CN117897311A - 安装在座椅上的乘客约束系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于帮助保护车辆(12)的乘客(60)的约束系统(10)，该车辆具有车顶(32)和侧面结构(28)，该车顶和该侧面结构限定具有用于乘客(60)的座椅(50)的客厢(40)。约束系统包括气囊(70)，该气囊具有处于车辆座椅(50)内的储存状态，并且能够充气以在客厢(40)内向上展开到处于乘客(60)与侧面结构(28)之间的展开状态。气囊(70)从定位在车顶(32)附近的上端(84)延伸到定位在座椅(50)的基部(53)附近的下端(82)。气囊(70)在车辆(12)的前后方向上延伸，而足以在前后方向上横跨座椅(50)的整个深度。

Description

安装在座椅上的乘客约束系统

相关申请

本申请要求于2021年9月1日提交的美国专利申请序列号17/464,017的权益，该申请的全部内容特此通过援引并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及车辆气囊，更特别地涉及安装在座椅上的帘式气囊。

背景技术

已知提供可充气的车辆乘客保护装置(比如气囊)来帮助保护车辆的乘客。一种特定类型的气囊是能够在车辆的前排座椅的乘客与车辆的仪表板之间充气的正面气囊。此类气囊可以是驾驶员气囊或乘客气囊。当被充气时，驾驶员气囊和乘客气囊有助于保护乘客免于比如车辆的仪表板和/或方向盘等车辆部件的撞击。

典型地，乘客气囊以放气状态被储存在安装在车辆仪表板上的壳体中。气囊门可与壳体和/或仪表板连接以有助于包围并且隐藏储存状态下的气囊。在乘客气囊展开时，气囊门打开以允许气囊移动到充气状态。气囊门打开是由于气囊充气而施加到门上的力的结果。

典型地，驾驶员气囊以放气状态被储存在安装在车辆方向盘上的壳体中。气囊盖件可与壳体和/或方向盘连接以有助于包围并且隐藏储存状态下的气囊。在驾驶员气囊展开时，气囊盖件打开以允许气囊移动到充气状态。气囊盖件打开是由于驾驶员气囊充气而施加到盖件上的力的结果。

汽车工业中存在使车辆更宽敞的趋势。造型上已经使仪表板更小，从而离乘客更远。展望未来，无人驾驶的自动驾驶车辆将更加宽敞。人们对自动驾驶车辆的考虑已经有一段时间，并且现在即将迎来大规模采用。自动驾驶车辆可以消除某些结构。

在这些现实背景下，乘客安全系统的范式必须转变。在过去，车辆操作者/驾驶员的必要性导致某种标准的车辆客厢构型。在美国，驾驶员是可触及车辆控制件和仪表装置(方向盘、踏板、仪表板、控制台等)的左侧前排座椅上的面向前方的乘客。这种驾驶员构型有助于确定车辆的其余部分(前排座椅上的面向前方的乘客侧乘客，后排座椅(第二排、第三排等)上的面向前方的乘客)的布局。因此，在过去，典型地，在设计乘客安全系统时考虑这种客厢布局以及相关联的乘客位置和取向。

自动驾驶车辆消除了操作者/驾驶员，这消除了以常规方式对操作者/驾驶员进行定位和定向的必要性。车辆制造商自由地利用他们认为合适的客厢空间，而不必受限于预定的乘客布置(比如，所有乘客面向前方)，或者车辆结构构型(比如，方向盘/仪表板构型、中控台构型、脚部空间踏板控制件等)。

发明内容

根据一个方面，提供了一种帮助保护车辆的乘客的约束装置，该车辆具有车顶和侧面结构，该车顶和该侧面结构限定具有用于乘客的座椅的客厢。约束系统包括气囊，该气囊具有处于车辆座椅内的储存状态，并且能够充气以在客厢内向上展开到处于乘客与侧面结构之间的展开状态。气囊从定位在车顶附近的上端延伸到定位在座椅的基部附近的下端。气囊在车辆的前后方向上延伸，而足以在前后方向上横跨座椅的整个深度。

根据另一方面，提供了一种帮助保护车辆的乘客的约束系统，该车辆具有车顶和侧面结构，该车顶和该侧面结构限定具有用于乘客的座椅的客厢。约束系统包括气囊，该气囊具有处于座椅的座椅基部内的储存状态，并且能够充气以在客厢内向上展开到处于乘客与侧面结构之间的展开状态。气囊从被配置成接合车顶的上端延伸到下端，下端延伸到座椅基部中。气囊在车辆的前后方向上延伸，而足以在前后方向上横跨座椅的整个深度。至少一根系绳连接到气囊的下端，以用于引导气囊在座椅基部周围的展开。

在另一方面，单独地或与任意其他方面组合，气囊储存在座椅的基部内。

在另一方面，单独地或与任意其他方面组合，气囊储存在座椅的靠背中。

在另一方面，单独地或与任意其他方面组合，气囊储存在座椅的头枕中。

在另一方面，单独地或与任意其他方面组合，至少一根系绳连接到气囊的下端，以用于引导气囊在座椅周围的展开。

在另一方面，单独地或与任意其他方面组合，该至少一根系绳包括多根系绳，这些系绳各自具有连接到气囊的内表面的第一端和第二端。

在另一方面，单独地或与任意其他方面组合，该至少一根系绳中的每根系绳均在车辆的内侧-外侧方向上延伸。

在另一方面，单独地或与任意其他方面组合，气囊被配置成使用座椅作为反作用表面。

在另一方面，单独地或与任意其他方面组合，气囊被配置成使用车辆侧面结构作为反作用表面。

在另一方面，单独地或与任意其他方面组合，一种气囊模块包括：约束系统；壳体，该壳体被配置成安装在车辆座椅中；以及充气装置，该充气装置提供用于对气囊进行充气的充气流体。

在另一方面，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。控制器连接到传感器，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。

通过以下的详细描述和附图，将掌握本发明的其他目的和优点以及对本发明的更全面的理解。

附图说明

图1是包括示例性的安装在座椅上的乘客约束系统的车辆的示意图示。

图2是具有约束系统的处于储存状态的示例气囊的车辆客厢的示意图示。

图3是座椅的俯视图，其中气囊处于储存状态。

图4是具有处于展开状态的气囊的客厢的示意图示。

图5是图4的客厢中的座椅的前视图。

具体实施方式

本发明总体上涉及车辆气囊，更具体地涉及依靠座椅作为反作用表面的安装在座椅上的气囊。图1至图2展示了呈乘客约束系统10形式的示例车辆安全系统。在此示例中，车辆20是全自动驾驶车辆，但是也可以设想其他车辆类型，比如驾驶员操作的车辆或半自动驾驶车辆(未示出)。

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。车顶32从第一端24延伸到第二端26。前挡风玻璃或风挡42位于第一端22处。后挡风玻璃或风挡44位于第二端24处。

车辆20还在中心线22的相反两侧上延伸到左侧28和右侧30。车辆20包括沿着侧面28、30延伸的侧面结构，该侧面结构可以包括框架和一个或多个门。在此示例中，一对双门29设置在车辆20的左侧28和右侧30中的每一个上。

侧面结构(包括门29)、车顶32和挡风玻璃42、44帮助限定车辆20的客厢或内部40。因为车辆20是完全自动驾驶的，所以客厢40被配置成没有操作者控制件，比如方向盘、踏板、仪表装置、中控台、仪表板等，以便使客厢中的空间最大化。

每组门29设置在连接到车辆20的车顶32的轨道56上。每侧28、30上的门29是可致动的，以沿着轨道56从彼此接合的关闭状态移动到允许进出客厢40的打开状态。如图所示，门29以A所示的方式沿着轨道56背离彼此移动到打开状态。门29可以被配置成摆动、枢转、滑动、折叠等。

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可以被分别布置成前排52和后排54，前排和后排具有面向彼此的座椅50。换句话说，前排52面向后方，并且后排54面向前方。替代地，座椅50可以被布置成前排52和后排54，前排和后排都类似于常规汽车面向前方(未示出)。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)。

不管座椅布置如何，每个座椅50沿着前后中心线59(参见图3)延伸并且包括基部或底部53，以接纳乘客60的腿部66。座椅靠背55从基部53朝向车顶32延伸并接纳乘客60的上躯干64。头枕57连接到座椅靠背55并接纳乘客60的头部62。

应了解的是，座椅50中的一个或多个可以被配置成倾斜且/或旋转。更具体地说，每个座椅50可以被配置成使得座椅靠背55能够相对于基部53在前后方向上枢转。整个座椅50还可以围绕车辆地板上的固定点旋转，以改变座椅在客厢40内的朝向。换句话说，乘客60可以使座椅50旋转以面向前方、后方或其间的位置。

在这些座椅布置或座椅构型中的任一种中，车辆20都被配置成容纳门29，同时使客厢40空间最大化，使得车辆20不同于典型车辆构造。为此，典型地沿着侧面28、30出现的B柱被省略。此外，车顶32通常比传统车顶薄，以便容纳轨道56并使门29之间的开口最大化，以有助于乘客进出。

也就是说，在车辆20中没有B柱来定位帘式气囊，并且车顶32的大小减小没有为帘式气囊模块提供足够的储存空间。因此，很明显，包括本发明的车辆20在内的自动驾驶车辆的架构可能对气囊保护的常规概念提出挑战。此外，由于气囊需要响应于乘客陷入而支撑展开的气囊以免于移动的结构(例如，反作用表面)，因此缺乏用作反作用表面的典型车辆架构(例如，B柱)提出了额外挑战。

为了应对这些挑战，乘客约束系统10包括至少一个车辆乘客保护装置，该至少一个车辆乘客保护装置呈可充气气囊70的形式，容纳/隐藏在座椅50中、位于例如座椅内饰后面。将气囊70安装在座椅50中是方便的，因为每个气囊均可定位在与其旨在帮助保护的乘客60相距期望距离的位置。这可以帮助减小气囊70的必要可充气体积，并且还可以帮助提供期望的气囊展开时间，而无需过大体积的充气装置。

气囊70储存在模块68中，该模块具有由比如塑料或金属等耐用材料制成的壳体69。在图2的示例配置中，气囊模块68安装在每个座椅50的基部53中。替代地，气囊模块68可以安装在座椅靠背57或头枕59中(未示出)。在每种情况下，气囊模块68都定位在座椅基部53的最前部分中的中心线59的外侧，而在乘客60的小腿/膝盖66附近。“最靠前”是指座椅基部53在乘客面对的方向上离乘客的上躯干64最远的部分。当然，每个安装位置在配置气囊模块68方面带来不同挑战。

将模块68安装在中心线59的外侧允许快速展开到在座椅50与门29之间延伸的位置。不管气囊70安装在座椅50中的什么位置，气囊都在座椅50的外侧并在座椅与门29/侧面结构的其余部分之间的客厢40中向上充气并展开。

气囊70在放置在模块68的壳体69中之前至少经历卷起和折叠之一。然后将模块68放置在座椅50的基部53内并用座椅内饰和/或门覆盖。替代地，壳体69可以经由支架(未示出)固定到基部53的外部。无论如何，乘客约束系统10都还包括被定位在每个模块68中用于向每个气囊70提供充气流体的充气装置74。充气装置74可操作地(例如，通过线材)连接到气囊控制器80(参见图2)，该气囊控制器包括一个或多个碰撞传感器78或与该一个或多个碰撞传感器通信。气囊控制器80可操作以经由碰撞传感器78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70充气。充气装置74可以是任何已知的类型，例如储存气体式、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，比如尼龙(例如，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面板。如果使用多于一个材料件或材料面板，这些材料件或材料面板可以以已知方式(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。

乘客约束系统10可以包括设置在每排52、54中在门29附近的座椅50中的多个气囊70。换句话说，每排52、54中在左侧28和右侧30中的每一个中距离车辆20的中心线22最远的座椅50。每个气囊70定位在座椅50的基部53中，在与该座椅相关联的中心线59的外侧(见图3)。尽管每个座椅50内的气囊70对于设置在车辆20中的每排而言是相同的，但为了简洁起见，仅讨论与左侧28和前排52中的座椅50相关联的气囊的构造和操作。

气囊70在充气时有助于在碰撞到车辆12、车辆侧翻、或两者的情况下保护前排52中左侧28的乘客60。气囊70在充气时还有助于通过气囊吸收冲击能量，并且有助于将冲击能量分布到气囊的大面积上。

如图2中所示出的，在感测到期望气囊70充气的事件(例如，车辆碰撞)发生时，控制器80将信号提供给充气装置74。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在壳体69上施加力，这导致壳体和座椅内饰两者均(例如，经由撕裂缝或门)打开。这释放了气囊70以从其在座椅内饰后面的储存状态充气并展开到在座椅50与侧面结构(包括在其附近的门29)之间延伸的展开状态。

如图4至图5所示，气囊70从其在基部53中的储存位置充气到其展开状态。气囊70在展开时从下端82延伸到上端84并且限定可充气体积92。下端82连接到座椅50并且流体连接到充气装置74。第一侧96面向相关联的座椅50中的乘客60。第二侧98背向乘客60。

气囊70展开的轨迹可以由在模块68附近设置在基部53上的偏转构件(未示出)控制。例如，壳体69的门可以枢转背离壳体69，以不仅允许气囊70展开，而且可以保持连接到壳体，以便以规定方式偏转或引导展开。连接到壳体69或基部53的单独的门或坡道(未示出)也可以用于控制气囊70的展开轨迹。

在一个示例中，一根或多根系绳设置在气囊70的下端82上，以有助于引导气囊背离基部53展开，而足以允许气囊接着不受阻碍地向上朝向车顶32展开。如图所示，一对系绳110连接到下端82或气囊70的内部。特别地，每根系绳110在车辆20的内侧-外侧方向上延伸，并且一端固定到第一侧96，另一端固定到第二侧98。替代地，可以设置比所示的该对系绳多或少的系绳110(包括零个)。

在其展开状态下，气囊70被配置成至少延伸座椅50的整个深度，并从座椅向上延伸到足以接纳并帮助保护乘客头部62和上躯干64的位置。如图所示，气囊70既向座椅50前方又向后方延伸，并且上端84被配置成接合车顶32。可以调整气囊70竖直和/或水平展开的程度(如图4所示)，以便调整气囊的覆盖范围。为此，气囊70的充气深度(在中心线22的方向上)可以被调整成适应座椅靠背55的任何程度的倾斜，包括不倾斜。

也就是说，导致外侧乘客60移动的侧面碰撞使得乘客朝向气囊70侧向移动，如图5中的箭头D大体指示。有利地，如图4至图5所示，气囊70的下端82与基部53之间的接合，结合气囊与车辆20侧面结构的接合，产生了反作用力，该反作用力在与陷入的乘客60施加到气囊的冲击力相反的方向上延伸。结果，座椅50(特别是基部53)和侧面结构合作以用作气囊70的反作用表面。气囊70因此为移动中的乘客60提供缓冲效果，从而因此帮助减小乘客身上的负荷。为此目的，气囊70通过响应于乘客陷入而提供更和缓的反作用力来接纳移动中的乘客60。

也就是说，下端82与座椅基部53之间的连接，结合气囊70在座椅与侧面结构之间的展开，用于限制或约束气囊响应于乘客陷入而背离乘客60的移动。换句话说，座椅50和侧面结构合作以帮助防止或限制气囊70在方向D上的移动。

根据以上内容，应了解的是，图1至图5的示例构型展示了气囊70被配置成利用车辆座椅50和车辆侧面结构作为反作用表面，而不管座椅是处于常规还是非常规座椅布置、倾斜和/或旋转。换句话说，将气囊70定位在座椅50中允许模块68与乘客60一起旋转。在这种情况下，气囊将依靠车辆的座椅和外侧结构。“反作用表面”是指响应于受冲击中的乘客60而支撑气囊70以免于移动的车辆座椅50和侧面结构。这允许气囊70吸收乘客60的冲击力并且提供期望的缓冲效果。

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。为此，还应了解的是，在任何一个示例中示出并展示的特征可以类似地被添加到在任何其他示例中的特征中/与其互换。

Claims (18)

1.一种帮助保护车辆的乘客的约束系统，所述车辆具有车顶和侧面结构，所述车顶和所述侧面结构限定具有用于所述乘客的座椅的客厢，所述约束系统包括：

气囊，所述气囊具有处于所述车辆座椅内的储存状态，并且能够充气以在所述客厢内向上展开到处于所述乘客与所述侧面结构之间的展开状态，所述气囊从定位在所述车顶附近的上端延伸到定位在所述座椅的基部附近的下端，所述气囊在所述车辆的前后方向上延伸，而足以在所述前后方向上横跨所述座椅的整个深度。

2.如权利要求1所述的约束系统，其中，所述气囊储存在所述座椅的基部内。

3.如权利要求1所述的约束系统，其中，所述气囊储存在所述座椅的靠背中。

4.如权利要求1所述的约束系统，其中，所述气囊储存在所述座椅的头枕中。

5.如权利要求1所述的约束系统，进一步包括至少一根系绳，所述至少一根系绳连接到所述气囊的下端，以用于引导所述气囊在所述座椅周围的展开。

6.如权利要求5所述的约束系统，其中，所述至少一根系绳包括多根系绳，所述系绳各自具有连接到所述气囊的内表面的第一端和第二端。

7.如权利要求5所述的约束系统，其中，所述至少一根系绳中的每根系绳均在所述车辆的内侧-外侧方向上延伸。

8.如权利要求1所述的约束系统，其中，所述气囊被配置成使用所述座椅作为反作用表面。

9.如权利要求1所述的约束系统，其中，所述气囊被配置成使用所述车辆侧面结构作为反作用表面。

10.一种气囊模块，所述气囊模块包括如权利要求1所述的约束系统并且进一步包括：壳体，所述壳体被配置成安装在所述车辆座椅中；以及充气装置，所述充气装置提供用于对所述气囊进行充气的充气流体。

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，所述控制器被连接到所述传感器，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。

12.一种帮助保护车辆的乘客的约束系统，所述车辆具有车顶和侧面结构，所述车顶和所述侧面结构限定具有用于所述乘客的座椅的客厢，所述约束系统包括：

气囊，所述气囊具有处于所述座椅的座椅基部内的储存状态，并且能够充气以在所述客厢内向上展开到处于所述乘客与所述侧面结构之间的展开状态，所述气囊从被配置成接合所述车顶的上端延伸到下端，所述下端延伸到所述座椅基部中，所述气囊在所述车辆的前后方向上延伸，而足以在所述前后方向上横跨所述座椅的整个深度；以及

至少一根系绳，所述至少一根系绳连接到所述气囊的下端，以用于引导所述气囊在所述座椅基部周围的展开。

13.如权利要求12所述的约束系统，其中，所述至少一根系绳包括多根系绳，所述系绳各自具有连接到所述气囊的内表面的第一端和第二端。

14.如权利要求12所述的约束系统，其中，所述至少一根系绳中的每根系绳均在所述车辆的内侧-外侧方向上延伸。

15.如权利要求12所述的约束系统，其中，所述气囊被配置成使用所述座椅基部作为反作用表面。

16.如权利要求12所述的约束系统，其中，所述气囊被配置成使用所述车辆侧面结构作为反作用表面。

17.一种气囊模块，所述气囊模块包括如权利要求12所述的约束系统并且进一步包括：壳体，所述壳体被配置成安装在所述车辆座椅中；以及充气装置，所述充气装置提供用于对所述气囊进行充气的充气流体。

18.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，所述控制器被连接到所述传感器，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。