专利名称：车辆乘员防护系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种车辆乘员防护系统，尤其涉及一种包括座椅安全带防护装置和气囊的车辆乘员防护系统。
背景技术：
申请号为7-186816的日本专利公开文本揭示了一种座椅安全带防护装置，该装置包括气囊防护装置，其中气囊被贮存在座椅安全带的肩部安全带部分。
实用新型内容然而，根据本实用新型的实用新型人的研究，在这种结构中，肩部安全带部分延伸越过坐着的乘员的上身，气囊在展开的过程中充气并以朝着方向盘的方向向前延伸，并且方向盘支撑气囊使之处于一个预定的位置。
具体来说，关于增加体积、维持内部压力和较少充气时间的若干要求而言，要确保肩带贮存式气囊的保护效果，这种肩带贮存式气囊与那些通常的方向盘贮存式气囊，面临基本相同的情况，都具有能量吸收方面的限制。
本实用新型的一个目的在于提供一种车辆乘员防护系统，其中通过使用气囊，车辆乘员在短时间内得到被更大范围的防护，以提高撞车事故中的能量吸收。
本实用新型的另外一个目的在于提供一种车辆乘员防护系统，其中气囊可通过使用发生撞车事故时气囊中产生的内部压力的增加而二次展开，以防护车辆乘员的另一部分，从而增加能量吸收。
本实用新型的另一个目的在于提供一种车辆乘员防护系统，其中，在发生撞车事故使头部保护气囊受到腿部保护气囊的挤压而加快头部保护气囊的防护，以增加能量吸收。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型的一个方面提供了一种车辆乘员防护系统，该系统包括气囊装置，该气囊装置包括第一展开部分和第二展开部分，其中，第一展开部分在车辆乘员部分和车辆中的一部分之间展开，第二展开部分与第一展开部分同时展开，处于彼此接触状态，由此为第一展开部分提供支撑，以承受至少一部分来自车辆乘员头部作用于第一展开部分上的负荷。
换言之，本实用新型的另一个方面在于提供了一种车辆乘员防护系统，该系统包括气囊装置，该气囊装置包括第一展开单元和第二展开单元，其中，第一展开单元在车辆乘员和车辆部分之间展开，第二展开单元与第一展开单元同时展开并处于彼此接触的状态，借此为第一展开单元提供支撑，以承受至少一部分来自车辆乘员头部作用在第一展开单元的负荷作用。
通过以下的结合附图的说明，本实用新型的其它特征，优势和益处将更加显而易见。
图1显示本实用新型的汽车车辆乘员防护系统的第一实施例；图2显示在车辆前部碰撞过程中图1所示的实施例的工作状态；图3显示在车辆前部碰撞过程中，头部抵触图1所示的实施例中的头部保护气囊之前的移动与头部抵触传统的容纳在方向盘中的胸部气囊之前的移动的比较；图4显示图1所示的实施例的乘员头部速度和时间的特性曲线与传统的容纳在方向盘中的胸部气囊的特性曲线的比较；图5显示本实用新型的汽车中车辆乘员防护系统的第二实施例；图6显示本实用新型的汽车中车辆乘员防护系统的第三实施例；图7显示乘员头部抵触头部保护气囊以后，图6所示的实施例的工作状态；图8显示本实用新型的在汽车中车辆乘员防护系统在第一启动状态的第四实施例；图9显示处于第二启动状态的图8所示的实施例；图10显示根据本实用新型，汽车辆中驾驶员侧车辆乘员防护系统的第五实施例，显示从座椅安全带防护装置的肩部安全带部分中充气膨胀出的头部保护气囊；图11显示在车辆前部碰撞过程中，图10所示的实施例的工作状态；图12显示根据本实用新型的汽车中乘客侧的车辆乘员防护系统的第六实施例；
图13显示根据本实用新型的汽车中乘客侧的车辆乘员防护系统的第七实施例；图14显示根据本实用新型的汽车中驾驶员侧的车辆乘员防护系统的第八实施例；图15显示根据本实用新型的汽车辆中驾驶员侧的车辆乘员防护系统的第九实施例，显示从座椅安全带防护装置的肩部安全带部分中充气膨胀出的头部保护气囊；图16显示车辆前部碰撞过程中，图15所示的实施例的工作状态；图17显示根据本实用新型的汽车中乘客侧的车辆乘员防护系统的第十实施例；图18显示车辆前部碰撞过程中，图17实施例的工作状态；图19显示图17所示的实施例的腿部保护气囊的内部压力随时间的变化，以及图17所示的实施例的头部保护气囊的内部压力随时间的变化；图20显示根据本实用新型的汽车中乘客侧的车辆乘员防护系统的第十一实施例；图21显示根据本实用新型的汽车中乘客侧的车辆乘员防护系统的第十二实施例；显示在展开状态下的腿部保护气囊在第一变形；图22显示根据本实用新型的汽车中乘客侧的车辆乘员防护系统的第十三实施例；显示在展开状态下的腿部保护气囊第二变形；图23是根据本实用新型的汽车中乘客侧的车辆乘员防护系统的第十四实施例；显示在展开状态下的腿部保护气囊第三变形；图24根据本实用新型的汽车中乘客侧的车辆乘员防护系统的第十五实施例；显示在展开状态下的腿部保护气囊第四变形；图25根据本实用新型的汽车中乘客侧车辆乘员防护系统的第十六实施例；显示在展开状态下的腿部保护气囊第五变形。
具体实施方式
附图说明了根据本实用新型的车辆乘员防护(restraint)系统和方法的各种示范实施例。此外，在下文中，每个附图中所使用的相同的标号用来指定相同的部件或部分。同样，在每个实施例中，车辆乘员代表性地对应百分之五女性到百分之九十五男性的体型范围内的虚拟人体。
(第一实施例)图1显示处于启动状态的用于车辆的驾驶员或乘客的车辆乘员防护系统。在图1中，标号10通常表示三点座椅安全带防护装置。该三点式座椅安全带防护装置10包括一单条安全带。安全带的一端安装在牵引器(retractor)上，而另一端固定在座椅12或车辆的车体14上，或安装在另一个牵引器上。座椅安全带延伸通过肩部，穿过固定在车体14上部，例如中心柱的上部的环16。座椅安全带舌片18与安全带两端中间的安全带相连。舌片18可以摆动跨过车辆乘员20并与固定在座椅12上的带扣22接合，从而将安全带的腰部安全带部分24横过腰部并将肩部安全带部分26横过上身而定位。
座椅12可以是前座椅，例如驾驶员侧座椅或乘客侧座椅。在座椅12的前面有一个仪表盘28。仪表盘28将乘客车厢30与发动机车厢32分隔开。
在图1中，标号40一般表示包括容纳在座椅安全带防护装置10的安全带中的气囊装置。在所述实施例中，气囊防护装置40被容纳在腰部和肩部安全带部分24和26中，并可以从腰部和肩部部分安全带部分展开。展开的安全带防护装置30在车辆乘员20的头部42和大腿区域44之间延伸。在下端部分，展开的气囊防护装置40直接靠在大腿区域44。在上端部分，当头部42在车辆发生前部碰撞过程中向前摆动时，展开的气囊防护装置40接受车辆乘员20的头部40。在前部碰撞时直接靠着大腿区域44的展开的气囊防护装置40在大腿区域44处间接支撑车辆头部42。通过优化头部42将作用在上部或头部保护气囊48的负荷传递到大腿区域44的传递作用，展开的气囊防护装置40可以作用于将车辆乘员20的颈部46的加速作用减到最少。
如前所述，展开的气囊防护装置40在垂直的方向上延伸到车辆乘员20的整个上身。图1的实施例中，展开的气囊防护装置40包括在垂直方向排列的多个独立的气囊。这些气囊配置为将头部42所施加的负荷依次传递到大腿区域44。
直接保护车辆乘员20的头部42的第一或上部气囊48已经从肩部安全带部分26展开。已经从腰部安全带部分24展开的第二或下部气囊53延伸到整个大腿区域44，也可以通过跟上部气囊48配合防护车辆乘员20的头部42。直接靠着大腿区域44的下部气囊52在大腿区域44处间接支撑头部保护气囊48，从而头部保护气囊48被保持在紧靠车辆乘员20的头部42的预定位置。
气囊48和52的可以由任何适合作为乘员防护气囊的材料制成，例如缺乏通风性和弹性的塑料薄膜。上部或头部保护气囊48经过折叠并容纳在肩部安全带部分26中的面对车辆乘员20的胸部50的区域。下部气囊50被折叠并容纳在腰部安全带部分24中的面对车辆乘员20的腹部54的区域。展开的上下部气囊48和52最好在远离垂直二等分车辆乘员20的平面的纵向相反方向上相等地延伸。
在所示的实施例中，上下部气囊48和52受到来自于共同的供气系统的加压供气的作用而充气膨胀。共同的供气系统包括单独的气体发生器或充气器56，用于上部或头部保护气囊48的第一导气管58和用于下部气囊62的第二导气管60。延伸穿过肩部安全带部分26的第一导气管58的其中一端通过展开部分62与上部气囊48连通。延伸通过腰部安全带部分24的第二导气管60的其中一端通过展开部分64与下部气囊52连通。
第一导气管58的另一端与座椅安全带舌片18的内部连通。第二导气管60的另一端与座椅安全带舌片18的内部连通。当座椅安全带舌片18插入带扣22并与之接合时，座椅安全带舌片18的内部开始与带扣22的内部连通。带扣22的内部与充气器56连通。充气器56产生的加压气体通过带扣22和座椅安全带舌片18被提供给第一导气管58和第二导气管60。通过第一导气管58和第二导气管60，加压气体被提供给上下部气囊48和52。
由于加压气体的作用而充气膨胀的上下部气囊48和52分别具有通气孔66和68。通气孔66的功能是释放多余的气体，从而避免上部气囊48中的内部压力在气囊展开时和展开后的过程中超过预定的压力值。通气孔68的功能是释放多余的气体，从而避免下部气囊52中的内部压力在气囊展开时和展开后的过程中，气体部超过预定的压力值。
充气器56一被气囊控制模块70发出的命令信号触发而启动时或刚刚启动后，就开始产生加压气体。在所示实施例中，气囊控制模块70可以判断车辆前部碰撞即将发生并在车辆前部碰撞即将发生之前发出命令信号。上下部气囊48和52响应命令信号而开始充气膨胀，上下部气囊48和52在车辆前部碰撞即将发生之前或发生过程中的较早的时间内完成展开。
根据所示实施例的方法部分，一种车辆乘员保护方法包括从肩带和腰带部分26和24展开上下部气囊48和82，并在车辆乘员的头部42和大腿区域44之间延伸；在车辆前部碰撞中用上部气囊48接受车辆乘员20的头部42；在车辆前部碰撞中通过上下部气囊48和52在大腿区域44支撑车辆乘员20的头部42。
一旦根据判断车辆的前部碰撞即将发生，气囊控制模块70就向充气器56发出命令信号以启动充气器56。充气器56被启动后产生加压气体。加压气体通过带扣22，舌片18和导气管58和60流入上下部气囊48和52。
参见图2，图中箭头表示力，包括在车辆前部碰撞过程中处于启动状态下，作用于图1中的车辆乘员防护系统所防护的乘员20的惯性力，反作用力和气体压力。因为座椅安全带防护装置10将车辆乘员20的上身限制在座椅12上，车辆乘员20的头部42向前摆动与上部气囊48抵触。
因为上下部气囊48和52在毫秒级的时间内已经迅速从肩部安全带部分和腰部安全带部分26和24展开，在车辆前部期间时，在乘员20的头部42由于惯性而向前摆动之前，展开的上部气囊48紧贴着乘员20的头部42延伸。此外，座椅安全带防护装置10限制了乘员20，从而确保在车辆前部碰撞过程中，上部气囊48展开后车辆乘员20的头部42立即与其抵触。
还参见图3，标号P0表示车辆乘员20的头部42的正常位置。标号P1表示在车辆前部碰撞期间，头部42向前摆动后与展开的传统的容纳在方向盘中的胸部气囊抵触的位置。标号P2表示在车辆前部碰撞期间，头部42向前摆动后与展开的上部或头部保护气囊48抵触的位置。如前所述，展开的上部气囊48比传统的容纳在方向盘中的气囊更靠近头部42。图1实施例允许头部42自由摆动，直到经过一段距离L1与展开的上部气囊48接触。距离L1小于头部42自由移动直到与传统的容纳在方向盘中的气囊接触所经过的距离L0。可以理解其优点在于，图1实施例使得车辆前部碰撞过程中车辆乘员20的头部42自由移动的距离减小。
参见图4，纵轴代表车辆乘员20的头部42在车辆前部碰撞过程中的速度，横轴代表车辆前部碰撞过程开始后经过的时间。TTF代表车辆前部碰撞过程开始的时刻。V0代表车辆乘员20在TTF时刻的起始速度。所示的实线曲线代表根据图1的实施例，速度随时间的变化。虚线曲线代表根据传统的容纳在方向盘中的胸部气囊，速度随时间的变化。距离L1小于距离L0(见图3)，头部42自由移动直到与展开的上部气囊48接触所经过的时间段T1小于头部42自由移动直到与展开的传统的容纳在方向盘中的气囊抵触所经过的时间段T0。时间段T1可表示为L1/T0，时间段T0可表示为L0/V0。可以理解其优点在于图1实施例的优势在于使得车辆前部碰撞过程中车辆乘员20的头部42自由移动的时间减小。
在图4中，根据图1实施例，头部42的减速开始于T1时刻。T1时刻早于在传统的容纳在方向盘中的气囊中，头部42开始减速的时刻T0。标号Te代表车辆前部碰撞过程结束并且头部速度减为零的时刻。实线曲线表示头部42的减速开始于T1时刻，终止于Te时刻。虚线曲线表示头部42的减速开始于T0时刻，终止于Te时刻。与传统的容纳在方向盘中的气囊相比，图1实施例为头部42速度从V0减为0提供更长的时间。在车辆前部碰撞过程中，作用于颈部的减速被显著减小，这也显著减小了作用于颈部脊椎的负荷。
因为所增加的时间段T1-Te，图1的实施例为头部42与上部气囊48的抵触区域有所增加界面。这也更好地分散了作用于头部42的反作用力，从而在车辆前部碰撞过程中减少了乘员20脸部伤害的风险。
如图2所示，在下部气囊52已经靠在车辆乘员20的大腿区域44之后，头部42的负荷W作用于上部气囊48。通过下部气囊52将作用于上部气囊48的负荷W向大腿区域44传递，上下部气囊48和52将车辆乘员20的头部42靠大腿区域44支撑。
在图1的实施例中，上部气囊48在头部42趋向前摆之后立即接受头部42，接着车辆乘员20的大腿区域44通过下部气囊52承受作用于上部气囊的负荷W。这显著减小了气囊防护装置40防护头部42所需的时间。
在图1的实施例中，气囊防护装置40，在其展开的状态下，在从车辆乘员20的头部42向下到大腿区域44的增大的区域内延伸，防护车辆乘员20。通过这个增加的保护范围，车辆乘员20的动能被吸收。这有效增加了车辆乘员20的动能的吸收量，从而为防止车辆乘员20受伤提供增强的保护。
再回到图2，车辆前部碰撞事故的过程中，在仪表盘28向乘客车厢30内移动的意外情况下，车辆乘员20的膝盖被从下方挤压。作用在膝盖的负荷由靠在大腿区域44的下部气囊52减小。这就为保护车辆乘员20腿部的伤害提供了缓冲器。
在图1的实施例中，在车辆前部碰撞过程中，与车辆乘员20的头部42抵触的气囊防护装置40从上方挤压车辆乘员20的大腿区域44。这就防止了车辆乘员20的腰部向前移动脱离腰部安全带部分24的约束。
在图1的实施例中，在车辆前部碰撞过程中，上下部气囊48和52可通过使车辆乘员20头部42的反作用力保持恒定来减轻对车辆乘员20头部42的冲击力，因为通气孔66和68通过释放气囊中的多余气体抑制了由于头部42的进入而引发的上下部气囊48和52各自内压的增加。这在不增加冲击力的情况下为车辆乘员20提供了足够的防护。
在图1的实施例中，气囊防护装置40采用垂直设置的多个独立的气囊48和62。填充头部42和大腿区域44之间区域的多个气囊的设置比单个气囊的设置有优势，在于，可使用体积减小的气囊。相比单个气囊，使用较小体积的气囊，充气时间更短。
在图1的实施例中，上或者头部保护气囊48展开至紧靠车辆乘员20头部42处，而下部气囊52在上或者头部保护气囊48下方展开直接靠在车辆乘员20的大腿区域44。体积减小的气囊可被用作上或者头部保护气囊48。使用减小体积的气囊减小了在展开过程中车辆乘员20受伤的风险，因而与从方向盘向外展开的传统的胸部气囊相比，头部保护气囊可展开至紧靠车辆乘员20头部42处。直接靠在车辆乘员20大腿区域44处的下部气囊52，间接地大腿区域44支撑上部或头部保护气囊48，从而将上部或头部保护气囊48保持在其预定位置，即紧靠车辆乘员20头部42处。上或者头部保护气囊48接受到从头部42作用于其上的负荷W(参见图2)，并且下部气囊52间接地靠车辆乘员20大腿区域44支撑作用于上或者气囊48的负荷W。这就有效地提高了将负荷W传送至大腿区域44的效率，而没有增加每个气囊的体积。
此外，根据附图1中的实施例，由于一旦根据确定车辆前部碰撞即将发生就产生命令信号，气囊防护装置40在车辆前部碰撞即将发生时或发生过程的较早时刻展开。这使上或者头部保护气囊48在较早的时刻防护头部42，从而通过减少作用在车辆乘员20的冲击力提高了保护的效果。
在图1实施例中，上下部气囊48和52被分别容纳在肩部和腰部安全带部分26和24中，并通过各自的展开部分62和64连接到共同的供气系统的不同导气管58和60。下部气囊52在车辆前部碰撞过程中起着将上部或头部保护气囊48支撑于紧靠车辆乘员20头部42的预定位置。腰部安全带部分24确保下部气囊52展开并直接靠在车辆乘员20的大腿区域44，从而使上或者头部保护气囊48保持在预定位置。
图1中的实施例可被简化成使用包括将下部气囊形成为上部或头部保护气囊的一个组成部分的气囊防护装置。由于结合有将下部气囊，上下部气囊可被容纳在肩部安全带部分26中。腰部安全带部分24不再具有确保整体化的下部气囊展开并直接靠在车辆乘员20的大腿区域44以使上或者头部保护气囊48保持在紧靠车辆乘员20头部42的预定位置的功能。确保整体化的下部气囊向乘员20的大腿区域44展开并直接靠在车辆乘员20的大腿区域44以使上或者头部保护气囊48保持在最接近车辆乘员20头部42的预定位置的需要仍存在。以下将结合附图5描述满足该需要的气囊防护装置。
(第二实施例)图5是车辆乘员防护系统另一个实施例的气囊防护装置40A的一部分的简要说明。该实施例基本上和图1所示的实施例相同，其中有防护车辆乘员20的三点式座椅安全带防护装置10，包括容纳气囊防护装置的上部或头部保护气囊的肩部安全带部分26，其中当通过展开部分由供气系统供给气压时，上部或头部保护气囊充气并展开。
但是图5的实施例和图1实施例在对气囊防护装置的下部气囊的供气的时间和流动路径上有所不同。此外，图5的实施例和图1实施例在展开下部气囊以确保其起到支撑上部或头部保护气囊的作用的方式上有所不同。
在图1的实施例中，下部气囊52和上部或头部保护气囊48在同一时刻被充气，并且受压气体通过第二展开部分64由供气系统的第二导气管60直接供给到下部气囊52。相反，在图5的实施例中，下部气囊52A在上部或头部保护气囊48A被充气并展开后充气，并且受压气体不是直接从供气系统中供给到下部气囊52A，而是通过上部或头部保护气囊48A间接地供给的。如图5所示，在上部或头部保护气囊48A内的一部分气体通过设置在上下部气囊48A和52A之间的隔板80上的单向止回阀82流入下部气囊52A.在图1实施例中，为确保起到支撑上部或头部保护气囊48的作用，下部气囊52从腰部安全带部分24向外展开以靠在车辆乘员20的大腿区域44。展开的下部气囊52被保持为靠腰部安全带部分24约束的乘员20的大腿区域44。相反，在附图5的实施例中，为确保起到支撑上部或头部保护气囊48A的作用，下部气囊52A从上部或头部保护气囊48A朝车辆乘员20的大腿区域44向外展开并靠在其上。隔板80被上部或头部保护气囊48A保持在预定位置并确保下部气囊的展开是朝着车辆乘员20的大腿区域44的。
具体地参考图5，在车辆前部碰撞过程中，气囊防护装置40A在车辆乘员20的头部42和大腿区域44之间充气并展开。
在图5的实施例中，带有整体化的下部气囊52A的上部或头部保护气囊48A已经从座椅安全带防护装置10的肩部安全带部分26处以和上部或头部保护气囊相同的方式向外展开(见图1)。换句话说，上部或头部保护气囊48A以及整体化的下部气囊52A被折叠并容纳在肩部安全带部分26内。
如图5所示，当充气后，上胸部和整体化的下部气囊48A和52A从外部看来形成了单个气囊。隔板80被设置用来把单个气囊的内部分成两个腔，上面是气囊48A，下面是气囊52A。
通过展开部分62，气体流入上部或头部保护气囊48A并将其充气。当上部或头部保护气囊48A已被充气并展开而下部气囊52A仍折叠时，隔板80被带到如图5所示的预定位置。在该预定位置，隔板80在车辆乘员20的大腿区域44上方延伸，使折叠的下部气囊52A处于上部或头部保护气囊48A和车辆乘员20的大腿区域44之间。在下部气囊52A随后展开的过程中，已经展开的上部或头部保护气囊48A将隔板80保持在该预定位置。一旦上部或头部保护气囊48A已经充气，紧接着由于上部或头部保护气囊的内压增大，单向阀82打开使气体流入下部气囊52A。下部气囊52A朝着车辆乘员20的大腿区域44的方向充气并展开。被保持在所述预定位置的隔板80确保下部气囊52A朝着大腿区域44展开并靠在其上。直接靠在大腿区域44的下部气囊52A，在车辆乘员20的大腿区域44处间接支撑上部或头部保护气囊48A，从而将上部或头部保护气囊48A维持在紧靠车辆乘员20头部42的预定位置。和图1实施例同样的方式，上部或头部保护气囊48A接收来自车辆乘员20头部42的作用于其上的负荷W(见附图5)，而整体化的下部气囊52A靠住车辆乘员20的大腿区域44间接地支撑作用在上部或头部保护气囊上的负荷W。这提高了将负荷W传送到大腿区域44的效率。
在图1的实施例中，上下部气囊48和52分别有通气孔66和68。通气孔66的功能是释放多余气体从而避免上部气囊48中的内压在展开过程中或展开后超过预定压力值。通气孔68的功能是释放多余气体从而避免下部气囊52中的内压在展开过程中或展开后超过一个预定压力值。相反，在图5的实施例中，上部或头部保护气囊48A设置有单向止回阀82，而下部气囊52A设置有通气孔84。在图5的实施例中，单向止回阀82打开以释放多余气体从而避免上部或头部气囊48A中的内压在展开过程中或展开后超过预定压力值。在该实施例中，单向止回阀82起着上部或头部保护气囊48A的通气孔的作用。
在图1的实施例中，下部气囊52通过展开部分64，由穿过腰部安全带延伸的第二导气管60供给的加压气体充气。在图5的实施例中，上部或头部保护气囊48A和单向止回阀82起着连接气体发生器和充气器的导气管的作用。除此以外，图5中的实施例的供气系统和图1中的实施例基本一样。
气囊控制模块的命令信号触发的充气器的一旦启动或启动后立刻开始加压气体的生成。与图1的实施例相类似，气囊控制模块可以判定车辆前部碰撞即将发生并在车辆前部碰撞即将发生之前发出命令信号。上部或头部保护气囊48A响应命令信号而开始充气膨胀，上下部气囊48A和52A便在车辆前部碰撞即将发生之前或发生过程中的一个及早的时刻完成展开。
从上的描述可以看出，图5中的实施例的优点在于通过带有单向止回阀的隔板80将上部或头部保护气囊48A和下部气囊52A整体化从而简化了气囊和供气系统。
在图5的实施例中，上下部气囊48A和52A容纳在车辆乘员胸部50周围的肩部安全带部分内。因为上下部气囊48A和52A从肩部安全带部分展开，在车辆发生前部碰撞时，头部42趋向向前摆动之后，紧接着上部或头部保护气囊48A以图1的实施例中同样的方式及时接受头部42。这显著地减少了气囊防护装置40A防护头部42所需的时间。
在图5的实施例中，气囊防护装置40A在其展开状态下延伸在增大的范围内防护将车辆乘员，从车辆乘员20的头部42向下到大腿区域44。通过这个增大的防护范围，车辆乘员20的动能被吸收。这显著地增加了车辆乘员20动能的吸收量，从而增加了对防止车辆乘员20受伤的保护。
当车辆发生前部碰撞的过程中，在仪表盘向乘客车厢30内移动的意外情况下，车辆乘员20的膝盖从下方被挤压。在图5的实施例中，作用在膝盖上的负荷被靠在大腿区域44的下部气囊52A减小。这以与图1实施例相同的方式为防止车辆乘员20腿部的伤害提供了缓冲器。
在图5的实施例中，和图1的实施例相似，大腿区域44由下部气囊52A从上方挤压靠在座椅上。这就防止车辆乘员20的腰部向前移动而脱离腰部安全带部分的约束。
在图1和图5的实施例中，气囊防护装置40或40A中的内压被调整以确保对车辆乘员20的最佳保护效果。该实施例可通过形成比其他部分更易变形的气囊防护装置的下部来改进。当直接靠在车辆乘员20的大腿区域44上时，该下部容易变形，从而在车辆前部碰撞过程中确保一旦头部42摆动至与气囊防护装置的上部接合时，便紧接着形成对车辆乘员20的最佳缓冲效果。下面将结合附图6说明确保最佳缓冲效果的气囊防护装置。
(第三实施例)图6是车辆乘员防护系统另一个实施例的一部分的简要说明。该实施例基本上和附图5中的实施例相同，其中有防护车辆乘员20的三点式座椅安全带防护装置10，它包括容纳气囊防护装置的安全肩部安全带部分26，其中当通过展开部分62由供气系统供给加压气体时，气囊防护装置在头部42和大腿区域44之间充气并展开。
然而，图6中的实施例和图5中的实施例在气囊防护装置的下部结构上有所不同，该下部结构在展开过程中与车辆乘员20的大腿区域44接合。
在图6中，包括了单个气囊的气囊防护装置40B从车辆乘员20的胸部50周围部分的肩部安全带部分26中开始被充气并向外展开，该单个气囊两倍于图1中的上下部气囊48和52或图5中的48A和52A。图7说明了在车辆前部碰撞过程中，当车辆乘员20的头部42已向前摆动与展开的气囊防护装置40B上端部接合后的气囊防护装置40B。气囊防护装置40B有相对于上端部的下端部86。气囊防护装置40B在下端部86直接靠在车辆乘员的大腿区域44。
气囊防护装置40B的下端部86比上端部更易变形，因此当头部42和上端部接合时，下端部如图7所示变形以吸收作用在上端部上的负荷。
在图6所示位置上，下端部86呈圆锥形。在该实施例中，该圆锥形外表面的至少一部分具有如标号88所示的经过高摩擦表面处理，从而确保该圆锥和大腿区域44的最佳牢固接合。在从图6位置到图7位置的转换过程中，作用在上端部的负荷使下端部88的圆锥形变平，从而扩大了气囊防护装置40B靠住大腿区域44的区域。
如图7所示，车辆前部碰撞过程中，车辆乘员20的头部42向前摆动和气囊防护装置40B的上端部分抵触之后，下端部分90的圆锥即被展平。这确保了在头部42抵触气囊防护装置40B的上端部分后的一个较早阶段，动能被有效地吸收。
通过下端部分86的展平的圆锥，气囊防护装置40B靠在大腿区域44上。靠在大腿区域44上的气囊防护装置40B把作用于气囊防护装置40B的上端部分的负荷支撑在大腿区域44上。
在88的高摩擦表面处理确保了气囊防护装置40B展开过程中或之后，下端部分86的圆锥与大腿区域44最牢固的接合。
在图6实施例中，气囊防护装置40B被容纳在车辆乘员20的胸部50周围的肩部安全带部分。因为气囊防护装置40B从肩部安全带部分展开，上端部分在车辆前部碰撞过程中头部42趋向前摆之后紧接着以与图1实施例一样的方式接受头部42。这显著减小了气囊防护装置40B防护头部42所需的时间。
在图7所述位置，气囊防护装置40B，在展开状态下，在一个增大的范围内防护车辆乘员20，即从车辆乘员20的头部42到大腿区域44。通过这个增大的防护范围，车辆乘员20的动能被吸收。这有效增加了车辆乘员20的动能吸收量，从而为车辆乘员20提供免于受伤的增强保护。
在车辆前部碰撞的过程中，在仪表盘向乘员车厢30内移动的意外情况下，辆乘员20的膝盖从下方被压。图6实施例中，作用在膝盖的负荷被靠在大腿区域44的下部气囊减小。这就为保护车辆乘员20腿部免于伤害提供了一个缓冲器，如图1实施例一样。
在图7所述位置，与图1实施例相似，大腿区域44从上方被压向座椅。这就避免了车辆乘员20的腰部向前移动脱离腰部安全带部分的约束。
在前面的图6实施例的说明中，圆锥状的下端部分86比上端部更容易变形。只要下端部86在气囊上端部分负荷作用下容易变形，除了圆锥形之外，下端部分86可以采用任何合适的形状或设置。如果需要，气囊防护装置40B的上端部分86可以比下端部分更容易变形，而不削弱保护效果。
(第四实施例)图8和图9显示了车辆乘员防护装置的另一个实施例。该实施例基本与附图1实施例相同。二者的不同之处在于该实施例的上下部气囊48和52根据车辆乘员20不同的体形的变化的要求相应地充气。为了实现这一功能，该实施例中另外设置了控制器90和体形探测器92。
图8显示了处于第一状态的车辆乘员防护系统的展开状况，而图9显示了处于第二状态的车辆乘员防护系统的展开状况。
图8实施例中，根据来自于安装在座椅上的压力传感器——内部观察相机的信号和安装在肩部安全带部分26上的温度和/或压力探测器的信号，经过适当的运算操作后，体形探测器92可以探测车辆乘员20的体形。体形探测器92向控制器90提供输出，控制器90向分别用于上下部气囊48和52的第一和第二展开部分62和64发出控制信号。
在图8所述阶段状态，车辆乘员20是成年人(代表性地，从百分之五的女性到百分之九十五的男性)并且上下部气囊48和52像图1实施例一样充气展开。在图9所述状态，车辆乘员20是儿童，代表性地相当于六岁儿童尺寸的虚拟人体。在这个状态，提供给上部气囊48的加压气体被阻止，仅下部气囊52充气展开。在每个状态，气囊防护装置40都在头部42和大腿区域44之间充气展开，并把头部44支撑在大腿区域44。
图8的实施例中，气囊防护装置40可以根据车辆乘员20的不同体形的要求相应地被充气。在本实施例的前面的说明中，根据控制器90的控制信号，提供给上部气囊48的气体可以被允许通过或阻止。如果需要，提供给气囊防护装置40的气体量可以调节。
图8的实施例中，气囊防护装置40被容纳在车辆乘员20的胸部50周围的肩部安全带部分。因为气囊防护装置40从肩部安全带部分展开，在车辆前部碰撞的过程中，上端部分在头部42趋向前摆之后紧接着以与图1实施例一样的方式立即接受头部42。这显著减小了气囊防护装置40防护头部42所需的时间。
图8的实施例中，气囊防护装置40，在展开状态下，延伸以在一个增大的范围内防护车辆乘员20，即从车辆乘员20的头部42到大腿区域44。通过这个增加的防护范围，车辆乘员20的动能被吸收。这有效增加了车辆乘员20的动能吸收量，从而为车辆乘员20提供免于受伤的增强保护。
在车辆前部碰撞的过程中，，在仪表盘28向乘员车厢30内移动的意外情况下，车辆乘员20的膝盖从下方被压。图8实施例中，作用在膝盖的负荷被靠在大腿区域44的下部气囊减小。这就为保护车辆乘员20腿部的免于伤害提供了缓冲器，如附图1实施例一样。
图8的实施例中，与图1实施例相似，大腿区域44从上方被压向座椅。这就避免车辆乘员20的腰部向前移动脱离腰部安全带部分的约束。
在每个实施例中，所述座椅安全带防护装置10以三点式座椅安全带装置为例。座椅安全带防护装置也可采用四点式座椅安全带装置。
(第五实施例)参考图10和图11，描述车辆乘员防护系统的另一实施例。图10是图解中的俯视图，显示了气囊防护装置40C，该气囊防护装置40C从假想线中所示的三点式座椅安全带防护装置10的肩部安全带部分26向外展开以表示从供气系统的导气管58中通过的气体的流动。图11是侧视图，显示了用于车辆驾驶员的车辆乘员防护系统。
图11实施例大体上相当于图5实施例。图11所示的车辆乘员防护系统不同于图5代表的系统。在图5表示的系统中，第一或上部或头部保护气囊48A在第二或下部整体化气囊52A在以向着车辆乘员20的大腿区域44的预定方向展开之后被保持在其预设的位置。与图5中表示的系统相比，在以向着车辆乘员20的大腿区域44的预定方向展开第二或下部的整体化气囊102之前，使得从肩部安全带部分26向外展开的第一或上部或头部保护气囊100被保持在预定的位置。
在图10和11中，车辆乘员防护系统的气囊防护装置通常以40C表示。与气囊防护装置40A相反，从腰部安全带部分26到在汽车中从仪表盘110突起的方向盘108展开第一气囊100。展开的第一气囊100直接靠着方向盘108以占据其预定位置。在车辆前部碰撞期间，头部42与胸部50与第一气囊100抵触。在它们与第一气囊100开始抵触后，第一气囊100在方向盘108和车辆乘员20之间介入并受到压缩，导致在第一气囊100内的内部压力的增加。内部压力的增加允许空气进入第二整体化气囊102。第二整体化气囊102在向着大腿区域44方向上向下展开将车辆乘员20的腿约束靠着座椅12。
根据图11实施例的方法方面，车辆乘员防护方法包括从肩部安全带26向外展开第一气囊100在车辆乘员20与方向盘108之间延伸；在车辆乘员20开始与第一气囊100相抵触之后在车辆乘员20与方向盘108之间压缩第一气囊100从而导致第一气囊100中的内部压力增加；且由于第一气囊100中的内部压力的增加，使得第二气囊102向下展开以限制车辆乘员20的大腿区域44。
在图10与图11所示的实施例中，气囊防护装置40C被容纳在三点式安全带防护装置10中。更具体地说，第一气囊100与第二整体化气囊102被容纳在肩部安全带部分26中。
第二气囊102与在其下侧的第一气囊100结合成一整体。通气孔104被设置得允许在第二整体气囊102与第一气囊100之间连通。通气孔104具有一预定的横截面面积。
单向阀106被设置以关闭通气孔104。由于在车辆乘员20与方向盘108之间的第一气囊100的压缩，当第一气囊100中的内部压力超过预设的压力值时，单向阀106打开以允许气体经过通气孔104进入第二整体化气囊102。
如图11所示，三点式座椅安全带装置10包括单个安全带。安全带的一端被安装到牵引器，而另一端被固定到座椅12或车辆的车体或安装到另一牵引器上。座椅安全带延伸通过肩部穿过固定到车体14的上部，如中心支柱的上肩部的环16。座椅安全带舌片18与安全两端中间的安全带连接。舌片18可以摆动地跨过车辆乘员20且与固定在座椅12的带扣22接合，从而使安全带的腿部安全带部分24跨过腿部并使肩部安全带部分26跨过上身而定位。
容纳在肩部安全带部分26中的第一气囊100，与通过腰部安全带部分26延伸的导气管58(见图10)的一端连接。导气管58的另一端与座椅安全带舌片18的内部连通。
当座椅安全带舌片18插入带扣22且与之接合时，座椅安全带舌片18的内部与带扣22的内部连通。带扣22的内部与充气器56连通。充气器56产生的加压气体通过带扣22与座椅安全带舌片18被供应到导气管58。通过导气管58，加压气体被供应给第一气囊100。
一旦充气器56被气囊控制模块70发出的命令信号触发而启动的同时或刚刚启动，就开始产生加压气体。在所示的实施例中，气囊控制模块70可判断车辆前部碰撞即将发生，并在车辆前部碰撞之前立刻产生命令信号。通过导气管58，气体被提供给第一气囊100。
然后，第一气囊100开始充气膨胀。第一气囊100从肩部安全带部分26向外展开，且在车辆乘员20与方向盘108之间延伸。
如图11所示，在车辆前部碰撞期间，展开的第一气囊100接受前抛的车辆乘员的上身，阻止了车辆乘员20与方向盘108之间的可能的接触。
第一气囊100在车辆乘员开始与第一气囊100抵触之后在车辆乘员20与方向盘108之间压缩。这就导致内部压力的增加。单向阀106打开允许气体流进第二整体化的气囊102。第二整体化的气囊102如图11中箭头所示沿向下的方向展开。
被展开的第二整体化气囊102挤压车辆乘员20的大腿区域44以限制其运动。
在图11所示的实施例中，展开的第一气囊100保护车辆乘员20的头部42与胸部50，且展开的第二气囊102限制车辆乘员20的大腿区域44。
在图11的实施例中，气囊防护装置40C延伸从而其展开的状态下，在增大的范围内防护车辆乘员20，即从头部42向下到大腿区域44。通过此增加的防护范围，车辆乘员20的动能被吸收。这显著增加对吸收车辆乘员20的动能吸收量，从而为车辆乘员20提供免于受伤的增强保护。
当内部压力达到预定压力时，单向阀106打开以从第一气囊100中释放多余的气体，因而车辆乘员20与第一气囊100之间抵触的的反作用力被抑制。这提高了第一气囊100接受车辆乘员20的头部42与胸部50的性能。
在图11所示的实施例中，相似于图1所示的实施例，第二整体化气囊102向座椅12挤压大腿区域44。这就防止了车辆乘员20的腰部向前移动而脱离腰部安全带部分24，对车辆乘员20提供了加强的保护。
第一气囊100使与车辆乘员20发生抵触期间，方向盘108支撑第一气囊100。这提高了第一气囊100防护车辆乘员20的头部42与胸部50的能力。
由于它们被容纳在肩部安全带部分26中，第一气囊100与第二整体气囊102可以被贮存在任何适合第一气囊100的展开的抬高的位置。
(第六实施例)图12显示用于机动车辆的乘客的车辆乘员防护系统，其大体上对应于图11所示的系统。
在图12所示的实施例中，与图11所示的系统相对比，乘客坐在机动车辆中的前乘客座椅12A上。与图11所示的系统相对比，从腰部安全带部分24向外展开的气囊防护装置40D的第一气囊100D在车辆乘员20和车辆乘员20的胸部50面对的仪表盘110的部分之间介入并受到压缩。气囊防护装置40D包括相对应于图11所示的第二整体化气囊102的第二整体气囊102D。附带的，图12中描述为具有舌片18、带扣22以及与充气器56的座椅安全带防护装置10相对于纸张与图11所示的座椅安全带防护装置10对称地配置。
(第七实施例)图13显示了为机动车辆乘客的车辆乘员防护系统，其大体相对应于图12显示的系统。
在图13所示的实施例中，与图12所示的系统相对比，第三气囊130从仪表盘110被展开以执行对气囊防护装置40E的第一气囊100E的提升支撑作用。从肩部安全带部分26向外展开的第一气囊100E在第三气囊130与车辆乘员20之间介入并受到压缩。在仪表盘110中，具有响应气囊控制模块70发出的控制信号而启动的气体发生器或充气器132。通过充气器132，第三气囊130被充气膨胀。
(第八实施例)图14显示机动车辆的驾驶者的车辆乘员防护系统，其大体上相对应于图11所示的系统，但是没有第二整体化气囊102。
在图14的实施例中，与图11所示的系统相对比，从气囊防护装置40F的第一气囊100F分离的第二气囊102F容纳在肩部安全带部分26中。示出有一导管140延伸通过肩部安全带部分26。当第一气囊中的内部压力到达预定值时，气体通过导管140从第一气囊100F供给第二气囊102F。打开以允许气体通过管140的单向阀被设置。通过导管140供给的气体使第二气囊102F充气膨胀。第二气囊102F在展开的第一气囊100F与车辆乘员20的大腿区域44之间从肩部安全带部分26向外展开。
(第九实施例)图15与图16显示了机动车辆的驾驶者的车辆乘员防护系统，其大体上相对于图10与图11所示的系统，但是没有单向阀106和通气孔104。与图10和图11所示的系统相对比，渗透膜150将第二整体气囊102G与气囊防护装置40G的第一气囊100G分离。通过渗透膜150，当第一气囊100G中的内部压力到达预定值时，气体被供应给第二整体气囊102G。
在之前的图10到图16所示的实施例的描述中，第一气囊(100、100D、100E、100F、100G)在车辆乘员20与车辆侧部件之间介入并受到压缩，其中，车辆侧部件如方向盘108、仪表盘110、以从仪表盘110向外展开的第三气囊130形式的提升的支撑之间。机动车辆驾驶者的防护系统中，第一气囊在车辆乘员(驾驶者)20与方向盘108之间介入受到压缩。与为驾驶者的防护系统相对比，第一气囊可以在车辆乘员(驾驶者)20与仪表盘110或第三气囊之间介入受到压缩，该第三气囊从在车辆乘员20的胸部50前面适当安装的固定体向外展开。
在之前的图10到图16所描述的实施例中，所说明的座椅安全带防护装置10以三点式座椅安全带装置为例。座椅安全带防护装置10也可以采取四点座椅安全带装置的形式。
(第十实施例)
图17到图19显示机动车辆乘客的车辆乘员防护系统，其大体上相对应于图13所示的系统。图17所示的防护系统与图13显示的系统的区别在于使用了气囊防护装置40H而不是气囊防护装置40E。
气囊防护装置40H包括头部保护气囊160与腿部保护气囊162。头部保护气囊160是图1所示的上下部气囊48与52或图5所示的48A与52A的两倍。腿部保护气囊162被容纳在具有前乘客座椅12A的机动车辆的仪表盘110中。示出的有响应从气囊控制模块70发出的命令信号所启动的气体发生器或充气器132。通过充气器132，腿部保护气囊160被充气膨胀且在仪表盘110与车辆乘员20的腿之间展开。车辆乘员20被通过三点式座椅安全带防护装置10限制到座椅12A上。头部保护气囊160容纳在肩部安全带部分26中。头部保护气囊160通过气体产生器或充气器56而充气膨胀。充气器56响应从气囊控制模块70的命令信号而启动。头部保护气囊160在车辆乘员20的头部42与大腿区域44之间从肩部安全带保护部分26向外展开。腿部保护气囊162被展开为与处于展开过程的头部保护气囊160挤压接触。
在图17所示的实施例中，气囊控制模块70能够判定车辆前部碰撞即将发生且在车辆前部碰撞之前立刻产生命令信号。腿部和头部保护气囊162和160响应于各自的命令信号开始充气膨胀，腿部与头部保护气囊162与160将在车辆前部碰撞过程中的较早的时刻完成其展开。
根据图17所示的实施例的方法特征，车辆乘员防护方法包括在车辆前部碰撞期间在车辆乘员20的腿部与仪表盘110在腿部之前且正对腿的部分之间展开腿部保护气囊162；在车辆乘员20的头部42与大腿区域44之间，从座椅安全带防护装置10向外展开头部保护气囊160；以及在展开头部保护气囊160的过程中使腿部保护气囊162与头部保护气囊160挤压接触。
腿部保护气囊162向着机动车辆的后面的方向上展开，且头部保护气囊160向着机动车辆的正面的方向展开。
腿部保护气囊162在向后与头部保护气囊160挤压接触的方向上在车辆乘员20的膝盖区域上展开，以通过从腿部保护气囊162传递力到头部保护气囊160来加快头部保护气囊的展开。具体地，腿部保护气囊162展开为将其上后端壁164与处于展开过程中的头部保护气囊160的下前壁部分166挤压接触。腿部保护气囊162具有某种体积与结构，且头部保护气囊160也具有某种体积与结构，使得上后端壁164与下前壁166的挤压接触可以产生足够宽的界面以提供在数量与时间上足够的从腿部保护气囊162到头部保护气囊160的力的传递。腿部保护气囊162的例子将在下面结合图21到25进行描述。
在车辆前部碰撞的情况下，充气器56与132响应气囊控制模块70发出的命令信号而启动。通过充气器56与132产生的气体对腿部与头部保护气囊162与160进行充气。
在通常位置，前部乘员座椅12A中的车辆乘员20的腿放置在被仪表盘110的下端所限定的底座，且膝盖区域与仪表盘110相对。在车辆前部碰撞期间，车辆乘员20由于惯性处于图17所描述的位置。在所示的位置中，车辆乘员20在其腿弯曲的同时向前弯曲。按照所示的位置，车辆乘员20在机动车辆中有向前移动的趋势。
在图17所示的位置，从腿到仪表盘110的距离L1变得小于头部42与大腿区域44之间的距离L2，以使其展开期间腿部保护气囊162压缩得比头部保护气囊160更硬。这导致腿部保护气囊162迅速展开与处在展开过程中的头部保护气囊160挤压接触，且在头部保护气囊160的压力建立之前，腿部保护气囊162中的压力迅速的建立。
还参考图18，腿部保护气囊162由于压力的迅速建立而随着其内部压力的增加而展开，而头部保护气囊160处于低内部压力的展开过程。展开的腿部保护气囊162通过上后端壁164与下前壁部分166之间的界面挤压头部保护气囊160。在图18的描述中，由腿部保护气囊162的内部压力P1所获得的力作用在头部保护气囊160上且与头部保护气囊160的内部压力P2所获得的反作用力相对抗。内部压力P2以随作用于头部保护气囊160的力而增加的速率增加到预定压力P0。这使内部压力P2与预定压力值P0一样高的时刻提前。在车辆前部碰撞期间，头部保护气囊160在提前的时刻能够接受且防护头部42，以使头部42的动能能够被逐渐吸收以减轻头部的冲击。
图19示出了腿部保护气囊162的内部压力随着从气囊控制模块70发出命令信号的时刻开始所经过的时间而发生的变化和头部保护气囊160中的内部压力随着经过的时间而发生在的变化。在图19中，在时刻0，命令信号被提供到用于腿部保护气囊162的充气器132与用于头部保护气囊160的充气器56。可以认为气囊162与160在时刻0开始充气膨胀。在时刻0之后，腿部保护气囊162没有任何约束地膨胀以使其内部压力基本上处于零的水平，且头部保护气囊160没有任何约束地膨胀以使其内部压力基本上处于零的水平。时刻K1代表了展开的阶段的开始，其中由于车辆乘员20的腿作用于腿部保护气囊162上，腿部保护气囊162的膨胀被制约。在进入这个阶段之后，内部压力如变化特性曲线A所显示以较快的速率(速度)增加。在所示的例子中，在时刻K1之后且在时刻K2之前，头部保护气囊162的膨胀因与车辆乘员20的大腿区域44的接触所制约且头部保护气囊160的内部压力以比头部保护气囊160的内部压力已经增加的速率(速度)低的速率(速度)开始增加。在时刻K2，腿部保护气囊162的上后端壁164开始与头部保护气囊160的下前壁部分166挤压接触以使腿部保护气囊162的内部压力停止增加超过预定压力值P0。在时刻K2或之后，头部保护气囊160的体积随通过上后端壁164与下前壁部分166之间的界面作用在头部保护气囊160上的力而减小。这导致了在头部保护气囊160的内部压力增加的速率(速度)的变化。在时刻K2或之后，头部保护气囊160的内部压力如压力特性曲线B所描述的以比之前更快的速率(速度)增加。在时刻K2后很短的时间内，头部保护气囊160的内部压力达到预定压力值P0且停止进一步增加。在图19中，压力特性曲线B与虚直线在其之间界定了三角形阴影R。虚直线示出腿部保护气囊162在展开过程中不与头部保护气囊160挤压接触时将会发生的头部保护气囊160的内部压力的变化。三角形阴影R的角度可以通过改变腿部保护气囊160的上后端壁164与头部保护气囊160的下前壁部分164之间的界面来调节。换句话说，可以看出其优点在于，改变界面导致头部保护气囊160的内部压力到达预定压力值P0的时刻提前的调节而不增加供应给头部保护气囊160的气体供给体积量。
在图17所示的实施例中，头部保护气囊160在展开状态下直接地靠在车辆乘员20的大腿区域44，以使头部保护气囊160靠车辆乘员20的大腿区域44间接地支撑头部42。
在图17所示的实施例中，气囊防护装置40H使腿部保护气囊162与头部保护气囊160配合，以通过在膝盖区域从前面和在大腿区域44从上方挤压腿部以阻止车辆乘员20的腰部向前移动而脱离腰部安全带部分24的约束。
在图17所示的实施例中，一旦气囊控制模块70判定车辆前部碰撞即将发生，腿部保护气囊462与头部保护气囊160就立刻开始充气膨胀。这使得腿部与头部保护气囊162与160的展开完成时刻进一步提前。
(第十一实施例)图20显示的车辆乘员防护系统与图17所示的系统的不同在于，气囊防护装置40I的上部或头部保护气囊170与下部气囊172分别按与图1所示的气囊防护装置40相同的方式容纳在肩部安全带部分26与腰部安全带部分24中。腿部保护气囊162在整个车辆乘员20的膝盖区域展开在朝向后面的方向上与上部或头部保护气囊170和下部气囊172挤压接触。具体地，腿部保护气囊162展开使其上后端壁164与处于展开过程的头部保护气囊170的下前壁部分和处于展开过程的下部气囊172的前壁部分挤压接触。
(第十二实施例)图21显示的气囊防护装置40J的腿部保护气囊162J可于替换图17或图20示的系统中的腿部保护气囊162。
在本实施例中，如图21所示，腿部保护气囊162J从仪表盘110的正面180向外展开。正面180与车辆乘员20的腿部相对。当腿部保护气囊162J充气膨胀时具有腔以及界定腔的壁装置。壁装置包括外部壁184与上后端壁164。在腔中，具有由多个韧性的且不可伸缩材料制成的带状体形式的限位器182，在图中只显示了182a，182b和182c三个。如图所示的，限位器182充分地延伸以向内拉外部壁184从而阻止腔的体积在展开过程中在外部壁184的法线方向增加。但是，限位器182允许腔的体积在预定的展开方向上增加，如箭头所示，以使上后端壁164开始与头部保护气囊160的前壁部分166(见图17)或与上部或头部保护气囊170与下部气囊172的前壁部分(见图20)挤压接触。
每一带状体182a，182b和182c具有一端与另一端。带状体两端的中间部分，每带状体182a，182b和182c固定于气体通过其进入腔以使腿部保护气囊162J充气膨胀的进气口附近设置的共同的固定体。当完全延伸时，每一带状体182a，182b和182c沿两个不同的方向延伸以超过各自的预定的长度，由L代表的长度表示至一对固定点的距离，该对固定点位于仪表盘110的前面板180与车辆乘员180的腿之间、由D所代表的空间内的不同横截平面中的一个平面。
在图21的实施例中，限位器182可以使用不同数目的带状体而不削弱其功能。
(第十三实施例)图22显示的气囊防护装置40K的腿部保护气囊162K可用于替换图17或图20所示系统中的腿部保护气囊162。
在本实施例中，如图22所示，腿部保护气囊162K从仪表盘110的正面180展开。正面180与车辆乘员20的腿部相对。腿部保护气囊162K充气膨胀时具有腔与界定该腔的壁装置。壁装置包括外部壁184与上后端壁164。在腔中，具有由多个环的形式组成的限位器190，仅示出其中四个环190a，190b，190c和190d。如图所示，限位器190充分延伸以阻止腔的体积在展开过程中在外部壁184的法线方向上增加。但限位器190允许腔的体积沿在预定的展开方向上增加，如箭头所示，以使上后端壁164开始与头部保护气囊160的前壁部分166(见图17)或与上部或头部保护气囊170和下部气囊172的前壁部分(见图20)挤压接触。
每一个环190a，190b，190c和190d由韧性但不可伸缩的材料制成的带形成。每一个环190a，190b，190c和190d以从内侧将带附接到外部壁184上且使带的两端相互连接的方式安装到外部壁184上。当充分延伸时，环190a和190b于仪表盘110的正面180与车辆乘员20的腿之间的空间，而另两个直径减小的环190c和190d置于车辆乘员20的膝盖区域之上。
在图22所示的实施例中，限位器190可以使用不同于四的数量的环而不降低其功能。
(第十四实施例)图23所示的气囊防护装置40L的腿部保护气囊162L可用于替换图17或图20所代表的系统中的腿部保护气囊162。
在本实施例中，如图23所示，腿部保护气囊162L通过打开气囊贮存门200从仪表盘110的正面180向外展开。正面180与车辆乘员20的腿部相对。腿部保护气囊162L充气膨胀时，具有腔与界定该腔的壁装置。壁装置包括外部壁184与上后端壁164。
在图23所示的实施例中，气囊贮存门200执行限位器的功能，除非需要预备如限位器182(见图21)和190(见图22)这种分离的限位器，。
气囊贮存门200被设置在仪表盘的正面180上以覆盖仪表盘110内的展开固定体132。门200包括上开闭元件200A和下开闭元件200B。上下开闭元件200A和200B靠上下铰链202和204打开。上铰链202置于仪表盘110的正面180的上部分，而下铰链204置于仪表盘110的正面180的下部。
当如图中假想线所示关闭时，上开闭元件200A具有向后突出的弧形结构。当如图中假想线所示关闭时，下门部件200B具有向后突出的弧形结构。
上下开闭元件200A和200B分别具有足够宽的尺寸L3和L4，以便当打开时对外部壁184进行约束。
上下开闭元件200A和200B靠铰链202与204充分打开到实线所示的位置。上门部件200A靠近仪表盘110的正面180的上边缘区域且阻止进一步的打开，因此防止了腿部保护气囊162沿外部壁184的表面的法线方向的膨胀。下开闭元件200B配置得打开预定的角度θ，并且阻止进一步打开，从而阻止腿部保护气囊162L在外部壁184的表面的法线方向上膨胀。
本实施例中，如图23所示，腿部保护气囊162L通过推开上下开闭元件200A和200B从仪表盘110向外展开。腿部保护气囊162L充气膨胀时具有腔以及界定腔的壁装置。壁装置包括外部壁184与上后端壁164。上下开闭元件200A和200B被锁定在所示的打开位置，从而防止腔的体积在展开过程中在外部壁184的法线方向上增加。但其允许腔的体积在预定的展开方向上增加，如箭头所示，以使上后端壁164开始与头部保护气囊160的前壁部分166(见图17)或与上部或头部保护气囊170与下部气囊172的前壁部分(见图20)挤压接触。
在图23所示的实施例中，气囊贮存门200执行限位器的功能，除非需要预备分离的限位器。
(第十五实施例)图24所示的气囊防护装置40M的腿部保护气囊162M可用于替换图17与图20所示系统中的腿部保护气囊162。
在本实施例中，如图24所示，腿部保护气囊162M从仪表盘110的前面180向外展开。正面180与车辆乘员20的腿部相对。腿部保护气囊162M充气膨胀时，具有腔与界定该腔的壁装置。壁装置包括外部壁与上后端壁164。
在图24所示的实施例中，腿部保护气囊162M由韧性且不可伸缩的片状物制成。腿部保护气囊162M在上后端壁164应该被设置的区域形成有开口。此开口由可伸缩的片状物210覆盖且密封。包括可伸缩的片状物210的腿部保护气囊162M的结构执行限位器的功能。此结构防止腔的体积在展开的过程中除了可伸缩的片状物210覆盖且密封的开口以外在外部壁法线方向上增加。但可伸缩的片状物210允许腔的体积在预定的展开方向上增加，如箭头所示，以使后端壁164开始与头部保护气囊160的前壁部分166(见图17)或与上部或头部保护气囊170与下部气囊172的前壁部分(见图20)挤压接触。
(第十六实施例)图25所示的气囊防护装置40N的腿部保护气囊162N可用于替换图17与图20所示的系统中的腿部保护气囊162。
在本实施例中，如图25所示，腿部保护气囊162N从仪表盘110的正面180向外展开。正面180与车辆乘员20的腿部相对。腿部保护气囊162N充气膨胀时，具包括外部壁与上后端壁164在内的壁装置。设置有隔板220，将内部分隔为位于正面180与车辆乘员20的腿部之间的第一腔与接近上后端壁164的第二或先导(leading)腔。隔板220设置有单向阀222。单向阀222打开以允许气体单向流入先导腔。上后端壁164形成有通气孔224。此通气孔224被配置为当上后端壁164开始与头部保护气囊160的前壁部分166(见图7)或与上部上部或头部保护气囊170与下部气囊172的前壁部分(见图20)挤压接触时关闭。单向阀222与通气孔224的这种结构执行限位器的功能。
界定上后端壁164之后的先导腔的隔板220中提供有单向阀222，因而腿部保护气囊162N在预定的展开方向上展开。通气孔224在上后端壁164开始与头部保护气囊160的前壁部分166(见图7)或与上部或头部保护气囊170与下部气囊172的前壁部分(见图20)挤压接触后关闭。通气孔224被关闭后内部压力迅速增加，因此上后端壁164与头部保护气囊迅速挤压接触。
在以上的图17到25所示的实施例的描述中，所说明的座椅安全带防护装置10均以三点式座椅安全带装置作为例子。座椅安全带防护装置10也可以采取四点式座椅安全带装置的形式。每一实施例中，腿部保护气囊162被容纳在仪表盘110中并从中向外展开。腿部保护气囊162可以被容纳在机动车辆中车辆乘员20的腿部前方的任何合适的部分。
在这里参考引用了2004年8月9日提交的特愿2004-232428号的日本专利申请的所有内容，2004年8月9日提交的特愿2004-232433号的日本专利申请的所有内容，以及2004年9月9日提交的特愿2004-262168号的日本专利申请的所有内容。
尽管通过参考以上特定的实施例对本实用新型作了说明，本实用新型不限于上述的实施例。本领域中的技术人员可以根据本实用新型的提示对以上描述的实施例进行种种修改与变形。本实用新型的保护范围参考所附的权利要求而确定。
权利要求1.一种车辆乘员防护系统，其特征在于，包括气囊防护装置(40，40A到40N)，包括在车辆乘员(20)与车辆的一部分之间展开的第一展开部分(48，48A，100，100D，100E，100F，100G，160，170)，和与第一展开部分相关联展开的第二展开部分(52，52A，102，102D，102E，102F，102G，160，170，172)，从而第二展开部分为第一展开部分提供支撑，以承受至少一部分从车辆乘员的头(42)部作用在第一展开部分上的负荷。
2.如权利要求1所述的防护系统，其特征在于，所述第二展开部分(52，52A，102，102D，102E，102F，102G，160，170，172)在其展开期间与所述车辆乘员的大腿区域(44)接触。
3.如权利要求1所述的防护系统，其特征在于，还包括包括安全带部分(24，26)的座椅安全带防护装置(10)；以及其中所述第一展开部分(48，48A，100，100D，100E，100F，100G，160，170)从所述安全带部分向外展开。
4.如权利要求3所述的防护系统，其特征在于，所述安全带部分是肩部安全带部分(26)。
5.如权利要求1所述的防护系统，其特征在于，所述气囊防护装置(40，40A到40N)包括至少一个在车辆乘员的头部(42)与车辆乘员(20)的大腿区域(44)之间展开从而支撑作用于大腿区域的负荷的气囊(48，48A，52，52A，100，100D，100E，100F，100G，102，102D，102E，102F，102G，160，170，172)。
6.如权利要求5所述的防护系统，其特征在于，所述气囊防护装置(40，40A，40I)包括在垂直方向上配置的多个气囊(48，48A，52，52A，170，172)，用以在此方向上传递负荷。
7.如权利要求5所述的防护系统，其特征在于，所述气囊防护装置(40，40A，40I)包括处于车辆乘员(20)头部(42)附近的上部气囊(48，48A，170)；以及处于上部气囊与大腿区域之间的下部气囊(52，52A，172)，用以将作用于上部气囊上的负荷支撑在车辆乘员的大腿区域(44)上。
8.如权利要求7所述的防护系统，其特征在于，所述下部气囊(52A)与所述上部气囊(48A)成一整体且由隔板(80)分开。
9.如权利要求5所述的防护系统，其特征在于，至少一个气囊(40B)具有在垂直方向上的分开的两个端部，两个端中的一个(86)比另一个更容易变形。
10.如权利要求6所述的防护系统，其特征在于，控制器(70，90)响应对车辆驾驶者(20)的体型的测定来控制所述多个气囊(48，48A，52，52A，170，172)展开。
11.如权利要求5所述的防护系统，其特征在于，一旦判定车辆前部碰撞即将发生，所述至少一个气囊就开始在车辆乘员(20)的头部(42)与车辆乘员的大腿区域(44)之间展开。
12.如权利要求1所述的防护系统，其特征在于，所述第一展开部分(100，100D，100E，100F，100G)在车辆乘员(20)与位于车辆中车辆乘员前面的一部分(108，110)之间展开，其在这两者之间会被压缩而导致所述第一展开部分的内部压力增加，而所述第二展开部分(102，102D，102E，102F，102G)随所述第一展开部分的内部压力的增加而展开以挤压车辆乘员的头部(42)以外的预定区域。
13.如权利要求12所述的防护系统，其特征在于，车辆乘员(20)的所述预定区域是大腿区域(44)。
14.如权利要求12所述的防护系统，其特征在于，车辆中的所述一部分是方向盘(108)。
15.如权利要求12所述的防护系统，其特征在于，所述车辆中的所述一部分是仪表盘(110)。
16.如权利要求12所述的防护系统，其特征在于，车辆的所述部分是向所述部分与所述第一展开部分(100E)的接合部突出的支撑部(130)。
17.如权利要求16所述的防护系统，其特征在于，所述支撑是第三气囊(130)。
18.如权利要求12所述的防护系统，其特征在于，所述第二展开部分(102F)与所述第一展开部分(100F)分离，所述气囊防护装置(40F)包括通过其将气体从第一展开部分供应给所述第二展开部分的导管元件(140)。
19.如权利要求12所述的防护系统，其特征在于，所述第二展开部分(102G)与所述第一展开部分(100G)通过膜(150)成一整体，该膜从所述第一展开部分向所述第二展开部分提供气体。
20.如权利要求19所述的防护系统，其特征在于，还包括包括肩部安全带部分(26)的座椅安全带防护装置(10)；与其中所述第一展开部分(100G)与所述第二展开部分(102G)均从所述肩部安全带部分向外展开。
21.如权利要求19所述的防护系统，其特征在于，还包括包括肩部安全带部分(26)与腰部安全带部分的座椅安全带防护装置(10)；且其中所述第一展开部分(100G)与所述第二展开部分(102G)分别从所述肩部安全带部分与所述腰部安全带部分展开。
22.如权利要求1所述的防护系统，其特征在于，所述气囊防护装置(40H，40I)还包括至少一个气囊(160，170，172)，在车辆乘员(20)的头部(42)与车辆乘员的大腿区域(44)之间展开；和腿部保护气囊(162，162J，162K，162L，162M，162N)，从车辆中位于车辆乘员前面的一部分(110)处向外展开与至少一个气囊挤压接触从而支撑作用于其上的负荷。
23.如权利要求22所述的防护系统，其特征在于，所述气囊防护装置(40I)包括多个在车辆乘员(20)的头部(42)与车辆乘员(20)的大腿区域(44)之间展开且相互干涉的气囊(170，172)。
24.如权利要求22所述的防护系统，其特征在于，所述腿部保护气囊(162J，162K，162L，162M，162N)包括限位器(182，190，200，210)，该限位器在所述至少一个气囊和所述腿部保护气囊的展开过程中约束腿部保护气囊展开以使所述腿部保护气囊与所述至少一个气囊(160，170，172)挤压接触。
25.如权利要求24所述的防护系统，其特征在于，所述限位器(182)包括多个带状体(182a，182b，182c)，该多个带状体对所述腿部保护气囊中不会与所述至少一个气囊接触的部分的展开进行约束。
26.如权利要求24所述的防护系统，其特征在于，所述限位器(190)包括多个环(190a，190b，190c，190d)，该多个环设置到腿部保护气囊(162K)的外部壁上且约束所述外部壁(184)展开。
27如权利要求24所述的防护系统，其特征在于，所述限位器(200)包括开闭元件(200A，200B)，该开闭元件设置到车辆中车辆乘员(20)前面的一部分上且在腿部保护气囊(162L)展开的过程中通过铰链(202，204)打开到一预定的角度以约束腿部保护气囊的外部壁(184)展开。
28如权利要求24所述的防护系统，其特征在于，所述腿部保护气囊(162M)形成有可伸缩部分(210)与不可伸缩部分，其中可伸缩部分与不可伸缩部分彼此配合以形成腿部保护气囊展开过程中的限位器(210)。
29.如权利要求24所述的防护系统，其特征在于，所述腿部保护气囊(162N)包括上后端壁(164)，在上后端壁与隔板(220)之间界定的先导腔，设置在隔板中以允许气体流入先导腔的单向阀(222)，形成在上后端壁以形成所述限位器的通气孔(224)。
30.如权利要求22所述的防护系统，其特征在于，一旦判定前部碰撞即将发生，所述腿部保护气囊(162，162J，162K，162L，162M，162N)与至少一个气囊(160，170，172)就开始展开。
专利摘要一种车辆乘员防护系统，该车辆乘员防护系统设置有包括在车辆乘员与车辆的一部分之间展开的第一展开部分，和与第一展开部分相关联展开的第二展开部分的气囊防护装置。第二展开部分为第一展开部分提供支撑，以承受车辆乘员的头部作用在第一展开部分上的负荷的至少一部分。
文档编号B60R21/231GK2863565SQ20052010514
公开日2007年1月31日 申请日期2005年8月9日 优先权日2004年8月9日
发明者太田幸一, 户畑秀夫, 增田大助, 若菜刚介, 槙彻雄 申请人:日产自动车株式会社