CN103661228B - 具有阶梯式囊袋间距的主动垫式安全气囊及其充气的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于机动车辆的主动垫式安全气囊，具有内壁和外壁，其内壁和外壁围绕实质封闭的外围连接来形成可充气的囊袋。充气机响应于车辆的碰撞事件，将充气气体耦接到可充气的囊袋中。内壁具有带实质平坦部分的内部管状结构区域和有多个环形褶状物的外部褶状区域，其中每个褶状物具有向内边缘和向外边缘。相邻褶状物是连续的，因此外部褶状物的向内边缘共享为内部褶状物的向外边缘。褶状物边缘具有距离外壁的阶梯式间距，该阶梯式间距从最里面的边缘向最外面的向外边缘逐渐地减小，借此相邻褶状物在充气期间这样展开：当外部褶状物开始展开时，内部褶状物以实质相同的压力展开。

Description

具有阶梯式囊袋间距的主动垫式安全气囊及其充气的方法

技术领域

本发明总体上涉及机动车辆中用于乘员碰撞保护的主动垫式安全气囊，并且更具体地涉及具有由带褶状物的塑料面板形成的可充气囊袋的主动垫式安全气囊，该褶状物在充气期间展开，因此垫式安全气囊均匀地移动到缓冲冲击的身体的位置。

背景技术

主动垫式安全气囊是一种具有可充气的囊袋以在碰撞中吸收冲击并减少对乘员的创伤的车辆乘员防护装置。与充气时从后部各种开口出现的可展开的气囊靠垫相反，在碰撞事件开始时，主动垫式安全气囊利用内饰表面自身膨胀来通过充气气体的作用吸收冲击和耗散能量。通过引用的方式结合于此的、2012年6月26日公布的第8,205,909号美国专利公开了一种与手套箱盖整合为一体的轻质且具有视觉吸引力的主动膝部垫式安全气囊。同样通过引用的方式结合于此的、2011年4月19日递交的、申请序列号13/089,401的未决美国专利申请公开了一种典型结构，其中主动垫式安全气囊包括面向车辆乘员的前壁或面板，其沿着密封的外围附接到基壁或者面板。为了提供可充气的囊袋，一个或者两个壁都是可变形的。例如，基壁可具有在充气时变直的褶状(即，折叠状)部分。在展开前、非充气条件下，壁最初间隔开较小的距离。这容许充气气体以一种实现整个面板均匀充气的方式进入。

典型的主动垫式安全气囊的前壁和基壁由诸如聚乙烯、聚烯烃、或者聚氯乙烯这样的模塑热塑性塑料组成。它们通常是注塑模塑的，但也可以是吹塑模塑的。当单独成形时，前壁和基壁必须围绕其外围气密地结合以 便形成可充气的囊袋。该结合必须是坚固的，以抵抗由于充气期间的高压导致的分离。

为了在最佳地接受冲击的乘员身体的位置实现可靠的布置，主动垫式安全气囊的膨胀必须一致。例如，为了尽可能同时地捕获乘员的两个膝盖，安装在手套箱盖内的主动膝部垫式安全气囊的均匀膨胀是可取的。由于快速展开的需要，使用了相对高压、高容量的充气机。来自充气气体的高压力经常导致垫式安全气囊的不均匀膨胀，该不均匀膨胀可能从一个单元到下一个有所不同。除了在垫式安全气囊膨胀期间缺乏对其形状或定位的控制，不均匀的膨胀可以包括囊袋的一部分以比其它部分更大的速度膨胀，这导致施加到那个部分气密密封处的压力的增加。因此，囊袋壁之间的焊缝在展开期间可能更容易破裂。

发明内容

本发明使用了挡板式结构(baffle structure)，该结构配置成在囊袋的整个周长(circumference)以一致的速度膨胀。褶状物的布置保证当一个褶状物展开时，在下一个褶状物开始展开之前，施加的压力围绕周长均等。

在本发明的一个方面中，用于安装在机动车辆内饰表面的主动垫式安全气囊是由塑料模塑的、可膨胀的内壁和塑料模塑的外壁组成，外壁围绕实质封闭的外围(perimeter)与内壁连接以形成可充气的囊袋。外壁具有朝向内壁的实质平坦的第一囊袋表面，并且内壁具有朝向外壁的第二囊袋表面。充气机响应于车辆的碰撞事件将充气气体耦接到可充气囊袋中。第二囊袋表面具有带实质平坦部分的内部管状结构区域(vessel region)和有多个环形褶状物的外部褶状区域，其中每个褶状物具有向内边缘(edge)和向外边缘。相邻褶状物是连续的，所以外部褶状物的向内边缘共享为内部褶状物的向外边缘。褶状物边缘具有离第一囊袋表面的阶梯式间距，该阶梯式间距从褶状区域最里面的向内边缘向褶状区域最外面的向外边缘逐渐地减小，借此相邻褶状物在充气期间这样展开：当相邻褶状物中外部的一个开始展开时，相邻褶状物中内部的一个以实质相同的压力展开。

附图说明

图1是可以应用本发明的一种主动膝部垫式安全气囊手套箱盖系统的向外部观看的分解透视图。

图2是主动垫式安全气囊的内和外壁总成的平面图。

图3是朝向外壁的内壁的侧面的透视图。

图4是移除了内壁的图2所示外壁的透视图。

图5是沿着图2所示的线5-5的主动垫式安全气囊的剖视图。

图6-10是褶状区域和外壁的一部分在展开期间的各个膨胀阶段的剖视图。

图11是具有增加数量的褶状物的可充气囊袋的可选实施例的横截面。

具体实施方式

现参考图1，现有技术的主动膝部垫式安全气囊系统10具有形成垫式安全气囊基座的基板组件11。基板11可以如图1所示地通过铰链连接至存储腔或者手套箱12从而连接到车辆，或者安装到另外的结构，比如，驾驶杆下面的仪表板支架。这些位置可以接触到乘坐在车辆内相应座位的个体的膝盖。

基板11充当用于支承可充气囊袋的反作用面，该可充气囊袋由内壁13和外壁14形成，内壁13和外壁14沿着其外围15结合。壁13和14优选由模塑塑料(比如热塑性聚烯烃(TPO))制成，且通过塑态焊接、比如热板焊接来连接，以构成用于形成囊袋的围绕中心区域17的外围密封结构。充气气体源16是电子控制的，其用于在碰撞期间激活以释放气体来充气垫式安全气囊。外壁14可以包含A类内饰表面，例如手套箱盖的外部，或者可应用于其外表面的附加的表皮或者覆盖物(未示出)。

图2是本发明一优选实施例中的可充气囊袋20的后视图。塑料模塑的外壁21覆盖在塑料模塑的、可膨胀内壁22的上面。壁21和22围绕封闭的外围区域23连接以形成可充气囊袋，该可充气囊袋具有在壁21和22 之间的开放中心空间，以便在碰撞事件中容纳来自安装在内壁22的凹陷25中的充气机24的充气气体。内壁22包括例如26和27的多个褶状物来适应内壁22在充气期间的膨胀。多个凸出物28用于将内壁22安装至反作用面。可以包括由穿过内壁22的星号形状图案组成的排气孔30，以便在充气之前及在充气期间为中心空间排气。

图3显示了朝向外壁的内壁22的囊袋表面一侧。凸缘31与封闭的外围区域相一致并围绕包含褶状物26和27的褶状区域和具有实质平坦部分32的内部管状结构区域，托25和突出物28嵌入实质平坦部分32中。图4显示了移除内壁22的外壁21，展现了朝向内壁的囊袋表面35。多个直立棱36沿着封闭的外围区域23延伸并通过热焊接与内壁22的凸缘31连接以产生用于可充气囊袋的气密密封。提供棱37以支承充气机。

图5显示了沿着图2所示的线5-5的可充气囊袋的横截面。可以看出，外壁21具有朝向内壁22并与内壁22间隔开的实质平坦的第一囊袋表面。内壁22上的内部管状结构区域32与外壁21最初间隔开近似为约6毫米的距离以提供一个初始空间，初始空间在充气期间用于接受来自充气机24的充气气体。褶状物26和27成形于从内部管状结构区域32径向地向外的内壁22中，每个褶状物在离内部管状结构区域32的各个距离处定义了向内边缘和向外边缘。每个边缘对应于在囊袋的预充气形状中最接近外壁21的位置。因此，褶状物26具有向内边缘E1和向外边缘E2。相邻褶状物优选是连续的，所以外部褶状物的向内边缘共享为内部褶状物的向外边缘。例如，边缘E2既是褶状物26的向外边缘也是褶状物27的向内边缘。边缘E3是褶状物27的向外边缘。

当充气气体进入每个褶状物下面的区域并促使膨胀时，各个的褶状物在充气期间发生展开。根据本发明，褶状物边缘具有离外壁21的阶梯式间距，该阶梯式间距从褶状物最里面的向内边缘E1向最外面的向外边缘E3逐渐地减小。在具有多于两个褶状物的实施例中，同样的关系成立，借此，随着每个连续褶状物的边缘从内部管状结构区域向外地移动至可充气囊袋的封闭外围，间距逐渐地减小。

通过规定各个的褶状物的间距，其中褶状物的向内边缘与外壁间隔开大于其向外边缘与外壁的间隔的距离，充气气体在其开始挤过去该褶状物以进入随后的褶状物之前更充分地围绕整个周长进入到褶状物中。因此，相邻褶状物在充气期间这样展开：等到相邻褶状物中外部的一个由于充气气体的进入而开始展开时，相邻褶状物中内部的一个以实质相同的压力展开。

如图5所示，内部管状结构区域32(直到最里面的向内边缘E1)优选地具有离外壁21的囊袋表面实质相同的间距。由于最外面的褶状物27具有其最外面的向外边缘(E3)，该边缘与内壁22的气密密封的封闭外围相一致，最外面的向外边缘的间距实际上为零。

图6更详细地显示了褶状物边缘的逐步式间距。内壁22的内部管状结构区域32和褶状物26的向内边缘与外壁21间隔距离D1。共享的褶状物26的向外边缘和褶状物27的向内边缘与外壁21间隔距离D2。褶状物27的向外边缘与外壁21间隔距离D3。根据本发明的逐步式减小，D1大于D2，并且D2大于D3。由于没有充气气体从褶状物27径向地向外流出，D3的值限定为零。

图7-10说明了在囊袋的充气期间褶状物的连续展开。因此，在图7中，产生自充气机的充气气体进入内部管状结构空间中，内部管状结构空间开始增加，因此将外壁21从图中虚线40所示的初始位置移动到膨胀位置41。褶状物26由于初始间距D1而容易地充满充气气体，但是由于接近的间距，少量的充气气体通过褶状物26的向外边缘。一旦充气气体进入到褶状物26的整个周长中，褶状物26开始以实质相同的压力展开。褶状物26如图8所示逐渐地展开，因此外壁21移动到进一步的膨胀位置42。最后，膨胀引起在褶状物27向内边缘处的间距打开成如图9中所示。当褶状物27展开成如图10中所示时，围绕整个外围的压力保持实质相同。展开动作的有序进行引起外壁均匀可控地移动至所需的位置。这保持沿着囊袋封闭的外围的气密密封结构的整个周长均匀地应用压力。

图11显示了包含三个连续褶状物的可选实施例。因此，主动垫式安全气囊50包括外壁51和内壁52，外壁51和内壁52通过气密密封54围绕封闭的外围连接。背板53安装至车辆并为膨胀提供反作用面。内壁52具有内部管状结构区域55，内部管状结构区域55从一系列褶状物56、57和58径向地向内。内部管状结构区域55和褶状物56的向内边缘与外壁51间隔开间距60。褶状物56具有与外壁51间隔开间距61的向外边缘。由于褶状物57将其向内边缘与褶状物56的向外边缘共享，褶状物57使其向内边缘与外壁51间隔开间距61。同样地，褶状物57和58之间的边缘与外壁51间隔开间距62。褶状物58的一部分的最外面的向外边缘具有相当于零的间距63。从最里面的向内边缘到最外面的向外边缘的其它间距逐渐地减小，这样间距60大于间距61、间距61大于间距62、并且间距62大于间距63。在一个具体实施例中，间距60等于6毫米，间距61等于4毫米，并且间距62等于2毫米。通过均衡环向于每个褶状物的力实现了顺序的展开，顺序的展开引起了围绕周长的相等的速度的膨胀。因此，根据本发明实现了可靠和一致的膨胀轨迹。

Claims (11)

1.一种用于安装在机动车辆内饰表面的主动垫式安全气囊，其特征在于，包含：

塑料模塑的可充气内壁；

塑料模塑的外壁，该外壁围绕实质封闭的外围与内壁连接来形成可充气的囊袋，其中外壁具有朝向内壁的实质平坦的第一囊袋表面并且内壁具有朝向外壁的第二囊袋表面；以及

充气机，该充气机响应于车辆的碰撞事件将充气气体耦接到可充气的囊袋中；

其中，第二囊袋表面具有带实质平坦部分的内部管状结构区域和有多个环形褶状物的外部褶状区域，其中每个褶状物具有向内边缘和向外边缘，并且其中相邻褶状物是连续的，因此外部褶状物的向内边缘共享为内部褶状物的向外边缘；以及

其中褶状物边缘具有离第一囊袋表面的阶梯式间距，该阶梯式间距从褶状区域最里面的向内边缘向褶状区域最外面的向外边缘逐渐地减小，借此相邻褶状物在充气期间这样展开：当相邻褶状物中外部的一个开始展开时，相邻褶状物中内部的一个以实质相同的压力展开。

2.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其特征在于，内部管状结构区域的平坦部分具有与第一囊袋表面实质相同的间距，该间距实质上等于最里面的向内边缘与第一囊袋表面的间距。

3.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其特征在于，最外面的向外边缘与第一囊袋表面之间的间距实质上为零，并且其中最外面的向外边缘沿着封闭的外围安置。

4.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其特征在于，内部管状结构区域进一步地包括托，并且其中充气机安装在托中。

5.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其特征在于，内和外壁由热塑性聚烯烃组成，并且其中内和外壁通过热焊接沿着封闭的外围连接。

6.一种为安装在机动车辆内饰表面的主动垫式安全气囊充气的方法，其特征在于，包含以下步骤：

围绕实质封闭的外围，将塑料模塑的、可膨胀内壁连接至塑料模塑的外壁来形成可充气的囊袋，其中外壁具有朝向内壁的实质平坦的第一囊袋表面并且内壁具有朝向外壁的第二囊袋表面，其中第二囊袋表面具有带实质平坦部分的内部管状结构区域和有多个环形褶状物的外部褶状区域，其中每个褶状物具有向内边缘和向外边缘，其中相邻褶状物是连续的，因此外部褶状物的向内边缘共享为内部褶状物的向外边缘，并且其中褶状物边缘具有离第一囊袋表面的阶梯式间距，该阶梯式间距从褶状区域最里面的向内边缘向褶状区域最外面的向外边缘逐渐地减小；

响应于车辆的碰撞事件，将充气气体耦接到可充气的囊袋中，以及

当可充气的囊袋膨胀时逐渐地展开褶状物，借此阶梯式间距引起相邻褶状物在充气期间这样展开：当相邻褶状物中外部的一个开始展开时，相邻褶状物中内部的一个以实质相同的压力展开。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，内部管状结构区域的平坦部分具有离第一囊袋表面实质相同的间距，该间距实质上等于最里面的向内边缘与第一囊袋表面的间距。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，最外面的向外边缘与第一囊袋表面之间的间距实质上为零，并且其中最外面的向外边缘沿着封闭的外围安置。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，内部管状结构区域进一步地包括托，并且其中充气机安装在托中。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，内和外壁由热塑性聚烯烃组成，并且其中内和外壁通过热焊接沿着封闭的外围连接。

11.一种用于主动垫式安全气囊的可充气囊袋，其特征在于，包含：

外壁；以及

具有多个褶状物的内壁，其中褶状物在具有阶梯式间距的褶状物边缘处接近外壁，该间距从褶状物最里面的向内边缘向褶状物最外面的向外边缘逐渐地减小，因此在其随后的褶状物开始展开之前，一褶状物以实质相同的压力展开。