CN102485405A - 用来制造用于安全气囊的单层覆盖物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用来在用于安全气囊的、由基底构成的覆盖物中制造弱化线的方法，在该方法中，沿规定的线图案借助激光射线在基底中引入一系列盲孔，其中对于每个盲孔而言使特殊的激光脉冲序列作用到覆盖物上，直到盲孔下方的剩余材料减少到如此少，从而激光射线的传输过的部分被设置在后面的传感器检测到。

Description

用来制造用于安全气囊的单层覆盖物的方法

技术领域

现今，安全气囊收藏在转向柱的抽屉中不仅保护车辆驾驶员而且也用于扩展的保护，并且保护在仪表盘或车辆内饰件的其它区域后面的副驾驶员和其它的乘客。

背景技术

在车辆碰撞时，传感器确定由此引起的迅速制动并且促使安全气囊快速朝向车辆内空间鼓起，以便对乘客起到弹簧缓冲作用，所述安全气囊根据碰撞方向被抛向前面或侧面。

在该时刻安全气囊必须能够可靠地展开，即能够迅速且无阻碍地穿过位于其前面的覆盖物。

另一方面，覆盖物必须保护安装于其后面的安全气囊不受偶然或故意的因素影响，由此可靠避免安全气囊的不希望的触发。覆盖物还必须能够经得住车辆日常使用中其要遭受的撞击和振动负荷。

早期的安全气囊通常隐藏在可见门后面，以表明安全气囊的安装为特殊配置，然而很快产生了对所谓的不可见安全气囊的需求。尤其是当覆盖物通过仪表盘构成时，覆盖物对于车辆乘客来说应具有连续的装饰性表面，并且不给出安全气囊位于该表面之后的提示。

取代安装在凹口中的门，用于弹出安全气囊的开口通过覆盖物中的定义该开口的弱化线构成。

为制造弱化线可使用各种方法，在这些方法中，尤其使用激光射线来进行切割。

已知一些方法，借助这些方法形成连续的切割线或穿孔线，尤其可在包括载体层、泡沫塑料层和装饰层的多层覆盖物中制造连续的切割线或穿孔线。

这种多层结构是舒适性要求提高的结果之一。覆盖物不仅应在功能上满足技术要求，还应满足审美要求。覆盖物摸起来应当舒适柔软，这通过泡沫塑料层来实现，并且具有高品质外观，为此除使用塑料薄膜外还尤其使用纺织装饰层或天然皮革。

伴随着这种趋势，现有技术中已知的方法均为加工这类三层覆盖物的方法。

欧洲专利0711627 B1给出一种在使用激光来制造机械弱化线的情况下制造安全气囊覆盖物的方法，这种机械弱化线是安全气囊覆盖物中的连续切口。传感器用于准确控制激光射线的切割深度，以便确保达到恒定的剩余材料厚度。

德国专利申请DE-A-19546585 A1也涉及一种用于向多层安全气囊覆盖物中引入机械弱化线的方法。在此使用CO₂激光器，该激光器这样运行，使得射束具有较小的直径并且在覆盖物中烧出宽度为120至190μm的槽。通过以所描述的方式控制激光器以及选择用于覆盖物的特殊塑料材料可这样对安全气囊中的槽进行控制，使得达到恒定的0.5至1mm的剩余壁厚度。

欧洲专利EP 0991551 B1提出一种通过使用激光器来制造安全气囊覆盖物的方法，在该方法中以下述方式实现了在弱化线区域中达到基本上恒定的剩余材料厚度：求出用于在安全气囊中制造一个或两个肉眼无法看出的微型穿孔所花费的能量，紧接着制造多个所谓的盲孔、即不完全穿透材料的孔，其方式是：通过输入更少数量的等能量脉冲来向这些盲孔输入较少的能量。

欧洲专利EP 0991551 B1的覆盖物涉及一种多层的层合物，优选具有由聚丙烯(下面称为PP)或热塑性聚烯烃(TPO)构成的基底。

激光器优选是CO₂激光器。作为替换方案也可使用Nd:YAG激光器、氩气激光器、二极管激光器、准分子激光器或固体激光器。优选激光器发出脉冲射束。

有利的是使用传感器来确定余下的剩余材料厚度，传感器位于覆盖物的表面或者说可见侧，覆盖物设置在激光和传感器之间。

为确定不被激光烧蚀的材料厚度，促使激光射线彻底穿透覆盖件并撞到传感器上，于是传感器通知控制计算机来切断射束。

定时装置或脉冲计数器测量穿透覆盖物所需时间或脉冲数量，由此控制装置可确定盲孔深度和因此弱化线区域中剩余材料的厚度。

理论上仅需唯一一个微型穿孔来形成用于制造弱化线的参照点。在求出刚好够用来穿透覆盖物所需的脉冲数量之后，计算机控制装置调节出一个小于该数值的数，由此可沿弱化线余下具有所希望的恒定厚度的剩余材料。

在典型的由基底层、泡沫层和外侧装饰层构成的层合物中，盲孔通常穿透基底层的整个厚度并且通常也穿透泡沫层的整个厚度。

作为借助激光切割加工达到的机械弱化度的变化可能性，网目距离、即各盲孔之间的距离可略作改变：在需要减小弱化度时、如在铰链区域上或在层合物较薄的情况下，可增大网目距离。

为制造弱化线，激光射线在步进过程中沿规定的线图案(linepattern)引导，或作为替换方案，使覆盖物相对于激光器运动。激光器发出规定数量的脉冲，其足够用来在覆盖物的微型穿孔之间的点上进行划刻，但不会通过微型穿孔穿透覆盖物。

在欧洲专利EP 0991551B1的说明书的一处还顺带指出，在一些层合物中，外层对于特定波长的激光光线来说可以是透明的，由此必要时无需完全穿透最外层来制造参照孔。

专利文献EP 0827802 B1中公开了另一种用于借助激光器在安全气囊覆盖物中制造弱化线的方法，该弱化线在此仅为彼此连接的盲孔。

待加工的覆盖物也应包括基底层、泡沫塑料层和装饰层。显然，泡沫塑料层和装饰层至少局部地对于用来制造弱化线的激光射线来说是透明的，因此一旦盲孔延伸到泡沫塑料层中，设置在后面的传感器就会接收到一部分传输过来的射线。

建议借助脉冲激光器来制造弱化线，在此应使用这样的脉冲状态，其中，借助高功率脉冲迅速且完全穿透基底层，紧接着将脉冲状态适配于泡沫塑料层的烧蚀特性，以便减小热负荷并提高由传感器在烧蚀盲孔期间检测到的信号值的数量。求信号值的积分直至其积分值相应于规定的比较器值。如EP 0827802 B1中详细所述，由于不同盲孔中的各个信号值甚至在相同的烧蚀深度时都可能互不相同，所以越多的信号值计入积分值，测量就越好。

所述现有技术涉及加工具有多层结构的安全气囊的方法，其符合近年来首要注重更高安全性和更好行驶舒适性的趋势，但这导致价格不断上升。

现在逐渐出现在保持所达到的安全标准以及在可接受的范围内牺牲舒适性的情况下建造价格更低廉的车辆的趋势。

因此用于安全气囊的覆盖物(其尤其是仪表盘形式的)仅由基底、优选由通过注塑制造的面板制成。在此在制造覆盖物时就已经可以在基底和由此其在安装状态中朝向乘客车厢的表面上设置视觉上有吸引力的结构，因此也可模仿高品质装饰层如皮革或纺织饰面的结构。

这种仪表盘不仅由于其较低的制造成本而且基于其简单的可回收性成为趋势，因为其仅由唯一一种材料制成。

发明内容

本发明任务是对一种已知的用于在安全气囊覆盖物中制造弱化线的方法进行如下改变，使得该方法适合用于制造仅由一个基底层构成的覆盖物。

在根据本发明的用于在安全气囊的、由一个具有正面和背面的基底构成的覆盖物中制造弱化线的方法中，将由激光器发出的脉冲激光射线对准基底的背面，沿规定的线图案相对引导；一个系列的盲孔分别借助一个激光脉冲序列制造，直到分别有一部分激光射线穿过在盲孔底部之下仍存在的剩余材料被传输穿过覆盖物并且击中设置在覆盖物后面的传感器并且生成用于关断激光器的传感器信号，根据本发明上述任务如此解决，即使用脉冲宽度可调制的激光器，并且激光脉冲序列分别由相同的规定数量的长激光脉冲和紧接的可变数量的短激光脉冲构成，所述长激光脉冲的脉冲宽度大于或等于周期长度的50％，所述短激光脉冲的脉冲宽度小于或等于周期长度的25％。

有利的是，这样确定长激光脉冲的数量，使得对于每个盲孔而言在长激光脉冲后跟随最少仅一个短激光脉冲。

此外有利的是，这样确定短激光脉冲的脉冲宽度，使得短激光脉冲的一部分脉冲能量足够用来生成用于关断激光器的传感器信号。

也是有利的，长激光脉冲和短激光脉冲的脉冲幅度相同。

有利的是，激光器具有800W的最大功率和小于最大功率一半的平均功率，由此可实现高效率。

具体实施方式

接下来借助一个实施例来解释本发明。

待加工的覆盖物由一个基底构成，该基底具有背面和有利地进行表面结构化的正面并且该基底由一种可借助激光器加工的材料构成。

背面是指覆盖物按规定安装到车辆中时覆盖物的背离乘客车厢的一侧。所述表面结构尤其应理解为一种在高度上变化的结构、如仿制的织物或皮革表面。

因此覆盖物的厚度、即背面和正面之间的距离沿规定的线图案并非是恒定的，而是至少以最大的结构高度波动。

为了在仅由一个基底构成的覆盖物中引入弱化线，将由激光器发出的脉冲激光射线对准覆盖物的背面并且沿规定的线图案相对引导。在与激光射线对置的正面这一侧上设置传感器，所述传感器是对该激光射线敏感的。

为提供盲孔，激光射线产生激光脉冲序列，直至其在获得传感器信号后且在完全穿透覆盖物之前不久由于激光器的关断而中断。

覆盖物和激光射线之间的相对运动在每个脉冲序列产生影响期间无须中断，因为该相对运动的速度相对于脉冲频率可忽略不计。有利的是，激光器和传感器位置固定地设置并且覆盖物在它们之间运动。

使用具有固定脉冲频率的可进行脉冲宽度调制的激光器、尤其是CO₂激光器，其最大功率足够用来蒸发覆盖物的材料。

为每个盲孔首先这样控制激光器，使得其发出相同数量的长激光脉冲，其具有相同的大于或等于50％脉冲周期的大的脉冲宽度，脉冲周期由脉冲宽度和脉冲间隔得出。

借助这种大脉冲宽度的脉冲在盲孔处在短时间内引入大量辐射能量，这导致快速烧蚀。

首先必须通过在模型上进行实际试验来为具体的基底求出每个盲孔需要多少数量的长激光脉冲。该合适的数量的选择还要考虑到每个盲孔接下来尚且需要至少一个短激光脉冲，以便能够借助在盲孔处设置在正面这一侧上的传感器探测到传感器信号。

短激光脉冲是指这样的激光脉冲，其脉冲宽度小于或等于25％的脉冲周期。每个短激光脉冲所烧蚀的材料量小于每个长激光脉冲所烧蚀的材料量。由此形成的盲孔的底部仅以较小的步进来接近表面结构化的这一面并且在传感器接收到穿过余下的剩余材料传输的一部分激光射线并且激光器因此而关断激光器之前可靠地避免了激光脉冲穿透覆盖物。

典型的用于基底的材料如PP和TPO对于CO₂激光器的波长来说仅具有非常小的透明度，因此传感器在激光射线极其接近穿透之前才接收到透过覆盖物传输的射线。

由于通过注塑成形的塑料基底相对是一种均质材料，所以在盲孔的相同的加工深度上每个激光脉冲在盲孔的横截面和深度上的烧蚀量接近一致，因此当传感器检测到相同的传输过来的射线量时也可推断出剩余材料量相同、即剩余壁厚度相同。由于覆盖物沿线图案的厚度不同(这是由于正面的表面结构的高度差或基底本身的弯曲而导致)，因此对于每个盲孔而言短激光脉冲的数量不同。

对于由PP或TPO制成的基底来说最大功率为800W的CO₂激光器是有利的。在这种功率幅度时在聚集时可靠达到直接蒸发所需的能量密度/强度。使用脉冲宽度调制激光器的优点在于最大功率幅度大大超出其最大平均功率。在典型的最大脉冲宽度为50-60％脉冲周期的情况下，最大功率为200-300％的平均功率。因此对于上述应用可使用最大平均功率为400W的脉冲宽度调制激光器。

相反，在使用可自由调制的、连续辐射的激光器(cw)时须选择平均功率输出最少为800W的模块。由此能够显著减少运行成本和所需总投资，因为价格与最大平均功率输出的大小有关。在CO₂激光器的平均效率为15％时，能量需求降低50％明显改善了工艺效率。

Claims (6)

1.用于在安全气囊的覆盖物中制造弱化线的方法，所述覆盖物由一个具有正面和背面的基底构成，在该方法中，

将由激光器发出的脉冲激光射线对准基底的背面，沿规定的线图案相对引导，

一个系列的盲孔分别借助一个激光脉冲序列制造，直到分别有一部分激光射线穿过在盲孔底部之下仍存在的剩余材料被传输穿过覆盖物并且击中设置在覆盖物后面的传感器并且生成用于关断激光器的传感器信号，其特征在于，

使用脉冲宽度可调制的激光器，并且激光脉冲序列分别由相同规定数量的长激光脉冲和紧接的可变数量的短激光脉冲构成，所述长激光脉冲的脉冲宽度大于或等于周期长度的50％，所述短激光脉冲的脉冲宽度小于或等于周期长度的25％。

2.根据权利要求1的用于在安全气囊的覆盖物中制造弱化线的方法，其特征在于，在长激光脉冲的数量之后跟随最少仅一个短激光脉冲。

3.根据权利要求1的用于在安全气囊的覆盖物中制造弱化线的方法，其特征在于，短激光脉冲的一部分脉冲能量足够用来生成用于关断激光器的传感器信号。

4.根据权利要求1的用于在安全气囊的覆盖物中制造弱化线的方法，其特征在于，长激光脉冲和短激光脉冲的脉冲幅度相同。

5.根据权利要求1的用于在安全气囊的覆盖物中制造弱化线的方法，其特征在于，激光器具有800W的最大功率。

6.根据权利要求1的用于在安全气囊的覆盖物中制造弱化线的方法，其特征在于，激光器具有一个平均功率，其小于用于烧蚀材料所需的最大功率的一半。