ПОДУШКА БЕЗОПАСНОСТИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE AIRBAG

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к средствам пассивной безопасности для автомобильных транспортных средств, в частности к системам адаптивных подушек безопасности.
Уровень техники
Одной из возможных причин травм головы при столкновениях транспортных средств, в частности, когда столкновение включает в себя косой удар, является поворот головы пассажира транспортного средства. Например, транспортные средства, движущиеся в противоположных направлениях, могут столкнуться под углом, ударяя друг друга со стороны водителя. В данном случае у человека, занимающего место со стороны пассажира в ударяемом транспортном средстве, может повернуться голова, что в результате может привести к травме головы, когда голова ударяется о подушку безопасности и поворачивается в сторону водителя транспортного средства. Существующие пассажирские подушки безопасности могут не иметь проблем с поворотом головы при прямом лобовом столкновении. Однако эти подушки безопасности не способны в достаточной степени минимизировать поворот головы и повреждения головы при столкновениях под углом.
Раскрытие изобретения
Предложена подушка безопасности для транспортного средства, в которой предусмотрена по меньшей мере одна привязь, прикрепленная к первой и второй стенкам подушки безопасности, при этом каждая привязь имеет разрывной шов, выполненный с возможностью разрываться при надувании подушки безопасности под давлением, превышающим заранее заданное значение. Разрывной шов может скреплять две точки привязи или может быть расположен на конце привязи. Также в системе может быть предусмотрен наполняющий блок с первой камерой и второй камерой, причем первая камера выполнена с возможностью наполнять подушку безопасности под первым давлением, которое меньше указанного заранее заданного значения, а вторая камера выполнена с возможностью наполнять подушку безопасности под вторым давлением, которое больше указанного заранее заданного значения.
В другом варианте может быть предусмотрен однокамерный наполняющий блок, работающий в режиме низкого давления или в режиме высокого давления, причем в режиме низкого давления наполняющий блок наполняет подушку безопасности под давлением, которое меньше указанного заранее заданного значения, а в режиме высокого давления наполняющий блок наполняет подушку безопасности под давлением, которое больше, чем указанное заранее заданное давление.
В системе также может быть предусмотрен контроллер, выполненный с возможностью определять, является столкновение косым или не косым, и определять давление надувания подушки безопасности на основании принятого решения о столкновении.
В еще одном аспекте изобретения предложена подушка безопасности для транспортного средства, которая содержит, по меньшей мере, первую привязь и вторую привязь, каждая из которых прикреплена к первой и второй стенкам подушки безопасности, при этом первая привязь имеет разрывной шов, выполненный с возможностью разрываться при надувании подушки безопасности под давлением, превышающим заранее заданное значение.
При этом вторая привязь может быть выполнена без разрывного шва.
Разрывной шов может быть расположен на конце первой привязи.
При этом контроллер подушки безопасности транспортного средства, который включает в себя процессор и запоминающее устройство, может выполнять следующие операции:
сбор данных об объекте, приближающемся к транспортному средству;
использование данных для определения того, что объект столкнулся с транспортным средством и того, является столкновение косым или нет;
определение, необходимо надуть подушку безопасности под высоким давлением или низким давлением, в зависимости от того, является столкновение косым или нет.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлено схематическое изображение первого и второго транспортных средств при их движении по траектории, ведущей к столкновению под углом.
На Фиг. 2 представлено схематическое изображение системы подушки безопасности для пассажира (РАВ).
На Фиг. 3 и 4 представлены поперечные разрезы на видах сверху части подушки безопасности для пассажира, включая привязь с адаптивной длиной.
На Фиг. 5 и 6 представлены поперечные разрезы на видах сверху части подушки безопасности для пассажира, включая разрывную привязь.
На Фиг. 7 и 8 представлены поперечные разрезы на видах сверху примеров подушек безопасности, раскрывающихся при не косом ударе, вместе с наполняющим блоком и приборной панелью транспортного средства.
На Фиг. 9-12 представлены поперечные разрезы на видах сверху примера подушки безопасности для пассажира, раскрытых при косом ударе, вместе с наполняющим блоком и приборной панелью транспортного средства.
На Фиг. 13 представлена блок-схема примера раскрытия подушки безопасности для пассажира, установленной в системе с Фиг. 2.
На Фиг. 14 представлен график улучшенных оценочных значений для ускорения, полученных на основании критерия тяжести повреждений головы (BrIC) во время моделирования работы системы с Фиг. 2.
На Фиг. 15 представлен график улучшенных оценочных значений для угловой скорости, полученных на основании критерия тяжести повреждений головы (BrIC) во время моделирования работы системы с Фиг. 2.
Осуществление изобретения
На Фиг. 1 представлено схематическое изображение первого и второго транспортных средств 1, 2, движущихся по траектории, ведущей к столкновению под углом. На Фиг. 1 изображены транспортные средства 1, 2 до столкновения под углом 3, задаваемым продольными осями А, В транспортных средств 1, 2, соответственно. В примере с Фиг. 1 угол 3 равен 15 градусам, что является значением, используемым национальным управлением по обеспечению безопасности дорожного движения (NHTSA) при проведении испытаний на столкновения под углом. Соответственно, при столкновении транспортного средства 2 с транспортным средством 1 пассажир, сидящий в транспортном средстве 2, начнет перемещаться в направлении, указанном стрелкой С, т.е. в направлении в целом параллельном, или почти параллельном оси А транспортного средства 1, с отклонением, например, не более одного градуса, т.е. под углом 3, например 15 градусов, между осью В транспортного средства 2 и осью А транспортного средства 1. В этом сценарии пассажир, сидящий в транспортном средстве 2, может претерпеть поворот головы и получить травму головы, более серьезную, чем в случае лобового столкновения, например, при измерении с помощью критерия тяжести повреждений головы (BrIC).
На Фиг. 2 представлена схема системы 4 подушки безопасности для пассажира (РАВ). Контроллер 5 подушки безопасности может включать в себя процессор и запоминающее устройство или другой машиночитаемый носитель, на котором хранятся исполняемые процессором инструкции, включая инструкции для определения момента и способа раскрытия подушки безопасности 10, как описано в настоящем документе. Датчики 6 могут собирать и передавать различные данные 7 на контроллер 5, например, посредством шины локальной сети контроллеров (CAN) или некоторых других сетевых технологий для транспортного средства. На основании оценки данных 7 контроллер 5 может начать раскрытие подушки безопасности 10, например, при обнаружении столкновения. Например, подушка безопасности 10 может быть раскрыта контроллером 5, который подает команду для срабатывания воспламенителя или аналогичного устройства, что, в свою очередь, вызывает подачу наполняющим блоком 18 газа в подушку безопасности 10, после чего начинается надувание подушки безопасности 10.
Кроме того, контроллер 5 может быть выполнен с возможностью регулировать давление, под которым наполняющий блок 18 будет подавать газ в подушку безопасности 10. Например, как будет сказано ниже, например, со ссылкой на Фиг. 7, 8, 10 и 11, наполняющий блок 18 может представлять собой двухкамерный нагнетатель, при этом контроллер 5 может быть выполнен с возможностью определять, нужно ли при обнаружении удара или столкновения активировать камеру 20 высокого давления, или камеру 22 низкого давления наполняющего блока 18. Кроме того, подушка безопасности 10 может быть оснащена привязями 12, 16, которые обеспечивают различную форму и/или объем подушки безопасности 10 при различных соответствующих значениях давления надувания. Другими словами, привязи 12, 16 чувствительны к давлению, под которым газ подается в подушку безопасности 10, например, наполняющим блоком 18.
Например, на Фиг. 3 и 4 представлены поперечные разрезы на видах сверху части пассажирской подушки безопасности 10, которая содержит привязь 12 с адаптивной длиной. Соответствующие концы привязи 12 крепятся, например, пришиваются, к боковым сторонам подушки безопасности 10. Кроме того, как показано на Фиг. 3, привязь 12 имеет разрывной шов 24. Первая и вторая точки 26 привязи 12 сшиты или иным образом соединены друг с другом разрывным швом 24, при этом место сшивания или скрепления будет разорвано при достижении заранее заданного давления, которое, например, меньше, чем обеспечивает камера 20 высокого давления наполняющего блока 18, но больше, чем обеспечивает камера 22 низкого давления наполняющего блока 18. Точки 26 выбраны таким образом, чтобы при надувании подушки безопасности 10 с помощью камеры 22 низкого давления привязь 12 ограничивала ширину наполненной или раскрытой подушки безопасности 10 величиной, которая меньше, чем петлеобразная часть 28 привязи 12, где петлеобразная часть 28 является частью привязи 12, расположенной между точками 26. На Фиг. 4 показано, что при надувании подушки безопасности 10 с помощью камеры 20 высокого давления ширина подушки безопасности 10 определяется, по крайней мере частично, длиной привязи 12, т.е. длиной привязи 12 без петли 28 после разрыва шва 26 во время раскрытия с помощью камеры 20 высокого давления.
На Фиг. 5 и 6 представлены поперечные разрезы на видах сверху части подушки безопасности 10 для пассажира, которая содержит разрывную привязь 16. На Фиг. 5 показано, что соответствующие концы привязи 16 крепятся, например, пришиваются, к боковым сторонам подушки безопасности 10. Кроме того, разрывной шов 24 располагается на одном из концов привязи 16, т.е. в точке крепления привязи 16 к стенке подушки безопасности 10. На Фиг. 4 показано состояние подушки безопасности 10, надутой с помощью камеры 22 низкого давления, т.е. в состоянии, в котором ширина подушки безопасности 10 определяется, по крайней мере частично, длиной привязи 16. Как видно на Фиг. 6, при надувании подушки безопасности 10 для пассажира с помощью камеры 20 высокого давления разрывная привязь 16 не регулирует (даже частично) ширину или форму подушки безопасности 10, поскольку привязь 16 уже отделилась от стенки подушки безопасности 10 в месте разрывного шва 24.
Адаптивная подушка безопасности 10 по изобретению может иметь одну или более (обычно несколько) привязей 12, 16, например, как показано на Фиг. 7-12, как будет описано ниже. Хотя подушка безопасности 10 показана на фигурах имеющей и привязи 12 с адаптивной длиной, и разрывные привязи 16, в подушке безопасности 10 может быть использован только один тип привязи 12 или 16. Как было сказано выше и будет подробно рассмотрено ниже, обычно для регулирования формы подушки безопасности 10 во время раскрытия при различных столкновениях могут быть использованы привязи 12, 16 и двухкамерный наполняющий блок 18. Например, на Фиг. 7, 8 показана подушка безопасности 10, имеющая форму, пригодную с точки зрения испытаний, предусмотренных программой оценки новых автомобилей (NCAP) или испытаний с деформируемым барьером (ODB). На Фиг. 10, 11 показана подушка безопасности 10 для пассажира, форма которой пригодна с точки зрения испытаний на косой удар (OI).
На Фиг. 7 представлен поперечный разрез на виде сверху примера подушки безопасности 10, раскрывающейся при не косом ударе, вместе с наполняющим блоком 18 и приборной панелью 14 транспортного средства. На Фиг. 7 показано, что подушка безопасности 10 была надута камерой 20 высокого давления двухкамерного нагнетателя 18. Ширина и/или форма подушки безопасности 10 обусловлена размером привязей 12 с адаптивной длиной, которые вытянуты на свою полную длину, т.е. разрывной шов 24, например, шов с Фиг. 3, был разрушен. Когда камера 20 высокого давления была использована для надувания подушки безопасности 10, разрывные привязи 16 остаются прикрепленными к подушке безопасности 10 только одним концом, т.е. другой конец каждой привязи 16 будет оторван от стенки подушки безопасности 10 в месте разрывного шва 24. Соответственно, при надувании подушки безопасности 10 с помощью камеры 20 высокого давления она имеет форму, определяемую длиной или длинами привязей 12 с адаптивной длиной.
На Фиг. 10 представлен поперечный разрез на виде сверху примера подушки безопасности 10 для пассажира с Фиг. 7, раскрывшейся в результате косого удара, вместе с наполняющим блоком 18 и приборной панелью 14 транспортного средства. Как показано на Фиг. 10, камера 22 низкого давления наполняющего блока 18 может быть использована в сочетании с привязью 12 с адаптивной длиной, имеющей длину, соответствующую разрывному шву 24, укорачивающему привязь 12 в точках 26, как показано на Фиг. 4, или соответствующую длине разрывной привязи 16, где привязь 16 прикреплена к подушке безопасности 10 одним концом с помощью разрывного шва 24, как показано на Фиг. 5. В любом случае, как описано выше, разрывной шов 24 может не разрываться или не отсоединяться при нагнетании давления с помощью камеры 22 низкого давления. Соответственно, при надувании с помощью камеры 22 низкого давления подушка безопасности 10 имеет форму, определяемую длиной или длинами привязей 12, 16, ограниченными неразорванным или неразъединенным разрывным швом 24. Форма подушки безопасности 10 с Фиг. 10-12 в целом приемлема для испытаний на косой удар, ее иногда называют «дискообразной» формой подушки безопасности 10 (в форме «блина»). Предпочтительно, чтобы относительно плоская, продолговатая или дискообразная форма подушки безопасности 10 при ее надувании с помощью камеры 22 низкого давления при столкновении позволяла избежать раннего контакта головы пассажира транспортного средства с подушкой 10, что позволит компенсировать скорость поворота головы пассажира.
На Фиг. 8 представлен поперечный разрез на виде сверху примера подушки безопасности 10, раскрывшейся после не косого удара, вместе с наполняющим блоком 18 и приборной панелью 14 транспортного средства. Пример подушки безопасности 10 с Фиг. 8 отличается от примера подушки безопасности 10 с Фиг. 7 тем, что на Фиг. 7 привязи 16 видны, а на Фиг. 8 - нет. Соответственно, в примере с Фиг. 8 привязи 12 с адаптивной длиной регулируют форму подушки безопасности 10 без использования разрушаемых привязей 16. Например, на Фиг, 8 показана подушка безопасности 10, содержащая привязи 12 с адаптивной длиной, но не отрывные привязи 16, после надувания с помощью камеры 20 высокого давления. На Фиг. 11 представлен поперечный разрез на виде сверху примера подушки безопасности 10 с Фиг. 7, раскрывшейся после косого удара, вместе с наполняющим блоком 18 и приборной панелью 14 транспортного средства. В камере 22 низкого давления наполняющего блока 18 для регулирования формы подушки безопасности 10 используются привязи 12 с адаптивной длиной, укороченной при помощи петлеобразных частей 28. В отличие от подушки безопасности 10 с Фиг. 7, 8 в данном случае отрывные привязи 16 не используются. Соответственно, для подушки безопасности 10 с Фиг. 11 во время испытаний на косой удар форма подушки безопасности 10 может быть отрегулирована только привязями 12 в укороченном состоянии.
На Фиг. 9 представлен поперечный разрез на виде сверху дополнительного примера подушки безопасности 10, раскрывшейся после не косого удара рядом с приборной панелью 14 при помощи однокамерного наполняющего блока 19 вместо двухкамерного наполняющего блока 19. На Фиг. 12 представлен поперечный разрез на виде сверху дополнительного примера подушки безопасности 10, раскрывшейся после удара рядом с приборной панелью 14 при помощи однокамерного наполняющего блока 19. Однокамерный наполняющий блок 19 имеет режимы высокой и низкой выходных нагрузок, т.е. однокамерный наполняющий блок 19 может создавать высокое или низкое давление. Кроме того, разрывной шов 24 имеется на разрывных привязях 16, но отсутствует на привязях 12. Соответственно, после косого удара, т.е. когда наполняющий блок 19 работает в режиме низкого давления, как показано на Фиг, 12, форма подушки безопасности 10 определяется длиной отрывных привязей 16, т.е. разрывные швы 24 привязей 16 не разрушены и не отсоединены от подушки безопасности 10. Привязи 12, напротив, имеют большую длину, чем привязи 16, соответственно, и имеют слабину при косом ударе, при этом форму подушки безопасности 10 регулируют отрывные привязи 16. Однако, как показано на Фиг. 9, в режиме не косого удара отрывные привязи 16 болтаются, а форму подушки безопасности 10 регулируют привязи 12 с адаптивной длиной.
На Фиг. 13 представлена блок-схема примера способа 70 раскрытия подушки безопасности 10, являющейся частью системы 4 подушки безопасности для пассажира с Фиг. 2. Как было сказано выше, способ 70 обычно может быть выполнен в соответствии с инструкциями, хранящимися на запоминающем устройстве или аналогичном устройстве контроллера 5 подушки безопасности в транспортном средстве.
Способ 70 начинается на этапе 72, на котором контроллер 5 с помощью датчиков 6 собирает данные 7 об условиях окружающей среды. Например, датчики 6 могут включать в себя камеры, лазерные локаторы (лидары), радиолокационные устройства (радары) и т.д., которые передают данные 7 об условиях вокруг транспортного средства на контроллер 5. На основании данных 7 об условиях окружающей среды контроллер 5 может определить наличие и/или местонахождение объекта или объектов рядом с транспортным средством, например, на расстоянии 1, 5, 10, 15, 20 метров и т.д.
Затем на этапе 74 контроллер 5 с помощью датчиков 6 осуществляет сбор соответствующих данных 7. Например, датчики 6 столкновения могут представлять собой акселерометры или аналогичные датчики для обнаружения удара или столкновения транспортного средства.
Затем на этапе 76 контроллер 5 анализирует данные 7 об условиях окружающей среды, собранные, как описано выше со ссылкой на этап 72, для определения того, был ли обнаружен объект рядом с транспортным средством, обычно это объект, приближающийся к транспортному средству. В данном тексте термин «приближающийся» относится к движению объекта в сторону транспортного средства, движению транспортного средства в сторону неподвижного объекта или движению объекта и транспортного средства, при котором объект приближается к транспортному средству во время движения транспортного средства, например, объект приближается к передней части транспортного средства и/или движется в том же направлении, что и транспортное средство, со скоростью, при которой расстояние между объектом и транспортным средством заметно сокращается. Например, для определения наличия и/или местонахождения объекта, например, пешехода, другого транспортного средства, дерева, дорожного ограждения и т.д. в пределах заранее заданного расстояния до транспортного средства, могут быть проанализированы данные 7 от датчика изображения, радиолокационного устройства, лазерного локатора и т.д. При обнаружении объекта следующим выполняется этап 78. В противном случае способ 70 может вернуться к выполнению этапа 72.
На этапе 78 контроллер 5 определяет, приближается ли объект, обнаруженный на этапе 76, к транспортному средству под косым углом. Например, сближение под косым углом может быть определено, как было описано выше со ссылкой на Фиг. 1, например, сближение, которое приведет к столкновению объекта с транспортным средством под углом 15 градусов. Если сближение происходит не под косым углом, то способ 70 переходит на этап 80. Если сближение происходит под косым углом, то способ 70 переходит на этап 84.
На этапе 80, который может быть выполнен после этапа 78, контроллер 5 анализирует данные 7 о столкновении, собранные, как описано выше со ссылкой на этап 74, и определяет, был ли обнаружено столкновение. При получении отрицательного ответа способ 70 может вернуться к выполнению этапа 72. В противном случае следующим может быть выполнен этап 82.
На этапе 82, который может быть выполнен после этапа 80, контроллер 5 активирует наполняющий блок 18 и, в частности, камеру 20 высокого давления наполняющего блока 18. Соответственно, подушка безопасности 10, являющаяся частью системы 4, в результате не косого удара начнет раскрываться, например, как показано на Фиг. 7-9. После этапа 82 способ 70 завершается.
На этапе 84, который может быть выполнен после этапа 78, контроллер 5 определяет, является ли обнаруженный объект, приближающийся под косым углом, другим транспортным средством. При получении отрицательного ответа способ 70 может вернуться к выполнению этапа 72. В противном случае следующим может быть выполнен этап 86.
На этапе 86, который может быть выполнен после этапа 78, контроллер 5 анализирует данные 7 о столкновении, собранные, как описано выше со ссылкой на этап 74, и определяет, был ли обнаружено столкновение. При получении отрицательного ответа способ 70 может вернуться к выполнению этапа 72. В противном случае следующим может быть выполнен этап 88.
На этапе 88, который может быть выполнен после этапа 84, контроллер 5 активирует наполняющий блок 18 и, в частности, камеру 22 низкого давления наполняющего блока 18. Соответственно, подушка безопасности 10, являющаяся частью системы 4, в результате косого удара начнет раскрываться, например, как показано на Фиг. 10-12. После этапа 86 способ 70 завершается.
На Фиг. 14 представлен график улучшенных оценочных значений для ускорения, полученных на основании критерия тяжести повреждений головы (BrIC) во время моделирования работы системы пассажирской подушки безопасности с Фиг. 2, путем анализа методом конечных элементов. На Фиг. 14 показано, что оценочные значения для вращательного ускорения, полученные на основании критерия тяжести повреждений головы (BrIC), при моделировании удара при использовании подушки безопасности 10, являющейся частью системы 4, существенно меньше, чем при использовании подушек безопасности, известных из уровня техники. Видно, что при моделировании оценочные значения для вращательного ускорения, полученные на основании критерия тяжести повреждений головы (BrIC), для системы 4 по изобретению, снижаются приблизительно на 35 процентов, что является значительным улучшением.
На Фиг. 15 представлен график улучшенных оценочных значений для угловой скорости, полученных на основании критерия тяжести повреждений головы (BrIC) во время моделирования работы системы подушки безопасности для пассажира с Фиг. 2, путем анализа методом конечных элементов. На Фиг. 15 показано, что оценочные значения для угловой скорости, полученные на основании критерия тяжести повреждений головы (BrIC), при моделировании удара при использовании подушки безопасности 10, являющейся частью системы 4, существенно меньше, чем при использовании подушек безопасности, известных из уровня техники. Видно, что при моделировании оценочные значения для угловой скорости, полученные на основании критерия тяжести повреждений головы (BrIC), для системы 4 по изобретению, снижаются приблизительно на 23 процента, что является значительным улучшением. Таким образом, при объединении данных, представленных на Фиг. 14 и 15, обнаружено, что предложенная в настоящем изобретении система 4 позволяет снизить общие оценочные значения, полученные на основании критерия тяжести повреждений головы пассажира транспортного средства (BrIC), на 28 процентов.
На сопроводительных чертежах одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые элементы, но некоторые или все такие элементы могут быть изменены. Соответственно, следует понимать, что описание приведено в целях наглядности, а не ограничения. Многие дополнительные варианты реализации и применения, отличные от показанных примеров, станут очевидны при ознакомлении с вышеприведенным описанием. Объем не должен быть определен на основании приведенного выше описания, но, напротив, должен быть определен на основании прилагаемой формулы изобретения наряду с полным объемом эквивалентов, для которых данная формула является основанием. Предполагается и имеется в виду, что описываемые технологии могут быть развиты и усовершенствованы в будущем, причем раскрытые системы и способы будут включены в подобные будущие варианты реализации. Таким образом, следует понимать, что применение изобретения может быть изменено и модифицировано в рамках нижеследующих притязаний.
Все термины, применяемые в формуле изобретения, следует понимать в их наиболее широких разумных толкованиях и их обычных значениях, как это понимают специалисты в данной области техники, если иное явно не указано в описании изобретения. В частности, использование слов «какой-либо», «данный», «вышеуказанный» и т.д. надо понимать как один или несколько указанных элементов, если в формуле не указано иное.