包括适应性膝部气囊的车辆乘员约束系统的制作方法

包括适应性膝部气囊的车辆乘员约束系统的制作方法
【专利摘要】一种车辆乘员约束系统包括可充气的膝部气囊（10）。所述膝部气囊（10）具有气囊罩（12）和至少一个构造在该气囊罩中的流出口（18）。所述流出口（18）设置在膝部气囊（10）的上半部中并且位于膝部气囊（10）的背离车辆乘员的侧面上，该侧面在膝部气囊（10）的使用位置中直接与车辆内空间中的固定的构件（28）相对置。一种用于保护车辆乘员的方法包括下述步骤：－为膝部气囊（10）充气体，使得膝部气囊（10）占据使用位置；－根据车辆乘员的体型、尤其是身高通过下述方式匹配气体流出行为，即，构造在膝部气囊（10）的上部区段（36）中的流出口（18）a）被标准身材的前移的车辆乘员的膝盖（38）压靠到车辆内空间中的固定的构件（28）上并由此封闭，或b）不被矮小身材的前移的车辆乘员的膝盖（38）压靠到车辆内空间中的固定的构件（28）上。
【专利说明】包括适应性膝部气囊的车辆乘员约束系统
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种包括可充气的膝部气囊的车辆乘员约束系统。本发明还涉及一种具有这种车辆乘员约束系统的机动车。最后，本发明还涉及一种用于保护车辆乘员的方法。
【背景技术】
[0002]气囊的充气和泄气特性在碰撞试验中借助碰撞试验假人来测试。碰撞试验假人是模拟人体的真人大小的人体模型。为了在模拟时恰当地考虑真人的不同解剖条件，试验通常借助三个不同的假人来进行:身高175cm并且体重78kg的“50百分位男性”通常应与“标准”身材的车辆乘员相当，身高188cm并且体重IOlkg的“95百分位男性”应与高大的车辆乘员相当，而身高152cm并且体重54kg的“5百分位女性”应与矮小的车辆乘员相当。
[0003]DE102004009013A1公开了一种用于借助气囊保护机动车中乘坐在车辆座椅上的乘员的侧面碰撞约束装置，该气囊匹配于车辆乘员的身型。气囊在车辆侧面结构和车辆乘员之间展开并且具有第一流出口，该流出口设置在气囊的朝向车辆乘员的区域中。这样选择流出口的竖直位置，使得它不被矮小车辆乘员的上身、但却被高大车辆乘员覆盖。因此对于矮小的车辆乘员比对于高大的车辆乘员在气囊中产生较小的内部压力。
[0004]EP1279565A1公开了一种同类的具有膝部气囊的乘员保护装置，在该膝部气囊中一个排气孔设置在上端部区段中。该排气孔与设置在膝部气囊上方的副驾驶员气囊相互作用。当车辆乘员的腿部碰撞到展开的膝部气囊上并且排气孔一开始尚未被副驾驶员气囊覆盖时，气体可从排气孔流出。施加到车辆乘员上的碰撞由此被缓冲。然而一旦展开的副驾驶员气囊覆盖排气孔，则限制气体从排气孔排出，从而在较长的持续时间上保持膝盖气囊的最小内部压力。

【发明内容】

[0005]本发明的任务在于，能实现充气的膝部气囊的保护作用匹配于车辆乘员的身型。
[0006]该任务通过一种具有权利要求1特征的车辆乘员约束系统得以解决。从属权利要求给出根据本发明的车辆乘员约束系统的有利和适宜的设计方案。
[0007]根据本发明的车辆乘员约束系统包括可充气的膝部气囊，所述膝部气囊具有气囊罩和至少一个构造在该气囊罩中的流出口。所述流出口设置在膝部气囊的上半部中。根据本发明，所述流出口位于膝部气囊的背离车辆乘员的侧面上，该侧面在膝部气囊的使用位置中直接与车辆内空间中的固定的构件相对置。
[0008]本发明基于下述认识:通过使膝部气囊内部压力匹配于相应车辆乘员的体型可实现改善的保护作用。与例如需要电子乘员鉴定和多级气体发生器的昂贵的“主动”解决方案相比，根据本发明的“被动”解决方案可明显更低成本地实现。
[0009]用于使膝部气囊中的内部压力匹配于相应车辆乘员身型的重要前提在于:流出口在背离车辆乘员的侧面上直接与车辆内空间中的固定的构件、尤其是车辆仪表板下部相对置的特殊设置。由此可以自动地通过车辆乘员与膝部气囊的相互作用来控制流出口的封闭或释放:当气囊的构造有流出口的相应区段被前移的车辆乘员的膝盖压靠到构件上时，流出口封闭。相反，当具有流出口的区段未被压靠到构件上时，流出口保持释放。
[0010]因此，与车辆乘员的体型无关，可总是使用相同量的气体来为膝部气囊充气，因为内部压力可自动匹配。根据本发明的解决方案不需要乘员鉴定或多级气体发生器。
[0011]膝部气囊尤其是这样设置在其使用位置中(即在完全充气的状态中)，使得气囊的构造有流出口的竖直区段与标准身材的车辆乘员的膝盖相对置。由此确保在标准身材的车辆乘员的情况下流出口被压靠到车辆内空间中的构件上并由此封闭，从而为约束车辆乘员持续提供最大的内部压力。
[0012]与此相应，膝部气囊也应这样设置在其使用位置中，使得气囊的构造有流出口的竖直区段不与矮小身材的车辆乘员的膝盖相对置。由此确保在矮小车辆乘员的情况下其膝盖不会封闭流出口并且气体可从膝部气囊中流出。内部压力减小并能实现更好地被缓冲的约束特性。
[0013]在此情况下，本发明的出发点在于能够借助竖直的膝盖位置以足够的可靠区分不同的车辆乘员(高大、标准身材、矮小)。膝盖位置在此是指相应假人的在碰撞试验中通常的乘坐位置。
[0014]基于解剖学差异和由此引起的车辆乘员膝盖高度的变化最有利的是，对于在其使用位置中、尤其是通过在膝部气囊内部的限制带、分为多个竖直区段的膝部气囊，流出口构造在一个上部的、优选最上面的区段中。
[0015]在根据本发明的车辆乘员约束系统的为高大、标准身材和矮小的车辆乘员而设计的膝部气囊中，直径在20mm至40mm之间的流出口证明是理想的。
[0016]根据本发明的一种更为复杂的方案，在一种特殊的实施方式中，设有多个沿竖直方向上下重叠设置的流出口。这种设置可使气囊的内部压力更精确地匹配于车辆乘员的实际体型。因此标准身材的乘员比略矮小的乘员将更多的流出口压靠到相对置的固定的构件上并因此封闭。根据流出口的数量和距离可实现不同的分级。
[0017]为了满足根据本发明的膝部气囊的基本功能，在上述实施方式中规定，至少大部分流出口设置在标准身材的车辆乘员的膝盖碰撞位置之间，但设置在矮小车辆乘员的膝盖碰撞位置上方。
[0018]优选地，上下重叠设置的流出口与其竖直高度相比具有更大的水平宽度。借助这种腮状结构可在狭窄空间上(沿竖直方向)实现许多流出口，从而可实现气囊内部压力的更精细的协调。
[0019]在具有上下重叠设置的流出口的实施方式中，通过各所述流出口在竖直方向上对中地设置和/或流出口的宽度随着高度的增加而减小，得到根据车辆乘员的身型对气囊内部压力的优选调整。
[0020]为了使从膝部气囊流出的气体偏离车辆乘员，可在膝部气囊的外侧上设有从流出口开始的流出通道。该流出通道确保位于膝部气囊内的、可能是热的并且掺入颗粒的气体不碰到车辆乘员。
[0021]根据流出通道的优选的实施方式，流出通道由盖子构成，所述盖子不完全围绕流出口地固定在气囊罩上并且可在流出气体的压力之下鼓起。这一方面允许节省空间的实施方案，因为盖子在折叠的气囊包中几乎不需要附加空间。另一方面鼓起确保流出通道可实现和保持预定的尺寸，即使充气的膝部气囊(在没有由前移的车辆乘员施加压力的情况下)紧靠在仪表板上。
[0022]根据流出通道的一种优选设计，所述流出通道的长度至少为流出口的直径的1.5倍，从该流出口的中点测量。
[0023]为了保护车辆乘员免于从膝部气囊泄出的气体，流出通道不应朝向乘员定向，而是该流出通道应例如朝向一侧、优选朝向车辆侧面结构延伸。
[0024]然而备选地，流出通道也可基本上向上或向下延伸。
[0025]对于后一种情况(流出通道向上延伸)，如下的实施方式尤为有利，在该实施方式中，盖子具有一个中间的、朝向下方的凸起，该凸起不固定在气囊罩上。其身高或体重在标准身材和矮小车辆乘员之间的车辆乘员仅将该凸起压靠到固定的构件上。由此，流出通道的横截面减小，但不减小到零。在此情况下尤其是通过将凸起设置在中间而形成一个分成两部分的流出通道，并且各所述部分通道分别朝向斜下方。
[0026]与部分通道的该延伸协调地，流出口优选具有一个或多个突出部，所述突出部也向斜下方延伸。
[0027]本发明的任务还通过一种用于保护车辆乘员的方法来解决，该方法包括下述步骤:
[0028]一为膝部气囊充气体，使得膝部气囊占据使用位置；
[0029]一根据车辆乘员的体型、尤其是身高通过下述方式匹配气体流出行为，S卩，构造在膝部气囊的上部区段中的流出口
[0030]a)被标准身材的前移的车辆乘员的膝盖压靠到车辆内空间中的固定的构件上并由此封闭，或
[0031]b)不被矮小身材的前移的车辆乘员的膝盖压靠到车辆内空间中的固定的构件上。
[0032]此处，也从在碰撞试验中相应的碰撞测试假人通常占据的乘坐位置出发。
【专利附图】

【附图说明】
[0033]本发明的其它特征和优点由下述说明和所参考的附图给出。附图如下:
[0034]图1为根据第一种实施方式的用于根据本发明的车辆乘员约束系统的展开的膝部气囊的俯视图；
[0035]图2为图1中的处于充气状态中的膝部气囊的局部透视图；
[0036]图3为在车辆中标准身材的车辆乘员与图1中充气的膝部气囊的相互作用；
[0037]图4为在车辆中矮小的车辆乘员与图1中充气的膝部气囊的相互作用；
[0038]图5为根据第二种实施方式的用于根据本发明的车辆乘员约束系统的展开的膝部气囊的俯视图；
[0039]图6为根据第三种实施方式的用于根据本发明的车辆乘员约束系统的展开的膝部气囊的俯视图。
【具体实施方式】
[0040]图1中示出一个根据第一种实施方式的用于车辆乘员约束系统的膝部气囊10，该膝部气囊包括一个气囊罩12，所述气囊罩具有一个用于气体发生器的连接区域14和多个用于一个或多个限制带的连接部位16。此外，气囊罩12还具有一个流出口 18，该流出口基本上是圆形的并且优选具有在20至40毫米之间的直径。
[0041]流出口 18被一个柔性织物层或其它非形状稳定材料形式的盖子20覆盖，该盖子除一个流出区段22例外之外围绕流出口 18固定在气囊罩12上。盖子20被这样固定，使得盖子20的位于流出口 18上方的通道区段24可鼓起。因此，该通道区段24可与气囊罩12的位于其下方的部分在膝部气囊10的充气状态中一起定义一个用于位于膝部气囊10内部中的气体的流出通道，如图2所示。盖子20为此也可由可伸缩的材料制成。流出通道的长度至少为流出口 18的直径的1.5倍，从该流出口的中点测量。
[0042]由图3和4可见，膝部气囊10这样安装在车辆仪表板28的下部分后方的一个容纳部26中，使得该膝部气囊在通过气体发生器充气时的约束情况下从仪表板28中的一个开口出来展开。在所显示的使用位置中，膝部气囊10占据这样的定向，该定向基本上相应于图1中所示的展开的、但未充气的膝部气囊10的定向。
[0043]这表示，在膝部气囊10的充气状态中流出通道从流出口 18起水平地朝向车辆侧面结构延伸。在膝部气囊10的装入的、未展开的状态中，流出通道也沿该方向延伸。但在其它实施方式中，与水平线偏离直至30°或者甚至直至40°的延伸走向也是可能的。
[0044]此外，由图3和4可见，流出口 18构造在膝部气囊10的上半部中。在所示实施例中，膝部气囊10被一个由一个或多个位于内部的限制带32的布置和长度引起的收缩部30分为一个更靠近容纳部26的下部区段34和一个上部区段36，流出口 18位于该上部区段中。当膝部气囊10具有多个竖直区段时，流出口 18优选形成在这些区段中的最上面的区段中。在任何情况下，流出口 18形成在膝部气囊10的背离车辆乘员的侧面上并且因此直接与仪表板28相对置。
[0045]这样选择带有流出口 18的膝部气囊10的设置，使得在碰撞试验中可通过“50百分位男性”来模拟的标准身材的车辆乘员在其前移时以其膝盖38这样撞到充气的膝部气囊10上，使得膝部气囊10的上部区段34和尤其是构造在其中的流出口 18被压靠到仪表板28上。在流出口 18的在图3中所示的该封闭状态中，没有或仅很少量气体可从膝部气囊10经由流出口 18泄出，因此膝部气囊10保持高的内部压力并且由此可实施对于标准身材的车辆乘员足够的保护作用。
[0046]可通过下述方式刻意抑制气体流出:带有流出口 18的气囊上部区段36与标准身材的车辆乘员的膝盖38相对置。在高大车辆乘员的情况下,膝部气囊10显示出类似行为表现。
[0047]然而在可通过“5百分位女性”来模拟的矮小车辆乘员的情况下，膝部气囊10行为表现不同。如由图4可见，矮小的车辆乘员以膝盖38绝大部分地碰到膝部气囊10的下部区段34上。这样设计膝部气囊10，使得在此情况下流出口 18与仪表板28间隔开距离，从而气体可从膝部气囊10经由流出口 18泄出。膝部气囊10的这一行为通过下述方式被支持:基于通过流出口 18流出的气体而鼓起的盖子20可支撑在仪表板28上并且因此使流出口 18与仪表板28保持距离。
[0048]通过这种方式缓冲了矮小车辆乘员的膝盖38到完全充气的膝部气囊10上的碰撞。然而这样确定流入膝部气囊10中的气体量以及流出口 18和流出通道的大小，使得对于矮小车辆乘员足够的气囊内部压力得以确保。流出通道使流出的气体朝向侧面转到对于车辆乘员而言不关键的区域中。
[0049]膝部气囊10的设计和设置遵循相应碰撞试验假人(50百分位男性、95百分位男性或5百分位女性)的膝盖位置，如所述膝盖位置由在碰撞试验中假人通常常见的乘坐位置预定(并非所谓的OPP位置)。
[0050]如下的实施方式也是可能的，在该实施方式中流出口 18并不与仪表板28相对置、而是与车辆内空间中的另一固定的构件相对置。重要的是，流出口 18可被前移的标准身材的车辆乘员这样压靠到该构件上，使得由此妨碍气体流出。
[0051]当然也可设置多个这种流出口 18和所属的流出通道。
[0052]在图5中示出一个根据第二种实施方式的用于车辆乘员约束系统的膝部气囊10。如在图1中一样，在此也从车辆乘员的相反的视野示出膝部气囊10。与第一种实施方式不同，在此设置多个流出口 18。所述流出口 18与在第一种实施方式中一样位于膝部气囊10的背离车辆乘员的侧面上，也就是说，各所述流出口直接与仪表板28或另一固定的构件相对置。流出口 18同样全部设置在膝部气囊10的上半部中，更准确地说设置在上部三分之一内。
[0053]流出口 18以小的间距上下重叠地设置并且与其竖直高度相比具有明显更大的水平宽度。尤其是流出口 18可具有椭圆形或缝槽状的形状。流出口 18在竖直方向上对中地设置，并且流出口 18的宽度随着高度的增加而减小。
[0054]各流出口 18被一个由柔性织物层或其它非形状稳定材料制成的盖子20覆盖。如在第一种实施方式中一样，盖子20除流出区段22例外之外围绕流出口 18固定在气囊罩12上，使得盖子20的位于流出口 18上方的通道区段24可鼓起并且因此定义一个流出通道。但这样设置盖子20，使得流出区段22朝向上方，即流出通道竖直向上延伸。
[0055]在图5中不出用于标准身材的车辆乘员的膝盖碰撞位置40和用于矮小身材的车辆乘员的更低的膝盖碰撞位置42。在标准身材的车辆乘员的情况下，所有或至少大部分流出口 18在实践中位于膝盖碰撞位置40之间(在膝部气囊10的相对的另一侧面上);而在矮小车辆乘员的情况下，所有或至少大部分流出口 18在实践中位于膝盖碰撞位置42上方。
[0056]当标准身材的车辆乘员在前移时以其膝盖38碰撞到充气的膝部气囊10上并将膝部气囊10的带有流出口 18的上部区段34压靠到仪表板28上(参见图3)时，所有或至少大部分流出口 18由此封闭。而在矮小车辆乘员的情况下，所有或至少大部分流出口 18可用，因为流出口 18与仪表板28间隔开(参见图4)。在此情况下，一部分气体可通过流出通道向上流出。
[0057]对于其身高和/或体重处于5百分位假人和50百分位假人之间的车辆乘员而言，相应或多或少的流出口 18被释放或阻塞。因此，膝部气囊10的内部压力单独地匹配于相应车辆乘员的体型。
[0058]图6示出一个根据第三种实施方式的用于车辆乘员约束系统的膝部气囊10。在此设置一个单个的流出口 18，该流出口设置在膝部气囊10的与第二种实施方式的流出口 18相同的区域中。该流出口 18也被一个盖子20覆盖。
[0059]由图6中的放大细节可见，流出口 18在此具有特殊形状。从椭圆形的基本形状18a出发，在中线M两侧向斜下方延伸出多个突出部18b，更确切地说背离中线M地。
[0060]盖子20也限定一个流出通道，但该流出通道在此朝向下方、即朝向车辆放脚空间。此外这样成形盖子20，使得其在中间(参照中线M)具有一个凸起20a并且可选地在中线M两侧具有凹部20b。
[0061]如在前述实施方式中一样，标准身材的车辆乘员以其膝盖38将膝部气囊10压靠到仪表板上，使得流出口 18通过盖子20封闭。而在矮小乘员的情况下，矮小乘员的膝盖38绝大部分不碰到膝部气囊10的上部区段34上，因而未压住流出口 18。 [0062]在更高一些的车辆乘员的情况下(身高/体重在5百分位和50百分位假人之间)，气体也可从膝部气囊10中泄出，因为在此情况下仅盖子20的凸起20a被压靠到气囊罩12上。流出通道由此分为在中线M两侧的两个较小的部分通道。相应地，流出口 18的突出部18b与带有其凸起20a和可能情况下其凹部20b的盖子20相协调。
[0063]如果通过流出口 18发生气体泄出，则气体基本上向下流出，在此主流出方向由取决于乘员的流出通道形状(一个大的向下定向的通道或两个较小的倾斜的部分通道)预定。
[0064]当然，上面描述的实施方式或各实施方式的确定特征可以以适合的方式彼此组
八
口 o
[0065]附图标记列表
[0066]10膝部气囊
[0067]12气囊罩
[0068]14连接区域
[0069]16连接部位
[0070]18流出口
[0071]18a基本形状
[0072]18b突出部
[0073]20盖子
[0074]20a凸起
[0075]20b凹部
[0076]22流出区段
[0077]24通道区段
[0078]26容纳部
[0079]28仪表板
[0080]30收缩部
[0081]32限制带
[0082]34气囊下部区段
[0083]36气囊上部区段
[0084]38膝盖
[0085]40(标准车辆乘员的)膝盖碰撞部位
[0086]42(矮小车辆乘员的)膝盖碰撞部位
【权利要求】
1.包括可充气的膝部气囊(10)的车辆乘员约束系统，所述膝部气囊(10)具有气囊罩(12)和至少一个构造在该气囊罩中的流出口(18)，所述流出口(18)设置在膝部气囊(10)的上半部中， 其特征在于，所述流出口( 18)位于膝部气囊(10)的背离车辆乘员的侧面上，该侧面在膝部气囊(10 )的使用位置中直接与车辆内空间中的固定的构件(28 )相对置。
2.根据权利要求1所述的车辆乘员约束系统，其特征在于，所述膝部气囊(10)这样设置在其使用位置中，使得膝部气囊(10)的构造有流出口(18)的竖直区段(36)与标准身材的车辆乘员的膝盖(38 )相对置。
3.根据权利要求1或2所述的车辆乘员约束系统，其特征在于，所述膝部气囊(10)这样设置在其使用位置中，使得膝部气囊(10)的构造有流出口(18)的竖直区段(36)不与矮小身材的车辆乘员的膝盖(38)相对置。
4.根据上述权利要求之一所述的车辆乘员约束系统，其特征在于，所述膝部气囊(10)在其使用位置中、尤其是通过在膝部气囊(10)内部的限制带(32)、分为多个竖直区段(34、36)并且所述流出口(18)构造在一个上部的、优选最上面的区段(36)中。
5.根据上述权利要求之一所述的车辆乘员约束系统，其特征在于，所述流出口(18)具有在20至40mm之间的直径。
6.根据权利要求1至4之一所述的车辆乘员约束系统，其特征在于，设置多个沿竖直方向上下重叠设置的流出口(18)，这些流出口优选与其竖直高度相比具有更大的水平宽度。
7.根据权利要求6所述的车辆乘员约束系统，其特征在于，至少大部分流出口(18)设置在标准身材的车辆乘员的膝盖碰撞部位(40)之间，但设置在矮小车辆乘员的膝盖碰撞部位(42)上方。
8.根据权利要求6或7所述的车辆乘员约束系统，其特征在于，所述流出口(18)在竖直方向上对中地设置和/或流出口(18)的宽度随着高度的增加而减小。
9.根据上述权利要求之一所述的车辆乘员约束系统，其特征在于，在膝部气囊(10)的外侧上设有从流出口(18)开始的用于在膝部气囊(10)内的气体的流出通道。
10.根据权利要求9所述的车辆乘员约束系统，其特征在于，所述流出通道由盖子(20)构成，所述盖子不完全围绕流出口(18)地固定在气囊罩(12)上并且可在流出气体的压力之下鼓起。
11.根据权利要求1至5之一和权利要求9或10所述的车辆乘员约束系统，其特征在于，所述流出通道的长度至少为流出口(18)的直径的1.5倍，从该流出口的中点测量。
12.根据权利要求9至11之一所述的车辆乘员约束系统，其特征在于，所述流出通道朝向一侧、优选朝向车辆侧面结构延伸。
13.根据权利要求9至11之一所述的车辆乘员约束系统，其特征在于，所述流出通道基本上向上延伸。
14.根据权利要求9至11之一所述的车辆乘员约束系统，其特征在于，所述流出通道基本上向下延伸。
15.根据权利要求10和权利要求14所述的车辆乘员约束系统，其特征在于，所述盖子(20)具有一个中间的、朝向下方的凸起(20a)，该凸起不固定在气囊罩(12)上。
16.根据权利要求15所述的车辆乘员约束系统，其特征在于，所述流出口(18)具有一个或多个突出部(18b)，所述突出部向斜下方延伸。
17.用于保护车辆乘员的方法，包括下述步骤: 一为膝部气囊(10)充气体，使得膝部气囊(10)占据使用位置； 一根据车辆乘员的体型、尤其是身高通过下述方式匹配气体流出行为，即，构造在膝部气囊(10)的上部区段(36)中的流出口(18) a)被标准身材的前移的车辆乘员的膝盖(38)压靠到车辆内空间中的固定的构件(28)上并由此封闭，或 b)不被矮小身材的前移的车辆乘员的膝盖(38)压靠到车辆内空间中的固定的构件(28)上。
【文档编号】B60R21/239GK103619658SQ201280031503
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年6月5日 优先权日:2011年6月8日
【发明者】T·阿贝勒, W·弗赖斯勒 申请人:Trw汽车股份有限公司