专利名称：具有弹性隔膜的安全装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种尤其用于汽车的具有弹性隔膜的安全装置，所述隔膜限定空腔的边界，所述空腔被设计为由事故引发在隔膜的弹性膨胀下被充气，本发明还涉及一种由事故引发向这种安全装置的空腔充气的方法。
背景技术：
从DE 195 46 143 Al已知一种用于汽车的安全装置，在安全装置内气体发生器使由橡胶或者胶乳制成的可膨胀的气囊充气膨胀，从而形成撞击缓冲垫。尤其是当气体发生器烟幕爆发地产生填充流体时,该填充流体会以极高的温度(可能达到1000K的数量级)撞击并损伤橡胶或胶乳气囊。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是改进安全装置。上述技术问题通过具有权利要求1的技术特征的安全装置得以解决。权利要求13提供了一种在保护下运行这种安全装置的方法。从属权利要求则给出了本发明的一些有利的实施形式。按照本发明的观点，安全装置具有附带填充流体源的气体发生器以及弹性隔膜，所述隔膜限定至少一个空腔的部分或者全部边界，所述空腔被设计为由事故引发在隔膜的弹性膨胀下被充气并且与所述气体发生器相连。本发明意义上的隔膜应理解为尤其是一种物体，其壁厚在弹性非变形状态下要比所述物体的表面积小，尤其是一种物体，其中壁厚除以表面积的商不超过O. 05%，优选最大为O. 01%，例如所述物体是边长为IOcm厚度为Imm的矩形板材(I/(100x100) =0. 01%)。本发明意义上的弹性隔膜应理解为尤其是一种可实现很强的弹性变形的隔膜，尤其是一种隔膜，例如在按照标准DIN53504进行的拉伸试验中，其断裂伸长率至少达到100%并且优选至少达到500%和/或所述隔膜的弹性系数在常温下最高到O. 5GPa，优选最高到O.1GPa0弹性隔膜在优选实施例中具有一个或者多个弹性体，在优选的改进实施例中所述隔膜由所述一个或者多个弹性体组成。所述弹性体可以尤其是天然或者合成橡胶、树胶、硅胶或热塑性弹性体(TPE)。当所述隔膜是双层壁或软管状时，空腔可以至少基本完整的或者全部被弹性隔膜所限定。所述隔膜有很多种膨胀材料可供选择，并且可以实现更大的膨胀。同样，当所述隔膜是单层壁且至少基本密封地，优选沿其边缘密封地固定在支座上时，空腔也可以只是部分被所述弹性隔膜限定，所述支座的一侧作为所述空腔的一个壁。与双层壁设计相比单层壁设计可以减少结构空间。所述支座可以尤其固定在汽车的结构元件上或者构成这样的结构元件。同时所述支座可以构成安全装置的，尤其气体发生器的外壳盖或者这种外壳盖的一部分。为了与本发明意义上的空腔相连，所述气体发生器可以以流体动力技术持续或有选择地，尤其通过一个或多个阀门装置与所述空腔连接。填充流体源可以在需要时产生，优选烟幕爆发地产生填充流体，尤其是气体。附加或可选的是，填充流体源也可以在压力下存储填充流体，尤其是气体，在需要时，优选可控地尤其通过一个或多个阀门装置可以向空腔输送气体，从而使所述空腔膨胀。在优选的改进设计中，所述气体发生器被设计为微型气体发生器(MGG)或者包括至少一个这种微型气体发生器。按照本发明的观点，在填充流 体源和面向空腔的隔膜表面设置一个或多个隔热介质。附加或可选的是，一个或多个隔热介质可以安置在隔膜内。所述一个或多个隔热介质设计用于避免所述隔膜受到填充流体源的填充流体的热作用或加热作用。由此，有利地减少了隔膜的热负荷。附加或可选的是，隔膜的热负荷可以在时间上被延迟或者放慢。通过这种方式，尤其是在充气后的短时间内，减少或避免隔膜受损，从而使其实现保护的功能。本发明意义上的隔热介质可以以不同的方式起作用。在优选实施例中，所述隔热介质具有与隔膜不同的导热性。导热性尤其可以优选通过热导率λ来定义，所述热导率可以优选以单位W/(mXK)表示和/或在起始温度，尤其是20° C下给出，例如橡胶的热导率大约在O.1至O. 2ff/(mXK)之间并且金属的热导率通常是其10倍或者更高。在优选的改进设计中，隔热介质的导热性，尤其是其热导率λ，大于隔膜的热导率，优选的在10倍以上，尤其是20倍，用于传导隔膜上或隔膜前的填充流体的热量。在另一优选的改进设计中，隔热介质的导热性，尤其是其热导率λ，小于隔膜的热导率，优选小10倍，尤其小20倍，为了使隔膜隔绝填充流体的热量。附加或可选的是，隔热介质可以具有与隔膜不同的热容量。所述热容量C可以通过导入的热量Q与实现的温度增值AT的商(C=QMT)定义，尤其通过带有隔热介质的质量m的比热容c=C/m来定义,所述比热容可以优选以单位kj/(kgXK)表示和/或在起始温度，尤其20° C下给出，例如橡胶的比热容大约在I至2kJ/(kgXK)之间，并且金属的比热容一般小于橡胶的比热容2倍或者更小。在优选的改进设计中，隔热介质的热容量大于隔膜的热容量，优选大2倍，尤其大
2.5倍，用于储存填充流体的热量，这样在隔膜前，至少暂时地吸收热量。在另一优选的改进设计中，隔热介质的热容量比隔膜的热容量小，优选小2倍，尤其小2. 5倍，用于防止隔膜接触填充流体的热量。附加或可选的是，隔热介质具有与隔膜不同的熔点。在优选的改进设计中，隔热介质的熔点比隔膜的熔点高，优选至少高100K，尤其至少高500K，用于防止或延迟由于隔膜直接与高温填充流体接触而导致熔化。在另一优选的改进设计中，作为牺牲材料或消耗材料的隔热介质的熔点比隔膜的熔点低，优选至少低20K，尤其至少低100K。尤其对于弹性塑料，其熔点很难确定。因此在优选实施例中，隔热介质的熔点设置在100° C至300° C之间。相对于此前所述的导热、储热(暂时储热)或绝热而言，附加或可选的是，可以设置一个或多个用于在与隔膜接触前冷却填充流体的隔热介质。所述冷却尤其可以如此规定，在填充流体接触隔膜前，填充流体把热量传递给一个或多个隔热介质。附加或可选的是，填充流体在与隔膜接触前，可以以流体动力技术，尤其通过转向、涡流和/或改变流速被冷却。
在优选实施例中，隔热介质可以设置在朝向空腔的隔膜表面上。尤其所述隔热介质可以是优选气相渗镀的单层或多层隔膜涂层或者是单层或多层的可与隔膜连接，尤其是粘接的薄膜。这种柔韧的薄膜或涂层可以优选局部地，尤其只设置在一个或多个被填充流体吹到的区域内，从而尤其减少对隔膜的变形特性的影响。附加或可选的是，将一个或多个隔热介质设置在限定了空腔部分边界的支座和/或气体发生器上。在优选的改进设计中，这种隔热介质被设计为形状固定的，尤其是薄板。所述薄板优选可以具有起到扩散作用的透孔，并且这种隔热介质尤其被设计为栅格状，网格状或者筛网状。形状固定的隔热介质可以有利地使填充流体转向，从而使填充流体远离隔膜的危险区域。隔热介质可以设计为纤维网状，对此也可理解为织物，针织物和类似物品。当填充流体流经纤维网状的隔热介质时，填充流体在很大的表面积上与所述隔热介质接触，从而可以提高隔热介质与填充流体间的热交换。尤其是用于被填充流体熔化的牺牲材料可以被设计为纤维网状，为了尽可能多地吸收填充流体的热量。隔热介质，尤其是隔膜涂层、薄膜、形状固定的流动转向板和/或纤维网，可以具有一种或多种金属材料，尤其是银，尤其由金属材料构成。这样在优选的改进设计中，在面向空腔的隔膜表面可以通过真空金属气相渗镀，在被填充流体吹到的区域涂有薄的和/或局部的涂层。 如上所述，填充流体优选通过一个或多个隔热介质被转向。隔热介质尤其可以隔开一个或多个隔膜区域。附加或可选的是，隔热介质可以冷却填充流体。在优选的改进设计中，在转向和/或冷却后填充流体向隔膜内输入的热量，与未设置一个或多个隔热介质的情况相比，在充气时间段内，优选在I秒内，热量减少至少lkj，尤其减少至少10kJ。相对于在隔膜的表面前或表面上设置的一个或多个隔热介质，附加或可选的是，隔热介质可设置在隔膜内，优选通过隔热介质吸收热量，从而提高隔膜的熔点。在优选的改进设计中，在隔膜内设置的隔热介质具有纳米颗粒，所述纳米颗粒的尺寸优选最大为500nm，尤其最大为IOOnm并且优选最大为25nm。在隔膜内设置的隔热介质尤其可以具有一种或多种硅酸盐和/或类土壤物质，尤其所述隔热介质由该上述物质构成。隔膜可以设计为单层或多层的。尤其可以在隔膜的局部位置设置具有更大弹性模数的并且由此在充气时膨胀程度较小的加强件，例如优选由织物制成的条带、平面件或网状物。加强件尤其可以部分地或通过其完整的一侧与隔膜的内侧和/或外侧材料接合地连接，例如通过粘接，焊接，覆膜，预固化(anvulkanisiert)或者硫化(aufvulkanisiert)连接。在充气时，弹性隔膜膨胀，随后通过与隔膜部分连接的以及作为限制带使用的加强件或者借助完全与隔膜连接的加强件，使隔膜基本上被束缚，从而影响被充气隔膜的形状和膨胀特性。在本发明优选的改进设计中，在汽车内，尤其在轿车内应用所述安全装置，其中所述空腔设计用于接纳乘客。所述安全装置也可以例如均匀地安置在内饰上，为了在发生意外时保护内饰的支架。
由如下对优选实施例的描述获得本发明另外的优选的改进设计。在附图中
图1示出按本发明的实施例的安全装置的局部剖面示意图，以及图2依照图1的视图示出按本发明的另一个实施例的安全装置的局部示意图。
具体实施例方式图1示出按本发明的实施例，示例性地以撞击缓冲垫的形式用于汽车的安全装置的剖面图。所述安全装置具有由合成材料或天然橡胶制成的弹性隔膜1，所述隔膜单层地通过硫化、粘接或者类似方法固定在支座3上并且与支座3 —起限定空腔的边界。在面向空腔的一侧设置具有烟幕爆发式填充流体源(未示出)的与空腔相连的气体发生器4。当即将发生或已经发生意外时，气体发生器4对空腔充气，所述空腔在隔膜I的弹性延展下膨胀到图1示出的状态。在此，填充流体以烟幕爆发而产生气体的形式以大约1200K的温度如图中流向箭头所示方向流进空腔。为了避免橡胶隔膜直接受到填充流体的热作用，图1中的安全装置具有两个共同作用的隔热介质20，21 :第一隔热介质20设计为在支座3内位于气体发生器4的排气口之上的形状固定的导向板，用于使高温填充流体转离没有保护的隔膜I的表面区域(图1右侧)。取而代之的是，高温填充流体被有目标地引向面向空腔的隔膜I的表面的特定区域(图1左侧)。此处，以在真空下气相渗镀的金属涂层或粘接的金属薄膜，尤其以银制薄膜的形式，局部地设置有第二隔热介质21。通过这种在填充流体吹到的区域内局部安置的第二隔热介质21，避免了隔膜I直接与高温填充流体接触。金属涂层或薄膜21具有尤其高的熔点并且至少在膨胀时防止隔膜I的熔化。其中，第二隔热介质21有利地吸收了填充流体的热量并且在第二隔热介质21向隔膜I延迟传递热量之前，储存这些热量填充流体。从而，推迟了所述隔膜I的熔化或熔穿，因为所述空腔已经实施了它的保护功能，因此上述熔化或熔穿情况是没有问题的。在优选的改进设计中，有目的地控制熔化进程，从而在隔膜内可以形成排气口并且由此实现排气特性。图2示出了按本发明的另一实施例的安全装置。用相同的标记表示与前述实施例相同的部件，进而以下仅阐述与上述实施例的不同点。在图2所示实施例的弹性隔膜I中，在隔膜I的成形过程中掺入了硅酸盐和/或类土壤物质的纳米颗粒。所述纳米颗粒有利地提高了隔膜的熔点。此外，在支座3内在气体发生器4的排气口之上，以具有扩散口的薄板22的形式还安置有形状固定的隔热介质。所述隔热介质将隔膜I与所述排气口隔开。在所述填充流体如流向箭头所示方向与面向空腔的隔膜I的表面接触前，从填充流体源中流出的高温填充流体会额外地通过与金属薄板22的热交换和在其扩散口内提高流速而被冷却。在一种未示出的设计变化中，相对于薄板22附加或可选地，在支座3内在气体发生器4的排气口之上安置纤维网状隔热介质。所述隔热介质使流经的填充流体产生涡流，用于冷却填充流体并且从填充流体吸收热量。在此可以规定，纤维网状的隔热介质至少部分被填充流体熔化，从而作为牺牲材料吸收所述填充流体的热量。虽然在上述说明中示例性地描述了一些实施方式，但是需要指出的是，仍然可以产生大量变化。此外还需指出的是，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术教导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。附图标记列表I弹性隔膜20-22隔热介质3 支座4气体发生器
权利要求
1.一种尤其用于汽车的具有弹性隔膜(I)的安全装置，所述隔膜(I)限定空腔部分或者全部边界，所述空腔被设计为由事故引发在所述隔膜(I)的弹性膨胀下被充气，并且所述安全装置还具有与所述空腔相连的附带填充流体源的气体发生器(4)，其中，在所述填充流体源与面向所述空腔的所述隔膜(I)表面之间和/或在所述隔膜(I)内安置至少一个隔热介质(20-22)，所述隔热介质(20-22)设计用于避免所述隔膜(I)受到所述填充流体源的填充流体的热作用。
2.如权利要求1所述的安全装置，其中，所述隔热介质(20-22)具有与所述隔膜(I)不同的导热性、热容量和/或熔点。
3.如上述权利要求之一所述的安全装置，其中，所述隔热介质(20-22)设计用于在填充流体与所述隔膜(I)接触前冷却填充流体。
4.如上述权利要求之一所述的安全装置，其中，所述隔热介质(20-22)设计作为牺牲材料用于被填充流体熔化。
5.如上述权利要求之一所述的安全装置，其中，所述隔热介质(21)被安置在面向所述空腔的所述隔膜(I)的表面上。
6.如上述权利要求之一所述的安全装置，其中，所述隔热介质(20;22)被安置在支座(3)和/或所述气体发生器(4)上，所述支座(3)部分限定了所述空腔的边界。
7.如上述权利要求之一所述的安全装置，其中，局部地、尤其是在被填充流体吹到的区域内安置所述隔热介质(21)。
8.如上述权利要求之一所述的安全装置，其中，所述隔热介质(21)是柔韧的，尤其被设计为所述隔膜(I)的涂层或薄膜。
9.如上述权利要求之一所述的安全装置，其中，将所述隔热介质(20;22)设计为形状固定的，尤其设计为薄板。
10.如上述权利要求之一所述的安全装置，其中，所述隔热介质(20-22)含有至少一种金属，尤其是银，尤其所述隔热介质(20-22)由金属材料构成。
11.如上述权利要求之一所述的安全装置，其中，安置在所述隔膜(I)内的所述隔热介质含有纳米颗粒。
12.如上述权利要求之一所述的安全装置，其中，所述弹性隔膜(I)具有至少一种弹性体，尤其所述隔膜(I)由弹性体构成。
13.一种由事故引发通过如上述权利要求之一所述的安全装置的气体发生器(4)向所述安全装置的空腔充气的方法，其中，借助所述至少一个隔热介质(20-22)减少所述隔膜(I)由于填充流体而受到的热作用。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述填充流体通过所述隔热介质(20-22)在与所述隔膜(I)接触前被转向和/或冷却。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中，通过所述至少一个隔热介质(20-22)减少所述填充流体向所述隔膜(I)的热量输入至少lkj，尤其减少至少10kJ。
全文摘要
本发明涉及一种尤其用于汽车的具有弹性隔膜(1)的安全装置，所述隔膜(1)限定空腔部分或者全部边界，所述空腔被设计为由事故引发在隔膜(1)的弹性膨胀下被充气，并且所述安全装置还具有与空腔相连的附带填充流体源的气体发生器(4)，其中，在所述填充流体源与面向空腔的所述隔膜(1)表面之间和/或在空腔内安置至少一个隔热介质(20-22)，所述隔热介质(20-22)设计用于避免所述隔膜(1)受到填充流体源的填充流体的热作用。
文档编号B60R21/235GK103057508SQ20121040290
公开日2013年4月24日 申请日期2012年10月22日 优先权日2011年10月20日
发明者U.里克 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司