CN104943645A - 形状自适应的乘客安全气囊 - Google Patents

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Abstract

一种包含安全气囊的车辆安全气囊***。安全气囊可以包括至少一个连接至安全气囊的第一和第二壁的系绳，其中每个系绳包括配置成当用高于预先确定的压力的压力使安全气囊膨胀时分离的撕裂线。安全气囊可以至少包括第一系绳和第二系绳，每个系绳连接至安全气囊的第一和第二壁，其中第一系绳包括配置成当用高于预先确定的压力的压力使安全气囊膨胀时分离的撕裂线。***可以进一步地包含控制器，控制器可以用于根据检测的撞击是否是斜向的来确定是否用高压和低压中的一种使安全气囊膨胀。

Description

形状自适应的乘客安全气囊
背景技术
在车辆碰撞中——特别是当碰撞包括斜向撞击时——的头部损伤的潜在原因是车辆乘员的头部的转动。例如，在相反方向上行驶的车辆可以以一角度碰撞，在目标车辆的驾驶员侧彼此撞击。在这种情况下，目标车辆的乘客侧座椅中的乘员可能经受头部转动，因此可以引起头部损伤，因为乘员的头部撞击乘客安全气囊并且朝着车辆的驾驶员侧转动。目前的乘客安全气囊在直接正面碰撞中没有头部转动的问题。然而，目前的乘客安全气囊具有关于使在斜向撞击中头部转动和头部损伤减到最少的它们的能力的缺陷。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种包含安全气囊的车辆安全气囊***，其中安全气囊包括至少一个连接至安全气囊的第一和第二壁的系绳，其中每个系绳包括配置成当用高于预先确定的压力的压力使安全气囊膨胀时分离的撕裂线。
在本发明的一个实施例中，其中撕裂线连接至少一个系绳中的两个位置。
在本发明的一个实施例中，其中撕裂线位于至少一个系绳的一端。
在本发明的一个实施例中，本发明的安全气囊***进一步地包含气体发生器，气体发生器包括第一室和第二室，
第一室配置成在低于预先确定的压力的第一压力下使安全气囊膨胀，
第二室配置成在高于预先确定的压力的第二压力下使安全气囊膨胀。
在本发明的一个实施例中，本发明的安全气囊***进一步地包含具有低压模式和高压模式的单室气体发生器；其中，
在低压模式下，气体发生器在低于预先确定的压力的压力下使安全气囊膨胀，以及
在高压模式下，气体发生器在高于预先确定的压力的压力下使安全气囊膨胀。
在本发明的一个实施例中，本发明的安全气囊***进一步地包含安全气囊控制器，安全气囊控制器配置成确定撞击是斜向撞击或非斜向撞击，并且基于确定，确定用于使安全气囊膨胀的压力。
根据本发明的另一方面，一种包含安全气囊的车辆安全气囊***，其中安全气囊至少包括第一系绳和第二系绳，每个系绳连接至安全气囊的第一和第二壁，其中第一系绳包括配置成当用高于预先确定的压力的压力使安全气囊膨胀时分离的撕裂线。
在本发明的一个实施例中，其中第二系绳不包括撕裂线。
在本发明的一个实施例中，其中撕裂线位于第一系绳的一端。
在本发明的一个实施例中，本发明的车辆安全气囊***进一步地包含气体发生器，气体发生器包括第一室和第二室，
第一室配置成在低于预先确定的压力的第一压力下使安全气囊膨胀，
第二室配置成在高于预先确定的压力的第二压力下使安全气囊膨胀。
在本发明的一个实施例中，本发明的安全气囊***进一步地包含具有低压模式和高压模式的单室气体发生器；其中，
在低压模式下，气体发生器在低于预先确定的压力的压力下使安全气囊膨胀，以及
在高压模式下，气体发生器在高于预先确定的压力的压力下使安全气囊膨胀。
在本发明的一个实施例中，本发明的安全气囊***进一步地包含安全气囊控制器，安全气囊控制器配置成确定撞击是斜向撞击或非斜向撞击，并且基于确定，确定用于使安全气囊膨胀的压力。
根据本发明的又一方面，一种在包括处理器和存储器的车辆安全气囊控制器中实施的方法，包含：
收集关于接近车辆的物体的数据；
使用数据以确定物体已经撞击车辆和撞击是否是斜向的；
根据撞击是否是斜向的，确定是否用高压和低压中的一种使安全气囊膨胀。
在本发明的一个实施例中，其中安全气囊至少包括第一系绳和第二系绳，每个系绳连接至乘客安全气囊的第一和第二壁，其中第一系绳包括配置成当用高于预先确定的压力的压力使安全气囊膨胀时分离的撕裂线。
在本发明的一个实施例中，其中第二系绳不包括撕裂线并且撕裂线位于至少一个系绳的一端。
在本发明的一个实施例中，其中安全气囊包括至少一个连接至安全气囊的第一和第二壁的系绳，其中每个系绳包括配置成当用高于预先确定的压力的压力使安全气囊膨胀时分离的撕裂线。
在本发明的一个实施例中，其中撕裂线连接至少一个系绳中的两个位置。
在本发明的一个实施例中，其中撕裂线位于至少一个系绳的一端。
在本发明的一个实施例中，本发明的方法进一步地包含触发用于安全气囊的气体发生器，其中气体发生器包括第一室和第二室，
第一室配置成在低于预先确定的压力的第一压力下使安全气囊膨胀，
第二室配置成在高于预先确定的压力的第二压力下使安全气囊膨胀。
在本发明的一个实施例中，本发明的方法进一步地包含触发用于安全气囊的气体发生器，其中气体发生器包括低压模式和高压模式；其中，
在低压模式下，气体发生器在低于预先确定的压力的压力下使安全气囊膨胀，以及
在高压模式下，气体发生器在高于预先确定的压力的压力下使安全气囊膨胀。
附图说明
图1是在斜向撞击碰撞路线上的第一和第二车辆的方框图。
图2是乘客安全气囊(PAB)***的方框图。
图3A和3B是包括自适应长度系绳的PAB的一部分的俯视截面图。
图4A和4B是包括易破系绳的PAB的一部分的俯视截面图。
图5A、5B和5C是展开用于非斜向撞击的示例性乘客安全气囊连同气体发生器和车辆仪表板的俯视截面图。
图6A、6B和6C是展开用于斜向撞击的示例性乘客安全气囊连同气体发生器和车辆仪表板的俯视截面图。
图7是用于展开在图2的乘客安全气囊***背景下的乘客安全气囊的示例性程序的示意图。
图8是表明在图2的乘客安全气囊***的模拟中实现的改进的加速脑损伤标准(BrIC)得分的曲线图。
图9是表明在图2的乘客安全气囊***的模拟中实现的改进的转动速度脑损伤标准(BrIC)得分的曲线图。
具体实施方式
图1是在斜向撞击碰撞路线上的第一和第二车辆1、2的方框图。如图1所示，车辆1、2将以分别由车辆1、2的纵轴A、B定义的角度3彼此撞击。在图1的示例中，角度3是15度，其是国家公路交通和安全管理局(NHTSA)的斜向撞击测试模式中使用的角度。因此，当车辆2撞击车辆1时，就座在车辆2中的乘客将在由箭头C指示的方向上移动，即在总体上平行于或几乎平行于例如在车辆1的轴线A的一角度范围内即在车辆2的轴线B和车辆1的轴线A之间的例如15度这样的角度3。在这种情况下，就座在车辆2中的乘客可能经历在例如由比如已知的脑部损伤标准(BrIC)得分测量的正面碰撞中已经会经历的头部转动和更严重的头部损伤。
图2是乘客安全气囊(PAB)***4的方框图。安全气囊控制器5包括用于确定何时和如何展开如这里公开的乘客安全气囊10的指令，其可以包括处理器和储存由处理器可执行的指令的存储器或其他计算机可读介质。传感器6可以收集各种数据7并且例如通过控制器局域网络(CAN)总线或车辆中的一些其他网络技术向控制器5提供各种数据7。基于数据7的评价，例如一俟碰撞的检测，控制器5就可以触发PAB 10的展开。例如，通过控制器5引起点火器诸如此类被触发，可以展开PAB 10，这相应地引起气体发生器18向PAB 10提供气体，从而使PAB 10膨胀。
此外，控制器5可以配置成控制压力，气体发生器18以该压力向PAB10提供气体。例如，如下面所讨论的，例如关于图5A、5B、6A和6B，气体发生器18可以是双室气体发生器，其中控制器5可以配置成确定是否一俟检测到撞击或碰撞就触发气体发生器18的高压室20或低压室22。此外，PAB 10可以配置成具有提供用于在不同的各自膨胀压力下的安全气囊10的不同形状和/或体积的系绳12、16。也就是说，系绳12、16通常是压力敏感的，即对压力敏感，利用该压力，气体例如通过气体发生器18提供至安全气囊10。
例如，图3A和3B是包括自适应长度系绳12的PAB 10的一部分的俯视截面图。系绳12的各自端部连接——例如缝至安全气囊10的侧面。此外，如在图3A中所看到的，系绳12包括撕裂线24。系绳12的第一和第二位置26在撕裂线24处缝合在一起，或以其他方式在撕裂线24处彼此连接，缝合或连接配置成在预先确定的压力下破裂，例如，低于由气体发生器18的高压室20提供的压力但是高于由气体发生器18的低压室22提供的压力的压力。选择位置26，使得当安全气囊10通过低压室22膨胀时，系绳12把安全气囊10的膨胀或展开宽度限制在系绳12减去其松弛部分28的长度，松弛部分28是通常在位置26之间的系绳12的一部分。如在图3B中可以看到的，当安全气囊10通过高压室20膨胀时，安全气囊10的宽度通常至少部分地由系绳12的长度确定，即不存在松弛部分28，因为一俟高压室20的展开，撕裂线26破裂。
图4A和4B是包括易破系绳16的PAB 10的一部分的俯视截面图。如在图4A中所看到的，系绳16的各自端部通常连接——例如缝至PAB 10的侧面。此外，撕裂线24位于系绳16的一端，即在系绳16至PAB 10的壁的连接的点处。图4A代表了当通过低压室22膨胀时安全气囊10的状态，即安全气囊10的宽度至少部分是由系绳16的长度确定。然而，如在图4B中所看到的，当PAB 10通过高压室20膨胀时，易破系绳16不控制——甚至部分地不控制——PAB 10的宽度或形状，因为系绳16已经在撕裂线24处与PAB 10的壁分离。
本公开的形状自适应的PAB 10可以包括一个或多个并且通常多个例如如在下面讨论的图5、6所示的系绳12、16。此外，虽然PAB 10在附图中显示为包括自适应长度系绳12和易破系绳16两者，但仅一种类型的系绳12或16可以包括在PAB 10中是可行的。通常，如上面所提到并且在下面进一步详细解释的，系绳12、16结合双室气体发生器18，用于一俟在不同撞车事故情况下的展开就控制PAB 10的形状。例如，图5A、5B表明PAB 10处于适合用于新车评价规程(NCAP)或对象可变形障碍(ODB)模式的形状。图6A、6B表明PAB 10处于适合于斜向撞击(OI)模式的形状。
图5A是展开用于非斜向撞击的示例性乘客安全气囊10连同气体发生器18和车辆仪表板14的俯视截面图。如在图5A中所看到的，安全气囊10已经通过双室气体发生器18的高压室20膨胀。安全气囊10的宽度和/或形状由延伸至它们的全长的自适应长度系绳12控制，即比如图3A中所示的撕裂线24已经破裂。此外，当高压室20已经用于使安全气囊10膨胀时，看到易破系绳16仅在一端连接至安全气囊10，即每个系绳16的另一端将已经在撕裂线24处与安全气囊21的壁分离。因此，一俟通过高压室20的膨胀，安全气囊10就具有由自适应长度系绳12的一个长度或多个长度确定的形状。
图6A是展开用于斜向撞击的图5A的示例性乘客安全气囊10连同气体发生器18和车辆仪表板14的俯视截面图。如图6A所示，气体发生器18的低压室22可以与如图3B所示的具有根据在位置26处缩短系绳12的撕裂线24配置的长度的自适应长度系绳12结合使用，或与如图4A所示的具有根据易破系绳16长度的长度配置的自适应长度系绳12结合使用，在后一种情况下系绳16通过撕裂线24在一端固定至安全气囊10。在任一种情况下，如上面所讨论的撕裂线24配置成在由低压室22提供的膨胀压力下不破裂或分离。因此，一俟通过低压室22的膨胀，安全气囊10就具有由通过未撕裂或未分离的撕裂线24确定的系绳12、16的一个长度或过个长度确定的形状。图6中所示的PAB 10的形状通常适合用于斜向撞击模式，并且有时被称为PAB 10的“煎饼”形状。有利地，当使用低压室22膨胀时的相对平坦的椭圆形或煎饼形状的PAB 10避免车辆乘客的头部与PAB 10在碰撞中的早期接触，从而减轻乘客的头部的转动速率。
图5B是展开用于非斜向撞击的示例性乘客安全气囊10连同气体发生器18和车辆仪表板14的俯视截面图。图5B的示例性PAB 10与图5A的示例性PAB 10不同在于在图5A中看到系绳16但是在图5B中看不到系绳16。因此，在图5B的示例中，PAB 10的形状是由自适应长度系绳12控制，没有易破系绳16。例如，图5B表明在通过高压室20的膨胀之后，安全气囊10包括自适应长度系绳12，不包括易破系绳16。
图6B是展开用于斜向撞击的图5B的示例性乘客安全气囊10连同气体发生器18和车辆仪表板14的俯视截面图。气体发生器18的低压室22已经使用具有由松弛部分28缩短的长度的自适应长度系绳12以控制安全气囊10的形状。与图5A、5B的安全气囊10相比，省略易破系绳16。因此，在斜向撞击模式下，在图6B的安全气囊10中，安全气囊10的形状仅由处于缩短状态的系绳12控制。
图5C是在非斜向撞击模式下在仪表板14的背景下展开并且使用单室气体发生器19而不是双室气体发生器18的另一示例性乘客安全气囊10的俯视截面图。图6C是在斜向撞击模式下在仪表板14的背景下展开并且使用单室气体发生器19的另一示例性乘客安全气囊10的俯视截面图。单室气体发生器19配备有低输出和高输出负载两者，即气体发生器19的单室可以提供高压或低压。此外，关于易破系绳16提供撕裂线24，但是关于系绳12省略撕裂线24。因此，如图6C所示，在斜向撞击模式下，即在已经使用气体发生器19的低压模式的情况下，安全气囊10的形状由易破系绳16的长度确定，即系绳16的撕裂线24没有破裂或与安全气囊10分离。相比之下，系绳12具有比系绳16的长度大的长度，因此在斜向撞击模式下表现出松弛，在此情况下，易破系绳16控制安全气囊10的形状。然而，如在图5C中所看到的，在非斜向撞击模式下，易破系绳16自由飘动，并且安全气囊10的形状由自适应长度系绳12控制。
图7是用于展开在图2的乘客安全气囊***4背景下的乘客安全气囊10的示例性程序70的示意图。如这里所描述的，通常根据储存在车辆中的安全气囊控制器5的存储器诸如此类中的指令执行程序70。
程序70在框72中开始，在框72中，控制器5从传感器6收集环境数据7。例如，环境传感器6可以包括向控制器5提供关于车辆的环境的数据7的照相机、激光雷达、雷达等。基于环境数据7，控制器5可以确定例如在1、5、10、15、20米等范围内这样的邻接车辆的一个物体或多个物体的存在和/或位置。
接着，在框74中，控制器5从传感器6收集撞击数据7。例如，撞击传感器6可以包括加速计诸如此类以用于识别车辆的撞击或碰撞事件。
接着，在框76中，控制器5分析如上面关于框72所描述的收集的环境数据7以确定是否已经检测到邻接车辆的物体——通常接近车辆的物体。在这种背景下，“接近”可能意味着物体正朝着车辆移动、车辆正朝着固定物体移动、或物体和车辆正各自移动、但是相对于车辆的运动物体正接近车辆，例如物体正接近车辆的前部和/或正以与车辆相同或相似的方向但是以不同的速度移动，使得物体和车辆之间有相对接近。例如，可以分析图像、雷达、激光雷达等数据7以指示在车辆的预先确定的距离范围内的比如行人、另一车辆、树、护栏等这样的物体的存在和/或位置。如果检测到物体，那么接着执行框78。否则，程序70返回至框72。
在框78中，控制器5确定在框76中确定的物体是否正斜向地接近车辆。例如，可以如上面关于图1所描述地定义斜向接近，例如可能导致物体与车辆以15度的角度撞击的接近。如果接近不是斜向的，那么程序70继续至框80。如果物体的接近是斜向的，那么程序70继续至框84。
在框80中——框80可以在框78之后，控制器5分析如上面关于框74所描述的收集的撞击数据7，并且确定是否已经检测到撞击。如果没有检测到撞击，则程序70返回至框72。否则，接着执行框82。
在框80之后的框82中，控制器5促使气体发生器18的驱动，以及具体地促使气体发生器18的高压室20的驱动。因此，包括在安全气囊***4里面的PAB 10将展开以用于例如如图5所示的非斜向撞击。在框82之后，程序70结束。
在框84中——框84可以在框78之后，控制器5确定已经确定正以斜角接近的检测到的物体是否是另一车辆。如果不是另一车辆，则程序70返回至框72。否则，接着执行框86。
在框86中——框86可以在框78之后，控制器5分析如上面关于框74所描述的收集的撞击数据7，并且确定是否已经检测到撞击。如果没有检测到撞击，则程序70返回至框72。否则，接着执行框88。
在框84之后的框88中，控制器5促使气体发生器18的驱动，以及具体地促使气体发生器18的低压室22的驱动。因此，包括在安全气囊***4中的PAB 10将展开以用于例如如图6所示的斜向撞击。在框88之后，程序70结束。
图8是表明根据图2的乘客安全气囊***的有限元分析模拟实现的改进的加速脑部损伤标准(BrIC)得分的曲线图。如图8中所看到的，与传统的乘客安全气囊相比，使用***4的PAB 10，在模拟撞击中的旋转加速BrIC得分相当低。通常，模拟已经表明，使用目前公开的***4，转动加速度BrIC得分减少大约百分之35，是显著的改进。
图9是表明根据图2的乘客安全气囊***的有限元分析模拟实现的改进的转动速度BrIC得分的曲线图。如图9中所看到的，与传统的乘客安全气囊相比，使用***4的PAB 10，在模拟撞击中的转动速度BrIC得分相当低。通常，模拟已经表明，使用目前公开的***4，转动加速度BrIC得分减少大约百分之23，是显著的改进。此外，结合图8和9中提供的信息，总体上已经发现目前公开的***4减少总BrIC得分的百分之28。
在附图中，相同的附图标记指示相同的元件。此外，这些元件中的一些或全部可以改变。因此，应该理解的是，上述说明旨在说明并非限制。通过阅读上述说明，除了提供的示例以外的许多实施例和应用对本领域技术人员来说将是显而易见的。本发明的保护范围不应参照上述说明确定，而是应当参照所附的权利要求连同这些权利要求所享有的全部等同范围而确定。可以预期和想到的是未来的发展将出现在这里所述的技术中，并且该公开的***和方法将结合入这些未来的实施例中。总之，应该理解的是，本发明能够被修改和变化并且仅由下面的权利要求所限制。
在权利要求中所使用的全部术语，旨在被给予它们最宽泛的合理解释和如本领域技术人员所理解的它们的普遍的含义，除非在这做出与此相反的明确指示。特别地，单独的冠词的使用，例如，“一”、“这”、“所述”等应该被理解为描述一个或多个指示的元件，除非权利要求描述了与此相反的明确限制。

Claims (10)

1.一种包含安全气囊的车辆安全气囊***，其中安全气囊包括至少一个连接至安全气囊的第一和第二壁的系绳，其中每个系绳包括配置成当用高于预先确定的压力的压力使安全气囊膨胀时分离的撕裂线。
2.如权利要求1所述的安全气囊***，其中撕裂线连接至少一个系绳中的两个位置。
3.如权利要求1所述的安全气囊***，其中撕裂线位于至少一个系绳的一端。
4.如权利要求1所述的安全气囊***，进一步地包含气体发生器，气体发生器包括第一室和第二室，
第一室配置成在低于预先确定的压力的第一压力下使安全气囊膨胀，
第二室配置成在高于预先确定的压力的第二压力下使安全气囊膨胀。
5.如权利要求1所述的安全气囊***，进一步地包含具有低压模式和高压模式的单室气体发生器；其中，
在低压模式下，气体发生器在低于预先确定的压力的压力下使安全气囊膨胀，以及
在高压模式下，气体发生器在高于预先确定的压力的压力下使安全气囊膨胀。
6.一种包含安全气囊的车辆安全气囊***，其中安全气囊至少包括第一系绳和第二系绳，每个系绳连接至安全气囊的第一和第二壁，其中第一系绳包括配置成当用高于预先确定的压力的压力使安全气囊膨胀时分离的撕裂线。
7.如权利要求6所述的安全气囊***，其中第二系绳不包括撕裂线。
8.如权利要求6所述的安全气囊***，其中撕裂线位于第一系绳的一端。
9.如权利要求6所述的安全气囊***，进一步地包含气体发生器，气体发生器包括第一室和第二室，
第一室配置成在低于预先确定的压力的第一压力下使安全气囊膨胀，
第二室配置成在高于预先确定的压力的第二压力下使安全气囊膨胀。
10.如权利要求6所述的安全气囊***，进一步地包含具有低压模式和高压模式的单室气体发生器；其中，
在低压模式下，气体发生器在低于预先确定的压力的压力下使安全气囊膨胀，以及
在高压模式下，气体发生器在高于预先确定的压力的压力下使安全气囊膨胀。
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