CN207416777U - 气囊机构 - Google Patents

Abstract

一种用于对保护设备的气囊进行充气的气囊机构。该气囊机构包括罐，罐包括第一隔室和第二隔室。第一隔室适于容纳压缩气体。在第一隔室和第二隔室之间的密封件适于密封第一隔室内的压缩气体。第二隔室包括两级机构，该两级机构配置成破坏密封件，从而使初始气体流从第一隔室进入第二隔室中。初始气体流导致在密封件的位置形成宽的开口以用于快速气体流通过第二隔室并进入气囊中，以使气囊快速膨胀。

Description

气囊机构

背景

1.技术领域

本实用新型涉及气囊机构和启动气囊机构的方法。

2.相关技术描述

每年，世界各地数百万老年人(特别是女性)经历跌倒而导致髋部骨折(主要是股骨颈骨折)。老年人髋部骨折导致身体痛苦、丧失独立性、精神状态恶化以及高的死亡率。

本申请人的公开号为US20130312168的美国专利申请公开了一种用于髋部骨折预防的主动式髋部保护器系统和方法，其包括穿着在用户腰部上的带状袋，该带状袋包含气囊，一旦系统检测到跌倒，该气囊被充气至大的尺寸以确保在撞击时用户的大腿将不会碰到地面。该袋包含距离测量传感器、加速度传感器和空间取向传感器。包括气囊的气动系统被携带在袋内或另一个位置中。替代地，气动系统可以从袋分离，而被定位在穿着者的其他部位或定位在穿着者的静止或移动位置的附近，例如，定位在地板或墙壁或位于房屋的房间中的其它物体上，或定位在浴缸或淋浴间内。可以使用短程通信协议无线地实现与气动系统的通信，并且在这种情况下，袋可以包含合适的发射器。

在汽车气囊约束系统中，基本上存在两种用于供应气体的方法或系统。在第一种方法中，充气气体可以作为压力容器内的压缩气体提供。在第二种方法中，囊可以通过点燃烟火气体生成推进剂组合物并将所产生的气态燃烧产物引入囊中而充气。这两种方法创造出三类充气机，第一类只依靠加压的气体储存器，第二类依靠燃烧可燃推进剂以产生所有气体来填充气囊，第三类依靠两种所描述的方法的组合来对气囊进行充气，并且在本领域中称为混合式充气机。

第一种方法使用在非常高的压力下储存在交通工具上的气体储存器。为了在对气囊进行充气所需的短时间间隔内打开压力容器，采用爆炸致动装备来破裂隔膜或切割穿过储存器的结构部分。在第二种方法中，具有可点燃和快速燃烧的气体生成推进剂组合物的烟火气体生成器燃烧以产生被引导到可充气囊中的大量热气体产物。这些气体生成器设计成在气体生成过程中承受热和机械应力。具体地，气体生成推进剂在升高的温度和压力下点燃、燃烧和消耗，这需要包围气体生成剂的壳体(压力容器)能够以特定的安全系数安全地承受这些升高的压力。这些强度要求可能会导致大型、庞大和重型的充气机。第三种方法使用具有气体生成推进剂组合物和加压介质的混合充气系统。

简要概述

本文提供了各种气囊机构和方法。这些机构包括罐，该罐包括第一隔室和第二隔室。第一隔室适于容纳压缩气体。在第一隔室和第二隔室之间的密封件密封第一隔室内的压缩气体。第二隔室包括可移动支撑件，该可移动支撑件与密封件相邻并且适于在非启动位置中支撑密封件。刺穿机构配置成刺穿密封件，从而使初始气体流从第一隔室进入到第二隔室中。在刺穿之后，初始气体流对可移动支撑件施压并将可移动支撑件移动到远离支撑密封件的启动位置。在没有邻近密封件的可移动支撑件的情况下，密封件响应于从第一隔室到第二隔室的压力和/或气体流而裂开，以使得快速气体流能够从第一隔室进入第二隔室中。孔口可以位于第二隔室的壁中。处于非启动位置中的可移动支撑件配置成阻塞孔口，并且在启动位置中，该可移动支撑件配置成开启孔口，以允许第二隔室中的气体从罐向外逸出。包括口部的气囊可以在罐外部是密闭可附接的。孔口可以在气囊内部，使得通过孔口从第二隔室逸出的气体进入气囊。替代地，气囊可以完全密闭地封闭罐，或者气动管可以密闭地附接在气囊的口部和孔口之间。密封件可以包括位于第一隔室和第二隔室之间的箔。刺穿机构可以包括适于移动柱塞的螺线管。柱塞配置成初始地刺穿密封件以产生初始气体流。替代地，穿刺机构可以包括联接到针的压缩弹簧。当弹簧减压时，针可以被配置成初始地刺穿密封件以产生初始气体流。可移动支撑件可以包括活塞。罐可以包括具有纵向轴线的缸体，并且活塞在该缸体内的移动是沿缸体的纵向轴线的。初始气体流可以至少部分地流动通过活塞中的钻孔，并迫使活塞沿缸体的纵向轴线移动。该装置可以是由用户可穿着的以保护用户免受损伤。该装置可在与地面冲击之前被启动。可以启用从第一隔室进入第二隔室的快速气体流，同时避免使用爆炸物或烟火。

本文提供了各种系统和方法，用于在检测到用户跌倒时启动对保护设备的气囊进行充气的机构。该机构可以包括罐，该罐包括第一隔室和第二隔室。第一隔室可以适于容纳由箔密封件密封在第一隔室中的压缩气体。第二隔室可以包括适于在螺线管和箔密封件之间在第二隔室内可移动的活塞。当机构未启动时，活塞可以邻近箔密封件定位，以辅助该箔密封件容纳密封在第一隔室中的压缩气体。当机构未启动对气囊充气时，活塞可以邻近箔密封件定位。第二隔室还可以包括适于移动柱塞的螺线管，该螺线管可以响应于检测到的用户的跌倒并且因此通过柱塞的移动来刺穿箔密封件。孔口可以位于螺线管和箔密封件之间第二隔室的壁中。在启动机构并刺穿箔密封件时，随后的活塞朝向螺线管的移动可引起孔口的宽的开口，以允许快速气体流穿过第二隔室进入气囊中。气囊可以封闭第二隔室，并且气囊的开口可以围绕第一隔室的周边密闭地附接。气动管可以密闭地附接在气囊和孔口之间。

本文提供了各种方法，其利用可以检测到可能穿着保护设备的用户的跌倒的机构。替代地，气囊和机构可以位于用户附近，并且可以在检测到跌倒时通过无线通信来启动。当检测到用户跌倒时，可以启动螺线管以使柱塞移动通过活塞中的孔，这进而刺穿箔密封件，从而释放初始气体流穿过孔口。释放初始气体流穿过孔口将使活塞朝向螺线管移动，这产生了用于压缩气体从罐快速排出并对气囊充气的路径。

本文提供了用于使保护设备的气囊膨胀的各种方法。提供了包括第一隔室和第二隔室的罐。第一隔室适于容纳压缩气体。在第一隔室和第二隔室之间的密封件适于密封第一隔室内的压缩气体。当例如检测到跌倒时，密封件可能被破坏，从而导致初始气体流从第一隔室进入到第二隔室中。初始气体流导致形成宽的开口，用于快速气体流通过第二隔室并进入气囊中以使气囊快速膨胀。气囊可以封闭第二隔室，并且气囊的开口可以围绕第一隔室的周边密闭地附接。

本文提供了用于对可以由用户可穿着的保护设备的气囊进行充气的各种装置。替代地，气囊和装置可以位于用户附近，并且可以在检测到跌倒时通过无线通信来启动。在检测到用户跌倒时，可以对气囊进行充气。该装置包括罐，该罐另外包括第一隔室和第二隔室。第一隔室适于容纳压缩气体。密封件在第一隔室和第二隔室之间，该密封件适于密封第一隔室内的压缩气体。第二隔室包括两级机构，该两级机构配置成破坏密封件，从而使初始气体流从第一隔室进入到第二隔室中。初始气体流导致在密封件的位置形成宽的开口用于快速气体流通过第二隔室并进入气囊中以使气囊快速膨胀。密封件可以包括设置在第一隔室和第二隔室之间的箔。两级机构包括适于移动柱塞的螺线管，该螺线管可以响应于检测到用户的跌倒。柱塞配置成初始地破裂密封件以引起初始气体流。活塞被设置在螺线管和箔密封件之间第二隔室内。在密封件破裂之前，活塞邻近箔密封件定位以支撑用于容纳密封在第一隔室中的压缩气体的箔密封件。在密封件破裂之后，活塞被初始气体流迫使远离箔密封件。当活塞移动离开箔密封件时，位于螺线管和箔密封件之间在第二隔室的壁中的孔口被开启，以使气体能够向外逸出。气囊可以封闭第二隔室，并且气囊的开口可以围绕第一隔室的周边密闭地附接。替代地，气动管可以密闭地附接在气囊和孔口之间。

当结合附图考虑时，根据下面的详细描述，前述方面和/或其他的方面将变得明显。

附图的简要描述

本文通过参考附图仅以示例的方式描述了本实用新型，其中：

图1示出了根据本实用新型的特征的人穿着的跌倒检测设备。

图2a示出了根据本实用新型的特征的罐的较详细的横截面图。

图2b示出了根据本实用新型的特征的图2a中所示的罐的侧视图。

图3a和图3b示出了根据本实用新型的特征的初始启动和启动之后的罐的机构的局部视图的相应的附图。

图4a示出了根据本实用新型的其它特征的机构。

图4b示出了根据本实用新型的特征的处于初始启动状态的图4a的机构。

图4c示出了根据本实用新型的特征的处于启动状态的图4a的机构。

图5示出了根据本实用新型的其它特征的机构。

图6示出了根据本实用新型的特征的方法的流程图。

当结合附图考虑时，根据下面的详细描述，前述方面和/或其他的方面将变得明显。

详细描述

现在将对于本实用新型的特征进行详细参考，在附图中示出了本实用新型的实例，其中，相似的参考标号始终指代相似的元件。以下通过参考附图来描述特征以解释本实用新型。

在详细地解释本实用新型的特征之前，要理解的是，本实用新型不将其应用限制于在下面的描述中所阐述的或在附图中所示出的设计的细节和部件的布置。本实用新型能够具有其他特征或以不同的方式被实施或执行。而且，应该理解，这里采用的用语和术语是为了描述的目的且不应被认为是限制性的。

通过介绍的方式，本实用新型的各方面涉及一种用于为本领域已知的气囊或其它可充气冲击吸收设备进行安全快速充气的机构，该本领域已知的气囊或其它可充气冲击吸收设备是如在US20130312168中所公开的由用户穿着或放置在用户附近的保护设备的一部分。本实用新型在其各个方面和实施方案中寻求提供一种可操作的以对气囊进行快速充气而不使用通常用于现有技术的汽车气囊约束系统中的爆炸物或烟火的机构。具体地，使用烟火和/或爆炸物来膨胀气囊可能是不安全的或至少阻止用户使用主动式髋部保护器系统进行个人使用。根据本实用新型的各种特征，这种机构可以提供改进的，即，更安全的汽车气囊约束系统，和/或可以用于骑自行车者的安全、骑摩托车者的安全和/或各种运动中的安全。根据本实用新型的各个方面，US20130312168中公开的系统可以适于防止与髋部骨折不同或除髋部骨折以外的损伤，例如，脊髓损伤和头部损伤。

现在参考附图，现在参考图1，图1示出了根据本实用新型的特征的人穿着的保护带12。保护带12被示出穿着在人的腰部周围。以虚线示出的罐20和气囊14位于带12内。罐20和附接到罐20的气囊14位于带12 中，使得人的髋部受到通过从罐20释放到气囊14中的压缩气体而快速膨胀的气囊14的保护(如果人跌倒的话)。对气囊14进行充气的决定可以由位于保护带12中的跌倒感测和控制电路(未示出)来做出。

现在参考图2a，其示出了根据本实用新型的特征的罐20的更详细的横截面图。以非启动模式示出了罐20的更详细的横截面图。气囊14的折叠部分与密闭地附接到罐20的气囊14的开口或口部一起被示出。示出了罐20的两个区段。轴线XX以下的区段是用于压缩气体29的密封隔室。压缩气体29可以是二氧化碳(CO₂)或其它合适的气体，例如，氮气或空气。用于压缩气体29的下部隔室20L由密封件26(例如，箔密封件)密封，并且由可移动支撑件24支撑，例如，处于示出为邻近箔密封件26的位置中的盘状物或活塞。处于如图所示位置的活塞24向箔密封件26提供支撑以承受罐下部隔室20L中的压缩气体29的压力。

罐20的在轴线XX上方的上部区段20U包括活塞24、柱塞28、孔口 23以及螺线管22。通过施加要施加到螺线管22的线(未示出)的电信号，凭借螺线管22的启动，柱塞28沿纵向轴线YY是朝下并可选地朝上可移动的。柱塞28可以凭借活塞24中的孔穿过活塞24。活塞24可以与罐20 的平行于轴线YY的壁具有摩擦接触，并且也可沿轴线YY来回移动。与罐20的壁的摩擦接触可以通过使用围绕活塞24的周界和罐上部隔室20U 的内壁的“O”形环。

替代地，轴线XX上方的区段20U可以具有一个或更多个孔口23，并且可以使用本领域已知的适当气动压盖和密封件将一个或更多个气动管或管子密闭地附接在气囊14和孔口23之间。

现在还参考图2b，其示出了根据本实用新型的特征的罐20的侧视图。该侧视图相对于轴线YY、XX、罐20以及气囊14的位置以椭圆形(虚线) 示出了孔口23。气囊是由于通过孔口23从罐20释放到气囊14中的气体 29而膨胀的。

再次仍然参考图1、图2a以及图3a和图3b，图3a和图3b分别示出了根据本实用新型的特征的罐20的机构被启动的部分视图的图形20a和图形20b。现在还参考图6，其示出了根据本实用新型的特征的方法601的流程图。

在步骤603中，罐20和气囊14可选地设置在由人穿着的保护带12 中。罐20包括保持压缩气体29的隔室20L。压缩气体由箔密封件26密封并且活塞24将箔密封件26支撑在适当位置处，如图2a中所示。罐20的在轴线XX上方的第二隔室20U包括活塞24、柱塞28、孔口23以及螺线管22。

在可选的步骤605、607中，穿着带12的用户的潜在跌倒被监测(步骤605)。在决定块607中，如果用户不处于跌倒状态，则在步骤605中继续监测用户的跌倒。在决定块607中，如果检测到用户即将跌倒，则启动信号可以施加到螺线管22，螺线管22使柱塞28行进穿过活塞24的孔并刺穿(步骤609)箔密封件26，以提供箔密封件26中的至少初始窄的开口，如图3a中所示。密封件26中的至少初始窄的开口导致气体29在箔密封件26和活塞24之间流动(步骤614)，迫使活塞24沿轴线YY朝向螺线管22向上行进到启动位置中。活塞24不再支撑箔密封件26，并且箔密封件26由于流动气体29进入第二隔室20U中的高压力和冲击而破裂开(步骤617)。气体可以快速流动(步骤620)到第二隔室20U中并且可选地穿过孔口23以快速膨胀气囊14。因此，由于箔密封件26被刺穿并且活塞 24移动到不支撑箔密封件26的启动位置中，在箔密封件26和活塞24之间形成用于朝向孔口23释放气体29的宽的路径。

现在再次参考方法601和图4a，图4a示出了根据本实用新型的特征的处于非启动位置中的罐20的详细横截面图。例如，在由人穿着的保护带12中提供罐20(步骤603)。罐20示出为处于非启动模式。气囊14的折叠部分与密闭地附接到罐20的气囊14的开口一起被示出。

图4a中示出了如之前在图2a中所示出的罐20的两个区段。轴线XX 下方的区段是用于压缩气体29的密封隔室20L。上部隔室20U包括可移动活塞24、柱塞28、孔口23、可折叠部分(collapsible portion)40以及螺线管22。隔室20L由箔密封件26密封，该箔密封件26由与其相邻设置的可移动活塞24支撑。可移动活塞24可以通过可折叠部分40摩擦地保持在适当位置中。

由于螺线管22的启动，柱塞28沿长轴线YY朝下可移动通过活塞24 中的平行于轴线YY的竖直孔。水平钻孔44在活塞24的下部部分处，水平钻孔44与允许柱塞28朝下行进的穿过活塞24的竖直孔连接。可移动活塞24中的水平钻孔44穿过到部分42。部分42起支撑箔密封件26的作用并用作可移动活塞24的端部止动件。在如图所示的非启动位置中，活塞24另外地阻挡并密封孔口23。

现在还参考图4b和图4c，图4b和图4c分别示出了初始启动和完全启动的罐20。螺线管22被启动(步骤609)，使得柱塞28被朝下推动以刺穿箔密封件26，如图4b中所示。气体29围绕柱塞28通过中空钻孔44。将气体膨胀到水平钻孔44中导致活塞24朝上移动，如图4b中由虚线箭头所示的。

在图4c中，当通过水平钻孔44的初始气流进入形成于活塞24和部分 42之间的空间时，活塞24朝上移动。当可移动活塞24朝上移动时，气体 29可以通过孔口23离开罐20，孔口23现在被开启，这是由于可折叠部分40因气体29的压力和气体流而折叠或脱落，并且还由于活塞24朝向螺线管22的进一步朝上移动。

现在参考图5，其示出了根据本实用新型的特征的罐20的替代实施方案的图。罐20示出为处于非启动模式。图5中所示的罐20类似于图4a 中所示的罐20，除了螺线管22安装在罐20的外部上以外。螺线管22的柱塞22a将盘状物52保持在适当位置中。沿轴线YY可移动的盘状物52 机械地附接到柱塞28，并且保持弹簧50在盘状物52和罐20的顶部之间压缩。

作为已经检测到用户即将跌倒的检测的结果(步骤607)，螺线管22 被启动，使得柱塞22a不再保持盘状物52以维持弹簧50被压缩。由于螺线管22被启动，附接到柱塞28的盘状物52在弹簧50减压时朝下行进，并且箔密封件26被柱塞28刺穿(步骤609)。操作在其他方面类似于先前关于上述图4b和图4c所描述的操作。

术语“柱塞”、“针”、“刀”和“销”在本文中可互换使用。

术语“活塞”和“盘状物”在本文中可互换使用。

术语“设置”和“位于”在本文中可互换使用。

关于气囊的术语“口部”、“喉部”和“开口”在本文中可互换使用。

术语“罐”和“缸体”在本文中可互换使用。

本文使用的冠词“一个(a)”、“一个(an)”，例如，“一个气囊”、“一个机构”、“一个螺线管”具有“一个或更多个”的含义，即，“一个或更多个气囊”、“一个或更多个机构”以及“一个或更多个螺线管”。

本申请是性别中立的，人称代词“他”和“她”在本文中可互换使用。

本文描述的各种实施方案的特征可以彼此组合。

本申请要求优先权的美国专利申请第62/077,242号的公开内容通过引用并入本文。

尽管已经示出和描述了本实用新型所选择的特征，但是应当理解的是，本实用新型并不限于所描述的特征。相反，应理解的是，可以对这些特征进行改变，而不脱离本实用新型的原理和精神，其范围由权利要求书及其等价物定义。

Claims (10)

1.一种气囊机构，其能由用户穿着以保护用户免受损伤，所述气囊机构包括：

罐，其包括第一隔室和第二隔室，所述第一隔室适于容纳压缩气体；

密封件，其在所述第一隔室和所述第二隔室之间，所述密封件适于密封所述第一隔室内的所述压缩气体；

其中，所述第二隔室包括：

可移动支撑件，其与所述密封件相邻并且适于在非启动位置中支撑所述密封件；以及

刺穿机构，其构造成刺穿所述密封件，从而使初始气体流从所述第一隔室进入所述第二隔室中，所述刺穿机构包括螺线管，所述螺线管适于移动柱塞，所述柱塞配置成初始地刺穿所述密封件以引起所述初始气体流；

其中，在刺穿之后，所述初始气体流对所述可移动支撑件施压，并将所述可移动支撑件移动至远离支撑所述密封件的启动位置，其中，在缺少邻近所述密封件的所述可移动支撑件的情况下，所述密封件响应于从所述第一隔室到所述第二隔室的压力和气体流而裂开，以使得快速气体流能够从所述第一隔室进入所述第二隔室中。

2.根据权利要求1所述的气囊机构，还包括：

孔口，其位于所述第二隔室的壁中，其中，处于所述非启动位置的所述可移动支撑件配置成阻塞所述孔口，并且在所述启动位置中，所述可移动支撑件配置成开启所述孔口，以允许所述第二隔室中的气体从所述罐快速地向外逸出。

3.根据权利要求2所述的气囊机构，还包括：

气囊，其包括能密闭地附接至所述罐的外部的口部，其中所述孔口在所述气囊的内部，使得通过所述孔口从所述第二隔室逸出的气体进入所述气囊。

4.根据权利要求2所述的气囊机构，还包括：

气囊，其完全密闭地封闭所述罐，其中，所述孔口在所述气囊的内部，使得通过所述孔口从所述第二隔室逸出的气体进入所述气囊。

5.根据权利要求2所述的气囊机构，还包括：

气囊，其包括口部；

气动管，其密闭地附接在所述气囊的所述口部与所述孔口之间。

6.根据权利要求1所述的气囊机构，其中，所述密封件包括位于所述第一隔室和所述第二隔间之间的箔。

7.根据权利要求1所述的气囊机构，其中，所述刺穿机构包括：

压缩弹簧，其联接到针，所述针配置成在所述压缩弹簧被减压时初始地刺穿所述密封件以引起所述初始气体流。

8.根据权利要求1所述的气囊机构，其中，所述可移动支撑件包括活塞，所述罐包括具有纵向轴线的缸体，并且所述活塞在所述缸体内的移动是沿着所述纵向轴线的。

9.根据权利要求8所述的气囊机构，其中，所述初始气体流至少部分地流动通过所述活塞中的钻孔，并迫使所述活塞沿所述缸体的所述纵向轴线移动。

10.根据权利要求1所述的气囊机构，其中，所述气囊机构在与地面冲击之前被启动。