CN107415851A - 具有被破坏的纤维基质的撕裂缝隐藏式皮革装饰板表层 - Google Patents

Abstract

一种车辆内部装饰系统(例如仪表板或车门板)包括限定展开孔的面板基板。可充气装置(例如安全气囊)适于在碰撞期间通过展开孔展开。天然的鞣制皮革表层覆盖基板，其中表层具有在表层的隐藏表面上的对应于展开孔的撕裂缝。孔门可安装于展开孔内，孔门适于响应于可充气装置的展开而顶开表层。撕裂缝包括表层上的隐藏表面因暴露于碱性溶液(例如氨水、漂白剂、四硼酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠、磷酸三钠、氢氧化钾以及碳酸钾)而具有被破坏的纤维基质的区域。

Description

具有被破坏的纤维基质的撕裂缝隐藏式皮革装饰板表层

技术领域

本发明通常涉及车辆用皮革表层覆盖的内部装饰部件，并且更具体地，涉及在不机械切削或移除裂缝处的皮革材料的情况下对皮革覆盖表层中的撕裂缝进行预弱化。

背景技术

乘用车通常设置安全气囊总成，该安全气囊总成通过内部装饰板(例如仪表板、车门板)、车门立柱、座椅以及车顶内衬而展开。在碰撞情况期间，安全气囊展开，以便缓冲乘员，从而增强安全性。一种典型的仪表板包括矩形开口，该矩形开口具有一个或多个铰链门，该一个或多个铰链门位于开口内。铰链门设置成随着安全气囊展开而从仪表板枢转，迫使铰链门向外运动。这种仪表板可包括刚性基板、一层泡沫以及一层表层。泡沫层一般注入基板和表层之间。当铰链门打开时，表层和泡沫层需撕开，以便允许铰链门打开以及从仪表板后面出现的安全气囊通过。为了帮助撕裂，在表层和泡沫层中一般设置预弱化的撕裂缝。

为了造型的目的，期望的是当从乘客舱观察时安全气囊展开门和预弱化的撕裂缝是不可见的。换言之，仪表板的可见表面或者“A级”表面最好为无缝的。因此，预弱化的撕裂缝最好是以使未隐藏的A级表面不变形的方式形成在表层的隐藏表面上(在“B级”侧面上)。

制作乘用车的面板覆盖表层的最常用材料是包括聚氨酯的各种聚合物。表层经成型或浇注，然后沿着撕裂缝进行机械刻痕。机械刻痕包括用刀片(其可为冷的或加热的或者超声振动的)或者用激光切削(即，划线)成表面。还已知的是通过化学手段移除材料。在某些情况下，通过用激光扫描同时对基板、泡沫层以及表层进行刻痕。

在豪华车辆中，更普遍的是利用天然皮革来提供表层。皮革表层可设置有泡沫层或者可在没有泡沫层的情况下被牢牢包裹。由于皮革的性质(例如表层厚度的变化性)，在A级表面上保持不可见的撕裂缝更加难以产生。特别是，材料的移除或者直接机械切削成表面具有在可见侧面“读出(read-thru)”的风险。从隐藏表面使皮革表层机械改变的示例包括第8,132,307号美国专利和第7,497,463号美国专利。将期望的是，改善撕裂缝性能以及提供维持低成本和可靠结果的相关制造技术。

发明内容

在本发明的一方面，一种车辆系统包括形成内部装饰板并且限定展开孔的基板。可充气装置适于通过展开孔展开。皮革表层覆盖基板，其中表层具有在表层的隐藏表面上的对应于展开孔的撕裂缝。门可安装于展开孔内，门适于响应于可充气装置的展开而顶开表层。撕裂缝包括表层的隐藏表面上因暴露于碱性溶液(例如氨水、漂白剂、四硼酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠、磷酸三钠、氢氧化钾以及碳酸钾)而具有被破坏的纤维基质的区域。

附图说明

图1为机动车仪表板系统的立体图，其示出了乘客安全气囊展开区域；

图2为沿着图1的线2-2的剖视图，其示出了乘客安全气囊系统；

图3为利用皮革的机械改变在皮革装饰板覆盖表层中形成撕裂缝的剖视图；

图4为皮革表层的立体图，利用本发明的碱性溶液将U形撕裂缝引入到皮革表层中；

图5至图8为显示撕裂缝的可供选择的图案的平面图；

图9为立体图，其示出了涂敷碱性溶液来破坏皮革表层隐藏面上的纤维基质以沿着撕裂缝预弱化表层；

图10为更详细地显示被破坏的纤维基质的横截面；

图11为显示用于引入本发明的撕裂缝的制造设备的示意图；

图12为本发明的机器人涂敷机用滑架的平面图；

图13为本发明的方法的一个实施例流程图。

具体实施方式

现在参考图1，仪表板10包括具有隐藏缝11的乘客安全气囊系统，隐藏缝11限定展开门区域12。图2在沿着图1的线2-2截取的视图中示出了一类现有技术的安全气囊系统。仪表板基板15提供仪表板的所需形状和刚性。覆盖层16覆盖仪表板基板15，覆盖层16可包括表层以及在表层与基板15之间的一层泡沫。斜槽17包括管状通道18以及位于管状通道18上端的展开门20。展开门20沿着一侧通过铰链21连接至通道18。例如，间隙22可限定门20三个边的外边缘。可采用预弱化的缝来代替间隙。斜槽17包括围绕门20的凸缘23。凸缘23和门20可具有多个肋，用以将斜槽17焊接至仪表板基板15。

仪表板基板15限定展开孔，在碰撞事件期间安全气囊能够通过展开孔展开，作为被动约束装置来保护车辆乘员。展开孔可为基板15中的开放区域，但更典型地是由沿着门周边穿过基板15的隐藏缝25来限定(在安全气囊展开之前，门和基板之间的不移除基材的易碎的桥接可留在门周边的各点处，以便为结构提供支撑)。隐藏缝25一般延伸穿过基板15和覆盖层16二者。缝25一般是在附接斜槽17之前通过机械或激光刻痕形成。安全气囊模块27安装至斜槽通道18中的多个孔26。安全气囊模块27包括以下部件：包含气体发生剂源30的刚性箱体以及当由来自气体发生剂源30的气体充气时通过通道18引导至门20的折叠气袋(未示出)。安全气囊模块27包括多个挂钩31，在相应的多个窗口26中接收多个挂钩31。紧固件32通过支架将安全气囊模块27连接至车辆横向梁。

在内部装饰板的皮革覆盖表层具有隐藏的预弱化撕裂缝的情况下，通过从隐藏表面机械切削和/或移除一部分皮革材料来形成传统的缝，如图3中所示。因此，皮革覆盖表层35具有隐藏的B级表面36和可见的A级表面37。例如，通过按照所需图案在表面36上拖动机械刀具40可产生穿透隐藏表面36的缝38。刀具40可包括尖利的针、刀片或者本领域已知的用于引入狭缝或微穿孔的其他机械切削元件。例如，还已知的是，利用刮削刀或者激光束移除材料。足以确保适当的撕裂的皮革覆盖表层35的机械改变会产生读出(read-through)的风险，即，撕裂缝的存在可在可见表面37上的区域42看到。

生产覆盖表层中所使用的皮革包含各种步骤，例如鞣革(tanning)，鞣革的结果是使皮革显酸性，具有一般在大约4.5和5.0之间的pH。制成的皮革以胶原纤维的基质的形式从纤维网状层得到其厚度和强度，胶原纤维源自于原始动物皮的真皮。皮革材料的强度和稳定性取决于在制成品中达到合适的酸度。

在本发明中，利用碱性溶液的选择性涂敷来破坏皮革表层隐藏表面上特定区域中的纤维基质以产生所需的撕裂缝。如图4中所示，皮革表层45具有隐藏表面46和可见表面47。为了有助于限定安全气囊展开口，撕裂缝48形成在隐藏表面46中，隐藏表面46具有对应于装饰板基板中的展开孔的布局，其中撕裂缝具有总体上呈U形的图案且包括长划线图案，选择长划线图案是为了在维持足够的完整性以确保从可见侧面47保持看不见撕裂缝48的同时获得所需的撕裂度。如本领域中所已知的，可采用额外的撕裂缝图案，例如图5中的H图案、图6中的蝴蝶结图案、图7中的Y形图案以及图8中的连续的(即，非虚线)U形图案。

皮革表层的所需区域暴露于碱性溶液使得纤维基质被破坏，而不需要移除撕裂缝处的任何材料。反而，撕裂缝处的被破坏的纤维基质具有减小的强度，这主要是因为变脆弱了。

图9中示出了将碱性溶液引入到皮革表层的隐藏表面的优选技术。随着喷嘴51在皮革表层50的隐藏表面52上遵循为撕裂缝53而选的图案行进，皮革覆盖表层50从喷嘴51接收按计量的剂量的碱性溶液。因此，适量的碱性溶液沿着区域54-58沉积。为了达到沿着撕裂缝53弱化和维持皮革表层50可见表面处的结构完整性以避免读出的足够强度之间的所需平衡，以为了穿透隐藏表面52所需深度而选择的比率计量碱性溶液。局部穿透留下了剩余壁厚(remaining wall thickness，RWT)60。在图9的长划线图案中，每条长划线具有所需的弱化链节61，且邻近的长划线隔开一间隔62。如图10中所示，撕裂缝中的每个区域还具有条宽63。在优选实施例中，RWT 60具有从大约0.2mm至大约0.6mm范围内的厚度。条宽63小于或等于12mm，最优选的是在大约2mm至大约4mm范围内。

优选地，碱性溶液具有从大约8至大约12范围内的pH。几乎任何碱性的(即，腐蚀性的)物质均可以使用。例如，碱性溶液可优选包含水溶液形式的氨水、漂白剂、四硼酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠、磷酸三钠、氢氧化钾以及碳酸钾中的至少一种。优选地，以小于或等于36mm³/10mm长度的比率计量碱性溶液，最优选地，以4mm³/10mm长度至8mm³/10mm长度范围内的比率计量碱性溶液。

图11示出了优选的制造系统，其中传送装置(shuttle)65设置用来将皮革覆盖表层66定位(即，对齐)在顶部大致水平的表面67上。为了涂敷碱性溶液，将皮革表层66置于水平取向上的参考位置，并且其隐藏表面68面向上。因此，未隐藏的A级表面69面向下，并且与传送装置表面67接触，传送装置表面67包括连接至控制电路71的化学传感器系统70。传送装置65对于在加工过程中处理表层66以及监测当碱性溶液完全渗入皮革表层66时所导致的由传感器70检测到的任何缺陷的出现都是有用的。

在将皮革表层66定位在传送装置65上之后，将传送装置65装载到用于将表层66移动到加工室75中的输送机上。加工室75容纳机器人涂敷机系统76。在传送装置65已将表层66运送到加工室75中之后，机器人涂敷机系统76例如启动用于传送按计量的碱性溶液的各种可移动喷嘴以及干燥空气喷口。机器人涂敷机系统76包括机械臂77，机械臂77支撑多喷嘴滑架78。喷嘴沿着隐藏表面68上的预定轨迹扫描。如图12中所示，滑架78可优选包括路径选择头部80、液体涂敷机喷嘴81以及空气喷射喷嘴82。机器人涂敷机76被编程为以沿着撕裂缝的预定轨迹以预定比率按顺序计量碱性溶液的方式扫描滑架78，然后干燥或等待一段时间。在干燥/等待一段时间期间，皮革表层的纤维基质沿着预定轨迹局部被破坏到预定深度，以便限定具有所需性质的撕裂缝。

由于使用腐蚀性材料，因此为了提供受保护的环境，加工室75优选为封闭系统。在操作者利用固定附接件将皮革表层定位在传送装置上之后，传送装置将皮革呈献给机器人涂敷机。根据特殊装饰板设计，通过机器人涂敷机系统的控制器(未示出)识别适当的碱性溶液和撕裂缝图案。可利用已知的机器人致动器和已知类型的控制系统来通过喷嘴81提供所选的碱性溶液以及通过喷嘴82提供干燥空气供应。在扫描过程中，利用路径选择头部80来适当地定位滑架78。

图13中更详细地示出了一种优选方法。在步骤90中，利用已知的技术(例如鞣革、分离、差错修剪以及其他传统措施)，由源动物皮制备皮革表层，以制备适于在内部装饰板上使用的覆盖表层并且为形成撕裂缝做好准备。在步骤91中，将皮革表层定位在传送装置水平表面上。在步骤92中，将传送装置运送至机器人涂敷机。在步骤93中，机器人涂敷机的路径选择头部定位所需的刻痕线位置。在步骤94中，涂敷机经过撕裂缝，同时以预定比率计量所选的碱性溶液。

在步骤95中，执行表层的干燥。干燥步骤包括适于使碱性溶液能够部分地渗入皮革表层的一持续时间的延迟。该延迟提供了碱性溶液破坏纤维基质所必需的反应时间。利用适当的计量，碱性溶液中的腐蚀性物质的总量可被完全消耗。可选择地，干燥步骤可进一步包括沿着撕裂缝向喷气口吹气以帮助排除任何剩余的水。在加工过程中，传送装置上的化学传感器对皮革表层前表面处任何碱性溶液的出现进行监测。在步骤96中，如果传送装置检测到碱性溶液，则丢弃表层。如果不丢弃，那么如本领域中所已知的，在步骤97中所产生的具有隐藏撕裂缝的皮革表层就能够安装于装饰板基板上。例如，可将皮革表层安装于基板，并且将介于中间的泡沫注入到表层和基板之间。

Claims (19)

1.一种车辆系统，所述车辆系统包括：

基板，所述基板形成内部装饰板并且限定展开孔；

可充气装置，所述可充气装置适于通过所述孔展开；以及

皮革表层，所述皮革表层覆盖所述基板，其中所述表层具有在所述表层的隐藏表面上的对应于所述孔的撕裂缝，并且其中所述撕裂缝包括所述表层上因暴露于碱性溶液而具有被破坏的纤维基质的区域。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述展开孔内安装有门，所述门适于响应所述可充气装置的展开而顶开所述表层。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述撕裂缝部分地穿透所述表层，以便所述表层上邻近所述撕裂缝的可见表面具有未被破坏的纤维基质。

4.根据权利要求3所述的系统，其中邻近所述撕裂缝的所述未被破坏的纤维基质提供0.2mm至0.6mm范围内的剩余壁厚。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述撕裂缝在所述隐藏表面具有小于或等于12mm的条宽。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述撕裂缝在所述隐藏表面具有2mm至4mm范围内的条宽。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述撕裂缝包括长划线图案。

8.一种预弱化机动车内部装饰板系统用皮革覆盖表层上的撕裂缝的方法，所述方法包括下列步骤：

将皮革覆盖表层隐藏表面面向上地定位在大体上水平的取向中；

沿着所述隐藏表面上的预定轨迹以预定比率计量碱性溶液以与所述表层反应，从而将所述表层的纤维基质局部破坏到预定深度以限定撕裂缝；以及

干燥所述表层。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述碱性溶液具有从8至12范围内的pH。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述碱性溶液包含以下中的至少一种：氨水、漂白剂、四硼酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠、磷酸三钠、氢氧化钾以及碳酸钾。

11.根据权利要求8所述的方法，其中以小于或等于每10mm长度36mm³的比率计量所述碱性溶液。

12.根据权利要求8所述的方法，其中以每10mm长度4mm³至8mm³范围内的比率计量所述碱性溶液。

13.根据权利要求8所述的方法，其中计量所述碱性溶液以提供小于或等于12mm的轨迹宽度。

14.根据权利要求8所述的方法，其中计量所述碱性溶液以提供从2mm至4mm范围内的轨迹宽度。

15.根据权利要求8所述的方法，其中所述干燥步骤包括延迟，所述延迟适于提供反应时间以允许所述碱性溶液部分地渗入所述表层，以便所述表层上邻近所述撕裂缝的可见表面具有未被破坏的纤维基质。

16.根据权利要求8所述的方法，其中所述干燥步骤包括沿着所述预定轨迹吹气。

17.根据权利要求8所述的方法，其中所述定位步骤包括将所述表层放置在运送所述表层至机器人涂敷机的传送装置上，并且其中所述机器人涂敷机包括用于传送按计量的碱性溶液的可移动喷嘴以及喷气口。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述传送装置包括化学传感器，所述化学传感器用于接触所述表层的未隐藏表面以便检测所述碱性溶液通过所述表层的非计划地渗入。

19.根据权利要求8所述的方法，进一步包括下列步骤：

将所述表层设置在内部装饰板上，使所述隐藏表面接触所述板，其中所述板限定具有门的展开孔，所述门适于响应于在碰撞事件期间展开的可充气装置而打开，并且其中所述表层设置有与所述门对齐的所述撕裂缝。