CN107206958A - 车内横向气体扩散的安全气囊模块组件 - Google Patents

车内横向气体扩散的安全气囊模块组件 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种安全气囊模块组件，所述组件包括限定储存室的模块壳体。推力中性的充气机设备至少部分地设置在所述储存室内。所述充气机设备以车内横向的方式释放所述储存室内的安全气囊充气气体。在具体实施例中，所述安全气囊充气气体的所述以车内横向的方式释放包括，当从设置在所述壳体内的所述充气机设备的顶部平面视图观察时，基本上所有所述安全气囊充气气体以与水平方向成不超过±60°并且优选地不超过±50°的角度被释放。

Description

车内横向气体扩散的安全气囊模块组件
技术领域
本发明整体涉及可充气车辆安全约束组件，诸如用于机动车辆的安全气囊装置，更具体地讲，涉及以车内横向的方式向安全气囊缓冲垫排放或提供充气气体的可充气车辆安全约束组件。
背景技术
相关技术的讨论
通过不需要操作者干预即会从未展开或静止状态自行致动为展开状态的安全约束系统(即“被动式约束系统”)来保护车辆乘员是众所周知的。这类系统通常包含或包括可充气的车辆乘员约束器或元件，诸如为垫或袋的形式，通常被称为“安全气囊缓冲垫”。实际上，这类安全气囊缓冲垫通常被设计成在车辆遇到突然减速时(诸如在发生碰撞的情况下)用气体充气或膨胀。这类气囊垫可有利地在车辆内的乘员和车辆内部某些部分(诸如门、方向盘、仪表板等)之间的一个或多个位置展开，以防止或避免乘员猛烈撞击车辆内部的这些部分。
已经开发或定制出了这种被动式约束组件的各种类型或形式，以基于车辆内乘员的位置或布置以及/或者车辆碰撞的方向或性质来提供期望的车辆乘员保护。汽车乘客侧安全气囊装置通常结合了安全气囊模块组件和可充气安全气囊缓冲垫，其中安全气囊模块组件具有在模块壳体或罐内的充气机设备，而可充气安全气囊缓冲垫适于使模块壳体的一侧充气。在一种当前使用的乘客侧安全气囊模块组件构造中，可充气安全气囊缓冲垫适于从模块罐的顶侧充气膨胀，通常称为“顶部安装的”气囊缓冲垫。这种模块组件安装在汽车仪表板中靠近挡风玻璃的位置。在触发后，充气机设备释放充气气体，使安全气囊缓冲垫充气。顶部安装的安全气囊缓冲垫最初朝挡风玻璃充气，然后以朝向乘客的方向迅速从仪表板滚下。
充气机设备的一种常见形式储存或包含烟火、推进剂或其他类型的气体发生剂材料，其在设备致动时点燃或反应，以迅速形成或产生大量充气气体，用于使相关联安全气囊缓冲垫充气，从而保护车辆乘员。
应当理解，制造这种含反应物气体发生剂材料的充气机设备必须要特别小心，不论在制造过程中还是后续的例如储存、处理、装运和运输过程中都应如此，以确保避免无意中造成充气机设备内包含的气体发生剂材料点燃或反应。此外，由于这种充气机设备的广泛应用，常有大量含气体发生剂材料的充气机设备被装运和运输诸如到各种车辆装配工厂。
鉴于当前应用的安全实践，含气体发生剂材料的充气机设备发生意外反应的风险通常非常低。
过去，含气体发生剂材料的充气机设备曾引起关注，诸如在设备装运或储存期间发生火灾的情况下，即设备内包含的气体发生剂材料会点燃或反应，产生或导致释放可造成高推力的气体，使得无约束的充气机可能形成或变成弹射体，这可对站在附近的人员或试图灭火的人构成威胁。
由于这种可能的风险，美国运输部要求充气机设备经过火烧试验，其中充气机设备即使直接放在火中也不能在储存的气体发生剂材料点燃时变成弹射体。
为了满足这种测试要求，充气机制造商开发出了多种方法和技术，来平衡从充气机设备排出或排放的气体，以产生“推力中性”或“零推力”的充气机。
一种方法是将充气机设备设计成具有围绕充气机设备的圆周径向设置的多个气体排放孔或开口。这种技术在乘客侧充气机和其他应用(诸如充气机设备被储存在模块壳体组件中)中使用起来相对容易和简单。例如，许多当前的乘客侧安全气囊模块组件结合了具有充气气体出口区域的充气机设备，这些出口区域来自充气机设备本身或者(如果使用的话)相关联或包括的扩散器元件，扩散器元件分散在充气机设备或相关联的扩散器周围，提供或导致360°的气体扩散，从而产生推力中性的设备。
此外，在过去，惯性焊接已经是应用于充气机设备生产或与充气机设备生产一起应用的典型或标准焊接技术。不幸的是，惯性焊接通常会导致充气机设备或者(如果存在的话)相关联扩散器的排放开口随机布置。排放开口的随机布置会导致充气机(诸如典型的盘式充气机)具有或提供360°气体扩散，以确保推力中性。
图1中示出了一种这样的盘式充气机设备，大致用附图标记20表示。充气机设备20具有大致平坦的柱体形状，有时称为“盘”形，其具有围绕充气机设备的圆周径向设置的多个气体排放孔或开口22。如图1所示，充气机设备20可包括或具有接合到其上的附接轴环凸缘或支架24，该凸缘或支架诸如具有设置在其周围的多个紧固件开口26，以允许充气机设备适当地紧固就位到相关联模块壳体中。
虽然这种360°气体扩散可有利地得到推力中性的设备，但是使用产生或导致这种充气气体扩散的充气机设备通常需要对模块组件进行其他修改。例如，模块组件需要包括环或偏转器，诸如来重新定向充气气体，以便适当地填充安全气囊缓冲垫，从而为车辆乘员提供期望的保护。
实践中，这种360°气体扩散对于模块开发至少还造成了两个另外的主要问题。首先，360°气体扩散可对乘客安全气囊模块壳体的车前向(car-forward)壁和车后向(car-rearward)壁产生极大的应力。其次，360°气体扩散可引起或导致严重的变形，从而可能会损坏仪表板部件和乘客模块壳体上的盖门。
解决这些问题的多种努力已包括修改模块壳体，诸如通过包括重要特征结构，诸如来加强乘客安全气囊模块壳体的车前向壁和车后向壁，诸如以防止这种变形(这种变形通常被称为作为“喇叭口”)。
现在参考图2至图5，其示出了包括现有技术的充气机设备20的现有技术的安全气囊模块组件30。
安全气囊模块组件30包括大致矩形的模块壳体32，该模块壳体具有第一对相对壁和第二对相对壁，该第一对相对壁包括车前向壁或边缘34以及相对的车后向壁或边缘36，该第二对相对壁包括第一侧壁40和第二侧壁42。
壳体32还包括底壁44，该底壁诸如具有穿通的开口46，用于放置充气机设备20。
安全气囊模块组件30还包括适当形状、尺寸和定位的偏转器环50，该偏转器环诸如形成或包括围绕充气机设备20延伸的竖直偏转器壁52，使得通过多个气体排放孔或开口22均匀地从充气机设备20排出的气体推力被竖直地导出壳体(诸如由箭头60表示)，以适当地使相关联的安全气囊缓冲垫充气。
应当理解，需要包括这种附加结构特征，诸如以偏转或重定向充气气体和/或加强或修改模块壳体，诸如以防止这种喇叭口变形，但这种需求可显着提高产品成本，并且不利地增加模块组件的重量和尺寸。
此外，充气气体从壳体出来的这种转向可产生一股气体，这股气体可能被不期望地直接冲向车辆乘员。在出现离位(OOP)车辆乘员的情况下，诸如在OOP车辆乘员可能靠近安全气囊缓冲垫时，此问题可特别严重。在这种情况下，如果不以另外方式解决，这种组件操作可对OOP车辆乘员造成不期望的伤害危险。因此，通常已通过在模块中或与模块一起和/或以其他方式在安全约束系统中或通过安全约束系统包括额外对策，以最小化和避免这种风险，来解决这种组件操作问题。这些对策可例如涉及充气气体的第二转向，诸如使充气气体在离开模块壳体之后转向。
包括这种对策也可对组件和系统尺寸和重量以及成本产生不良影响。
因此，需要并要求这样的模块组件和技术：其可有利地消除在碰撞事件期间使充气气体多次转向的需要，但仍然能够满足对装运的充气机水平推力中性的要求。此外，还需要并要求在OOP条件下降低引起乘员伤害风险的模块组件和技术。此外，还需要并要求这样的模块组件和技术：其消除了对模块级内容的需求，以实现充气气体转向，并更高效地制造产品。此外，还需要并要求这样的模块组件和技术：其减少了对技术使用和包括模块特征结构(诸如附加模块壳体加强特征结构)的需要，并且因此可改进产品特征结构，诸如包装尺寸、重量等。
发明内容
本发明的一般目的是提供改进的可充气车辆安全约束组件，诸如用于汽车的安全气囊装置。
本发明的更具体目的是克服上述一个或多个问题。
本发明的一个方面涉及一种安全气囊模块组件，其包括模块壳体和推力中性充气机设备。模块壳体限定储存室。推力中性充气机设备至少部分地设置在储存室内，使得充气机设备在储存室内以车内横向的方式有利地释放安全气囊充气气体。
在本发明的另一方面，提供了一种安全气囊模块组件，其包括模块壳体、充气机设备和扩散器。模块壳体有利地限定储存室。充气机设备至少部分地设置在储存室内。在致动时，充气机设备用于提供充气气体，以对相关的车辆乘员可充气约束设备充气。扩散器处于与充气机设备充气气体流动连通的状态。扩散器在其第一侧和第二相对侧上包括充气气体排放开口，用于推力中性地排放从以车内横向的方式位于储存室内的扩散器中排出的充气气体的至少90％。
在本发明的另一方面，提供了一种安全气囊模块组件。安全气囊模块组件包括限定储存室的模块壳体。模块壳体具有或包括第一对相对边缘和第二对相对边缘，第一对相对边缘包括车前向边缘和相对的车后向边缘，第二对相对边缘包括第一侧向边缘和相对的第二侧向边缘。
模块组件还包括至少部分地设置在储存室内的充气机设备。充气机设备在致动时用于或用来提供充气气体，以对相关的车辆乘员可充气约束设备充气。
模块组件还包括与充气机设备处于充气气体流动连通的扩散器。扩散器位于第一对壳体相对边缘与第二对壳体相对边缘之间的中心位置。扩散器具有或包括充气气体排放开口，以在壳体内的扩散器的顶部平面视图中观察时，以与水平方向成不超过±60°的角度释放储存室内的充气气体。
如本文所用，提及“推力中性”或以“推力中性”方式等释放充气气体的充气机设备应被理解为是指推力中性地排放从充气机设备中排放或排出的充气气体至少90％(优选地，基本上全部)的充气机设备。
通过以下结合所附权利要求和附图的详细描述，其他目的和优点对本领域的技术人员将显而易见。
附图说明
图1是示出现有技术充气机设备的透视图。
图2是现有技术安全气囊模块组件的顶部平面视图，其包括图1所示的现有技术充气机设备。
图3是图2所示的现有技术安全气囊模块组件的透视图。
图4是图2和图3所示的现有技术安全气囊模块组件的透视剖视图。
图5是图2至图4所示的现有技术安全气囊模块组件的侧剖视图。
图6是示出根据本发明的一个方面的充气机设备的透视图。
图7是图6所示的充气机设备的扩散器元件的成角度顶侧视图，其示出了充气机设备的排放开口的充气气体扩散角度。
图8是类似于图2的顶部平面视图，但是其示出了根据本发明的一个方面的安全气囊模块组件。
图9是类似于图3的透视图，但是其示出了根据图8所示的本发明的一个方面的安全气囊模块组件。
图10是根据图8和图9所示的本发明的一个方面的安全气囊模块组件的透视剖视图。
具体实施方式
如下面进一步详述，本发明整体提供了改进的可充气车辆安全约束组件，诸如用于汽车的安全气囊装置。
本发明的一个重要方面是开发充气机设备，其具有专门放置、定位或以其他方式适当地设置在充气机设备之上或周围的排放开口；或者如果存在，还具有相关的扩散器，用于提供或导致充气气体所需的定向排放，而无需要求模块包括诸如偏转器的结构特征来将从壳体出来的充气气体转向，并且不会发生靠近充气机的缓冲材料可能燃烧的情况，也不需要包括诸如缓冲垫环形扩散器的特征以在有OOP车辆乘员的情况下使充气气体转移到缓冲垫的侧面(例如，左侧和右侧)。
应当理解，特别是考虑到本文后面的讨论，产生期望的定向充气气体排放而无需要求包括这些附加特征，可大大减少安全气囊模块壳体的车前向侧和车向后侧上的部署负荷，因此可有利地节省模块包装、重量和成本中的一者或多者。此外，避免这种附加特征有利地允许或导致增大在充气气体冲击到缓冲垫织物之前在壳体的外侧之间的容许空间。这种增加的距离使得或允许充气气体在接触相关的可充气约束设备(例如，安全气囊缓冲垫织物)之前增加或进一步冷却。
转到图6，该图是示出根据本发明的一个方面的充气机设备的透视图，该充气机设备大致用附图标记120表示。充气机设备120具有大致椭圆的形状。
虽然所示的椭圆形状可以更具体地为扁球形，但是本领域的技术人员和由本文提供的教导所指导的人员将理解和明白，本发明的更广泛实践不一定如其他椭圆形充气机设备那样受到限制，而且其他形状的充气机设备可适当地用于本发明的一部分中、与本发明一起使用或用作本发明的一部分。
充气机设备120包括或具有中心扩散器元件121，该中心扩散器元件具有充气气体排放开口122，这些充气气体排放开口以充气气体车内横向释放位置，推力中性地设置在中心扩散器元件周围，如参考图7进一步所示。
关于充气气体排放开口122的推力中性位置，应当理解，虽然图6在扩散器121的第一侧124上示出了充气气体排放开口122a，但是类似的对应充气气体排放开口122b设置在扩散器121的相对第二侧126上，如图7所示。
本领域的技术人员和由本文提供的教导所指导的人员将进一步理解，虽然已经示出了第一侧124和第二侧126中的每一者具有单个充气气体排放开口，但是本发明的更广泛实践并不一定受限制于此。例如，在替代实施例中，如果需要，设置在一侧或两侧上的排放开口的区域可被细分，诸如通过包括两个或更多个开口。在一些实施例中，这种多个开口可具有相同的尺寸或不同的尺寸，这可根据具体应用而定。
如图7所示，充气气体排放开口有利地设置成与水平方向成±α角度或者诸如设置成2α总弧度，其中通常α＝60°，优选地α＝50°，并且诸如提供所需和期望的由充气机设备120产生或形成的充气气体的车内横向的扩散。
现在参考图8至图10，这些图示出了根据本发明的一个方面的安全气囊模块组件，该安全气囊模块组件大致用附图标记230表示，并且包括根据本发明的一个方面的充气机设备220，其类似于上述充气机设备120。
类似于充气机设备120，充气机设备220包括或具有中心扩散器元件221，该中心扩散器元件具有充气气体排放开口222，这些充气气体排放开口以充气气体车内横向释放位置，推力中性地设置在中心扩散器元件周围。但是在充气机设备220中，并非单个排放开口设置在扩散器221的第一侧224和第二侧226中的每一者上，而是设置在每一侧上的排放开口的区域由两个相似尺寸的开口构成。
安全气囊模块组件230包括大致矩形的模块壳体232，该模块壳体具有第一对相对壁和第二对相对壁，该第一对相对壁包括车前向壁或边缘234以及相对的车后向壁或边缘236，该第二对相对壁包括第一侧壁240和第二侧壁242。
壳体232还包括底壁244，该底壁诸如具有穿通的开口246，用于放置充气机设备220。
安全气囊模块组件230还包括适当形状、尺寸和定位的附接凸缘、支架或环250，该附接凸缘、支架或环诸如具有设置在其周围(诸如，设置在支架250的相应拐角处)的多个紧固件开口252。如图所示，紧固件254可通过开口252固定，诸如以用于将充气机设备220和/或相关的安全气囊缓冲垫固定在模块壳体232内。由本文提供的教导所指导的人员应当理解，通过使用诸如本文所述的推力中性充气机设备，并且该充气机设备在模块内以车内横向的方式(例如，向左和向右)而非360°来扩散或释放充气气体，有效消除了需要偏转器环来将从壳体出来的气体转向，并且避免了靠近充气机的安全气囊缓冲垫材料可能燃烧的情况。因此，附接环250至少部分地与上述结合现有技术组件所描述的偏转器环50不同，不同之处在于附接环250不包括围绕充气机设备延伸的竖直偏转器壁，以便充气机设备排出的气体竖直地离开壳体。
在图8和图9中，箭头260表示来自充气机设备220的充气气体以车内横向的方式排放或释放，而附图标记264表示的箭头示出了充气气体从壳体释放并最终到达安全气囊缓冲垫。充气气体的这种以车内横向的方式排放或扩散有利地明显减少了壳体232的车前向侧234和车后向侧236的部署负荷。因此，这有利地减少或消除了包括显著特征结构(例如以在这两侧上加强壳体以防止这种变形(喇叭口))的需要，从而可显著节省模块包装、重量和/或成本。
此外，在气体冲击到安全气囊缓冲垫织物之前，壳体内在壳体的左侧和右侧之间更大的容许空间有利地允许在充气气体接触织物之前更充分地冷却。在模块组件的背景中，这样的特征结构可为特别需要的，该模块组件包括或结合充气机设备，该充气机设备完全或极大部分地通过放热反应(例如通过烟火气发生剂的放热反应或通过所储存燃料材料的放热反应)产生或形成充气气体，使得最初产生或形成的充气气体处于与环境温度条件相比的高温下。因此，虽然本发明的更广泛的实践和用途不一定限于与发热或产热型充气机设备一起使用，但本发明的至少某些特征似乎具有与这种发热或产热型充气机设备有关的特定的可取性或适用性。
此外，本发明的开发有利地用于实现以下的一者或多者：
1.消除了在碰撞事件期间将充气气体多次转向的需要，但仍然能够满足充气机水平推力中性的装运要求；
2.消除了增加模块级内容以实现这种转向的需要，从而能更高效地制备产品；
3.降低了在有OOP车辆乘员的情况下引发对乘员伤害的风险；以及
4.减少了对壳体中或作为壳体一部分的加强特征结构的需要，从而改进了包装尺寸、重量和/或成本中的一者或多者。
在本文中示意性地公开的本发明适当地可在没有本文中未具体公开的任何元件、部分、步骤、部件或成分的情况下实施。
虽然在前面的详细描述中，已经结合其某些优选实施例描述了本发明，并且出于说明的目的已经阐述了许多细节，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，可向本发明增加附加实施例，并且本文所述的某些细节可以在不脱离本发明的基本原理的情况下有较大地变化。

Claims (19)

1.一种安全气囊模块组件，所述组件包括：
模块壳体，其限定储存室，以及
推力中性的充气机设备，其至少部分地设置在所述储存室内，其中安全气囊充气气体以车内横向的方式从所述储存室内的所述充气机设备释放。
2.根据权利要求1所述的安全气囊模块组件，其中所述安全气囊充气气体的所述以车内横向的方式释放包括，当从设置在所述壳体内的所述充气机设备的顶部平面视图观察时，基本上所有所述安全气囊充气气体以与水平方向成不超过±60°的角度被释放。
3.根据权利要求1所述的安全气囊模块组件，其中所述安全气囊充气气体的所述以车内横向的方式释放包括，当从设置在所述壳体内的所述充气机设备的顶部平面视图观察时，基本上所有所述安全气囊充气气体以与水平方向成不超过±50°的角度被释放。
4.根据权利要求1所述的安全气囊模块组件，其中所述充气机设备包括扩散器，所述扩散器在其相对的第一侧和第二侧上设置有气体排放出口。
5.根据权利要求1所述的安全气囊模块组件，其中所述模块壳体包括第一对相对边缘和第二对相对边缘，所述第一对相对边缘包括车前向边缘和相对的车后向边缘，所述第二对相对边缘包括第一侧向边缘和相对的第二侧向边缘。
6.根据权利要求1所述的安全气囊模块组件，其中所述充气机设备包括椭圆形充气机，所述充气机具有沿中心轴线延伸的扩散器。
7.根据权利要求6所述的安全气囊模块组件，其中所述椭圆形充气机具有扁球形。
8.根据权利要求6所述的安全气囊模块组件，其中所述扩散器具有充气气体排放开口，当在所述壳体内的所述扩散器的顶部平面视图中观察时，以与水平方向成不超过±60°的角度释放所述储存室内的充气气体。
9.根据权利要求8所述的安全气囊模块组件，其中所述模块壳体包括第一对相对边缘和第二对相对边缘，所述第一对相对边缘包括车前向边缘和相对的车后向边缘，所述第二对相对边缘包括第一侧向边缘和相对的第二侧向边缘。
10.根据权利要求9所述的安全气囊模块组件，其中所述扩散器充气气体排放开口，当在所述壳体内的所述扩散器的顶部平面视图中观察时，以与水平方向成不超过±50°的角度释放所述储存室内的充气气体。
11.一种安全气囊模块组件，所述组件包括：
限定储存室的模块壳体；
至少部分地设置在所述储存室内的充气机设备，所述充气机设备提供充气气体，以对相关的车辆乘员可充气约束设备充气；以及
与所述充气机设备处于充气气体流动连通的扩散器，所述扩散器在其第一侧和第二相对侧上包括充气气体排放开口，用于推力中性地排放从以车内横向的方式位于所述储存室内的所述扩散器中排出的所述充气气体的至少90％。
12.根据权利要求11所述的安全气囊模块组件，其中所述安全气囊充气气体的所述以车内横向的方式释放包括，当从设置在所述壳体内的所述充气机设备的顶部平面视图观察时，基本上所有所述安全气囊充气气体以与水平方向成不超过±60°的角度被释放。
13.根据权利要求11所述的安全气囊模块组件，其中所述安全气囊充气气体的所述以车内横向的方式释放包括，当从设置在所述壳体内的所述充气机设备的顶部平面视图观察时，基本上所有所述安全气囊充气气体以与水平方向成不超过±50°的角度被释放。
14.根据权利要求11所述的安全气囊模块组件，其中所述模块壳体包括第一对相对边缘和第二对相对边缘，所述第一对相对边缘包括车前向边缘和相对的车后向边缘，所述第二对相对边缘包括第一侧向边缘和相对的第二侧向边缘。
15.根据权利要求11所述的安全气囊模块组件，其中所述充气机设备包括椭圆形充气机，所述充气机具有沿中心轴线延伸的扩散器。
16.一种安全气囊模块组件，所述组件包括：
限定储存室的模块壳体，所述模块壳体具有第一对相对边缘和第二对相对边缘，所述第一对相对边缘包括车前向边缘和相对的车后向边缘，所述第二对相对边缘包括第一侧向边缘和相对的第二侧向边缘；
至少部分地设置在所述储存室内的充气机设备，所述充气机设备提供充气气体，以对相关的车辆乘员可充气约束设备充气；以及
与所述充气机设备处于充气气体流动连通的扩散器，所述扩散器位于所述第一对壳体相对边缘与所述第二对壳体相对边缘之间的中心位置，所述扩散器具有充气气体排放开口，当在所述壳体内的所述扩散器的顶部平面视图中观察时，以与水平方向成不超过±60°的角度释放所述储存室内的充气气体。
17.根据权利要求16所述的安全气囊模块组件，其中所述扩散器的所述充气气体排放开口，当在所述壳体内的所述扩散器的顶部平面视图中观察时，以与水平方向成不超过±50°的角度释放所述储存室内的充气气体。
18.根据权利要求16所述的安全气囊模块组件，其中从所述扩散器排出所述充气气体的至少90％是以车内横向的方式在所述储存室内推力中性地被排放。
19.根据权利要求16所述的安全气囊模块组件，其中所述充气机设备包括椭圆形充气机，所述充气机具有沿中心轴线延伸的扩散器。
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