CN105339213B - 双腔室式乘客安全气囊 - Google Patents

Abstract

一种安全气囊(10)，包括限定安全气囊的内部的至少一个面板(12)以及位于内部中以将该内部分成上腔室(102)和下腔室(104)的分隔件(100)。阀机构(112)以可操作方式联接到分隔件(100)，用于限制气体从下腔室(104)到上腔室(102)中的流动。阀机构(112)构造成使得该阀的减少或阻止气体从下腔室(104)流入上腔室(104)中的动作响应时间与所述上腔室和下腔室之间的压差成正比。

Description

双腔室式乘客安全气囊

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年2月28日提交的第61/771,066号和2014年1月21日提交的第61/929,764号的美国临时申请的权益，上述申请的全部内容通过引用的方式并入本文。

背景技术

本发明涉及一种乘客安全气囊，该乘客安全气囊在诸如例如正面撞击或侧面撞击的紧急情况期间充满气体。

目前的安全气囊垫设计可包括多个腔室并且可包含允许气体从一个腔室流到另一个腔室的腔室间通气系统。这些垫被构造成在膨胀时快速接触车辆乘员以限制乘客头部、颈部和胸部的运动。然而，就安全气囊的与每个部位接触的各个部分的刚性或阻力来说，这些垫设计没有区分这些不同部位。

研究表明，与安全气囊接触的各身体部分的质量有很大不同。例如，胸部与头部&颈部的质量比可根据个人的性别而在5:1到8:1之间的范围内。由于身体部位质量以及乘员与垫之间的接触力度的不同，已经证明难以设计出对接触安全气囊的身体各部位提供最佳保护的多腔室安全气囊。

因此，存在对如下安全气囊设计的需求：该安全气囊设计允许由安全气囊的各部分提供的对乘员撞击的刚度或阻力根据从安全气囊展开开始后所经过的时间、乘员的身材和/或与安全气囊的相关部分接触的乘员身体的不同部位的质量进行调节。

发明内容

在本文所述实施例的一个方面，提供了一种安全气囊，该安全气囊包括：至少一个面板，该至少一个面板限定安全气囊的内部；和分隔件，该分隔件位于所述内部中，以将所述内部分成上腔室和下腔室。阀机构以可操作方式联接到分隔件，用于限制气体从下腔室到上腔室中的流动。阀机构被构造成使得该阀的减少或阻止气体从下腔室流入上腔室中的动作响应时间与所述上腔室和下腔室之间的压差成正比。

在本文所述的实施例的另一方面，提供了一种安全气囊，该安全气囊包括限定安全气囊的正面的至少一个面板，该正面被构造成当安全气囊处于充气状态时限定一个平坦平面(P)。

在本文所述实施例的另一方面，提供了一种安全气囊，该安全气囊包括：至少一个面板，该至少一个面板限定安全气囊的内部；和分隔件，该分隔件位于所述内部中，以将所述内部分成上腔室和下腔室。安全气囊被构造成：随着上腔室在展开的初始阶段充气以及当混合III型6岁仿人试验设备的头部700a定位成搁靠或靠近在指定为根据FMVSS标准第208条的NHTSA离位(OOP)测试的位置-2的位置的车辆仪表盘时，在该头部的顶部上方展开。

在本文所述实施例的另一方面，提供了一种安全气囊，该安全气囊包括至少一个面板，该至少一个面板限定安全气囊的内部；和分隔件，所述分隔件位于所述内部中以将所述内部分成上腔室和下腔室。分隔件具有沿着该分隔件形成的至少一个开口，该至少一个开口被定位成使得：在安全气囊启动之后，该至少一个开口的所有边缘位于由第一竖直平面(P1)以及第二竖直平面(P2)界定的区域(Z3)内，该第一竖直平面(P1)具有沿分隔件从安全气囊的充气器侧(100d)向安全气囊的乘员接触侧的预定距离(100f)，该第二竖直平面(P2)经过由沿分隔件从接缝(110a)的距离(D1)限定的位置(100j)，该接缝(110a)将分隔件(100)与安全气囊的乘员侧连接。

在本文所述实施例的另一方面，提供了一种安全气囊，该安全气囊包括至少一个面板，该至少一个面板限定安全气囊的内部；和分隔件，该分隔件位于所述内部中以将所述内部分成上腔室和下腔室。安全气囊被构造成在安全气囊启动之后提供对车辆乘员的胸部的成比例约束。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的乘客侧安全气囊(处于充气状态)的侧视图。

图2是图1的安全气囊的正视图。

图3是图1的安全气囊的示意立体图，示出了安全气囊内部的元件。

图4是在车辆中、在就座的乘客前方安装并展开的图1的安全气囊的侧视图。

图5是示出处于充气状态并安装在车辆中的图1-4的乘客侧安全气囊的立体图。

图6是示出处于充气状态并安装在车辆中的根据本发明另一实施例的乘客侧安全气囊的立体图。

图7是示出根据本发明实施例的仿人试验设备的相对比例和用于限定分隔件在安全气囊内的期望定位的相关参数的示意图。

图8是依照实施例的、根据分隔件在安全气囊内的定位而接触展开的安全气囊的混合III型第5百分位女性试验的仿人试验设备的侧视图。

图9是依照实施例的、根据分隔件在安全气囊内的定位而接触展开的安全气囊的混合III型第50百分位男性仿人试验设备的侧视图。

图10是示出在车辆安全气囊展开之前就座的仿人试验设备的车辆乘客舱的侧视图。

图11是正好在安全气囊已经启动并开始展开之后的图10的侧视图。

图12是在安全气囊启动之后经过了附加时间之后的图11的侧视图。

图13是在乘客的头部及颈部与安全气囊完全接触之后的图12的视图。

图14是在乘客的胸部与安全气囊分隔件面板的前边缘的接缝接触之后的图13的视图。

图15是未充气安全气囊的平面图中的分隔面板，示出了代表性的腔室间通气开口在分隔件中的位置。

图16是处于充气状态的图15所示的安全气囊的一部分的侧视图，示出了腔室间通气的位置，并且示出了安全气囊的一个实施例的充气初始阶段。

图16A是图16所示的安全气囊实施例的截面侧视图。

图16B是图16A所示的截面侧视图的一部分的放大图。

图17是示出安全气囊充气的后期阶段的图16的安全气囊的侧视图。

图18是位于在FMVSS标准第208条下的NHTSA离位测试的位置-2上的仿人试验设备的示意图。

图19A和19B是根据本文所述的实施例的安全气囊的示意性截面侧视图，示出了当气囊充气时由所述上腔室和下腔室共享的安全气囊内部体积的一部分。

图20是在车辆安全气囊启动之前、位于在FMVSS标准第208条下的NHTSA离位测试的位置-1上的3岁仿人试验设备的侧视图。

图21是在车辆安全气囊启动之后的图20的侧视图。

图22是根据本发明实施例的包含安全气囊的车辆乘员保护系统的视图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的各实施例。本领域普通技术人员会理解适用于本文所述的本发明实施例的安全气囊设计、构造和工作的各个方面。例如，美国专利第6886857、7857347、8128124和8322748号描述了很多这样的方面并且全部以引用的方式而不是以限制的方式并入本文。

图1-4是根据本发明实施例的乘客侧安全气囊10(处于充气状态)的视图。图1-4所示的安全气囊实施例由三个面板构成。具体地说，安全气囊由主面板12、右侧(当从就座位置观察安全气囊时)面板14以及与右侧面板14相反的左侧面板16。侧面板14、16均是大致平面的(当安全气囊10未充气时)。主面板12连接该左和右面板并包裹安全气囊10。因此，主面板12的整个右边缘沿接缝70(例如，通过缝合、缝纫或其它适当方式)连接到右面板14，而主面板12的整个左边缘沿接缝72(例如，通过缝合、缝纫或其它适当方式)连接到左面板16。

主面板12具有正面撞击侧20和背面充气侧22。在包裹安全气囊10之后，主面板12的端部在背面充气侧彼此接合。此外，背面充气侧22具有尺寸适于接纳充气器(未示出)的狭缝(未示出)，并且还可包括尺寸适于接纳螺栓(或其它适当固定件)的孔(未示出)，该螺栓被构造成将安全气囊10固定到汽车车身(或其它设备)。安全气囊的或主面板12的“正面”是构造并定位成当安全气囊启动时首先被车辆乘员撞击的安全气囊部分。

参照图1-4，分隔件100沿其周界缝合到或以其它适当方式附连到主面板、左面板和右面板的内表面。分隔件100沿接缝110附连到面板内表面以限制气体在分隔件与其附连到的面板之间流动。在具体实施例中，分隔件100沿接缝110附连到面板内表面，以便形成在分隔件与其附连到的面板之间的气密密封。分隔件100将安全气囊内部分成上腔室102和下腔室104。

在本发明的各实施例中，安全气囊10和分隔件100的充气形状以及分隔件100与其附连到的面板12、14、16的内部之间相交的位置构造成确保各种身材的乘客的头部和颈部(如图7所示，混合III型第5百分位女性试验ATD 305被整体标示为302，混合III型第50百分位男性试验ATD 405被整体标示为402，混合III型第95百分位男性试验ATD 505被整体标示为502)沿气囊的上腔室102的外部撞击气囊(即，上腔室102吸收乘客的头部和颈部的撞击力)。分隔件100的构型、其在安全气囊内的定位以及将分隔件前边缘100a附连到面板12的接缝110的部分110a的位置使得所述垫能够将相对较重的胸部(在ATD 305中大致标示为304、在ATD 405中大致标示为404以及在ATD 505中大致标示为504)的向前运动与相对较小和较轻的头部&颈部302、402、502的向前运动相匹配。

参照图1-4，在一个实例中，与主面板12的正面20的内表面附连的分隔件100的边缘100a限定分隔件100的前边缘100a。前边缘100a沿接缝110附连到主面板的正面20，并构造成使得当安全气囊安装在车辆中并完全充气时，前边缘100a和将前边缘附连到该正面的接缝110的部分110a将位于接触安全气囊正面(更具体地说，在图7所示和下文限定的区域Z内)的任何乘客的颈部和头部下方。在该构型的安全气囊中，乘客头部和颈部将总是沿着气囊上腔室102的外部接触安全气囊。

在图1-4所示的具体实施例中，分隔件100附连到安全气囊面板12、14、16的内表面，以形成具有向下倾斜部分100c的曲面100b，倾斜部分100c终止于连接到正面20的前边缘100a。然而，将分隔件100连接到主面板和侧面板的接缝可具有便于在如本文所述的区域Z内的所需位置附连到面板12必需的任何位置和/或构型。例如，图5示出了处于充气状态并安装在车辆中的图1-4的安全气囊实施例。

参照图6和7，在本文所述的实施例中，分隔件的前边缘100a沿定位成位于区域Z内的接缝110附连到主面板，区域Z在下端Z2处由就座的混合III型第5百分位女性ATD 305的髋关节202限定，并在上端Z1处由就座的混合III型第50百分位不分男女ATD 405的肩关节206限定。本文所述的所有试验ATD的这些边界位置和其它特性在49CFR Part 572中详述，其全部以引用的方式纳入本文并且可例如在http://www.gpo.gov/fdsys/pkg/CFR-2011-title49-vol7/pdf/CFR-2011-title49-vol7-part572.pdf找到。在具体实施例中，就座的混合III型第5百分位女性ATD的髋关节202位于在与ATD接触的座位部分上方的3.30英寸竖直距离处，而就座的混合III型第50百分位男性ATD的肩关节206位于在与ATD接触的座位部分上方的17.5英寸的距离处。因此，区域Z的尺寸是14.2英寸。

应当注意，就座的ATD 305、405和505的髋关节是共线的或在同一水平，使得就座的混合III型第50百分位男性ATD 405的髋关节可被称为202'。区域Z的这个公共边界也可用作参考轴线。而且，在该实施例中，位于ATD 305、405和505上的各自肩关节上方的身体的各部分被认为限定各ATD的各自头部和颈部。图8示出了展开的安全气囊10的正面或接触面以及如刚描述的定位的分隔件前边缘接缝110a与混合III型第5百分位女性ATD 305之间的接触。图9示出了具有图8所示的相同设计的展开的安全气囊10与混合III型第50百分位男性ATD 405之间的接触。可以看到，ATD 305和405两者均接触接缝110a，接缝110a在上述区域Z内连接分隔件前边缘100a与安全气囊主面板12。

在本文所述的本发明的实施例中，各种安全气囊元件被成形并彼此相连，使得：当完全充气时，气囊的正面20有助于在与安全气囊撞击的过程中以及在与气囊接触之后保持头、颈和胸的身体部位沿如图4所示的线L对齐。要求在与气囊接触期间以及之后保持这种对齐，使得乘客的整个上身(即头部、颈部和胸部)有效地绕乘客的髋轴线枢转，如图4所示。为此，如图4所示，气囊被构造成使得被乘客接触的充气气囊正面20的部分形成在图中用线P标示的大致平坦平面。还要求这些身体部位位于的线L在与安全气囊撞击的期间以及之后与平面P平行，以有助于阻止头部/颈部和胸部的差速运动(即，颈部和头部部分相对于胸部的弯曲)。

还设置有腔室间通气系统，以允许气体从上腔室流入下腔室中，并且也用于控制或限制从下腔室104回流到上腔室102中。

在一个实施例中，流动限制阀112(图中示意性示出)被并入分隔件100中或另外以可操作方式联接到分隔件100，用于控制所述上腔室和下腔室之间的流动。该阀被构造成使得所述阀的减少或阻止气体从下腔室104流入上腔室102中的动作响应时间与所述上腔室和下腔室之间的压差成正比。该阀还构造成使得气体通过该阀进入上腔室中的回流速度与所述上腔室和下腔室之间的压差成正比。

阀112可具有适合以本文所述的方式控制安全气囊内部中的气体流动的很多结构。在一个实施例中，该阀具有美国专利申请第61/862,491号所示的结构，其内容以引用的方式纳入本文。在另一实施例中，该阀具有美国专利申请第61/865,095号所示的结构，其内容也以引用的方式纳入本文。可以通过控制该阀的结构和尺寸而以已知的方式控制从上腔室102到下腔室104中的气体流速。

限定上腔室102的一个或多个面板12、14、16的部分包括一个或多个排气孔(未示出)，以在乘客与安全气囊之间接触期间以可控的方式将气体从上腔室释放到安全气囊的外部环境。

图4示出了在与展开的安全气囊接触之前和期间的根据本发明实施例的安全气囊的工作以及车辆乘员身体的运动。

图10-14示出了使用根据本发明实施例的安全气囊的典型展开乘客接触顺序。图8和9示出了分别使用ATD 305和405、满足前述说明、在安全气囊展开以及乘客向前运动停止之后的碰撞试验的部分。

参照图10，在气囊展开之前，ATD 305,405,505就座并且安全气囊(未示出)以本领域中已知的方式可操作地连接到关联的气体发生系统或其它充气流体源(未示出)。充气流体源能够以可操作方式连接到碰撞事件传感器(未示出)，该碰撞事件传感器包括控制器(或与控制器有效连通)，该控制器在发生碰撞时发出启动安全气囊系统的信号。安全气囊及其关联充气装置构造成提供安全气囊(以及尤其是上腔室102)的快速充气，以便快速接合和缓冲乘客的向前运动的头部&颈部以及(在时间上稍后一点)胸部，同时利用显著垫容积来帮助减小个人惯性。

现参照图11和12，当系统启动时，充气气体从充气流体源流入上腔室102，将上腔室快速充气以使该腔室能够尽可能快地拦截向前运动的头部和颈部，以有助于使由头部和颈部形成的动量最小。在安全气囊充气的这个早期阶段，乘员安全带张紧以将乘员的下胸部保持在座位上。充气气体接着从上腔室102经由阀112流入下腔室104中以对下腔室加压，用于在安全带张紧装置松开时支承乘员胸部。参照图13和14，当下腔室被充满时，阀112响应于下腔室104中的压力而动作，以减小或限制气体回流到上腔室102中。而且，如图8、9、13和14所示，ATD与安全气囊前边缘100a之间的接触发生在相应区域Z内，如上所述，该区域Z由ATD的身体上的髋关节和肩关节位置限定。

参照图8、9、13和14，可看到，分隔件前边缘接缝110在乘客的髋关节202"和乘客的肩关节206"之间接触乘客。

参照图13和14，如果相对较大、较重的乘员的胸部撞击围住下腔室的安全气囊外部的部分，下腔室中的压力相对较快上升，致使阀112相对较快地动作以限制气体回流到上腔室中，从而保持下腔室中的相对较高压力。该较高压力使安全气囊变硬并有助于缓冲和吸收较重乘员的相对较大质量。

然而，如果相对较小或较轻乘员的胸部撞击围住下腔室的安全气囊外部的部分，则下腔室中的压力相对较慢上升，致使阀112较慢动作以限制气体回流到上腔室中。这使下腔室压力能够降到相对较低水平，致使气囊的下部的刚度减小，以缓冲和吸收较轻乘员的相对较小质量。随着气体被强制从下腔室经由阀112进入上腔室中，安全气囊的下腔室持续放气并偏转以吸收能量。

以同样的方式，随着乘客头部和颈部302、402、502接触安全气囊，上腔室中从充气器接收的气体以及通过阀借助回流从下腔室接收的气体通过上腔室排气孔106(图1中示意性示出)排放到气囊外部，引起上腔室压力降低以及在上腔室上面的气囊前表面“变软”，响应于与乘客的头部和颈部接触。这种变软有助于提供足以保护乘员头部和颈部的支撑，同时有助于使头部/颈部与安全气囊之间的接触力最小。由于头部和颈部的相对较小质量和惯性，因此由上腔室提供的抵抗头部和颈部的向前运动的阻力相对小于由下腔室提供给胸部的阻力。以这样的方式，实现对乘员胸部的成比例约束(即，刚度或支撑度与乘员的质量和惯性成比例)。

另外，由于阀112，因此下腔室压力保持在相对较高水平，从而响应于与乘客接触，保持下腔室的气囊表面外部的硬度。这便于乘客上身绕髋轴线枢转并且保持胸部以及头部和颈部沿轴线L对齐。此外，由所述上腔室和下腔室的每个提供的对向前运动的约束或阻力水平(即，刚度)可通过适当改变阀和排气孔设计参数进行调整或调节。

以上述的方式，安全气囊被构造成包括用于在安全气囊启动之后支承车辆乘员胸部的相对较高内部压力的区域，并且构造成包括用于在安全气囊启动之后支承车辆乘员头部和颈部的相对较低内部压力的区域。

已经发现，如本文所述构造的乘客侧安全气囊就充气气体的使用来说比其它安全气囊设计更有效。由于所产生的气体在乘员保持事件的所有阶段中被保存，因此，这个特性允许相对较低输出的充气器或气源用于给安全气囊充气，而不是使用传统的两段式充气器。

如上所述，本文所述的安全气囊实施例根据每个部位的质量和惯性提供对乘员的不同身体部位(头/颈和胸)的约束。安全气囊响应于身体接触的刚度可通过改变将所述上腔室和下腔室连接的阀112的流动特性进行调节。下腔室104的刚度可通过如下方式来减小：改变阀112，以允许响应于由车辆乘员施加在下腔室上的压力，相对较大流速的气体回到上腔室102中。反过来，下腔室104的刚度可通过如下方式来增大：改变阀112，以允许响应于由车辆乘员施加在下腔室上的压力，仅相对较低流速的气体回到上腔室102中。

在另一实例中，上腔室102的刚度可通过如下方式来减小：改变上腔室排气孔，以允许响应于由车辆乘员施加在下腔室上的压力形成从上腔室进入大气的相对较大流速。反过来，上腔室102的刚度可通过如下方式来增大：改变上腔室排气孔，以允许响应于由车辆乘员施加在下腔室上的压力的从上腔室进入大气的仅相对较低流速。

已经发现，如上所述构造的乘客侧安全气囊在同时为相对较大和相对较小乘员提供最佳缓冲性能上是特别有效的。该气囊结构使安全气囊能够响应于与较重的胸部和较小且较轻的头部和颈部接触而偏转，从而有助于在乘员与安全气囊之间的接触期间保持身体沿线L(图4)对齐。

在本文所述的实施例的另一方面，安全气囊的体积比率(VR)被定义为：

VR＝V_upper/(V_upper+V_lower),

其中，V_upper是完全充气时的上腔室102体积，而V_lower是完全充气时的下腔室104体积。由于前边缘100a定位成位于如本文所述的区域Z中，本发明的实施例限定了完全充气时的上腔室体积V_upper与完全充气时的总内部安全气囊体积(V_upper+V_lower)的比率范围。在本文所述实施例中，理想体积比率的范围是35％至85％，包括35％和85％。另外规定，安全气囊的体积比率的范围由如下关系式控制：

35％≤V_upper/(V_upper+V_lower)≤85％

根据本发明实施例的双腔室式安全气囊的体积比率的控制方程是使用乒乓球体积法同时测量的单独上腔室与上腔室及下腔室两者之和的比率。

为给定安全气囊应用所选的具体体积比率通过诸如使用安全气囊的车辆的内部特征的相对位置和尺寸的因素确定。这些特性确定可用于安全气囊展开的例如就座乘客、挡风玻璃210和仪表盘212(或其它气囊装载位置)之间的体积。例如，相对较小的可用展开空间可要求相对较小的安全气囊。在这种情况下，安全气囊体积比率(V_upper/(V_upper+V_lower))可能必须如本文所述地定制，以使乘员保护最佳化。

可明确规定分隔件100的结构及分隔件附连到主面板和侧面板所在的位置，以便提供在规定范围内的理想体积比率。例如，相对较大的体积比率可通过将分隔件定位并固定在安全气囊内部内的相对较低位置使得上腔室体积相对于气囊的总内部体积较大来实现。因此，相对较低的体积比率可通过将分隔件定位并固定在安全气囊内部内的相对较高位置使得上腔室体积相对于气囊的总内部体积较小来实现。

图6示出了被调节成提供相对较大体积比VR＝V_upper/(V_upper+V_lower)的在安全气囊内部内的分隔件位置的实施例。在该变型中，分隔件100构造成并附连到气囊面板的内表面，以形成正好在前边缘附连110a后面的凹陷100k。

参照图19A和19B，在具体实施例中，还已经发现，分隔件100可以构造成并附连到前面板12以及侧面板14和16，使得上腔室102和下腔室104的体积之和(V_upper+V_lower)在附连到分隔件之后并且当安全气囊处于完全充气状态时大于没有所附的分隔件并且处于完全充气状态的安全气囊的内部体积V_overall(如仅由面板12、14和16限定的)。

这是由于上腔室体积V_upper包括V_upper1(如当所述上腔室和下腔室具有相同内部压力时测得的，图19A中表示为分隔件构型702)和附加体积ΔVU两者，该附加体积ΔVU是V_upper1与当腔室之间的压差导致分隔件100向下腔室104净偏转(图19A)时产生的膨胀上腔室体积(图19A中表示为分隔件构型704)之间的差值。所述结果也是由于下腔室体积V_lower包括V_lower1(如当所述上腔室和下腔室具有相同内部压力时测得的，图19B中表示为分隔件构型702)和附加体积ΔVL两者，该附加体积ΔVL是V_lower1与当腔室之间的压差导致分隔件100向上腔室102净偏转(图19B)时产生的膨胀下腔室体积(图19A中表示为分隔件构型704)之间的差值。因此，在该实施例中，处于完全充气状态的上腔室的体积V_upper与处于完全充气状态的下腔室的体积V_lower之和大于没有分隔件位于其中的安全气囊的完全充气的内部体积V_overall。

已经发现，具有高到1.2的值的比率(V_upper+V_lower)/V_overall可通过将适当构型的分隔件附连到外安全气囊面板设置。因此，总和(ΔV_upper+ΔV_lower)可包括高达20％的V_overall。在具体实施例中，ΔVL＝ΔVU。

参照图15-17，在又一实施例中，阀机构112控制并提供通过形成在分隔件100中的一个或多个开口200(图15)的定向气流。开口200设置成使得流体能够从上腔室102传到下腔室104中。已经发现，安全气囊性能在启动之后和在充满期间受开口或多个开口200离安全气囊的充气器侧100d(如图16a所示)的距离(或多个距离)100f影响，并且也受开口或多个开口200沿平行于车辆的前后轴延伸的轴线离安全气囊的正面或乘客侧100a(如图16a所示)的距离(或多个距离)影响。更具体地说，如果开口200的前边缘200a(或如果使用多个开口的话，任何开口的前边缘)定位成比由离乘员侧的距离D1(如从连接分隔件100与主面板12的正面部分的接缝并沿分隔件的表面测得的)限定的位置100j更靠近所述垫的乘员接触侧，则安全气囊在上腔室102充气期间将具有过度向下拉的倾向，从而在乘客和充气安全气囊之间的接触之前将安全气囊拉离图4所示的与乘客身体的理想地对齐的状态。

而且，如果开口200的最后面边缘200b(或如果使用多个开口的话，任何开口的最后面边缘)定位成比位置100h(位于沿分隔件100的表面离充气器侧100d预定距离100f的)更靠近安全气囊的充气器侧100d，则阀机构112的部件的运动可受与仪表盘轮廓的接近度限制(如图16A中用线212标示的)，从而影响该阀工作。因此，在沿分隔件的表面的位置100h和100j的之间存在间隔或区域，在该间隔或区域中，开口200应定位成获得充满下腔室的足够气流。

虽然前边缘200a的经过距离D1并进一步远离主面板12的正面部分的运动消除了安全气囊在充气的初始阶段期间的过度下拉从而提高了气囊相对于成人乘员的总体性能，但开口的这种定位可导致离位-1的儿童的低于最佳性能。这些要求之间存在一定的平衡，这些要求可为具体车辆或具体应用调整，以在展开事件的早期和后期以及对于两种类型的乘客都获得最佳总体性能。用于调整初始垫充气和垫间距以获得给定应用的理想结果的最佳位置位于位置100h和100a之间。用于具体应用的开口(或多个开口)200的精确理想位置可重复地通过实验或以分析方式确定。

在安全气囊的具体实施例中，要求沿分隔件100定位开口200，使得在充气期间，安全气囊10以预定的方式与儿童乘客相互作用。更具体地，开口200沿分隔件定位成使得：随着上腔室在展开的初始阶段充气，当头部定位成搁靠或靠近在指定为根据其内容全部以引用的方式纳入本文的FMVSS标准第208条(其可例如在http://www.fmcsa.dot.gov/rules-regulations/administration/fmcsr/fmcsrruletext.aspx？reg＝571.208找到)的NHTSA离位(OOP)测试的位置-2的位置的车辆仪表盘时，上腔室102膨胀超过混合III型3岁和6岁仿人试验设备(ATD)(总体标示为700)的头部700a的顶部。混合III型3岁和6岁试验ATD具有由美国公路交通安全管理局在http://www.nhtsa.gov/Research/HYBRlD+III+6-Year+O1d+Physical+Data定义的物理参数，其全部内容以引用的方式纳入本文。离位(OOP)测试的位置-2也在可从http://www.nhtsa.gov/cars/rules/rulings/80g/80giii.html得到的参考内容的图5中示出，其内容在本申请中被重复为图18。

随着气体从上腔室102流入下腔室104，下腔室104在展开的后期阶段充气以占据在儿童头部后面和周围的空间，从而阻止和/或减轻安全气囊和儿童头部之间的有害相互作用。该充气进展在图16和17中示出。

D1、100f和其它分隔件开口定位参数的数值被确定为车辆内部尺寸和根据前面提及的NHTSA标准的离位-2儿童的定位的函数。分隔件开口定位的实际限制影响如NHTSAFMVSS标准第208条定义的离位3岁或6岁儿童的安全气囊性能。通过将分隔件开口200定位在由图16A和16B中的位置100h和100j限定的范围内，由安全气囊施加在位置-1(图20所示)的3岁和6岁儿童上的力将被分配在儿童头部和胸部之间。例如，已经发现，当分隔件开口200定位在沿分隔件离将分隔件100与安全气囊的乘员侧相连的接缝的距离D1内时，安全气囊往往会在展开时、在完全充满之前撞击儿童。与儿童的这种接触往往阻止气体流入下腔室，这可能产生作用在儿童上的更大力。而且，已经发现，当分隔件开口200定位在沿分隔件从安全气囊的充气器侧100d向安全气囊的乘员侧的预定距离100f内时，安全气囊往往会在展开时、在完全充满之前撞击儿童，具有前面提及的结果。相比之下，参照图21，已经发现，当如前述阀112位于区域Z3内时，气体被允许流入下腔室而没有阻碍。这形成在儿童头部和胸部上的更均匀分布的载荷。而且，通过阀的这种定位，气体可以更容易从上腔室流出排气孔106。

已经发现，如图4所示的最佳充气轮廓范围和与乘客身体的对齐，以及图16-17所示的气囊充气进展，可通过将所有分隔件开口200定位成使得所有开口的所有边缘位于由图1中的位置100h和100j限定或位于图1中的位置100h和100j之间的区域内来实现，该区域也可在一侧上由图16所示的竖直平面P1限定且在相反侧由竖直平面P2(参见图16)限定，竖直平面P1在混合III型6岁的头部处于如上指定的NHTSA离位测试的位置-2时对应于邻接混合III型6岁仿人试验设备的头部的最前面部分的图16b中的位置100h，而竖直平面P2经过图16b所示的位置100j。如相关领域已知的，仿人试验设备是在形状、质量和机械上对应的人类形式，装有包括加速度计、偏转传感器的传感器和其它测量设备，以模拟人体性能。其用于车辆安全性测试的伤害可能性的评估。在一个实施例中，平面P2与当安全气囊充气时朝向车辆后部的平面P1间隔开大约7英寸。这有效地将分隔件开口定位在包围混合III型6岁ATD的头部的区域内。平面P1和P2之间的距离限定了开口200可位于其中的区域Z3。例如，图15是示出具有圆形开口200的安全气囊分隔件100的未充气安全气囊的平面图，圆形开口200定位成使得当气囊充气时开口的最后面边缘位于指定区域Z3内。

还已经发现，在700平方毫米(使用例如大约15mm半径的一个开口可实现)至32,000平面毫米(使用例如大约100mm半径的一个开口可实现)的范围内的开口(或多个开口)200的总面积对有助于确保安全气囊在最佳范围内来说是理想的。在如前述使用定向阀机构以促进从下腔室到上腔室的流入而限制从下腔室到上腔室的回流的本发明的实施例中，考虑到当气体流经开口或多个开口并与阀的部分相互作用时由气体的湍流和摩擦引起的流量减小，分隔件开口或多个开口的面积可必须在或接近700-32,000平方毫米的开口大小的这个范围的上端，以提供必需的膨胀轮廓。

在一个实施例中，开口200是圆形的。然而，开口可具有任何所需形状，只要开口的总面积在上面指定的范围内，以及只要所有开口边缘都位于上面限定的区域内。

此外，开口200的数量以及形成在分隔件100中用于具体应用的开口的最佳尺寸可根据车辆碰撞脉冲的类型和安装有安全气囊的车辆的内部几何形状、安全气囊的所需填充速度、体积比率、所用定向阀的类型、仪表盘的总体尺寸和曲率以及其它相关因素确定。如本文所述的开口200的尺寸或多个尺寸和位置在安全气囊填充的初始阶段期间促进充气气体顺利并快速地从上腔室传到下腔室。一旦所述上腔室和下腔室压力之间基本达到平衡，从一个腔室到另一腔室的流量减小。随着乘员开始对垫的下腔室施加载荷，下腔室内的压力增大，致使阀的工作构件限制气体从下腔室回流到上腔室。这种限流立即有效地吸收来自乘员与气囊下腔室之间的相互作用的能量。流动限制还可调节或调整成按特定应用要求地吸收乘员能量。控制所述上腔室和下腔室之间流动的定向阀312可具有同时提供所需流入(到下腔室)和所需回流(从下腔室返回)特性的单个工作构件，或者阀可具有控制流入的一个工作构件和控制从下腔室流出的另一工作构件。在垫被乘员加载的后期阶段中，来自下腔室的回流进入上腔室，并且接着气体从上腔室通过位于上腔室的壁中的主排气孔(未示出)排放到环境中。

在多个阀并入或联接到分隔件100以增大进入下腔室104中的气流的实施例中，所有阀不必都位于区域Z3内。然而，要求将任何附加阀定位在区域Z3内，而不是在离分隔件前边缘100a的距离D1内。

在根据NHTSA位置-2测试标准的离位儿童的情况下，垫展开发展的初始阶段保持与上述一样。然而，当儿童与垫相互作用时，由分隔件阀机构调节的气体在所述上腔室和下腔室之间的流动是不同的。在离位-2儿童的情况下，下腔室的体积由于被离位儿童占据的空间而减小。分隔件阀机构继续允许气体从上腔室流入下腔室。然而，阀机构还允许气体继续流入下腔室直到垫的下腔室和上腔室的内部压力处于平衡状态，从而稳定垫与离位儿童之间的相互作用。分隔件阀机构112和垫主排气孔设计构造成便于该平衡状态快速转变成适应状态，其中，垫从气体流入下腔室的状态变成离开主排气孔(位于上腔室的壁或多个壁中)进入环境中的气流增大的状态。该离开垫的增大流允许上腔室内的压力减小，并且接着允许气体从下腔室回流到上腔室并离开主排气孔进入环境中。阀机构112调节两个腔室之间的流通的这种适应性对包含成人和儿童乘员来说是重要的。

在本文所述的本发明的具体实施例中，各种安全气囊元件被成形并彼此相连，使得当完全充气时，气囊的正面20有助于在早期的乘员与安全气囊相互作用期间保持头、颈和胸的身体部位沿如图4所示的线L对齐，其中，乘员的上身部位从髋关节202沿线L向前枢转。当乘员接触安全气囊时，要求保持头部和胸部对齐，并且平衡由气囊从头部和胸部吸收的能量以使在颈部的相对运动最小。如图4所示，气囊构造成使得所述垫的上腔室和下腔室的面向乘员20的部分形成在图中用线P标示的大致平坦平面。在安全气囊充气的早期阶段，乘员安全带(未示出)张紧以将乘员的下胸部约束在座位上。因此，髋关节202位于第一位置H1。在充气的后期阶段，由于安全带张紧装置松驰，从而允许髋关节202从位置H1移到第二位置H2，更靠近平面P或位于平面P上。因此，在充气的后期阶段期间，由于乘员的运动，线L接近平面P或沿平面P平放。

已经发现，如上所述构造的乘客侧安全气囊在给各种大小的成人提供最佳缓冲性能上并且也对获得如前面提及的安全规程中指定的3&6岁ATD的低风险展开性能规格特别有效。如前面所述的所述上腔室和下腔室中的压力的配比与前述的气囊结构一起使安全气囊腔室表面能够吸收响应于与较重的胸部和较小且较轻的头部两者的相互作用的能量，以便有助于在乘客与安全气囊之间的接触期间保持身体沿线L(图4)对齐。具体地从成人第5百分位女性和成人第50百分位男性的角度看，最佳安全气囊性能通过最大可能程度地保持这些身体部位相对于彼此对齐，同时使上身整体上能够在髋轴线处枢转提供。

现参照图22，本文所述安全气囊10可并入安全气囊系统900。安全气囊900包括至少一个气源915(例如，已知充气器或气体发生系统)以及根据本文所述实施例的安全气囊10。安全气囊以可操作方式联接到气源以便气体发生系统启动时能够与其流体连通。安全气囊系统900还可包括碰撞事件传感器910(或与碰撞事件传感器910通讯)。碰撞事件传感器910包括通过例如在碰撞时启动气源915促使安全气囊系统900动作的已知碰撞传感器算法。

再次参照图22，安全气囊系统900还可并入包括诸如安全带组件850的附加元件的更宽、更广泛的车辆乘员保护系统800。图22示出了这种保护系统的一个示例性实施例的示意图。安全带组件850包括安全带壳体852和从壳体852延伸的安全带860。安全带牵引机构854(例如，弹簧加载机构)可联接到安全带的端部。此外，已知安全带预张紧装置856可联接到安全带牵引机构854，以在碰撞时使牵引机构动作。可与本发明的安全带实施例一起使用的典型座位安全带牵引机构在美国专利5,743,480、5,553,803、5,667,161、5,451,008、4,558,832和4,597,546号中描述，这些专利以引用的方式纳入本文。本发明的安全带实施例可与之结合的典型预张紧装置的说明性实例在美国专利第6,505,790和6,419,1775号中描述，这些专利以引用的方式纳入本文。

安全带组件850还可包括碰撞事件传感器858(例如，惯性传感器或加速度计)(或与碰撞事件传感器858通讯)，碰撞事件传感器858包括通过例如启动并入预张紧装置的气烟火点火器(未示出)促使安全带预张紧装置856动作的已知碰撞传感器算法。前面以引用的方式纳入本文的美国专利第6,505,790和6,419,1775号提供了以这样的方式动作的预张紧装置的说明性实例。

如本文所用的，术语“大约”、“大约”、“大致”以及类似术语旨在具有与被本公开主题所属领域的普通技术人员接受的普遍用法相一致的广泛意义。阅读本公开的本领域技术人员应当理解，这些术语旨在允许描述所述和所要求的某些特征，而不是将这些特征的范围限制成所提供的精确数字范围。因此，这些术语应被解释为表示：所述和所要求的主题的非实质性或不重要的修改或改动被认为是在如所附权利要求书记载的本发明范围内。

应当注意，如本文用于描述各种实施例的术语“示例性的”旨在表示，这种实施例是可能实施例的可能实例、代表和/或插图，并且这种术语不旨在暗示这种实施例必然是非凡的或最好的实例。

如本文所用的术语“联接”、“连接”等意思是两个构件直接或间接彼此相连。这种连接可以是固定的(例如永久的)，或可移动的(例如，可拆除的或可松开的)。这种连接可以通过两个构件或两个构件及任何额外中间构件彼此一体地形成为单一整体实现，或可以通过两个构件或两个构件及任何额外中间构件彼此附连实现。

本文中例如“上”、“下”、“在上面”、“在下面”等的元件位置的参考仅用于描述附图中的各种元件的方向。应当注意，各种元件的方向可根据其它示例性实施例不同，并且这种变化旨在被本公开涵盖。

重要的是注意，如各种示例性实施例所示的安全气囊的构造和布置仅是说明性的。虽然在本公开中仅详细描述了若干实施例，但阅读本公开的本领域技术人员会容易理解，在不实质上偏离本文公开的主题的新颖教义和优点的情况下，可进行很多修改(例如，关于各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数的数值、安装步骤、材料的使用、颜色、方向等的变化)。例如，示出为一体形成的元件可由多个部件或元件构成，元件的位置可以反向或以另外的方式改变，以及离散元件或位置的特性或数量可以改变或变化。因此，所有这此修改旨在被包含在本申请的范围内。任何过程或方法步骤的次序或顺序可根据替代实施例变化或重新排序。可在示例性实施例的设计、工作条件和布置中作出其它替代、修改、改变和省略。

Claims (23)

1.一种安全气囊，包括：

至少一个面板，所述至少一个面板限定所述安全气囊的内部，和

分隔件，所述分隔件位于所述内部中，以将所述内部分成上腔室和下腔室；以及

阀机构，所述阀机构以可操作方式联接到所述分隔件，用于限制气体从所述下腔室到所述上腔室中的流动，所述阀机构被构造成使得：所述阀的限制气体从所述下腔室流入所述上腔室中的动作响应时间与所述下腔室中的压力响应于车辆乘员与限定所述下腔室的所述至少一个面板的一部分的接触而升高的速率成反比。

2.如权利要求1所述的安全气囊，其中，所述分隔件的前边缘沿接缝附连到所述安全气囊的正面，所述接缝被构造成位于在安全气囊充气期间与所述正面接触的乘客的颈部下方。

3.如权利要求2所述的安全气囊，其中，所述分隔件附连到所述至少一个面板以形成安全气囊的所述内部中的曲面，所述曲面具有当所述安全气囊处于充气状态时朝着所述附连接缝向下倾斜的部分。

4.如权利要求1所述的安全气囊，还包括至少一个排气孔，所述至少一个排气孔使所述上腔室与所述安全气囊的环境外部之间能够流体连通。

5.如权利要求1所述的安全气囊，其中，所述分隔件的前边缘沿接缝附连到所述安全气囊的正面，所述接缝被定位成位于区域(Z)内，所述区域(Z)在下端处由穿过就座的混合III型第5百分位女性仿人试验设备的髋关节的第一水平面界定，并在上端处由穿过就座的混合III型第50百分位男性仿人试验设备的肩关节的第二水平面界定。

6.如权利要求1所述的安全气囊，其中，所述分隔件位于所述内部中以分隔所述内部，使得所述安全气囊的体积比率VR在35％≤VR≤85％的范围内。

7.一种车辆，其包括根据权利要求1所述的安全气囊。

8.一种车辆乘员保护系统，其包括根据权利要求1所述的安全气囊。

9.一种安全气囊，所述安全气囊包括：

至少一个面板，所述至少一个面板限定所述安全气囊的正面，所述正面被构造成：当所述安全气囊处于充气状态时，所述正面限定与线(L)平行地延伸的平坦平面(P)，在碰撞事件期间，乘客的上身沿着所述线(L)绕所述乘客的髋轴有效地枢转；和

分隔件，所述分隔件位于所述安全气囊的内部中，以将所述内部分成上腔室和下腔室，

其中，所述分隔件的前边缘沿接缝附连到所述安全气囊的正面，所述接缝被定位成位于区域(Z)内，所述区域(Z)在下端处由位于在构造成支承乘客臀部的车辆乘客座位部分上方的3.3英寸竖直距离处的第一水平面界定，并在上端处由位于在所述第一水平面上方的17.5英寸竖直距离处的第二水平面界定。

10.如权利要求9所述的安全气囊，其中，所述平坦平面(P)相对于竖直平面形成一定角度。

11.一种车辆，其包括根据权利要求9所述的安全气囊。

12.一种车辆乘员保护系统，其包括根据权利要求9所述的安全气囊。

13.如权利要求6所述的安全气囊，其中，所述分隔件将安全气囊的所述内部分成上腔室和下腔室，并且其中，处于完全充气状态的所述上腔室的体积和处于完全充气状态的所述下腔室的体积之和大于在安全气囊中未设有所述分隔件的情况下的所述安全气囊的完全充气内部体积。

14.一种安全气囊，所述安全气囊包括：至少一个面板，所述至少一个面板限定所述安全气囊的内部；和分隔件，所述分隔件位于所述内部中以将所述内部分成上腔室和下腔室，其中，所述安全气囊被构造成：随着所述上腔室在展开的初始阶段充气以及当混合III型6岁仿人试验设备的头部定位成搁靠或靠近在指定为根据FMVSS标准第208条的NHTSA离位(OOP)测试的位置-2的位置的车辆仪表盘时，所述安全气囊在该头部的顶部上方展开，

其中，所述分隔件的前边缘沿接缝附连到所述安全气囊的正面，所述接缝被定位成位于区域(Z)内，所述区域(Z)在下端处由位于在构造成支承乘客臀部的车辆乘客座位部分上方的3.3英寸竖直距离处的第一水平面界定，并在上端处由位于在所述第一水平面上方的17.5英寸竖直距离处的第二水平面界定。

15.如权利要求14所述的安全气囊，其中，所述安全气囊被构造成：随着所述下腔室充气，所述安全气囊向下展开并与所述仪表盘间隔开。

16.一种车辆，其包括根据权利要求14所述的安全气囊。

17.一种车辆乘员保护系统，其包括根据权利要求14所述的安全气囊。

18.一种安全气囊，所述安全气囊包括：

至少一个面板，所述至少一个面板限定安全气囊的内部；和分隔件，所述分隔件位于所述内部中以将所述内部分成上腔室和下腔室，其中，所述安全气囊被构造成在所述安全气囊启动之后提供对车辆乘员的胸部的成比例约束，和

阀机构，所述阀机构以可操作方式联接到所述分隔件，用于限制气体从所述下腔室到所述上腔室中的流动，所述阀机构被构造成使得：所述阀的限制气体从所述下腔室流入所述上腔室中的动作响应时间与所述下腔室中的压力响应于车辆乘员与限定所述下腔室的所述至少一个面板的一部分的接触而升高的速率成反比。

19.如权利要求18所述的安全气囊，其中，所述安全气囊被构造成在所述安全气囊启动之后提供对车辆乘员的头部的成比例约束。

20.如权利要求5所述的安全气囊，其中，所述区域(Z)具有从就座的混合III型第5百分位女性仿人试验设备的髋关节竖直向上测量的14.2英寸的长度。

21.如权利要求18所述的安全气囊，其中，所述安全气囊被构造成包括用于在安全气囊启动之后支承车辆乘员的胸部的、具有相对较高内部压力的区域，并被构造成包括用于在安全气囊启动之后支承车辆乘员的头部和颈部的、具有相对较低内部压力的区域。

22.一种车辆，其包括根据权利要求18所述的安全气囊。

23.一种车辆乘员保护系统，其包括根据权利要求18所述的安全气囊。