具有可控压差的三腔式正面碰撞安全气囊的制作方法

本发明总体上涉及一种改进的安全气囊系统。更具体地，本发明的安全气囊系统使用压差和身体接触区域以使对与碰撞有关的机动车辆的乘客的伤害最小化。

背景技术：

安全气囊通常展开以使对机动车辆内的人的伤害最小化。正面碰撞安全气囊被设计为防止乘员承受可能由于乘员被向前推进且接触方向盘或车辆的其它内部部件而导致的伤害。这些枕形安全气囊通过烟火点火从仪表板展开，该烟火点火使气囊迅速充满气体。

当前的安全气囊系统通常包含由织物制成的安全气囊，该安全气囊一经系统识别碰撞就充气。然而，许多安全气囊系统展开未正式确认任何限定形状的气囊，由此乘客一经接触就可能滑出安全气囊。在大多数情况下，一经碰撞，乘员就将被向前以及横向推进到某种程度。这是典型的正面安全气囊可能不足以防止与车辆的内部的身体接触的情况。在有偏移或角动量的碰撞期间，乘员可能滑出安全气囊的侧面并且与车辆接触是可能的，因此增加了伤害的可能性。继续需要能使乘客很少或没有伤害地避开碰撞的新的且改进的安全气囊系统。

技术实现要素：

所附权利要求限定本申请。本发明概述了实施例的方面并且不应该用来限制权利要求。根据本文所描述的技术预期其它的实施方式，如本领域的普通技术人员一经检查下面的附图和具体实施方式将是显而易见的，并且这些实施方式旨在本申请的范围内。

示例性实施例提供一种安全气囊系统，该安全气囊系统包含：包含中心腔室和至少两个侧腔室的安全气囊；与中心腔室流体连通的充气机；通过被配置为促进气流从中心腔室到至少两个侧腔室且阻止气流从至少两个侧腔室到中心腔室的内部挡板通气装置与至少两个侧腔室流体连通的中心腔室。侧腔室中的压力可以大于中心腔室中的压力。

不同的腔室形成胸部和头部碰撞区域。这些区域被配置为一经安全气囊展开就接收乘客的头部或胸部/躯干。安全气囊系统可以具有设计为在乘客的头部接触安全气囊之前接触乘客身体的胸部碰撞区域。当胸部碰撞区域的深度大于头部碰撞区域的深度时，乘客的胸部可以首先接触安全气囊。

侧腔室也可以被配置为以非对称的方式来展开。在这些实施例中，较大容积的侧腔室可以朝向乘客窗展开以防止乘客接触车辆。

根据本发明，提供一种安全气囊系统，包含：

安全气囊，该安全气囊包含中心腔室和至少两个侧腔室；

充气机，该充气机与中心腔室流体连通；

中心腔室通过内部挡板通气装置与至少两个侧腔室流体连通；

其中每个内部挡板通气装置包含：

中心气流孔，该中心气流孔被配置为一直保持打开并且允许流体在中心腔室和至少两个侧腔室之间自由地通过，以及

一个或多个外围气流孔，该一个或多个外围气流孔被配置为打开以允许流体从中心腔室自由地流到至少两个侧腔室并且被配置为关闭以防止流体从至少两个侧腔室流入到中心腔室中。

根据本发明的一个实施例，其中当安全气囊被完全充气时至少两个侧腔室内的气压大于中心腔室中的气压。

根据本发明的一个实施例，进一步包含胸部碰撞区域和头部碰撞区域，其中系统被配置为在碰撞之后接收乘客、在乘客接触头部碰撞区域之前接收乘客进入胸部碰撞区域中。

根据本发明的一个实施例，其中胸部碰撞区域的深度大于头部碰撞区域的深度。

根据本发明的一个实施例，其中胸部碰撞区域的深度约是800毫米。

根据本发明的一个实施例，其中头部碰撞区域的深度约是300毫米。

根据本发明的一个实施例，其中胸部碰撞区域的深度约是800毫米且头部碰撞区域的深度约是300毫米。

根据本发明的一个实施例，其中中心腔室的气压约是80千帕。

根据本发明的一个实施例，其中至少两个侧腔室的气压大于80千帕。

根据本发明的一个实施例，其中中心腔室的气压约是80至250千帕且至少两个侧腔室的气压是至少80至约180千帕。

根据本发明的一个实施例，其中至少两个侧腔室中的一个是非对称的。

根据本发明的一个实施例，其中至少两个侧腔室中的一个位于朝向车辆中的乘客窗。

根据本发明的一个实施例，其中至少两个侧腔室包含两个侧腔室，其中一个侧腔室具有比另一个侧腔室更大的容积。

根据本发明的一个实施例，其中具有更大的容积的侧腔室朝向乘客窗展开。

根据本发明的一个实施例，其中每个内部挡板通气装置设置在腔室分隔件中的孔上方，其中腔室分隔件大体上分隔邻近的腔室。

根据本发明的一个实施例，其中当流体试图从至少两个侧腔室进入中心腔室时，一个或多个外围气流孔被腔室间隔件的一部分部分地或完全地阻隔。

本安全气囊系统可以合并为车辆或乘客保护系统的方面。

本发明也提出了一种安全气囊展开方法，该方法包含：通过传感器获取车辆外部的数据；使用数据通过控制器识别突然减速；展开本安全气囊系统。

根据本发明，提供一种车辆安全气囊，包含：

设置在中心腔室和多个侧腔室之间的内部挡板通气装置，

其中每个内部挡板通气装置包含总是打开的中心流体通道以及多个外围流体通道，其中外围流体通道被配置为允许流体从中心腔室自由地流到邻近的侧腔室并且防止流体从邻近的侧腔室流到中心腔室。

附图说明

为了更好地理解本发明，可以参照下面附图中所示的实施例。附图中的部件不一定按比例并且相关元件可以被省略以强调且清楚地说明在此所描述的新颖特征。此外，可以不同地设置系统部件，如本领域中公知的。在附图中，在整个不同的附图中，相同的附图标记可以指代相同的部件，除非另有说明。

图1和2是本安全气囊系统的某些方面的主视图的示意图；

图3是设计为在展开安全气囊之后接触乘客的头部的本安全气囊系统的水平横截面的俯视图；

图4是设计为在展开安全气囊之后接触乘客的胸部或躯干的本安全气囊系统的水平横截面的俯视图；

图5是本安全气囊系统的竖直横截面的侧视图；

图6示出本安全气囊系统的挡板通气装置的一个实施例；

图7和8是示出了气流通过本安全气囊系统的挡板通气装置的示意图；

图9是本系统的展开的安全气囊的侧视图；

图10是本安全气囊系统的一个实施例的水平横截面的俯视图；

图11是本安全气囊系统的另一个实施例的水平横截面的俯视图。

具体实施方式

三腔式安全气囊系统

尽管本发明的三腔式安全气囊系统可以以各种形式来体现，但是附图示出了且本说明书描述了三腔式安全气囊系统的一些示例性和非限制性实施例。术语“三腔式安全气囊系统”旨在意思是可充气乘客约束三腔式安全气囊和机械和化学部件(如充气装置、点火装置、推进剂等等)。本发明是三腔式安全气囊系统的例示并且不将三腔式安全气囊系统限制为具体示出且描述的实施例。并非所有示出的或描述的部件都是必需的，并且一些实施例可以包括附加的、不同的或更少的部件。部件的设置和类型可以改变，而不脱离本文所阐述的权利要求的精神或范围。

本领域的普通技术人员将会理解适用于本发明的实施例的气囊设计、结构和操作的各个方面。例如，美国专利号为6,886,857、7,857,347、8,128,124、8,322,748的美国专利描述了许多这样的方面并且通过引用以其整体在此并入。

1.三腔式安全气囊

本系统的安全气囊包含三个不同的区域或腔室，该三个不同的区域或腔室通过设置在安全气囊内的两个或更多个分隔件来限定以便将内部分成中心腔室和至少两个侧腔室。当未充气时，三腔式安全气囊被存储在车辆的乘客侧的仪表板内。安全气囊可以由具有适当的热容量、韧性、模量等的任何柔韧材料构造出，包括聚酰胺6,6纤维、聚酯等等。这样使用的代表性织物在美国专利号为4,921,735、5,093,163、5,110,66、5,236,775、5,277,230、5,356,680、5,477,890、5,508,073、5,503,197、5,704,402的美国专利中公开，所有这些都通过引用以其整体在此并入。安全气囊可以由单层或多个层制成。图1示出了三腔式安全气囊系统的一个示例实施例的方面。三腔式安全气囊系统的其它实施例可以包括相比于下面描述的和图1中所示的那些不同的、更少的或附加的部件。

三腔式安全气囊系统包括充气机20、包含两个侧腔室12、13、中心腔室11和集成到分隔件70的至少两个内部挡板通气装置30的安全气囊10。充气机20可以与控制器和相关联的传感器通信。充气机被配置为将气体(又名充气机气体)快速引入到安全气囊系统10中。适合于在本系统中使用的充气和气体的速率对于本领域技术人员是已知的。

一旦气体被引入到安全气囊中心腔室11中，则气体被动地扩散通过分隔件70中的内部挡板通气装置30到侧腔室12、13。在某些实施例中，挡板通气装置30通过改变内部挡板通气装置30内的气流孔的直径或几何结构来控制从中心腔室到侧腔室的流动速率。

图2示出了用于乘客的身体的不同部分的接触区域。安全气囊系统被配置为使得在气囊展开之后，乘客的左肩应该接触侧腔室12；乘客的右肩应该接触侧腔室13；且乘客的头部和胸部应该接触中心腔室11。乘客的头部可以接触中心腔室11的上部，该上部也被称为头部碰撞区域。乘客的胸部可以接触中心腔室11的中下部，该中下部也被称为胸部碰撞区域。

图3和4描述了本安全气囊系统的不同接触区域的水平横截面的俯视图。图3示出了头部碰撞区域的横截面，其位于安全气囊的上部。图3示出了充气机气体首先从充气机20被引入到中心腔室11中。充气机气体从中心腔室11流动通过内部挡板通气装置30到侧腔室12、13。图3示出了完全充气的安全气囊。一旦完全充气，中心腔室的压力范围可以从约80到约180千帕。一旦完全充气，侧腔室中的压力范围可以从约80到约250千帕。完全充气的安全气囊具有设计为在接触且稳定乘客的头部之前接触且稳定乘客的肩部的结构。为了实现这个目标，安全气囊被设计为具有用于头部碰撞区域41的特定中心腔室深度。在实施例中，用于头部碰撞区域41的中心腔室深度约为300毫米。不同腔室深度可以通过使用专门尺寸的安全气囊或使用拉带来实现以限制安全气囊的特定腔室或安全气囊的腔室的特定部分的纵向扩展。例如，两条拉带可以设置在中心腔室内；一条较短的拉带用于头部碰撞区域(即，中心腔室的上部)和较长的拉带用于胸部碰撞区域(即，中心腔室的中下部)。

附加纵向或横向拉带可以设置在本安全气囊的外部周边内或沿着本安全气囊的外部周边设置。在实施例中，这些拉带可以用来将本安全气囊形成特定几何结构。在其他实施例中，这些拉带可以用来加强存在于本安全气囊内的其它拉带。在本安全气囊中使用拉带允许安全气囊的充气几何结构是凸的、凹的或所需的任何其它形状。

图4示出了胸部碰撞区域的横截面，其位于中心腔室的中底部。图4示出了充气机气体首先从充气机20被引入到中心腔室11中。充气机气体从中心腔室11流动通过内部挡板通气装置30到侧腔室12、13。图4示出了完全充气的安全气囊。完全充气的安全气囊具有设计为在接触且稳定乘客的头部之前接触且稳定乘客的肩部和胸部的结构。为了实现这个目标，该安全气囊被设计为具有用于胸部碰撞区域42的特定中心腔室深度。在实施例中，用于胸部碰撞区域42的中心腔室深度约为800毫米。

图5描述了本安全气囊的竖直横截面的示意性侧视图。中心腔室11示出了中心腔室的不同深度。在头部碰撞区域41的中心腔室的深度小于在胸部碰撞区域42的中心腔室的深度。在实施例中，在头部碰撞区域41的中心腔室的深度包含从约100至约500毫米的范围；供选择地，约200至约400毫米；供选择地，约250至约350毫米；或者供选择地，约300毫米。在实施例中，在胸部碰撞区域的中心腔的深度包含从约600毫米至约1000毫米的范围；供选择地，从约700至约900毫米；供选择地，从约750至850毫米；或者供选择地，约800毫米。不同腔室深度可以通过使用自适应拉带来调整。

图6示出了内部挡板通气装置30的实施例。在该实施例中，内部挡板通气装置30沿着内部挡板通气装置30的外边缘通过传统技术粘附到分隔件70，该分隔件70可以由安全气囊材料制成。内部挡板通气装置30包括多个通气路径31、32。在该实施例中，示出了总共五个通气路径。四个通气路径与安全气囊材料31中的孔不对准。一个空气路径孔与分隔件70中的孔对准。这种类型的设计允许空气自由地流动通过对准的通气路径32且以限制的方式流动通过非对准的通气路径31。由于覆盖非对准的通气路径31的翼板，所以气流可以被限制为一个方向。此翼板允许空气进入，但阻止任何气流从侧腔室12、13到中心腔室11。因为包含分隔件70的材料可以用作塞子以阻止空气从侧腔室流动到中心腔室，所以气流可以被限制为一个方向。

图7进一步描述了设置在分隔件70上的实施例内部挡板通气装置30。在该实施例中，箭头表示到达通气装置30的气流并且，一旦实现中心腔室中的足够压力，气流路径就从中心腔室到侧腔室打开。在其他实施例中，气流路径可以一直打开并且不需要气压来打开。

图8进一步描述了本系统的实施例和气体如何流动通过内部挡板通气装置30到侧腔室且然后阻止达到中心腔室和一个或多个侧腔室之间的压力平衡。在该实施例中，内部挡板通气装置30如以图7中所描述的相同的方式促进气流从中心腔室到侧腔室。然而，一旦侧腔室中的压力相对于中心腔室来说更大，则通过关闭气流路径中的一个或多个来阻止空气从侧腔室流动到中心腔室。气流路径的关闭可以通过使用本文所公开的内部挡板通气装置设计来实现。图8中所示的关闭机构是内部挡板通气装置30，当侧腔室中的压力相对于中心腔室来说更大时，内部挡板通气装置变平以使气流路径中的一个或多个被包含分隔件70的材料堵塞或阻塞。在一些实施例中，安全气囊织物包含分隔件。在一些实施例中，从中心腔室进入侧腔室中的气流的速率大于从侧腔室到中心腔室的气流的速率。在其他实施例中，用于流体从中心腔室流到侧腔室的气流路径的数量大于用于流体从侧腔室流到中心腔室的气流路径的数量。

图9示出了在其已展开到乘客舱之后的本安全气囊。安全气囊被配置为从仪表板50弹出以填补乘客区域直到包括接触挡风玻璃60。某些内部挡板通气装置30被描述。实线示出了本安全气囊的侧腔室12的轮廓。虚线示出了本安全气囊的中心腔室11的轮廓。图9还示出了沿着不同的碰撞区域的中心腔室的深度如何改变在头部冲碰撞区域43和胸部碰撞区域44从中心腔室11的边缘到侧腔室12的边缘的距离。

图10描述了本安全气囊系统的实施例，其中系统的方面包含被配置为防止乘客碰撞车辆——特别是车辆的乘客窗或壳体——的非对称侧腔室。图10示出了特别适合于当乘客就座到车辆的驾驶员的右边(比如在美国)时的实施例。

图11描述了本安全气囊系统的实施例，其中系统的方面包含被配置为防止乘客碰撞车辆——特别是车辆的乘客窗或壳体——的非对称侧腔室。图11示出了特别适合于当乘客就座到车辆的驾驶员的左边(比如在英国或澳大利亚)时的实施例。

图10和11中所示的侧腔室的不对称可以通过使用拉带来实现。在这些实施例中，非对称的侧腔室具有比另一个侧腔室更大的容积。换句话说，朝向乘客窗展开的侧腔室具有比朝向车辆的中间展开的侧腔室更大的容积。

本安全气囊可以具有当处于未展开结构时通过撕裂缝接合的安全气囊的不同方面。例如，至少一个侧腔室的方面可以通过撕裂缝接合到中心腔室的方面。

2.相关联的系统

本安全气囊系统可以是包含多个安全气囊、传感器和保护乘客免受伤害的其他安全设备的乘客保护系统的方面。

本安全气囊系统包含安全气囊和用以识别何时将安全气囊展开到乘客舱中以及何时将安全气囊有效地展开到乘客舱中时的其它部件。安全气囊系统包含安全气囊、充气机和安全气囊感测系统。在实施例中，安全气囊感测系统包含机电传感器。在优选的实施例中，安全气囊感测系统包含多点电子传感器。在优选的实施例案中，安全气囊感测系统能够识别用于正面、侧面、和翻车事故中潜在的安全气囊展开的碰撞力学。在其他实施例中，安全气囊感测系统可以包含以下中的一个或多个：确定座椅安全带使用状态的传感器、确定座椅轨道位置的传感器和确定乘员大小分类的传感器。安全气囊感测系统中的多个传感器中的一个的激发可以使充气机激活且将安全气囊展开到乘客舱中。

安全气囊感测系统可以被配置为响应于检测碰撞事件而生成检测信号。系统还可以具有控制器，该控制器被配置为接收来自传感器的检测信号并且响应于检测信号而生成致动信号。此外，系统可以具有充气机，该充气机被配置为接收来自控制器的致动信号并且响应于致动信号而产生气体。

安全气囊的展开可以包含推进剂材料的点火，该推进剂材料的点火使气体的爆炸性释放填充三腔式安全气囊到展开状态，该展开状态可以吸收身体的前向和/或横向运动的碰撞并且通过快速排放气体的方式消散其能量。整个事件顺序在约100毫秒内发生。

上述实施例并且特别是任何“优选的”实施例是实施方式的可能示例并且仅阐述为了更清楚地理解本发明的原则。可以对上述实施例做出许多变化和修改，而大体上不脱离本文所描述的技术的精神和原则。所有修改都旨在在此被包括在本发明的范围内且由下面的权利要求来保护。