一种安全气囊装置及其制造方法与流程

本发明涉及汽车被动安全装置技术领域，具体地说是一种安全气囊装置及其制造方法。

背景技术：

汽车安全气囊用于在车辆碰撞事故中保护车内乘员。在副驾驶员侧，用于前碰保护的副驾驶员安全气囊安装在仪表板中。一般副驾驶员安全气囊包含有一个气袋、一个向气袋充气的气体发生器、一个容纳气袋和气体发生器的壳体、与仪表板上体安装连接的上安装部及与仪表板横梁安装连接的下安装部。常见的壳体由金属钣金或硬质塑料制造，重量大，成本高，不符合轻量化低成本的技术发展趋势。

公开号为CN101213118A的专利中公开了一种用于安全气囊模块的柔性壳体。该壳体包含用于连接壳体和车辆，由刚性材料形成的凸边，也包含用于固定凸边，由软质材料形成的滑槽组件。滑槽组件固定在凸边上形成壳体腔以包含充气垫。但是该专利仍需使用刚性凸边结构，且凸边和滑槽组件的连接结构复杂、加工时间长、成本高。

公开号为CN1942346A的专利中公开了一种用于气囊组件的弹性罩体，具有由弹性材料构成的外壁和被设计用来与车辆相连的托架。在展开时，缓冲垫通过托架从罩体中释出，充气泵仍留在罩体中并且充气气体通过罩体被输入缓冲垫中。但是，罩体及充气泵与仪表板横梁之间没有连接固定，罩体和充气泵没有足够的支撑，振动时易产生噪音；且气体经由罩体冲入缓冲垫，导致罩体与缓冲垫结构设计复杂，可靠性和适用性有待验证。

公开号为CN102574496A的专利中公开了一种气囊装置，该气囊装置的外囊由片状部件缝制成具有外囊侧底部和立设在外囊侧底部的外围的外囊侧周壁部的立体形状，外囊侧底部固定在充气机上，同时外囊侧周壁部装配成包围折叠后的气囊并能够夹入膨胀打开的气囊与封盖侧周壁部之间。该专利对于气囊装置集成气囊盖也即有缝式仪表板的应用场景提出了解决方案，但对于气囊盖集成在仪表板上也即无缝式仪表板的应用场景，在安全气囊点爆工作时，外囊无法对气袋的膨胀提供足够的定向支撑，存在气袋从封盖侧周壁部与充气机固定盘之间挤出的风险。

公开号为US20120001405A1的专利公开了一种安全气囊模块，其壳体包含一个由柔性材料制成的气袋腔，用于容纳气袋，还包含一个也由柔性材料制成的，与气囊壳体结合的气袋罩盖，用于覆盖在气袋上方。但是，气囊壳体与仪表板上体没有连接固定，在安全气囊点爆工作时，存在气袋从柔性壳体与仪表板上体侧墙之间挤出的风险。气体发生器支撑件采用柔性材料，无法为气体发生器和气袋提供足够支撑，在安全气囊点爆工作时存在气体发生器和气袋颈部过多地向下运动从而影响气袋充满包形的风险，而在平时安全气囊不点爆时，存在安全气囊随车辆振动产生噪音的风险。另外，壳体加强部件设计过于复杂，成本高。

因此，需要设计一种结构简单的具有柔性壳体的安全气囊装置及其制造方法，既能在气袋膨胀充气过程中提供足够的定向支撑，保证可靠的产品性能，又能消除振动噪音等风险，同时实现轻量化并降低成本。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种结构简单的具有柔性壳体的安全气囊装置及其制造方法，既能在气袋膨胀充气过程中提供足够的定向支撑，保证可靠的产品性能，又能消除振动噪音等风险，同时实现轻量化并降低成本。

为了达到上述目的，本发明是一种安全气囊装置，包括气袋、气体发生器、柔性罩体、刚性下安装部和保持架，其特征在于：保持架位于气袋内部，压缩折叠后的气袋放置在柔性罩体中，柔性罩体包覆气袋，柔性罩体的上表面设有弱化线，柔性罩体的上表面与仪表板上体连接，仪表板横梁与柔性罩体的底部之间采用刚性下安装部连接。

所述的保持架的螺柱依次穿过气袋、柔性罩体、刚性下安装部、气体发生器后，与螺母连接。

所述的柔性罩体由一片式织物组成的上面板和四个侧面板，上面板的前侧、后侧、左侧和右侧边缘分别设有凸部，凸部表面设有罩体安装孔，螺钉穿过罩体安装孔后，与仪表板上体连接，凸部的下方设有向下延伸的侧面板，相邻的两个侧面板之间采用拼接缝合线缝合，并形成缝合凸起结构，侧面板的下部设有挂接孔，侧面板向内弯折后，挂接孔挂在保持架的螺柱上。

所述的凸部由双层织物沿切割线翻折并沿缝合线缝合形成。

所述的柔性罩体由一片式织物组成的上面板和侧面板，上面板的前侧、后侧、左侧和右侧边缘分别设有凸部，凸部表面设有罩体安装孔，螺钉穿过罩体安装孔后，与仪表板上体连接，前侧凸部的下方设有向下延伸的侧面板，侧面板包括四个侧面，相邻的两个侧面之间设有切开部，首尾两个侧面之间采用拼接缝合线缝合，并形成缝合凸起结构，侧面板的下部设有挂接孔，侧面板向内弯折后，挂接孔挂在保持架的螺柱上。

所述的前侧凸部由双层织物沿切割线翻折并沿缝合线缝合形成，后侧、左侧和右侧凸部由上面板和侧面板重合并沿缝合线缝合形成。

所述的切割线由断开部与搭接部交替布置，断开部的长度大于搭接部的长度，切割线的两端均为搭接部。

所述的柔性罩体由橡胶或热塑性弹性体制成的上面板和四个侧面板，上面板和四个侧面板一体成型，上面板的前侧、后侧、左侧和右侧边缘分别设有凸部，凸部表面设有罩体安装孔，螺钉穿过罩体安装孔后，与仪表板上体连接，凸部的下方设有向下延伸的侧面板，四个侧面板首尾相连，侧面板的下部设有挂接孔，侧面板向内弯折后，挂接孔挂在保持架的螺柱上。

按如下步骤制造：步骤1，将保持架装入气袋内，螺柱从气袋内露出；步骤2，折叠压缩气袋，使气袋的空间体积与柔性罩体的腔体空间相当；步骤3，将折叠好的气袋及保持架装入柔性罩体的腔体内；步骤4，弯折柔性罩体的侧面板，使挂接孔挂接到螺柱上；步骤5，依次将刚性下安装部和气体发生器的安装孔套入螺柱后，将螺母拧入螺柱并拧紧。

本发明同现有技术相比，柔性罩体比传统壳体重量降低约90%，而且结构简单，加工方便，成本低。同时，柔性罩体兼具气袋包覆薄膜的功能，节约了现有技术中的包覆薄膜零件。另外，本发明所述技术方案可直接应用现有常规的气袋、保持架和下安装部设计，安全气囊总成性能与现有技术相当，易于推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例1安全气囊装置与仪表板装配断面示意图。

图2为本发明实施例1安全气囊装置视角一示意图。

图3为本发明实施例1安全气囊装置视角二示意图。

图4为本发明实施例1罩体、气袋和保持架总成示意图。

图5为本发明实施例1罩体自然状态示意图。

图6为本发明实施例1罩体缝合前的织物片平铺示意图。

图7为本发明实施例2罩体自然状态示意图。

图8为本发明实施例2罩体缝合前的织物片平铺示意图。

图9为本发明实施例3罩体自然状态视角一示意图。

图10为本发明实施例3罩体自然状态视角二示意图。

具体实施方式

现结合实施例对本发明做进一步描述。

实施例1

参见图1和图2，本例中的安全气囊装置，包括气袋、气体发生器、柔性罩体、刚性下安装部和保持架。保持架5位于气袋3内部，压缩折叠后的气袋3放置在柔性罩体1中，柔性罩体1包覆气袋3。仪表板横梁7a与柔性罩体1的底部之间采用刚性下安装部2连接。刚性下安装部2的上表面与柔性罩体1的底部贴合，刚性下安装部2的下表面与气体发生器4贴合。保持架5的螺柱51依次穿过气袋3、柔性罩体1、刚性下安装部2、气体发生器4后，与螺母6连接紧固。刚性下安装部2由金属钣金制成，刚性下安装部2上设有安装孔21，以通过螺栓8a将安全气囊装置固定到仪表板横梁7a上。

参见图3至图5，柔性罩体1由柔性材料制成，包括织物、特性与织物类似的单一或混合材质薄片、可一次加工成型的橡胶、热塑性弹性体或其它具有类似特性的材料。本例中，柔性罩体1由一片式织物组成的上面板11和四个侧面板121，柔性罩体1的上表面，即上面板11设有弱化线15。用以在安全气囊工作时随气袋3膨胀而撕开，使气袋3从撕开部位冲出。

未装配至安全气囊装置中时，柔性罩体1主体上呈现为一个具有5个封闭的面和1个开放的面的腔体。具体来说，其由上面板11和四个侧面板121组成。四个侧面板121均具有可弯折性，能在装配时轻易用手弯折，而拆解时自动回复原始状态。上面板11的前侧、后侧、左侧和右侧边缘分别设有凸部111，凸部111表面设有若干个罩体安装孔111a，螺钉8b穿过罩体安装孔111a后，与仪表板上体7b连接，凸部111由双层织物沿切割线961翻折并沿缝合线141缝合形成。凸部111的下方设有向下延伸的侧面板121，相邻的两个侧面板121之间采用拼接缝合线131a缝合连接成一个整体，并在拼接缝合处形成缝合凸起结构131，以此方式形成的柔性罩体1，具有5个封闭的面和1个开放的面。

在装配安全气囊装置时，按如下步骤制造：步骤1，将保持架5装入气袋3内，螺柱51从气袋3内露出；步骤2，折叠压缩气袋3，使气袋3的空间体积与柔性罩体1的腔体空间相当；步骤3，将折叠好的气袋3及保持架装入柔性罩体1的腔体内；步骤4，弯折柔性罩体1的侧面板121，使侧面板121下部的挂接孔121a挂接到螺柱51上；步骤5，依次将刚性下安装部2和气体发生器4的安装孔套入螺柱51后，将螺母拧入螺柱并拧紧，形成完整的安全气囊装置。

参见图6，本实施例的柔性罩体1的具体形成方法为：从一片平铺的织物上裁剪形成如图6所示的织物片。织物片9包含中心片91和四个耳片921。经过折叠和缝合，即可形成如图5所示的柔性罩体1。

如图6所示，中心片91与耳片921之间设有断续的切割线961，切割线961的具体特征为：断开部与搭接部交替布置，即一段断开部，接着一段搭接部，然后再接着一段断开部，以此类推；断开部的长度远大于搭接部的长度，单条切割线961的两端均为搭接部，以保证耳片921可以很容易地沿切割线961翻折，而且在缝纫缝合线141后，耳片921的边缘与中心片91的边缘依然贴合在一起，也即凸部111在外形是一个整片。

中心片91中间部位设有断续的弱化线15，其特征与切割线961类似。在本例中弱化线15呈字母H形，弱化线15也可根据需要设计成其它形状。中心片91上靠近切割线961处设有若干个上安装孔911a，耳片921上靠近切割线961处设有若干个下安装孔921a，下安装孔921a的数量与上安装孔911a的数量相对应，且下安装孔921a与上安装孔911a沿切割线961对称。耳片921的下侧边缘设有两个挂接孔121a，耳片的两端设有延伸部921c。

缝合时，沿切割线961翻折耳片921，使上安装孔911a与下安装孔921a一一对齐重合。缝制一条缝合线141使耳片921与中心片91的边缘部位完全贴合，形成法兰状的凸部111，上安装孔911a与下安装孔921a对齐重合形成罩体安装孔111a。沿缝合线141翻起耳片921的非固定部分使其直立，相邻两个耳片921的延伸部921c重叠拼接，并缝制一道拼接缝合线131a加以固定，从而形成缝合凸起结构131。耳片921的直立部分即形成柔性罩体1的侧面板121，中心片91形成柔性罩体1的上面板11，完整的柔性罩体1即形成。

在安全气囊装置点爆工作时，柔性罩体1上与仪表板上体7b安装的凸部111受力较大，而柔性罩体1的其它部位受力较小。本实施例在受力大的凸部111处设置有双层织物，而其它受力小的部位设置有单层织物，从而既保证了柔性罩体1的强度，又避免了不必要的成本浪费。

根据实施例1的样件试验结果，缝合线141采用单针平缝的缝纫工艺，缝纫线采用20#面线和20#底线，缝纫密度采用26-32针/100mm；拼接缝合线131a、采用双针平缝的缝纫工艺，缝纫线采用20#面线和20#底线，缝纫密度采用26-32针/100mm，其强度能满足性能要求，且缝制成本低。另外，拼接缝合线131a、处采用双针平缝的缝纫工艺可避免采用链缝工艺造成的缝线末端松脱风险。在缝制工序排列上，先缝制缝合线141，后缝制拼接缝合线131a。采用该工序排列方法，在缝制缝合线141时，耳片921可根据需要翻折压平，使缝合线141可以一次性连续缝纫完成，降低缝纫所需工时。

相比于常规的采用刚性罩体的设计，因为柔性罩体1由柔性材料形成，能吸收和包容从仪表板上体7b到仪表板横梁7a之间的公差累积量，避免由于螺栓8a和螺钉8b分别打紧而在整个系统中产生内应力，降低了仪表板上体7b上与螺钉8b安装处的破损风险。同时，柔性罩体1能阻断车辆振动沿仪表板上体7b、安全气囊装置、仪表板横梁7a这一路径的传播，降低仪表板系统的噪音风险。

本发明的刚性下安装部2为气袋3和气体发生器4提供了足够的定向支持，不仅有利于在安全气囊装置工作时保证气袋3的冲出方向，而且能刚性固定气体发生器4，避免其在车辆振动时无序摆动或产生噪音。本发明的柔性罩体1上的凸部111与仪表板上体7b连接固定，为柔性罩体1上部提供了有力的支撑，避免了气袋3膨胀时向四周无序膨胀。本发明刚性下安装部2与仪表板横梁7a连接，为气体发生器4提供了高强度的支撑，避免了安全气囊点爆时气体发生器4过大地向下运动，同时降低了振动噪音风险。 而且本发明罩体结构设计简单，制造工序简单，成本低，有利于推广应用。

实施例2

本例仅说明与实施例1的不同之处，与实施例1相同部分，不再重复说明。

本例中，柔性罩体1由一片式织物组成的上面板11和侧面板121，上面板11的前侧、后侧、左侧和右侧边缘分别设有凸部111，凸部111表面设有罩体安装孔111a，螺钉8b穿过罩体安装孔111a后，与仪表板上体7b连接，前侧凸部111由双层织物沿切割线961翻折并沿缝合线141缝合形成，后侧、左侧和右侧凸部111由上面板11和侧面板121重合并沿缝合线141缝合形成。前侧凸部111的下方设有向下延伸的侧面板121，侧面板121包括四个侧面，相邻的两个侧面之间设有切开部921e，首尾两个侧面之间采用拼接缝合线131a缝合，并形成缝合凸起结构131，侧面板121的下部设有挂接孔121a，侧面板121向内弯折后，挂接孔121a挂在保持架5的螺柱51上。

参见图7和图8，本实施例中织物片9包含中心片91和耳片921。耳片921包含四个侧面，中心片91仅与一个侧面相连，两者连接处设置切割线961，相邻的两个侧面之间设有切开部921e，首尾两个侧面端部设有延伸部921c。

缝合时，沿切割线961翻折耳片921，使上安装孔911a与下安装孔921a一一对齐重合。缝制缝合线141使耳片921与中心片91的边缘部位贴合形成前侧凸部111。沿缝合线141翻折耳片921，使其与中心片91垂直。依次沿切口部921e及其延伸方向弯折耳片921，同时使上安装孔911a与下安装孔921a一一对齐重合，缝制缝合线141使耳片921与中心片91贴合并分别形成后侧、左侧和右侧凸部111。最后，将两个延伸部921c重叠拼接，并缝制一道拼接缝合线131a加以固定，从而形成缝合凸起结构131，完整的柔性罩体1即形成。

相比于实施例1，本例的缝合线数量更少，能提高柔性罩体1的制造效率。

实施例3

本例仅说明与实施例1的不同之处，与实施例1相同部分，不再重复说明。

本例中，柔性罩体1由橡胶或热塑性弹性体制成的上面板11和四个侧面板121，上面板11和四个侧面板121一体成型，上面板11的前侧、后侧、左侧和右侧边缘分别设有凸部111，凸部111表面设有罩体安装孔111a，螺钉8b穿过罩体安装孔111a后，与仪表板上体7b连接，凸部111的下方设有向下延伸的侧面板121，四个侧面板121首尾相连，侧面板121的下部设有挂接孔121a，侧面板121向内弯折后，挂接孔121a挂在保持架5的螺柱51上。凸部111具有比四个侧面板121更大的厚度，从而既能承受凸部区域较大的应力，又不浪费材料在受力较小的侧面板上。

参见图9和图10，本实施例中的柔性罩体1由柔性原材料一次加工成型。柔性原材料包括橡胶、热塑性弹性体或其它具有类似特性的材料。制造方法包括注塑、热压成型或其它类似方法。采用本实施例的技术方案和加工方法，不需要裁剪和缝纫工序，能提高生产加工效率。

本例在未装配时，柔性罩体1的能保持如图9和图10所示的自然状态。在装配安全气囊装置时，四个侧面板121均可轻易用手弯折，而拆解时自动回复原始状态。