CN105270313A - 带有形成于连接突起部分的主动排气孔的主动垫式安全气囊 - Google Patents

Abstract

一种主动垫式安全气囊安装于机动车辆中的乘客舱的内部装饰表面。塑料成型的前壁向乘客舱内的乘员在展开方向展开。塑料成型的后壁围绕实质上密封的周边与前壁接合，以形成可充气的气囊。后壁包括至少一个实质上圆周的起褶的挡板，以及多个从中心区域凸起的连接塔，其设置在挡板内部，以便与反作用表面接合。气体发生器将充气气体注入可充气的气囊中，以响应于车辆的撞击事件。至少一个连接塔包括纵长的凹槽，其部分地凹进连接塔的表面，以提供配置成在充气期间于预定压力下撕裂开的变薄的壁部分。

Description

带有形成于连接突起部分的主动排气孔的主动垫式安全气囊

背景技术

本发明总体涉及机动车辆中用于乘员防撞保护的主动垫式安全气囊，以及更具体地，涉及一种带有由塑料壁板制成的可充气的气囊的主动垫式安全气囊，该可充气的气囊通过响应于膨胀压力而破裂的变薄的壁部分来排放气体。

主动垫式安全气囊是车辆乘员保护设备，其具有气体可充气的气囊以吸收冲击和减少在碰撞过程中对乘员的创伤。相对于一旦充气从各种开口的后面出现的各种纤维织物制得的可展开的安全气囊垫子，主动垫式安全气囊使用内装饰表面本身来在碰撞事件开始时展开，用于吸收冲击和通过充气气体的作用消散能量。美国专利号8,205,909，公告日期2012年6月26日的美国专利——其通过引用并入本文——公开了一种集成到轻质和视觉上有吸引力的手套箱门中的主动膝部垫式安全气囊。美国专利号8,474,868，公告日期2013年7月2日的美国专利——其也通过引用并入本文——公开了一种典型的结构，其中主动垫式安全气囊包括面对车辆乘员的前壁或装饰板，其沿密封周边附接到后壁或气囊壁。为了提供可展开的、可充气的气囊，壁的一个或两个是可变形的。例如，气囊壁可以具有可在充气过程中拉直的褶状的(即，折叠状的)区域。壁在它们的预展开前非充气的情况下时最初隔开少量。这允许充气气体以实现整个面板均匀充气的方式进入。

用于主动垫式安全气囊的典型气囊的前壁和后壁由模塑的热塑性塑料比如聚乙烯，聚烯烃或PVC(聚氯乙烯)组成。它们典型地被注塑成型但也可以被吹塑成型。当分别形成时，前壁和后壁必须在它们的周边周围密封地连接是为了形成可充气的气囊。连接必须是强有力的以抵抗由于充气过程中的高充气压力导致的以及当乘客碰撞垫式安全气囊时产生的分离。例如，周边密封通过热焊形成。

众所周知，当乘员接触充安全气囊或主动垫式安全气囊时，为了最优化能量的耗散，充气气体应当被排出以允许安全气囊的可控塌陷，该可控塌陷安全地使撞击的乘员减速。美国专利号8,328,233，公告日期2012年12月11日的美国专利——其通过引用并入本文——公开了一种用于主动垫式安全气囊的可变排气孔，其中排气孔在低压力下拥有低流速，并在较高压力下拥有较高流速穿过排气孔。在充气初期，排气孔的降低的流速允许使用较小的(成本低的)气体发生器，而在较高压力下的较高排气流速有助于通过限制压力增加以及避免可能导致密封失效的大的剪切力来确保***焊接的完整。

用于在充气期间和被撞击的乘客加载的期间自适应地排放充气气体的各种类型的结构和位置已经被公开。已经公开的排气位置有例如面向前壁的气囊壁的中心平坦区域上、形成***焊接轨迹的前装饰板上的竖肋中、以及在气囊壁的起褶的挡板区域中。先前公开的用于形成主动排气孔的结构相对复杂，并且需要复杂的制造步骤，这导致了制造成本的增加。已知排气孔还可以典型地被放置于气囊充气期间明显变形的结构上，这导致了在展开期间难以控制或预料的排气的变化。此外，用于排气孔布置的已知区域并不总是足够大，以容纳所有所需的排气区域。

发明内容

本发明涉及将一个或更多主动排气孔放置于形成于气囊壁内的连接塔中，该连接塔从气囊壁凸起，用于附接至反作用表面。由于连接塔的侧面的定向，可以在气囊壁的注射成型期间使用适当的工具嵌件轻易地形成凹槽部件，以便生成变薄的壁，其在充气过程中撕裂开以限制压力积累。凹槽部件的尺寸、形状以及数量可以被简单地调整，以制定排气性能，包括阈值压力和流量。此外，连接塔提供丰富的表面区域，以便在需要时容纳大型排气区域。

在本发明的一个方面，主动垫式安全气囊安装于机动车辆中乘客舱的内部装饰表面。塑料成型的前壁向乘客舱内的乘员在展开方向展开。塑料成型的后壁围绕实质上密封的周边与前壁接合，以形成可充气的气囊。后壁包括至少一个实质上为圆周的起褶的挡板，以及多个从中心区域凸起的连接塔，其配置于挡板内部，以便与反作用表面接合。气体发生器将充气气体注入可充气的气囊中，以响应于车辆的撞击事件。至少一个连接塔包括纵长的凹槽，其部分地凹进连接塔的表面，以提供配置成在充气期间于预定压力下撕裂开的变薄的壁部分。

附图说明

图1是本发明可以应用到的类型的现有技术的主动膝部垫式安全气囊手套箱门***的向外看的分解透视图；

图2是主动垫式安全气囊的可充气的气囊总成的后部透视图；

图3是显示现有技术的主动垫式安全气囊的侧向截面图；

图4是拥有用于形成主动排气孔的变薄的部分的连接塔的透视图；

图5是图4所示的主动排气孔在被充气气体撕裂开后的透视图；

图6是带有另一实施例的包括引爆肋(initiatorrib)的主动排气孔的连接塔的透视图；

图7是图6所示的连接塔的截面视图；

图8是图6所示的连接塔沿图7的线8-8的截面视图；

图9是用于在连接塔内表面上形成凹槽的模具嵌件的第一实施例的水平截面图；

图10是用于在连接塔内表面上形成凹槽的模具嵌件的第二实施例的水平截面图；

图11是显示形成于连接塔内的凹槽部件的另一实施例的垂直截面图。

具体实施方式

现在参照图1，现有技术主动膝部垫式安全气囊***10具有底板组件11，其形成用于垫式安全气囊的基座。如图1所示，底板11例如要么通过从储存腔或手套箱12铰接来附接到车辆，要么安装至另一结构，例如位于转向柱下方的仪表板支撑件。在车辆内的相应的座椅位置中驾乘的个人的膝盖可以接近这样的位置。

在本实施例中，底板11是车门内壁或衬垫，其充当用于支撑通过在它们的周边15连接的后(气囊)壁13和前(装饰板)壁14形成的可充气的气囊的反作用表面。壁13和14优选由模塑的塑料(比如热塑性聚烯烃(TPO))组成并且通过塑料热焊比如热板或振动焊接接合，以在中央区域17的周围形成周边密封从而形成可充气的气囊。充气气体来源16被电子地控制，用来在碰撞过程中激活以释放气体来使垫式安全气囊充气。前壁14可以包含A类内部装饰表面比如手套箱门的外部，或额外的表层或覆盖物(未显示)可以应用到它的外表面。

图2是一种已知类型的用于主动垫式安全气囊的可充气的气囊20的后视图。塑料成型的前壁21覆盖塑料成型的可膨胀的后壁22。壁21和22在闭合周边区域23周围被接合，以形成具有在壁21和22之间的开放中央容积的可充气的气囊来在碰撞事件过程中从安装在气囊壁22的凹部25中的气体发生器24接收充气气体。后壁22包括多个褶，比如26和27，以在充气过程中容纳后壁22的膨胀。多个连接塔(即，突起部分)28从后气囊壁22的中心部分凸出，其被定位于挡板褶26和27内。塔28用来安装后壁22到反作用表面(未显示)。包含星号状图案的排气孔30切割穿过给气囊腔排气的气囊壁22。

图3显示了垫式安全气囊31的截面图，其包括周边密封至气囊壁33的前装饰壁32。气囊壁33包括焊接至反作用壁35的连接塔34，该反作用壁35可以例如由手套箱门内衬组成。在展开过程中，由于向气囊空腔36内提供充气气体，前装饰壁32向车辆的乘客舱中的乘员在展开方向37中展开。

本发明介绍了在一个或更多连接塔内的一个或更多变薄的壁部分(即，凹槽)。如图4所示，连接塔40从气囊壁41处凸起以便在焊接垫42处与反作用表面(未显示)接合。纵长的凹槽43部分地凹陷进入塔40的内表面或外表面，以提供适用于在充气过程中于预定压力下撕裂开的变薄的壁部分。在凹槽43处的变薄削弱了壁41。另外，出现在凹槽43纵边处的厚度的急剧转变使应力集中在边缘。图5显示了在沿变薄的壁部分的应力线14处以片状阀的方式突然发生的撕裂，从而允许充气气体45泄露。凹槽43的撕裂开主动地为气囊腔室排气，以保持垫式安全气囊内的压力低于可能会出现焊接失效的地方的压力，并促进能量吸收特性用于使撞击的乘客减速。产生的开口的尺寸以及出现撕裂的压力可以运用凹槽的倾斜的厚度以及如下所述的与凹槽对齐的引爆部件的布置来控制。

在一个示例中，像引爆肋这样的模制部件与凹槽并列，以便使应力沿凹槽的一条纵边集中。减小的凹槽厚度与增加的肋的厚度的相互作用有助于设置用于撕裂开排气孔的期望阀值压力。如图6所示，连接塔52从气囊壁51处凸起，以提供用于附接至反作用壁的焊接表面52。凹槽53在塔50的内表面中建立变薄的壁部分，并且在塔50的相对的外表面55中形成引爆肋54，以使肋54拥有实质上与凹槽53的纵侧对齐的一侧。肋54优选地与气囊壁51的外表面55和上表面56一起整体成形，以使在气囊充气过程中壁51的展开导致沿肋54的张力。为此，凹槽53和肋54定向于塔50上，以使它们的纵侧在实质上法线方向延伸至气囊壁51的中心区域(即，沿展开方向)。由于肋54在展开方向上的张力，最初撕裂所在的产生的压力线接收到集中的应力。

如图7所示，凹槽53提供塔50的减小的厚度，以使凹槽53的上端57闭合并且下端58打开。开口端允许使用模具嵌件来实现方便的注塑成型，在成型完成后该模具嵌件可以通过为移除而提供的畅通的路径来轻易地取出。图8显示了用于纵长凹槽的各种配置，其适用于在各自所需的压力下撕裂开，并提供各自的开口尺寸，每一个开口的横截面积适于以各自的速度排放气体。凹槽53拥有横跨凹槽53的倾斜厚度(即，从一个纵侧到另一纵侧)，其在纵侧62处提供最小厚度(即，最窄壁厚)。肋54的一侧是实质上与侧面62共面。最小凹槽厚度与相邻的肋54的结合创建了带有所需排气孔特征的尤其强的应力线60。

图8中所见的凹槽53的截面轮廓包含从内表面59延伸至径向的、纵向边缘62的斜边61。斜边61的长度(即，在其上沿周向从径向边缘62延伸的距离)确定撕裂开口的流动截面。凹槽65显示为拥有斜边66和径向边67，以提供具有不同开口压力阀值和不同流动截面的示例。引爆肋68与边67对齐。边66和67在它们的会合处创建了最小壁厚，形成了应力线69。斜边66延伸的距离比凹槽53的边61短得多。因此，当塔50沿应力线69撕裂时，生成的片状阀开口较小并且承载的流量低于在凹槽53处的流量。另外，应力线69处的最小厚度大于应力线60处的最小厚度，这导致需要更高的阀值压力用于在凹槽处撕裂。通常，较长、较浅的斜坡会导致更宽的撕裂，并且将排放更多的充气气体，而较短、较陡峭的斜坡将开口较小并将排放较少的充气气体。

如凹槽70所示，还可以使用非倾斜截面轮廓。由边71、72和73形成三面通道。引爆肋74可以和凹槽的任一纵侧对齐。

图9显示了模具嵌件80的截面图，其适用于在注塑模制的连接塔中形成四个纵长凹槽。凹槽形成于塔的内表面上，对应于倾斜部分81和阶梯部分82。虚线83表示铸模型腔的表面，嵌件80放置到该铸模型腔中。被注入嵌件80和铸模型腔之间的空间中的塑料材料形成连接塔。

图10显示了带有凸出部86的模具嵌件85，该凸出部86配置成生成用于纵长凹槽的三面通道。该铸模型腔轮廓87包括用于在连接塔的外表面上形成相应的引爆肋的插槽88。

由于凹槽的一个纵向末端被成形为开口端，模具嵌件80和85可以被成形为可以轻易地从成型机纵向移走以释放模制件的固体。通过使用稍微更复杂的带有移动件的模具嵌件(例如，带有用于形成凹槽的可伸缩肋)，可以形成如图11所示的闭合的凹槽。因此，连接塔90从气囊壁91延伸，并包括形成于闭合端部93和94之间的内表面中的凹槽。引爆肋95从塔90的相对的外表面伸出，以便如前所述和凹槽62的一个纵侧对齐。

在设计用于在特定车辆中使用的主动垫式安全气囊时，用于发生排气时的阀值压力的目标值以及待维持的流速根据用于车辆的布置和预期撞击载荷被指定。在一个或更多连接塔中要分布多个凹槽，以提供聚合的流量截面，从而获得所需流速。凹槽斜坡和厚度将基于压力和壁材料的强度来确定。

Claims (13)

1.一种用于安装在机动车辆中的乘客舱的内部装饰表面的主动垫式安全气囊，包含：

塑料成型的前壁，用于向乘客舱内的乘客在展开方向展开；

塑料成型的后壁，实质上围绕密封周边与前壁接合，以形成可充气的气囊，其中后壁包括至少一个实质上圆周的起褶的挡板，以及多个从中心区域凸起的连接塔，其设置在挡板内部，以便与反作用表面接合；以及

气体发生器，用于将充气气体注入可充气的气囊中，以响应于车辆的撞击事件；

其中至少一个连接塔包括纵长的凹槽，其部分地凹进连接塔的表面，以提供配置成在充气期间于预定压力下撕裂开的变薄的壁部分。

2.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其中连接塔进一步包括引爆肋，其从塔的相对的表面凸起，与凹槽的纵侧对齐，从而建立开始撕裂时所处的应力线。

3.根据权利要求2所述的主动垫式安全气囊，其中纵长的凹槽和引爆肋各自沿展开方向延伸。

4.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其中凹槽拥有穿过凹槽的倾斜的厚度，以便沿第一纵侧提供最小厚度，从而建立开始撕裂时所处的应力线。

5.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其中凹槽形成于连接塔的内表面中，其中凹槽拥有带倾斜边缘和径向边缘的横截面轮廓，其中倾斜边缘具有从内表面实质上恒定的斜率，以与径向状边缘沿应力线相一致。

6.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其中凹槽在连接塔的内表面中形成，其中凹槽具有包含三面通道的横截面轮廓。

7.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其中凹槽具有穿过凹槽的倾斜的厚度，以便沿一个纵侧提供最小厚度，以及其中连接塔进一步包括引爆肋，其从塔的相对的表面凸起，与凹槽的一个纵侧对齐，从而建立开始撕裂时所处的应力线。

8.根据权利要求7所述的主动垫式安全气囊，其中纵长的凹槽和引爆肋各自实质上沿展开方向延伸。

9.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其中至少一个连接塔包括多个纵长的凹槽，每个凹槽部分地凹进连接塔的表面，以提供配置成在充气过程中于预定压力下撕裂开的变薄的壁部分。

10.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其中连接塔各自为总体上圆柱形状。

11.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其中连接塔各自被焊接至反作用表面。

12.一种用于主动垫式安全气囊的气囊，包含：

装饰壁；

密封至装饰壁的气囊壁，其具有用于接合至反作用表面的中心连接突起部分；以及

在壁之间提供充气气体以使垫式安全气囊充气的气体发生器；

其中至少一个突起部分包括纵长的凹槽，该纵长的凹槽部分地凹进突起部分表面，以提供配置成在充气过程中于预定压力下撕裂开的变薄的壁部分。

13.一种用于车辆的主动手套箱门，包含：

内门板，其配置成跨过手套箱框架以提供反作用表面；

装饰壁；

密封至装饰壁的气囊壁，其具有焊接至反作用表面的中心连接突起部分；以及

在壁之间提供充气气体以使门充气的气体发生器；

其中至少一个突起部分包括纵长的凹槽，该纵长的凹槽部分地凹陷进突起部分表面，以提供配置成在充气过程中于预定压力下撕裂开的变薄的壁部分。