CN102910138A - 用于汽车的安全装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车的安全装置，其具有带弹性薄膜(3.1)的膨胀体，所述弹性薄膜限定出空腔(2.1)，所述安全装置还具有用于在薄膜(3.1)弹性膨胀时填充空腔(2.1)的填充流体源(4)，其中，所述膨胀体具有至少另一空腔(2.2、2.3)。

Description

用于汽车的安全装置
技术领域
本发明涉及一种用于汽车的安全装置，其具有膨胀体和用于填充膨胀体的空腔的填充流体源，本发明还涉及一种制造这种安全装置的方法。
背景技术
由DE 10 2005 052 532 B3和EP 0 895 903 A1分别已知一种用于汽车的安全装置，其具有带弹性薄膜的膨胀体，该弹性薄膜限定出空腔，安全装置还具有用于在薄膜弹性膨胀时填充空腔的填充流体源。两个专利文献所建议的都是只有一个空腔的单腔膨胀体。这将被填充的膨胀体以较大耗费形成的几何形状限制为简单的几何基体。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，改进按本发明所述类型的用于汽车的安全装置。
该技术问题按本发明通过一种用于汽车的安全装置和用于制造该安全装置的方法解决，所述安全装置具有带弹性薄膜的膨胀体，所述弹性薄膜限定出空腔，所述安全装置还具有用于在所述薄膜弹性膨胀时填充所述空腔的填充流体源，其中，所述膨胀体具有至少另一空腔。
按照本发明的一个方面，用于汽车，尤其是用于轿车中乘客的安全装置具有一个或多个带弹性薄膜的膨胀体，该弹性薄膜完全或部分地限定出至少一个空腔，所述安全装置还具有用于在薄膜弹性膨胀时填充空腔的填充流体源。
在本发明中，薄膜尤其理解为这样的物体，其壁厚相对于其在未弹性变形状态下的表面较小，尤其是这样的物体，其中，壁厚除以表面的商最大为0.05%，优选最大为0.01%，例如对于具有10cm的边长和1mm的壁厚的矩形板来说就是这种情况(1/(100x100)=0.01%)。
在本发明中，弹性薄膜尤其理解为可强烈地弹性变形的薄膜，尤其是这种薄膜，其断裂伸长率例如在按照DIN53504的拉伸试验中为至少100%，优选为至少500%和/或其在室温下的弹性模量最大为0.5GPa，优选最大为0.1GPa。
在一种优选的实施形式中，弹性薄膜具有一个或多个弹性体，在一种优选的扩展设计中，弹性薄膜由弹性体构成。弹性体尤其可以是天然或人造树胶、橡胶、硅树脂或热塑性弹性体(TPE)。
弹性薄膜优选相对于填充流体是流体密封的。然而如果具有足够大的填充流体流可供使用，薄膜也可以具有一定的流体渗透性。
薄膜可以设计为单层或多层。尤其可以在薄膜上局部地设置加强元件，如优选由纺织材料制成的带子、面状元件或网，它们具有较大的弹性模量并且因此在填充时延展较小。加强元件可以尤其是材料接合地在局部或基本上以整个面与薄膜的内侧和/或外侧连接，例如粘接、焊接、层压或者进行早期硫化处理或表面硫化胶合(aufvulkanisieren)。弹性薄膜随即在填充时基本上被局部与其连接并且用作接收带的加强元件捆绑地或在与其完全相连的加强元件旁边膨胀，因此所述加强元件影响被填充的薄膜的造型和膨胀特性。
填充流体源设置用于用填充流体，尤其是气体(优选为空气)填充至少一个膨胀体的至少一个空腔。填充流体源可尤其具有一个或多个烟火爆发式的和/或压力气体发生器。填充流体源可以为一个或多个膨胀体的一个或多个空腔供给，它还可附加地为一个或多个其它的可展开式气袋供给。作为补充或备选，可以设置两个或更多的填充流体源用于填充相同空腔。
在一种优选的扩展设计中，填充流体源具有一个或多个微型气体发生器(MGG)。在一种优选的扩展设计中，填充流体源尤其可以布置在与膨胀体相同的构件中，优选设计为与该膨胀体成一个结构单元并且尤其是直接布置在膨胀体的空腔之上或者甚至布置在该空腔内。
在一种优选的实施形式中，填充流体源与安全装置的控制装置相连，该控制装置设计用于基于例如由一个或多个距离传感器、延迟传感器、变形传感器和/或力传感器传输给控制装置的激活或启动信号填充膨胀体的一个或多个空腔。为此，控制装置尤其可以具有用于处理激活信号的计算单元、用于将填充流体源在流体技术上与空腔连接的阀装置和/或用于烟火爆发式地释放填充流体的点火装置。
按照本发明的一个方面，一个或多个膨胀体分别除了具有一个空腔外还有一个或多个其它的空腔。由此可以有利地实现，在一方面使各个单独的空腔在其制造和/或填充方面在几何形状上得到优化。另一方面可以通过两个或多个可填充式空腔的组合使设计填充状态下的各膨胀体呈现出期望的外轮廓，尤其是包络面。
在此，设计填充状态尤其是指膨胀体在参考条件下被填充流体填充的状态，尤其是其中的参考温度例如可以为-10℃、0℃、10℃、20℃或其它用于汽车运行的标准温度，参考条件还包括参考填充压力、参考填充流体量、例如可以是100%、250%或500%的参考最大延伸或类似参数。在这种设计填充状态下，膨胀体具有预先规定的外轮廓，其尤其通过弹性薄膜的形状预先规定并且在一种有利的扩展设计中通过加强元件预先规定。
在一种优选的实施形式中，膨胀体的至少两个或更多的，尤其是全部的空腔在设计填充状态下具有不同的容积和/或外轮廓。膨胀体的至少两个或更多的，尤其是全部的空腔同样可以在设计填充状态下具有相同的容积和/或外轮廓。优选的外轮廓尤其是几何基体，如多面体尤其是平行六面体、圆柱体、椎体、椭圆体尤其是球体、棱锥体或类似形状。通过多个相同和/或不同的容积和/或外轮廓的组合可以由此呈现出具有由可简单制造和/或填充的空腔形成的不同包络面的膨胀体。
包络面在本领域中通常尤其是指光滑的，也就是连续弯曲的表面，其以最小的面积大小包围所有空腔。直观上，可以将包络面例如视作位于空腔外轮廓上的橡胶表皮。包络面可以是纯虚拟的并且由此在数学上描述空腔的总体外轮廓。因此，例如在外部由其它高度较小的圆柱体空腔包围的某个圆柱体空腔具有锥形的虚拟包络面。
在一种优选的实施形式中，同样可以设置尤其是折叠的，优选纺织物形成的和/或弹性的壳套，其完整地或部分地包绕两个或多个尤其是所有的空腔，并且由此使尤其是可能存在的单个空腔的棱边变得平滑。作为补充或备选，膨胀体可以具有壳套，其完全或部分地包绕弹性薄膜。所述壳套也可以尤其是折叠的，优选是由纺织物制成和/或弹性地尤其由薄膜材料制成。
在一种优选的实施形式中，两个或多个尤其是所有的空腔在设计填充状态下具有不同的填充压力。通过不同的填充压力可以有利地在局部形成不同的弹性或减震。尤其也可以设置无压的或者只具有环境压力的空腔。膨胀体的两个或多个尤其是所有的空腔同样可以在设计填充状态具有相同的填充压力，这可以简化设计和/或填充。
空腔在设计填充状态下的填充压力一方面可以通过用于调节填充特性的控制装置来影响。作为补充或备选，空腔在设计填充状态下的填充压力还可以通过排空装置(如一个或多个优选可控的通风口)来影响。
这种用于调节填充特性和/或排空特性的装置可以尤其具有一个或多个阀门、节流阀或类似器件，它们布置在空腔与填充流体源或填充流体凹槽尤其是环境之间。尤其当在一种优选的实施形式中在两个或多个空腔之间设有流体通道以便由此通过相同的流体源填充空腔或者排空相同的流体填充凹槽时，该流体通道可以是能够由控制装置改变的，例如通过以下方式，即，至少部分打开或关闭阀门。在一种优选的扩展设计中，控制装置设置用于调节形成两个或多个空腔的不同填充特性和/或排空特性。
在一种优选的实施形式中，所述空腔或其它空腔分别全部地或部分地由另一弹性薄膜限定。限定出不同空腔的薄膜可以相互连接。在一种优选的扩展设计中，分别限定空腔的两个或更多的尤其是全部薄膜彼此可拆卸地或材料接合地相连，从而形成具有多个空腔的连接在一起的膨胀体。为此，薄膜可以单独地制造，并且接下来尤其通过按钮、夹子、粘接、焊接、硫化胶合或类似方式相互连接。限定出不同空腔的薄膜同样可以相互一体化地制造，其中，这个整体薄膜随后应可以划分为限定出单个空腔的不同薄膜。
在本发明的一种优选实施形式中，一个或多个空腔共同和/或分别至少部分地包围(形成)至少一个单侧或双侧敞开的留空或空隙，所述留空或空隙按照本发明的一个方面可以由护罩封闭。护罩优选直接与薄膜尤其是材料接合地，例如通过粘接、焊接、硫化胶合或类似方式连接，或者间接地，尤其通过带子或类似物连接。
在本发明中，例如一个环形或油炸圈形的空腔完全包围一个双侧敞开的留空、具有“8”字形横截面的空腔完全包围两个双侧敞开的留空、具有盲孔状腔室的平行六面体完全包围一个单侧敞开的留空并且一个C形环状的空腔(就是说具有圆形横截面并且在周向上有空隙)部分地包围一个留空。在本发明中，尤其当以空腔为限界边的留空边长为其总周长的至少75%，优选至少85%时，空腔就至少部分地包围留空。因此例如在315°的角度范围上延伸(即具有45°的空隙)的一个圆弧段包围了位于内部的留空的87.5%(315°/360°=87.5%)。当限定出这些空隙的空腔端侧由护罩和/或保持器件，尤其是一个或多个带子、绳子等类似器件绑住时，才可以留出这种周向上的空隙，即实现只部分地包围。这防止了在空腔端侧分离运动时留空过度增大。在一种优选的实施形式中，空腔完全地或者说在整个周向上包围留空。例如四个在其端部相互连接成圆环的、分别具有四分之一圆弧段形状的横截面的空腔共同包围位于该圆环中间的留空。
在一种优选的扩展设计中，护罩封闭留空。为此，护罩可以设计为封闭的或连续的，并且尤其由与弹性薄膜相同的材料和/或由纺织物制成。护罩同样也可以具有一个或多个通孔并且尤其设计为网状或格栅状，优选也由织物材料和/或薄膜材料制成。纺织的网状或格栅状护罩尤其理解为由优选绞合的纱线构成的护罩。
如果护罩具有薄膜的材料，则该护罩可以在填充空腔时弹性地延展，以便遮盖不断增大的留空。如果护罩至少部分由纺织材料构成，即所含的弹性材料比薄膜少，则在一种有利的扩展设计中该护罩可以在填充时展开并且由此与不断增大的留空适配。
在拦截或承接车辆乘客的身体部分尤其是头部时，护罩可以有利地朝留空方向偏移预先规定的量，这例如通过弹性护罩的进一步延展、限定空腔的薄膜(护罩固定在其上)的进一步弹性变形、连接薄膜和护罩的保持带的弹性变形和/或留空(尤其是其直径)的缩小实现。
通过遮护由一个或多个空腔围绕的留空提供了一种膨胀体，其一方面相对于不带留空的空腔需要更小的填充容积，这可通过弹性薄膜很好地实现，另一方面通过护罩提供了较大的拦截或承接面积。
由多个空腔定义出的外轮廓或包络面可以有利地使需要承接的车辆乘客的身体部分尤其是其头部朝向由空腔包围形成的留空对心。作为补充或备选，空腔可以呈胎圈状地使待承接的车辆乘客身体部分尤其是其头部朝向由空腔包围形成的留空对心。为此，在一种优选的实施形式中，留空可以分别具有至少基本上呈圆形或椭圆形的第一横截面，其优选至少基本上相应于待承接身体部分的外轮廓或者略微大于该身体部分的外轮廓。在优选与之垂直的平面中，留空可以具有至少基本上呈蘑菇形、圆柱体形或锥形的横截面。
按照本发明的一个方面，一个或多个空腔分别部分地由在填充时展开的物质限定。也就是说按照这个方面，空腔在填充时的增大通过薄膜的弹性膨胀和与之相比弹性较小的物质的展开的结合来实现。从而尤其可以影响造型和膨胀特性，也可以实现比其空腔只通过弹性薄膜膨胀而增大的膨胀体更大的填充容积。
在此，所述物质理解为单层或多层的织物，其例如由具有展开式气袋的传统安全气囊已知。所述物质可以与弹性薄膜尤其是材料接合地连接，优选粘接、焊接或早期硫化处理。
在一种优选的扩展设计中，在所述物质中设有通风口和/或排风口。以此方式可将出现在这种开口周向上的载荷通过更适合于此的材料传递到膨胀体中。
按照本发明的一个方面，弹性薄膜可拆卸地固定在一同限定空腔的支架上。按照另一方面，薄膜通过支架和/或薄膜的成型或成形和/或材料接合地尤其是通过硫化胶合、粘接和/或焊接固定在支架上。
所述支架可以尤其形成填充流体源的气体发生器的凸缘、膨胀体壳体(其中设有未填充的膨胀体并且优选还设有气体发生器)或者膨胀体护罩，该膨胀体护罩设置用于从膨胀的膨胀体翻开和/或被破坏。所述支架同样可以是车辆结构(尤其是车辆车身并且优选是车顶框架)的元件、车辆内衬(如尤其是仪表板、方向盘、车门或车门柱内衬或顶篷)的元件或车辆座椅的元件。所述支架也可以构成上述构件的一部分，例如膨胀体的底部或车辆车身的支杆。支架优选用于将膨胀的膨胀体固定在车辆上，该支架可以附加地借助固定轮廓局部地规定出膨胀体在填充状态下的形状。
为此，支架尤其可以设计为框架状。支架同样也可以设计为平面的或弯曲的板。在一种优选的扩展设计中，在支架内布置有至少一个通风口和/或至少一个排风口。以此方式，可以通过更适合于此的支架承接出现在这种开口周向上的载荷。
支架在局部以其与固定轮廓邻接的区域与弹性薄膜一起定义出空腔。为此，支架优选由尤其是热塑性的塑料和/或金属制成并且相对于填充流体密封。如果具有足够大的填充流体流可供使用，支架也可以具有一定的流体渗透性。
在一种优选的实施形式中，薄膜夹紧连接地，尤其通过螺纹连接或咬口连接或翻边固定在支架上。薄膜尤其可以通过螺纹连接可拆卸地固定在支架上。这可以有利地实现简单的安装并且尤其实现损坏或使用过的薄膜的更换。为了实现薄膜和支架之间充分流体密封的固定，在一种优选的扩展设计中，螺栓可以这样紧密地并排布置，使得由它们产生的对薄膜的局部压力相互过渡，也就是说薄膜沿整个固定轮廓压靠在支架上并且由此摩擦配合地固定在支架上。作为补充或备选，可以在薄膜背离支架的表面上布置支承元件，例如形式为单个的垫片或者尤其是框架状的、具有用于多个螺栓的钻孔的凸缘，该支承元件在较大面积上将由螺栓施加的法向力传导到薄膜中。
薄膜可尤其通过支架的翻边或咬口固定在该支架上。为此，支架可以相应地塑性成型，即尤其是指卷边、摆动、冲压或类似方法。支架的翻边尤其理解为在支架的两个彼此对置的连在一起的表面之间形成一定间距或间隙，在该间距或间隙内薄膜的边缘被夹紧配合地和/或材料接合地固定其中。在此，可以首先将薄膜放置在一个表面上，接下来使支架塑性成型。同样可以首先使支架相应地成型或者尤其由塑料成形并形成所述间距或间隙，接下来将薄膜边缘插入该间隙中，其中，该薄膜边缘在一种优选的扩展设计中在未变形状态下具有比所述间隙更大的壁厚，该薄膜边缘通过弹性变形插入所述间隙内并且在该处只部分地松弛，使得其摩擦配合地夹紧在支架的表面之间。作为备选或补充，薄膜也可以材料接合地，尤其通过粘接与支架的一个或两个表面连接。
薄膜可以尤其通过以下方式固定在支架上，即，将薄膜或支架的边缘固定在支架或薄膜的槽内。为此，可以首先制成槽，并且随后将所述边缘成形在槽中。同样可以首先制成薄膜或支架的所述边缘，并且使之在成形支架或薄膜时被所述支架或薄膜包围，从而形成槽。薄膜尤其可以在其边缘处用构成支架的塑料注塑包封。在一种优选的扩展设计中，槽或边缘可以具有较窄的接片区域，该接片区域过渡为相对较宽的、防止边缘形状配合地从槽中拉出的区域。
作为补充或备选，薄膜可以通过以下方式固定在支架上，即，将薄膜或支架的一个或多个凸起固定在支架或薄膜的凹槽内。在此，可以首先制成凸起和凹槽，然后在凸起和/或凹槽弹性变形的情况下将凸起插入凹槽中。同样可以围绕凸起成形出凹槽，或者相反地，在凹槽中成形出凸起。凸起可以具有较窄的接片区域，该接片区域过渡为相对较宽的、防止凸起形状配合地从凹槽中拉出的区域。作为补充或备选，边缘和槽或凸起和凹槽可以摩擦配合地和/或材料接合地彼此固定，尤其是相互粘接。
在一种优选的实施形式中，薄膜通过硫化胶合固定在支架上。这尤其可以与前述形状配合的固定方式之一相结合。薄膜同样也可以表面硫化胶合到支架上并且由此粘附在其上，而在此不需要单独的粘接剂。
在本发明的一种有利的实施形式中，至少一个空腔具有一个或多个排风口。通过排风口的尺寸和/或布置可以预先规定出期望的特性，尤其是膨胀体的填充运动学特性、刚性和/或减震特性。
附图说明
本发明的其它有利的扩展设计由以下对优选实施形式的说明得出。在附图中示意性地示出：
图1以沿图2中剖切线I-I的横截面图示出具有按本发明一种实施形式的安全装置的方向盘；并且
图2以俯视图示出图1的安全装置。
具体实施方式
图1以沿图2中剖切线I-I的横截面图示出具有按本发明一种实施形式的安全装置的车辆方向盘1。该安全装置具有形式为示意性显示的微型气体发生器4的填充流体源以及膨胀体，该膨胀体在图1和图2中处于已填充且膨胀了的设计填充状态。
膨胀体在本实施例中具有与方向盘1的方向盘凹处连接的中央空腔2.1，该中央空腔通过由天然树胶或人造树胶制成的弹性薄膜3.1限定。如结合图1和图2可以看出，空腔2.1在设计填充状态下具有圆柱体形状。
膨胀体具有四个四分之一圆弧形状的其它空腔，在图1中可以看到其中的两个空腔2.2、2.3。这四个其它空腔分别通过由天然树胶或人造树胶制成的其它弹性薄膜3.2、3.3、3.7或3.8限定，这些弹性薄膜与空腔2.1的薄膜3.1材料接合地通过硫化胶合连接或者通过共同的成形一体化地设计。每个这些空腔分别包围两个盲孔状的凹槽5。由此可以改变膨胀体的减震特性。
膨胀体在外侧具有四个另外的四分之一圆弧形状的空腔，在图1中可以看到其中的两个空腔2.4、2.5。这四个另外的空腔分别通过由天然树胶或人造树胶制成的另外的弹性薄膜3.4、3.5、3.9或3.10限定，这些弹性薄膜与薄膜3.2、3.3、3.7或3.8材料接合地通过硫化胶合连接或者通过共同的成形一体化地设计。
由薄膜3.2、3.3、3.7或3.8限定出的处于中间的其它空腔通过填充流体通道6一方面与空腔2.1连通，另一方面与外侧的由薄膜3.4、3.5、3.9或3.10限定出的其它空腔连通，以使微型气体发生器4用填充流体填充膨胀体的所有空腔。由此，该膨胀体从未弹性变形的甚至压缩的初始状态膨胀进入图1和图2所示的设计填充状态。
在该设计填充状态下，所有的空腔共同包围形成一个具有圆锥状横截面的凹槽或留空，其在碰撞情况下使驾驶员的头部朝向该留空对中。
在一种未示出的变型方案中，多个尤其是全部的空腔可以由一个壳套包围。作为补充或备选，可以用护罩封闭由空腔共同形成的凹槽或留空并且由此呈现出平坦的碰撞面。
在初始状态下，膨胀体可以隐藏在方向盘凹处内的护罩之后，膨胀体在膨胀时打开该护罩(未示出)。
通过填充流体通道6和/或排风口(未示出)内的节流阀，可以在不同的空腔内调节形成不同的填充压力。如由图1和图2可以看出，空腔2.1、中间的空腔2.2、2.3以及外侧的空腔2.4、2.5有不同的外轮廓和容积。由此可以局部地规定膨胀体的刚性和减震特性。
尽管在之前的说明书中阐述了示例性的实施形式，但应该明确的是，可以进行大量的变型设计。此外应该明确的是，示例性的实施形式只是例子，它们并不以任何方式限制保护范围、适用性和结构。之前的说明书为本领域技术人员提供了用于实现至少一种示例性实施形式的指导，其中，可以尤其在所述部件的功能和布置方面进行各种修改，只要不背离权利要求书所述技术方案及其等同技术方案的保护范围即可。
附图标记清单
1方向盘(支架)
2.1空腔
2.2-2.5其它空腔
3.1薄膜
3.2-3.10其它薄膜
4微型气体发生器(填充流体源)
5空腔内的袋状凹槽
6填充流体通道

Claims (10)

1.一种用于汽车的安全装置，具有带弹性薄膜(3.1)的膨胀体，所述弹性薄膜限定出空腔(2.1)，所述安全装置还具有用于在所述薄膜(3.1)弹性膨胀时填充所述空腔(2.1)的填充流体源(4)，其中，所述膨胀体具有至少另一空腔(2.2、2.3)。
2.按权利要求1所述的安全装置，其特征在于，至少两个空腔在设计填充状态下具有不同的(2.1、2.2、2.4)或者相同的(2.2、2.3；2.4、2.5)的容积、外轮廓和/或填充压力。
3.按前述权利要求之一所述的安全装置，其特征在于，设有用于调节形成至少两个空腔(2.1-2.5)的不同填充特性和/或排空特性的控制装置。
4.按前述权利要求之一所述的安全装置，其特征在于，在至少两个空腔(2.1-2.5)之间设有至少一个尤其是可变的流体通道(6)。
5.按前述权利要求之一所述的安全装置，其特征在于，限定出所述空腔(2.1)的所述薄膜(3.1)与限定出另一空腔(2.2-2.5)的另一弹性薄膜(3.2-3.10)尤其是材料接合地连接或者一体化地设计。
6.按前述权利要求之一所述的安全装置，其特征在于，一个或多个空腔(2.2、2.3)至少部分包围单侧或双侧敞开的留空，所述留空优选由护罩封闭，和/或空腔部分地由在填充时展开的物质限定。
7.按前述权利要求之一所述的安全装置，其特征在于，设有支架，该支架一同限定所述空腔并且所述弹性薄膜固定在该支架上，其中，所述薄膜可拆卸地或通过所述支架和/或所述薄膜的成型或成形和/或材料接合地尤其是通过硫化胶合固定在所述支架上。
8.按前述权利要求之一所述的安全装置，其特征在于，所述支架是气体发生器凸缘、膨胀体壳体、膨胀体护罩、车辆结构元件、车辆内衬元件或座椅元件或者上述构件的一部分。
9.按前述权利要求之一所述的安全装置，其特征在于，所述膨胀体具有至少部分包围所述弹性薄膜的壳套。
10.一种用于制造按前述权利要求之一所述的安全装置的方法，其中，限定出空腔的薄膜与限定出另一空腔的另一弹性薄膜尤其是材料接合地连接或者相互一体化地制造。
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