CN106608239A - 主动垫和垫排气装置 - Google Patents

Abstract

一种用于机动车辆的主动垫包括对车辆的内饰区域进行充气以在碰撞期间为乘员提供缓冲的气囊。气囊具有共同地限定内部腔室的第一壁和第二壁。气囊具有用于在碰撞事件期间将提供到腔的充气气体排出的二级排气装置。排气装置具有当排气装置内外的压力差大体上是零时限定第一预定流动面积的第一孔。可弯曲部件限定第一孔的至少一部分。削弱缝将可弯曲部件与气囊的邻接结构连接。当排气装置内外具有预定压力差时，削弱缝破裂并且可弯曲部件偏转到第二位置以限定大于第一流动面积的第二流动面积。

Description

主动垫和垫排气装置

技术领域

本发明总体上涉及车辆乘员保护装置，并且更具体地涉及一种主动垫以及垫排气装置。

背景技术

主动垫是一种具有充气气囊的车辆乘员保护装置，以在碰撞过程中吸收冲击并减少对乘员的伤害。相对于通过不同开口展开气囊垫，主动垫利用内部装饰面作为垫的一部分，其在碰撞事件的开始时膨胀并通过充气气体的作用来吸收乘客冲击和消耗能量。

在典型的结构中，主动垫包括面向车辆乘员并沿着密封周边接缝被连接到后壁或面板的前壁或面板。前壁典型地由具有在展开过程中伸直的可折叠部分的模制塑料制成，从而提供可充气气囊。周边接缝例如通过热焊接而形成。

理想的是，可充气气囊始终排气以维持其在非碰撞过程中大体上处于大气压。否则，包括主动垫的内部装饰部件在极端温度期间可能发生明显的变形，原因在于壁的材料是相对弹性的。当需要排气时，理想的是避免使用昂贵的、复杂的排气阀。常见的解决方案是提供固定流动面积的连续开放排气装置。排气装置流动面积必须足够大以提供足够的气体排放，以使在碰撞期间获得所需的缓冲效果。

发明内容

根据本发明，提供一种主动垫，包含：

气囊，所述气囊具有共同地限定内部腔室的第一侧和第二侧；

两级排气装置，该两级排气装置与包含排气装置的气囊一体形成并且包括：

限定第一大小的第一流动面积的第一孔，以及

可弯曲部件，可弯曲部件在可弯曲部件的连接侧连接到气囊，并且在第一级位置的可弯曲部件限定第一孔的至少一部分，以及在第二级位置的可弯曲部件从第一级位置移位并且限定比第一流动面积更大的第二流动面积；以及

削弱缝，削弱缝在第一级位置中设置在可弯曲部件和气囊的邻接结构之间并接合可弯曲部件和邻接结构，并且当排气装置内外的压力差大体上是零时削弱缝趋于将可弯曲部件维持在第一级位置以及削弱缝强度足以提供大于零的预定破裂压力。

根据本发明的一个实施例，排气装置包含从排气装置的外周朝着排气装置内的开放中心延伸的多个大体上平面的可弯曲部件，以及削弱缝连接每个邻接的可弯曲部件，可弯曲部件和削弱缝共同地限定第一孔。

根据本发明的一个实施例，排气装置被集成到第一侧，其中邻接排气装置的外周的第一侧具有第一厚度，并且其中可弯曲部件中的每一个具有小于第一厚度的单独厚度。

根据本发明的一个实施例，可弯曲部件中的一个或多个包括用作铰链的切槽(undercut notch)。

根据本发明的一个实施例，削弱缝是由在气囊中的凹槽形成的薄膜提供。

根据本发明的一个实施例，可弯曲部件是单一的和一体的并且大体上是平面的并且从排气装置的外周的第一部分延伸，以及可弯曲部件完全限定第一孔并且削弱缝设置在排气装置的其余外周和周边垫部分之间。

根据本发明的一个实施例，排气装置形成在气囊的可折叠的褶层中。

根据本发明的一个实施例，多个排气装置形成在气囊中。

根据本发明的一个实施例，排气装置是矩形的。

根据本发明的一个实施例，第一孔是矩形的。

根据本发明的一个实施例，削弱缝是由在气囊中的凹槽形成的薄膜提供。

根据本发明的一个实施例，气体源被连接到气囊以用于在膨胀气囊的展开期间将充气气体提供到内部腔室。

根据本发明，提供一种用于使车辆中的主动垫主动排气的方法，其中垫包括具有第一侧和第二侧的气囊，第一侧和第二侧限定用于在车辆的碰撞事件中接收来自气体源的充气气体的内部腔室，方法包含以下步骤：配置气囊中的排气装置以当排气装置内外的压力差大体上是零时提供大于零的第一预定流动面积；进一步配置排气装置以包括在预定压力差下破裂并且从而确立大于第一流动面积的第二流动面积的削弱缝；响应于碰撞事件而启动充气气体向气囊的输送，其中充气气体在初始输送充气气体以充气气囊期间通过第一预定流动面积从排气装置流出；以及当排气装置内外的压力差升到预定的压力差时充气气体通过第二流动面积从排气装置排出。

根据本发明，提供一种用于主动垫的气囊，包含：第一壁；以及第二壁，该第二壁连接到第一壁来限定可充气腔并且具有用于在碰撞期间将提供到腔内的充气气体排出的可变排气装置，排气装置具有当排气装置内外的压力差大体上是零时的第一预定流动面积，以及当排气装置内外具有至少预定压力差并且限定排气装置的一部分的削弱缝被压力差所破裂时更大的流动面积。

附图说明

图1是充气的初始阶段期间可充气气囊的一个示例的横截面视图；

图2是接近最大充气的气囊的一个示例的横截面视图；

图3是被乘员冲击的充气气囊的一个示例的横截面视图；

图4是具有主动排气装置的一个实施例的主动垫的充气气囊总成的后壁的一个示例的后透视图；

图5是被动排气模式和主动排气模式下气囊压力随时间变化的示意图；

图6是图4所示的并由圈6标示的排气装置的一个示例的放大平面图；

图7是图6所示的排气装置的平面图，排气装置在可弯曲部件偏离到高流量位置时处于破裂排气位置时；

图8是图6所示的排气装置沿箭头8的方向上的横截面视图；

图9是图7所示的排气装置沿箭头9的方向上的横截面视图；

图10是具有排气装置的替代实施例的主动垫的可充气气囊总成的后壁的一个示例的后透视图；

图11是图10所示的并由圈11标示的排气装置的一个实施例的放大平面图；

图12是图11所示的排气装置的平面图，排气装置在可弯曲部件偏离到高流量位置时处于破裂排气位置；

图13是图11所示的排气装置沿箭头13的方向上的横截面视图；

图14是图12所示的排气装置沿箭头14的方向上的横截面视图；

图15是图13所示的排气装置的替代实施例的横截面视图。

具体实施方式

本说明书中的相对方位和方向(以举例的方式，向上、前和后)不是用作限制，而是为了在描绘至少一个实施例的结构时阅读者的便利性。

图1示出了包含位于支撑侧的后壁或面板21以及位于展开侧的前壁或面板22的主动垫可充气气囊20。这种垫在2014年5月13日公告的专利号为8720943的美国专利中被描述，并通过引用并入本文。壁21和22中的每一个分别具有外围凸缘23和24。凸缘23和24例如通过热焊接而相互结合在一起以形成密封的外围接缝25。后壁21具有可变底部排气装置26以及在如图1所示的充气期间拉直的可折叠部分27。内部腔室28通过壁21和22限定。由充气机(未示出)释放进入腔28的充气气体29膨胀气囊20，同时气体29的第一流动30通过排气装置26而排出。

图3示出乘员的膝盖32在展开侧冲击前壁22而引起壁22的变形。冲击将增加气囊内气体29的压力，而导致比第一流动30大的气体29的第二流动31通过底部排气装置26。如下更详细解释的排气装置26具有提供第一流动面积的第一固定横截面结构以及提供比第一流动面积更大的第二流动面积的第二横截面结构。

图4是用于结合主动排气装置26的第一实施例的主动垫的充气气囊20的后视图。后壁21包括多个起褶的挡板或可折叠的褶层34，其位于后壁21的后外围凸缘23和中央区域36之间。可折叠的褶层34在充气期间适应气囊20的膨胀。多个凸台38被设置在中央区域36中。凸台38被用于将后壁21安装到反作用表面。排气装置的一个实施例具有穿过后壁21的星号状的图案切口并且在充气前以及充气期间被用于内部腔室29的排气。中央区域36还包括用于接收气体发生充气机的充气机凹处40。

图5是横轴被描绘为时间t以及纵轴被描绘为压力P的垫压力随时间变化的函数图。实线42示出了当垫在垫没有任何碰撞的情况下被充气时的压力。第一压力稳定阶段43在气体产生的速率等于排气的速率时被建立。虚线44示出了响应于在标记为“撞击”的时间处通过撞击对象(例如人体膝盖32)的撞击而使压力如何随时间变化。线44示出了碰撞时压力快速增加到与排气装置26的预定破裂压力P_R相关联的峰值46。然后，线44示出了在已经达到排气装置26的破裂压力P_R后压力下降到第二稳定阶段48。气囊20内的压力然后下降到大气压。用于任何排气装置的线42和44的形状将取决于与两个排气模式和排气装置的破裂压力相关联的相对区域大小。例如，如果第二排气模式的区域的面积足够大，随着压力快速下降到零，可能不存在任何显著的第二稳定阶段48。两个阶段主动排气装置26的使用使得通过由低流动面积表征的第一阶段的排气装置实现的更快的初始压力增加，同时还允许碰撞体部分(例如膝盖)通过被迫进入通过流动面积的增加而表征的第二阶段的排气装置得到缓冲。因此，无需更大、更昂贵的充气容量以及不损害气囊20的所得缓冲作用便能获得气囊20的快速填充。两个阶段的排气装置26使得气囊20快速达到适于有效地抵抗在具有固定排气面积的第一模式下碰撞对象的前向移动的稳定阶段，以及通过增加排气面积以允许气体从气囊20更快速的离开进而适当地缓冲碰撞对象。

图6更详细地示出了图4的排气装置。可变排气装置26在支撑侧(即，靠在车辆的固定结构(例如仪表板的框架、手套箱盖、或车门)的侧面)形成在可充气气囊20的后壁21的中央区域36中。图6所示的可变排气装置26的实施例包括使可充气气囊20的内部腔室28连续向车辆的客舱内部排气的被动开口50。可变排气装置26进一步包括从排气装置26的外周54朝着限定开口50的开放中心延伸的多个大体上平面的、可弯曲部件52(即，翼片)。每个相邻可弯曲部件52之间的间隙56通过凹槽或通道、或者如图8中的相对通道限定。单个通道或多个通道通过减少壁21的局部材料厚度来附加地限定连接相邻可弯曲部件52的连接薄膜58。开口50限定排气装置26的第一流动面积60。第二流动面积62比第一流动面积60大并且通过在薄膜58的破裂后可弯曲部件52之间的展开间隙部分地限定。流动面积的差通过将图6中由开口50表示的第一流动面积60与图7中可弯曲部件52之间的第二流动面积62进行比较来说明。

在正常状态下(即，排气装置内外的压力差为零)，每个部件或翼片52大体上是平的并且如图6和图8所示通过薄膜58连接。在未弯曲的状态下，通过排气装置26的流量取决于流动方向上开口50的面积60。当通气孔26内外的压力差超过预定值(该值取决于可弯曲部件52的弯曲强度和薄膜58的强度)，薄膜58在流动的方向上或如图7所示向上被偏转。如图7所示并位于图9的部分中较大的第二流动面积62在可弯曲部件被向上偏转时产生，以允许当排气装置26内外的压力差大于或等于足够破裂薄膜58的预定压力差时气体29通过排气装置26的更迅速的排出。每个部件52通过在每个翼的厚度上设置局部减小而被弯曲。缺口64是用于在如图8和图9所示的每个翼上设置可弯曲铰链的方式的一个示例。替代地，每个翼52可以在其整个长度上具有减小的厚度以便于弯曲。一旦薄膜58已经破裂，流动面积将根据薄膜52的偏转量而增加。因此，第二流动面积62将根据排气装置26内外的压力差而变化。

图10是结合主动的二级排气装置26’的替代实施例的主动垫可充气气囊20的后透视图。褶层34作为结合两个主动排气装置26’被示出，然而可以布置不同数量的排气装置以及后壁21上任何位置的不同排气装置位置。

图5中压力随时间的曲线图可适用于排气装置26’以及排气装置26。排气装置26’可配置为通过选择如第一流动面积60’的大小、第二流动面积62’的大小、薄膜58’的破裂强度以及薄膜52’的弯曲或偏转阻力这样的参数来提供与排气装置26相同的性能。

排气装置26’在图11至14中更详细地示出。如图11所示的排气装置26’的实施例包括提供第一流动面积60’并使可充气气囊20的内部腔室28连续地向车辆的客舱的内部排气的被动开口50’。可变排气装置26’进一步包括能够在其整个区域中可弯曲或如图11-14所示地铰接的大体上平面的可弯曲部件52’(即，翼片)。排气装置26’'在所示实施例中出于包装的原因为矩形形状。排气装置26'可以采取适应可用空间并且可提供所需的所产生气流的任何形状。在示例性实施例中，排气装置26’从第一铰链侧延伸到通过连接薄膜58’封闭的间隙56’而与气囊20的其余部分区别的相对的第二侧。后壁21上缺口或凹槽形式的铰链64’允许薄膜52’在薄膜58破裂的情况下’相对于后壁21弯曲或枢转。间隙56’和薄膜58’环绕以限定排气部件52’的端部。连接薄膜58’可以通过在可弯曲薄膜56’之间的间隙设置减小的横截面厚度来形成。图13和图14中，间隙56’和薄膜58’都是通过去掉两个相对的通道而形成，仅有其间材料的薄横截面。薄的部分是薄膜58’。薄膜58”的一个可能的替代结构是如图15所示的排气装置26”，其去掉单个相对深的通道，仅有作为薄膜58”而存在的材料的薄的横截面。比第一流动面积60’大的第二流动面积62’通过被动开口50’的有效连接区域以及平面部件的开放侧和在先平面部件52’连接处的间隙之间的距离而限定。流动面积的差通过将图11和图13中的开口50表示的第一流动面积60’与图12和图14中的部件52’的弯曲打开的开口50’和空间表示的第二流动面积62’进行比较来更好地理解。

在正常情况下(即，排气装置内外的压力差为零)，图11和图13示出了大体上平的并且通过薄膜58’连接到壁21’的部件52’。在非弯曲状态下，通过排气装置26’的流动取决于在流动的方向上的开口50’的面积60’。当排气装置26’内外的压力差超过预定值P_R——该值取决于可弯曲部件52’的弯曲强度“和薄膜58’的强度——时，部件52’在流动方向或者如图12和图14所示向上被挠曲，同时薄膜58’破裂或撕裂。撕裂薄膜58’的部分保持在折叠34和部件52’中的每一个上。如图12所示和在图14截面中的较大的流动区域62’在可弯曲部件52’向上偏转时产生，以允许气体29在排气装置26’内外的压力差大于或等于足以破裂薄膜58’的预定压力差的情况下通过部件52’以及开口50’而更迅速的排出。部件52’通过在铰链64’提供厚度上局部减小来制成可弯曲的。缺口是在如图13和图14所示的每个翼片52’上设置可弯曲铰链64’的方式的一个示例。作为铰链64’的替代，部件52’可以在其整个区域被减少厚度以便于弯曲。一旦薄膜58’已经破裂，流动面积将随着部件52’的偏转量而增加。因此，流动面积将随着排气装置26’内外的压力差而变化。

表征为薄膜的气囊的局部变薄仅仅是提供将可弯曲部件26和26’相互连接以及连接到其他气囊的削弱缝的一种方式。其他方式可以包括穿孔或者接近穿孔。如果使用穿孔，其流动面积将在选择孔的大小、可弯曲部件以及其它特征中被考虑。

如本文所用，修饰形容词的副词“大体上”意味着形状、结构、测量、值、计算等可以从确切描述的几何形状、距离、测量、值、计算等偏离，原因在于材料、机械加工、制造、传感器测量、计算、处理时间、通信时间等的缺陷。

应当理解，包括上面的描述和附图和下面的权利要求在内的本发明旨在是说明性的而不是限制性的。除提供的示例以外的许多实施例和应用通过阅读上面的描述对本领域的技术人员是显而易见的。本发明的范围应当参照所附权利要求连同这些权利要求享有的全部等同范围而非参照上面的描述来确定。除非本文另有说明或限定，所有权利要求术语旨在被给予其普通和通常的含义。可以预期并且计划到，未来的发展将发生在本文讨论的领域，并且所公开的系统和方法将被结合到这些未来的实施例中。总之，应当理解，所公开的主题能够进行修改和变化。

Claims (14)

1.一种主动垫，包含：

气囊，所述气囊具有共同地限定内部腔室的第一侧和第二侧；

两级排气装置，所述两级排气装置与包含所述排气装置的所述气囊一体形成并且包括：

第一孔，所述第一孔限定第一大小的第一流动面积，以及

可弯曲部件，所述可弯曲部件在所述可弯曲部件的连接侧连接到所述气囊，并且在第一级位置的所述可弯曲部件限定所述第一孔的至少一部分，以及在第二级位置的所述可弯曲部件从所述第一级位置移位并且限定比所述第一流动面积更大的第二流动面积；以及

削弱缝，所述削弱缝在所述第一级位置中设置在所述可弯曲部件和所述气囊的邻接结构之间并且接合所述可弯曲部件和所述邻接结构，并且当所述排气装置内外的压力差大体上是零时所述削弱缝趋于将所述可弯曲部件维持在所述第一级位置，并且所述削弱缝的强度足以提供大于零的预定破裂压力。

2.根据权利要求1所述的垫，其中所述排气装置包含从所述排气装置的外周朝着所述排气装置内的开放中心延伸的多个大体上平面的可弯曲部件，以及所述削弱缝连接每个邻接的所述可弯曲部件，所述可弯曲部件和所述削弱缝共同地限定所述第一孔。

3.根据权利要求2所述的垫，其中所述排气装置被集成到所述第一侧，其中邻接所述排气装置的外周的所述第一侧具有第一厚度，并且其中所述可弯曲部件中的每一个具有小于所述第一厚度的单独厚度。

4.根据权利要求2所述的垫，其中所述可弯曲部件中的一个或多个包括用作铰链的切槽。

5.根据权利要求2所述的垫，其中所述削弱缝是由在所述气囊中的凹槽形成的薄膜提供。

6.根据权利要求1所述的垫，其中所述可弯曲部件是单一的和一体的并且大体上是平面的并且从所述排气装置的外周的第一部分延伸，以及所述可弯曲部件完全限定所述第一孔并且所述削弱缝设置在所述排气装置的其余外周和周边垫部分之间。

7.根据权利要求6所述的垫，其中所述阀形成在所述气囊的可折叠的褶层中。

8.根据权利要求7所述的垫，其中多个所述阀形成在所述气囊中。

9.根据权利要求7所述的垫，其中所述阀是矩形的。

10.根据权利要求9所述的垫，其中所述第一孔是矩形的。

11.根据权利要求6所述的垫，其中所述削弱缝是由在所述气囊中的凹槽形成的薄膜提供。

12.根据权利要求1所述的垫，其中气体源被连接到所述气囊以用于在膨胀所述气囊的展开期间将充气气体提供到所述内部腔室。

13.一种用于使车辆中的主动垫主动排气的方法，其中所述垫包括具有第一侧和第二侧的气囊，所述第一侧和所述第二侧限定用于在所述车辆的碰撞事件中接收来自气体源的充气气体的内部腔室，所述方法包含以下步骤：配置所述气囊中的排气装置，以便当所述排气装置内外的压力差大体上是零时提供大于零的第一预定流动面积；进一步配置所述排气装置以包括在预定压力差下破裂并且从而确立大于第一流动面积的第二流动面积的削弱缝；响应于所述碰撞事件而启动所述充气气体向所述气囊的输送，其中所述充气气体在初始输送所述充气气体以充气所述气囊期间通过所述第一预定流动面积从所述排气装置流出；以及当所述排气装置内外的压力差升到所述预定压力差时所述充气气体通过所述第二流动面积从所述排气装置排出。

14.一种用于主动垫的气囊，包含：第一壁；以及第二壁，所述第二壁连接到所述前壁来限定可充气腔并且具有用于在碰撞期间将提供到所述腔的充气气体排出的可变排气装置，所述排气装置具有当所述排气装置内外的压力差大体上是零时的第一预定流动面积，以及当所述排气装置内外具有至少预定压力差并且限定所述排气装置的一部分的削弱缝被所述压力差所破裂时更大的流动面积。