CN104271407B - 气囊模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气囊模块(5)，该气囊模块具有气囊(10)、用于容纳和固定该气囊的容纳和固定元件(20)和用于填充气囊的充气装置。为了提高热稳定性，气囊(10)和/或容纳和固定元件(20)至少部分地由经辐射交联的塑料、特别是由经辐射交联的热塑性塑料构成。

Description

气囊模块及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种气囊模块以及一种气囊模块的制造方法。
背景技术
用于安装到车辆中的气囊模块,特别是前部气囊模块,总是由气囊、用于容纳并且固定气囊的容纳和固定元件以及用于气囊填充的充气装置构成。作为充气装置，在这种情况下，通常使用气体发生器、特别是其中有烟幕式装料的热气体发生器，点火时该装料产生大量的热气，这些热气充满气囊。
大部分的容纳和固定元件、即特别是壳体，可能存在的止动环和可能存在的扩散器最初都是由金属制造的。但是出于成本和重量的原因，许多的原来由金属制成的部件现在都由塑料制成并且能够提供满足目前存在的机械要求和热要求的塑料以及几何形状。但是正在开发越来越小并且非常热的气体发生器，这样的发生器特别是具有重量较轻的优点。在实验室试验中已经发现，如果容纳和固定元件的某些构件由至今所使用的热塑性塑料制成，那么在使用这种气体发生器的情况下所达到的温度会引起问题。特别是涉及到下面的构件或者说容纳和固定元件的区段：壳底部/底座、特别是在发生器借助其法兰固定的区域中；可能存在的止动环(Retainer-Ring)；可能存在的扩散器；可能存在的导风板(防火板)。
文献DE 697 11 635 T2公开了使气囊的硅酮涂层交联，其中还提供了辐射交联的方法。由于通过对气囊材料硅酮涂层的交联所得到的缺陷、例如以提高脆性的形式，所以硅酮涂层的交联没有获得成功。
由文献DE 44 25 328 A1已知，在气囊中在气体发生器附近提供额外的保护层，该保护层设有耐热涂层，因而该涂层能够保护额外的保护层以及使得气囊材料免受气体发生器排出的热气的影响。在这种情况下，已经证实使用耐热的涂层并且之后将该涂层涂敷在一般的织物层上是相当麻烦的。
文献DE 103 29 380 A1中描述了一种用于制造气囊模块的护罩的加压浇注法，其中该方法的特点在于在注塑成型时选择性地控制温度。尤其提供，在注塑成型的过程中通过电磁辐射加热塑料材料的一部分。
发明内容
在此基础上，本发明的目的在于提供一种气囊模块，即使使用非常热的气体发生器，受热构件也可以由塑料制成。
该目的通过具有以下特征的一种气囊模块实现，其中，所述气囊模块具有气囊、用于容纳和固定所述气囊的容纳和固定元件和用于填充所述气囊的充气装置，其特征在于，所述容纳和固定元件至少部分地由经辐射交联的塑料构成，所述容纳和固定元件由至少两个零件构成并且这两个零件之一至少部分地由经辐射交联的塑料构成并且另一个零件是盖，该盖包括未经辐射交联的塑料。
相应地，本申请还提出一种用于制造气囊模块的方法，所述气囊模块具有气囊、用于容纳和固定所述气囊的容纳和固定元件和用于填充所述气囊的充气装置，其中，所述容纳和固定元件的至少一个部件至少部分地由经辐射交联的塑料构成并且所述部件在所述气囊模块的最终装配之前受到离子化辐射，以实现辐射交联，所述至少一个部件为以下所列部件中的至少一个：容纳和固定元件的壳体，固定、扩散和导风元件。
为了实现所述目的，原则上能够使用耐高温的塑料，特别是耐高温的聚酰胺。但是会带来很大弊端，因为这种材料一方面具有很小的缺口冲击韧性并且在注塑成型时也还需要很高的模具温度。这首先提高了注塑成型时的能量消耗并且还降低了使用工具的寿命。这会导致气囊模块的价格明显提高，所以根据本发明并不选取这种方法。替代性地，根据本发明，气囊模块的至少一个由塑料构成的构件在其成型之后被辐射交联。优选地能够使用由聚酰胺(PA)或者聚丙烯(PP)构成的材料，该材料能够通过纤维(例如玻璃纤维、碳纤维)而受到加强。例如可以使用材料PA6.6GF30或PA6GF30。在这种情况下，特别是热塑性塑料这种塑料可以具有所谓的交联增强剂。例如针对材料PA6GF30使用交联增强剂1,3,5-二溴-1,3,5-三嗪-2,4,6(1/-/,3/-/,5/-/)-三酮，其中可以为此设置3％和6％之间的重量份额。该构件的制造、特别是该构件的注塑成型不需要特殊的工艺操作，特别是能够使用至今常见的具有至今常见的温度控制装置的工具。在优选在该部分的制造、特别是注塑成型和气囊模块的最终装配之间的工艺步骤之间对该构件进行离子化辐射，即特别是γ辐射或β辐射，由此发生塑料材料的横向交联。该横向交联也称为辐射交联。该横向交联(辐射交联)尤其使得塑料相对于其未经交联的原始状态明显提高了耐热性、特别是短时耐热性。由此，PA-6.6GF30的耐热性例如从大约250℃提高到大约360℃，PA-6GF30的耐热性从大约200℃提高到大约350℃。
所需的辐射不需要非常复杂的工艺步骤并且特别是能够由此使得大量待辐射的部件在这些部件能够被松散装载的大的容器中受到辐射。这个步骤例如由插拔器制造领域已知，即在对插拔连接器的塑料挤压包封件进行辐射交联时，从而能够承受高的焊接温度。
本发明主要应用在上述领域，即以使容纳和固定元件的构件更能耐高温为目的。然而已经发现，本发明在气囊模块领域也能够有其他的用途：例如能够使气囊模块的至少一个区段、特别是至少一个围绕进气口的加强层受到辐射交联，从而提高该加强层的热稳定性。但是根据目前的知识水平，仅能够对气囊的由薄膜构成的区段或元件进行辐射交联，因为在织物的情况下，对于辐射交联来说纤维太薄。特别是在进气口的区域中使用至少一个经辐射交联的加强薄膜可以是非常有利的，因为能够以成本非常有利的方式提供非常好的防火效果，可以非必要地使用硅酮涂层或者与硅酮涂层相结合从而得到更高的耐热性。由此能够减少由于气囊织物烧焦而引起的废气的量。
一种完全不同的应用在于，选择性地辐射交联壳盖的裂解线，因为辐射交联不仅导致热稳定性的提高而且还提高脆性，这可以对输出门的受控打开行为起到有利的作用。
附图说明
本发明的优选实施方式通过参照附图详细说明的实施例等给出。在附图中：
图1示出了经完整装配的气囊模块的剖面示意图，
图2示出了图1所示气囊模块的全部构件，
图3示出了生产步骤的框形示意图，
图4示出了图3所示的辐射交联生产步骤的放大图，以及
图5示出了选择性辐射交联的示意图。
具体实施方式
图1示出了经完整装配的气囊模块，图2示出了相应的单个零件。这种气囊模块是不言自明的。在本发明中可以将气囊模块看作是大致由三个功能元件构成，即由气囊10、容纳和固定元件20和用作充气装置的气体发生器40构成。采用螺栓60和螺母62或者相应的压接环连接这些功能元件。
气囊10由一个气囊垫11和两个加强层14a、14b构成，该加强层包围气囊垫11的进气口12并且与气囊垫11连接，特别是缝合、粘合或者焊接。气囊垫11由塑料织物构成，加强层14a、14b由塑料薄膜构成。在所示的实施例中，容纳和固定元件20具有三个零件，即通常称为容器的壳体22、通常称为盖子的覆盖元件30和固定、扩散和导风元件50。壳体具有壳底部24和侧壁29。在壳体的侧壁29上(通常借助未示出的止动连接件)固定覆盖元件30。该覆盖元件30又具有两个区段，即顶盖32和侧壁38。在顶盖32中以已知的方式和方法布置至少一条折叠线34和一条裂解线36，该折叠线和裂解线分别构造为位于内部的槽。在壳底部24上布置有固定、扩散和导风元件50，该固定、扩散和导风元件具有拱形的扩散器52、底部区段53和导风板56。固定、扩散和导风元件50具有多重任务，即首先将气囊10固定在壳底部24上并且扩散器52和导风板56用于保护气囊。
气体发生器40具有气体发生区段42和法兰44。气体发生区段42穿过壳底部24中的中央开口26伸入壳体22中，在此该气体发生区段被扩散器52过度绷紧。穿过相应的紧固孔16、28、46和54延伸的螺栓60和旋于其上的螺母62用于将气囊10、壳底部24、固定、扩散和导风元件50以及法兰44固定在一起。螺栓或螺母也可以是复合件的一部分。在所示的实施例中对此特别是可以考虑固定、扩散和导风元件50。在这种复合件中将塑料喷溅在至少一个相应的金属件上。对于后续工作来说，在本实施例中，容纳和固定元件20的所有构件都至少部分地由塑料、特别是由热塑性塑料构成是重要的。在这种情况下，因为构件需要具有不同的特性，所以每个构件都可以由不同的塑料构成。气囊10的构件由塑料织物和塑料薄膜构成。
图3在此描述了气囊模块的制造过程。对此，气囊模块的所有构件被视为分成三个构件组是具有意义的。在该示意图中，构件组K1包含在加压浇注法中制造的所有构件。在本实施例中，构件组K1包括容纳和固定元件20的所有构件。构件组K2包含由塑料织物或者塑料薄膜构成的所有构件，在这里是气囊垫11和加强层14a、14b。构件组K3包含所有的其它构件，特别是这种整体或部分地由金属制成的构件。在这里是气体发生器40、螺栓60和螺母62。只要装有复合件，上述复合件也属于构件组K1。
所有这些构件的提供被统称为第一生产步骤ES。在现有技术中，在该第一生产步骤之后直接进行安装步骤MS。根据本发明为构件的一部分提供中间步骤ZS，即辐射交联步骤或者横向交联步骤(这两个术语在这里可以互换使用)。该中间步骤在本实施例中涉及壳体22、固定、扩散和导风元件50以及加强层14a、14b，即仅涉及两个构件组K1和K2的各一部分。这在这里是重要的，因为不是这两个构件组的所有构件都适用于辐射交联。原因尤其在于，辐射交联不仅导致耐热性提高，而且也导致脆性提高。但是整个覆盖元件30和整个气囊10的脆性的提高是不理想的，此外，如上所述，塑料织物的辐射交联是不可行的。
相应的元件由能够用于辐射交联的塑料制成，这例如可以通过使待加工的塑料在注塑成型之前(在壳体22和固定、扩散和导风元件50的情况下)或者说在形成薄膜之前(在加强层14a、14b的情况下)混入所谓的交联强化剂(母料)得以实现。
对于辐射交联的生产步骤，在本实施例中将多个待辐射的零件聚集在容器74中并且在该容器中用X射线、γ射线或β射线辐射。对此使用辐射发生器70，该辐射发生器例如可以是X射线管或电子管。通常可以在共同的容器74中辐射不同的零件；当然也可以“单类别”地进行辐射。因为通常使用具有相对较大作用半径的射线，所以待辐射的零件可以松散装载的方式处于容器74中；尽管如此也可实现均匀的交联。
辐射结束之后可以将气囊模块的所有零件如平常一样地进行最终装配。
因为金属元件没有明显干扰辐射，所以如上所述也可以对由塑料和金属构成的复合件进行辐射交联。该辐射交联在这里甚至还构成另一个优点：在制造这种复合件时能够在注塑成型时在邻近金属嵌件处构成所谓的接缝。通过后续的辐射交联能够提高接缝的强度并因此改善复合件的完整性。根据目前的知识，上述方法和上述关于辐射交联的使用是本发明的优选应用方案，这特别是因为用于制造的额外费用相对较少。但是根据第二个实施例还描述了第二个可行性方法，其中辐射交联的应用也是不同的：辐射交联除了具有到目前为止所述的作用、即提高耐热性以外，还具有另一个作用，经辐射交联的塑料相比于相应的未经辐射交联的塑料具有提高的脆性，正如上面所述的一样。脆性的提高可以有针对性地应用，例如用于改善覆盖元件(盖)30沿其裂解线36的裂开。然而，因为在这种应用中通常不希望整个部件、在这里是覆盖元件30具有提高的脆性，所以在这里需要选择性辐射，在具体所示的实施例中需要选择辐射裂解线36的区域。为了能够实现这种选择辐射，将待辐射的部件(即覆盖元件30)位置精确地定位在输送装置76上。该输送装置76将覆盖元件30逐步地(即不连续的)输送到辐射所对应的裂解线36的区域的位置。为了实现仅辐射裂解线36周围的狭窄区域，设置准直光管形状的屏障72。因为不希望辐射覆盖元件30的其余区域并且因为通常不可能持久地接通和断开辐射发生器70，所以在光路中优选设置机械遮板78。
附图标记列表
5 气囊模块
10 气囊
11 气囊垫
12 进气口
14a、14b 加强层
16 气囊的紧固孔
20 容纳和固定元件
22 壳体(容器)
24 壳底部
26 中央开口
28 壳底部的紧固孔
29 壳体的侧壁
30 覆盖元件(盖)
32 顶盖
34 折叠线
36 裂解线
38 覆盖元件的侧壁
40 气体发生器
42 气体发生区段
44 法兰
46 法兰的紧固孔
50 固定、扩散和导风元件
52 扩散器
53 底部区段
54 底部区段的紧固孔
56 导风板
60 螺栓
62 螺母
70 辐射发生器
74 容器
76 输送装置

Claims (16)

1.一种气囊模块(5)，所述气囊模块具有气囊(10)、用于容纳和固定所述气囊(10)的容纳和固定元件(20)和用于填充所述气囊(10)的充气装置，其特征在于，所述容纳和固定元件(20)至少部分地由经辐射交联的塑料构成，所述容纳和固定元件(20)由至少两个零件构成并且这两个零件之一至少部分地由经辐射交联的塑料构成并且另一个零件是盖，该盖包括未经辐射交联的塑料。
2.根据权利要求1所述的气囊模块，其特征在于，所述容纳和固定元件(20)的所述的两个零件之一的塑料构件完全地由经辐射交联的塑料构成。
3.根据权利要求1所述的气囊模块，其特征在于，至少一个零件是金属-塑料复合件。
4.根据权利要求1所述的气囊模块，其特征在于，所述容纳和固定元件(20)具有至少一个零件，所述零件在一部分区段上由经辐射交联的塑料并且在一部分区段上由未经交联的塑料构成。
5.根据权利要求1所述的气囊模块，其特征在于，所述容纳和固定元件(20)具有底部(24)，在所述底部上固定有用作充气装置的气体发生器(40)并且所述底部(24)的至少固定有所述气体发生器(40)的区域由经辐射交联的塑料构成。
6.根据权利要求1所述的气囊模块，其特征在于，所述经辐射交联的塑料是热塑性塑料。
7.根据权利要求1所述的气囊模块，其特征在于，所述未经辐射交联的塑料是热塑性塑料。
8.根据权利要求1所述的气囊模块，其特征在于，所述容纳和固定元件包括壳体，该壳体包括经辐射交联的塑料。
9.根据权利要求1所述的气囊模块，其特征在于，所述容纳和固定元件包括固定、扩散和导风元件，该固定、扩散和导风元件包括经辐射交联的塑料。
10.根据权利要求1所述的气囊模块，其特征在于，所述容纳和固定元件包括壳体和固定、扩散和导风元件，所述壳体和固定、扩散和导风元件均包括经辐射交联的塑料。
11.一种用于制造气囊模块(5)的方法，所述气囊模块具有气囊(10)、用于容纳和固定所述气囊(10)的容纳和固定元件(20)和用于填充所述气囊(10)的充气装置，其中，所述容纳和固定元件(20)的至少一个部件至少部分地由经辐射交联的塑料构成并且所述部件在所述气囊模块的最终装配之前受到离子化辐射，以实现辐射交联，所述至少一个部件为以下所列部件中的至少一个：容纳和固定元件的壳体，固定、扩散和导风元件。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，整个部件都受到离子化辐射。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，多个这样的部件在一个容器中受到离子化辐射。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述部件单个地受到离子化辐射。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述部件仅在一部分区段上受到离子化辐射，因而出现选择性辐射交联。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，包围气囊垫的进气口的加强层在所述气囊模块的最终装配之前受到离子化辐射，以实现辐射交联。
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