CN1095765C - 向柔性空容器充气的方法和容器设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了在受到强减速时用气体充填设置于车辆中的柔性空容器(1)的一种方法和一种容器设备。充气的容器用作力吸收气垫，防止受伤。容器(1)在第一步充气期间用第一充气装置(3，4)部分地充填，用传感装置(11，12)传感一个反映容器(1)尺寸的参数，以及如果所述参数满足预定条件，用第二充气装置(10)在第二步充气期间继续充填容器。

Description

向柔性空容器充气的方法和容器设备
本发明涉及一种当设置在车辆内的容器受到强减速度时向柔性空容器内充气的方法，其中被充气的容器用作防止伤害的力吸收气垫。而且，本发明涉及一种用于车辆的容器设备，它包括一个柔性容器，当该容器设备受到强减速度时用气体充填容器，起防止伤害的力吸收气垫的作用。
众所周知，在汽车的乘客舱内设置有能鼓起柔性空容器(例如气袋)的装置，用于取代安全带，或较佳地作为安全带的辅助装置。当撞车时，有很大的减速度力作用到车辆和气袋装置上，气袋立即或极快地鼓起到司机或乘客面前，以避免司机或乘客受伤，否则，司机或乘客如果被甩到车辆的驾驶盘或仪表板上，就可能受伤。
但是已经发现，在气袋鼓起前，如果司机或乘客太靠近气袋，这种气袋也会导致伤害。在这种情况下，气袋膨胀时打击到司机或乘客身上的力可能很大，足以重伤甚至杀死司机或乘客。而且，如果儿童座椅在气袋鼓起前靠近这样一个气袋，气袋膨胀时打击到所述座椅上的力可能很大，足以重伤坐在所述座椅上的儿童。
DE-A-2501602公开了这样一种用于汽车的先前已知的气袋设备。该设备包括充有增压气体的第一贮气罐，当减速时，增压气体膨胀充填气袋，以及一个引爆腔，它包括一种工质，可燃烧以提高气袋充气期间膨胀气体的温度。在所述燃烧期间生成一氧化碳。所述气体含有一种惰性气体(如氩气、氦气或氖气)和少量氧气，使所述一氧化碳能转化成二氧化碳。
US-A-5348344公开了另一种先前已知的气袋设备，它包括两个贮气罐和一个燃烧腔，燃烧腔设置于柔性可膨胀容器的上游，有引爆装置用于启动从贮气罐注入的气体在燃烧腔内燃烧。燃烧腔通常用一个端壁与柔性容器隔开，端壁是一个***圆盘，当燃烧腔内的压力达到某个预定值时，圆盘即***。
DE-A-2344517又公开了另一种先前已知的用于车辆的气袋，它设置成能在较低速度撞车时膨胀得稍慢些，而在较高速度撞车时膨胀得较快。为此，该已知的气袋包括两种不同的火药，分别用于两种膨胀情况。
本发明的目的是改善撞车时气袋对司机和乘客的安全性，并防止在气袋充气过程中的伤害。
采用下述首次界定的方法可以达到这个目的，它包括下列步骤：在第一步充气期间部分充填容器，传感一个反映容器尺寸的参数值，以及如果所述值满足预定条件，则在第二步充气期间继续充填该容器。用这样的方法可以探测到是否有物体或人在气袋的膨胀方向，倘若探测到有，就减小气袋的充填度。因此，采用根据本发明的方法，就可能避免由于在充气过程中气袋撞击这个物体或人造成的伤害。因此，如果所述值不满足所述预定条件，则不执行所述第二步充气。替代地，所述第二步充气可以包括放气，如果所述值不满足所述预定条件的话。
根据本发明的一个实施例，所述参数包括容器沿一个方向的长度，以及如果在第一步充气后所述长度超过预定值，则执行所述第二步充气。因此，当气袋在所述方向可以自由膨胀的条件下，即没有物体或人阻碍气袋的完全膨胀时，就有可能把气袋完全膨胀起来。因此，所述的一个方向与所述车辆的行进方向基本相反。
根据本发明的另一个实施例，所述参数包括容器内的压力，以及如果在第一步充气后所述压力低于预定压力值，则执行所述第二步充气。如果气袋的膨胀被一个物体或人阻碍，探测到的容器内压力就可能高于容器膨胀到其第一步充气期间自由尺寸时的压力。
根据本发明的另一个实施例，所述第一步充气包括用至少一种气体源部分地充填该容器。在这种情况下，第二步充气可能包括例如用另一种气体、引爆火药或两者的组合继续充填该容器。
根据本发明的另一个实施例，所述第一步充气包括用至少两种气体源部分地充填该容器，以及第二步充气包括用引爆这两种气体的方法来充填该容器。因此这两种气体可能在第一步充气期间在容器内混合。而且，所述两种气体可能至少包括氧气和氢气。引爆氢氧混合气导致容器在第二步充气期间强有力地迅速膨胀。而且，所述两种气体包括惰性成分，至少包括氩气、氦气和氮气之一。
上述目的也可以用下述首次界定的容器设备达到，其特征为：用于在第一步充气时向容器部分充气的第一充气装置，用于传感一个反映容器尺寸参数值的装置，以及如果所述参数满足预定条件，用于在第二步充气期间向容器内继续充气的第二充气装置。这样一个设备能保护阻碍气袋完全膨胀的物体或人。而且，所述设备能部分地充填气袋，防止有很大的力撞击所述物体或人。
该容器设备的较佳实施例界定于附属的权利要求10-17中。
现参照附图公开的实施例对本发明作较详细的叙述。
图1表示了根据本发明第一个实施例在第一情形的容器设备。
图2表示了在第二情形的图1容器设备。
图3表示了根据本发明第二个实施例在第一情形的容器设备。
图4表示了在第二情形的图3容器设备。
图1表示了根据本发明第一个实施例的容器设备。容器设备包括一个柔性的容器1，下文称为气袋1。气袋1装在底座2上，底座2再附着到汽车内驾驶盘上、前仪表板上或前座椅的后表面。底座2呈盒形，气袋1在不激活位置时装在底座2内。气袋1的口密封地连接到底座2。底座2，因而气袋1的内部分别经过导管5和导管6与第一贮气罐3和第二贮气罐4连通。第一贮气罐3内装氧和至少氩、氦和氮之一的高压气体混合物。第一贮气罐3内的氧相当于两个贮气罐3和4内气体总容积的2.5％至20％(容积比)之间。第二贮气罐4内装氢和一种惰性气体，例如至少氩、氦和氮之一，的气体混合物。第二贮气罐4内的氢相当于两个贮气罐3和4内气体总容积的3％至15％(容积比)之间。较佳地，第一贮气罐3和第二贮气罐4内宜装同种惰性气体。在本实施例中，氦是最佳的惰性气体。
而且，容器设备还包括控制器7和减速度计8，减速度计8连接到控制器7，用于传感车辆的减速度。控制器7电连接到设置于导管5和6上的***板9。在气袋1内底座2的底部装有电连接到控制器7的引爆器10。应该指出，引爆器10可以是任何一种已知的类型，例如电火花塞、机械引爆的***等。
而且，容器设备还包括一个用于传感反应气袋1尺寸参数的传感装置。在第一个实施例中，传感装置包括两根柔性的线11，每根线11固定到气袋1内壁的一端，并连接到另一端的致动器12上。致动器12装到底座2上，并与控制器7电连接。当每根线11伸长并从致动器12上拉脱时，致动器12设置成被激活，即产生电信号或脉冲。
图1表示了一个阻碍者13，它例如可以是一个物体，例如供小孩用的座椅，或靠近驾驶盘、仪表板或前座椅的人。
当减速度计8感受到足够大的减速度力表明撞车时，产生一个信号，并经控制器7(控制器可能就是减速度计8的一部分)传递到***板9，然后***板9被激活，即破裂或被***。这样，导管5和6开通，贮气罐3和4内的气体混合物进入气袋1的内部。结果，气袋1充满气体而膨胀。如图1所示，气袋1的膨胀受物体13的阻碍。这表明线11没有伸到最大长度，因此致动器12没有被激活。因此没有信号或脉冲送到引爆器10，因此气袋1也不会继续膨胀。现转到图2的情形，这里没有物体或人阻碍气袋1的膨胀。这意味着有信号或脉冲从每个致动器12送到控制器7，控制器7再激活引爆器10引爆气袋1中的气体混合物。因此，引爆器10的激活导致氢氧之间的迅速燃烧，使气袋1中气体混合物的温度升高，因此产生足以把气袋1鼓起到其最终尺寸的膨胀。应该指出，本发明也可以只用一根线11和一个致动器12来实现。在用两根线11和两个致动器12的情形，有可能把致动器12设置成这样，即仅当两根线11都被拉长并从相应的致动器12拉脱时，控制器7才产生引爆信号。当然，设置多于两根线11和两个致动器12也是可能的。
图3和4表示了本发明的第二个实施例。需要说明，在所有的图示实施例中，具有相应功能的部件都用同一个参照序号。第二个实施例与第一个实施例的不同之处在于：柔性的线11和致动器12由测距器14取代。测距器14为已知类型，例如激光发射器、IR传感器等。测距器14测量从底座2至气袋1对侧内壁的距离，如虚线15所示。而且，在第二个实施例中，导管5和6相互会合形成公共的进气道16通到气袋1内部。
一旦检测到强减速度，立即有信号或脉冲送到***板9，启动第一步充气，把贮气罐3和4中的气体混合物充入气袋1的内部。如果气袋1的膨胀被物体或人13所阻碍，测距器14测得的距离15将不足以激活引爆器10，因此气袋1将不完全充满。如果没有物体或人阻碍气袋1的膨胀，距离15将超过某个预定值，测距器14将给出一个信号或脉冲激活引爆器10，导致气袋1内气体混合物的引爆，如同第一个实施例中那样。
根据第三个实施例，线11和致动器12，以及测距器14用设置于容器1中的压力传感器取代。第三个实施例也可以用图3和4说明，其中序号14指压力传感器。如果物体或人13阻碍了气袋1的膨胀，气袋1中的压力将高于气袋1可以膨胀到其第一步充气期间的全尺寸时的压力。因此，如果传感器14测得的压力高于某个预定值，则不产生信号激活引爆器10，而如果传感器14测得的压力低于所述预定值，则有信号送到引爆器，引爆气袋1内的气体混合物。
图3和4也可以说明本发明的第四个实施例。底座2可以包括放气阀17，它连接到控制器7，并设置成：如果在第一步充气期间检测到有阻碍者13，则在第二步充气期间把放气阀17打开。因此，利用打开放气阀17可以防止气袋1完全膨胀。
本发明不限于所公开的这些实施例，而是可以在附属的权利要求的范围内变化和修改。
例如，可以把测距器14设置在气袋1外，其中的测距器14例如可以是发光器件和光电管的形式，用来确定气袋1最远端的位置。
气袋1也可以用不同于上述的其它方法充填例如，第一步充气可以充入第一种气体或气体混合物，而第二步充气可以充入第二种气体或气体混合物。在这种情况不发生引爆。而且，也可以一个或两个充气步骤都用烟火方法，例如引爆第一和第二火药。也可以用这些技术的组合来充填气袋1，例如在第一步充气时用气体或气体混合物充填容器1，而在第二步充气时则引爆火药。
本发明不限于两步充气，而是第一和第二步充气中的每一步都可以包括一个或几个充气步骤。

Claims (15)

1.一种当设置在车辆内的容器受到强减速度时向车内设置的柔性空容器内充气的方法，其中被充气的容器用作防止伤害的力吸收气垫，所述方法包括：在第一步充气期间部分充填该容器，传感一个反映容器尺寸的参数值，该参数值系由于人或物***于容器膨胀所导致，其特征在于，在所述第一步充气期间，通过供应至少二种气体部分充填容器(1)，以及，如果所述值满足预定条件，则在第二步充气期间通过引爆所述二种气体继续充填该容器，如果所述参数值表明有人或物***于容器膨胀区内，则不执行所述第二步充气。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：所述参数包括容器沿一个方向的长度，以及如果在第一步充报导后所述长度超过预定值，则执行所述第二步充气。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于：所述一个方向与所述车辆的行进方向基本相反。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于：所述参数包括容器内的压力，以及如果在第一步充气后所述压力低于预定值，则执行所述第二步充气。
5.根据任一权利要求1-4的方法，其特征在于：所述两种气体至少包括氧气和氢气。
6.根据任一权利要求1-5的方法，其特征在于：所述两种气体包括惰性成分，至少包括氩气、氦气和氮气之一。
7.一种用于车辆的容器设备，它包括当容器装置受到强减速度时用气体填充的用作防止伤害的力吸收气垫的柔性容器(1)，用于在第一步充气时向容器部分充气的第一充气装置(3，4)，用于传感一个反映容器(1)尺寸参数值的装置(11，12，14)，该参数值系由于人或物***于容器膨胀区内所致，其特征在于，所述第一充气装置(3，4)用于通过供应至少二种气体部分充填容器(1)，以及控制装置，用于当所述参数值表明有人或物***于容器膨胀区内，通过引爆所述二种气体启动第二充气装置，在第二步充气期间向容器(1)内继续充气，如果所述参数值表明有人或物***于容器膨胀区内，则不启动第二步充气步骤。
8.根据权利要求7的设备，其特征在于：所述传感装置(11，12，14)用于检测容器(1)沿一个方向的长度。
9.根据权利要求8的设备，其特征在于：所述传感装置包括控制装置(7，10)，如果在第一步充气后测得的长度超过预定值，则控制装置启动所述第二步充气。
10.根据权利要求9的设备，其特征在于：所述传感装置包括测距器(14)，用于检测容器(1)沿所述一个方向的基本最远位置。
11.根据权利要求10的设备，其特征在于：所述传感装置至少包括一根装在容器(1)内且长度基本相当于所述预定长度的柔性线(11)。
12.根据权利要求11的设备，其特征在于：柔性容器(1)由底座(2)支撑，所述控制装置包括装到底座(2)上的致动器(12)，以及柔性线(11)连接到容器(1)的内壁和致动器(12)上，所述致动器(12)如此安排，即如果柔性线(11)在第一步充气期间伸展到其全长时，致动器(12)启动所述第二步充气。
13.根据权利要求10的设备，其特征在于：所述传感装置包括压力传感器(14)和控制装置(7)，压力传感器(14)用于测定容器(1)内的压力，控制装置(7)如此安排，即如果在第一步充气后所述传感器(14)测得的压力低于预定压力值，则启动所述第二步充气。
14.根据权利要求9-13之任一项的设备，其特征在于：所述第一充气装置包括装有高压状态的第一种气体混合物的第一压力贮气罐(3)，装有高压状态的第二种气体混合物的第二压力贮气罐(4)，以及把第一和第二贮气罐(3，4)连接到柔性容器内部的导管(5，6，16)。
15.根据权利要求14的设备，其特征在于：所述第二充气装置包括引爆器(10)，它设置于柔性容器(1)内引爆柔性容器(1)内的第一气体混合物和第二气体混合物。
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