有助于可靠气囊展开的具有已知崩裂强度的预定预先弱化失效区域的可移除车座盖的制作方法

本发明大体涉及可移除的/额外的车座盖(car seat cover)，且尤其涉及用于有助于可靠的气囊展开、特别地用于在具有嵌入于车座中的隐藏的侧面躯干气囊系统的机动车辆中使用的可移除的/额外的车座盖。

背景技术：

在轿车和其它客运车辆中使用气囊有助于减小伤害，且防止由于外部碰撞引起的死亡，并且还有助于限制乘客与轿车的内部的碰撞。气囊首先由福特公司于1971年引入乘客轿车中，以在正面碰撞中保护驾驶员和前排乘客。自此，现代轿车中的气囊的数量已经增加到了5个，在某些情况下甚至是9个，覆盖了宽泛的范围的意外情况。

大体上，存在两种类型的在车座中所采用的侧气囊系统。一种具有安装在车座侧面的气囊，呈可见的，离散的门的形式，而另一种嵌入在车内装饰的泡沫层下面。近些年来，可移除的/额外的车座盖的使用因为诸如以下原因而获得了普及：美观以及车内装饰的保护。这些车座盖安装在车座车内装饰上，并且在需要时容许灵活地改变，以及重复地洗涤。

一些制造商已经沿着车座盖的侧面板的边缘为可移除车座盖引入了可破裂的接缝，其称为'撕裂接缝'，以容许隐藏在车座的车内装饰中的集成的侧气囊展开。然而，这些具有"撕裂接缝"的可移除车座盖设计中的许多已经被标识为具有在气囊展开期间由若干种技术和设计缺陷引起的可靠性问题。

设计为用于侧气囊的可移除座盖大体通过使撕裂接缝破裂而展开。可移除车座盖内的撕裂接缝一定不能妨碍气囊的完全展开。气囊展开利用响应于接缝撕裂的很大的力来执行。至今，该机制已经在可移除车座盖设计中在商业上使用。然而，可移除车座盖中的撕裂接缝的性状可能无法预知。诸如车座盖材料，撕裂接缝处所使用的缝线的类型，撕裂接缝的长度，撕裂接缝的放置，以及缝合类型的若干种因素会影响气囊展开性状。

各种问题可能影响接缝撕裂性能，诸如：

(a)在接缝失效之前可移除车座盖材料的鼓胀的发生。这会增大气囊展开所用的时间，且因此降低气囊的有效性。

(b)由于座-盖材料中存在的微小的缺陷(诸如孔、撕裂、裂口或者钩丝)，它们会导致气囊的不适当的以及不完整的离开，而引起的气囊的不恰当和不安全的展开。

因此，将有利的是在可移除车座盖中提供一种备选的器件，以有助于具有集成的侧气囊的车座中的可靠的气囊展开。

激光技术已经在纺织工业中用于织物切割；织物和地毯上的雕刻设计；织物预处理，以增强染料的固定或者聚合物的处理，来增强粘附属性；以及在材料面上蚀刻图形图案。也已经开发出了其它方法，诸如UV弱化，织物烧碱处理，通过在制造期间改变纱线输入在编制的或者纺织的结构内在策略性的位置上包括弱化的纱线。

对织物材料应用激光以改变物理属性，以便尤其是预先弱化用作气囊的装饰件盖的织物、皮革或者聚合物材料的抗拉强度的概念已有文献记载，美国专利No.7,100,941(Riha等人)提到了基于将激光束聚焦在织物上以有助于在预定的图案中切割的光学系统使用激光切割束，以用于策略性地弱化应用到覆盖气囊离开点的轿车内部的装饰件面板上的织物。因此该美国专利涉及使用激光技术提供模制到下面的模制仪表盘上的织物的弱化的部分。虽然建议本发明还可集成到膝盖支撑区域，方向盘毂，或者车辆内部的其它区域，包括但不限于车座、顶棚、Philip装饰件门面板、后侧板以及顶部导轨中，但是并不特定地参照随后作为额外的装饰件应用在车座的车内装饰上的车座盖。

美国专利6140802(Costin)，描述了通过使用电子控制器来为驱动机构提供信号以便控制蚀刻速度而应用激光束来在薄的织物和皮革上赋予图案化设计。

美国专利6294124(Bauer等人)公开了使用受控的激光束，以通过切透基底以及部分地切透盖层以产生具有精确深度和厚度的凹槽来弱化盖层的背层。

因此，使用激光来预先弱化织物的抗拉强度的概念并不是新的，且如上所述，该概念可用于赋予装饰性外观，且在一些情况下，赋予功能性贡献，诸如有助于气囊展开。然而，仍然存在对开发和证明织物的预先弱化以通过撕裂织物而容许气囊的可靠的、可预测的以及及时的展开的需要。虽然许多这样的专利尝试使用激光修改织物表面以容许展开，但是并未呈现过通过预先弱化织物而织物的具有已知崩裂强度的预定区域容许气囊可靠地，可预测地和及时地展开的概念。

此外，存在若干种在可移除车座盖上使用预先弱化概念时可能遇到的挑战。可移除车座盖，不像黏接到车座的泡沫上(例如在OEM车座的情况下)的固定装饰件和表面织物，可能变形，并且导致与实际的展开区域的不对齐。这是严重的性能问题，且因此保证了开发紧靠气囊离开点的具有已知崩裂强度的预先弱化预定区域的需要。

因此，本发明的一个目的是提供一种可移除车座盖，以及生产具有已知崩裂强度的预定的预先弱化失效区域以有助于自车座的可靠的侧气囊展开的可移除车座盖的方法。

技术实现要素：

根据本发明的一方面，提供了一种用于具有一体的侧气囊的车座的可移除车座盖；包括侧面板，其具有通过侧面板的受控的激光消融来预处理的预定的预先弱化失效区域；其中预先弱化失效区域在车座盖安装在车座上时位于车座的气囊展开区处或附近，且呈沿着侧面板延伸的细长条的形式；且其中，预先弱化失效区域具有已知的崩裂强度，以由此容许当可移除车座盖安装在车座上时由于预先弱化区域的撕裂，而侧气囊从车座可靠地展开。

根据本发明的另一方面，提供了一种生产用于具有一体的侧气囊的车座的可移除车座盖的方法；该方法包括：通过受控的激光消融预处理车座盖的侧面板，以由此形成具有已知的崩裂强度的至少一个预定的预先弱化失效区域；其中，预先弱化失效区域在车座盖安装在车座上时位于车座的气囊展开区处或附近，并且呈沿着侧面板延伸的细长条的形式；且其中，预先弱化失效区域具有已知的崩裂强度，以由此容许在可移除车座盖安装在车座上时由于预先弱化区域的撕裂而侧气囊从车座可靠地展开。

车座盖可由纺织材料、皮革或者背衬有纺织衬套的聚合物材料生产。预先弱化可通过使用可容许点或者线图案雕刻在纺织材料上的激光技术对织物进行消融来实现。车座盖的侧面板可由编制的聚酯织物制成，其优选具有100克每平方米的重量，且为每根纱线有36条细丝的100丹尼尔(denier)的100%聚酯纱线。

在织物本身内使用预先弱化失效区域消除了在集成的气囊展开时使用常规的撕裂接缝技术的需要，从而避免了与这样的技术相关联的多种问题。在织物内提供预先弱化区域有助于结合在车座中的侧气囊的完全和及时展开。当位于车座上的气囊的展开区之上时，气囊展开的力足以破坏织物内的弱化的失效区域。

预先弱化区域由此适于裂开，且当来自气囊的膨胀的力被施加到该弱化的区域时容许穿过预先弱化区域的气囊的通路。

预定的预先弱化区域可优选按照车座型和紧靠气囊离开点的气囊设计而被激光消融至特定的长度和宽度。织物内的失效区域可优选使用激光消融来预处理，以在预定的区域弱化织物。预先弱化区域可优选为细长形状的。这将特别有助于生产适用于在来自不同的制造商的各种各样的不同的车座上使用的轿车可移除车座盖。预先弱化区域的细长形状则将有助于确保轿车可移除车座盖可考虑到不同的车座中的侧气囊的位置的不同，且将有助于确保弱化的失效区域的一部分位于气囊展开区之上。

预先弱化失效区域可使用不同的激光消融机以及激光蚀刻图案而在织物上激光消融出。根据一个优选的实施例，预先弱化失效区域可通过激光蚀刻点图案而激光消融出。该点图案可优选具有K40的点色，以及400dpi的点密度。根据另一个优选实施例，预先弱化失效区域可通过一系列平行的激光蚀刻出的线而被激光消融出。这些激光蚀刻的线可优选间隔开0.5mm，且与预先弱化失效区域的边缘成45度角。

预定的细长的图案可优选激光消融到可移除车座盖的侧面板上。图案可呈沿着车座盖(在安装在车座上时)的侧面延伸的大体竖直条的形式。条可优选大约740mm长，且7mm宽。在车座盖安装在车座上时，条可位于距车座盖的前边缘大约10mm到15mm的间隙处，且距离车座盖的底部边缘小于50mm到100mm。更优选地，条可与车座盖的前边缘隔开小于15mm，且与车座盖的底部边缘隔开小于100mm。

因此，本发明提供了一种由织物制成的轿车可移除车座盖，其包括织物内的至少一个预先弱化区域，其中，在轿车可移除车座盖安装在车座上时，该弱化的失效区域位于车座的气囊展开区上方，使得失效区域适于裂开，且当来自气囊的膨胀的力被施加到该弱化的区域时容许穿过预先弱化区域的气囊的通路。

还针对崩裂强度对织物进行了测试，以确定最优激光条件来容许在碰撞事件期间气囊可靠地不受阻地展开，而不会影响车座盖的耐用性。还在标准测试程序下针对耐用性测试了车座盖耐用性。

特别地，成功地进行了在澳大利亚标准下的洗涤测试，以确保车座盖可被移除和洗涤而不会影响性能或者影响预先弱化织物的美学品质。

此外，成功地执行了UV曝光测试(其中具有最优的已知崩裂强度的预定的预先弱化区域按照SAE J2412/J2413对人造UV辐射的加速UV曝光之后经受加速的UV曝光)，以确保预先弱化区域在该曝光之后维持其性能。

此外，也成功地进行了诸如环境(20°C±2°C)，冷(-35°C±4°C)，以及热(85°C±5°C)的不同环境条件下的商用气囊测试和认证。

附图说明

将方便地参照附图进一步描述本发明，附图显示了根据本发明的方法的优选实施例。本发明的其它实施例也是可行的，且因此，附图的具体性并不应理解为取代了本发明的之前的描述的一般性。

在附图中：

图1是根据本发明的、显示了已使用激光消融修改的织物的表面的图像；

图2是根据本发明的、显示了车座盖的侧面板上的激光蚀刻条的细节的图示；

图3是根据本发明的、显示了已使用激光消融修改的织物表面的撕裂的图像；

图4是测试结果表，显示了具有预定的预先弱化失效区域的侧面板的崩裂强度，与用于消融侧面板的激光的功率水平之间的关系；

图5是显示了预定的预先弱化失效区域的崩裂强度与用于消融侧面板的激光的功率水平之间的关系的图表；

图6是显示了预定的预先弱化失效区域的崩裂强度与气囊展开时间的关系的图表；

图7是车座上的车座盖支承以及激光消融的条相对于车座盖边缘的位置的侧视图；

图8是显示了在不同的环境条件中测试的具有预定的预先弱化失效区域的车座盖的气囊展开时间的关系的图表；以及

图9是显示了在多个UV曝光间隔之后具有预定的预先弱化失效区域的车座盖的崩裂强度的关系的图表。

具体实施方式

根据本发明的可移除车座盖和生产可移除车座盖的方法提供了一种用于确保在具有集成的侧气囊的车座中的最优的和可靠的气囊展开的新颖的措施。根据本发明，这是通过提供在车座本身的侧面板内具有带已知崩裂强度的预定的预先弱化失效区域的可移除车座盖来实现的，消除了对撕裂接缝技术的需要。

在事故期间侧气囊的有效的/可靠的展开的基本标准是气囊必须在从该气囊的初始促动起16ms内完全展开。这就确保了如果车辆卷入事故，侧气囊可有效地保护该车辆的乘员。侧气囊还需要相对于车座侧面的平面大约45度在向前方向上鼓胀，使得侧气囊一旦完全展开就位于坐在该车辆车座中的乘员的侧面。因此，根据本发明的用于具有集成的侧气囊的车座的可移除车座盖必须容许侧气囊在16ms内展开。此外，根据本发明的可移除车座盖应当优选还容许气囊在上述向前方向上不受阻地展开。

根据本发明，车座盖的侧面板内的弱化的失效区域可优选通过使用激光消融来形成。激光消融提供了在车座盖内精确地限定失效区域的措施。激光消融起作用来蚀刻织物的表面，且由此弱化织物内的纱线的结合点。侧气囊的展开则将导致弱化的失效区域的撕裂，从而容许侧气囊经过该撕裂且完全展开。

为了确保可靠的侧气囊展开，车座盖的侧面板必须被生产为具有预定的弱化的失效区域，使得侧面板具有已知的崩裂强度。因此执行了商用展开测试来确定侧面板的最优崩裂强度，在实际的使用条件下，其将能够在16ms下实现侧气囊的可靠的展开，同时保持侧面板织物的耐用性。这些测试还有助于确定弱化的失效区域的最优位置和构造，以有助于侧气囊在向前方向上展开。在这些商用的测试中，根据本发明的具有激光消融的侧面板的车座盖将被放置在车座形状的模具上，该模具具有内置的侧气囊，该气囊展开同时气囊展开被摄像，使得可记录气囊展开的实际的物理位移和时间流逝。

确定侧面板的最优崩裂强度的研究在两个不同的激光消融机上单独地执行，第一个是基于点矩阵打印概念的Epilog legend 36 EXT激光机，第二个是更快的Donglei激光切割机。测试中所使用的织物是从由36根单细丝组成的100丹尼尔纹理化的聚酯纱线而编制的。对该织物进行测试，以便在该织物的任何激光消融之前具有750到780kPa之间的崩裂强度。然而，应当注意，本发明不限于该特定的织物，且还预见到了使用备选的织物。然而，可用于根据本发明的激光消融的织物可优选具有80到120克每平方米的重量。

点矩阵激光机是CO₂激光，并且具有60W的最大激光功率。该点矩阵激光机可在织物上'打印'特定的激光蚀刻的点图案，该打印由Adobe Illustrator软件控制。改变点矩阵激光机的四个单独的运行参数，以由此获得用于在织物中生产弱化的失效区域的最优的运行参数，即点色，激光功率，激光速度和点密度(dpi)。激光的强度通过如下方式而最优化：

a)在从K5(较亮)到K6Q(较暗)之间的灰色范围中修改点色的深度，阴影越暗，激光消融强度越大。

b)使每英寸点数在200到600dpi之间改变，dpi越高，织物中弱化点的数量就越多。

针对点矩阵激光机确定的最优运行参数是K40点色，50%激光功率，100%激光速度，以及400dpi。这些运行参数产生了这样的侧面板：在商用的展开测试中测试车座盖时，该侧面板具有崩裂强度为200到220kPa的预先弱化失效区域。已经发现，该崩裂强度确保了侧气囊的可靠的展开，而同时确保了织物在典型使用条件期间保持其耐用性。还执行了织物耐用性上的另外的测试，且接下来将会描述这些测试。

Donglei激光切割机也使用CO₂激光，但是具有150W的最大激光功率。该激光机在织物上消融线，并且具有被改变来控制织物的激光消融的三个运行参数，即激光功率，消融的线之间的距离以及线的角度。激光的强度通过如下方式最优化：

a)从1%到20%增量地改变功率的规模；其中消融强度随着更高的激光功率而增加；以及

b)在0.1mm至0.5mm之间调节线之间的距离，线距离越小。

发现最优运行参数是2000mm/秒的激光速度，9%到11%之间的激光功率，0.5mm的线间隔以及45度的线角度。这也在车座盖的侧面板中生产了具有大约200kPa的崩裂强度的预先弱化失效区域。

图1是侧面板的弱化的失效区域处的织物表面的图像，显示了在根据本发明的激光消融之后的织物上的表面修改。图2显示了由Donglei激光机在织物上激光消融的弱化的失效区域的优化尺寸。该区域是细长的消融条3，其具有7mm的宽度和740mm的长度。图2中还显示了平行的激光蚀刻的线5的系列，它们间隔开0.5mm，且与弱化的失效区域3的边缘7成45度的角度。该区域3的宽度与以上描述的最优运行参数一起还确保了根据本发明生产的侧面板具有约200kPa的已知的崩裂强度。如之前所提到的，该崩裂强度确保了在使用根据本发明的车座盖时的可靠的侧气囊。弱化的失效区域的长度选择为将不同的车辆的车座中所使用的不同的侧气囊类型和形状考虑在内。弱化的失效区域的长度确保了不同的气囊类型仍然能够可靠地展开。激光线的45度角度在维持织物的编制结构的耐用性方面也是良好的，并且有助于沿着弱化的失效区域撕裂的均匀速率。

图3是弱化的失效区域处的织物图像，显示了侧气囊展开之后的织物的撕裂。图7显示了在车座盖的侧面板2上提供了弱化的失效区域的消融图案带3的位置。一旦车座盖安装在具有内部侧气囊的车座上，激光消融带位置就如下：

沿着车座盖的直到底部的边缘长度，应当在激光消融的线与车座盖的前边缘之间提供小于5mm的间隙。

激光消融的线的端点与侧面板的底部边缘之间的距离b应当小于100mm。

由此，这就将激光消融带定位在车座的如下位置上：在该位置，气囊在促动之后展开。消融条3(图3中示出)位于车座盖1的前接缝9附近还有助于在向前方向上的侧气囊展开。在车座盖上所执行的商用展开测试中，气囊被促动来调查根据本发明的已经使用激光消融修改的车座盖上的激光消融的失效区域的性能。由撕裂所引起的气囊的展开传播穿过激光消融线，从而有助于侧气囊的可靠的展开。

图4显示了表，其提供了从展开测试获得的结果，其中车座盖的侧面板已经由Donglei激光机激光消融。激光机的功率水平在7%到13%之间变化，且测量侧面板的实际崩裂强度。该表显示了随着功率水平升高，崩裂强度逐渐从325.0kPa降低到156.0kPa。这些结果在图5中示意性地图示，图5显示了侧面板的崩裂强度的该逐渐减小。

图6是显示了弱化的失效区域的崩裂强度相对于气囊展开时间的关系的图表。如之前所提到的，气囊必须在16ms内展开，以确保在意外情况下该气囊的有效的展开。该展开时间在图6中显示为'失效阈值'线。因此，气囊的展开时间必须低于该失效阈值，以确保气囊的可靠展开。弱化的区域的崩裂强度相对于气囊展开的关系在大部分在失效阈值线之下延伸的线中显示。图6因此显示了当崩裂强度在200kPa到220kPa的范围中时，气囊展开时间在10到11ms之间的最优范围中。然而，当崩裂强度大于约300kPa时，气囊展开时间超过16ms的失效阈值。然而，具有降低织物耐用性的低于50kPa的崩裂强度可导致使用期间侧面板过早撕裂的可能性。

当与并未被激光消融的织物的崩裂强度相比时，预先弱化失效区域的崩裂强度由此由于根据本发明对该区域的激光消融而减小大约70%。这因此导致了气囊展开的改进的可靠性。

在根据本发明的具有侧面板的车座盖上还成功地执行了另外的织物耐用性测试。这些测试如下：

根据澳大利亚标准的洗涤测试，显示车座盖可被移除和洗涤，而不会影响性能或者影响预先弱化侧面板织物的美学品质；

按照SAE J2412/J2413的UV曝光测试显示了具有最优的崩裂强度的预先弱化失效区域在加速地UV曝光至人造UV辐射之后维持其性能；以及

环境(20°C)，冷(-35°C)和热(85°C)温度下的温度测试显示车座盖仍然可靠地工作。

图8是显示了将具有预定的预先弱化失效区域的车座盖曝露在不同的环境温度下对气囊展开时间的影响的图表。该结果显示了随着不断降低的温度，气囊展开时间仅仅有小的降低，气囊展开时间仍然保持低于16ms的失效阈值。

图9是显示了UV曝光对具有预定的预先弱化失效区域的车座盖的崩裂强度的影响的图表。观察到，在263kJ/m²的UV曝光之后，预先弱化失效区域的崩裂强度仅仅有9-10%的降低。按照SAE J2412/J2413标准，这被认为是可接受的。

因此，根据本发明的车座盖和生产车座盖的侧面板的方法在已知的值上最优化了预先弱化失效区域的崩裂强度，以由此在车座盖安装好时确保了侧气囊的可靠的展开。生产预先弱化失效区域的方法还独立于所使用的激光技术，因为仅仅需要确保预先弱化失效区域具有大约200kPa的已知的崩裂强度。

当与现有技术的撕裂接缝技术相比时，本发明的车座盖具有直至100%气囊展开结果，且针对来自乘客或驾驶员的与运动相关的活动而引起的摩擦、切割、刮拭、刮擦导致的损伤提供优越的保护。此外，本发明的车座盖具有充分的弹性来提供正确的匹配。

被认为是对本领域技术人员显而易见的修改和变型包括在所附的权利要求中要求保护的本发明的范围内。