具有熱焊鉚釘部的主動墊的制作方法
【專利摘要】一種用于機動車輛的主動墊，所述墊包括具有位于內(nèi)表面上的焊接軌道的塑料成型外飾板和塑料成型可擴展氣囊元件，該塑料成型可擴展氣囊元件具有沿著外圍邊沿具有朝向飾板內(nèi)表面的第一表面和第二相對表面的焊接凸緣。焊接軌道和焊接凸緣通過熱焊部接合以形成密封腔。為了形成機械加固焊接部的鉚釘部，可以在焊接凸緣上分布多個沉孔。每個沉孔由穿透第一表面的頸部和穿透第二表面的頭部組成。每個頭部包括從頸部橫向延伸的內(nèi)凸臺。熱焊部包括從焊接軌道流過每個頸部且蔓延到每個頭部中的內(nèi)凸臺上的塑料成型材料。
【專利說明】
具有熱焊鉚釘部的主動墊
【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明總體涉及用于機動車輛內(nèi)乘員碰撞保護的主動墊，并且更具體地涉及增加單獨成型且之后熱焊在一起的可擴展氣囊元件和飾壁之間的接合穩(wěn)固性。
[0002]主動墊是具有充氣腔的車輛乘員保護裝置，充氣腔用于在碰撞期間吸收碰撞作用且降低對乘員的傷害。與充氣時從各種開口后方出現(xiàn)的可展開安全氣囊墊相反，主動墊在碰撞事件開始時使用內(nèi)飾表面自身擴展以通過充氣氣體動作吸收碰撞作用且分散能量。這里通過引用而引入的公告日為2012年6月26日的美國專利8，205,909公開了一種集成在雜物箱蓋內(nèi)的主動式膝墊，該主動式膝墊質(zhì)量輕且視覺上吸引人。這里同樣通過引用而引入的公告日為2013年7月2日的美國專利8，474，868公開了一種典型結(jié)構(gòu)，其中主動墊包括朝向車輛乘員沿密封周邊附接到內(nèi)壁或面板的外壁或飾板。為了提供充氣腔，一個或兩個壁是可變形的。例如，內(nèi)壁(即氣囊壁)可以具有在充氣期間拉直的褶皺(即手風(fēng)琴狀)區(qū)域。當(dāng)處于它們的預(yù)展開、未充氣狀況時，壁最初間隔開一小量。這容許充氣氣體以能夠在整個面板實現(xiàn)均勻充氣的方式進入。
[0003]典型的主動墊的內(nèi)壁和外壁由成型的熱塑性塑料組成，例如聚乙烯、聚烯烴或聚氯乙烯(PVC)。它們通常是注塑成型，但也可以吹塑成型。當(dāng)單獨成型時，壁必須圍繞它們的周邊氣密地接合，從而形成充氣腔。接合處必須牢固以抵抗充氣期間的高壓所產(chǎn)生的分離。
[0004]已知的使氣囊壁密封的方法是通過熱焊，熱焊涉及配合表面的加熱以及之后將它們壓縮在一起。示例包括熱板焊接、紅外(IR)焊接和激光焊接。總體上平面的焊接凸緣設(shè)置在內(nèi)(氣囊)壁的外周邊，其由外(飾)壁的總體上平的表面接收。外壁和/或內(nèi)表面也可以包括直立的焊接肋，該焊接肋通過在熱焊加工過程期間穿過焊接凸緣或其他相對表面并且與其熔合來增加焊接強度，在熱焊加工過程中加熱并且之后壓縮將要被焊接的區(qū)域。盡管這些肋穿透，但焊縫分離一直是主動墊的潛在失效模式，這是由于包括將要被焊接部的翹曲、在焊接期間熱板的溫度變化、在焊接期間未修正所施加壓力的誤差以及由不同塑料制劑成型的飾壁和氣囊壁之間的特征差異。
[0005]在充氣期間的各種應(yīng)力也會導(dǎo)致焊接失效的可能性。由于使褶皺的氣囊壁充氣需要彈性，在擴展期間焊縫被施加明顯的剝離應(yīng)力。另一應(yīng)力源是氣體發(fā)生器的氣流起爆所引起的振動波。在充氣期間整個氣囊結(jié)構(gòu)的扭曲和不均勻的膨脹會在特定的焊接位置(例如沿焊接部的長直邊)產(chǎn)生應(yīng)力或使存在的應(yīng)力集中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在本發(fā)明中，通過使用同時產(chǎn)生將焊縫機械地固定在一起的整體鉚釘部的結(jié)構(gòu)和方法，外飾壁和內(nèi)氣囊壁之間的結(jié)合強度增加優(yōu)于僅通過熱焊所產(chǎn)生的材料熔合實現(xiàn)的強度。
[0007]在本發(fā)明的一方面，提供一種用于機動車輛內(nèi)飾表面的主動墊。塑料成型外飾板具有位于內(nèi)表面上的焊接軌道。塑料成型的可擴展氣囊元件具有配置用于附接到車輛支撐結(jié)構(gòu)的中心附接部、沿著外圍邊緣具有朝向飾板內(nèi)表面的第一表面和第二相對表面的焊接凸緣以及位于中心附接部和焊接凸緣之間的褶皺區(qū)。焊接軌道和焊接凸緣通過熱焊部接合以形成密封腔。多個沉孔分布在焊接凸緣上，其中每個沉孔在第一和第二表面之間延伸。每個沉孔由穿透第一表面的頸部和穿透第二表面的頭部組成。每個頭部包括從頸部橫向延伸的內(nèi)凸臺。熱焊部包括塑料成型材料，該塑料成型材料從焊接軌道流過每個頸部且蔓延到每個頭部中的內(nèi)凸臺上。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，提供一種主動墊，包含:
[0009]飾板，該飾板具有外圍焊接軌道;以及
[0010]褶皺氣囊元件，該褶皺氣囊元件可附接到車輛且包括與焊接軌道熱焊的外圍凸緣；
[0011]其中沉孔分布在焊接凸緣上，沉孔包含各自的頸部和頭部，其中熱焊部包括從焊接軌道流過每個頸部并且遍布于每個頭部中的內(nèi)凸臺上的塑料材料。
[0012]在本發(fā)明的一個實施例中，焊接軌道和焊接凸緣限定外圍環(huán)，并且其中沉孔圍繞外圍隔開而平分外圍環(huán)。
[0013]在本發(fā)明的一個實施例中，頸部和頭部限定各自的圓柱。
[0014]在本發(fā)明的一個實施例中，各自的頸部和頭部是同軸的。
[0015]在本發(fā)明的一個實施例中，內(nèi)凸臺平行于第一表面。
[0016]在本發(fā)明的一個實施例中，內(nèi)凸臺相對于第一表面傾斜。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，提供一種制造用于主動墊的充氣腔的方法，包含下列步驟:
[0018]成型具有位于內(nèi)表面上的焊接軌道的塑料飾板；
[0019]成型塑料氣囊元件，該塑料氣囊元件具有配置用于附接作用面的中心附接部、沿著外圍邊緣具有朝向飾板內(nèi)表面的第一表面和第二相對表面的焊接凸緣以及位于中心附接部和焊接凸緣之間的褶皺區(qū)，其中沉孔在焊接凸緣中成型，沉孔包含各自的頸部和頭部；
[0020]加熱焊接凸緣和焊接軌道以熔化位于第一表面和焊接軌道的外表面處的塑料材料；
[0021]抵靠焊接軌道壓縮焊接凸緣使焊接軌道熔化后的塑料材料足以流過頸部進入頭部；以及
[0022]冷卻飾板和氣囊元件，以使焊接軌道的固化材料在沉孔內(nèi)形成鉚釘部。
[0023]在本發(fā)明的一個實施例中，加熱步驟由下列組成:
[0024]將焊接凸緣和焊接軌道對齊；
[0025]將輻射熱源定位在焊接凸緣和焊接軌道之間；
[0026]激活輻射熱源；以及
[0027]取回輻射熱源。
[0028]在本發(fā)明的一個實施例中，輻射熱源是熱板。
[0029]在本發(fā)明的一個實施例中，焊接軌道和焊接凸緣限定外圍環(huán)，并且其中沉孔圍繞外圍隔開而平分外圍環(huán)。
[0030]在本發(fā)明的一個實施例中，頸部和頭部限定各自的圓柱。
[0031]在本發(fā)明的一個實施例中，各自的頸部和頭部是同軸的。
[0032]在本發(fā)明的一個實施例中，每個頭部包括從頸部橫向延伸的內(nèi)凸臺，并且其中內(nèi)凸臺平行于第一表面。
[0033]在本發(fā)明的一個實施例中，每個頭部包括從頸部橫向延伸的內(nèi)凸臺，并且其中內(nèi)凸臺相對于第一表面傾斜。
【附圖說明】
[0034]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的主動墊總成的分解透視圖，該總成包括飾板前壁和后氣囊壁；
[0035]圖2是圖1的飾板前壁內(nèi)表面的后透視圖；
[0036]圖3是示出現(xiàn)有技術(shù)的氣囊元件的后透視圖，該元件通過熱焊組裝到圖2的飾板上；
[0037]圖4是本發(fā)明的氣囊元件的平面圖，其具有在熱焊之前分布到焊接凸緣上方的多個沉孔；
[0038]圖5是圖4的氣囊元件在熱焊之后的平面圖；
[0039]圖6是沿圖4的線6-6的焊接凸緣的剖視圖；
[0040]圖7是沿圖4的線7-7的焊接凸緣的剖視圖；
[0041]圖8-10示出根據(jù)本發(fā)明的方法用于產(chǎn)生整體鉚釘部的熱焊過程的剖視圖；
[0042]圖1lA和IlB分別是具有圓柱形頸部和頭部的沉孔的剖視圖和俯視圖；
[0043]圖12是沉孔的供選擇的形狀的俯視圖；
[0044]圖13A和13B分別是具有傾斜凸臺的沉孔的剖視圖和俯視圖。
【具體實施方式】
[0045]圖1-3示出了現(xiàn)有技術(shù)中以內(nèi)飾板形成的主動墊，內(nèi)飾板是機動車輛內(nèi)的雜物箱蓋的一部分。更具體地，飾板10用作接收可擴展氣囊壁11的前飾板壁。面板10具有內(nèi)表面12，內(nèi)表面12具有優(yōu)選地以從內(nèi)表面向上延伸的肋形成的焊接軌道或滾道13，從而與氣囊壁11的外凸緣14結(jié)合(例如通過如熱板焊接的塑料焊接)。
[0046]氣囊壁11具有位于中心附近用于安裝氣體發(fā)生器(未示出)的凹部15以及設(shè)置在中心附接部內(nèi)用于將總成附接到例如雜物箱蓋的內(nèi)板(未示出)的作用面的多個安裝塔16。在塔16和外凸緣14之間形成褶皺區(qū)17，以便一系列的褶皺在充氣期間可以以容許飾板10向乘客艙移動以緩沖對乘客的碰撞的方式展開。
[0047]軌道13和凸緣14的熱焊形成了從氣體發(fā)生器接收充氣氣體的氣囊腔。在熱焊操作期間，可以使用熱板、激光或其他熱源來熔化軌道13和凸緣14的塑料材料，并且在移除熱源之后，軌道13和凸緣14可以被壓到一起并且冷卻，以使熔化的材料混合并且焊接在一起，產(chǎn)生如圖3所示的總成。
[0048]圖4示出了本發(fā)明的氣囊元件20，其中焊接凸緣21圍繞氣囊元件20形成外圍環(huán)。氣囊元件20進一步包括位于焊接凸緣21和中心附接部23之間的褶皺區(qū)22。為了形成多個整體鉚釘部，多個沉孔24分布在焊接凸緣21上，穿透焊接凸緣21的相對面。優(yōu)選地，沉孔24可以圍繞外圍均勻地分開，以使沉孔24的中心將焊接凸緣21的外圍環(huán)平分。
[0049]如圖6和7所示，每個沉孔在上表面25和下表面26之間延伸以形成孔，塑料材料在熱焊期間從飾板上的焊接軌道流過該孔，如下面所述。每個沉孔24由各自的頸部27和頭部28組成。頸部27和頭部28優(yōu)選地是同軸的并且可以具有圓柱狀形狀。頭部28穿透上表面25且具有比頸部27更大的直徑，從而提供從頸部27徑向向外延伸的內(nèi)凸臺29。在圖6和圖7中，內(nèi)凸臺29與下表面26大體上平行。頸部27穿透下表面26，以在熱焊期間為源自飾板的熔化的塑料材料提供流動通道。
[0050]因此，沉孔24的目的是在熱焊期間接收來自前飾板上的焊接軌道的塑料材料流，其中熔化的塑料材料流過每個頸部且在遍布于每個頭部中的內(nèi)凸臺上以形成整體鉚釘部，該整體鉚釘部用于增加焊縫的機械強度。本發(fā)明用于熱焊主動墊總成的方法優(yōu)選包括使用注塑成型來單獨成型塑料飾板和塑料氣囊元件。如圖8所示，具有沉孔24的氣囊元件20與飾板30適當(dāng)?shù)貙R，以使焊接凸緣21的第一表面26與飾板30的焊接軌道31對齊。輻射熱源32(例如熱板或激光發(fā)生器)放置在表面26和焊接軌道表面31之間。為了熔化表面26和31處的塑料材料層而激活熱源32。之后收回?zé)嵩?2并且壓縮焊接凸緣21和飾板30，如圖9所示。壓縮的結(jié)果是相面對的表面的塑料材料混合，從而形成常規(guī)的熱焊部。此外，焊接軌道31在沉孔24頸部27附近熔化的塑料材料在壓縮期間流過各自的頸部27，其流動量足以流入頭部28并且蔓延到內(nèi)凸臺29上。最后，冷卻飾板和氣囊元件，以使固化后的焊接軌道材料在沉孔內(nèi)形成鉚釘部。
[0051]圖10是示出了已形成的熱焊結(jié)合部33的剖視圖，熱焊結(jié)合部33將焊接凸緣21和飾板30未熔化的塑料材料接合。熱焊熔化部33延伸進入每個沉孔24內(nèi)以形成整體鉚釘部35，整體鉚釘部35在沉孔24的頭部28內(nèi)擴展，以便通過各自的內(nèi)凸臺29和圍繞每個頸部27較窄的塑料材料機械地固定每個鉚釘部。圖5示出了分布在焊接凸緣21外圍上方的已形成的整體鉚釘部35。如圖5所示，鉚釘部35可以在整個外圍上方形成或可以僅用在需要另外加固以承載充氣力的區(qū)域。由于沉孔24可以在氣囊元件的初始注塑成型期間形成，因此在不增加部件或不增加程序的情況下可以獲得增加的接合強度。
[0052]沉孔24可以根據(jù)除圖4-10中示出的優(yōu)選的圓柱狀(盤狀)形狀之外的多種可替換的輪廓形成。例如，圖1lA和IlB中的沉孔40具有橢圓輪廓的頭部41和頸部42。圖12是示出了具有成形為矩形長方體(盒狀)的頭部44和頸部45的沉孔43的俯視圖。沉孔43的側(cè)剖視圖表現(xiàn)為與圖1lA所示的剖面一致。在每種情況下，為了提供用于接收從頸部蔓延的塑料材料的內(nèi)凸臺，頭部具有比頸部更大的輪廓。
[0053]圖13A和13B示出了供選擇的實施例，其中頭部由準(zhǔn)圓柱狀輪廓形成。更具體地，沉孔46由具有傾斜的外緣48和相對于焊接凸緣的下表面傾斜的內(nèi)凸臺50的頭部47組成。傾斜的表面可以提供在沉孔46內(nèi)形成的鉚釘部的頭部的更大聯(lián)鎖。
【主權(quán)項】
1.一種提供機動車輛內(nèi)飾表面的主動墊，包含: 塑料成型的外飾板，所述外飾板具有位于內(nèi)表面上的焊接軌道；以及塑料成型的可擴展氣囊元件，所述氣囊元件具有配置用于附接到所述車輛的支撐結(jié)構(gòu)的中心附接部、沿著外圍邊緣具有朝向所述飾板內(nèi)表面的第一表面和第二相對表面的焊接凸緣以及位于所述中心附接部和所述焊接凸緣之間的褶皺區(qū)，其中所述焊接軌道和所述焊接凸緣通過熱焊部接合以形成密封腔； 其中，多個沉孔分布在所述焊接凸緣上，其中每個所述沉孔在所述第一表面和所述第二表面之間延伸，其中每個所述沉孔由穿透所述第一表面的頸部和穿透所述第二表面的頭部組成，并且其中每個所述頭部包括從所述頸部橫向延伸的內(nèi)凸臺； 其中所述熱焊部包括塑料成型材料，所述塑料成型材料從所述熱焊軌道流過每個所述頸部且蔓延到每個所述頭部中的所述內(nèi)凸臺上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動墊，其中所述焊接軌道和所述焊接凸緣限定外圍環(huán)，并且其中所述沉孔圍繞外圍隔開而平分所述外圍環(huán)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動墊，其中所述頸部和所述頭部限定各自的圓柱。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主動墊，其中各自的所述頸部和所述頭部是同軸的。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動墊，其中所述內(nèi)凸臺平行于所述第一表面。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動墊，其中所述內(nèi)凸臺相對于所述第一表面傾斜。7.—種主動墊，包含: 飾板，所述飾板具有外圍焊接軌道；以及 褶皺氣囊元件，所述褶皺氣囊元件可附接到車輛且包括與所述焊接軌道熱焊的外圍凸緣； 其中沉孔分布在所述焊接凸緣上，所述沉孔包含各自的頸部和頭部，其中所述熱焊部包括從所述焊接軌道流過每個所述頸部并且遍布于每個所述頭部中的內(nèi)凸臺上的塑料材料。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的主動墊，其中所述焊接軌道和所述焊接凸緣限定外圍環(huán)，并且其中所述沉孔圍繞外圍隔開而平分所述外圍環(huán)。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的主動墊，其中所述頸部和所述頭部限定各自的圓柱。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的主動墊，其中各自的所述頸部和所述頭部是同軸的。
【文檔編號】B60R21/04GK105835822SQ201610051617
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年1月26日
【發(fā)明人】布蘭登·M·阿塞拉格, 肖恩·B·韋斯特, 斯泰西·H·瑞恩斯, 詹姆斯·哈德利·繆特
【申請人】福特全球技術(shù)公司