專利名稱：車輛乘員保護(hù)系統(tǒng)的氣囊及制造氣囊的蒙皮布的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛乘員保護(hù)系統(tǒng)的氣囊，該氣囊具有用無涂層蒙皮布制成的蒙皮。本發(fā)明還涉及制造上述氣囊的蒙皮布。
為了避免在常規(guī)氣囊設(shè)計(jì)中由于采用在其內(nèi)部涂敷丁基橡膠的聚酰胺蒙皮布而帶來的困難，在歐洲專利EP0454213A1中提出了用無涂層蒙皮布來制造氣囊。蒙皮布所需的低透氣率可通過對(duì)蒙皮布進(jìn)行固結(jié)的辦法，具體說就是對(duì)蒙皮布進(jìn)行收縮、熱固和砑光的辦法來達(dá)到。在氣囊的下部用低縮率紗，而在其上部用高縮率紗，可以使氣囊充氣后其下部的透氣率高于其上部的透氣率，這樣，就可以在車輛乘員與氣囊碰撞時(shí)產(chǎn)生一個(gè)確定的從氣囊往外的氣流。然而，經(jīng)驗(yàn)表明，在批生產(chǎn)中，無涂層蒙皮布的透氣率有著很大的波動(dòng)。因此，要求具有互不相同的透氣率的氣囊的各部分必須用不同類型的蒙皮布來制造，具體說來，就是采用具有不同紗線密度的不同復(fù)紗類型(收縮率有差異)的蒙皮布來制造。但是，用不同類型的蒙皮布來制造一種氣囊是成問題的，因?yàn)椴煌愋偷拿善げ嫉目p合連接會(huì)降低其設(shè)計(jì)強(qiáng)度，而且在批生產(chǎn)中難以縫合。
本發(fā)明提供一種用具有恒定透氣率的無涂層蒙皮布制成的氣囊，其特征在于，要求透氣率不相同的各蒙皮布件可以采用一種完全相同類型的蒙皮布來制造，具體說來，該蒙皮布織品至少具有大致相同的紗線密度并且至少由大致相同的復(fù)紗織成。本發(fā)明基于一種認(rèn)識(shí)，即一種蒙皮布的透氣率在很大的程度上取決于在脹開的氣囊中其經(jīng)紗方向和緯紗方向有著多高的拉力。透氣率首先與一個(gè)方向或另一個(gè)方向的拉力絕對(duì)值有密切的關(guān)系，其次與經(jīng)紗方向?qū)暭喎较虻睦σ灿忻黠@的關(guān)系。根據(jù)上述的認(rèn)識(shí)，本發(fā)明提出，對(duì)于制造氣囊各部分的蒙皮布料建立透氣率與經(jīng)紗方向?qū)暭喎较虻母鞣N拉力比的關(guān)系?，F(xiàn)有技術(shù)要求在恒定壓差500巴下測(cè)量氣囊蒙皮布的透氣率，而本發(fā)明則進(jìn)一步根據(jù)這樣一種認(rèn)識(shí)，即無涂層蒙皮布在類似于氣囊保護(hù)系統(tǒng)發(fā)生動(dòng)作的情況的動(dòng)態(tài)條件下可具有極不同于在恒定壓差下測(cè)量出的透氣率。這就是為什么在確定氣囊蒙皮布的透氣率時(shí)最好模擬氣囊保護(hù)系統(tǒng)致動(dòng)時(shí)主要的動(dòng)態(tài)條件的原因。根據(jù)由脹開的氣囊的形狀所造成的各部分蒙皮布中拉力分布的差異來選擇脹開的氣囊各部分蒙皮布中的經(jīng)紗和緯紗的取向，使每部分蒙皮布在由實(shí)踐中預(yù)測(cè)的壓差條件下形成預(yù)定的透氣率，雖然采用完全相同類型的蒙皮布，但是氣囊的不同區(qū)域具有不相同的透氣率，這些透氣率的值十分恒定，而且有良好的再現(xiàn)性。
一個(gè)脹開的氣囊的拉力分布狀況與其幾何形狀有關(guān)。在氣囊脹開時(shí)為球狀這樣一種極端的情況下，其經(jīng)紗拉力與緯紗拉力之比為1∶1，因?yàn)槠淅Ψ植际蔷鶆虻?。因此，氣囊上?jīng)紗和緯紗的取向可以是任意的。通過仔細(xì)選擇所用織物的編織法，使織物的經(jīng)緯密度或紗線密度至少大致相同，并采用大致相同類型的復(fù)紗，可調(diào)整蒙皮布各部分的透氣率。就是說，經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)表明，對(duì)于給定的蒙皮布類型和給定的經(jīng)紗方向與緯紗方向的拉力比，織紋的性質(zhì)密切地影響著其透氣率，并且具有良好的再現(xiàn)性。對(duì)于所述的各類織紋，可由編織參數(shù)和織物整理參數(shù)系統(tǒng)地確定其透氣率與經(jīng)紗方向的拉力和緯紗方向的拉力的關(guān)系。
在氣囊脹開后為圓筒形的另一種極端的情況下，蒙皮部件中圓周方向拉力與軸向方向拉力之比為2∶1，而在端件中為1∶1。在這種情況下，氣囊的各部分也都能用同一種織品來制造。只要使其端件的透氣率明顯地高于蒙皮部件，那么蒙皮部件的經(jīng)紗取向或者緯紗取向都可沿脹開氣囊的圓周方向，而在端件中經(jīng)紗和緯紗的取向則可以是任意的，因?yàn)槠淅Ρ葹?∶1。蒙皮部件的織品類型和經(jīng)緯紗取向可以根據(jù)透氣率與各種條件下經(jīng)紗方向與緯紗方向上的拉力比的關(guān)系曲線來選擇。
按照本發(fā)明的再一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施例，至少有一部分用來編織氣囊蒙皮布的復(fù)紗含有空心纖維。采用這種空心纖維可以顯著改變蒙皮布的透氣率與拉力比的關(guān)系?？招睦w維在壓力下可以比實(shí)心纖維有更大程度的壓扁。但是，在壓力作用下壓扁復(fù)紗是造成透氣率隨經(jīng)紗方向或緯紗方向的拉力而變化的原因之一。由至少含部分空心纖維紡成的復(fù)紗織成的蒙皮布可以通過改變編織法來適應(yīng)在透氣率特性方面很不相同的使用條件，所以，盡管采用完全相同的蒙皮布，仍然可獲得極不相同的透氣率特性。
下面將參考附圖敘述本發(fā)明的更多的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖中

圖1a、1b和1c是表示各種具有大致相同的密度并含有大致相同的復(fù)紗的蒙皮布的透氣率在不同的經(jīng)紗方向?qū)暭喎较虻睦Ρ鹊臈l件下它與拉力的關(guān)系曲線圖;
圖2a和2b是一種脹開后大致成球狀氣囊的側(cè)視圖和從氣體發(fā)生器一側(cè)看的視圖;
圖3是一種脹開后大致成圓筒形的氣囊的透視圖;
圖4是表明一種脹開的氣囊蒙皮內(nèi)拉力狀態(tài)的雙曝光干涉圖;
圖5是一種脹開后大致成軟墊形氣囊的透視示意圖;
圖6a和6b是一根空心纖維在未受力和受力狀態(tài)下的示意透視圖;
圖7a和7b是一種蒙皮布織品的剖視圖，說明一種用空心纖維紡成的復(fù)紗在壓力作用下的變形情況，并與實(shí)心纖維制成的蒙皮布織品進(jìn)行比較;
圖8a和8b是說明兩種蒙皮布的透氣率與各種拉力狀態(tài)和動(dòng)態(tài)條件下的壓差的關(guān)系曲線;和圖8c是說明一種理想的氣囊在動(dòng)態(tài)條件下的總透氣量的曲線圖。
圖1a和1b示出了對(duì)兩種蒙皮布樣品的系統(tǒng)研究的結(jié)果，這兩種樣品都是無涂層的，采用同類復(fù)紗制成，但編織方法不同。
在圖1a和1b示出了壓差為500巴時(shí)透氣率L與施加在蒙皮布上的拉力S在三種不同參數(shù)下的關(guān)系曲線，所述的三種不同參數(shù)就是經(jīng)線方向拉力與緯線方向拉力的三種比值。顯然，透氣率L與該比值有密切關(guān)系，具體說來，對(duì)于各種拉力比，透氣率L隨拉力S的增大而提高的情況有明顯差別。在第一種蒙皮布樣品的試驗(yàn)中(圖1a)，當(dāng)拉力比為1∶2時(shí)，透氣率L只隨拉力S增大而稍稍提高，在拉力S超過30千牛頓/米時(shí)，L值仍然保持在約30升/分米2·分以下。但是，在拉力比為1∶1的情況下，當(dāng)拉力約為20千牛頓/米時(shí)，透氣率就達(dá)到約60升/分米2·分。當(dāng)經(jīng)線方向拉力兩倍于緯線方向的拉力時(shí)，透氣率提高得更多。但是，總的說來，這種蒙皮布樣品的透氣率還是比較低的。
第二種蒙皮布樣品的試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)拉力比為1∶1和2∶1時(shí)，透氣率顯著增高，該值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過100升/分米2·分。相反地，當(dāng)拉力比為1∶2時(shí)，透氣率很難提高到約50升/分米2·分。
從圖1b可以看出，代表透氣率的曲線，不一定是連續(xù)上升的，通過適當(dāng)?shù)剡x擇編織法和織縮率，可以調(diào)整該曲線的形狀，使得在拉力S為中等值即10千牛頓/米左右時(shí)，透氣率達(dá)最大值，然后下降。利用這種效應(yīng)可使氣囊的堅(jiān)硬度適應(yīng)于沖擊力。在氣囊的內(nèi)壓力高的情況下，(相當(dāng)于被保護(hù)的乘員體重大或相當(dāng)于嚴(yán)重撞擊的情況)，氣囊的堅(jiān)硬度就連續(xù)地提高;而在氣囊內(nèi)壓低的情況下，氣的排放較快，所以氣囊很軟，因此，制造氣囊的蒙皮布可以起到控制元件的作用，通過這種控制作用可使氣囊的硬度極好地適應(yīng)于各種狀態(tài)。
圖1c的兩條曲線示出了透氣率與拉力的關(guān)系。同理通過這兩條曲線，可更明顯地調(diào)節(jié)氣囊的功能。對(duì)于給定的紗線密度和類型，可通過選擇經(jīng)線和緯線的編織法和織縮率來調(diào)節(jié)所需的曲線形狀。
圖2a和2b所示的氣囊在充氣后大致為球狀，它包含上部10和下部12，該下部12有一中央開口，用來同氣體發(fā)生器14連接，當(dāng)氣囊成為這樣的球狀后，其拉力分布是大致均勻的，因此，對(duì)于用作制造上部10和下部12的蒙布件，其經(jīng)線方向和緯線方向可以是任意的。面對(duì)著車輛乘員的上部10必須有低的透氣率，以免氣體粒子和熱氣傷害乘員。為此，下部12的透氣率至少應(yīng)當(dāng)兩倍于上部10的透氣率，為了使氣囊容易成批制造，重要的是制造其上部10和下部12的蒙布件要有大致相同的質(zhì)量，特別是其密度和紗線類型至少是大致相同。所述蒙布件在它們的外邊縫合在一起，由于兩種蒙布件的密度和線型相同，所以容易縫合，而且接縫具有高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
由于氣囊是圖2a和2b所示的球形，所以對(duì)應(yīng)于圖1a和1b中拉力比為1∶1的曲線。故氣囊上部可選用第一種蒙皮布樣品的紡織物(圖1a)，當(dāng)拉力為5-20千牛頓/米時(shí)，其透氣率為5-60升/分米2·分。對(duì)于氣囊下部12按照第二種蒙皮布樣品的曲線(圖1b)可選用拉力比為1∶1、拉力范圍為5-20千牛頓/米時(shí)透氣率約為27-125升/分米2.分的織物。因此，在相當(dāng)于實(shí)際狀態(tài)的整個(gè)拉力范圍內(nèi)，氣囊下部件12的透氣率是上部件10的兩倍以上。
圖3示出一種在充氣后大致為圓筒形的氣囊，它是為前乘員位置上的氣囊乘員保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。該氣囊含有一個(gè)蒙皮件16和兩個(gè)端件20、22，在蒙皮件16上有一個(gè)與矩形氣體發(fā)生器18連接的部分。由于該氣囊是圓筒形的，其蒙皮件16的圓周方向上的拉力為其軸向的兩倍，而在端件20、22內(nèi)，拉力分布均勻。對(duì)著車輛乘員的蒙布件16，其透氣率必須大大低于兩端部件20、22，以避免乘員受氣體粒子和熱氣的傷害。在該實(shí)施例中，氣囊的蒙皮件16和兩個(gè)端件20、22都用同種織物制造。如果采用第一種蒙皮布樣品(圖1a)的織物，則允許端件20、22的經(jīng)紗和緯紗采取任意取向。由于其拉力比大約為1∶1，所以在拉力約為5-20千牛頓/米時(shí)，其透氣率約為5-60升/分米2.分。在蒙皮件16中，經(jīng)紗與緯紗之間的拉力比必須等于1∶2。對(duì)于該拉力比，從圖中可以看出，在所述的拉力范圍內(nèi)其透氣率約為3-20升/分米2.分。所以，為了使經(jīng)紗方向相對(duì)于緯紗方向的拉力比約等于1∶2，蒙皮件的緯紗的取向必須沿圓周方向，而經(jīng)線必須沿其軸向方向。
在選用蒙皮件16的織物時(shí)，如果經(jīng)紗與緯紗之間的拉力比為2∶1時(shí)的透氣率低于拉力比為1∶2時(shí)的透氣率，則其經(jīng)紗取向必須沿圓周方向，而緯紗取向必須沿軸向方向。
在幾何形狀簡(jiǎn)單的氣囊中，其蒙皮布各部分的拉力分布很容易從幾何原理加以確定，而對(duì)于形狀復(fù)雜的氣囊，最好采用光學(xué)影象設(shè)備來目視觀察其拉力分布，具體說來，是采用一種全息照相的波紋或斑紋設(shè)備來觀察。圖4示出了一種充氣的氣囊表面的雙曝光干涉圖，圖中的線狀花紋指示出拉力分布狀態(tài)。
圖5所示實(shí)施例的氣囊，在充氣后大體上具有軟墊狀，與圖2a和2b的情況相似，該氣囊含有一個(gè)上部件10和一個(gè)縫合到該上部件之外邊緣上的下部件12，在該下部件12的中央，有一個(gè)用來連接氣體發(fā)生器的矩形開口24，按照一級(jí)近似，可以假設(shè)上部件10的拉力分布與下部件12的拉力分布相同。上部件10和下部件12中的經(jīng)紗取向都沿軟墊形的縱向，而緯紗取向則沿其橫向，但是，由于拉力分布近乎均勻，所以取向可以是任意的。在各種情況下，經(jīng)紗與緯紗間的拉力比均為1∶1左右。對(duì)于要求其透氣率小于下部件的上部件來說，可選用第一蒙皮布樣品(圖1a)的織物，而下部件12則可選用第二蒙皮布樣品(圖16)的織物，它們的拉力比大致等于用2a和2b實(shí)施例的拉力比。
使用一種特殊的纖維即空心纖維，蒙皮布在透氣率方面的特性可得到高度的控制。圖6a是這種空心纖維的示意圖，圖中所示纖維是明顯放大了的，并且是處于無涂層狀態(tài)的。圖6b示出了同種空心纖維，但處于受負(fù)荷狀態(tài)，在該狀態(tài)下，纖維被壓扁，并因此而擴(kuò)展。
圖7a和7b示出使用這種纖維的效果。在圖7a中，假設(shè)經(jīng)紗30和緯紗32是普通的用圓截面實(shí)心纖維制成的復(fù)紗。假設(shè)經(jīng)紗30具有比緯紗32更高的織縮率，并且也承受更高的拉伸應(yīng)力，那么，沿經(jīng)紗方向上的設(shè)計(jì)伸長(zhǎng)量較大，因?yàn)樵趶?fù)紗材料拉長(zhǎng)之前，經(jīng)紗30的皺縮就已被拉直了。由于經(jīng)線方向上的拉伸載荷較高使緯紗方向上的皺縮增大，從而減輕了經(jīng)紗30的材料被拉長(zhǎng)，由于經(jīng)紗30的皺縮較大，使緯紗32受到側(cè)向上的支撐，并因而被稍為壓扁，也就是有所伸展，但是，緯紗的伸展減小了氣體通道的有效橫截面積。
在圖7b中，假設(shè)緯紗32a至少含有一種如圖，6a和6b象征性所示的空心纖維制成的復(fù)紗，這此空心纖維在載荷下具有比圖7a所示的實(shí)心纖維更大的壓扁和伸展的傾向性，因此，在其他條件相同的情況下，緯紗32a可產(chǎn)生較大的伸展。所以，通過織縮來控制蒙皮布的透氣率要比圖7a所示的情況有效得多。
圖8a和8b示出兩種蒙皮布(分別稱為1＃蒙皮布和2＃蒙皮布)在不同的經(jīng)紗方向拉力與緯紗方向之拉力比的情況下的透氣率與內(nèi)部壓力高于大氣壓的值間的關(guān)系。氣囊的動(dòng)作過程，可分下列三個(gè)階段a)初始階段氣體發(fā)生器起動(dòng)后，氣囊的蒙皮展開并充氣，直到它完全脹大為止;
b)主要階段氣囊的蒙皮完全脹大后，車輛乘員的頭部和身驅(qū)陷入到蒙皮內(nèi);
c)最后階段氣體從氣囊中漏出。
采用普通的氣體發(fā)生器，初始階段在大約20-60毫秒內(nèi)完成。主要階段的發(fā)展取決于許多參數(shù)，具體說，是碰撞狀態(tài)、車輛的類型以及乘員的高矮和體重。在整個(gè)動(dòng)作過程中，氣囊的內(nèi)壓力連續(xù)地變化，在初始階段，內(nèi)壓升至一個(gè)例如比大氣壓高10-20千巴的壓力值，在隨后的主要階段，則由于乘員陷入氣囊而使內(nèi)壓力大大提高，例如提高到比大氣壓高40千巴或更高。最后階段對(duì)現(xiàn)有條件是很有意思的，只有盡量延長(zhǎng)這個(gè)階段，才能提供對(duì)乘員的長(zhǎng)時(shí)間的保護(hù)。在初始階段和主要階段，與內(nèi)部氣壓有關(guān)的透氣率是相當(dāng)重要的。圖8a和8b描繪出了這種關(guān)系，其中，橫坐標(biāo)表示內(nèi)部壓力值，請(qǐng)勿與時(shí)間刻度混淆。氣囊受到的是一種沖擊壓力，圖中所示的這種沖擊符合氣囊保護(hù)系統(tǒng)致動(dòng)時(shí)的主要情況，因?yàn)閳D中示出的在動(dòng)態(tài)條件下的透氣率值與靜態(tài)下(即固定壓力差為500巴)測(cè)出的值是大不相同的。因此，圖8a和8b說明了蒙皮布在氣囊充氣狀態(tài)下由幾何形狀確定的不同拉力狀態(tài)下內(nèi)部壓力隨透氣率變化的動(dòng)態(tài)特性。
上述兩個(gè)圖示出隨著壓力的增大(在初始階段和主要階段)通過蒙皮布材料的透氣率的變化情況。在內(nèi)壓力降低的最后階段，上述透氣率大為降低，從而延長(zhǎng)了有效保護(hù)期限。
對(duì)于1＃蒙皮布，當(dāng)拉力比為1∶1時(shí)，隨著內(nèi)壓力與大氣壓的正壓差的增大，透氣率只有少許提高，并保持在1000升/分米2.分以下。當(dāng)上述內(nèi)壓力的壓差為20千巴(此時(shí)乘員碰到或即將碰撞氣囊)時(shí)，透氣率只稍稍高于500升/分米2.分，換句話說，蒙皮布幾乎是不透氣的。在拉力比為2∶1和1∶2的條件下，當(dāng)內(nèi)壓力高于大氣壓20千巴時(shí)，透氣率也是那么低，故蒙皮布實(shí)際上可認(rèn)為是不透氣的。尤其是當(dāng)內(nèi)壓力高于大氣壓10千巴以上時(shí)，透氣率的下降更為明顯，因此，1＃蒙皮布適用于制作氣囊的對(duì)著乘員的部分和要求具有低透氣率的部分，并且最好在1∶1的取向條件下使用。
當(dāng)1＃蒙皮布不同，2＃蒙皮布在內(nèi)壓力增加到比大氣壓約高20千巴的區(qū)域內(nèi)其透氣率成超比例地提高，這種效應(yīng)在拉力比為1∶1時(shí)的10-20千巴區(qū)間以及在拉力比為1∶2和2∶1時(shí)的0-10千巴區(qū)間特別明顯。因此，可以說，2＃蒙皮布隨內(nèi)壓力與大氣壓的正壓差的增大是“開放”型的，而1＃蒙皮布則是隨內(nèi)壓力與大氣壓的正壓差的增大是“閉合”型的。所以2＃蒙皮布適合于制作氣囊的背離車輛乘員的那些部分，這些部分要求具有較高的透氣率。
對(duì)于由兩個(gè)圓形蒙布部件組成的球形布囊來說，(如圖2a和2b所示)，對(duì)著車輛乘員的上部件用1＃蒙皮布來制造，而它的下部件則用2＃蒙皮布來制造。在兩種部件的蒙皮布中拉力的分布是對(duì)稱的，因?yàn)闅饽业膸缀涡螤顚?duì)稱。
對(duì)于圖3所示的大致為圓筒形的氣囊來說，當(dāng)拉力比為1∶2或2∶1時(shí)，其蒙皮件用1＃蒙皮布來制造，而它的端部件則用2＃蒙皮布來制造。
如果氣囊是軟墊形的(如圖5所示)，當(dāng)拉力比值為1∶2或2∶1時(shí)，其面對(duì)著乘員的上部件用1＃蒙皮布來制造。而下部件則用2＃蒙皮布來制造。
圖8c的曲線說明通過氣囊的蒙皮的總氣流量隨內(nèi)壓力與大氣壓的正壓差的變化情況。對(duì)于一個(gè)理想的氣囊來說，它的透氣率曲線應(yīng)處于圖8c的上曲線Gmax與下曲線Gmin之間。這兩種曲線組成一條狹長(zhǎng)地帶，理想氣囊的透氣率曲線應(yīng)位于該地帶內(nèi)。對(duì)圖8c所示的曲線解釋如下當(dāng)氣囊張開并在其內(nèi)形成壓力(高于大氣壓并迅速增加)時(shí)，在若干毫秒內(nèi)就可使氣囊完全張開。這個(gè)所謂的充氣時(shí)間取決于氣囊的大小，大約等于20-35毫秒，當(dāng)車輛乘員碰撞氣囊時(shí)，內(nèi)壓力與大氣壓間的正壓差達(dá)到最大值。氣囊的有效硬度取決于各種情況下蒙皮的透氣率與內(nèi)壓力與大氣壓的正壓差的關(guān)系。在形成該內(nèi)壓力的初始階段，氣囊應(yīng)當(dāng)是軟的，以便在輕輕碰撞的情況下，使傷害的危險(xiǎn)性最小。當(dāng)所述的內(nèi)壓力與大氣壓的正壓差較高時(shí)，撞擊就較嚴(yán)重，例如，在乘員未系上座椅安全帶的情況就是這樣。所以，要使乘員不穿入氣囊，氣囊的硬度就必須大。通過圖8c所示的透氣率與氣囊的內(nèi)部壓力與大氣壓的正壓差的關(guān)系曲線，可以達(dá)到所需的氣囊自調(diào)節(jié)功能。對(duì)于在曲線Gmax與Gmin之間的最佳透氣率曲線圖形來說，有幾個(gè)參數(shù)-特別是車輛類型、氣體發(fā)生器、氣囊尺寸和形狀，以及環(huán)境溫度-是決定的因素。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，采用一種令現(xiàn)有技術(shù)感到意外的無涂層織品蒙皮布來制造氣囊的蒙皮可以大體上達(dá)到理想的氣囊透氣率曲線，在現(xiàn)有技術(shù)中，一種氣囊的蒙皮布可否采用，取決于它在固定的預(yù)定壓差500巴條件下靜態(tài)測(cè)定的透氣率，因此，可以預(yù)料，通過該蒙皮布的氣流量是上述壓差的線性函數(shù)。隨壓力而線性增大的透氣率必將用圖8c中通過0點(diǎn)的直線來表示，而處于圖8c曲線Gmax與Gmin之間的理想透氣率曲線可按如下原則確定a)內(nèi)壓力增到比大氣壓約高10千巴前，總透氣率隨壓力增加而增大至大約0.5-1.0米3/秒;
b)在內(nèi)壓力比大氣壓約高10-20千巴時(shí)，透氣率進(jìn)一步增大到最大值，然后減小;
c)在內(nèi)壓力比大氣壓高20千巴以上時(shí)，至少在約40千巴范圍內(nèi)，透氣率沒有明顯增大。
在比大氣壓高20千巴以上時(shí)，至少在大約40千巴的范圍內(nèi)最好有一個(gè)透氣率是降低的趨向，另外還可看到，透氣率曲線最好通過比大氣壓高大約20千巴以上的壓力值的折點(diǎn)。最后，還可看到，透氣率在壓力線性增加到比大氣壓高10千巴之前最好提高得快些。
通過仔細(xì)地選擇常規(guī)的編織參數(shù)，可以確定具有所需透氣率的不帶涂層的紡織蒙皮布。然而，重要的是，蒙皮布的透氣率要?jiǎng)討B(tài)地確定，并且要考慮到氣囊張開時(shí)的拉伸狀態(tài)。由于氣囊的膨脹與壓縮的進(jìn)程是在大約100毫秒至150毫秒的時(shí)間間隔內(nèi)完成的，所以，必須采用相當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔內(nèi)能達(dá)到所定的與大氣壓的正壓差值的壓力脈沖來經(jīng)驗(yàn)地確定蒙皮布的透氣率。
由于氣囊最好在其面對(duì)著車輛乘員的區(qū)域內(nèi)具有低的透氣率，所以按圖8c形成的透氣率曲線圖形主要應(yīng)由氣囊的其它區(qū)域的蒙皮布來測(cè)定。當(dāng)氣囊由不同的蒙皮布?jí)K組成時(shí)，對(duì)著車輛乘員的部分必須具有比遠(yuǎn)離乘員的部分低的透氣率。圖8c同時(shí)示出了所用蒙皮布?jí)K的兩種透氣率曲線。面對(duì)著車輛乘員的蒙皮布?jí)K最好是“不透氣”的，也就是說，在至少高于10千巴左右和至少低于40千巴的內(nèi)壓差下經(jīng)受一側(cè)壓力約100毫秒時(shí)，它的透氣率不會(huì)明顯增大，最好是能明顯地降低。在這些條件下，可以使用一種不帶涂層的蒙皮布，它的透氣率要高于12升/分米2.分，例如壓差為500巴的靜壓時(shí)，透氣率為15-18升/分米2.分。
在使用普通的不帶涂層的由聚酰亞胺(PA)和聚脂(PES)纖維紡織的蒙皮布時(shí)，為了達(dá)到所需的透氣率曲線圖形，下列參數(shù)必須仔細(xì)選擇紗線的密率(set)、紗線的類型(聚合產(chǎn)物和縮水特性)、編織法、織縮率和織物整理。一種適用的由熱空氣縮率約為5%的聚酰亞胺纖維織成的普通蒙皮布，其紗線的密度為350分特。為了大大簡(jiǎn)化用不同的蒙皮布?jí)K制造氣囊的過程，通常采用紗線密度和復(fù)紗類型都相同的蒙皮布，盡管各塊蒙皮布具有完全不同的特性。
權(quán)利要求
1.一種車輛乘員保護(hù)系統(tǒng)用的氣囊，該氣囊具有一個(gè)用不帶涂層的紡織蒙皮布制成的蒙皮，所述蒙皮包含至少一個(gè)在張開狀態(tài)下對(duì)著車輛乘員的區(qū)域和至少一個(gè)背離所述乘員的區(qū)域，其特征在于，上述蒙皮的無論是所述的對(duì)著乘員的區(qū)域還是背離乘員的區(qū)域都用從紗線密度和復(fù)紗看是同種類型的紡織蒙皮布來制造，其特征還在于，上述蒙皮布在上述每個(gè)區(qū)域具有預(yù)定的經(jīng)紗方向和緯紗方向，并且其上述各區(qū)域具有彼此極不相同的透氣率，該送氣率取決于經(jīng)紗方向的拉力與緯紗方向的拉力之比，該比值取決于張開的氣囊的幾何形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的氣囊，其特征在于，所述蒙皮在張開狀態(tài)下大致為球形或軟墊形，并包含兩部分蒙皮布，其中一部分對(duì)著車輛乘員，另一部分背離車輛乘員，其特征在于，根據(jù)在蒙皮膨脹然后受壓縮的過程中以及其經(jīng)紗方向拉力與緯紗方向拉力之平均比為1∶1時(shí)蒙皮內(nèi)相對(duì)壓力的差異。a)背離所述車輛乘員的蒙皮布部分的透氣率隨著其內(nèi)壓力增大到與大氣壓的差值比20千巴高不多時(shí)，可提高到一個(gè)大于2米3/秒.米的最大值，并且在壓力差值達(dá)到40千巴時(shí)，也沒有太明顯的增加;和b)面對(duì)著所述乘員的蒙皮布部分的透氣率至少在其內(nèi)壓力比大氣壓高約40千巴之前不會(huì)增加到大于1.5米3/秒.米2左右。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的氣囊，其特征在于，背離所述車輛乘員的蒙皮布部分的透氣率在其內(nèi)壓力比大氣壓高約10-20千巴的范圍內(nèi)達(dá)到最大值之后就明顯降低。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的氣囊，其特征在于，所述蒙皮包含一個(gè)在它張開狀態(tài)下大致為圓筒形的第一蒙皮布部分和兩個(gè)側(cè)向蒙皮布部分，其特征在于，根據(jù)在膨脹和隨后受壓的過程中蒙皮內(nèi)的相對(duì)壓力的差異a)上述的側(cè)向蒙皮布部分在經(jīng)紗方向拉力與緯紗方向拉力之平均比為1∶1時(shí)的透氣率隨著其內(nèi)壓力增大到與大氣壓的正壓差值比20千巴高不多時(shí)，提高到一個(gè)大于2米3/秒.米2的最大值，并且在壓差達(dá)到40千巴時(shí)，沒有明顯的增加;和b)上述第一蒙皮布在其經(jīng)紗方向拉力與緯紗方向拉力之平均比為2∶1或1∶2時(shí)的透氣率至少在其內(nèi)壓高于大氣壓約40千巴以前不會(huì)提高到大于約1.5米3/秒米2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的氣囊，其特征在于，上述側(cè)向蒙皮布部分的透氣率在其內(nèi)壓力比大氣壓高約10-20千巴的范圍內(nèi)達(dá)到一個(gè)最大值之后就明顯降低。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的氣囊，其特征在于，至少有一部分用于制造所述氣囊的復(fù)紗是由空心纖維紡成的。
7.一種用來制造權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的氣囊的不帶涂層的紡織蒙皮布，其特征在于，所述的蒙皮布在受到單側(cè)壓力的時(shí)間約150毫秒、并且其內(nèi)壓力比大氣壓高約40千巴以下時(shí)，其透氣率不會(huì)提高到大于1.5米3/秒.米2。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的蒙皮布，其特征在于，當(dāng)它在壓差為500巴下承受靜態(tài)單側(cè)壓力時(shí)，其透氣率大于12升/分米2.分。
9.一種用來制造權(quán)利要求1-6中任一種氣囊的不帶涂層的紡織蒙皮布，其特征在于，在它承受單側(cè)壓力約150毫秒，而且其內(nèi)壓差值不超過20千巴左右時(shí)，其透氣率提高到一個(gè)大于2米3/秒.米2的最大值，過了該最大值后就明顯降低，此后，直到其內(nèi)壓差達(dá)到40千巴時(shí)也不會(huì)顯著提高。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9的蒙皮布，其特征在于，至少有部分用來編織蒙皮布的復(fù)紗用空心纖維紡成。
全文摘要
車輛乘員保護(hù)系統(tǒng)用的氣囊含有用幾部分蒙皮布制成的蒙皮，這些蒙皮布各部分盡管可用具有相同稠度特別是具有相同紗線密度的織品來制造，但是它們的透氣率是不同的，所述透氣率的定義既考慮到氣囊張開后其經(jīng)紗與緯紗間的拉伸狀態(tài)，也考慮到透氣率與編織法和織縮率的關(guān)系的動(dòng)態(tài)特性。具有相同稠度的各部分蒙皮布可以在批生產(chǎn)中方便地縫合，其接縫具有高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
文檔編號(hào)D03D1/02GK1093045SQ93114959
公開日1994年10月5日 申請(qǐng)日期1993年11月26日 優(yōu)先權(quán)日1992年11月27日
發(fā)明者諾貝特·埃勒布羅克 申請(qǐng)人:Trw萊帕有限公司