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WO2003072401A1 - Cinturon de seguridad con airbag incorporado para uso en vehiculos - Google Patents

Cinturon de seguridad con airbag incorporado para uso en vehiculos Download PDF

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Publication number
WO2003072401A1
WO2003072401A1 PCT/ES2002/000082 ES0200082W WO03072401A1 WO 2003072401 A1 WO2003072401 A1 WO 2003072401A1 ES 0200082 W ES0200082 W ES 0200082W WO 03072401 A1 WO03072401 A1 WO 03072401A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
belt
bag
airbag
folding
resulting
Prior art date
Application number
PCT/ES2002/000082
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alfredo Gonzalo Lopez
Jorge Gonzalez Gonzalez
Inmaculada Nielfa Dies
Original Assignee
Dalphi Metal España, S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalphi Metal España, S.A. filed Critical Dalphi Metal España, S.A.
Priority to DE60212460T priority Critical patent/DE60212460T2/de
Priority to ES02702419T priority patent/ES2266447T3/es
Priority to AU2002235953A priority patent/AU2002235953A1/en
Priority to EP02702419A priority patent/EP1479570B1/en
Priority to PCT/ES2002/000082 priority patent/WO2003072401A1/es
Priority to AT02702419T priority patent/ATE329798T1/de
Publication of WO2003072401A1 publication Critical patent/WO2003072401A1/es

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/02—Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
    • B60R21/16—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
    • B60R21/18—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags the inflatable member formed as a belt or harness or combined with a belt or harness arrangement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/02—Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
    • B60R21/16—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
    • B60R21/26—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow
    • B60R21/261—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow with means other than bag structure to diffuse or guide inflation fluid
    • B60R2021/2612—Gas guiding means, e.g. ducts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/02—Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
    • B60R21/16—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
    • B60R21/23—Inflatable members
    • B60R21/237—Inflatable members characterised by the way they are folded

Definitions

  • the present invention relates to a safety belt with a built-in airbag for use in vehicles in order to retain the occupant in the seat in the event of a crash or collision of the vehicle or any other situation that endangers his physical integrity by violently displacing him from its usual position, and preventing the blows of the head against other parts of the cabin as well as against its own knees.
  • Document GB 2 262 720 A describes a seat belt with an inflatable bag attached to it by means of a zip closure to allow eventual separation if desired.
  • the device includes a container with compressed gas and a detonator that is activated in response to safety belt movements.
  • US 5,062,662 describes a safety belt that has a bag mounted with an inflatable bag inside. Inflation occurs in response to an impact of the vehicle by opening a valve that allows the compressed gas in a container to be introduced into the inflatable bag.
  • EP 765 780 describes a seat belt with several inflatable bags incorporated.
  • WO 97/026983 describes a safety belt that incorporates a tube of a special fabric that inflates in case of impact and improves the protection of the pelvic area.
  • WO 99/36292 describes a seat belt with means to vary its position of use in order to meet the needs of different types of occupants.
  • WO 99/44865 describes a seat belt with a built-in airbag configured with parts intended to protect different areas of the user's body.
  • the present invention proposes a safety belt with a built-in airbag that solves several problems not solved in the prior art.
  • the safety belt with built-in airbag object of the present invention, effectively protects passengers of different sizes.
  • the combined use of the belt and the airbag makes it possible to distribute more effectively the forces to which the occupant is subjected during the deceleration that occurs in an accident. Although the total energy cannot be reduced, it can be distributed more evenly avoiding peaks that can cause irreversible damage. In this way you can have a Limit of effort in the belt to avoid to the maximum the possible damages that the tape can cause when retaining the occupant, being the rest of the energy absorbed by the inflatable bag.
  • the seatbelt with airbag, object of the present invention can be used in both front and rear seats and in different types of vehicles.
  • it could also be used for passengers of buses and airplanes, as well as for drivers of vehicles where the steering wheel is very horizontal and the placement of an airbag on said steering wheel does not guarantee the correct retention of the occupant (for example in buses and trucks).
  • the deployment of the airbag occurs in a manner that protects its user without causing detrimental effects to an adjacent passenger.
  • the safety belt with airbag object of the present invention, integrally protects its user, avoiding collisions with different parts of the vehicle as well as the head and chest contacts with the knees.
  • the airbag includes a bag configured in a rectangular trapecial shape with its straight axis or slightly inclined on the vertical depending on the configuration of the vehicle.
  • the bag will be located on the waist part of the seat belt, starting at a point very close to the first anchor point of the belt and having a length that allows adjustment and use to users of different sizes. Later, different options for fixing the bag to the seat belt will be presented.
  • the bag is straightened during deployment thanks to its configuration and the folding system used.
  • Another feature of the invention is the presence of an internal diffuser tube to control the direction of the gas during the deployment of the bag, as well as to protect the main fabric of the bag from the high temperatures and pressures that can be reached in the first moments of deployment. .
  • Another feature is that the gas supply means must allow the filling of the bag to occur as smoothly as possible.
  • Figure 1 is a perspective view of the seat belt with built-in airbag that is the subject of the present invention.
  • Figure 2 is a schematic side view of an occupant of a vehicle protected by the seat belt with incorporated airbag object of the present invention with the inflatable bag deployed.
  • Figure 3 is a schematic side view of occupants of a vehicle, of different sizes and protected by the seat belt with built-in airbag object of the present invention.
  • Figure 4 includes two schematic side views illustrating the dynamics of the occupant of a vehicle, protected by the seat belt object of the present invention, during a collision.
  • Figure 5 is a plan view of the inflatable bag of the airbag in the unfolded state.
  • Figures 6, 7 and 8 show the steps for carrying out three different bag folding procedures.
  • FIGS 9, 10 and 11 show different solutions for fixing the bag and cover to the seat belt.
  • FIG. 1 a seat 1 of a vehicle provided with a seat belt 3 is observed.
  • two anchors 4 and 9 are shown for fixing the part 7 destined to the user's waist and also illustrated partially part 2 of the belt intended for the user's torso that would be anchored at an upper point not shown.
  • Figure 1 thus corresponds to a three-point seat belt used in cars but the present invention would also be applicable in a two-point belt like those used in airplanes.
  • the seat belt 3, on its waist part 7, would have a built-in airbag 11 that would be protected inside the cover 6 (in Figure 1 a fictitious cut has been made to be able to observe the folded airbag inside the cover).
  • the airbag would be located between the first anchor point 9 and would end at point 5 in a position before the second anchor point or buckle 4.
  • the limit defined by point 5 is calculated to allow the abdominal area of the belt to be adjusted correctly to any occupant size and comply with regulations on the transmission of stress through the belt belt.
  • point 5 will then be placed in different positions for occupants of different sizes, but the airbag will protect them effectively thanks to the shape of the bag and the shape of the deployment.
  • the airbag would be connected to the gas generator 8 in order to be able to drive the gases into the inflatable bag of the airbag.
  • the generator assembly 8 has been separated from the end 10 of the airbag to facilitate the understanding of the structure of the airbag.
  • FIG. 2 schematically illustrates the deployment of the bag 11 of the airbag when inflated by the gases provided through the generator 8 by means known in the art.
  • the bag is deployed from the waist part 7 of the seat belt 3 and creates a mattress that protects the user 15 in case of impact.
  • a diffuser tube 14 located inside the bag 11 can also be observed to properly guide the gases in the deployment of the bag 11.
  • the diffuser tube 14 receives the gases from the generator 8 and subsequently, through holes 13 directs them in the direction indicated by arrow 12 to control their deployment according to the direction W.
  • the placement as well as the number, location and size of these holes 13 may vary to direct the gases and the deployment according to interest.
  • FIG. 4 A schematic of the dynamics of the occupant 15 during a crash can be seen in Figure 4, in which translation movements 27 and rotation 29 act, as well as the protective effect of the bag 11.
  • FIG 5 shows the preferred configuration of the bag 11 of the deployed belt airbag which, once folded and located inside the cover 6 (see figure 1) that serves to cover and protect the folded bag, as well as to guarantee its correct opening and without interference with the bag at the time of deployment, is mounted on the seat belt 3 along the strip 17.
  • the unfolded bag 11 has a rectangular trapecial shape, with rounded edges, in which the side 25 is perpendicular to the side 24 while the side 26 forms with it an angle G less than 90 °. It will also be noted that the fixing zone 17, located between positions 20 and 5 does not extend over all the side 24, leaving a free part to the right.
  • the choice of such a geometry for the bag 11 is intended to protect different occupant sizes, its position with respect to the belt being always the same.
  • the volume of the pelvis and the abdominal area thereof changes, so that when the belt 3 is fastened, and depending on the size of the occupant, the bag 11 will be positioned in different places.
  • Side 25 is the critical safety limit for protecting small-sized occupants
  • side 26 is the Critical safety limit to protect large occupants and is not parallel to side 25 but it is inclined since it has been observed that the bag 11 tends to position itself towards the anchor 9 when the size of the occupant increases.
  • the part of the base of the bag that is furthest from the anchor 9 is not fixed to the belt 3, so as to limit the length over which the bag is folded and allow the abdominal area to be adjusted 7 from belt to different occupant sizes and comply with regulations on the transmission of stresses in the belt. If the fixation of the bag 11 extends beyond point 5, there is a risk of not being able to adjust the abdominal area of the belt 7 well in the case of small occupants.
  • the reason for not limiting the base of the bag 24, only to the length 17 used for fixing to the belt, is because increasing the base 24 can increase the stability of the bag in the deployment.
  • the bag At one of the lower ends, and depending on the side on which the first anchor point 9 is located in the vehicle (see Figure 1), we will have a tube for the gas conduction from the generator 8 (see Figure 1) towards the inside the bag.
  • the part of the tube inside the bag will function as a diffuser and will allow the gas to be directed through the holes 13 according to the direction indicated by the arrows 12.
  • the bag On the other hand, the bag must have a width A and a height H suitable to cover and protect most of the different sizes of occupants, reaching their head. It is considered that with dimensions of A between 500 and 600 mm and with dimensions of H between 750 and 850 mm, most possible assumptions can be covered.
  • the bag 11 is positioned longitudinally with respect to the belt 3, depending on the characteristics of the structure of each vehicle or in other words, the distance between the anchor 9 and the side 25 of the bag 11 will be calculated on each vehicle to offer the best protection for all occupant sizes.
  • the position of the bag 11 is also conditioned by the fact that attacks on the arms must be avoided during deployment, and in this sense the position of the side 25 of the bag as well as the length of the tube 14 play a fundamental role in Avoid this effect. It has been experimentally observed that with bags configured in the manner we have just explained, and folding the bag as indicated below, it is achieved that the deployment occurs without causing damage to passengers of the vehicle located in adjacent seats, and providing protection once deployed, to different sizes of occupants that can wear it in a properly fastened seat belt.
  • the generator 8 (see Figure 1) must be sized to provide enough gas mass to be able to fill the bag in a suitable time and as smoothly as possible, for which purpose the different parameters that affect the flow rate of gas to make it as aggressive as possible.
  • the design is also valid for cases where said anchor point is on the right side since both configurations they are related by a symmetry with respect to the vertical.
  • the bag could be the same for both configurations, the only difference being the seat belt fastening operation.
  • step (f) a fold is made so that the bag does not extend beyond its boundary position on the belt along a line 34 that corresponds to position 5 of Figures 1 and 5.
  • step (g) accordion folds are made by orienting the fold that is in the upper part properly so that during the inflation of the bag the correct opening of the cover occurs and subsequent deployment in a diagonal direction W without damaging the occupant (see also Figure 2).
  • the width of these folds will also be similar to the width of the belt belt, such that the entire folded assembly has a width similar to that of the belt. The use of the first folds inwards will facilitate the deployment of the bag since the resistance that the bag will offer to the deployed will be less.
  • the assembly and assembly of the airbag in the bag is preferably carried out in the following sequence.
  • bag 11 is sewn to belt 3.
  • a third operation represented by arrow C, the bag 11 is folded according to one of the procedures described above.
  • a fourth operation represented by arrow D, the cover 6 is turned to protect the bag 11, avoiding both visibility and accessibility to the seams made 41.
  • the assembly and assembly of the airbag in the bag is preferably carried out in the following sequence.
  • bag 11 is sewn to cover 6.
  • a fourth operation represented by arrow D
  • the bag 11 is folded according to any of the procedures described above.
  • a fifth operation represented by arrow E
  • the cover 6 is fixed with clips 45.
  • the cover 6 is turned to protect the bag 11 and prevent accessibility to the seams.
  • the airbag 11 which would be carried out in a manner similar to those described above, is fixed directly to a plastic part 46 (operation represented by arrow B) and subsequently it is fixed to belt 3 (operation represented by arrow C).
  • belt 3 operation represented by arrow C.
  • the fixing end 48 can be a definitive fixing, not allowing the separation between the airbag and the belt, or on the contrary an optional fixing according to the desire of the occupant.
  • the cover 6 could be a piece with a tubular shape and a weakened area that would allow the programmed opening during deployment. Said weakened area can be done with a fusible seam.
  • an anti-rotation plate is incorporated 49 that makes it difficult to twist the belt, warning the occupant of its bad placement.
  • the anti-rotation plate would be fixed next to the anchor and then hug the belt belt. Attempting to twist the airbag / belt assembly would produce reaction forces in the area of the anti-rotation plate that rests on the anchor, making it difficult to twist.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Air Bags (AREA)

Abstract

Cinturón de seguridad que incorpora un airbag cuyo saco queda situado entre posiciones predefinidas entre las dos hebillas de la parte de cintura. El saco en estado desplegado tiene una configuración trapecial irregular de bordes redondeados y el airbag incluye una cubierta externa de forma tubular con unas líneas debilitadas para permitir el despliegue del saco (11) cuando se produce una colisión y se inicia su inflado. El saco se pliega en varios pasos que contribuyen a que el despliegue tenga lugar de la forma deseada. En primer lugar, el cinturón de seguridad con airbag incorporado, objeto de la presente invención, protege eficazmente a pasajeros de distintas tallas. Entre las ventajas más significativas del airbag cabe destacar su adaptabilidad a ocupantes de distintas tallas y el reparto de fuerzas que se produce mediante el uso combinado del cinturón y del airbag.

Description

CINTURON DE SEGURIDAD CON AIRBAG INCORPORADO PARA USO
EN VEHÍCULOS
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un cinturón de seguridad con airbag incorporado para ser utilizado en vehículos con el fin de retener al ocupante en el asiento en caso de choque o colisión del vehículo o cualquier otra situación que ponga en peligro su integridad física desplazándolo violentamente de su posición habitual, e impidiendo los golpes de la cabeza contra otras partes del habitáculo así como contra sus propias rodillas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los cinturones de seguridad y los airbags son, probablemente, los dos dispositivos de seguridad más usados en los vehículos automóviles. En caso de choque o colisión, los primeros mantienen a sus ocupantes en sus asientos impidiendo que la inercia los desplace y los segundos evitan que, aún manteniéndose en sus asientos, los ocupantes puedan sufrir golpes o deceleraciones dañinas.
Muchos de los vehículos comercializados actualmente ofrecen ambos medios de seguridad para sus asientos delanteros, estando situados generalmente los airbags en el volante y en el frontal derecho del vehículo. Sin embargo, los asientos traseros suelen disponer solamente de cinturones de seguridad siendo relativamente excepcional la presencia de airbags.
La idea de combinar ambos medios es conocida en la técnica y pueden encontrarse propuestas iniciales en, por ejemplo, los documentos US 3,682,498, 3,841 ,654 y 3,970,329.
Posteriormente la técnica ha ¡do ofreciendo distintos dispositivos orientados a la resolución de problemas específicos y seguidamente describimos brevemente algunos de ellos. El documento GB 2 262 720 A describe un cinturón de seguridad con un saco inflable unido al mismo mediante un cierre de cremallera para permitir su eventual separación si se desea. El dispositivo incluye un contenedor con gas comprimido y un detonador que se activa en respuesta a movimientos del cinturón de seguridad.
El documento US 5,062,662 describe un cinturón de seguridad que lleva montado una bolsa con un saco inflable en su interior. El inflado se produce en respuesta a un impacto del vehículo abriendo una válvula que permite introducir dentro del saco inflable el gas comprimido existente en un contenedor. El documento EP 765 780 describe un cinturón de seguridad con varios sacos inflables incorporados.
El documento WO 97/026983 describe un cinturón de seguridad que incorpora un tubo de un tejido especial que se infla en caso de impacto y que mejora la protección de la zona pélvica. El documento WO 99/36292 describe un cinturón de seguridad con medios para variar su posición de utilización para poder satisfacer las necesidades de distintos tipos de ocupantes.
El documento WO 99/44865 describe un cinturón de seguridad con un airbag incorporado configurado con partes destinadas a proteger distintas zonas del cuerpo del usuario.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
La presente invención propone un cinturón de seguridad con airbag incorporado que soluciona varios problemas no resueltos en la técnica anterior.
En primer lugar, el cinturón de seguridad con airbag incorporado, objeto de la presente invención, protege eficazmente a pasajeros de distintas tallas.
En segundo lugar, el uso combinado del cinturón y del airbag permite repartir de forma más eficaz las fuerzas a las que se ve sometido el ocupante durante la deceleración que se produce en un accidente. Aunque la energía total no se podrá disminuir, ésta se podrá repartir más uniformemente evitando picos que puedan causar daños irreversibles. De esta forma se podrá disponer de un limitador de esfuerzo en el cinturón para evitar al máximo los posibles daños que puede causar la cinta al retener al ocupante, siendo el resto de la energía absorbida por el saco inflable.
En tercer lugar, el cinturón de seguridad con airbag, objeto de la presente invención puede utilizarse tanto en asientos delanteros como traseros y en distintos tipos de vehículos. Además de en vehículos utilitarios también se podría utilizar para pasajeros de autobuses y aviones, así como para conductores de vehículos en los que el volante está muy horizontal y la colocación de un airbag en dicho volante no garantizase la correcta retención del ocupante (por ejemplo en autobuses y camiones).
En cuarto lugar, en el cinturón de seguridad con airbag incorporado, objeto de la presente invención, el despliegue del airbag se produce de manera que proteja a su usuario sin causar efectos perjudiciales a un pasajero contiguo.
En quinto lugar, el cinturón de seguridad con airbag, objeto de la presente invención, protege integralmente a su usuario, evitando choques contra diferentes partes del vehículo así como los contactos de la cabeza y el tórax con las rodillas.
Para lograr esos fines, el airbag incluye un saco configurado en forma trapecial rectangular con su eje recto o ligeramente inclinado sobre la vertical dependiendo de la configuración del vehículo. El saco estará situado sobre la parte de cintura del cinturón de seguridad, comenzando en un punto muy próximo al primer punto de anclaje del cinturón y teniendo una longitud que permita su ajuste y utilización a usuarios de diferentes tallas. Más adelante se expondrán diferentes opciones para la fijación del saco al cinturón de seguridad.
El saco se endereza durante el despliegue gracias a su configuración y al sistema de plegado utilizado.
Otra característica de la invención es la presencia de un tubo difusor interno para controlar la dirección del gas durante el despliegue del saco, así como para proteger el tejido principal del saco de las altas temperaturas y presiones que se pueden alcanzar en los primeros instantes del despliegue. Otra característica es que los medios de aportación de gas deben permitir que el llenado del saco se produzca lo más suavemente posible. Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de una realización ilustrativa, y en ningún sentido limitativa, de su objeto en relación con los dibujos que se acompañan.
DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 es una vista en perspectiva del cinturón de seguridad con airbag incorporado que es objeto de la presente invención.
La Figura 2 es una vista lateral esquemática de un ocupante de un vehículo protegido por el cinturón de seguridad con airbag incorporado objeto de la presente invención con el saco inflable desplegado.
La Figura 3 es una vista lateral esquemática de ocupantes de un vehículo, de distintas tallas y protegidos por el cinturón de seguridad con airbag incorporado objeto de la presente invención. La Figura 4 incluye dos vistas laterales esquemáticas que ilustran la dinámica del ocupante de un vehículo, protegido por el cinturón de seguridad objeto de la presente invención, durante una colisión.
La Figura 5 es una vista en planta del saco inflable del airbag en estado desplegado. Las Figuras 6, 7 y 8 muestran las etapas para llevar a cabo tres diferentes procedimientos de plegado del saco.
Las Figuras 9, 10 y 11 muestran distintas soluciones para la fijación del saco y la cubierta al cinturón de seguridad.
En la Figura 12 se puede observar la incorporación al cinturón de una pieza anti-giro para intentar evitar colocar el cinturón del revés.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Siguiendo la Figura 1 se observa un asiento 1 de un vehículo provisto de un cinturón de seguridad 3. En la figura se representan dos anclajes 4 y 9 para la fijación de la parte 7 destinada a la cintura del usuario y también se ilustra parcialmente la parte 2 del cinturón destinada al torso del usuario que se anclaría en un punto superior no representado.
La Figura 1 se corresponde, pues, con un cinturón de seguridad de tres puntos de los usados en automóviles pero la presente invención también sería aplicable en un cinturón de dos puntos como los usados en los aviones.
El cinturón de seguridad 3, en su parte de cintura 7, llevaría incorporado un airbag 11 que iría protegido dentro de la cubierta 6 (en la Figura 1 se ha hecho un corte ficticio para poder observar el airbag plegado dentro de la cubierta). El airbag estaría situado entre el primer punto de anclaje 9 y acabaría en el punto 5 en una posición anterior al segundo punto de anclaje o hebilla 4. El límite definido por el punto 5 está calculado para permitir ajusfar correctamente la zona abdominal del cinturón a cualquier tamaño de ocupante y cumplir las reglamentaciones sobre la transmisión de esfuerzos a través de la cinta del cinturón. Al ajusfar el cinturón en función de la talla del ocupante, el punto 5 quedará pues situado en posiciones diferentes para ocupantes de distintas tallas, pero el airbag les protegerá eficazmente gracias a la forma del saco y la forma del despliegue.
A través del extremo 10 se conectaría el airbag con el generador de gas 8 para poder conducir los gases hacia el saco inflable del airbag. En la figura 1 se ha separado el conjunto del generador 8 del extremo 10 del airbag para facilitar la comprensión de la estructuración del airbag.
En la Figura 2 se ilustra esquemáticamente el despliegue del saco 11 del airbag al inflarse mediante los gases proporcionados a través del generador 8 por medios conocidos en la técnica. Como puede observase, el saco se despliega a partir de la parte de cintura 7 del cinturón de seguridad 3 y crea un colchón que protege al usuario 15 en caso de impacto.
Puede observarse así mismo un tubo difusor 14 situado en el interior del saco 11 destinado a orientar debidamente los gases en el despliegue del saco 11.
El tubo difusor 14 recibe los gases desde el generador 8 y posteriormente, a través de unos orificios 13 los direcciona en el sentido indicado por la flecha 12 para controlar su despliegue según la dirección W. La colocación así como el número, ubicación y tamaño de estos orificios 13 puede variar para direccionar los gases y el despliegue según interese.
En la Figura 3 se puede apreciar un esquema de cómo quedaría colocado el saco 11 , 11', 11" para distintos tamaños de ocupantes 15, 15', 15". Teniendo en cuenta que el tamaño del ocupante influye en la posición que tendrá el saco cuando despliegue, la forma de dicho saco se ha optimizado para poder considerar este hecho y ofrecer protección a la mayoría de los ocupantes.
En la Figura 4 se puede ver un esquema de la dinámica del ocupante 15 durante un choque, en el que actúan movimientos de traslación 27 y de rotación 29, así como el efecto protector del saco 11.
En la Figura 5 se representa la configuración preferente del saco 11 del airbag de cinturón en estado desplegado que, una vez plegado y situado dentro de la cubierta 6 (ver figura 1) que sirve para cubrir y proteger el saco plegado, así como para garantizar su correcta apertura y sin interferencia con el saco en el momento del despliegue, se monta sobre el cinturón de seguridad 3 a lo largo de la franja 17.
Como puede verse, el saco desplegado 11 tiene forma trapecial rectangular, con bordes redondeados, en la que el lado 25 es perpendicular al lado 24 mientras que el lado 26 forma con él un ángulo G menor de 90°. Se observará también que la zona de fijación 17, situada entre las posiciones 20 y 5 no se extiende sobre todo el lado 24, dejando una parte libre a la derecha.
La elección de una geometría de este tipo para el saco 11 tiene por objeto proteger a diferentes tamaños de ocupantes siendo su posición con respecto al cinturón siempre la misma. Al variar la talla del ocupante, varía el volumen de la pelvis y de la zona abdominal del mismo, de tal forma que al abrocharse el cinturón 3, y dependiendo del tamaño del ocupante, el saco 11 quedará posicionado en diferentes lugares. A medida que el tamaño del ocupante aumenta, el saco tenderá a posicionarse hacia el lado donde se encuentra el anclaje fijo 9. El lado 25 es el límite de seguridad crítico para proteger a los ocupantes de talla pequeña, mientras que el lado 26 es el límite de seguridad crítico para proteger a los ocupantes de talla grande y no es paralelo al lado 25 sino que está inclinado ya que se ha observado que el saco 11 tiende a posicionarse hacia el anclaje 9 cuando el tamaño del ocupante aumenta.
Como se ha comentado con anterioridad la parte de la base del saco que se encuentra más alejado del anclaje 9 no se fija al cinturón 3, para de esta forma limitar la longitud sobre la que queda plegado el saco y poder permitir ajusfar la zona abdominal 7 del cinto a los diferentes tamaños de ocupantes y cumplir las reglamentaciones sobre la transmisión de esfuerzos en el cinturón. Si la fijación del saco 11 se extendiera más allá del punto 5 se corre el riesgo de no poder ajusfar bien la zona abdominal del cinto 7 para el caso de ocupantes de pequeño tamaño. La razón de no limitar la base del saco 24, solamente a la longitud 17 usada para la fijación al cinturón, es debido a que al aumentar la base 24 se puede aumentar la estabilidad del saco en el despliegue.
En uno de los extremos inferiores, y dependiendo del lado en el que esté situado el primer punto de anclaje 9 en el vehículo (ver Figura 1), tendremos un tubo para la conducción del gas desde el generador 8 (ver Figura 1) hacia el interior del saco. La parte del tubo que se encuentra en el interior del saco funcionará como difusor y permitirá direccionar el gas a través de los orificios 13 según la dirección indicada por las flechas 12. Por su parte, el saco debe tener una anchura A y una altura H adecuadas para poder cubrir y proteger a la mayoría de los diferentes tamaños de ocupantes, llegando hasta su cabeza. Se considera que con dimensiones de A comprendidas entre 500 y 600 mm y con dimensiones de H comprendidas entre 750 y 850 mm se pueden cubrir la mayoría de supuestos posibles.
El saco 11 se posiciona longitudinalmente con respecto al cinturón 3, dependiendo de las características de la estructura de cada vehículo o dicho de otra forma, la distancia entre el anclaje 9 y el lado 25 del saco 11 se calculará en cada vehículo para ofrecer la mejor protección a todas las tallas de ocupantes. A su vez la posición del saco 11 también está condicionada por el hecho de que hay que evitar agresiones a los brazos durante el despliegue, y en este sentido la posición del lado 25 del saco así como la longitud del tubo 14 juegan un papel fundamental para evitar este efecto. Se ha observado experimentalmente que con sacos configurados de la manera que venimos de explicar, y plegando el saco como se indicará más adelante, se logra que el desplegado se produzca sin causar daños a pasajeros del vehículo situados en asientos contiguos, y proporcionando protección una vez desplegado, a diferentes tamaños de ocupantes que puedan llevarlo en un cinturón de seguridad debidamente abrochado.
Por su parte, el generador 8 (ver Figura 1) debe estar dimensionado para aportar la masa de gas suficiente para poder llenar el saco en un tiempo adecuado y lo más suavemente posible, a cuyo efecto se ajustarán los diferentes parámetros que afectan al caudal de gas para conseguir que éste sea lo menos agresivo posible.
Aunque en la Figura 5 se ha representado el caso en el que el primer punto de anclaje 9 está situado en el lado izquierdo, el diseño es valido también para los casos en los que dicho punto de anclaje esté en el lado derecho ya que ambas configuraciones están relacionadas por una simetría respecto a la vertical. En conclusión el saco podría ser el mismo para ambas configuraciones, siendo la única diferencia la operación de fijación al cinturón de seguridad.
En las Figuras 6, 7 y 8 se pueden observar distintos procedimientos de plegado, mostrándose en cada una de ellas los pasos fundamentales de cada procedimiento mediante vistas del saco en planta y en perfiles laterales.
Así por ejemplo en la Figura 6 vemos que, en primer lugar, y en una serie de pasos (b), (c), (d), se realizan pliegues sucesivos hacia adentro del saco 11 (esto se puede apreciar con más detalle en las vistas laterales), siendo la anchura de dichos pliegues L3 similar a la del cinturón de seguridad L2. Las dimensiones de L1 son similares a las de la anchura del cinturón L2, mientras que las dimensiones de L4 y L5 son del orden del doble de la anchura del cinturón L2. Las líneas 30, 31 , 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 indican por donde se realizarán los siguientes pasos en el procedimiento del plegado. Posteriormente, en el paso (e) se realiza el pliegue ilustrado en la figura que condicionará posteriormente la inclinación del saco 11 durante el despliegue. Si la longitud L6 aumenta, el despliegue será más horizontal, mientras que si dicha longitud disminuye, el desplegado se hará más vertical. En el paso (f) se hace un pliegue para que el saco no se extienda más allá de su posición límite sobre el cinto por una línea 34 que se corresponde con la posición 5 de las Figuras 1 y 5. Por último, en el paso (g) se realizan unos pliegues de acordeón orientando el pliegue que queda en la parte superior de forma adecuada para que durante el inflado del saco se produzca la correcta apertura de la cubierta y posterior despliegue en una dirección diagonal W sin dañar al ocupante (ver también Figura 2). La anchura de estos pliegues también será similar a la anchura de la cinta del cinturón, de tal manera que todo el conjunto plegado tenga un anchura similar a la del cinturón. La utilización de los primeros pliegues hacia adentro facilitará el despliegue del saco ya que la resistencia que ofrecerá el saco al desplegado será menor.
En las Figuras 7 y 8 se han representado otros procedimientos de plegado que pueden ser utilizados en el airbag de cinturón, pudiéndose realizar también un plegado que sea combinación de todos ellos. El procedimiento de plegado representado en la Figura 7 es similar al de la
Figura 6 con la salvedad de que los sucesivos plegados hacia adentro del saco en los primeros pasos (b) (c) y (d) del plegado de la Figura 6 se han sustituido por un único plegado hacia adentro del saco en la Figura 7. Así pues partiendo de la posición (a) se llega a la posición (b) mediante una sola operación de plegado por la línea 39. Teniendo en cuenta que en la Figura 7 L6 y L7 son iguales a las de la Figura 6, la longitud L8 equivale aproximadamente a 5 veces la anchura del cinto L2. El resto de los pasos serían iguales.
En cuanto al procedimiento de plegado representado en la Figura 8 la única diferencia con respecto al de la Figura 7 está en el primer pliegue que no se lleva a cabo hacia adentro del saco sino mediante el doblez ilustrado en el paso (b).
Una vez visto el funcionamiento general se pasará a continuación a describir distintas realizaciones para la fijación del airbag al cinturón de seguridad en referencia a las Figuras 9, 10 y 11. En la Figura 9 puede verse que el saco 11 y la cubierta 6 se fijan directamente al cinturón 3 a través de costuras. La costura 40 fija el saco 11 al cinturón y la 41 fija la cubierta 6 al cinturón 3. La línea 42 indica una zona débil que debe desgarrar de forma programada durante el despliegue del saco.
El ensamblaje y montaje del airbag en el saco se realiza preferiblemente en la siguiente secuencia. En una primera operación, representada por la flecha A se cose el saco 11 al cinturón 3.
En una segunda operación, representada por la flecha B, se cose la cubierta 6 al cinturón 3.
En una tercera operación, representada por la flecha C, se pliega el saco 11 según alguno de los procedimientos descritos anteriormente.
En una cuarta operación, representada por la flecha D, se da la vuelta a la cubierta 6 para proteger el saco 11, evitando tanto la visibilidad como la accesibilidad a las costuras realizadas 41.
En la Figura 10 el saco 11 se fija directamente a la cubierta 6 a través de la costura 43 y posteriormente la cubierta 6 abraza al cinto 3 para más tarde cerrar los extremos con la costura 44, la cual coincidirá con la 42. Los clips 45 evitarán que el conjunto saco/cubierta se pueda mover con respecto al cinturón 3. Con esta solución podemos evitar la agresión que se produce sobre el cinto cuando una aguja lo atraviesa para realizar una costura. Hay que destacar también que en esta solución solamente la parte de la cubierta que se da la vuelta debe abrirse de forma programada durante el despliegue, permaneciendo la parte que queda entre los clips intacta para poder mantener el saco unido al cinto.
El ensamblaje y montaje del airbag en el saco se realiza preferiblemente en la siguiente secuencia. En una primera operación, representada por la flecha A se cose el saco 11 a la cubierta 6.
En una segunda operación, representada por la flecha B, se coloca la cubierta 6 abrazando al cinturón 3.
En una tercera operación, representada por la flecha C, se cosen los bordes de la cubierta 6.
En una cuarta operación, representada por la flecha D, se pliega el saco 11 según alguno de los procedimientos descritos anteriormente. En una quinta operación, representada por la flecha E, se fija la cubierta 6 con los clips 45.
En una sexta operación, representada por la flecha F, se da la vuelta a la cubierta 6 para proteger el saco 11 y evitar la accesibilidad a las costuras. En la Figura 11 el airbag 11 , que se realizaría de una manera similar a las descritas anteriormente, se fija directamente a una pieza plástica 46 (operación representada por la flecha B) y posteriormente ésta se fija al cinto 3 (operación representada por la flecha C). Como ventaja de esta realización, podemos destacar que en ningún momento se agrede al cinturón ya que la fijación se realiza a través de los extremos 47 y 48, estando una de las fijaciones en el anclaje y la otra abrazando al cinto y permitiendo un pequeño deslizamiento relativo entre la pieza plástica 46 y el cinturón 3. El hecho de que en esta configuración exista un pequeño deslizamiento relativo entre el airbag y el cinto provocará durante el choque un mejor ajuste de la zona abdominal del cinturón sobre el ocupante, mejorando la retención de la pelvis. A su vez la pieza plástica 46 debe ser lo suficientemente flexible como para no afectar al confort, e impedir que se pueda retorcer de forma permanente para evitar que el airbag se pueda colocar del revés, lo cual podría provocar despliegues del saco hacia el ocupante. El extremo de fijación 48 puede ser una fijación definitiva, no permitiendo la separación entre el airbag y el cinturón, o por el contrario una fijación optativa según el deseo del ocupante.
En todos los casos descritos la cubierta 6 podría ser una pieza con forma tubular y con una zona debilitada que permitiera la apertura programada durante el despliegue. Dicha zona debilitada se puede realizar con una costura fusible. Para los casos en los que la flexibilidad del airbag hiciese muy sencillo el retorcimiento de la zona abdominal del cinto, y con el fin de evitar un posible despliegue hacia el ocupante, se puede observar en la Figura 12 que se incorpora una placa anti-giro 49 que dificulta el retorcimiento del cinto, advirtiendo así mismo al ocupante de su mala colocación. La placa anti-giro se fijaría junto al anclaje y posteriormente abrazaría a la cinta del cinturón. AI intentar retorcer el conjunto airbag/cinturón se producirían fuerzas de reacción en la zona de la placa anti-giro que apoya sobre el anclaje, dificultándose el retorcimiento. Aunque se ha descrito y representado una realización de la invención, es evidente que pueden introducirse en ella modificaciones comprendidas dentro del alcance de la misma, no debiendo considerarse limitado éste a dicha realización, sino al contenido de las reivindicaciones siguientes:

Claims

REIVINDICACIONES
1- Cinturón de seguridad (3) para vehículo con un airbag (10), constituido por un saco inflable (11) conectado a una fuente de alimentación de gas (8), incorporado en su parte de cintura (7), caracterizado porque el airbag (10) se incorpora al cinturón (3) de manera que el saco (11) quede situado entre una primera posición predefinida (20) próxima al primer punto de anclaje (9) del cinturón (3) y una segunda posición predefinida (5) de manera que el airbag (10) quede ajustado sobre la cintura del ocupante (15), entre las hebillas (9, 4) para distintas tallas de ocupantes (15, 15', 15"); porque el saco (11) en estado desplegado tiene una configuración trapecial irregular de bordes redondeados en la que de los dos lados adyacentes (25, 26) al lado (24) de incorporación al cinturón de seguridad (3), el lado (25) más próximo al primer punto de anclaje (9) es perpendicular a dicho lado (24) y el otro lado adyacente (26) forma con él un ángulo G menor de 90°; y porque el airbag (10) incluye una cubierta externa (6) de forma tubular con unas líneas debilitadas (42) para permitir el despliegue del saco (11) cuando se produce una colisión y se inicia su inflado.
2.- Cinturón de seguridad (3) con airbag incorporado (10) según la reivindicación 1 , caracterizado porque el saco (11) y la cubierta (6) se fijan al cinturón (3) mediante costuras (40, 41).
3.- Cinturón de seguridad (3) con airbag incorporado (10) según la reivindicación 1 , caracterizado porque el saco (11) se fija a la cubierta (6) mediante una costura (43) y la cubierta (6) se fija al cinturón mediante clips (45) y una costura (44) en sus extremos. 4.- Cinturón de seguridad (3) con airbag incorporado (10) según la reivindicación 1 , caracterizado porque el airbag (10) se fija a una pieza plástica (46) y el conjunto de ambos se fija al cinturón (3) mediante medios de anclaje (47, 48) dispuestos en sus extremos.
5.- Cinturón de seguridad (3) con airbag incorporado (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el airbag (10) incluye un tubo difusor (14) con orificios (13) para orientar el flujo de gas durante el despliegue.
6.- Procedimiento de plegado de un saco (11) de un airbag (10) incorporado a un cinturón de seguridad (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1-5 caracterizado porque comprende los siguientes pasos:
(a) plegar una primera parte del saco (11), hacia dentro del mismo en pliegues de anchura similar a la del cinturón (3) según ejes (30, 31 , 32) paralelos al cinturón (3);
(b) doblar el saco (11) resultante del paso anterior por un eje (33) paralelo al cinturón (3) y situado a una distancia predeterminada de la base del saco;
(c) doblar el saco (11) resultante del paso anterior por un eje (34) perpendicular al cinturón (3) y situado en la posición predefinida (5) de terminación del airbag (10); y
(d) plegar el saco (11) resultante del paso anterior en pliegues en acordeón paralelos al cinturón (3), siendo la anchura de dichos pliegues similar a la anchura del cinturón (3). 1.- Procedimiento de plegado de un saco (11) de un airbag (10) incorporado a un cinturón de seguridad (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque comprende los siguientes pasos:
(a) plegar una primera parte del saco (11), hacia dentro del mismo en un pliegue de una anchura superior a la del cinturón (3) según un eje (39) paralelo al cinturón (3);
(b) doblar el saco (11) resultante del paso anterior por un eje (33) paralelo al cinturón (3) y situado a una distancia predeterminada de la base del saco;
(c) doblar el saco (11) resultante del paso anterior por un eje (34) perpendicular al cinturón (3) y situado en la posición predefinida (5) de terminación del airbag (10); y
(d) plegar el saco (11) resultante del paso anterior en pliegues en acordeón paralelos al cinturón (3), siendo la anchura de dichos pliegues similar a la anchura del cinturón (3).
8.- Procedimiento de plegado de un saco (11) de un airbag (10) incorporado a un cinturón de seguridad (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1-5 caracterizado porque comprende los siguientes pasos: (a) doblar una primera parte del saco (11), hacia dentro del mismo en una anchura superior a la del cinturón (3) según un eje (39) paralelo al cinturón (3);
(b) doblar el saco (11) resultante del paso anterior por un eje (33) paralelo al cinturón (3) y situado a una distancia predeterminada de la base del saco; (c) doblar el saco (11) resultante del paso anterior por un eje (34) perpendicular al cinturón (3) y situado en la posición predefinida (5) de terminación del airbag (10); y
(e) plegar el saco (11) resultante del paso anterior en pliegues en acordeón paralelos al cinturón (3), siendo la anchura de dichos pliegues similar a la anchura del cinturón (3).
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