CN105916740A - 具有控制装置的气囊模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气囊模块，具有：包围第一气体腔的第一罩壳，用于填充第一气体腔的第一充气件，和至少一个用于主动控制第一气体腔的排气或第一罩壳的形状的控制装置。这里所述控制装置具有包围第二气体腔的第二罩壳(42)和用于填充第二气体腔的气体源，所述第二气体腔由永久性的边缘连接部环绕边缘，并且控制装置的状态通过由气体源填充第二气体腔发生改变。为了提供结构和功能上大的灵活性，控制装置还包括控制元件，例如拉带(60)形式的控制元件，所述控制元件的第一端部至少间接地永久性地与第一罩壳连接，所述控制元件的第二端部在第二气体腔未填充的状态下通过撕裂线缝(49)与第二罩壳(42)缝合并且在第二气体腔已填充的状态下与第二罩壳(42)脱离，撕裂线缝(49)在两点处与边缘连接部接触或相交，使得撕裂线缝将未填充的第二气体腔分成两个通过撕裂线缝分开的区域(43a、43b)。

Description

具有控制装置的气囊模块
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的具有控制装置的气囊模块。
背景技术
几乎所有气囊、特别是所有前方气囊都具有排气装置，通过所述排气装置气体可以从由气囊的外罩壳包围的气体腔(下面称为第一气体腔)——在触及要保护的人员时——逸出，从而使要保护的人员的动能消散并且被保护的人员不会简单地被气囊的气囊罩壳弹回。在最简单的情况下，这种排气装置只是排气口，特别是气囊罩壳中的排气口。
为了能够对不同的事故状况和/或要保护的人员的体重加以考虑，在现有技术中已知用于影响气囊的形状或气体腔中的压力的控制装置。如果应控制气囊的形状，则通常设置能松开的限制带作为控制装置的一部分。此外，还已知适应性的排气装置，所述排气装置除了排气口外还具有节流元件，在第一状态下，所述节流元件对通过排气口的气流的节流比在第二状态下更强。通常，这里第一状态是节流或封闭状态，而第二状态是节流较小、例如完全打开的状态。
US 6,648,371 B2给出主动控制装置的一个例子，其中记载了一种以烟火技术工作的致动器作为控制装置的一部分。这里，拉带的第一端部与节流元件连接，而该拉带的第二端部与致动器的消栓连接。这里致动器特别是保持在气囊模块的壳体底部上。如果致动器没有被操作，则由此节流元件通过拉带与壳体底部连接。拉带在气囊罩壳完全扩展时进入张紧状态，所述拉带将节流元件保持在其第一状态中。如果致动器被操作，则保持拉带的第二端部的销栓通过烟火技术的药剂被炸断，拉力元件失去其张力并且节流元件转入其第二状态，即无节流的状态。这种技术在原理上非常好地工作，但其缺点是，部件、例如销栓可能在气囊罩壳的气体腔内部飞动，并且在气囊罩壳的内部可能由于烟火技术的药剂出现明火。此外，烟火技术的药剂可能向气囊罩壳的气体腔中引入其他气体，这并不总是希望的。
WO 2014/001317 A1示出一种以类似方式工作的致动器。这里由软管包围爆管(Zündkapsel)。软管背向致动器端部(多数是上端部)通过撕裂线缝封闭。所述撕裂线缝还保持拉带的第二端部。如果爆管基于电信号被点燃，撕裂线缝被撕裂，由此首先软管封闭的端部打开并且释放拉带的第二端部。这里优点是，没有销栓或类似部件可能在气囊的内部飞动。但这里爆管的气体也会被送入气囊的气体腔。
相同类型的DE 10 2005 039 418 B4提出一种具有适应性排气装置的气囊模块，其中控制装置具有“在气囊模块内部的小气囊模块”，所述小气囊模块具有罩壳(第二罩壳)和气体源。这里能通过第二罩壳影响节流元件。该第二气囊的所述罩壳(所述罩壳下面也称为第二罩壳)包围第二气体腔，所述第二气体腔通过气体源(该气体源特别是被构造成爆管)可以用气体填充。如果这种情况发生，则此时用气体填充的第二罩壳使以凸片形式存在的节流元件从排气口上抬起，从而排气装置转入其不受节流的第二状态。这里特别有利的是，由爆管产生的气体保留在第二气体腔中。这里不利的是，第二罩壳和排气口必须直接彼此相邻，这通常很难实现。特别是几乎不可能将排气口设置在气囊罩壳中。
发明内容
由此出发，本发明的目的在于，这样改进所述类型的气囊模块，使得在结构上和功能上实现大的灵活性。在应主动地控制排气的情况下，特别是应能够将排气口设置在气囊罩壳的一个部段中。这种气囊罩壳例如可以是将第一气体腔与周围环境分开的外罩壳或者是中间壁罩壳，所述中间壁罩壳将两个腔室相互分开。下面因此将这个罩壳统称为“第一罩壳”。
所述目的通过具有权利要求1的特征的气囊模块来实现。
除了第二罩壳外，控制装置还具有控制元件，控制元件的第一端部至少间接地与第一罩壳永久地连接，并且控制元件的第二端部在第二气体腔没有被填充时与第二罩壳通过撕裂线缝缝合，而在第二气体腔已填充时，从第二罩壳上分离。为了实现，所述撕裂线缝在第二气体腔没有填充时能承受高拉力，并且在第二气体腔已填充时所述撕裂线缝仍能可靠地被破坏(从而控制元件的第二端部从第二罩壳上松开)，所述撕裂线缝在两点处与边缘连接部相交或接触，从而撕裂线缝将未填充的气体腔分成两个通过撕裂线缝分开的区域。
如相同类型的DE 10 2005 039 418 B4中那样，第二罩壳保持封闭，从而没有(或者至少只有非常少的)气体源的气体进入第一气体腔。由于第二气体腔被撕裂线缝分开，仍能产生非常高的打开力，这样的优点是，撕裂线缝在第二气体腔没有填充时能承受非常高的力，而仍能可靠地实现撕裂线缝的破坏。此时如果撕裂线缝特别是在撕裂线缝与控制元件缝合的区域内构造成U形的、Ω形的、W形的或V形的，以便实现大线缝长度，则能够实现特别好的结果。但也可以采用撕裂线缝的其他几何结构，特别是曲折形的。这里一般而言优选的是，撕裂线缝在恰好两个点与控制元件的边缘相交，因为由此能够改进可重现性。
在很多实施形式中，控制元件具有拉带，但同样可以设想，排气口的覆盖元件，特别是套管形式的覆盖元件直接与第二罩壳缝合。
由于在第二罩壳未填充时能在第二罩壳和控制元件之间传递的力较大，能够用来对适应性排气口主动控制，也能够主动控制气囊深度(双深度)。
第二罩壳优选由一体的裁切片制成，为了提高体积和为了提高稳定性，罩壳也可以构造成局部多层的。
附图说明
其他优选的实施形式由其他从属权利要求以及现在结合附图详细示出的实施例给出。
图1用示意性剖视图示出处于初始状态的根据本发明的气囊模块的一个实施例，
图2示出在气体发生器点燃并且第一气体腔已填充之后的图1中所示实施例，所述第一气体腔由气囊罩壳(这里称为第一罩壳)包围，排气装置仍还处于节流状态，
图3示出在致动单元激活之后的图2中所示实施例，其中排气装置过渡到非节流状态，
图4示出图2中的致动单元由方向R观察的俯视图，
图5用与图4对应的视图示出图4的致动单元的备选实施形式，
图6a-d示出拉带与第二罩壳之间的连接的备选实施形式，
图7a示出用于制造两个层的第二罩壳的裁切片，
图7b示出由在图7a中示出的裁切片制造的第二罩壳，
图8a示出用于制造四个层的第二罩壳的裁切片，
图8b示出由图8a中示出的裁切片制造的第二罩壳，以及
图9用与图2对应的视图示出根据本发明的致动单元的第二应用。
具体实施方式
首先根据一个应用实例来说明本发明，在该应用实例中控制对气囊的排气。
图1至3示出前方气囊模块，就是说，用于安装在方向盘的毂区域中的驾驶员气囊模块。所述气囊模块原则上按常规方式构成：就是说，该气囊模块具有壳体20，所述壳体具有壳体壁20b和壳体底部20a，在初始状态下，这里称为第一罩壳10的气囊罩壳被折叠装入于所述壳体中。第一罩壳10包围第一气体腔13。第一罩壳10通过保持环26保持在壳体底部20a上。第一充气件，即气体发生器30用于填充第一气体腔，所述气体发生器在所示实施例中通过壳体底部20a中的开口22延伸到壳体20的内部并由此延伸到第一气体腔13中。所述气体发生器30按常规的方式和形式具有工作药剂32，一旦第一爆管经由点火电缆36电点燃，则所述工作药剂通过第一爆管34点燃。在气体发生器30的上部区域中存在用所产生的气体的出口；气体发生器30的这个区域由扩散器24覆盖。气体发生器30与壳体底部20a之间的连接在所示实施例中通过气体发生器的法兰38和缓冲器39实现。
在第一罩壳10上设有适应性排气装置11，通过所述排气装置可以对第一气体腔13进行排气。可以在第一罩壳中设置特别是非适应性的、特别是孔形式的第二排气装置。但这没有示出。适应性的排气装置11具有排气口12并且在所示实施例中具有套管，所述套管包围排气口12并且所述套管的一个端部与第一罩壳10固定连接。所述套管14构成适应性排气装置11的节流元件。设有拉带60形式的拉力元件，所述拉带的第一端部62这样环绕套管14的背向第一罩壳10的端部，使得当拉带处于拉力作用下时，套管14收缩，由此在这个状态下排气装置封闭或至少受到节流。如果第一气体腔13用气体填充并且拉带60没有处于拉应力作用下，则套管通过存在于第一气体腔中的压力向外翻卷并且排气装置转入其没有节流的状态。这种排气装置例如在US 2006/0071461 A1中详细说明，这里以此参考该文献，因此不再需要详细说明这种排气装置的具体结构。
拉带60的第二端部64在初始状态下与致动单元40的一个元件连接。所述致动单元40用于在第一罩壳10已膨胀时使排气装置11(就是说，套管14)从第一状态、即未节流的状态转入第二状态、即节流的状态。所述致动单元40这里如下面所述构成：
设有第二爆管48，同样有点火电缆，即点火电缆50从第二爆管延伸出来。第二爆管48用作致动元件40的气体源。此外设有第二罩壳42，所述第二罩壳包围第二气体腔43。所述第二气体腔与气体源流体连通，这在所示实施例中这样来实现，即，第二爆管至少部分地容纳在第二气体腔中。但例如也可以设置管形式的气体供应元件。在任何情况下，第二罩壳和气体源都应构成气密的单元。第二罩壳44可以常见的气囊织物组成。因此，致动单元40例如在一定程度上构成实际气囊模块内部的小气囊模块。拉带60的第二端部64这样与第二罩壳42缝合，使得线缝、即撕裂线缝49将第二罩壳42的两个层缝合在一起。因此例如局部存在三个层，即拉带60的第二端部64以及第二罩壳42的两个层。这在后面还将参考图4更好地示出。后面还将参考图4详细说明第二罩壳42的具体结构和其与拉带60的连接。
如果现在气体发生器30被点燃，则气体流入第一气体腔13，并且第一罩壳10按常规方式膨胀。这里，拉带60张紧，由此套管14收缩并且没有或仅有很少的气体能够通过排气口12流出，从而排气装置处于受节流的第一状态(图2)。
如果现在第二爆管48被点燃，则由第二爆管产生的气体填充第二气体腔43，由此，第二罩壳42膨胀，但保持封闭。通过这种膨胀，撕裂线缝49被撕裂并且由此拉带60的第二端部64从第二罩壳44上分离。由此，拉带60不再能承受拉力并且套管14通过存在于第一气体腔中的压力向外翻卷，由此释放排气口12并且排气装置以及由此还有套管14转入第二状态，即不受节流的状态。第二罩壳42如前面所述的那样保持封闭，从而第二爆管48和由第二爆管产生的气体不会与气囊模块的其他元件发生相互作用(图3)。
图4示出第二罩壳42的具体结构和第二罩壳42与拉带60之间的连接。在这个实施例中，拉带60构成控制元件。第二罩壳42在所示实施例中构造成两层的，也可以设置局部的由多个层组成的结构，如后面还将参考图8a和图8b看到的那样。现在说明的内容一般性地适用，但为了表达上的简单下面讨论两层的结构。这两个层通过永久的线缝47相互缝合。替代永久性的线缝47也可以设置其他永久性的连接，例如粘结连接或焊接连接。永久性的线缝47基本上梨形或Ω形地绕第二气体腔43延伸，使得存在较窄的开口46，第二爆管48、馈线管或第二爆管的点火电缆50可以通过该开口从外面引入第二气体腔43。还示出了刚刚说明的内容的第一备选方案；这里第二爆管48穿过开口46进入第二罩壳的内部。在使用状态下，该通过开口应尽可能密封地封闭，这可以通过夹子、粘结或通过其他合适的措施实现。由开口46出发，第二气体腔43逐渐“梨形地”扩展。
拉带60通过撕裂线缝49与第二罩壳42缝合，其中，撕裂线缝49延伸通过第二气体腔43并将第二气体腔分成第一区域43a和第二区域43b。为了实现这种划分，第二撕裂线缝49在两个点处与永久性的线缝47(或与相应的其他永久性的连接部)相交，这里撕裂线缝始于这两个点也是足够的。但处于机械上的原因，真正的相交是优选的。在拉带60与第二罩壳42缝合的区域内，撕裂线缝49构造成基本上为U形的，U形的两个侧边基本上平行于拉带60的纵向延伸方向延伸。替代U形，特别是V形或Ω形也是合适的。在控制元件特别宽时，W形(这种情况也可以称为M形)也可能是有利的。
第二气体腔43的第一区域43a是与开口46相邻的区域，该区域在激活气体源(这里是激活第二爆管48)时首先用气体填充。由于第二气体腔的第一区域43a较小的体积，在点燃第二爆管48(或其他气体供应件)时，有很大的力施加在撕裂线缝49上并且特别是施加在撕裂线缝49的将拉带60与第二罩壳42连接的区域上，从而撕裂线缝至少在这个区域内可靠地被破坏并使得拉带60从第二罩壳42上分离。这特别是这样得到辅助，即撕裂线缝49的将拉带与第二罩壳42连接的区域关于第二气体腔43较为靠中央设置。第二气体腔的梨形形状也有利于在可靠地保持第二罩壳的气密性的同时实现撕裂线缝的可靠撕裂。在撕裂线缝49被破坏后，第二区域43b也用气体填充，并且第一区域43a和第二区域43b合并成一个共同的封闭的气体腔。
图5示出在图4中示出的方案的变型方案；这里拉带60不对称地设置，这里撕裂线缝49的将拉带60与第二罩壳42连接的部段也构造成U形的，该U形具有两个平行于拉带60的纵向延伸的侧边。原则上，“不对称角”可以是任意的，特别是在0°至90°之间。
图6a至6d示出撕裂线缝49的另一个实施形式，这里所述撕裂线缝基本上曲折形地延伸。这里也得到较大的线缝长度，但气体腔43的第一区域43a大于第二区域。这里在撕裂线缝49被破坏之后，第一区域43a和第二区域43b也合并成共同的封闭的气体腔。所绘制的角度原则也可以在0°至90°之间任意选择。
但根据目前的认知水平，在图4和5中示出的实施形式(包括其变型)是优选的，其原因在于：一方面实现了第二气体腔43的第一和第二区域的体积之间的非常有利的比例。此外下面的事实也是重要的：在图4和5的实施形式中，撕裂线缝49仅在两个点处与控制元件的边缘相交，这对于撕裂线缝49的将控制元件与第二罩壳连接的部段是Ω形、V形、W形、M形或者也可以是N形的变型方案也适用。在两个点的情况下，不能准确确定，撕裂线缝49的相关线迹是否仍保持控制元件，如果是，以怎样的百分比保持。为了保持高度的可再现性，有利的是，仅设置两个这种交点(不可能设置更少的交点，因为否则不能将第二气体腔43分成两个部分)。此外，撕裂线缝49位于控制元件内部的线迹越多，撕裂线缝的将控制元件与第二罩壳42连接的区域越长，则可再现性越高。最好的是这两个因素的组合，就是说，仅设置两个交点并且如上所述将撕裂线缝49的将控制元件与第二罩壳42连接的区域设计成U形、W形、V形或Ω形的，从而确定的连接线迹的数量和不准确地确定的连接线迹的数量之间的比例较高。
如上所述，优选的是，第二罩壳42由一体的裁切片制成。这种一体的裁切片的一个例子在图7a中示出。可以容易地看出，通过简单地折叠裁切片并接着进行缝合、焊接或粘结能够获得所述第二罩壳42。
为了实现更大的体积和加强的边缘区域，第二罩壳42也可以由更为复杂的裁切片折叠而成，如在图8a中示出的那样，这里裁切片在左边示出的半部在边缘区域中形成两个附加的内层；就是说，该裁切片这里具有两个通口70，所述通口符合第二气体腔43的形状。通过这种加强的边缘区域也可以改进第二气体腔的气密性，就是说降低泄漏。
在目前为止描述的实施例中，主动地控制气囊的排气，在这些实施例中，也可以省去拉带并将套管14直接与第二罩壳42缝合。在这种情况下，套管14具有双重功能，即作为排气装置的一部分和作为控制装置。
到目前为止，基于这样的应用来说明本发明，在该应用中，致动单元40影响适应性排气装置的状态。这是一种非常重要的应用，但也可以设想其他应用，特别是影响第一罩壳的形状、特别是深度。这在图9中示出。这里，在这种情况下用作限制带的拉带60上的第一端部62直接地永久性地与第一罩壳10连接，特别是缝合。在第二爆管48点燃之前(即在致动单元40激活之前)，由此实现了第一罩壳9减小的最大延展(图9)，在第二爆管48点燃之后，得到第一罩壳10完整的最大延展(未示出)(“双深度”)。致动单元40的所有前面说明的实施形式都可以用于这个应用。
附图标记列表
10 第一罩壳
11 排气装置
12 排气口
13 第一气体腔
14 套管
20 壳体
20a 壳体底部
20b 壳体壁
22 开口
23 通口
24 扩散器
26 保持环
30 气体发生器
32 工作药剂
34 第一爆管
36 气体发生器的点火电缆
38 法兰
39 缓冲器
40 致动单元
42 第二罩壳
43 第二气体腔
43a 第一区域
43b 第二区域
46 开口
47 永久性的线缝
48 第二爆管
49 撕裂线缝
50 第二爆管的点火电缆
60 拉带
62 第一端部
64 第二端部
70 通口

Claims (13)

1.气囊模块，具有：
包围第一气体腔(13)的第一罩壳(10)，
用于填充第一气体腔(13)的第一充气件，和
至少一个用于主动控制第一气体腔(13)的排气或第一罩壳(10)的形状的控制装置，所述控制装置具有包围第二气体腔(43)的第二罩壳(42)和用于填充第二气体腔(43)的气体源，所述第二气体腔由永久性的边缘连接部环绕边缘，并且控制装置的状态通过由气体源填充第二气体腔(43)发生改变，
其特征在于，
控制装置还包括控制元件，所述控制元件的第一端部(62)至少间接地永久性地与第一罩壳连接，所述控制元件的第二端部(64)在第二气体腔(43)未填充的状态下通过撕裂线缝(49)与第二罩壳(42)缝合，并且在第二气体腔(43)已填充的状态下与第二罩壳(42)脱离，撕裂线缝在两点处与边缘连接部接触或相交，使得撕裂线缝将未填充的第二气体腔(43)分成两个通过撕裂线缝分开的区域(43a、43b)。
2.根据权利要求1所述的气囊模块，其特征在于，撕裂线缝(49)的将控制元件与第二罩壳(42)连接的部段构造成U形、V形、W形或Ω形的。
3.根据权利要求1所述的气囊模块，其特征在于，撕裂线缝(49)构造成曲折形的。
4.根据上述权利要求之一所述的气囊模块，其特征在于，第二气体腔(43)构造成梨形的。
5.根据上述权利要求之一所述的气囊模块，其特征在于，第二罩壳(42)由一体的裁切片制成。
6.根据权利要求5所述的气囊模块，其特征在于，第二罩壳(42)在其边缘区域中构造成至少三层的。
7.根据上述权利要求之一所述的气囊模块，其特征在于，第二罩壳(42)至少与气体源一起构成气体密封的单元。
8.根据上述权利要求之一所述的气囊模块，其特征在于，撕裂线缝(49)在恰好两个点处与控制元件的边缘相交。
9.根据上述权利要求之一所述的气囊模块，其特征在于，控制元件是拉带(60)。
10.根据权利要求9所述的气囊模块，其特征在于，所述拉带(60)在第二气体腔(43)已填充时与第二罩壳(42)分离。
11.根据权利要求9或权利要求10所述的气囊模块，其特征在于，拉带的第一端部与用于第一罩壳(10)中的排气口(11)的覆盖元件连接，所述覆盖元件特别是套管(14)形式的覆盖元件，所述覆盖元件永久性地与第一罩壳(10)连接。
12.根据权利要求9或权利要求10所述的气囊模块，其特征在于，拉带的第二端部直接地永久性地与第一罩壳连接，从而控制装置用于主动控制第一罩壳(10)的形状、特别是深度。
13.根据权利要求1至8之一所述的气囊模块，其特征在于，控制元件是用于第一罩壳(10)中的排气口(11)的覆盖元件，特别是套管(14)形式的覆盖元件。
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