具有階梯式囊袋間距的主動墊式安全氣囊的制作方法
【專利摘要】一種用于機動車輛的主動墊式安全氣囊，具有內(nèi)壁和外壁，其內(nèi)壁和外壁圍繞實質(zhì)封閉的外圍連接來形成可充氣的囊袋。充氣機響應于車輛的碰撞事件，將充氣氣體耦接到可充氣的囊袋中。內(nèi)壁具有帶實質(zhì)平坦部分的內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域和有多個環(huán)形褶狀物的外部褶狀區(qū)域，其中每個褶狀物具有向內(nèi)邊緣和向外邊緣。相鄰褶狀物是連續(xù)的，因此外部褶狀物的向內(nèi)邊緣共享為內(nèi)部褶狀物的向外邊緣。褶狀物邊緣具有距離外壁的階梯式間距，該階梯式間距從最里面的邊緣向最外面的向外邊緣逐漸地減小，借此相鄰褶狀物在充氣期間這樣展開：當外部褶狀物開始展開時，內(nèi)部褶狀物以實質(zhì)相同的壓力展開。
【專利說明】具有階梯式囊袋間距的主動墊式安全氣囊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及機動車輛中用于乘員碰撞保護的主動墊式安全氣囊，并且更具體地涉及具有由帶褶狀物的塑料面板形成的可充氣囊袋的主動墊式安全氣囊，該褶狀物在充氣期間展開，因此墊式安全氣囊均勻地移動到緩沖沖擊的身體的位置。
【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)傷的車輛乘員防護裝置。與充氣時從后部各種開口出現(xiàn)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和耗散能量。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蓋整合為一體的輕質(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、2011年4月19日遞交的、申請序列號13/089，401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)部分。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現(xiàn)整個面板均勻充氣的方式進入。
[0003]典型的主動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模塑熱塑性塑料組成。它們通常是注塑模塑的，但也可以是吹塑模塑的。當單獨成形時，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)合必須是堅固的，以抵抗由于充氣期間的高壓導致的分離。
[0004]為了在最佳地接受沖擊的乘員身體的位置實現(xiàn)可靠的布置，主動墊式安全氣囊的膨脹必須一致。例如，為了盡可能同時地捕獲乘員的兩個膝蓋，安裝在手套箱蓋內(nèi)的主動膝部墊式安全氣囊的均勻膨脹是可取的。由于快速展開的需要，使用了相對高壓、高容量的充氣機。來自充氣氣體的高壓力經(jīng)常導致墊式安全氣囊的不均勻膨脹，該不均勻膨脹可能從一個單元到下一個有所不同。除了在墊式安全氣囊膨脹期間缺乏對其形狀或定位的控制，不均勻的膨脹可以包括囊袋的一部分以比其它部分更大的速度膨脹，這導致施加到那個部分氣密密封處的壓力的增加。因此，囊袋壁之間的焊縫在展開期間可能更容易破裂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明使用了擋板式結(jié)構(gòu)(baffle structure),該結(jié)構(gòu)配置成在囊袋的整個周長(circumference)以一致的速度膨脹。裙狀物的布置保證當一個裙狀物展開時，在下一個裙狀物開始展開之前，施加的壓力圍繞周長均等。
[0006]在本發(fā)明的一個方面中，用于安裝在機動車輛內(nèi)飾表面的主動墊式安全氣囊是由塑料模塑的、可膨脹的內(nèi)壁和塑料模塑的外壁組成，外壁圍繞實質(zhì)封閉的外圍(perimeter)與內(nèi)壁連接以形成可充氣的囊袋。外壁具有朝向內(nèi)壁的實質(zhì)平坦的第一囊袋表面，并且內(nèi)壁具有朝向外壁的第二囊袋表面。充氣機響應于車輛的碰撞事件將充氣氣體耦接到可充氣囊袋中。第二囊袋表面具有帶實質(zhì)平坦部分的內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域(vessel region)和有多個環(huán)形褶狀物的外部褶狀區(qū)域，其中每個褶狀物具有向內(nèi)邊緣(edge)和向外邊緣。相鄰褶狀物是連續(xù)的，所以外部褶狀物的向內(nèi)邊緣共享為內(nèi)部褶狀物的向外邊緣。褶狀物邊緣具有離第一囊袋表面的階梯式間距，該階梯式間距從褶狀區(qū)域最里面的向內(nèi)邊緣向褶狀區(qū)域最外面的向外邊緣逐漸地減小，借此相鄰褶狀物在充氣期間這樣展開:當相鄰褶狀物中外部的一個開始展開時，相鄰褶狀物中內(nèi)部的一個以實質(zhì)相同的壓力展開。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是可以應用本發(fā)明的一種主動膝部墊式安全氣囊手套箱蓋系統(tǒng)的向外部觀看的分解透視圖。
[0008]圖2是主動墊式安全氣囊的內(nèi)和外壁總成的平面圖。
[0009]圖3是朝向外壁的內(nèi)壁的側(cè)面的透視圖。
[0010]圖4是移除了內(nèi)壁的圖2所示外壁的透視圖。
[0011]圖5是沿著圖2所示的線5-5的主動墊式安全氣囊的剖視圖。
[0012]圖6-10是褶狀區(qū)域和外壁的一部分在展開期間的各個膨脹階段的剖視圖。
[0013]圖11是具有增加數(shù)量的褶狀物的可充氣囊袋的可選實施例的橫截面。
【具體實施方式】
[0014]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?；?1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，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)相應座位的個體的膝蓋。
[0015]基板11充當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)選由模塑塑料(比如熱塑性聚烯烴(TPO))制成，且通過塑態(tài)焊接、比如熱板焊接來連接，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充氣墊式安全氣囊。外壁14可以包含A類內(nèi)飾表面，例如手套箱蓋的外部，或者可應用于其外表面的附加的表皮或者覆蓋物(未示出)。
[0016]圖2是本發(fā)明一優(yōu)選實施例中的可充氣囊袋20的后視圖。塑料模塑的外壁21覆蓋在塑料模塑的、可膨脹內(nèi)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內(nèi)壁22的凹陷25中的充氣機24的充氣氣體。內(nèi)壁22包括例如26和27的多個褶狀物來適應內(nèi)壁22在充氣期間的膨脹。多個凸出物28用于將內(nèi)壁22安裝至反作用面?？梢园ㄓ纱┻^內(nèi)壁22的星號形狀圖案組成的排氣孔30，以便在充氣之前及在充氣期間為中心空間排氣。
[0017]圖3顯示了朝向外壁的內(nèi)壁22的囊袋表面一側(cè)。凸緣31與封閉的外圍區(qū)域相一致并圍繞包含褶狀物26和27的褶狀區(qū)域和具有實質(zhì)平坦部分32的內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域，托25和突出物28嵌入實質(zhì)平坦部分32中。圖4顯示了移除內(nèi)壁22的外壁21，展現(xiàn)了朝向內(nèi)壁的囊袋表面35。多個直立棱36沿著封閉的外圍區(qū)域23延伸并通過熱焊接與內(nèi)壁22的凸緣31連接以產(chǎn)生用于可充氣囊袋的氣密密封。提供棱37以支承充氣機。
[0018]圖5顯示了沿著圖2所示的線5-5的可充氣囊袋的橫截面?？梢钥闯?，外壁21具有朝向內(nèi)壁22并與內(nèi)壁22間隔開的實質(zhì)平坦的第一囊袋表面。內(nèi)壁22上的內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域32與外壁21最初間隔開近似為約6毫米的距離以提供一個初始空間，初始空間在充氣期間用于接受來自充氣機24的充氣氣體。褶狀物26和27成形于從內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域32徑向地向外的內(nèi)壁22中，每個褶狀物在離內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域32的各個距離處定義了向內(nèi)邊緣和向外邊緣。每個邊緣對應于在囊袋的預充氣形狀中最接近外壁21的位置。因此，褶狀物26具有向內(nèi)邊緣El和向外邊緣E2。相鄰褶狀物優(yōu)選是連續(xù)的，所以外部褶狀物的向內(nèi)邊緣共享為內(nèi)部褶狀物的向外邊緣。例如，邊緣E2既是褶狀物26的向外邊緣也是褶狀物27的向內(nèi)邊緣。邊緣E3是褶狀物27的向外邊緣。
[0019]當充氣氣體進入每個褶狀物下面的區(qū)域并促使膨脹時，各個的褶狀物在充氣期間發(fā)生展開。根據(jù)本發(fā)明，褶狀物邊緣具有離外壁21的階梯式間距，該階梯式間距從褶狀物最里面的向內(nèi)邊緣El向最外面的向外邊緣E3逐漸地減小。在具有多于兩個褶狀物的實施例中，同樣的關(guān)系成立，借此，隨著每個連續(xù)褶狀物的邊緣從內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域向外地移動至可充氣囊袋的封閉外圍，間距逐漸地減小。
[0020]通過規(guī)定各個的褶狀物的間距，其中褶狀物的向內(nèi)邊緣與外壁間隔開大于其向外邊緣與外壁的間隔的距離，充氣氣體在其開始擠過去該褶狀物以進入隨后的褶狀物之前更充分地圍繞整個周長進入到褶狀物中。因此，相鄰褶狀物在充氣期間這樣展開:等到相鄰褶狀物中外部的一個由于充氣氣體的進入而開始展開時，相鄰褶狀物中內(nèi)部的一個以實質(zhì)相同的壓力展開。
[0021]如圖5所示，內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域32(直到最里面的向內(nèi)邊緣El)優(yōu)選地具有離外壁21的囊袋表面實質(zhì)相同的間距。由于最外面的褶狀物27具有其最外面的向外邊緣(E3)，該邊緣與內(nèi)壁22的氣密密封的封閉外圍相一致，最外面的向外邊緣的間距實際上為零。
[0022]圖6更詳細地顯示了褶狀物邊緣的逐步式間距。內(nèi)壁22的內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域32和褶狀物26的向內(nèi)邊緣與外壁21間隔距離Dl。共享的褶狀物26的向外邊緣和褶狀物27的向內(nèi)邊緣與外壁21間隔距離D2。褶狀物27的向外邊緣與外壁21間隔距離D3。根據(jù)本發(fā)明的逐步式減小，Dl大于D2，并且D2大于D3。由于沒有充氣氣體從褶狀物27徑向地向外流出，D3的值限定為零。
[0023]圖7-10說明了在囊袋的充氣期間褶狀物的連續(xù)展開。因此，在圖7中，產(chǎn)生自充氣機的充氣氣體進入內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)空間中，內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)空間開始增加，因此將外壁21從圖中虛線40所示的初始位置移動到膨脹位置41。褶狀物26由于初始間距Dl而容易地充滿充氣氣體，但是由于接近的間距，少量的充氣氣體通過褶狀物26的向外邊緣。一旦充氣氣體進入到褶狀物26的整個周長中，褶狀物26開始以實質(zhì)相同的壓力展開。褶狀物26如圖8所示逐漸地展開，因此外壁21移動到進一步的膨脹位置42。最后，膨脹引起在褶狀物27向內(nèi)邊緣處的間距打開成如圖9中所示。當褶狀物27展開成如圖10中所示時，圍繞整個外圍的壓力保持實質(zhì)相同。展開動作的有序進行引起外壁均勻可控地移動至所需的位置。這保持沿著囊袋封閉的外圍的氣密密封結(jié)構(gòu)的整個周長均勻地應用壓力。
[0024]圖11顯示了包含三個連續(xù)褶狀物的可選實施例。因此，主動墊式安全氣囊50包括外壁51和內(nèi)壁52，外壁51和內(nèi)壁52通過氣密密封54圍繞封閉的外圍連接。背板53安裝至車輛并為膨脹提供反作用面。內(nèi)壁52具有內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域55，內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域55從一系列褶狀物56、57和58徑向地向內(nèi)。內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域55和褶狀物56的向內(nèi)邊緣與外壁51間隔開間距60。褶狀物56具有與外壁51間隔開間距61的向外邊緣。由于褶狀物57將其向內(nèi)邊緣與褶狀物56的向外邊緣共享，褶狀物57使其向內(nèi)邊緣與外壁51間隔開間距61。同樣地，褶狀物57和58之間的邊緣與外壁51間隔開間距62。褶狀物58的一部分的最外面的向外邊緣具有相當于零的間距63。從最里面的向內(nèi)邊緣到最外面的向外邊緣的其它間距逐漸地減小，這樣間距60大于間距61、間距61大于間距62、并且間距62大于間距63。在一個具體實施例中，間距60等于6毫米，間距61等于4毫米，并且間距62等于2毫米。通過均衡環(huán)向于每個褶狀物的力實現(xiàn)了順序的展開，順序的展開引起了圍繞周長的相等的速度的膨脹。因此，根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)了可靠和一致的膨脹軌跡。
【權(quán)利要求】
1.一種用于安裝在機動車輛內(nèi)飾表面的主動墊式安全氣囊，其特征在于，包含: 塑料模塑的可充氣內(nèi)壁； 塑料模塑的外壁，該外壁圍繞實質(zhì)封閉的外圍與內(nèi)壁連接來形成可充氣的囊袋，其中外壁具有朝向內(nèi)壁的實質(zhì)平坦的第一囊袋表面并且內(nèi)壁具有朝向外壁的第二囊袋表面；以及 充氣機，該充氣機響應于車輛的碰撞事件將充氣氣體耦接到可充氣的囊袋中； 其中，第二囊袋表面具有帶實質(zhì)平坦部分的內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域和有多個環(huán)形褶狀物的外部褶狀區(qū)域，其中每個褶狀物具有向內(nèi)邊緣和向外邊緣，并且其中相鄰褶狀物是連續(xù)的，因此外部褶狀物的向內(nèi)邊緣共享為內(nèi)部褶狀物的向外邊緣；以及 其中褶狀物邊緣具有離第一囊袋表面的階梯式間距，該階梯式間距從褶狀區(qū)域最里面的向內(nèi)邊緣向褶狀區(qū)域最外面的向外邊緣逐漸地減小，借此相鄰褶狀物在充氣期間這樣展開:當相鄰褶狀物中外部的一個開始展開時，相鄰褶狀物中內(nèi)部的一個以實質(zhì)相同的壓力展開。
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，內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域的平坦部分具有與第一囊袋表面實質(zhì)相同的間距，該間距實質(zhì)上等于最里面的向內(nèi)邊緣與第一囊袋表面的間距。
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，最外面的向外邊緣與第一囊袋表面之間的間距實質(zhì)上為零，并且其中最外面的向外邊緣沿著封閉的外圍安置。
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，內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域進一步地包括托，并且其中充氣機安裝在托中。`
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，內(nèi)和外壁由熱塑性聚烯烴組成，并且其中內(nèi)和外壁通過熱焊接沿著封閉的外圍連接。
6.一種為安裝在機動車輛內(nèi)飾表面的主動墊式安全氣囊充氣的方法，其特征在于，包含以下步驟: 圍繞實質(zhì)封閉的外圍，將塑料模塑的、可膨脹內(nèi)壁連接至塑料模塑的外壁來形成可充氣的囊袋，其中外壁具有朝向內(nèi)壁的實質(zhì)平坦的第一囊袋表面并且內(nèi)壁具有朝向外壁的第二囊袋表面，其中第二囊袋表面具有帶實質(zhì)平坦部分的內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域和有多個環(huán)形褶狀物的外部褶狀區(qū)域，其中每個褶狀物具有向內(nèi)邊緣和向外邊緣，其中相鄰褶狀物是連續(xù)的，因此外部褶狀物的向內(nèi)邊緣共享為內(nèi)部褶狀物的向外邊緣，并且其中褶狀物邊緣具有離第一囊袋表面的階梯式間距，該階梯式間距從褶狀區(qū)域最里面的向內(nèi)邊緣向褶狀區(qū)域最外面的向外邊緣逐漸地減小； 響應于車輛的碰撞事件，將充氣氣體耦接到可充氣的囊袋中，以及 當可充氣的囊袋膨脹時逐漸地展開褶狀物，借此階梯式間距引起相鄰褶狀物在充氣期間這樣展開:當相鄰褶狀物中外部的一個開始展開時，相鄰褶狀物中內(nèi)部的一個以實質(zhì)相同的壓力展開。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域的平坦部分具有離第一囊袋表面實質(zhì)相同的間距，該間距實質(zhì)上等于最里面的向內(nèi)邊緣與第一囊袋表面的間距。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，最外面的向外邊緣與第一囊袋表面之間的間距實質(zhì)上為零，并且其中最外面的向外邊緣沿著封閉的外圍安置。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)區(qū)域進一步地包括托，并且其中充氣機安裝在托中。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，內(nèi)和外壁由熱塑性聚烯烴組成，并且其中內(nèi)和外壁通過熱焊接沿著封閉的外圍連接。
11.一種用于主動墊式安全氣囊的可充氣囊袋，其特征在于，包含: 外壁；以及 具有多個褶狀物的內(nèi)壁，其中褶狀物在具有階梯式間距的褶狀物邊緣處接近外壁，該間距從褶狀物最里面的向內(nèi)邊緣向褶狀物最外面的向外邊緣逐漸地減小，因此在其隨后的褶狀物開始展開之前 ，一褶狀物以實質(zhì)相同的壓力展開。
【文檔編號】B60R21/206GK103661228SQ201310444774
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月25日
【發(fā)明者】尼古拉斯·A·馬佐齊, 斯泰西·H·瑞恩斯, 拉塔沙·N·史密斯 申請人:福特全球技術(shù)公司