CN103847678B - 具有用于负载管理的主动排气口的主动垫式安全气囊 - Google Patents

Abstract

一种具有塑料成型的、可膨胀的前壁和塑料成型的后壁的主动垫式安全气囊，后壁围绕实质密封的外围与前壁结合以形成可充气的囊袋。后壁包括至少一个主动排气口和至少一个实质环形的褶状挡板。充气机响应于车辆的碰撞事件，将充气气体耦接至可充气囊袋中。主动排气口包含在后壁上的窗口开口和与窗口开口并置的一体成型的盖片。盖片具有对应于第一流量系数的未偏转位置，和对应于小于第一流量系数的、非零的第二流量系数的偏转位置。当乘客冲击导致的可充气囊袋中的压力大于预定压力时，盖片从未偏转位置移动至偏转位置。

Description

具有用于负载管理的主动排气口的主动垫式安全气囊

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塑料壁板形成的可充气囊袋的主动垫式安全气囊，该可充气囊袋在冲击期间根据乘客冲击垫式安全气囊的能量排气以管理放气速率。

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由各种各样的纤维织物制成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并耗散能量。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门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、专利申请公布号2012/0267878A1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并沿着密封的外围附接到基壁或者面板的前壁或面板。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)区域。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。

主动垫式安全气囊的典型囊袋的前壁和基壁由诸如聚乙烯、聚烯烃、或者聚氯乙烯这样的成型热塑性塑料组成。它们通常是注塑成型的，但也可以是吹塑成型的。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。该结合必须是牢固的，以抵抗充气期间的高压所产生的分离。可以通过例如热焊接形成外围密封。

已知的是，当乘员接触气囊时，为了优化能量的耗散，充气气体应该排出以容许安全气袋的可控压缩，从而安全地减速冲击的乘员。一些常规的安全气袋已经使用排气口，该排气口只有在响应安全气袋内的压力达到预定阈值时才打开。在主动垫式安全气囊使用由成型塑料面板构成的囊袋的情况下，一直为可充气囊袋排气以保持其在非碰撞状况期间基本上为大气压力是可取的。此外，由于面板材料是相对易曲的，包含主动垫式安全气囊的内饰组件在温度极限期间可以发生明显的变形。此外，避免使用现有技术中已知类型的昂贵的、复杂的排气阀是可取的。

通过引用的方式结合于此的、美国专利公布2012/0248742A1公开了一种用于主动垫式安全气囊的主动排气口，其中排气口在低压力时具有通过该排气口的低流量，并且在较高压力下具有通过该排气口的较高流量。排气口在充气初始阶段的减小的流量允许使用较小(较便宜的)充气机，同时在较高压力下的较高排气流量通过限制压力上升和避免可能引起密封破裂的大的撕力来帮助确保外围焊缝的完整性。

已经发现，响应于较高压力而采取较高流量系数的主动排气口在一些情况下，例如比较硬的冲击(例如，比较重的乘客以中等速度移动或者体型较小的乘客以较高的速度移动)，可以导致不足的能量管理。在这些特殊的情况下，不希望的囊袋的快速放气可以导致冲击体的不充足的初始减速，然后，一旦垫式安全气囊完全溃陷，可能接着是垫式安全气囊降到最低点(以及冲击体的突然减速)。本发明克服了这些困难，同时提供了一种可以用简单的、低成本的方法制造的具有高度可靠性的主动排气口结构。

发明内容

在本发明的一个方面中，主动垫式安全气囊安装在机动车辆中的乘客厢的内饰表面。配备塑料成型的、可膨胀的前壁用于朝向乘客厢中的乘客展开。塑料成型的后壁围绕实质密封的外围与前壁结合以形成可充气的囊袋，其中后壁包括至少一个主动排气口和至少一个实质环形的褶状挡板(baffle)。充气机响应于车辆的碰撞事件，将充气气体耦接至可充气囊袋中。主动排气口包含在后壁上的窗口开口和与窗口开口并置的一体成型的盖片(f1ap)。盖片具有对应于第一流量系数的未偏转位置，和对应于小于第一流量系数的、非零的第二流量系数的偏转位置。当由乘客冲击导致的可充气囊袋中的压力大于预定压力时，盖片从未偏转位置移动至偏转位置。

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门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可充气囊袋总成的后部透视图。

图3是显示了在各种撞击事件期间的囊袋压力的比较曲线。

图4是具有根据本发明配置的主动排气口的后壁的后部透视图。

图5和6分别显示了在未偏转位置的图4所示的主动排气口的透视图和横截面图。

图7和8分别显示了在偏转位置的图4所示的主动排气口的透视图和横截面图。

图9是图4所示的主动排气口的俯视平面图。

图10和11分别是本发明主动排气口的可选实施例的透视图和横截面图。

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，位于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充当用于支承由后壁13和前壁14形成的可充气囊袋的反作用面，后壁13和前壁14沿着其外围15结合。壁13和14优选地由成型塑料(例如热塑性聚烯烃(TPO))制成，且通过塑态热焊接、比如热板或者振动焊接来结合，以构成用于形成可充气囊袋的、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。前壁14可以包含A类内饰表面，例如手套箱门的外部，或者附加的表皮或者遮盖物(未显示)可应用于其外表面。

图2是用于主动垫式安全气囊的一种已知的可充气囊袋20的后视图。塑料成型的前壁21覆盖于塑料成型的、可膨胀后壁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后壁22的凹陷25中的充气机24的充气气体。后壁22包括例如26和27这样的多个褶状物来适应后壁22在充气期间的膨胀。多个凸出物28用于将后壁22安装至反作用面。由穿过内壁22的星号形状图案组成的排气孔30在充气之前及在充气期间用于事先为中心空间排气。

图3显示了曲线35，该曲线35展示了在充气事件期间随着时间的推移而不断变化的压力，在该充气事件中，充气机在时间t=0时被激活。在沿着时间段36的充气初始阶段期间，开始膨胀的可充气囊袋里面的压力上升。由于囊袋膨胀仍在继续，并且来自充气机的气体输出量开始变小，曲线35开始在时间段37平稳。由于耗尽了充气气体的供给，在没有任何针对垫式安全气囊的外部撞击的情况下，来自囊袋里面的气体的正常排放导致如时间段38所示的最终压力下降。在点42发生的撞击事件中，囊袋压力可以遵循如时间段40所示的不同的轨迹。在相对较低的能量冲击中(例如，体型小的乘客或者慢的冲击)，囊袋中的压力在初始冲击期间可以沿着时间段40仅稍微地上升。这可能会导致在排放气体的随后流量的轻微增加，所以时间段40所示的最终压力下降的轨迹在时间上比沿着如时间段38所示的没有冲击负载时最终压力下降的轨迹更早发生，但是轨迹持续足够长的时间以减速冲击负载。

高能量冲击轨迹43对应于现有技术中的垫式安全气囊的压力变化，其中，固定容量的排气口或主动排气口响应于更高的压力来更快地为囊袋放气，该主动排气口在更高压力下递增地开放。较大的冲击能量引起囊袋压力的较大即时增加，随后是压力更快的和更急剧的损失。轨迹43对应于冲击能量的非优化管理，因为通过排气口的充气气体的迅速损失意味着垫式安全气囊不能充分地使冲击乘客减速。低能量和高能量冲击都遵循与轨迹40相似的轨迹是可取的。这在本发明中通过提供主动排气口实现，该主动排气口具有在初始充气期间的第一流量系数，并具有在针对垫式安全气囊的、使压力增大至高于预定压力的重冲击期间的较低(即，较小的)流量系数。

在图4所示的本发明的一个实施例中，后壁45具有围绕多个褶状挡板47和48安置的外围焊接凸缘46。后壁45的中心区域50包括用于充气机的凹陷51和安装至反作用面(未显示)的凸出物52。挡板47容纳主动排气口54和55(虽然可以采用不同数量的排气口或在后壁45任何位置的排气口布置)。

图5和6更详细地显示了主动排气口54。T型窗口60成形为褶状挡板47中的孔，其具有在侧壁61和62之间的基部部分和沿着较宽的顶部边缘63的狭槽部分。可偏转的盖片65与后壁45一体成型并与窗口60并置。上部边缘63与褶状挡板47的顶端对准，并且其大小调整为容许盖片65的上部边缘66摆动通过窗口60的上部部分。盖片65具有在窗口边缘61和62之间的担当活动铰链的下部边缘67。图5和6显示了处于未偏转位置的盖片65，其中充气气体可以通过窗口60的下部和上部部分。

图7和8显示了移动至偏转位置的盖片65，其移动是由于乘客冲击囊袋所引起的可充气囊袋里面的压力大于预定压力的结果。当预定压力(即，盖片65的内和外侧之间的压力差足够使其关于活动铰链67枢转)存在时，盖片65实质上封闭窗口60的下部部分，因此只有窗口60的上部部分可用于将气体从可充气囊袋中排出。由于减少的区域可用于通过气流，因此在偏转位置产生的流量系数低于在充气初始阶段期间的流量系数。然而，由于窗口60的上部部分保持打开，因此总是保持非零的流量系数。由于总是提供大于或者等于第二系数的流量系数，因此可能总是确保最低程度的针对焊缝破裂的保护和响应于对应的最低程度放气的最小量的能量吸收。更具体地，由于在更广范围的冲击能量中得到更加一致的放气速度，在各种低或高能量冲击中得到更有利的能量管理。

将至少一个主动排气口放置在邻近外围焊接凸缘的褶状区域中是有各种优点的。特别是，设计者可以模拟施加给可充气囊袋壁和外围焊缝(即，没有排气口)的膨胀力以便识别具有焊缝破裂最高概率的局部区域。然后设计者可以将主动排气口放置于紧密接近焊接外围上的该位置，因此将局部地减少力并减少焊缝破裂的可能性。此外，本实施例的挡板位置适合于用已知的模塑成型装置和方法容易地制造。

如图9所示，褶状挡板47具有顶端P和底部B。窗口60的边缘63和盖片65的边缘66实质上与顶端P对齐，同时活动铰链67实质上与底部B对齐。除了方便制造的目的，窗口和盖片的这种定向在囊袋充气期间是与褶状挡板47的展开相兼容。

图10和11说明了可选的实施例，其中后壁70包括窗口71和可偏转的盖片72。窗口71包括从可充气囊袋的内侧向外延伸至端部74的斜面73，端部74布置在盖片72的端部75的上方。盖片72可具有减薄的边缘76以形成活动铰链，从而在如图所示77处的高能量乘客冲击期间的高于预定压力的压力使盖片72围绕活动铰链76偏转至如图中虚线所示的偏转位置78。由于边缘75接近边缘74，因此主动排气口的流量系数被减少。通过在斜面73横向侧的开口，保持了最小的流量系数。因此，主动排气口执行与先前描述的实施例中相同的功能。

Claims (11)

1.一种安装在机动车辆中的乘客厢的内饰表面的主动垫式安全气囊，其特征在于，包含：

用于朝向乘客厢中的乘客展开的、塑料成型的、可膨胀的前壁；

围绕实质密封的外围与前壁结合以形成可充气的囊袋的塑料成型的后壁，其中后壁包括至少一个主动排气口和至少一个实质环形的褶状挡板，其中所述主动排气口位于所述褶状挡板上；以及

响应于车辆的碰撞事件将充气气体耦接至可充气囊袋中的充气机；

其中主动排气口包含在后壁上的窗口开口和与窗口开口并置的一体成型的盖片，其中盖片具有对应于第一流量系数的未偏转位置和对应于小于第一流量系数的、非零的第二流量系数的偏转位置，以及其中当乘客冲击导致的可充气囊袋中的压力大于预定压力时，盖片从未偏转位置移动至偏转位置。

2.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其特征在于，窗口开口具有可被盖片封闭的第一部分和当盖片在偏转位置时保持开启的第二部分，因此主动排气口总是提供大于或者等于第二流量系数的流量系数。

3.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其特征在于，盖片包括沿着边缘将盖片结合至后壁的活动铰链部分。

4.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其特征在于，后壁包括多个主动排气口。

5.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其特征在于，盖片包括沿着边缘将盖片结合至后壁的活动铰链部分，并且其中活动铰链与挡板的底部边缘对齐。

6.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其特征在于，窗口开口是T型并且其中盖片从T型窗口开口底部的后壁上延伸。

7.根据权利要求6所述的主动垫式安全气囊，其特征在于，其中盖片包括沿着边缘将盖片结合至后壁的活动铰链部分，其中活动铰链与挡板的底部边缘对齐，并且其中T型窗口具有与挡板的顶端对齐的上部边缘。

8.根据权利要求1所述的主动垫式安全气囊，其特征在于，窗口开口包括具有末端端部的斜面，斜面用于接受处于偏转位置的盖片。

9.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，其中内和外壁通过热焊接沿着封闭的外围连接，并且其中主动排气口放置在接近于焊接外围上的、在可充气囊袋充气时具有局部焊缝破裂最高概率的位置。

10.一种车辆中的主动垫式安全气囊主动排气的方法，其特征在于，垫式安全气囊包括具有前壁和后壁的囊袋，该前壁和后壁限定了在车辆碰撞事件中用于容纳来自气体源的充气气体的内腔，该方法包含以下步骤：

在囊袋中配置排气口，以便在通过排气口的压力差低于第一预定值时提供第一流量系数，并在压力差大于或者等于第二预定值时提供第二流量系数，其中第二流量系数是非零的并小于第一流量系数，以及其中第二预定值对应于在充气时发生的针对囊袋的重冲击；

响应于碰撞事件启动将充气气体传送至囊袋中，其中在充气气体初始传送以充气囊袋期间，充气气体根据第一流量系数从排气口流出；以及

当压力差上升至第二预定值时，排气口通过以第二流量系数排出充气气体来自动地响应于针对囊袋的冲击，

其中排气口包含在后壁上的窗口开口和与窗口开口并置的一体成型的盖片，

其中后壁包括至少一个实质环形的褶状挡板，其中所述排气口位于所述褶状挡板上。

11.一种用于主动垫式安全气囊的囊袋，其特征在于，包含：

前壁；以及

后壁，后壁围绕外围结合至前壁以限定可充气的腔并且具有在碰撞期间用于排出供应至腔中的充气气体的可变排气口，排气口在初始充气期间具有第一流量系数并且在针对囊袋的重冲击期间具有较小的流量系数，该重冲击使腔内的压力增加到高于预定压力，

其中排气口包含在后壁上的窗口开口和与窗口开口并置的一体成型的盖片，

其中后壁包括至少一个实质环形的褶状挡板，其中所述排气口位于所述褶状挡板上。