ES2236819T3 - Sistema de retencion del torso tubular e inflable. - Google Patents

Abstract

UN SISTEMA (110) PARA SUJECION AL ASIENTO, EN EL QUE LA CORREA (103) DEL TORSO SE INFLA, EN CASO DE IMPACTO, PARA PROTEGER A LOS OCUPANTES DE UN VEHICULO, POR EJEMPLO UN AUTOMOVIL. EL COMPONENTE INFLABLE DE LA PRESENTE INVENCION ES UN TUBO TRENZADO (101) CONECTADO A UN GENERADOR DE GAS Y A UN DETECTOR DE ACCIDENTE. CUANDO SE DETECTA UN IMPACTO, SE DISPARA EL GENERADOR DE GAS, INFLANDO EL TUBO TRENZADO. CUANDO SE INFLA EL TUBO TRENZADO, EL DIAMETRO DEL MISMO AUMENTA NOTABLEMENTE Y SU LONGITUD DISMINUYE DE FORMA SIGNIFICATIVA, DEBIDO A LA ORIENTACION DE LAS FIBRAS QUE COMPRENDEN EL TUBO TRENZADO. EL TUBO EN CONTRACCION PRETENSA EL SISTEMA DE CINTURON DE SEGURIDAD DEL ASIENTO, ELIMINANDO CUALQUIER HUELGO QUE EXISTA EN EL MISMO. LA ESTRUCTURA INFLADA LIMITA EL MOVIMIENTO HACIA ADELANTE DE UN OCUPANTE Y DISTRIBUYE LAS CARGAS DEL GOLPE SOBRE UNA MAYOR SUPERFICIE DEL OCUPANTE, A FIN DE REDUCIR LAS LESIONES TANTO PRIMARIAS COMO SECUNDARIAS. EN UN IMPACTO LATERAL, LA ESTRUCTURA INFLADA LIMITA IGUALMENTE EL MOVIMIENTO DEL OCUPANTE, DISTRIBUYE LAS CARGAS DEL GOLPE Y PROPORCIONA PROTECCION A LA CABEZA.

Description

Sistema de retención del torso tubular e inflable.

Antecedentes Campo de la invención

Esta invención se refiere a un sistema para sujetar el cuerpo de un ocupante de un vehículo, al objeto de reducir el alcance y la gravedad de los daños durante una colisión. Más específicamente, la invención se refiere a un sistema de sujeción de cinturón de seguridad que incorpora una sección tubular inflable en la sección de torso del cinturón. La sección tubular inflable está hecha con un tubo tejido o trenzado, de fibras continuas de alta resistencia. El sistema resultante reduce el alcance y la gravedad tanto de los daños primarios como secundarios, para los ocupantes del vehículo.

Antecedentes de la invención

Los cinturones de seguridad convencionales están diseñados para proteger a los ocupantes de vehículos tales como automóviles, camiones, furgonetas, aviones y helicópteros de los daños primarios durante un accidente. Los daños primarios son los daños ocasionados por el impacto inicial de los ocupantes contra el interior del vehículo. Sin embargo, la protección proporcionada por los cinturones de seguridad convencionales contra los daños primarios puede ser a veces inadecuada. Por ejemplo, la poca tensión en los cinturones de seguridad, puede conducir a daños primarios innecesariamente graves. En impactos laterales, los cinturones convencionales no proporcionan al ocupante protección para la cabeza por el lado del vehículo que ha sido golpeado. Además, los cinturones de seguridad por sí mismos pueden ser, con frecuencia, responsables de daños secundarios, puesto que la carga desde los cinturones de seguridad se distribuye solamente sobre pequeñas áreas del cuerpo del ocupante. Sin embargo, algunos cinturones de la técnica anterior han pretendido reducir los daños primarios con la incorporación de un mecanismo inflativo durante el refrenamiento del cinturón de seguridad.

Por ejemplo, la Patente U.S. núm. 5.282.648 describe un sistema inflable de sujeción para el cuerpo y la cabeza, en el que se han sujetado cámaras inflables a los tirantes de un retenedor de arnés. Las cámaras están guardadas parcialmente por debajo, y parcialmente sobre la parte superior, de los tirantes. Esta configuración proporciona estabilidad, y evita que las cámaras se desenrollen durante el inflado. Durante una colisión, las cámaras de inflan para proteger la parte superior del cuerpo, principalmente la cabeza y el cuello del ocupante.

Adicionalmente, las Patentes U.S. núms. 3.948.541 y 3.905.615 de Schulman, describen otro sistema inflable de sujeción del cuerpo y la cabeza, en el que una cámara se encuentra fijada de forma segura a los tirantes y a un cinturón para el regazo. La cámara tiene bolsas para el mentón, el pecho y la pelvis. Con el impacto, la cámara se infla automáticamente para amortiguar las zonas pélvicas, y para evitar la rotación de la cabeza hacia delante. Sin embargo, con el inflado, la cámara tiende a desenrollarse desde su posición bajo los tirantes. También, debido a que las cámaras están apretadas por el arnés, algunas porciones de la cámara están sometidas a altas presiones, lo que puede conducir a que la cámara se raje.

Limitadores corporales inflables simples, se encuentran también descritos en las Patentes U.S. núms.. 3.682.498 y 4.348.038 de W. Rutzki y B. Law et al., respectivamente. Estas patentes describen dispositivos protectores inflables que están situados en, o bajo, los arneses de los asientos a los que se han sujetado. Estos limitadores corporales inflables están sujetos a problemas de desenrollado y de rotura de costuras o del tejido.

Todavía en otro cinturón de seguridad de la técnica anterior descrito en las Patentes U.S. núms. 3.841.654 y 3.970.329, ambas concedidas a Lewis, se muestra un sistema de asiento de vehículo que comprende un cinturón de seguridad que posee una sección inflable. Cuando se detecta una colisión, la sección inflable se infla para proteger a la persona que lleva el cinturón de seguridad.

Las estructuras de cinturón de seguridad de la técnica anterior, tales como las que se han identificado en lo que antecede, utilizan por lo general una sección inflable unitaria hecha a partir de material tejido apretadamente, tal como nailon de 420 denier, el cual es un material convencional para airbag. Cuando se despliega, la sección inflable se contraerá en parte de su longitud, debido a que la presión de inflado provoca que vaya desde una configuración plana, generalmente de 2 dimensiones, a una forma cilíndrica de 3 dimensiones. Sin embargo, solamente se contraerán los extremos de la sección inflable según se llenan y adoptan una configuración semiesférica. Esto provoca que solamente se acorten los extremos de la sección inflable, acortando con ello la longitud total de la sección inflable. Las fibras del material no cambian su orientación: los dos conjuntos de fibras del material se mantienen aproximadamente perpendiculares, uno respecto al otro, durante el proceso de inflado.

En el caso del cinturón de seguridad típico inflable, hecho de material convencional para airbag, según se ha descrito anteriormente, la máxima cantidad teórica que la estructura inflable se contrae con el inflado, respecto a una condición no encogida con anterioridad a ser cargada por el ocupante, se basa solamente en la anchura del material plano. Si el inflado da como resultado un diámetro de cilindro relativamente pequeño, entonces se producirá una contracción, o acortamiento, relativamente pequeño de la longitud del cinturón de seguridad. El cálculo para determinar la cantidad de contracción que se producirá con el material convencional para airbag a causa del inflado y en relación con una condición no encogida, es como sigue:

(1)Lf - Li = X

donde:

X es la cantidad de contracción

Lf es la longitud del material plano, no inflado

Li es la longitud del material inflado no contraído

y

(2)Li = lf - (Df – Di)

(3)Di \ = \ 2/ \pi (Df)

(4)Lf - Li = Df(1 - 2/ \pi)

donde:

Df es la anchura (diámetro plano) del material plano, no inflado

Di es el diámetro del material inflado, no encogido.

Según se aprecia mediante la ecuación (4), la reducción de longitud depende únicamente de la anchura no inflada (diámetro plano) del material.

Por ejemplo, una estructura inflable que posee un diámetro plano de 20 cm y una longitud plana de 100 cm, tiene una contracción máxima alcanzable de 7,3 cm, o aproximadamente el 7%. Este grado de contracción proporcionará un refrenamiento que es sólo ligeramente mayor, y de este modo, solamente algo más de protección que con un cinturón de seguridad convencional.

La construcción descrita en la Patente U.S. núm. 3.888.503 de Hamilton comprende una banda sujetadora inflable que posee una serie de secciones, algunas de las cuales son inflables en un mayor grado que otras que las interconectan. En el diseño de Hamilton, la contracción se produce durante el inflado solamente en cada extremo de cada sección, y debido a que las secciones son de tamaño inflable variable, la cantidad de contracción varía a lo largo de la estructura. Al no permitir una expansión completa, se producen secciones o porciones de interconexión de la banda inflable con "extremos" más semiesféricos, con lo que la banda total se ve reducida en una mayor cantidad que en su caso con la expansión, lo que provoca un mayor tensado de la banda contra el ocupante retenido.

Hamilton proporciona mayor protección que el cinturón de seguridad inflable convencional en términos de provisión de una mayor sujeción, y por ello mejora el cinturón de seguridad inflable convencional. Sin embargo, la sujeción que resulta de la patente de Hamilton, es aún significativamente menor que la sujeción proporcionada por la presente invención.

Ninguna de las patentes descritas anteriormente proporciona la importante ventaja de la significativa contracción que se produce como resultado tanto del inflado como de la construcción del material tejido que se utiliza en la presente invención.

La Patente estadounidense núm. 5.390.953, a nombre de Tanaka et al, describe las características de la porción pre-caracterizadora de la reivindicación 1.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un sistema de sujeción de un ocupante, que posee todas las características de la reivindicación 1.

Las características preferidas de la invención constituyen el objeto de las reivindicaciones dependientes.

Con el fin de proporcionar una retención superior del gas, el tubo trenzado puede contener adicionalmente una cámara interna.

En estado desinflado, el tubo trenzado adopta configuración de cinturón tejido plano, y actúa como un sistema de cinturón de seguridad convencional y sujeta al ocupante en el asiento. Sin embargo, según se infla el tubo trenzado, la longitud decreciente del tubo actúa a modo de dispositivo pre-tensionador, para estirar cualquier falta de tensión del sistema de cinturón de seguridad. La longitud acortada del tubo trenzado ayuda en gran medida a limitar el movimiento consiguiente del ocupante.

El tubo trenzado inflado proporciona adicionalmente un área superficial de retención mucho más grande para el cuerpo del ocupante, lo que ayuda a distribuir las fuerzas de carga del cinturón. Cuando el tubo trenzado inflado, se carga con el cuerpo del ocupante, se aplana ligeramente. Este aplanamiento aumenta el área de contacto entre el cuerpo y el tubo trenzado, reduciendo así aún más la presión sobre el ocupante. En un impacto lateral, la sección inflada proporciona protección a la cabeza del ocupante.

El tubo trenzado inflable está conectado a un generador de gas que está, a su vez, conectado a un sensor de colisión. Cuando el sensor de colisión detecta un impacto por encima de un nivel de umbral predeterminado, envía una señal al generador de gas. El generador de gas empieza a inflar el tubo trenzado. El generador de gas puede estar integrado en el interior del respaldo o de la base del asiento, a efectos de amortiguación de ruido y/o de otras consideraciones prácticas.

La función primaria de la presente invención consiste en evitar o reducir la gravedad de los daños primarios y secundarios sufridos por el ocupante de un vehículo en caso de colisión, pre-tensando el sistema de sujeción, restringiendo además el movimiento del cuerpo del ocupante, y distribuyendo las fuerzas de sujeción sobre un área superficial más grande.

Ocho pruebas de colisión, que simulaban cuatro impactos frontales equivalentes y cuatro impactos laterales equivalentes, fueron llevadas a cabo con el fin de comparar la capacidad sujetadora de la presente invención respecto a un cinturón de seguridad convencional de tres puntos, y respecto a dos sistemas de cinturón de aire. El primer cinturón de aire fue inflado a una presión de inflado de pico relativa de aproximadamente 1 bar, y el segundo cinturón de aire fue inflado a una presión de inflado de pico relativa de aproximadamente 3 bares. Los resultados de estas pruebas se han relacionado en la Tabla 1. Según se muestra mediante la Tabla 1, el primer cinturón de aire no muestra esencialmente ninguna mejora sobre el cinturón de seguridad convencional de tres puntos. El segundo cinturón de aire muestra alguna mejora en comparación con el cinturón de seguridad convencional de tres puntos, es decir, el desplazamiento de la cabeza se redujo en quince centímetros (seis pulgadas) en la simulación de una colisión delantera, y en 6,5 cm (2,5 pulgadas) en la simulación de un impacto lateral. La rotación de la cabeza, un posible indicador de daños en el cuello, también se redujo. Sin embargo, el sistema limitador fabricado de acuerdo con la presente invención, inflado hasta una presión de inflado de pico de aproximadamente 2 bares, produjo las mayores mejoras en la cinemática del ocupante: el desplazamiento de la cabeza se redujo en 39 cm (15,5 pulgadas), (desde 52 cm hasta 13 cm (desde 20,5 pulgadas hasta 5,0 pulgadas) en dirección hacia delante), y en 20 cm (8 pulgadas) (desde 58 cm hasta 38 cm (desde 23 pulgadas hasta 15 pulgadas) en dirección lateral). El rendimiento mayor de la presente invención se debe a su capacidad para reducir su longitud total en mayor medida que los limitadores de la técnica anterior.

En consecuencia, un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un sistema de cinturón de seguridad protector, que se infla con un impacto, para proteger al ocupante de un vehículo.

Otro objeto de la presente invención consiste en proporcionar un aparato protector que limite el movimiento del ocupante durante una colisión.

Otro objeto de la presente invención consiste en proporcionar un miembro de tubo trenzado inflable que se acorte considerablemente (al menos en un 10% a un 30%) según se infla, para pre-tensar el sistema de retención.

Otro objeto de la presente invención consiste en proporcionar un tubo trenzado inflable que distribuya las cargas del golpe sobre un área superficial más grande del ocupante, minimizando así el dolor y el daño potencial.

Otro objeto de la presente invención consiste en proporcionar un tubo trenzado inflable que no esté sometido a problemas de ligaduras, desenrollado o rotura de costura.

Otro objeto de la presente invención consiste en proporcionar un tubo trenzado inflable que se pre-tensa con una fuerza suficiente para oponerse a la carga corporal.

Estos y otros objetos de la presente invención se describen con mayor detalle en la descripción detallada y en los dibujos que se anexan.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1a es un diagrama esquemático de una vista lateral de la presente invención en su configuración de desinflada;

la Figura 1b es una diagrama esquemático de una vista lateral de la presente invención en su configuración de inflada;

la Figura 1c es un diagrama esquemático de una vista frontal de la presente invención en su configuración de inflada con respecto al asiento del lado del conductor de un automóvil típico;

la Figura 1d es un diagrama esquemático de una vista trasera en corte de la presente invención, en su configuración de desinflada, instalada con respecto al asiento del lado del conductor de un automóvil típico;

la Figura 1e es un diagrama esquemático de una vista trasera en corte de la presente invención en su configuración de inflada, instalada con respecto al asiento del lado del conductor de un automóvil típico;

la Figura 2a es un diagrama esquemático del tubo trenzado de la presente invención en estado desinflado;

la Figura 2b es un diagrama esquemático del tubo trenzado de la presente invención en estado inflado;

la Figura 3a es un diagrama esquemático que muestra la distancia relativa de desplazamiento de la cabeza y el grado de rotación de la cabeza durante pruebas de colisión por impacto delantero simulado equivalente, en las que intervienen un cinturón de seguridad convencional, un primer cinturón de aire inflado a una presión relativa de 1 bar, un segundo cinturón de aire inflado a una presión relativa de 3 bares, y la presente invención durante las pruebas resumidas en la Tabla 1, y

la Figura 3b es un diagrama esquemático que muestra la distancia relativa de desplazamiento de la cabeza y el grado de rotación de la cabeza durante pruebas de colisión por impacto lateral simulado equivalente, en las que intervienen un cinturón de seguridad convencional, un primer cinturón de aire inflado a una presión relativa de 1 bar, un segundo cinturón de aire inflado a una presión relativa de 3 bares, y la presente invención durante las pruebas resumidas en la Tabla 1.

Descripción detallada de la invención

La realización preferida de la invención ha sido representada en sus configuraciones de desinflada e inflada en las Figuras 1a a 1e, instalada con respecto a un asiento 121 de automóvil típico del lado del conductor. Una imagen especular de la invención funcionaría del mismo modo también en un asiento de automóvil del lado del pasajero.

Según se muestra en las Figuras 1a-1e, el sistema 110 de cinturón de seguridad de la presente invención comprende un cinturón 102 para el regazo, un cinturón 103 para el hombro o el torso, incluyendo una sección 101 inflable que comprende una porción para el torso 101t, un conjunto de hebilla 105, un anclaje 106, carretes inerciales 117 y 118 anclados, un generador de gas 122, y un conjunto sensor (no representado). Según se muestra en la Figura 1c, el cinturón 102 para el regazo y el cinturón 103 para el torso, forman una banda continua que pasa a través de la porción macho del conjunto de hebilla 105. El cinturón 102 para el regazo ha sido diseñado para limitar el movimiento hacia delante de un ocupante sentado a nivel de la pelvis. El cinturón 102 para el regazo ha sido conectada al carrete inercial 117 anclado que monta pivotablemente el cinturón 102 para el regazo en el suelo o en la estructura del asiento por el lado de puerta del asiento 121 (según se ha representado en las Figuras 1a y 1b). El otro extremo del cinturón 102 para el regazo enlaza a través de la porción macho del conjunto de hebilla 105, de modo que la longitud de cinturón 102 para el regazo puede ser ajustada para acomodarse a una amplia gama de ocupantes sentados. La porción hembra del conjunto de hebilla 105 se ha sujetado a una correa 107 de la hebilla. La correa 107 de la hebilla está montada pivotablemente en un punto de sujeción al vehículo, tal como la base del asiento 121, o una estructura de suelo por el lado del asiento 121 que está más alejada de la puerta, mediante el anclaje 106. Las porciones macho y hembra del conjunto 105 de hebilla se abrochan entre sí, asegurando con ello el sistema 110 de cinturón de seguridad alrededor del ocupante, de una manera similar al utilizado por los sistemas convencionales de cinturón de seguridad de tres
puntos.

Según se muestra en la Figura 1d, el generador de gas 122 se ha montado con preferencia en el interior del respaldo del asiento, para protegerlo de los impactos, y para amortiguar el ruido que produce cuando se activa. El generador de gas podría estar también situado en la base del asiento (no representada). Un tubuladura duradera 116 proporciona una trayectoria para el fluido procedente del generador de gas 122 hasta el tubo 101 trenzado inflable.

Según se ha representado en la Figura 1a, la sección 101 inflable se extiende en diagonal desde la cadera del ocupante hasta por detrás y por encima del hombro del ocupante, y se ha fijado al cinturón 103 para el torso. El extremo superior de la sección 101 inflable, se enlaza a través del anillo en D 108 que ha sido montado en el asiento 121, según se ha representado, o en el vehículo (por ejemplo, a la barra del techo o a la zona de la columna B (no representada)). El cinturón 103 para el torso, se ancla a continuación en el asiento 121 o en e vehículo (no representado), mediante un retractor inercial 118. Según se ha representado en la Figura 1a, la correa para el torso 103 está enrutada preferentemente por dentro del asiento del vehículo, hasta el retractor 118, el cual está montado en la parte inferior del respaldo del asiento. Según se discute más adelante con referencia a la Figura 1d, el generador de gas 122 está montado, con preferencia, en el interior del asiento del vehículo. De este modo, con la configuración que se muestra en las Figuras 1a y 1d, la tubuladura 116 proporciona comunicación de fluido directa desde el generador de gas hasta la sección 101 inflable a nivel del torso del sistema de sujeción. La correa 103 para el torso, la correa 107 de la hebilla, y el cinturón 102 para el regazo, se han formado a partir de un material de tela gruesa convencional, tal como nailon, dacrón o poliéster. Alternativamente, la correa 107 podría ser un cable de acero.

El componente clave del sistema 110 de cinturón de seguridad es el tubo 101 trenzado inflable. El tubo 101 trenzado está integrado en el cinturón 103 para el torso. El tubo 101 trenzado es similar a los tubos trenzados que se describen en las Patentes U.S. núms.. 5.322.322 y 5.480.181. El tubo 101 trenzado ha sido representado con detalle en las Figuras 2a y 2b.

El tubo 101 trenzado comprende un tubo trenzado de fibras continuas de alta resistencia. Los materiales típicos de las fibras incluyen las fibras de aramida, nailon, dacrón, poliamida y poliéster. El tubo 101 trenzado está hecho de fibras continuas que pueden estar, o no, impregnadas de material elastomérico, tal como caucho de silicona o uretano. A diferencia con las fibras de material para airbag empleadas en la técnica anterior, las fibras de esta invención forman espirales y cambian su orientación (incluyendo los ángulos longitudinales) con el inflado. Con anterioridad al inflado, las espirales son estiradas longitudinalmente y el sujetador tubular tiene un diámetro relativamente pequeño. A continuación del inflado, las espirales están más próximas entre sí longitudinalmente, y forman un diámetro tubular relativamente grande. Es decir, con el inflado, el tubo trenzado en su totalidad incrementa su diámetro y disminuye su longitud, o se contrae. Esta contracción se produce debido a que, según se infla el tubo, las fibras buscan una orientación que permita un volumen más grande en el interior del tubo.

Según se muestra en la Figura 2a,el ángulo 201 es un ángulo longitudinal, y el ángulo 202 es un ángulo circunferencial. En estado desinflado, representado en la Figura 2a, el tubo 101 trenzado es alargado, con sus fibras tejidas formando ángulos obtusos y agudos en los puntos 111 de cruce de las fibras. Por motivos de conveniencia y de claridad, los ángulos que son agudos en la Figura 2a (los que estarían bisectados por una línea paralela al eje longitudinal del tubo trenzado), serán denominados ángulos longitudinales. Los ángulos que son obtusos en la Figura 2a (los que estarían bisectados por una línea paralela a la circunferencia del tubo trenzado), serán denominados ángulos circunferenciales.

Cuando el tubo trenzado está en estado desinflado, sus fibras forman un ángulo longitudinal que está comprendido en la gama de alrededor de 30º hasta alrededor de 70º. En cada caso, con el inflado, las fibras buscarán un ángulo longitudinal máximo preferido de alrededor de 110º cuando el tubo está en estado no encogido. Típicamente, el ángulo tras el inflado es de aproximadamente 100º en un tubo trenzado sin carga, no encogido. Dada una gama de ángulos desde alrededor de 30º hasta alrededor de 70º en un tubo desinflado, y un ángulo de alrededor de 100º en un tubo inflado sin carga, la gama de reducción típica de longitud, o contracción, del tubo inflable, es de alrededor del 21,5% (para el cambio de 70º a 100º), hasta el 33,5% (para el cambio de 30º a 100º). El porcentaje de contracción es independiente del diámetro o la longitud iniciales.

El cálculo para la determinación de la cantidad de contracción que se producirá en la presente invención con el inflado, y en una condición no encogida, es como sigue:

(5)Lf - Li = X

donde:

X es la cantidad de contracción

Lf es la longitud del material plano, desinflado, y

Li es la longitud del material inflado no encogido

y

(6)Li/Lf \ = \ cos(\theta i /2)/cos(\theta f /2)

(7)Lf \ - \ Li \ = \ Lf(1 \ - \ (cos \theta i/2)/cos(\theta f/2))

donde

\thetaf es el ángulo longitudinal con anterioridad al inflado, y

\thetai es el ángulo longitudinal después del inflado.

Únicamente a título de ejemplo, una realización de la presente invención, que tiene una longitud plana desinflada de 100 cm y un diámetro plano de 20 cm, y que está construida con fibras que se cruzan entre sí formando un ángulo de 36º, se reduciría de longitud, o contraería, hasta 67 cm, o aproximadamente en un 33%, con el inflado en una condición no encogida. (El cálculo supone que el ángulo de las fibras en un tubo trenzado inflado no encogido será de 100º).

Según se ha expuesto en lo que antecede, la invención se contrae como resultado tanto del inflado como de la construcción. Por lo tanto, se contraerá típicamente desde alrededor del 21,5% hasta alrededor del 33,5% como resultado del cambio de orientación de las fibras (construcción), más un porcentaje adicional (Lf - Li = Df(1 - 2/\pi)) como resultado del cambio geométrico desde un cinturón plano hasta un cinturón cilíndrico con extremos semiesféricos.

Las fibras del tubo trenzado forman espirales a favor y en contra del giro de las agujas del reloj, con anterioridad al inflado y después del inflado. Con anterioridad al inflado, las espirales se estiran longitudinalmente, y tienen un diámetro relativamente pequeño. A continuación del inflado, las espirales están longitudinalmente más próximas entre sí, y tienen un diámetro relativamente grande. Esto ocurre debido a que, según se infla el tubo, las fibras del tubo buscan una orientación que permite un volumen más grande dentro del tubo, y que da como resultado un esfuerzo resultante mas bajo, con las fibras alineadas de forma aproximadamente paralela con la orientación del esfuerzo resultante.

La Figura 2b muestra que, según se infla, el tubo 101 trenzado acorta su longitud, mientras que su diámetro se incrementa. Las fibras trenzadas buscan finalmente una orientación en la que los ángulos longitudinales se incrementan sustancialmente según se incrementa el diámetro del tubo. Según se incrementa el diámetro del tubo, la longitud del tubo disminuye. Si el tubo estuviera sin encoger, y los ángulos longitudinales del tubo estuvieran en la gama de 30º hasta alrededor de 70º, la gama típica para la disminución, sin encoger, de la longitud del tubo, va desde alrededor del 20% hasta alrededor del 39%, con preferencia desde alrededor del 21,5% hasta alrededor del 33,5%, y más preferiblemente es de alrededor del 33,5%.

Las fibras del tubo trenzado desinflado tienen típicamente un ángulo longitudinal comprendido en la gama de alrededor de 30º a alrededor de 70º. Con el inflado, el ángulo longitudinal entre las fibras alcanzará aproximadamente 100º. El máximo ángulo de inflado longitudinal preferido es de aproximadamente 110º.

La Figura 1a muestra el sistema 110 de cinturón de seguridad de la presente invención en estado desinflado, en el que el tubo 101 trenzado adopta una configuración de cinturón tejido plano, y el sistema actúa como parte de un sujetador convencional de 3 puntos. El tubo trenzado desinflado forma un cinturón de alta resistencia que tiene la misma anchura (aproximadamente 5 cm (2 pulgadas)) que el material de tela gruesa convencional del cinturón 102 para el regazo y del cinturón 103 para el torso.

Según se muestra mejor en la Figura 1d, cuando se produce una colisión, el detector de la colisión envía una señal al iniciador del generador de gas 122. El iniciador enciende entonces el generador de gas 122, produciendo así un gas que pasa a través de la tubuladura duradera 116, y que infla el tubo 101 trenzado. Según fluye el gas por la cámara del tubo 101 trenzado, la presión interna hace que el diámetro del tubo se incremente y que la longitud del tubo se reduzca. Sin embargo, el sistema 110 de cinturón de seguridad está encogido sobre el lado externo por medio del primer carrete 117 inercial, y sobre el lado interno por medio del anclaje 106, y por detrás del hombro mediante el segundo carrete 118 inercial (cinturón para el hombro o el torso). Así, según se contrae el tubo 101 trenzado, tira de cualquier flojedad del sistema 110 de cinturón de seguridad. De este modo, se proporciona al ocupante un cinturón de seguridad pre-tensado, que limita el movimiento hacia delante del ocupante, y reduce los daños primarios.

Además, la porción macho del conjunto 105 de hebilla puede estar situada en el cinturón 102 para el regazo, con la utilización de un cierre o un botón de distancia de desgarro o de posicionamiento. Cuando se produce una colisión y tras el inflado, la fijación del posicionamiento entre el cinturón 105 para el regazo y la hebilla 105, se libera, permitiendo que la porción para el regazo tire apretando, limitando con ello aún más el movimiento del ocupante, y evitando que el ocupante deslice por debajo del cinturón para el regazo (es decir, sumergiéndose).

El tubo 101 trenzado no está guardado por debajo de ningún miembro del cinturón. Este diseño permite que el tubo se infle uniformemente sin experimentar problemas de desenrollado. Los problemas de rotura de costura, comunes a las cámaras inflables, quedan así evitados, debido a que el tubo 101 trenzado es una estructura sin costuras.

Cuando está completamente inflado, el tubo 101 trenzado tiene un diámetro de aproximadamente 10 a 13 cm (4 a 5 pulgadas), y una presión interna relativa de aproximadamente 1 a 4 bares (presión absoluta de 2 a 5 bares). Debido a la fricción incrementada, según se incrementa el área de contacto del tubo 101 trenzado inflado con el ocupante, el tubo 101 trenzado inflado ayuda a limitar aún más el movimiento del ocupante. A diferencia con los sistemas de cinturón de seguridad convencionales, la presente invención ayuda adicionalmente a rebajar o evitar los daños secundarios infligidos por el cinturón al proporcionar un área superficial de sujeción más grande para el cuerpo del ocupante, lo que ayuda a distribuir las fuerzas de carga del cinturón.

Adicionalmente, la presente invención proporciona protección a la colisión por impacto lateral respecto a daños en la cabeza, al limitar el movimiento de la cabeza, evitando que la cabeza del ocupante golpee contra la ventanilla, el lateral del vehículo, o cualquier objeto proyectado hacia el interior.

Las Figuras 3a y 3b ilustran los resultados de las pruebas de colisión simuladas. Estas Figuras demuestran que la presente invención es más eficaz en lo que se refiere a la limitación del desplazamiento de la cabeza hacia delante y hacia el lado en los impactos frontales y laterales, respectivamente, de lo que son los cinturones convencionales de tres puntos de la técnica anterior, y los cinturones de aire fabricados a partir de materiales convencionales.

El generador de gas 122 utilizado en la invención es, con preferencia, similar a los utilizados normalmente en los airbag de automóvil para impactos laterales en oposición a los frontales. Esto se debe al volumen relativamente más pequeño y a las necesidades de llenado más rápido de los airbag de impacto lateral que en el caso de los airbag frontales. Los generadores de gas preferidos para esta invención, deben inflar el tubo 101 trenzado a una presión relativa de aproximadamente 1,5 bares (presión absoluta de 2,5 bares) en un tiempo de 10 a 15 milisegundos.

La descripción que antecede de las realizaciones de la presente invención, ha sido presentada a efectos de ilustración y descripción. No se prevé que sea exhaustiva o que la invención quede limitada a las formas exactas que se han descrito. Muchas variaciones y modificaciones de las realizaciones aquí descritas resultarán obvias para un experto en la materia a la vista de la descripción anterior. Por ejemplo, una utilización obvia de la invención consiste en el asiento trasero de los automóviles. En esta aplicación, el retractor del cinturón del torso podría montarse en la bandeja trasera para los paquetes, en la zona del pilar C, o en otro miembro estructural. El generador de gas podría montarse también en la bandeja trasera para los paquetes o incluso en el maletero del vehículo. Por supuesto, estos componentes podrían ser también montados en la estructura del respaldo del asiento como en la aplicación al asiento delantero.

Claims (15)

1. \global\parskip0.970000\baselineskip

   1. Un sistema (110) de sujeción de un ocupante, para un ocupante de un vehículo que tiene un asiento (121), comprendiendo el sistema:

   un cinturón (103) inflable para el torso, y

   un cinturón (102) para el regazo,

   estando el cinturón (103) para el torso y el cinturón (102) para el regazo conectados entre un primer carrete inercial (117) y un segundo carrete inercial (118), y estando conectados a una conjunto de hebilla (105),

   en el que una porción (101) inflable del cinturón (103) inflable para el torso se extiende a través de un sujetador (108) adyacente a la parte superior del asiento;

   que se caracteriza porque,

   la porción (101) inflable comprende fibras continuas de alta resistencia, que forman espirales que se cruzan entre sí en puntos (111) de cruce de las fibras, con la formación de ángulos longitudinales (201) entre las fibras en cada punto (111) de cruce;

   la porción (101) inflable del cinturón (103) inflable para el torso reduce su longitud en una cantidad mayor del 10% cuando está completamente inflada en estado no retenido, estando la reducción de longitud causada por un cambio de orientación de las fibras, lo que incrementa los ángulos longitudinales (201) formados entre las fibras, y

   la porción (101) inflable del cinturón (103) inflable para el torso no es ventilada tras el inflado.
2. 2. Un sistema (110) de sujeción de un ocupante según se reivindica en la reivindicación 1, en el que una primera porción del conjunto de hebilla (105) está sujeta al cinturón para el torso.
3. 3. Un sistema de sujeción de un ocupante según se reivindica en la reivindicación 2, en el que la primera porción del conjunto de hebilla (105) es una porción macho.
4. 4. Un sistema de sujeción de un ocupante según se reivindica en la reivindicación 1, en el que una segunda porción del conjunto (105) de hebilla está anclada al vehículo.
5. 5. Un sistema de sujeción de un ocupante según se reivindica en la reivindicación 4, en el que la segunda porción del conjunto de hebilla (105) es una porción hembra.
6. 6. Un sistema de sujeción de un ocupante según se reivindica en la reivindicación 1, en el que el primer carrete inercial (117) está sujeto al cinturón (102) para el regazo.
7. 7. Un sistema de sujeción de un ocupante según se reivindica en la reivindicación 6, en el que el primer carrete inercial (117) está sujeto al cinturón (102) para el regazo por medio de una primera correa.
8. 8. Un sistema de sujeción de un ocupante según se reivindica en la reivindicación 6, en el que el primer carrete inercial (117) está anclado al vehículo.
9. 9. Un sistema de sujeción de un ocupante según se reivindica en la reivindicación 1, en el que el segundo carrete inercial (118) está sujeto al cinturón (103) para el torso.
10. 10. Un sistema de sujeción de un ocupante según se reivindica en la reivindicación 9, en el que el segundo carrete inercial (118) está anclado al vehículo.
11. 11. Un sistema de sujeción de un ocupante según se reivindica en la reivindicación 1, que comprende además un generador de gas (122) en conexión de fluido con el cinturón inflable (103) para el torso.
12. 12. Un sistema de sujeción de un ocupante según se reivindica en la reivindicación 1, en el que el cinturón inflable (103) para el torso incluye una porción de cinturón que se extiende por debajo del respaldo de dicho asiento.
13. 13. Un sistema de sujeción de un ocupante según se reivindica en la reivindicación 1, en el que el asiento es un asiento trasero.
14. 14. Un sistema de sujeción de un ocupante según se reivindica en la reivindicación 1, en el que, cuando el cinturón (103) está en estado desinflado, las fibras forman ángulos longitudinales (201) comprendidos en la gama de 30º a 70º.
15. 15. Un sistema de sujeción de un ocupante según se reivindica en la reivindicación 14, en el que dichos ángulos longitudinales se incrementan al menos 30º cuando la estructura está inflada.