具有排氣氣密密封結(jié)構(gòu)的主動(dòng)墊式安全氣囊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種主動(dòng)墊式安全氣囊，其具有塑料模制的、可膨脹的內(nèi)壁和覆蓋在內(nèi)壁上的塑料模制的外壁，內(nèi)壁和外壁沿著閉合的周邊區(qū)域被連接以形成可充氣的囊袋。一個(gè)壁的表面包括在封閉的周邊區(qū)域內(nèi)的多個(gè)直立的同心凸紋，用于提供可充氣囊袋充氣時(shí)所保持的內(nèi)壁和外壁之間的附接。同心凸紋包括最內(nèi)部的凸紋和最外部的凸紋。每個(gè)同心凸紋具有各自的窗口，其中，窗口各自偏移以提供穿過(guò)同心凸紋從中心空間到最外部凸紋之外的大氣的彎曲通道。至少一個(gè)窗口通過(guò)分離密封結(jié)構(gòu)封閉，該分離密封結(jié)構(gòu)配置為在充氣氣囊充氣期間阻止充氣氣體流動(dòng)通過(guò)彎曲通道，直到其在預(yù)定壓力下破裂。
【專利說(shuō)明】具有排氣氣密密封結(jié)構(gòu)的主動(dòng)墊式安全氣囊【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及用于機(jī)動(dòng)車輛中乘員碰撞防護(hù)的主動(dòng)墊式安全氣囊，以及，更具體地，涉及具有可充氣的囊袋的主動(dòng)墊式安全氣囊，該可充氣的囊袋由兩層塑料面板之間的環(huán)形氣密密封結(jié)構(gòu)形成，該囊袋被構(gòu)建為提供改進(jìn)的負(fù)荷管理和增強(qiáng)的密封堅(jiān)固性。
【背景技術(shù)】
[0002]主動(dòng)墊式安全氣囊是一種具有可充氣的囊袋以在碰撞中吸收沖擊并減少對(duì)乘員的創(chuàng)傷的車輛乘員防護(hù)裝置。與充氣時(shí)從后部各種開(kāi)口出現(xiàn)的可展開(kāi)的氣囊靠墊相反，在碰撞事件開(kāi)始時(shí),主動(dòng)墊式安全氣囊利用內(nèi)飾表面自身膨脹來(lái)通過(guò)充氣氣體的作用吸收沖擊和耗散能量。通過(guò)引用的方式結(jié)合于此的、2012年6月26日公布的第8，205，909號(hào)美國(guó)專利公開(kāi)了一種與手套箱門整合為一體的輕質(zhì)且具有視覺(jué)吸引力的主動(dòng)膝部墊式安全氣囊。同樣通過(guò)引用的方式結(jié)合于此的、2011年4月19日遞交的、申請(qǐng)序列號(hào)13/089，401的未決美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種典型結(jié)構(gòu)，其中主動(dòng)墊式安全氣囊包括面向車輛乘員的前壁或面板，其沿著密封的外圍附接到基壁或者面板。為了提供可充氣的囊袋，一個(gè)或者兩個(gè)壁都是可變形的。例如，基壁可具有在充氣時(shí)變直的褶皺(即，折疊狀)部分。在展開(kāi)前、非充氣條件下，壁最初間隔開(kāi)較小的距離。這容許充氣氣體以一種實(shí)現(xiàn)整個(gè)面板均勻充氣的方式進(jìn)入。
[0003]典型的主動(dòng)墊式安全氣囊的前壁和基壁由諸如聚乙烯、聚烯烴、或者聚氯乙烯這樣的成型熱塑性塑料組成。它們通常是注塑成型的，但也可以是吹塑成型的。當(dāng)單獨(dú)成形時(shí)，前壁和基壁必須圍繞其外圍氣密地結(jié)合以便形成可充氣的囊袋。該結(jié)合必須是堅(jiān)固的，以抵抗由于充氣期間的高壓導(dǎo)致的分離。
[0004]從制造的角度來(lái)看，焊接(例如熱板、超聲波、摩擦、或者激光焊接)是用于連接前壁和基壁的可取的方法。為了提供焊接表面，在熱條件下，一個(gè)壁上的一個(gè)或多個(gè)凸起的圓周凸紋或者脊可用于在加熱條件下延伸接觸另一個(gè)壁上的配合面以形成焊縫。充氣時(shí)焊縫必須經(jīng)受大的剪切力，并且焊縫的破損會(huì)導(dǎo)致吸收沖擊的能力完全損失。為了實(shí)現(xiàn)快速的充氣率以便墊式安全氣囊在非常短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)備好接受沖擊，必須使用高容量/高壓氣體充氣機(jī)，該充氣機(jī)增加了必須由外圍焊縫承受的力。
[0005]碰撞事件期間，當(dāng)乘員接觸充氣的墊式安全氣囊時(shí)，為了最優(yōu)化能量的耗散，充氣氣體可被排出以實(shí)現(xiàn)沖擊的軀體的適當(dāng)可控的減速。另外，在主動(dòng)墊式安全氣囊使用由模制塑料面板形成的囊袋的情況下，理想的是使預(yù)充氣囊袋一直排氣以保持其在無(wú)碰撞條件下實(shí)質(zhì)處于大氣壓力下。否則，由于面板材料是相對(duì)柔性的，在極端溫度下可能發(fā)生結(jié)合主動(dòng)墊式安全氣囊的內(nèi)飾組件的顯著的變形。在碰撞事件期間囊袋充氣被啟動(dòng)時(shí)，由于排氣孔的存在，需要更大的充氣機(jī)。充氣機(jī)的更高的壓力增加了施加于外圍密封的應(yīng)力。在任一具體囊袋設(shè)計(jì)中，在外圍周圍施加到密封結(jié)構(gòu)的應(yīng)力可能是不均勻的。一定注意確保焊縫被配置成能經(jīng)受所有施加的應(yīng)力。
[0006]在至少一個(gè)塑料面板內(nèi)形成的提供持續(xù)排氣能力的固定的排氣孔已被使用。此夕卜，同時(shí)還引入了具有可變排氣能力的主動(dòng)排氣孔，來(lái)適應(yīng)在充氣和沖擊的不同階段的不同排氣需要，如申請(qǐng)序列號(hào)為13/076，737、申請(qǐng)日為2011年3月31日、標(biāo)題為“具有主動(dòng)排氣孔的主動(dòng)墊式安全氣囊”的共同待決的美國(guó)申請(qǐng)中所公開(kāi)的，該申請(qǐng)通過(guò)引用參考結(jié)合于此。例如，在充氣的初期階段需要較低的排氣能力，使其在被乘員沖擊前獲得足夠的擴(kuò)張。然后在緩沖期間(例如當(dāng)乘員的腿部或者膝部碰撞主動(dòng)膝部墊式安全氣囊時(shí))，可以提供更高的排氣能力以允許囊袋更好地耗散沖擊力。理想的是以如下方式整合主動(dòng)排氣機(jī)構(gòu)，即，在排氣能力改變量以及改變的時(shí)間方面實(shí)現(xiàn)精確控制的同時(shí)，避免組件和成本的增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明使用整合了可變排氣功能的氣密密封結(jié)構(gòu)，該可變排氣功能在減少焊接密封結(jié)構(gòu)的破損可能性的同時(shí)改善負(fù)荷管理。氣密密封結(jié)構(gòu)的可控破裂可以與在充氣中另外經(jīng)受最高應(yīng)力的區(qū)域相一致，由此降低該區(qū)域焊縫的所需強(qiáng)度。主動(dòng)排氣孔可被結(jié)合到外圍密封結(jié)構(gòu)中而無(wú)需任何增加的組件和成本。
[0008]在本發(fā)明的一方面，用于安裝在機(jī)動(dòng)車輛內(nèi)飾表面的主動(dòng)墊式安全氣囊包含塑料模制的、可膨脹的內(nèi)壁及覆蓋在內(nèi)壁上的塑料模制的外壁。內(nèi)壁具有面向外壁的第一表面以及外壁具有面向內(nèi)壁的第二表面。內(nèi)壁和外壁圍繞閉合的周邊區(qū)域被連接在一起形成可充氣的氣囊，該氣囊在第一和第二表面之間具有開(kāi)放的中心空間。響應(yīng)于車輛碰撞事件，充氣機(jī)將充氣氣體耦接到中心空間來(lái)充氣主動(dòng)墊式安全氣囊。第一或第二表面中的一個(gè)包括多個(gè)同心凸紋，該同心凸紋從封閉周邊區(qū)域內(nèi)部的一個(gè)表面直立，以提供可充氣囊袋充氣時(shí)所保持的內(nèi)壁和外壁之間的連接。同心凸紋包括最內(nèi)部的凸紋和最外部的凸紋。每個(gè)同心凸紋具有各自的窗口，其中，窗口各自偏移以提供穿過(guò)同心凸紋從中心空間到最外部凸紋之外的大氣的彎曲通道。至少一個(gè)窗口通過(guò)分離密封結(jié)構(gòu)封閉，該分離密封結(jié)構(gòu)配置為在可充氣囊袋的充氣期間阻止充氣氣體流動(dòng)通過(guò)彎曲通道直到其在預(yù)定壓力下斷裂。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是可以應(yīng)用本發(fā)明的一種主動(dòng)膝部墊式安全氣囊手套箱門系統(tǒng)向外部觀察的分解透視圖。
[0010]圖2是顯示形成內(nèi)部囊袋的閉合的周邊焊縫的位置的內(nèi)壁和外壁總成的平面圖。
[0011]圖3是具有同心凸紋的焊縫的剖面圖。
[0012]圖4是具有焊接至外壁或者最后的壁的內(nèi)壁或者基壁的主動(dòng)墊式安全氣囊的后方透視圖。
[0013]圖5是移除了內(nèi)壁以暴露穿過(guò)焊縫的排氣通道的位置的外壁的后方透視圖。
[0014]圖6是更詳細(xì)地顯示排氣通道的平面圖。
[0015]圖7是顯示在窗口響應(yīng)于囊袋的充氣而破裂之后的排氣通道的平面視圖。
[0016]圖8是排氣通道的可選實(shí)施例的平面視圖。
[0017]圖9是顯示斷裂前的同心凸紋和窗口的氣密密封結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0018]圖10是顯示斷裂后的同心凸紋和窗口的氣密密封結(jié)構(gòu)的剖面圖【具體實(shí)施方式】
[0019]現(xiàn)參考圖1，現(xiàn)有技術(shù)的主動(dòng)膝部墊式安全氣囊系統(tǒng)10具有形成墊式安全氣囊基座的基板組件11。如圖1所示，基部11可以通過(guò)鉸鏈連接至存儲(chǔ)腔或者手套箱12而連接到車輛，或者安裝到另外的結(jié)構(gòu)，比如，駕駛桿下面的儀表板支架。這些位置可以接觸到乘坐在車輛內(nèi)相應(yīng)座位的個(gè)體的膝蓋。
[0020]基板11充當(dāng)用于支承可充氣囊袋的反作用面，該可充氣囊袋由內(nèi)壁13和外壁14形成，內(nèi)壁13和外壁14沿著其外圍15結(jié)合。壁13和14優(yōu)選由模制塑料(比如ΤΡ0)制成，且通過(guò)塑態(tài)焊接、比如熱板焊接來(lái)連接，以構(gòu)成用于形成囊袋的圍繞中心區(qū)域17的外圍密封結(jié)構(gòu)。充氣氣體源16是電子控制的，其用于在碰撞期間激活以釋放氣體來(lái)充氣墊式安全氣囊。外壁14可以包含內(nèi)飾表面(例如，手套箱門的外部)，或者可應(yīng)用于其外表面(S卩，A類表面)的附加的表皮或者覆蓋物(未示出)。
[0021]圖2為內(nèi)面板和外面板的囊袋總成20的平面圖。圍繞其外圍15，在面板之間形成內(nèi)部焊縫21，這產(chǎn)生了內(nèi)部可充氣囊袋部分22。當(dāng)充氣機(jī)16將氣體釋放到囊袋22時(shí)，膨脹氣體引起囊袋22的膨脹，導(dǎo)致剪切應(yīng)力施加到焊縫21。焊縫破損導(dǎo)致失去密封以及囊袋的性能下降。
[0022]利用熱板焊接，使用的焊接凸紋如圖3所示。由此，外壁14包括熱焊接到內(nèi)壁13的外緣26上的同心凸紋23、24和25。由于熱焊接，凸紋23-25優(yōu)選為穿入外緣26并與外緣26熔合。但是，穿入僅是局部的以使外緣26和外壁14的向后的主要表面28之間存在間隙27。
[0023]圖4為本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中可充氣囊袋的后視圖。塑料模制的外壁31覆蓋在塑料模制的、可膨脹的內(nèi)壁30上。壁30和壁31圍繞閉合的周邊區(qū)域32連接以形成可充氣的囊袋，該可充氣的囊袋具有處于壁30和31之間的開(kāi)放的中心空間，以便在碰撞事件期間接受來(lái)自安裝在內(nèi)壁30的凹陷34內(nèi)的充氣機(jī)33的充氣氣體。內(nèi)壁30包括包括多個(gè)褶皺，比如35和36，以便在充氣時(shí)適應(yīng)內(nèi)壁30的膨脹。多個(gè)凸起37用來(lái)將內(nèi)壁30安裝到反作用面?？梢园ㄓ纱┻^(guò)內(nèi)壁30的星號(hào)形圖案構(gòu)成的排氣孔38，用于在充氣前和充氣期間為中心空間排氣。
[0024]圖5顯示了移除了內(nèi)壁的外壁31。外壁31具有面向內(nèi)壁配合面(例如，圖3所示的表面28)的表面40。閉合的周邊區(qū)域32包括多個(gè)同心凸紋41，其直立于表面40，以便通過(guò)由熱焊接形成的氣密密封結(jié)構(gòu)在外壁31和內(nèi)壁之間提供附接。外壁31還包括其它直立的凸紋，比如用于支承充氣機(jī)33的凸紋44。不管使用的圓周凸紋的數(shù)量如何，存在最內(nèi)部凸紋42和最外部凸紋43。同心的凸紋41包括主動(dòng)排氣通道45，該排氣通道45從最內(nèi)部凸紋42延伸經(jīng)過(guò)最外部凸紋43和所有介于中間的凸紋以便在充氣后期階段補(bǔ)充排氣能力。
[0025]參考圖6，同心凸紋41包括最內(nèi)部的凸紋42、最外部的凸紋43、和中間的凸紋46和47。每個(gè)凸紋具有打斷每個(gè)凸紋圓周的各自的窗口或者孔隙。具體地，凸紋41具有窗口 50，凸紋46具有窗口 51，凸紋47具有窗口 52，并且凸紋43具有窗口 53。窗口 50-53各自地偏移以提供穿過(guò)凸紋41從中心充氣空間到最外部凸紋43之外的大氣(即，乘客艙)的彎曲通道。偏移確保窗口不是徑向?qū)R的，窗口徑向?qū)R會(huì)導(dǎo)致外圍密封在一個(gè)位置上過(guò)多地削弱。響應(yīng)于乘員對(duì)產(chǎn)生預(yù)定緩沖(即，耗散能量以提供乘員的所需減速)的囊袋的沖擊，穿過(guò)窗口 50-53的流體通道的尺寸(例如，橫截面)產(chǎn)生充氣氣體的流速。
[0026]至少一個(gè)窗口是由分離密封結(jié)構(gòu)閉合，該分離密封結(jié)構(gòu)配置為在可充氣的囊袋充氣期間阻止充氣氣體流動(dòng)經(jīng)過(guò)彎曲通道，直到分離密封結(jié)構(gòu)在預(yù)定的壓力下斷裂。因此，分離密封結(jié)構(gòu)54封閉窗口 51，以及分離密封結(jié)構(gòu)55封閉窗口 53。分離密封結(jié)構(gòu)54和55可優(yōu)選地由跨越每個(gè)各自窗口的一體模制的隔離物構(gòu)成，該隔離物比凸紋本身薄。分離密封結(jié)構(gòu)54和55的厚度和接觸面積決定它們斷裂的壓力，這可讓設(shè)計(jì)者平衡快速充氣的需要和減小軀體沖擊沖擊墊式安全氣囊時(shí)的負(fù)荷的需要。
[0027]為使排出氣體容納在彎曲通道內(nèi)，多個(gè)橋接凸紋56可被提供在相鄰的同心凸紋對(duì)之間。這樣防止了排出氣體影響外圍焊縫的其他區(qū)域。
[0028]圖7表明了分離密封結(jié)構(gòu)54和55的斷裂。斷裂發(fā)生在熱焊接過(guò)程中沒(méi)有穿透內(nèi)壁的同心凸紋和分離密封結(jié)構(gòu)的部分。
[0029]圖8表明具有在59處的路線逆轉(zhuǎn)的彎曲通道58。然而，在相同方向上偏移后續(xù)窗口可能更有利于保持外圍密封的完整性。對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，各種通道布局和窗口安置以及各種分離密封結(jié)構(gòu)在不同窗口的安置是可能的。
[0030]參考圖9，顯示了在同心凸紋42、43、46以及47和內(nèi)壁30之間的焊縫區(qū)域60。充氣期間，在達(dá)到預(yù)定的壓力之前，最內(nèi)部凸紋內(nèi)的窗口 50通過(guò)分離密封結(jié)構(gòu)54閉合，而分離密封結(jié)構(gòu)55封閉了最外部凸紋43內(nèi)的相應(yīng)窗口。圖10表明可充氣囊袋中出現(xiàn)的預(yù)定壓力而導(dǎo)致的斷裂的分離密封結(jié)構(gòu)54和55。因此，本發(fā)明為現(xiàn)有技術(shù)補(bǔ)充了可被模制到囊袋壁中的排氣孔。通過(guò)焊接氣密密封結(jié)構(gòu)的階梯式的通道以密封結(jié)構(gòu)可控破裂的方式允許氣體排出，密封結(jié)構(gòu)可控破裂幫助阻止任何其它不可控的破裂。補(bǔ)充的排氣孔可被放置在外圍的任意位置來(lái)減少焊接密封結(jié)構(gòu)的任意所需位置的環(huán)向應(yīng)力，如最弱點(diǎn)。進(jìn)一步地，一旦如沖擊的軀體這樣的外部負(fù)荷施加到墊式安全氣囊，本發(fā)明允許氣體更快地排出。
【權(quán)利要求】
1.一種用于安裝在機(jī)動(dòng)車輛內(nèi)飾表面的主動(dòng)墊式安全氣囊，其特征在于，包含:塑料模制的、可膨脹的內(nèi)壁；覆蓋在內(nèi)壁上的模制塑料外壁，其中，內(nèi)壁具有面向外壁的第一表面以及外壁具有面向內(nèi)壁的第二表面，并且其中將內(nèi)壁和外壁圍繞閉合的周邊區(qū)域連接以形成可充氣的氣囊，該氣囊具有第一和第二表面之間的開(kāi)放的中心空間；以及用于將充氣氣體耦接到中心空間以響應(yīng)于車輛碰撞事件來(lái)充氣主動(dòng)墊式安全氣囊的充氣機(jī)；其中，第一或第二表面中的一個(gè)包括多個(gè)同心凸紋，該同心凸紋直立于封閉周邊區(qū)域內(nèi)部的一個(gè)表面，以提供可充氣氣囊充氣時(shí)所保持的內(nèi)壁和外壁之間的附接，其中，同心凸紋包括最內(nèi)部的凸紋和最外部的凸紋；其中，每個(gè)同心凸紋具有各自的窗口，其中，窗口各自偏移以提供穿過(guò)同心凸紋從中心空間到最外部凸紋之外的大氣的彎曲通道，其中至少一個(gè)窗口被分離密封結(jié)構(gòu)封閉，該分離密封結(jié)構(gòu)配置為在可充氣囊袋充氣期間阻止充氣氣體流動(dòng)通過(guò)彎曲通道，直到其在預(yù)定壓力下斷裂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)墊 式安全氣囊，其特征在于，分離密封結(jié)構(gòu)是由跨越各自的窗口并且比同心凸紋薄的一體模制的壁構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)墊式安全氣囊，其特征在于，最內(nèi)部的凸紋和最外部的凸紋中的窗口每個(gè)具有各自的分離密封結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)墊式安全氣囊，其特征在于，分離密封結(jié)構(gòu)斷裂后，彎曲通道規(guī)定充氣氣體的流速，該充氣氣體的流速配置為在碰撞事件中對(duì)針對(duì)主動(dòng)墊式安全氣囊的沖擊提供預(yù)定的緩沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的主動(dòng)墊式安全氣囊，其特征在于，內(nèi)壁包括用于在分離密封結(jié)構(gòu)斷裂前排放充氣氣體的排氣孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)墊式安全氣囊，其特征在于，同心凸紋與第一和第二表面中的另一個(gè)的附接是由熱焊接構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)墊式安全氣囊，其特征在于，多個(gè)窗口是通過(guò)各自的分離密封結(jié)構(gòu)封閉，并且其中每個(gè)分離密封結(jié)構(gòu)是由跨越各自的窗口并且比同心凸紋薄的一體模制的壁構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)墊式安全氣囊，其特征在于，每對(duì)相鄰的同心凸紋是通過(guò)沿著其中一個(gè)窗口邊緣的各自的橋接凸紋連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)墊式安全氣囊，其特征在于，每對(duì)相鄰的同心凸紋是通過(guò)沿著彎曲通道兩側(cè)的兩個(gè)各自的橋接凸紋連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)墊式安全氣囊，其特征在于，同心凸紋是直立于外壁的第二表面。
11.一種主動(dòng)墊式安全氣囊，其特征在于，包含:沿著熱焊接的周邊連接的可膨脹的內(nèi)壁和外壁，內(nèi)壁和外壁具有多個(gè)同心凸紋，每個(gè)同心凸紋具有各自的窗口；其中，窗口各自偏移以提供穿過(guò)凸紋的彎曲通道，并且至少一個(gè)窗口通過(guò)分離密封結(jié)構(gòu)封閉，該分離密封結(jié)構(gòu)配置為在墊式安全氣囊充氣期間阻止充氣氣體流動(dòng)，直到其在預(yù)定壓 力下破裂。
【文檔編號(hào)】B60R21/04GK103661223SQ201310403551
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月10日
【發(fā)明者】斯泰西·H·瑞恩斯 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司