员的膝部撞入气囊，另一方面在一旦发生事故时它可以从一开始就限制车辆乘员整个大腿和骨盆部分向前运动。于是身体的大腿及骨盆部分不会出现有害的高加速度。

根据一优选实施例气囊材料的编织结构使气囊在充气时沿纵向方向收缩。例如，气囊材料的编织结构可以是一种使织物纤维不会只在气囊的纵向方向上扩展，而是使之沿气囊包面上的螺线方向上扩展。

根据本发明的气囊的另一个有利的改进之处是，气囊的一个侧端定，一般固定在中央仪表板上和/或另一侧端一般在A立柱处固定在车辆上，也就是说固定到通常有较大空间可容纳相应附件之处。从行驶方向观察时气囊基本上是在膝部前方左右两侧上固定，所以在气囊充气后它就如同一条带子在双膝前面横过双膝延伸。本发明的进一步的改进意味着现在已没有必要将气囊尺寸做得很大而充满容纳膝部的空间，因为在发生事故时气囊本身不再需要倚靠在仪表板上而是可以自行承受张力负载。

根据本发明的膝部保护装置的另一改进之处是在气囊的一个或多个固定点上至少有一个与气囊相连接的气体发生器是通过固定于中央仪表板处和/或一般固定于A立柱处而安装于车辆上。

根据另一改进实施例通常将气囊安置于仪表板近缘上车辆内的脚阱之中，因此它不会影响仪表板上安装供驾驶员或副驾驶员用的仪表设备的空间，这些设备包括如开关、转向盘柱或手工具箱。在这种情况下膝部保护装置可以隐藏在仪表板后或者也可以隐藏于另外的盖板之后，通常是安置靠近仪表板本身的腿部空间处。在这种情况下通常都不是仪表板去适应气囊，而是相反，基本上是气囊去适应仪表板，就是将，比如沿未充气的柔性管在脚部空间中沿仪表板边缘处安置。

根据另一变化实施例，前面所述的根据本发明的膝部保护装置分别设置于车中驾驶员一侧和副驾驶员一侧并形成一个共用的膝部保护装置，而属于各膝部保护装置的气囊一般在车辆中部互相连接，从而可以很简便地在气囊之间形成相应的连接装置。另外，在同时触发驾驶员和副驾驶员气囊时在通常位于车辆中部的连接装置上不会产生过大的非对称负载。

驾驶员一侧和副驾驶员一侧的气囊都可以利用一个或多个单独的气体发生器供气，但也可以两个气囊使用一个公用气体发生器，并且可以选择使两个气囊在中央仪表板或仪表板处为一体。在中央仪表板处可以有更多的空间用于容纳气囊或一个或多个气体发生器的连接元件，因此仪表板的结构设计人员在紧靠车辆乘员面前的部分的结构设计上可以有更大的自由。

除了上述两个气囊一致同步动作的方式，也可以根据本发明的另一变化实施例采用对各个气囊提供单独气源而只使一个气囊充气的方式。据此，如果只有驾驶员座位上有乘员，则在发生撞车时只有驾驶员一侧的气囊动作。这是一种非常经济的办法，因为撞车之后修车时只要在一侧安装新的膝部保护装置。

本发明的其他特点和优点通过下面的介绍并参见各附图就可以了解。

图1示出的是从行驶方向观察的车辆中通常与仪表板邻接的内部空间的情况，其中示出的是安置在驾驶员一侧和副驾驶员一侧的根据本发明第一实施例的膝部保护装置处于动作和非动作状态时的情况；

图2示出的是图1中的本发明的膝部保护装置处于动作和非动作状态时的侧视示意图。

图3示出的是从行驶方向观察的车辆中仪表板附近的内部空间的情况，其中示出的是驾驶员一侧和副驾驶员一侧共用的根据本发明的膝部保护装置处于动作和非动作状态时的情况。

在图1中示出了车辆乘员用的一种膝部保护装置，其构成包括驾驶员一侧使用的膝部保护装置10及副驾驶员一侧使用的膝部保护装置12。

各膝部保护装置10和12分别备有一个气囊14和16，其设计形状为一柔性管。驾驶员一侧的未动作气囊用深灰色表示并用标号14’代表，而副驾驶员一侧的未动作气囊也用深灰色表示并用标号16’代表。动作后的气囊以浅灰色表示并用标号14和16代表。

两个气囊14’和16’，在处于未动作状态时，如图2中所示，通常是安置在仪表板40后面在脚阱中仪表板边缘处。在驾驶员一侧气囊14’设置的位置明显低于转向盘柱。在副驾驶员一侧气囊16’安置于手工具箱42的下方，手工具箱42如图2中虚线所示，图中未示出其内部所装物品，但由于气囊16’的存在，与通常的手工具箱相比其体积有所减小。所以各气囊14和16在横跨行驶方向上延伸并且其端部24和26通常分别固定在车辆中部，通常在中央仪表板30上，该处有个相应的凹处可容纳端部24和26。气囊14和16的端部22和28通常分别在车辆的外侧于A立柱处连到车辆上。各气囊14和16的这两个连接点通常与车辆乘员的膝部高度相同并且最好分别位于车辆乘员的相应膝部的左方或右方。在气囊14及16的各侧端22、24及26、28分别设有相应的气体发生器32、34、36和38，其中的气体发生器34和36分别与气囊14及16相应各端24及26相连接并且设置在中央仪表板30上。分别与端部22及28相连接的的气体发生器32与38通常设置在车辆的A立柱上。气体发生器32及38也可以安装在仪表板的侧面或装在车门上。

气囊14及16的气体发生器32、34、36和38分别具有独立的喷气管和相应独立的起动机构，各起动机构与图中示意画出的一个检测座位占用状态的装置39相连接。检测座位占用状态的装置39在这种场合为一装设在座位里对座位占用状态有反应的压力传感器或者是装设在安全带中对紧固程度有反应的传感器及一个控制单元。

如果发生撞车，当座位占用状态检测装置探测到有驾驶员存在并且可能还有副驾驶员存在时，燃料气体发生器32及34(需要时还有气体发生器36和38)就启动。产生的气体通过侧端22、24、26和28的相应通道口流入气囊14和16的内部使气囊展开。通常只设置一个传感器用来检测副驾驶员座位的占用状态。

由于气囊材料的编织结构使管状气囊在充气后比其处于未充气状态短，并且这种在未充气状态时在相应车辆乘员膝部周围成弧形延伸的气囊14或16会从仪表板中弹出并在其固定端部22、24或相应的端部26、28之间成为基本上是直线的状态。在这个过程中间在纤维中产生强大的拉伸应变。因此，如图2所示，在驾驶员一侧和副驾驶员一侧的气囊14和16将被抛向车辆乘员的膝部。各气囊14和16将会形成一个在车辆乘员的正前方并横跨其膝部延伸的软管并可承受张力，从而可对车辆乘员的大腿及骨盆起到约束作用。

在发生撞车时，车辆乘员的整个下半身就会受到迅速的约束作用，结果下半身相对车辆的加速度值和速度都较低并且膝部保护装置10和12所要吸收的动能也明显低于通常的膝部保护装置。

因此气囊14及16不需要装设开口或类似物，因为充气的气囊14及16与通常的气囊相比其内部压力比较高。虽然膝部的有效碰撞面积比较小，但由于其出色的约束作用和附加的阻尼效应，膝部保护装置10和12成为一种高质量的整个下半身共用的膝部保护装置。

在仪表板或转向盘柱上增设的额外的可变形的防冲击衬垫已毫无必要。由于气囊14和16通常是安排在仪表板的外缘处，也即与车辆乘员的膝部中间隔着很大的空间，所以车辆乘员的膝部及腿部的活动自由不受任何限制。

也并非绝对必须将一个气囊14或16安置在仪表板后面。完全可以将它安排成为沿着仪表板外部延伸横过车中脚阱。

除了这种由两个独立的膝部保护装置10和12构成的共用膝部保护装置之外，也可以只为驾驶员一侧或副驾驶员一侧设置一个膝部保护装置10或12。

也可以采用与图1所示的实施例不同的方案而为两个气囊14和16只设置一个共用的气体发生器41，如图3所示。此共用气体发生器41设置在中央仪表板30上。在这种情况下两个气袋同步充气而不论座位的占用状态如何。因为气囊14和16还另外在其端部24和26连接在一起，于是就形成一个连续的膝部保护装置，此装置的左端22和右端28分别与车辆的A立柱连接，从而使通常在中央仪表板30上的气囊14和16的共用连接装置只需承受在行驶方向的载荷。

Claims (9)

1.一种车辆乘员用的膝部保护装置，其构成包括一个安置在车中供车辆乘员使用的膝阱中的气囊(14，16)，其特征在于气囊(14，16)为一柔性管并且气囊(14，16)的设计使之在充气后较之在充气前长度缩短，而且上述气囊(14，16)采取其端部(22，24，26，28)固定于车辆上的方式。

2.如权利要求1中所述的膝部保护装置，其特征在于，气囊材料的编织结构使得气囊(14，16)在充气后其长度较未充气时短。

3.如前述权利要求任何一项中所述的膝部保护装置，其特征在于，气囊(14，16)的一个侧端(24，26)通常固定在中央仪表板(30)上和/或另一侧端(22，28)一般固定在车辆的A立柱上。

4.如前述权利要求任何一项中所述的膝部保护装置，其特征在于，在气囊(14，16)的一个或多个连接点上至少有一个与气囊(14，16)连接的气体发生器(32，34，36，38)装设在车中的中央仪表板(30)上和/或通常装设在A立柱上。

5.如前述权利要求任何一项中所述的膝部保护装置，其特征在于，气囊(14，16)通常安置在脚阱中仪表板(40)的外缘处。

6.如前述权利要求任何一项中所述的膝部保护装置，其特征在于，使用一装置(39)来检测与气囊对应的座位的占用状态，并且这一装置还可进一步设置成为只有座位上有乘员时它才使气体发生器(32，34，36，38)点燃。

7.一种供车辆中驾驶员一侧及副驾驶员一侧使用的膝部保护装置，包括如前述权利要求任何一项中所述的用于驾驶员一侧及副驾驶员一侧的膝部保护装置(10，12)，其特征在于与膝部保护装置(10，12)相连的两个气囊(14，16)通常在车辆的中心处互相连接在一起。

8.如权利要求7中所述的膝部保护装置，其特征在于，两个气囊(14，16)由一个共用的气体发生器充气。

9.如权利要求8中所述的膝部保护装置，其特征在于，共用气体发生器(41)安装在中央仪表板(30)上。

Images