具有用于負(fù)載管理的主動排氣口的主動墊式安全氣囊的制作方法
【專利摘要】一種具有塑料成型的、可膨脹的前壁和塑料成型的后壁的主動墊式安全氣囊，后壁圍繞實(shí)質(zhì)密封的外圍與前壁結(jié)合以形成可充氣的囊袋。后壁包括至少一個主動排氣口和至少一個實(shí)質(zhì)環(huán)形的褶狀擋板。充氣機(jī)響應(yīng)于車輛的碰撞事件，將充氣氣體耦接至可充氣囊袋中。主動排氣口包含在后壁上的窗口開口和與窗口開口并置的一體成型的蓋片。蓋片具有對應(yīng)于第一流量系數(shù)的未偏轉(zhuǎn)位置，和對應(yīng)于小于第一流量系數(shù)的、非零的第二流量系數(shù)的偏轉(zhuǎn)位置。當(dāng)乘客沖擊導(dǎo)致的可充氣囊袋中的壓力大于預(yù)定壓力時，蓋片從未偏轉(zhuǎn)位置移動至偏轉(zhuǎn)位置。
【專利說明】具有用于負(fù)載管理的主動排氣口的主動墊式安全氣囊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及機(jī)動車輛中用于乘員碰撞保護(hù)的主動墊式安全氣囊，并且更具體地涉及具有由塑料壁板形成的可充氣囊袋的主動墊式安全氣囊，該可充氣囊袋在沖擊期間根據(jù)乘客沖擊墊式安全氣囊的能量排氣以管理放氣速率。
【背景技術(shù)】
[0002]主動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乘員的創(chuàng)傷的車輛乘員防護(hù)裝置。與充氣時從后部各種開口出現(xiàn)的由各種各樣的纖維織物制成的可展開的氣囊靠墊相反，在碰撞事件開始時，主動墊式安全氣囊利用內(nèi)飾表面自身膨脹來通過充氣氣體的作用吸收沖擊并耗散能量。通過引用的方式結(jié)合于此的、2012年6月26日公布的第8，205，909號美國專利公開了一種與手套箱門整合為一體的輕質(zhì)且具有視覺吸引力的主動膝部墊式安全氣囊。同樣通過引用的方式結(jié)合于此的、專利申請公布號2012/0267878A1的未決美國專利申請公開了一種典型結(jié)構(gòu)，其中主動墊式安全氣囊包括面向車輛乘員并沿著密封的外圍附接到基壁或者面板的前壁或面板。為了提供可充氣的囊袋，一個或者兩個壁都是可變形的。例如，基壁可具有在充氣時變直的褶狀(即，折疊狀)區(qū)域。在展開前、非充氣條件下，壁最初間隔開較小的距離。這容許充氣氣體以一種實(shí)現(xiàn)整個面板均勻充氣的方式進(jìn)入。
[0003]主動墊式安全氣囊的典型囊袋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，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)合必須是牢固的，以抵抗充氣期間的高壓所產(chǎn)生的分離。可以通過例如熱焊接形成外圍密封。
[0004]已知的是，當(dāng)乘員接觸氣囊時，為了優(yōu)化能量的耗散，充氣氣體應(yīng)該排出以容許安全氣袋的可控壓縮，從而安全地減速沖擊的乘員。一些常規(guī)的安全氣袋已經(jīng)使用排氣口，該排氣口只有在響應(yīng)安全氣袋內(nèi)的壓力達(dá)到預(yù)定閾值時才打開。在主動墊式安全氣囊使用由成型塑料面板構(gòu)成的囊袋的情況下，一直為可充氣囊袋排氣以保持其在非碰撞狀況期間基本上為大氣壓力是可取的。此外，由于面板材料是相對易曲的,包含主動墊式安全氣囊的內(nèi)飾組件在溫度極限期間可以發(fā)生明顯的變形。此外，避免使用現(xiàn)有技術(shù)中已知類型的昂貴的、復(fù)雜的排氣閥是可取的。
[0005]通過引用的方式結(jié)合于此的、美國專利公布2012/0248742A1公開了一種用于主動墊式安全氣囊的主動排氣口，其中排氣口在低壓力時具有通過該排氣口的低流量，并且在較高壓力下具有通過該排氣口的較高流量。排氣口在充氣初始階段的減小的流量允許使用較小(較便宜的)充氣機(jī)，同時在較高壓力下的較高排氣流量通過限制壓力上升和避免可能引起密封破裂的大的撕力來幫助確保外圍焊縫的完整性。
[0006]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，響應(yīng)于較高壓力而采取較高流量系數(shù)的主動排氣口在一些情況下，例如比較硬的沖擊(例如，比較重的乘客以中等速度移動或者體型較小的乘客以較高的速度移動)，可以導(dǎo)致不足的能量管理。在這些特殊的情況下，不希望的囊袋的快速放氣可以導(dǎo)致沖擊體的不充足的初始減速，然后，一旦墊式安全氣囊完全潰陷，可能接著是墊式安全氣囊降到最低點(diǎn)(以及沖擊體的突然減速)。本發(fā)明克服了這些困難，同時提供了一種可以用簡單的、低成本的方法制造的具有高度可靠性的主動排氣口結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]在本發(fā)明的一個方面中，主動墊式安全氣囊安裝在機(jī)動車輛中的乘客廂的內(nèi)飾表面。配備塑料成型的、可膨脹的前壁用于朝向乘客廂中的乘客展開。塑料成型的后壁圍繞實(shí)質(zhì)密封的外圍與前壁結(jié)合以形成可充氣的囊袋，其中后壁包括至少一個主動排氣口和至少一個實(shí)質(zhì)環(huán)形的褶狀擋板(baffle)。充氣機(jī)響應(yīng)于車輛的碰撞事件，將充氣氣體耦接至可充氣囊袋中。主動排氣口包含在后壁上的窗口開口和與窗口開口并置的一體成型的蓋片(flap)。蓋片具有對應(yīng)于第一流量系數(shù)的未偏轉(zhuǎn)位置，和對應(yīng)于小于第一流量系數(shù)的、非零的第二流量系數(shù)的偏轉(zhuǎn)位置。當(dāng)由乘客沖擊導(dǎo)致的可充氣囊袋中的壓力大于預(yù)定壓力時，蓋片從未偏轉(zhuǎn)位置移動至偏轉(zhuǎn)位置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是可以應(yīng)用本發(fā)明的一種主動膝部墊式安全氣囊手套箱門系統(tǒng)的向外部觀看的分解透視圖。
[0009]圖2是主動墊式安全氣囊的可充氣囊袋總成的后部透視圖。
[0010]圖3是顯示了在各種撞擊事件期間的囊袋壓力的比較曲線。
[0011]圖4是具有根據(jù)本發(fā)明配置的主動排氣口的后壁的后部透視圖。
[0012]圖5和6分別顯示了在未偏轉(zhuǎn)位置的圖4所示的主動排氣口的透視圖和橫截面圖。
[0013]圖7和8分別顯示了在偏轉(zhuǎn)位置的圖4所示的主動排氣口的透視圖和橫截面圖。
[0014]圖9是圖4所示的主動排氣口的俯視平面圖。
[0015]圖10和11分別是本發(fā)明主動排氣口的可選實(shí)施例的透視圖和橫截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]現(xiàn)參考圖1，現(xiàn)有技術(shù)的主動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。基板11可以如圖1所示地通過鉸鏈連接至存儲腔或者手套箱12從而連接到車輛，或者安裝到另外的結(jié)構(gòu)，比如，位于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)座位的個體的膝蓋。
[0017]基板11充當(dāng)用于支承由后壁13和前壁14形成的可充氣囊袋的反作用面，后壁13和前壁14沿著其外圍15結(jié)合。壁13和14優(yōu)選地由成型塑料(例如熱塑性聚烯烴(TPO))制成，且通過塑態(tài)熱焊接、比如熱板或者振動焊接來結(jié)合，以構(gòu)成用于形成可充氣囊袋的、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充氣墊式安全氣囊。前壁14可以包含A類內(nèi)飾表面，例如手套箱門的外部，或者附加的表皮或者遮蓋物(未顯示)可應(yīng)用于其外表面。
[0018]圖2是用于主動墊式安全氣囊的一種已知的可充氣囊袋20的后視圖。塑料成型的前壁21覆蓋于塑料成型的、可膨脹后壁22的上面。壁21和22圍繞封閉的外圍區(qū)域23連接以形成可充氣囊袋，該可充氣囊袋具有在壁21和22之間的開放中心空間，以便在碰撞事件中容納來自安裝在后壁22的凹陷25中的充氣機(jī)24的充氣氣體。后壁22包括例如26和27這樣的多個褶狀物來適應(yīng)后壁22在充氣期間的膨脹。多個凸出物28用于將后壁22安裝至反作用面。由穿過內(nèi)壁22的星號形狀圖案組成的排氣孔30在充氣之前及在充氣期間用于事先為中心空間排氣。
[0019]圖3顯示了曲線35，該曲線35展示了在充氣事件期間隨著時間的推移而不斷變化的壓力，在該充氣事件中，充氣機(jī)在時間t=0時被激活。在沿著時間段36的充氣初始階段期間，開始膨脹的可充氣囊袋里面的壓力上升。由于囊袋膨脹仍在繼續(xù)，并且來自充氣機(jī)的氣體輸出量開始變小，曲線35開始在時間段37平穩(wěn)。由于耗盡了充氣氣體的供給，在沒有任何針對墊式安全氣囊的外部撞擊的情況下，來自囊袋里面的氣體的正常排放導(dǎo)致如時間段38所示的最終壓力下降。在點(diǎn)42發(fā)生的撞擊事件中，囊袋壓力可以遵循如時間段40所示的不同的軌跡。在相對較低的能量沖擊中(例如，體型小的乘客或者慢的沖擊)，囊袋中的壓力在初始沖擊期間可以沿著時間段40僅稍微地上升。這可能會導(dǎo)致在排放氣體的隨后流量的輕微增加，所以時間段40所示的最終壓力下降的軌跡在時間上比沿著如時間段38所示的沒有沖擊負(fù)載時最終壓力下降的軌跡更早發(fā)生，但是軌跡持續(xù)足夠長的時間以減速沖擊負(fù)載。
[0020]高能量沖擊軌跡43對應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)中的墊式安全氣囊的壓力變化，其中，固定容量的排氣口或主動排氣口響應(yīng)于更高的壓力來更快地為囊袋放氣，該主動排氣口在更高壓力下遞增地開放。較大的沖擊能量引起囊袋壓力的較大即時增加，隨后是壓力更快的和更急劇的損失。軌跡43對應(yīng)于沖擊能量的非優(yōu)化管理，因?yàn)橥ㄟ^排氣口的充氣氣體的迅速損失意味著墊式安全氣囊不能充分地使沖擊乘客減速。低能量和高能量沖擊都遵循與軌跡40相似的軌跡是可取的。這在本發(fā)明中通過提供主動排氣口實(shí)現(xiàn)，該主動排氣口具有在初始充氣期間的第一流量系數(shù)，并具有在針對墊式安全氣囊的、使壓力增大至高于預(yù)定壓力的重沖擊期間的較低(即，較小的)流量系數(shù)。
[0021]在圖4所示的本發(fā)明的一個實(shí)施例中，后壁45具有圍繞多個褶狀擋板47和48安置的外圍焊接凸緣46。后壁45的中心區(qū)域50包括用于充氣機(jī)的凹陷51和安裝至反作用面(未顯示)的凸出物52。擋板47容納主動排氣口 54和55 (雖然可以采用不同數(shù)量的排氣口或在后壁45任何位置的排氣口布置)。
[0022]圖5和6更詳細(xì)地顯示了主動排氣口 54。T型窗口 60成形為褶狀擋板47中的孔，其具有在側(cè)壁61和62之間的基部部分和沿著較寬的頂部邊緣63的狹槽部分?？善D(zhuǎn)的蓋片65與后壁45 —體成型并與窗口 60并置。上部邊緣63與褶狀擋板47的頂端對準(zhǔn)，并且其大小調(diào)整為容許蓋片65的上部邊緣66擺動通過窗口 60的上部部分。蓋片65具有在窗口邊緣61和62之間的擔(dān)當(dāng)活動鉸鏈的下部邊緣67。圖5和6顯示了處于未偏轉(zhuǎn)位置的蓋片65，其中充氣氣體可以通過窗口 60的下部和上部部分。
[0023]圖7和8顯示了移動至偏轉(zhuǎn)位置的蓋片65，其移動是由于乘客沖擊囊袋所引起的可充氣囊袋里面的壓力大于預(yù)定壓力的結(jié)果。當(dāng)預(yù)定壓力(即，蓋片65的內(nèi)和外側(cè)之間的壓力差足夠使其關(guān)于活動鉸鏈67樞轉(zhuǎn))存在時,蓋片65實(shí)質(zhì)上封閉窗口 60的下部部分，因此只有窗口 60的上部部分可用于將氣體從可充氣囊袋中排出。由于減少的區(qū)域可用于通過氣流，因此在偏轉(zhuǎn)位置產(chǎn)生的流量系數(shù)低于在充氣初始階段期間的流量系數(shù)。然而，由于窗口 60的上部部分保持打開，因此總是保持非零的流量系數(shù)。由于總是提供大于或者等于第二系數(shù)的流量系數(shù)，因此可能總是確保最低程度的針對焊縫破裂的保護(hù)和響應(yīng)于對應(yīng)的最低程度放氣的最小量的能量吸收。更具體地，由于在更廣范圍的沖擊能量中得到更加一致的放氣速度，在各種低或高能量沖擊中得到更有利的能量管理。
[0024]將至少一個主動排氣口放置在鄰近外圍焊接凸緣的褶狀區(qū)域中是有各種優(yōu)點(diǎn)的。特別是，設(shè)計者可以模擬施加給可充氣囊袋壁和外圍焊縫(即，沒有排氣口)的膨脹力以便識別具有焊縫破裂最高概率的局部區(qū)域。然后設(shè)計者可以將主動排氣口放置于緊密接近焊接外圍上的該位置，因此將局部地減少力并減少焊縫破裂的可能性。此外，本實(shí)施例的擋板位置適合于用已知的模塑成型裝置和方法容易地制造。
[0025]如圖9所示，褶狀擋板47具有頂端P和底部B。窗口 60的邊緣63和蓋片65的邊緣66實(shí)質(zhì)上與頂端P對齊，同時活動鉸鏈67實(shí)質(zhì)上與底部B對齊。除了方便制造的目的，窗口和蓋片的這種定向在囊袋充氣期間是與褶狀擋板47的展開相兼容。
[0026]圖10和11說明了可選的實(shí)施例，其中后壁70包括窗口 71和可偏轉(zhuǎn)的蓋片72。窗口 71包括從可充氣囊袋的內(nèi)側(cè)向外延伸至端部74的斜面73，端部74布置在蓋片72的端部75的上方。蓋片72可具有減薄的邊緣76以形成活動鉸鏈，從而在如圖所示77處的高能量乘客沖擊期間的高于預(yù)定壓力的壓力使蓋片72圍繞活動鉸鏈76偏轉(zhuǎn)至如圖中虛線所示的偏轉(zhuǎn)位置78。由于邊緣75接近邊緣74，因此主動排氣口的流量系數(shù)被減少。通過在斜面73橫向側(cè)的開口，保持了最小的流量系數(shù)。因此，主動排氣口執(zhí)行與先前描述的實(shí)施例中相同的功能。
【權(quán)利要求】
1.一種安裝在機(jī)動車輛中的乘客廂的內(nèi)飾表面的主動墊式安全氣囊，其特征在于，包含: 用于朝向乘客廂中的乘客展開的、塑料成型的、可膨脹的前壁； 圍繞實(shí)質(zhì)密封的外圍與前壁結(jié)合以形成可充氣的囊袋的塑料成型的后壁，其中后壁包括至少一個主動排氣口和至少一個實(shí)質(zhì)環(huán)形的褶狀擋板；以及 響應(yīng)于車輛的碰撞事件將充氣氣體耦接至可充氣囊袋中的充氣機(jī)； 其中主動排氣口包含在后壁上的窗口開口和與窗口開口并置的一體成型的蓋片，其中蓋片具有對應(yīng)于第一流量系數(shù)的未偏轉(zhuǎn)位置和對應(yīng)于小于第一流量系數(shù)的、非零的第二流量系數(shù)的偏轉(zhuǎn)位置，以及其中當(dāng)乘客沖擊導(dǎo)致的可充氣囊袋中的壓力大于預(yù)定壓力時，蓋片從未偏轉(zhuǎn)位置移動至偏轉(zhuǎn)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動墊式安全氣囊，其特征在于，窗口開口具有可被蓋片封閉的第一部分和當(dāng)蓋片在偏轉(zhuǎn)位置時保持開啟的第二部分，因此主動排氣口總是提供大于或者等于第二流量系數(shù)的流量系數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動墊式安全氣囊，其特征在于，蓋片包括沿著邊緣將蓋片結(jié)合至后壁的活動鉸鏈部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動墊式安全氣囊,其特征在于,后壁包括多個主動排氣口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動墊式安全氣囊，其特征在于，主動排氣口位于擋板上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的主動墊式安全氣囊，其特征在于，蓋片包括沿著邊緣將蓋片結(jié)合至后壁的活動鉸鏈部分，并且其中活動鉸鏈與擋板的底部邊緣對齊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述 的主動墊式安全氣囊，其特征在于，窗口開口是T型并且其中蓋片從T型窗口開口底部的后壁上延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的主動墊式安全氣囊，其特征在于，主動排氣口位于擋板上，其中蓋片包括沿著邊緣將蓋片結(jié)合至后壁的活動鉸鏈部分，其中活動鉸鏈與擋板的底部邊緣對齊，并且其中T型窗口具有與擋板的頂端對齊的上部邊緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動墊式安全氣囊，其特征在于，窗口開口包括具有末端端部的斜面，斜面用于接受處于偏轉(zhuǎn)位置的蓋片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動墊式安全氣囊,其特征在于，內(nèi)和外壁由熱塑性聚烯烴組成，其中內(nèi)和外壁通過熱焊接沿著封閉的外圍連接，并且其中主動排氣口放置在接近于焊接外圍上的、在可充氣囊袋充氣時具有局部焊縫破裂最高概率的位置。
11.一種車輛中的主動墊式安全氣囊主動排氣的方法，其特征在于，墊式安全氣囊包括具有前壁和后壁的囊袋，該前壁和后壁限定了在車輛碰撞事件中用于容納來自氣體源的充氣氣體的內(nèi)腔，該方法包含以下步驟: 在囊袋中配置排氣口，以便在通過排氣口的壓力差低于第一預(yù)定值時提供第一流量系數(shù)，并在壓力差大于或者等于第二預(yù)定值時提供第二流量系數(shù)，其中第二流量系數(shù)是非零的并小于第一流量系數(shù)，以及其中第二預(yù)定值對應(yīng)于在充氣時發(fā)生的針對囊袋的重沖擊； 響應(yīng)于碰撞事件啟動將充氣氣體傳送至囊袋中，其中在充氣氣體初始傳送以充氣囊袋期間，充氣氣體根據(jù)第一流量系數(shù)從排氣口流出；以及 當(dāng)壓力差上升至第二預(yù)定值時，排氣口通過以第二流量系數(shù)排出充氣氣體來自動地響應(yīng)于針對囊袋的沖擊。
12.—種用于主動墊式安全氣囊的囊袋，其特征在于，包含: 前壁；以及 后壁，后壁圍繞外圍結(jié)合至前壁以限定可充氣的腔并且具有在碰撞期間用于排出供應(yīng)至腔中的充氣氣體的可變排氣口，排氣口在初始充氣期間具有第一流量系數(shù)并且在針對囊袋的重沖擊期間具有較小的·流量系數(shù)，該重沖擊使腔內(nèi)的壓力增加到高于預(yù)定壓力。
【文檔編號】B60R21/239GK103847678SQ201310646581
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月4日
【發(fā)明者】尼古拉斯·安德魯·馬佐基, 蒂莫西·斯科特 申請人:福特全球技術(shù)公司