ПОДУШКА БЕЗОПАСНОСТИ С ВЕНТИЛЯЦИОННЫМ ОТВЕРСТИЕМ, ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМ К ИЗМЕНЕНИЮ ДАВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК B60R21/239 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к воздушной подушке безопасности механического транспортного средства и, в частности, к управлению потоком газа из воздушной подушки безопасности при ее срабатывании и развертывании.

Уровень техники

Как показано на Фиг.1, известно оборудование транспортного средства воздушной подушкой безопасности 1 пассажира, имеющей тканевую мягкую камеру 5, которая при развертывании надувается газогенератором (не показан) для защиты пассажира 6 транспортного средства. Также известно использование в тканевой камере 5 вентиляционного отверстия 7, которое позволяет газу выходить из камеры 5 для ограничения максимального давления внутри камеры и которое позволяет газу выходить из камеры 5 при ударе пассажира 6 о подушку безопасности 1. Для таких известных устройств существует проблема выполнения вентиляционного отверстия 7 таким, чтобы оно в достаточной степени ограничивало выход газа во время развертывания подушки в результате надувания камеры 5, но при этом было бы достаточно большим, чтобы позволить газу быстро выйти при ударе пассажира 6 для обеспечения необходимой амортизации. Также является проблемой возможность попадания потока горячего воздуха через вентиляционное отверстие 7 на пассажира 6, как показано стрелкой Н на Фиг.1.

Также известно, например, из патента США 3,527,475, использование в подушке безопасности декомпрессионного откидного клапана для контроля выходного потока газа из вентиляционного отверстия. Клапан прикреплен с возможностью высвобождения к внешней поверхности тканевой камеры, формирует часть подушки безопасности, заслоняет вентиляционное отверстие и выполнен с возможностью осуществления сброса давления, когда оно определенного значения внутри тканевой камеры. Хотя подобное устройство предусматривает средство для предотвращения выхода газа при наполнении подушки безопасности, оно не решает проблему потенциального причинения вреда пассажиру при использовании подушки. Кроме того, понижение давления происходит очень быстро и бесконтрольным образом.

Целью настоящего изобретения является создание улучшенной подушки безопасности с устройством контроля потока, которое устранит или минимизирует проблемы, присутствующие в известных устройствах.

Раскрытие изобретения

Согласно первому варианту выполнения изобретения представлена подушка безопасности, которая имеет мягкую тканевую камеру, вентиляционное отверстие в тканевой камере, позволяющее газу избирательно выходить из камеры, и устройство управления потоком, содержащее гибкую мембрану, прикрепленную к тканевой камере вдоль части своего контура таким образом, чтобы задавать направляющий канал газового потока, соединенный через вентиляционное отверстие с внутренним пространством камеры и имеющий свободный конец, через который газ из внутреннего пространства камеры избирательно выходит в атмосферу, причем гибкая мембрана дополнительно содержит концевой откидной элемент, начинающийся от свободного конца направляющего канала газового потока и расположенный таким образом, чтобы перекрывать внутреннюю поверхность камеры до развертывания подушки безопасности, причем гибкая мембрана прикреплена к камере таким образом, что направляющий канал газового потока направляет поток газа в сторону от предполагаемого места удара пользователя подушки.

Камера может включать в себя ударную поверхность, и предполагаемое место удара находится на ударной поверхности. Гибкая мембрана может быть прикреплена вокруг части своего контура к внутренней поверхности камеры таким образом, чтобы она задавала направляющий канал газового потока, может быть прикреплена к камере по U-образному контуру для формирования направляющего канала газового потока, а также может быть выполнена из газонепроницаемой ткани или ткани с низкой проницаемостью.

До развертывания подушки безопасности концевой откидной элемент может быть прикреплен к внутренней поверхности тканевой камеры с помощью разрушаемого соединения. Когда подушка безопасности развернута, концевой откидной клапан может быть отогнут за счет наполнения направляющего канала через вентиляционное отверстие. Концевой откидной элемент может ограничивать поток газа через направляющий канал до тех пор, пока концевой откидной элемент не будет полностью отделен от вентиляционного отверстия. Предпочтительно, чтобы вентиляционное отверстие было удлиненным.

Согласно второму варианту выполнения изобретения представлено устройство управления потоком для подушки безопасности, имеющее гибкую тканевую камеру и вентиляционное отверстие в камере, которое позволяет газу избирательно выходить из камеры; причем устройство управления потоком содержит гибкую мембрану, U-образно прикрепленную к камере вдоль части своего контура таким образом, что она задает направляющий канал газового потока, соединенный через вентиляционное отверстие с внутренним пространством камеры и имеющий свободный конец, через который газ из внутреннего пространства камеры избирательно выходит в атмосферу; причем гибкая мембрана также содержит концевой откидной элемент, начинающийся от свободного конца направляющего канала газового потока и расположенный таким образом, чтобы перекрывать внутреннюю поверхность камеры до развертывания подушки безопасности; причем концевой откидной элемент прикреплен к внутренней поверхности камеры с помощью разрушаемого соединения. Концевой откидной элемент может ограничивать газовый поток через направляющий канал газового потока до тех пор, пока не будет полностью высвобожден из вентиляционного отверстия.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет рассмотрено на примерах с использованием следующих чертежей:

Фиг.1 представляет собой схематичное изображение известной из уровня техники подушки безопасности в развернутом состоянии;

Фиг.2 представляет собой схематичное изображение подушки безопасности согласно второму варианту выполнения изобретения, в развернутом состоянии, и устройство управления потоком согласно первому варианту выполнения изобретения в полностью активированном состоянии;

Фиг.3 представляет собой схематичный вид в разрезе устройства управления потоком согласно первому варианту выполнения изобретения, в состоянии до активации;

Фиг.4A представляет собой поперечное сечение вдоль линии А-А на Фиг.3, изображающей устройство управления потоком в полностью активированном состоянии;

Фиг.4B представляет собой поперечное сечение вдоль линии В-В на Фиг.3, изображающей устройство управления потоком в полностью активированном состоянии;

Фиг.5 представляет собой увеличенное изображение устройства управления потоком, представленного на Фиг.2, в полностью активированном состоянии;

Фиг.6A представляет собой графический вид сбоку устройства управления потоком во время фазы наполнения при развертывании подушки безопасности; и

Фиг.6B представляет собой графический вид сбоку устройства управления потоком после удара пассажира о подушку безопасности.

Осуществление изобретения

На Фиг.2-5 показана подушка безопасности 1 пассажира, которая имеет тканевую камеру в виде мешка 5 и газогенератор (не показан) для наполнения мешка 5. Мешок 5 включает в себя ударную поверхность 2, о которую пользователь подушки безопасности 1, например пассажир 6, предположительно должен удариться при срабатывании подушки безопасности 1.

Подушка безопасности 1 имеет удлиненное вентиляционное отверстие 17, которое позволяет газу выходить из внутреннего пространства мешка 5, когда мешок 5 наполнен при развертывании подушки безопасности 1. Следует отметить, что подушка безопасности может иметь второе вентиляционное отверстие с противоположной стороны подушки безопасности 1.

Поток, проходящий через вентиляционное отверстие 17, управляется соответствующим устройством 10 управления потоком. Устройство 10 управления потоком ориентировано таким образом, чтобы направлять газ, выходящий через вентиляционное отверстие 17, в сторону от предполагаемого места удара пассажира 6. То есть газовый поток направляют в сторону от пассажира 6 так, как это указано стрелкой D на Фиг.2.

Устройство управления потоком содержит гибкую мембрану 10, выполненную из газонепроницаемой ткани или из ткани с низкой проницаемостью, которая прикреплена к внутренней поверхности мешка 5 таким образом, чтобы перекрывать удлиненное вентиляционное отверстие 17. Следует понимать, что изобретение не ограничивается использованием ткани для конструкции устройства управления потоком, можно также использовать другие материалы с соответствующей доступностью и гибкостью.

Хотя вентиляционное отверстие 17 имеет обтекаемую форму, как показано на Фиг.2, 3 и 5, следует понимать, что изобретение не ограничивается использованием вентиляционного отверстия 17 только обтекаемой формы.

Гибкая мембрана 10 прикреплена к внутренней поверхности мешка 5 с помощью ряда постоянных стежков 14 по U-образному контуру. Стежки 14 проходят вокруг части контура гибкой мембраны 10, образуя направляющий канал 11 газового потока, который соединен одним концом через вентиляционное отверстие 17 с внутренним пространством мешка 5, а также имеет свободный конец, через который газ из внутреннего пространства мешка 5 избирательно выходит в атмосферу, как это более подробно описано ниже. Ширина материала гибкой мембраны между точками, где она закрепляется стежками 14, превышает линейное расстояние между стежками 14 на противоположных сторонах направляющего канала 11 газового потока для того, чтобы обеспечить наличие достаточного свободного материала для надувания и образования направляющего канала 11 газового потока, когда подушка безопасности 1 развернута.

Следует понимать, что гибкая мембрана 10 может быть прочно прикреплена к внутренней поверхности 9 мешка 5 не только прошивкой, а и другими способами, и изобретение не ограничивается использованием прошивания.

Гибкая мембрана 10 также имеет концевой откидной элемент или язычок 12, который проходит от свободного конца направляющего канала 11 газового потока таким образом, что до развертывания подушки безопасности 1 он располагается поверх внутренней поверхности 9 мешка 5.

Язычок 12 имеет две продольные кромки 18 и выступает на расстояние Х от одного конца вентиляционного отверстия 17. Величина расстояния Х определяет время задержки работы устройства управления потоком: чем больше расстояние X, тем больше времени потребуется для полной активации устройства управления потоком. То есть, чем длиннее язычок 12, тем больше времени потребуется, чтобы он полностью отделился от вентиляционного отверстия 17.

Положение последнего стежка 14 с каждой стороны направляющего канала 11 газового потока соответствует концу вентиляционного отверстия 17, а ширина между стежками 14 в этом месте будет изменять давление, необходимое для открывания устройства управления потоком. В общем случае, чем больше расстояние Y от концов швов до конца вентиляционного отверстия 17, тем меньшее давление требуется для активации устройства управления потоком. Аналогично, при увеличении ширины между стежками 14 (концами швов) давление, необходимое для активации устройства управления потока, уменьшается.

На представленном примере не используются какие-либо средства для прикрепления язычка 12 к внутренней поверхности 9 мешка 5, он просто лежит на внутренней поверхности 9 мешка 5. Однако следует понимать, что в целях временного закрепления в данном положении, или дополнительного увеличения времени, необходимого для активации устройства управления потоком, или увеличения давления открывания он может быть закреплен с помощью разрушаемого соединения.

Следует понимать, что форма язычка 12 не ограничивается прямоугольной формой и язычок 12 может иметь любую другую форму.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения, представленного и описанного выше, вся гибкая мембрана находится внутри мешка 5 до развертывания подушки безопасности 1. Однако следует отметить, что возможно закрепить часть гибкой мембраны, образующей направляющий канал газового потока, на внешней поверхности мешка 5 и заправить язычок 12 в вентиляционное отверстие 17 таким образом, чтобы он лежал на внутренней поверхности 9 мешка 5. Тем не менее, предпочтительно закреплять гибкую мембрану внутри мешка 5, как показано на Фиг.2, поскольку она в таком случае сможет функционировать во время надувания мешка 5, позволяя воздуху попадать в мешок 5 (как схематично показано на Фиг.6A) и позволяя газу выходить из камеры, когда давление превышает предварительно установленное значение (как схематично показано на Фиг.6B). В некоторых подушках безопасности во время развертывания подушки безопасности в тканевой камере может образоваться вакуум в связи с тем, что тканевая камера быстро расширяется из своей емкости, создавая объем камеры, больший, чем объем газа, который был выработан газогенератором. Этот внутренний вакуум может вызывать временное сжатие тканевой камеры, что может повлиять на нормальное развертывание подушки безопасности. Например, в случае использования двухкамерной подушки безопасности, в которой вторичная камера наполняется через вентиляционное отверстие из первой камеры, локально сжатый материал может блокировать вентиляционное отверстие, соединяющее две камеры, что приведет к неправильному наполнению вторичной камеры. Способность устройства управления потоком обеспечивать попадание воздуха в мешок 5 при отрицательном давлении внутри мешка 5 дает возможность избежать подобных проблем.

Устройство управления потоком работает следующим образом.

Когда подушка безопасности 1 развернулась, газогенератор подает газ, который начинает наполнять мешок 5 до тех пор, пока она полностью не наполнится до давления, например, 20-30 кПа, которое ниже предварительно установленного значения давления в 35 кПа. Если в этот момент не происходит удара о подушку безопасности, то вентиляционное отверстие 17 остается закрытым из-за перекрывающей выход потока гибкой мембраны. То есть, вентиляционное отверстие 17 не открывается, когда внутри мешка 5 создается давление отсутствия удара. В другом варианте выполнения изобретения устройство управления потоком может открываться при достижении нормального или желаемого уровня давления, и в этом случае предварительно заданное давление будет равно давлению, необходимому для наполнения камеры.

Если во время срабатывания пассажир 6 ударяется о мешок 5, то данный фактор увеличивает давление внутри мешка 5 больше предварительно заданного давления в 35 кПа, и устройство управления потоком активируется, позволяя давлению в мешке 5 понизиться. Активация устройства управления потоком включает в себя надувание направляющего канала 11 газового потока таким образом, чтобы он начал отводить или протягивать язычок 12 через вентиляционное отверстие 17. Как только язычок 12, соединенный со свободным концом направляющего канала 11 газового потока, выйдет из вентиляционного отверстия 17 и будет находиться с внешней стороны мешка 5, давление газа будет воздействовать прямо на язычок 12, и небольшое количество газа может начать выходить из мешка 5. Такая утечка будет нарастать до полного отделения язычка 12 от вентиляционного отверстия 17, когда газ будет свободно выходить из направляющего канала 11 газового потока в атмосферу.

Аналогично, когда подушка безопасности 1 полностью развернута, и пассажир 6 ударился о мешок 5, давление внутри мешка 5 также превысит предварительно заданный уровень давления 35 кПа внутри мешка 5, и устройство управления потоком активируется, позволяя давлению в мешке 5 понизиться. Активация устройства управления потоком включает в себя, как и ранее, наполнение направляющего канала 11 газового потока и выталкивание язычка 12 из вентиляционного отверстия 17 с помощью направляющего канала 11 газового потока, а на более поздних этапах - непосредственное воздействие давления газа на язычок 12.

Как и ранее, когда конец язычка 12 в месте, где он соединяется со свободным концом направляющего канала 11 газового потока, отделяется от вентиляционного отверстия 17 таким образом, что находится снаружи мешка 5, небольшое количество газа может начать выходить, и данная утечка газа будет увеличиваться, пока язычок 12 полностью не отделится от вентиляционного отверстия 17, после чего газ может свободно выходить из направляющего канала 11 газового потока в атмосферу.

В обоих случаях, когда устройство управления потоком активировано, выход газа осуществляется с постепенным линейным нарастанием по сравнению с моментальным выпуском газа при внезапном полном открывании вентиляционного отверстия. Кроме того, время, необходимое для выталкивания язычка 12 из вентиляционного отверстия 17, задерживает выпуск газа на короткий промежуток времени, например 5-10 мс, которые гарантируют, что мешок 5 не сожмется слишком быстро после того, как вентиляционное отверстие 17 начнет открываться.

Когда давление в мешке 5 начинает падать из-за полной активации устройства управления потоком, направляющий канал 11 газового потока начинает сжиматься, и это частично ограничивает выходной поток газа из мешка 5 и тем самым замедляет падение давления в мешке 5.

Одно из преимуществ изобретения заключается в том, что в предпочтительном варианте выполнения изобретения язычок 12 не прикреплен к мешку 5 и давление, необходимое для открывания вентиляционного отверстия 17, значительно ниже, чем при использовании известного закрывающего элемента вентиляционного отверстия, описанного в патенте США 3,527,475, где для высвобождения клапана должны разорваться разрушаемые соединения. Подобное повышенное давление нежелательно, так как в случае выпуска газа из-за удара пассажира камере труднее сжаться, чем когда используется оптимальное давление, которое потенциально увеличивает силы, воздействующие на пассажира.

Следует понимать, что свойства открывания устройства управления потока можно изменять путем использования материалов различной прочности для изготовления гибкой мембраны.

Следует понимать, что изобретение может быть использовано как в подушках безопасности с одной камерой, так и в подушках безопасности с несколькими камерами.

Также следует понимать, что изобретение может быть использовано для вентиляционного отверстия, соединяющего две камеры, когда вторичная камера наполняется из первой камеры через вентиляционное отверстие.

Следовательно, обобщая вышесказанное, изобретение представляет устройство управления газовым потоком, проходящим через вентиляционное отверстие подушки безопасности, которое имеет простую и недорогую конструкцию и обеспечивает ряд инновационных характеристик. Например, за счет крепления гибкой мембраны к внутренней поверхности мешка мешок становится самовсасывающим и во время надувания камеры не будет образовываться вакуум.

Устройство управления потоком может быть выполнено с возможностью открываться, когда достигается давление, необходимое для полного наполнения камеры, или только когда пассажир ударяется о мешок.

Выходной поток горячего газа из мешка направляют в сторону от пассажира с помощью направляющего канала газового потока.

Большая площадь поверхности гибкой мембраны подвергается воздействию давления газа, позволяя использовать низкое давление для активации устройства управления потоком.

Время открывания устройства управления потоком может быть установлено путем изменения размеров язычка.

Выпуск газа происходит с постепенным нарастанием, не вызывая внезапного ступенчатого изменения потери давления.

Площадь вентиляционного отверстия не зависит от площади сечения потока направляющего канала.

Устройство управления потоком стремится закрываться при падении давления в мешке, тем самым увеличивая время работы подушки безопасности.

Давление, необходимое для открывания устройства управления потоком, может быть увеличено простым способом за счет использования разрушаемых соединений между язычком и камерой, например разрывных швов или липкой накладки.

Специалистам в данной области техники понятно, что хотя изобретение описано на примерах и со ссылкой на один или несколько вариантов выполнения, оно не ограничивается представленными вариантами, и могут быть созданы альтернативные варианты воплощения изобретения без выхода за рамки сущности изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения.

Группа изобретений относится к подушке безопасности и устройству управления потоком для нее. Подушка имеет гибкую тканевую камеру 5, удлиненное вентиляционное отверстие 17 и устройство 10 управления потоком, прикрепленное к камере 5 таким образом, чтобы располагаться поверх вентиляционного отверстия 17. Устройство 10 управления потоком имеет направляющий канал 11 газового потока, прикрепленный вокруг части своего контура к камере 5, и концевой откидной элемент 12, до развертывания подушки безопасности 1 расположенный внутри тканевой камеры 5. Направляющий канал 11 газового потока наполняется при развертывании подушки безопасности 1, проталкивая концевой откидной элемент 12 устройства 10 управления потоком через вентиляционное отверстие 17. Время, необходимое для прохождения концевого откидного элемента 12 через вентиляционное отверстие (17), задерживает открывание устройства 10 управления потоком, и направляющий канал 11 газового потока ориентируется таким образом, чтобы направлять поток газа, проходящего через вентиляционное отверстие 17, в сторону от пользователя, когда устройство 10 управления потоком открыто. Обеспечивается повышение безопасности за счет контролирования потока выхода газа из подушки. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Подушка безопасности (1), имеющая гибкую тканевую камеру (5), вентиляционное отверстие (17) в тканевой камере (5), которое позволяет газу избирательно выходить из тканевой камеры (5), и устройство (10) управления потоком, содержащее гибкую мембрану, прикрепленную вдоль части своего контура к тканевой камере (5) таким образом, что она задает направляющий канал газового потока, соединенный через вентиляционное отверстие (17) с внутренним пространством тканевой камеры (5) и имеющий свободный конец, через который газ из внутреннего пространства тканевой камеры (5) избирательно выводится в атмосферу; причем гибкая мембрана дополнительно содержит концевой откидной элемент (12), который проходит от свободного конца направляющего канала газового потока и до развертывания подушки безопасности (1) располагается поверх внутренней поверхности тканевой камеры (5), причем гибкая мембрана прикреплена к тканевой камере (5) таким образом, что направляющий канал газового потока направляет поток газа в сторону от предполагаемого места удара пассажира (6) о подушку безопасности (1).

2. Подушка безопасности по п.1, в которой тканевая камера (5) имеет ударную поверхность (2), а предполагаемое место удара находится на ударной поверхности (2).

3. Подушка безопасности по п.1 или 2, в которой гибкая мембрана прикреплена к внутренней поверхности тканевой камеры (5) вдоль части своего контура таким образом, что она задает направляющий канал газового потока.

4. Подушка безопасности по п.1 или 2, в которой гибкая мембрана прикреплена к внутренней поверхности тканевой камеры (5) по U-образному контуру, задавая направляющий канал газового потока.

5. Подушка безопасности по п.1 или 2, в которой гибкая мембрана выполнена из газонепроницаемой ткани или ткани с низкой проницаемостью.

6. Подушка безопасности по п.1 или 2, в которой до развертывания подушки безопасности (1) концевой откидной элемент (12) прикреплен к внутренней поверхности тканевой камеры с помощью разрушаемого соединения.

7. Подушка безопасности по п.1 или 2, в которой, когда подушка развернута, концевой откидной элемент (12) вытолкнут за счет наполнения направляющего канала газового потока через вентиляционное отверстие (17).

8. Подушка безопасности по п.7, в которой концевой откидной элемент (12) выполнен с возможностью ограничивать поток газа, проходящего через направляющий канал газового потока до тех пор, пока концевой откидной элемент (12) не будет полностью высвобожден из вентиляционного отверстия (17).

9. Подушка безопасности по п.1 или 2, в которой вентиляционное отверстие (17) выполнено удлиненным.

10. Устройство управления потоком для подушки безопасности (1), имеющее гибкую тканевую камеру (5) и вентиляционное отверстие (17) в тканевой камере (5), которое позволяет избирательно выпускать газ из тканевой камеры (5), в котором устройство управления потоком содержит гибкую мембрану, U-образно прикрепленную к тканевой камере (5) вдоль части своего контура таким образом, чтобы задавать направляющий канал газового потока, соединенный через вентиляционное отверстие (17) с внутренним пространством тканевой камеры (5) и имеющий свободный конец, через который газ из внутреннего пространства тканевой камеры (5) избирательно выводится в атмосферу; причем гибкая мембрана дополнительно имеет концевой откидной элемент (12), который проходит от свободного конца направляющего канала газового потока и до развертывания подушки безопасности (1) располагается поверх внутренней поверхности тканевой камеры (5), причем концевой откидной элемент (12) прикреплен к внутренней поверхности тканевой камеры (5) с помощью разрушаемого соединения.

11. Устройство управления потоком по п.10, в котором концевой откидной элемент (12) выполнен с возможностью ограничивать поток газа, проходящего через направляющий канал газового потока до тех пор, пока концевой откидной элемент (12) не будет полностью высвобожден из вентиляционного отверстия.