具有副充气约束器的驾驶员侧辅助充气约束系统

技术领域

本发明总体上涉及用于机动车辆的乘员约束装置。更具体地说， 本发明涉及用于驾驶员侧辅助充气约束系统的副充气约束器。

背景技术

充气气囊装置在本领域中更普遍地被称为辅助约束系统(SRS)、 空气垫约束系统(ACRS)或者辅助充气约束(SIR)系统，它们初装 在现今的几乎所有机动车辆中。作为整体乘员约束系统的一部分而被 包含在内的气囊装置通常位于车辆客舱中，并充当能够缓冲乘员动量 的可选择性展开的垫。而且，气囊设计成最大程度地减少驾驶员和/或 其他乘员的不经意运动以帮助避免与汽车内部的非自愿接触。

传统气囊装置包括储存在车辆仪表板后方(例如，对于乘客侧气 囊来说)、安装至方向盘(例如，对于驾驶员侧气囊来说)、或者沿车 顶纵梁封装在装饰内衬下方(例如，侧帘式气囊)的充气气囊模块。 多个传感器或类似装置策略性地安置在整个车辆中以检测预定激活事 件(例如，突然减速尖峰)的开始。这些传感器以响应方式激活充气 装置，例如内置于气囊模块中的固体推进剂罐，以产生流向充气柔性 膜(即，气囊垫)中的充气流，充气柔性膜通常折叠在气囊模块内。 这致使气囊垫在车辆客舱中展开。

大多数驾驶员侧气囊装置容纳在例如通过铆钉或螺纹紧固件机械 附连至车辆方向盘组件的中心毂的模块内。为降低组装成本，还采用 具有卡扣式方向盘接口的模块式气囊装置。具有功能性和装饰性的罩 包封气囊。该罩通常被制成具有撕裂缝，在充气过程中气囊垫使该撕 裂缝裂开以使气囊能够展开。气囊模块通常利用多个紧固件和冲压件 将构成部件一起组装到模块中，并将模块安装至方向盘组件。

发明内容

根据本发明的一个实施方式，提供一种辅助充气约束系统，该约 束系统用于具有其内安装有座椅组件的客舱的车辆。该实施方式的约 束系统包括方向盘组件，该方向盘组件构造成在所述客舱内、在靠近 所述座椅组件的位置附连至所述车辆。该方向盘组件包括轮缘，该轮 缘限定具有开口的空腔。第一充气垫(或“副约束器”)可操作以通过 轮缘开口从非展开状态转变至展开状态，在非展开状态下该垫大体上 位于轮缘空腔内，在展开状态下该垫大体上位于轮缘空腔外。至少一 个流体分配装置与所述第一充气垫流体连通，并且可操作以选择性地 向所述第一充气垫分配充气流体，并由此使所述第一充气垫从所述非 展开状态转变至所述展开状态。

根据该实施方式的一个方面，所述方向盘组件还包括轮毂，该轮 毂附连至所述轮缘(例如，通过辐条)，并限定具有开口的空腔。在这 种情况下，该约束系统包括第二充气垫(或“主约束器”)，该第二充 气垫与所述流体分配装置流体连通。该充气垫可操作以通过轮毂开口 从非展开状态转变至展开状态，在非展开状态下该第二充气垫大体上 位于轮毂空腔内，在展开状态下该第二充气垫大体上位于轮毂空腔外。

根据该实施方式的另一个方面，所述第一充气垫(即，副约束器) 具有比所述第二充气垫(即，主约束器)的充气体积小的充气体积。 在类似的方面，还期望所述第一充气垫具有比所述第二充气垫的充气 压力大的充气压力。最后，所述第一充气垫的密度优选大于所述第二 充气垫的密度。

根据又一个方面，所述至少一个流体分配装置由两个单独的气体 发生器(inflator)构成，即：与所述第一充气垫(即，副约束器)流 体连通的第一气体发生器；以及与所述第二充气垫(即，主约束器) 流体连通的第二气体发生器。

在该实施方式的又一个方面，控制器与所述流体分配装置操作性 连通(例如，电连接至所述第一气体发生器和所述第二气体发生器)。 该控制器可操作以调节所述第一充气垫和所述第二充气垫从它们各自 的非展开状态至展开状态的选择性转变。该控制器被编程并构造成响 应于预定激活事件使所述充气垫转变至它们各自的展开状态。尽管不 是实施本发明所必须的，但所述第一充气垫先于所述第二充气垫发生 转变是希望的。

根据又一个方面，所述第一充气垫(即，副约束器)以连续方式 绕所述轮毂的周边延伸。可选地，所述第一充气垫可设计成仅从所述 轮缘的预选部位膨胀。还优选的是，所述第一充气垫不包括设计成用 于排出充气气体的任何通气特征。

根据该实施方式的另一个方面，所述轮缘包括附连有外部装饰层 的环形基板。在这种情况下，所述轮缘包括撕裂缝，该撕裂缝构造成 在预选部位削弱所述装饰层，使得所述第一充气垫可在从非展开状态 转变至展开状态时选择性地展开通过该撕裂缝。

在本发明的另一个实施方式中，提供一种驾驶员侧辅助充气约束 系统，该约束系统用于具有在其内部前端操作地安装有驾驶员座椅的 客舱的机动车辆。该实施方式的约束系统包括方向盘组件，该方向盘 组件构造成在所述客舱内操作性地安装至所述车辆，位于所述驾驶员 座椅前方并靠近所述驾驶员座椅。该方向盘组件包括环形轮缘，该轮 缘附连至轮毂并至少局部环绕该轮毂。所述轮毂内限定有主空腔，该 主空腔具有至少局部面向所述驾驶员座椅的主开口。在类似的方面， 所述轮缘内限定有副空腔，该副空腔具有至少局部面向所述驾驶员座 椅的副开口。

该约束系统还包括主充气垫，该主充气垫可操作以通过所述轮毂 中的主开口从非展开状态转变至展开状态，在非展开状态下该主充气 垫装填在所述主空腔内，在展开状态下该主充气垫大体上在所述主空 腔外膨胀。副充气垫可操作以通过所述轮缘中的副开口从非展开状态 转变至展开状态，在非展开状态下该副充气垫装填在所述副空腔内， 在展开状态下该副充气垫大体上在所述副空腔外膨胀。一个或多个流 体分配装置与所述主充气垫和所述副充气垫流体连通，并且可操作以 选择性地向所述主充气垫和所述副充气垫分配充气流体并由此使所述 充气垫从它们各自的非展开状态转变至展开状态。

根据本发明的另一个实施方式，提供一种机动车辆。该机动车辆 包括安装在所述车辆的客舱内的一个或多个座椅组件，该座椅组件包 括操作性地安装在客舱前端的驾驶员座椅。方向盘组件在客舱内安装 至所述车辆，位于所述驾驶员座椅前方并靠近所述驾驶员座椅。该方 向盘组件包括附连至轮毂并环绕该轮毂的环形轮缘。所述轮毂内限定 有主空腔，该主空腔具有至少局部面向所述驾驶员座椅的主开口。所 述轮缘内限定有副空腔，该副空腔具有至少局部面向所述驾驶员座椅 的副开口。

主充气垫附连至所述方向盘组件，并可操作以通过所述轮毂中的 主开口从非展开状态转变至展开状态，在非展开状态下该主充气垫装 填在所述主空腔内，在展开状态下该主充气垫大体上在所述主空腔外 膨胀。主气体发生器与所述主充气垫流体连通，并且可操作以选择性 地向所述主充气垫分配充气流体并由此使所述主充气垫从所述非展开 状态转变至所述展开状态。副充气垫也附连至所述方向盘组件，并可 操作以通过所述轮缘中的副开口从非展开状态转变至展开状态，在非 展开状态下该副充气垫装填在所述副空腔内，在展开状态下该副充气 垫大体上在所述副空腔外膨胀。副气体发生器与所述副充气垫流体连 通，并且可操作以选择性地向所述副充气垫分配充气流体并由此使所 述副充气垫从所述非展开状态转变至所述展开状态。控制器与所述主 气体发生器和所述副气体发生器操作性连通。该控制器可操作以调节 所述主充气垫和所述副充气垫从它们各自的非展开状态至展开状态的 选择性转变。

通过下面结合附图和所附权利要求对实施本发明的最佳模式和优 选实施方式所做的详细说明，将很容易清楚本发明的上述以及其他特 征和优点。

附图说明

图1是其内操作性地安装有根据本发明的驾驶员侧辅助充气约束 系统的代表性机动车辆的客舱的立体图；以及

图2是沿线1-1从图1截取的辅助充气约束系统的示意性截面图。

具体实施方式

参照附图，其中在所有这些附图中，相同的附图标记指代相同的 部件，图1是可结合并应用本发明的代表性机动车辆中的客舱前部的 立体图。应当很容易理解，图1仅仅是可实施本发明的示例性应用。 因此，本发明绝不局限于图1中示出的具体结构或布置。作为示例而 非限制，本发明的辅助充气约束系统可结合至任何机动交通工具中， 例如掀背或轿式小客车、轻型卡车、运动型多功能车、重载车、有蓬 货车、公共汽车、飞机、火车等。此外，这里提供的附图并未按比例 绘制，仅为说明目的而提供。因而，图中所示的单独尺寸和相关尺寸 不应视为限制。最后，应当容易理解，用于明确空间关系的形容词(例 如，向前、向后、水平、垂直、后、前)是指当它们相对于汽车位于 其期望方位而存在时的空间关系。

在图1中整体以附图标记10表示的机动车辆包括各种内舱，在本 申请中由客舱12表示。在客舱12内安装有仪表板14(也称为“仪表 盘”或“汽车仪表板”)以及一个或多个车辆座椅组件，例如驾驶员座 椅16。每个座椅组件16可为任意合适构造或传统构造，但是通常包括 可调靠背部18和下垫部20。车辆10还包括多个门组件24(在图1中 仅能看到一个门组件)，这些门组件例如通过竖直铰链或者通过机械或 导轨滑板(track-and-sled)机构(这里未示出)可枢转地附连至车体， 以使乘员能够进出。

仪表板14构造成容纳各种开关、附件和仪表，例如在驾驶员侧包 括具有各种数字或模拟量表-例如速度计、里程表和转速表的电子仪 表组22，或者例如在前排乘客侧包括加热、通风和空调(HVAC)口 以及工具箱(图中不可见)。仪表板14还设计成在安装于机动车辆10 中时覆盖并隐藏各种位于下方的部件。例如，仪表板14位于多个HVAC 管道和分类线缆束(未示出)上方，并且优选的是位于乘客侧气囊装 置(也未示出)上方。

方向盘组件30在客舱12内安装至车辆10，位于驾驶员座椅16前 方并靠近驾驶员座椅16。方向盘组件30包括环形轮缘32，其在图1 中示出为具有圆形几何形状(但是在本发明的范围内也可采用其他形 状，例如蝶形设计)。轮缘32例如通过一系列一体形成的细长辐条36 附连至轮毂34，这些辐条在轮缘32和轮毂34之间大体上径向延伸。 辐条36的数量、几何形状和方向可无限变化。

参照图1和图2，轮缘32示出为环绕轮毂34，但是也可与其轴向 偏离而不背离本发明的期望范围。轮缘32包括刚性的环形基板38，其 由美学上令人愉悦的装饰层40包封并附连至该装饰层，从而在二者之 间形成空腔或中空部42(这里也称为“副空腔”或“轮缘腔”)。轮缘 32包括撕裂缝44，其可构成通过热切刀、加压水射流、激光切割等形 成的厚度减小部，该厚度减小部沿着装饰层40的内表面连续地或分段 地绕轮缘32周向延伸。如下文中将更详细地描述的，撕裂缝44构造 成在预选部位削弱装饰层40，并在预定阈值力下裂开以产生至少局部 面向驾驶员座椅16的开口46(这里也称为“副开口”或“轮缘开口”)， 使得副充气垫62可选择性地展开通过该开口。

在类似的方面，方向盘轮毂34包括刚性基部48，其内限定有中空 空间或空腔50(这里也称为“主空腔”或“轮毂开口”)。与轮缘32类 似，轮毂34包括包封主空腔50的具有装饰性和功能性的罩52。罩52 被制成具有撕裂缝或展开口54，撕裂缝或展开口54构造成在预定阈值 力的作用下裂开或移位以产生至少局部面向驾驶员座椅16的开口56 (这里也称为“主开口”或“轮毂开口”)，使得副充气垫62可选择性 地展开通过该开口。

方向盘轮毂34例如通过带内螺纹的轴向孔附连至转向柱(在附图 的视图中不可见)以便为车辆操作者提供车辆10的转向控制。这种转 向控制可借助或不借助液压助力转向(HPS)或者借助计算机控制的电 动机(例如，电动助力转向系统(EPAS))通过直接机械接口(例如， 循环滚珠或齿条齿轮转向系统)来实现。除了控制车辆10的操纵性以 外，方向盘组件30优选包括按钮或其他操作者界面以激活车喇叭装置， 并可结合有内置到方向盘轮缘32或轮毂34中的其他控制，例如巡航 控制、集群显示控制和音频系统控制。

根据本发明，方向盘组件30配备有驾驶员侧辅助充气约束系统， 其在图1和图2中整体由附图标记60表示。约束系统60包括从轮缘 32展开的副充气垫或柔性膜62。根据本发明的优选实施方式，副充气 垫62与充气流体分配装置或气体发生器64流体连通，所述充气流体 分配装置或气体发生器64在图1中以示例性实施方式示出为附连至方 向盘组件30下侧(但是也可位于整个车辆10的任何位置)的固体推 进剂罐。充气流体分配装置64(这里也称为“副气体发生器”)充当烟 火压力容器，用于储存并排放充气气体。也就是说，充气流体分配装 置64能够选择性地致动从而提供流体以使副充气垫62向外展开到客 舱12(图1)中，所述流体优选具有诸如氮、氩或二氧化碳之类的加 压气体的性质。作为示例，刚性基板38可以沿着轮缘周边实质上是中 空的，并与副气体发生器64流体联接，以允许充气流体穿过该中空腔 行进，并通过面向方向盘组件30的乘员侧的多个端口(未示出)退出。 副充气垫62可固定至刚性基板38的相对侧并环绕基板38，使得所述 端口位于副充气垫62的容积内。可选的是，可将单独的模块在外装饰 层40的内侧附连至基板38。

如在图中可见，充气垫62示出为处于第一非展开缩瘪状态，在图 1中由虚线62A示意性表示，其中副充气垫62以折叠的缩瘪状态装填 在空腔42内，位于刚性环形基板38与装饰层40之间。在副气体发生 器64致动时，副充气垫62通过轮缘32中的开口46转变到第二展开 状态62B(图2)，其中充气垫62大体上在空腔42外处于充气状态。

副充气垫62是由具有低渗透性的、结实的、轻质的、薄的、柔性 纤维织物制成的环形且优选为整体式的膜，所述纤维织物可包括涂层 或无涂层的无纺布、复丝纱、尼龙纤维等。理想的是，副充气垫62以 连续且不间断的方式绕轮毂34的周边延伸，从轮毂34的面向后的表 面向外伸出。可选的是，副充气垫62可包括一系列单独的充气膜，它 们被定向并设计成从轮缘34的预选部位膨胀。此外，副充气垫62优 选制造成不具有用于排放充气气体的通气特征。这样一来，与传统气 囊装置相比，副约束器62将在更长时间段内保持其充气压力。

驾驶员侧辅助充气约束系统60还包括从轮毂34展开的主充气垫 或柔性膜70。更具体地说，主充气垫70与充气流体分配装置或气体发 生器72流体连通，该充气流体分配装置或气体发生器72与图1中所 示的副气体发生器64类似，优选为容纳在方向盘组件30内(但是也 可位于整个车辆10的另选部位)的固体推进剂罐。充气流体分配装置 72(这里也称为“主气体发生器”)充当烟火压力容器，能够选择性地 致动从而提供流体以使主充气垫70向外展开至客舱12(图1)内。例 如，在图2中主充气垫70示出为处于第一非展开缩瘪状态，由附图标 记70A表示，其中主充气垫70装填在轮毂空腔50中。在致动主气体 发生器72时，主充气垫70通过轮毂34中的开口56转变到第二展开 状态(在图2中用虚线70B示意性表示)，其中充气垫62大体上在空 腔50外处于充气状态。需要注意的是，主气体发生器72和副气体发 生器64可由单个气体发生器代替而不背离本发明的范围和精神。

图2中示意性示出了控制器74，其在代表性实施方式中作为具有 传统结构的基于微处理器的电子控制单元(ECU)，该控制器74与主 气体发生器72和副气体发生器64操作性通信，并且被编程并构造成 至少部分控制主气体发生器72和副气体发生器64的单独操作和协同 操作。具体地说，控制器74可操作以调节气体发生器64、72的激活， 并因而调节主充气垫70和副充气垫62从各自的非展开状态70A、62A 至展开状态70B、62B的选择性转变。控制器74被编程并构造成响应 于预定激活事件而使垫62、70充气。例如，可在整个车辆10中散布 有多个加速度计(未示出)，并且这些加速度计构造成向控制器74传 送信号。控制器74则响应于来自加速度计的指示突然减速尖峰的信号 而向各气体发生器64、72输送激活信号(例如，电荷)。垫62、70可 同时充气，或者以任何次序一次一个充气。然而，期望的是控制器74 使副充气垫62先于主充气垫70充气，以便不管是在系安全带或未系 安全带的情况下消除车辆乘员与方向盘轮缘32之间的任何无意接触。 本领域技术人员应意识到并理解的是，控制器74所用的通信手段不限 于使用电缆(“借助电线”)，而是也可例如通过无线电频率以及其他无 线技术、光纤线缆等。

根据本发明的优选实施方式，副充气垫62优选具有比主充气垫70 的充气体积V2小的充气体积V1。在类似的方面，还期望副充气垫62 具有比主充气垫70的充气压力大的充气压力。最后，副充气垫62的 密度优选大于主充气垫70的密度。

尽管这里已详细描述了实施本发明的最佳模式，但是在所附权利 要求的范围内，本发明相关领域的技术人员能够想到用于实施本发明 的各种替代性设计和实施方式。