專利名稱：包含聚酯氣囊及氣體發(fā)生器的汽車側(cè)簾式氣囊模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及汽車乘員安全工業(yè)，特別涉及包含聚酯織物氣囊和氣囊氣體發(fā)生器(airbag gas inflator)裝置的汽車氣囊模塊。還公開了基于該聚酯織物的臨界氣體溫度設(shè)計氣囊模塊的方法。
背景技術(shù)：
氣囊是由設(shè)計成在汽車碰撞中快速充氣的撓性封袋構(gòu)成的輔助約束裝置。氣囊通過監(jiān)測車輛內(nèi)的許多相關(guān)傳感器，包括加速儀、碰撞傳感器、側(cè)門壓力傳感器、輪速傳感器、回轉(zhuǎn)儀、制動壓力傳感器和座椅占用傳感器來工作。當(dāng)達(dá)到或超過必要“閾值”時，氣囊控制單元會觸發(fā)氣體發(fā)生器推進(jìn)劑的點(diǎn)火以將織物袋快速充氣。當(dāng)車輛乘員與氣囊碰撞并擠壓氣囊時，氣體以受控方式通過小排氣孔逸出。根據(jù)各車輛類型調(diào)節(jié)氣囊體積和袋中排氣孔的尺寸并在時間和空間上延長乘員的減速。氣囊通常通過使用點(diǎn)燃?xì)饽覛怏w發(fā)生器內(nèi)的固體推進(jìn)劑的煙火裝置來充氣。燃燒的推進(jìn)劑生成惰性氣體，其對正面氣囊而言在大約20至30毫秒內(nèi)和對側(cè)簾式氣囊而言在大約40至50毫秒內(nèi)將氣囊充氣。由于側(cè)簾式氣囊的充氣比正面氣囊慢，常常使用燃燒溫度較低的推進(jìn)劑。熱氣體的使用允許氣囊與使用較低溫的情況相比用較少質(zhì)量氣體實現(xiàn)所需壓力。但是，熱氣體如果在展開和乘員互動過程中與皮膚接觸，會造成熱灼傷危險。氣囊通常由尼龍制成，有時由設(shè)計成耐受高壓和高溫的聚酯織物制成。另外，氣囊通常不是單片的，而是根據(jù)用途具有特定形狀的縫合接縫的多片。另一方法是在織機(jī)上形成氣囊，在其中制造兩個織物層并且織造模式形成以氣囊模式接合兩個織物層的接縫。這種技術(shù)被稱作“一片式織造”或OPW氣囊。因此，將片接合在一起的接縫還必須能耐受高壓和高溫而不破裂。如果接縫在熱和壓力下破裂，會發(fā)生氣囊的災(zāi)難性失效，以造成乘員的重度損傷。 美國專利N0.5，236，775和5，637，114公開了用于氣囊的聚酯織物設(shè)計。美國專利N0.5，540，965公開了通過收縮定型處理獲得的織造聚酯氣囊，優(yōu)選的拉伸斷裂伸長為9至18%。日本申請N0.7-186858公開了由具有(79.4 cN/tex)的韌度和15%的斷裂伸長的聚酯長絲紗織成的輕型聚酯氣囊織物。歐洲專利N0.0 442 373公開了使用較低旦數(shù)的紗線的聚酯氣囊織物。紗線韌度為66 cN/tex,具有19%的斷裂伸長和在200° C下4.7%的熱空氣收縮。美國專利N0.5，637，114公開了未涂布的聚酯氣囊織物。以防破裂縫口(rip-stop)構(gòu)造織造470 dtex, 100長絲紗。該紗線具有66.8 cN/tex的韌度和21.5%的斷裂伸長，以及7.4%的在200° C下的熱空氣收縮。美國專利N0.5，902，672公開了使用改性浮松布或縐紋組織的未涂布的聚酯氣囊織物。美國專利7，375，042介紹了 ‘瞬時熱蠕變(Instantaneous Thermal Creep)’(ITC)作為比較聚酯和尼龍紗和氣囊織物的性能的方法的概念。日本申請7-90747公開了在未涂布的氣囊織物的熱定形和砑光后由制造商織造的尼龍和聚酯織物。發(fā)明概述聚酯織物的材料性質(zhì)隨溫度而變，以致該織物隨溫度提高(“熱蠕變”)而表現(xiàn)出更高的負(fù)荷下拉伸(“織物蠕變”)。聚酯織物可具有與尼龍織物非常不同的蠕變性質(zhì)。熱蠕變(特別是在接縫周圍)是聚酯氣囊中的主要破壞模式，因為其產(chǎn)生熱氣囊模塊氣體的優(yōu)選泄漏途徑。泄漏的熱氣體使出口點(diǎn)附近的聚酯纖維熔融并導(dǎo)致災(zāi)難性的氣囊泄漏。這種現(xiàn)象對聚酯氣囊比對尼龍氣囊嚴(yán)重，由此限制聚酯用于氣囊模塊。但是，聚酯織物比尼龍織物便宜。因此，需要接近尼龍氣囊的蠕變和耐熱性的聚酯氣囊。不幸地，上述技術(shù)沒有提到織物組成、纖維和織物的耐熱性和蠕變性質(zhì)以及優(yōu)化包含聚酯織物的模塊的性能所必需的容許的最大氣體發(fā)生器溫度的關(guān)鍵組合。因此希望找出有利于特定聚酯織物與氣體發(fā)生器配對以制造不發(fā)生災(zāi)難性失效的氣囊模塊的方法。還非常希望開發(fā)可與現(xiàn)有尼龍氣囊競爭的來自這種方法的聚酯氣囊。由于側(cè)簾模塊與正面和側(cè)面碰撞模塊相比在較低壓力和溫度下工作，包含具有高瞬時熱蠕變(“ ITC”)性能(與尼龍相比)的聚酯紗線的氣囊的模塊的性能對側(cè)簾模塊而言是可接受的，但對正面和側(cè)面碰撞模塊而言不可接受。本文中公開的發(fā)明提供了識別包含聚酯紗線和織物的側(cè)簾式氣囊模塊的性能要求和這些特性與駕駛員和副駕駛員(passenger)安全氣囊的差異的方法。這種差異能使某些包含聚酯織物的模塊令人滿意地發(fā)揮作用，即使將模塊預(yù)熱和熱部署( employed hot)(“熱調(diào)節(jié)”)。已經(jīng)測量聚酯紗線和織物的熱蠕變和熱性質(zhì)并意外地發(fā)現(xiàn)確定了被稱作“臨界氣體溫度”的新型模塊設(shè)計因子，其是聚酯纖維的熔融潛力(potential)超過技術(shù)上可接受的尼龍織物氣囊的典型值之前的最大充氣溫度。一方面，公開了包含氣囊模塊的制品，其中所述氣囊模塊包含具有臨界氣體溫度的裁剪縫制聚酯氣囊和提供不超過聚酯氣囊的臨界氣體溫度的大約230K至750K的氣體溫度的氣體發(fā)生器。該聚酯氣囊還可包含具有大于0.5%至大約3%的100° C瞬時熱蠕變值的紗線。該聚酯氣囊織物可以涂布。涂布的聚酯氣囊還可具有一片式織造結(jié)構(gòu)。另一方面，公開了設(shè)計氣囊模塊的方法，其包括:(a)選擇具有臨界氣體溫度的聚酯氣囊；(b)測定所述聚酯氣囊的臨界氣體溫度；(c)提供氣體發(fā)生器，其提供不超過所述聚酯氣囊的臨界氣體溫度的氣體溫度；和(d)合并所述聚酯氣囊與所述氣體發(fā)生器以提供所述氣囊模塊。附圖簡述


圖1:汽車側(cè)簾式氣囊的圖示。圖2:聚酯織物的接縫破壞的實例。織物蠕變使針孔擴(kuò)大，以致熱氣流燒穿接縫。
圖3:用于確定ITC的尺寸變化vs溫度的圖。圖4:熱機(jī)械分析紗線蠕變vs織物蠕變孔尺寸。圖5:織物蠕變試驗的布置。圖6:熱接縫梳理試驗(Hot Seam Combing test)造成的針孔的照片。詳述
公開了包含氣囊模塊的制品，所述氣囊模塊包含具有臨界氣體溫度的聚酯氣囊和氣體發(fā)生器，其中所述氣體發(fā)生器提供不超過聚酯氣囊的臨界氣體溫度的大約230K至750K的氣體溫度。該聚酯氣囊還可包含具有大于0.5%至大約3%的100° C瞬時熱蠕變(ITC)值的聚酯紗線。還公開了設(shè)計氣囊模塊的方法，包括選擇具有臨界氣體溫度的聚酯氣囊；測定所述氣囊的臨界氣體溫度；提供氣體發(fā)生器，其提供不超過所述臨界氣體溫度的氣體溫度；和合并所述聚酯氣囊與所述氣體發(fā)生器以提供模塊。可以通過在一個或多個聚酯織物上測試紗線和織物蠕變性質(zhì)，包括紗線ITC來測定該臨界氣體溫度。此外，可以通過在模擬氣囊織物荷載后測試織物的透氣性來測定臨界氣體溫度?？山邮艿臍饽倚阅鼙憩F(xiàn)在氣囊織物中所用的聚酯紗線的瞬時熱蠕變(ITC)。氣囊漏氣量與紗線的ITC以及聚酯織物中的紗線拉伸并在紗線之間造成開口(這造成較低阻力和使更多的充入氣體流過該開口)的趨勢相關(guān)聯(lián)。已經(jīng)測量聚酯紗線和織物的熱蠕變和熱性質(zhì)并意外地發(fā)現(xiàn)確定了被稱作“臨界氣體溫度”的新型模塊設(shè)計因子，其是提高至其熔點(diǎn)的聚酯紗線量超過包含溫度高達(dá)1100K的熱氣體發(fā)生器的模塊中成功使用的尼龍紗線量之前容許的最大充氣溫度。臨界氣體溫度取決于紗線ITC、聚酯的熱容、聚酯的熔化熱和織物重量。具體而言，
紗線ITC越低，熱容和熔化熱越高，且織物重量越高，臨界氣體溫度越高。令人驚訝地，已經(jīng)
發(fā)現(xiàn)，聚酯氣囊可替代尼龍氣囊，只要各構(gòu)成聚酯紗線上的荷載使得(I)該紗線的蠕變不
大于類似的尼龍紗線，和(2)所述聚酯氣囊透過的熱氣體不足以熔化比其替代的尼龍織物
中將熔化的多的纖維。下面是比較聚酯與尼龍6，6的熱性質(zhì)的表。
權(quán)利要求
1.包含氣囊模塊的制品；所述氣囊模塊包含具有臨界氣體溫度的聚酯氣囊和氣體發(fā)生器； 其中所述氣體發(fā)生器提供不超過聚酯氣囊的臨界氣體溫度的大約230K至大約750K的氣體溫度。
2.權(quán)利要求1的制品，其中所述臨界氣體溫度為大約350K至大約750K。
3.權(quán)利要求1的制品，其中所述臨界氣體溫度為大約350K至大約700K。
4.權(quán)利要求1的制品，其中所述臨界氣體溫度為大約350K至大約650K。
5.權(quán)利要求1的制品，其中所述聚酯氣囊包含具有大于0.5%至大約3%的100° C瞬時熱蠕變(ITC)值的聚酯紗。
6.權(quán)利要求1的制品，其中所述聚酯氣囊包含具有大于0.6%至大約3.0%的100° C瞬時熱蠕變(ITC)值的聚酯紗。
7.權(quán)利要求1的制品，其中所述聚酯氣囊包含具有大于0.7%至大約3.0%的100° C瞬時熱蠕變(ITC)值的聚酯紗。
8.權(quán)利要求1的制品，其中所述聚酯氣囊包含具有大于0.5%至大約2.5%的100° C瞬時熱蠕變(ITC)值的聚酯紗。
9.權(quán)利要求1的制品，其中所述氣囊模塊是側(cè)簾式氣囊模塊。
10.權(quán)利要求1的制品，其中所述氣囊模塊是正面或側(cè)面碰撞模塊。
11.權(quán)利要求1的制品，其中所述聚酯氣囊包含具有大約150克/平方米至大約270克/平方米的未涂布織物重量 的聚酯織物。
12.權(quán)利要求1的制品，其中所述聚酯氣囊包含具有大約170克/平方米至大約240克/平方米的未涂布織物重量的聚酯織物。
13.權(quán)利要求1的制品，其中所述聚酯氣囊包含具有大約200至大約650dtex的線性密度和大約2至大約7 dtex的每長絲線性密度的復(fù)絲聚酯紗。
14.權(quán)利要求1的制品，其中所述聚酯氣囊包含涂布織物。
15.權(quán)利要求1的制品，其中所述涂布織物包含固化彈性體涂層。
16.權(quán)利要求1的制品，其中所述聚酯氣囊包含一片式織造氣囊。
17.包含氣囊模塊的制品；所述氣囊模塊包含聚酯氣囊和氣體發(fā)生器； 其中所述聚酯氣囊包含具有大于0.5%的100° C瞬時熱蠕變(ITC)值的聚酯紗。
18.權(quán)利要求16的制品，其中所述聚酯氣囊包含具有大于0.6%至大約5.0%的100° C瞬時熱蠕變(ITC)值的聚酯紗。
19.權(quán)利要求16的制品，其中所述聚酯氣囊包含具有大于0.7%至大約3.0%的100° C瞬時熱蠕變(ITC)值的聚酯紗。
20.設(shè)計氣囊模塊的方法，其包括: (a)選擇具有臨界氣體溫度的聚酯氣囊； (b)測定所述聚酯氣囊的臨界氣體溫度； (c)提供氣體發(fā)生器，其提供不超過所述聚酯氣囊的臨界氣體溫度的氣體溫度；和 (d)合并所述聚酯氣囊與所述氣體發(fā)生器以提供所述氣囊模塊。
21.權(quán)利要求19的方法，其中測定所述臨界氣體溫度包括測試一個或多個聚酯織物的紗線和織物蠕變性質(zhì)。
22.權(quán)利要求20的方法，其中測定所述臨界氣體溫度進(jìn)一步包括測試在模擬展開條件下的氣囊織物荷 載后的織物透氣性。
全文摘要
公開了包含聚酯氣囊和氣體發(fā)生器的氣囊模塊，其中氣體發(fā)生器提供不超過聚酯氣囊的臨界氣體溫度的氣體溫度。這種設(shè)計允許在側(cè)簾式氣囊模塊和其它氣囊展開用途中用聚酯氣囊取代尼龍氣囊，其中氣體發(fā)生器溫度不超過臨界氣體溫度。還公開了有利于特定聚酯織物與氣體發(fā)生器配對以制造不發(fā)生災(zāi)難性故障的氣囊模塊的方法。
文檔編號B60R21/262GK103228492SQ201180058419
公開日2013年7月31日 申請日期2011年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月4日
發(fā)明者T.E.施米特, T.C.巴恩斯 申請人:英威達(dá)技術(shù)有限公司