从机动车座椅展开的主动垫式安全气囊的制作方法
【专利摘要】一种主动垫式安全气囊，其通过用外垫层覆盖内可充气气囊以提供座椅支承面而集成于运输车辆的座椅内。来自乘客的重量的座椅负载通过气囊的弹性变形承担在支承面上。当探测到机动车碰撞事件时，至少气囊的一部分膨胀以扩张座椅表面从而保护乘客。座椅的尺寸和重量由于气囊明显有助于座椅在日常使用中的正常缓冲而减小。
【专利说明】从机动车座椅展开的主动垫式安全气囊【技术领域】
[0001]本发明大体上涉及机动车中保护乘客的主动垫式安全气囊，更具体地涉及在碰撞事件中从驾驶员/乘客座椅内展开以保持并保护乘客的垫式安全气囊。【背景技术】
[0002]乘客安全是与诸如机动车的运输车辆相关的极为重要的问题。制造厂商致力于不断地改善各种类型碰撞事件中的乘客保护。常用的有保持装置，如座椅安全带，以及主动装置，如气囊和主动垫式气囊。
[0003]侧面撞击事件(即机动车的横向侧被撞击的碰撞)尤其具有挑战性，因为在侧面保护乘客的机动车结构更少。诸如帘式安全气囊的侧安全气囊越来越多地被用于侧面撞击保护。
[0004]不管撞击是什么类型，特定类型的保护措施在部署得非常接近乘客时最有效。传统的安全气囊提供缓冲，但只在乘客开始从正常乘坐位置移开后才能有效。安全气囊和/或主动垫式安全气囊膨胀至非常接近乘客以至将乘客包围在其座椅中，这提供了在碰撞期间将乘客保持在座椅中并在乘客身体周围提供屏障的优势。然而，已经发现，在不导致明显的尺寸、质量和/或成本问题的情况下很难将安全气囊或垫式安全气囊封装至座椅内或非常接近座椅。
【发明内容】
[0005]本发明的一个方面在机动车中提供了一种整体式座椅和主动垫式安全气囊以在碰撞事件期间保护座椅上的乘客。充气气囊与实质上刚性的座椅框架相连接。该气囊包含气室并具有备用状态和展开状态。外垫层覆盖充气气囊并提供沿座椅支承面的外轮廓。充气机响应碰撞事件的发生向气室释放充气气体以使充气气囊从备用状态膨胀至展开状态。气室设置于座椅框架和外垫层之间，并且该气室配置为在备用状态时承重，以使充气气囊弹性变形以支承施加在外垫层上的负载。座椅框架在充气气囊从备用状态膨胀至展开状态时提供反作用面。展开状态扩大座椅支承面以增加对乘客的覆盖。
[0006]在本发明的另一方面，主动支承方法包含形成具有内充气气囊的座椅，该内充气气囊被外垫层覆盖以提供支承面。来自乘客重量的座椅负载通过气囊的弹性变形承担在支承面上。探测机动车碰撞事件。气囊膨胀以扩充座椅表面从而在碰撞事件中保护乘客。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为机动车中的传统乘客座椅和乘客在碰撞事件前的剖视图；
[0008]图2为图1中的传统乘客座椅和乘客在碰撞事件期间的剖视图；
[0009]图3和图4分别为处于备用状态和展开状态的整体式座椅和主动垫式安全气囊的透视图；
[0010]图5为整体式座椅和主动垫式安全气囊沿图3的线5-5的横截面；[0011]图6为整体式座椅和主动垫式安全气囊沿图4的线6-6的横截面；
[0012]图7为本发明的充气气囊的俯视透视图；
[0013]图8为本发明的充气气囊的仰视透视图；
[0014]图9为传统座椅上乘客在碰撞事件前的侧视图；
[0015]图10为由碰撞事件引起的乘客下滑期间的乘客和座椅侧视图；
[0016]图11为整体式座椅和主动垫式安全气囊在碰撞事件前的局部侧视剖视图；
[0017]图12为图11中的整体式座椅和主动垫式安全气囊因碰撞事件而膨胀后的局部侧视剖视图；
[0018]图13为在碰撞事件前的穿过传统座椅的水平横截面；
[0019]图14示出了传统座椅中的无保持乘客在碰撞事件中的可能运动；
[0020]图15和16分别为处于备用状态和展开状态的整体式座椅和主动垫式安全气囊的另一实施例的透视图；
[0021]图17为整体式座椅和主动垫式安全气囊沿图15的线17-17的横截面；
[0022]图18为整体式座椅和主动垫式安全气囊沿图16的线18-18的横截面；
[0023]图19为图17和18所示的充气气囊的一优选实施例的前平面图。
【具体实施方式】
[0024]现在参考图1，不具有主动碰撞保护的乘客座椅10包括具有支承座椅底部13的座椅导轨11和12的框架，该座椅底部13包含传统泡沫体14和外表皮15。座椅10可以具有本领域公知的其他不同框架和支承结构组件。泡沫14和表皮15提供外轮廓16以提供座椅支承面，乘客可以如乘客腿部17所示地坐在该支承面上。座椅10位于运输车辆的乘客舱中，其在乘客的横向侧包括门20和中央控制台21。
[0025]在如图2所示的侧面撞击碰撞中，乘客可能在乘客厢中横向加速。软泡沫14如22处所示地偏斜导致乘客无法被保持在座椅10中，并有可能撞击如门20或控制台21的物体。
[0026]图3和4示出了本发明的改进的座椅25。座椅底部26在日常使用中(即碰撞前)具有如图3所示的常规座椅轮廓。在传统乘客保持系统探测到(如采用加速度传感器)的碰撞事件发生时，一个或多个垫式安全气囊部件27和/或28从座椅26展开，以使其以加强乘客在座椅中的保持力和/或在乘客周围建立屏障的方式扩张以降低乘客和机动车乘客厢中其他物体之间的撞击。
[0027]图5示出了穿过本发明处于备用状态的座椅底部26的横截面。实质上刚性的座椅框架包括支承充气气囊32的侧导轨30和31。座椅框架30-31可以与充气气囊部分32一体成型或者是单独的组件。充气气囊32包括被气囊32的实质上连续的外壁环绕的气室50。外垫层覆盖气囊32并优选包含被柔性表皮34覆盖的座椅泡沫体33。座椅底部26具有沿座椅支承面的所需外轮廓以在座椅底部26的横向相对侧35和36之间容纳乘客腿部39。气囊32包括分别位于横向侧35和36的褶皱部37和38。
[0028]泡沫体33包含比图1和2中的传统泡沫体14少得多的泡沫。泡沫的减少之所以可能，是因为本发明采用充气气囊32，该气囊在其处于备用状态(即在碰撞事件期间展开/充气之前)时提供座椅底部26缓冲支承的一部分。气囊32为加压的或可加压的并且由柔性的、成型的热塑型材料构成，以响应由坐在座椅底部26的乘客造成的座椅负载提供适量的弹性变形。更优选地，气室50在座椅底部26中具有与泡沫体33配合的尺寸、形状和布置，以使在碰撞事件中的气囊32充气之前的备用状态的总承重性能满足为特定应用所确定的所需标准。
[0029]图6举例说明了碰撞事件期间的本发明。这种碰撞事件可以由传统方法探测。充气气囊32包括接收充气机43的凹部42，其可以由从碰撞探测模块(未示出)经信号线44接收的信号触发。一旦触发，充气机43向充气气囊32的气室50释放充气气体以将气囊32膨胀至展开状态，褶皱部37和38由此膨胀以提供侧垫式安全气囊27和28。座椅框架30/31提供反作用面，气囊32依靠该反作用面膨胀。特别地，该膨胀将使垫式气囊部件27和28沿横向侧35和36断开泡沫33。
[0030]在展开状态，气囊32的部件37和38可以倚靠门40或中央控制台41膨胀(尤其在它们朝座椅26移动时)。因此，门40和控制台41还可以作为气囊32膨胀的反作用面以更靠近地在乘客周围提供保护屏障。不管怎样，图6中横向侧35和36在乘客旁向上扩张座椅支承面以增加覆盖(如通过包覆腿部39)。乘客从而保持在原位，并且更少地发生朝包括门40和控制台41之类的的机动车中的其他结构的运动。此外，在乘客周围提供了保护屏障。
[0031]图7和8示出了被座椅泡沫或表皮覆盖前的备用状态的充气气囊32。气囊32具有围绕气室并提供容纳乘坐的乘客的大表面区域的上部45和下部46。褶皱侧37和38配置以在褶皱响应于从充气机43释放的加压充气气体而打开时膨胀。气囊32可利用各种常用于主动垫式安全气囊的热塑性材料吹塑成型或注塑成型，如热塑性聚烯烃(ΤΡ0)、聚丙烯(PPO)和聚氯乙烯(PVC)。气囊32为弹性可变形的，其具有适合与使用传统座椅泡沫的外垫层结合以提供舒适座椅的弹性。必要时充气气囊32内可以具有如肋状物或系带(webbing)的内部结构，以提供有效支承或硬度，尤其在承重区域。尽管气囊32在负载下为加压或可加压的，但其也可以根据需要排气。动态排气结构至少在碰撞事件期间提供受控的排气流以改善主动垫式安全气囊能量吸收性能。
[0032]图9和10举例说明了能够在前端碰撞期间经历的下滑问题。图9中，乘客51完全乘坐于座椅52中并始终背靠座椅靠背53。由于机动车在碰撞事件期间的向后加速度，乘客51如图10所示在座椅52中向前滑动或下滑，同时下部躯干从座椅靠背53移开。乘客51的这种运动是不希望发生的，因其可能导致对其他机动车结构的撞击。
[0033]图11和12示出了本发明的用于解决下滑问题的整体式座椅和主动保持系统的一个实施例。改进的座椅底部55包括与充气气囊57相连接的刚性座椅框架56。框架56可以包含实质上平坦的结构面板、箱状框架或其他任何适于提供座椅支承的传统结构。充气气囊57可以与框架56分离，也可以与框架56 —体成型。外垫层58覆盖气囊57，并可以由泡沫和表皮复合物组成。气囊57具有沿座椅底部55的前边缘61延伸的褶皱部60。框架56可以包括沿前边缘的唇缘62，其也被泡沫垫层58覆盖。为了提供支承乘客51负载时的弹性变形，充气气囊57为加压或可加压的。在碰撞事件期间，褶皱部60膨胀至展开状态，因此如63处所示地沿座椅底部55提高前边缘。该提高的脊帮助保持乘客完全靠着座椅靠背64。
[0034]因为乘客的上躯干也可能在碰撞事件期间相对于座椅靠背运动，本发明也可以使用于座椅靠背上。图13示出了具有支承由表皮73包裹的泡沫垫72的框架71的传统座椅靠背70。乘客75靠着座椅表面74。即使表面74可以具有向横向侧扩展的轮廓以提供容纳乘客75的凹进区域，在碰撞事件期间(图14)，乘客75仍可以被轻易地加速至座椅靠背70外。为了提供更好的乘客75保持力并提供包覆乘客75—部分的保护性屏障，如图15和16所示，侧垫式安全气囊76和77可以在碰撞事件期间从座椅靠背70展开。该实施例的更加详细的细节在剖视图中示出，其中图17为处于备用状态的内部气囊80，图18为处于展开状态的内部气囊80。气囊80与座椅框架81相连接，其优选地包含大致平坦的背板。框架81可以是如金属背板的单独组件，或者由与气囊80 —体成型或分离的吹塑成型塑料或注塑成型塑料组成。外垫层在气囊80上形成并可以延伸至完全覆盖框架81。外垫层优选地包含被外表皮层83覆盖的座椅泡沫体82，所述外表皮层可以是有色弹性材料。外垫层的表皮83提供了沿乘客75所倚靠的座椅支承面的外轮廓84。
[0035]充气气囊80定义了在显示其备用状态的图17和展开状态的图18中示出的气室85。气囊80的横向相对侧具有褶皱部86和87，其在气囊在碰撞事件期间响应充气机(未图示)释放的充气气体从备用状态扩张至展开状态时打开。气囊80还包括在中间区域的非展开部88，其连同泡沫82作为垫子。内系带90在非展开部连接气囊的内壁和外壁以防止或可控地限制任何发生在座椅靠背70中间区域的膨胀。内系带90中的专用肋状物可以错列或者包含开口或其他特征以防止阻塞充气气体从充气机流入褶皱部86和87。选择内系带90的专用肋状物的位置和厚度，以根据座椅靠背处于备用状态时的适当缓冲的需要定制气囊80的弹性变形。
[0036]为了促进褶皱部86和87穿过泡沫体82和表皮83裂开至图18所示的展开状态，泡沫体82可以包括隐藏的撕裂缝91和92，撕裂缝包含沿其与褶皱部86和87相邻的内部垂直边缘至少部分地延伸至泡沫体82内的线性切口。为了从座椅靠背70外观察时保持隐藏，撕裂缝91和92并不穿透表皮83。在图18所示的展开状态中，褶皱部86和87扩张座椅支承面84以包覆乘客75或增加对乘客75的覆盖，从而保持固定位置并提供防止撞击如车门或控制台等物体的屏障。
[0037]图19为气囊80的前平面图，其示出了在横向相对侧的褶皱部86和87以及具有内系带90的中间非展开部88。气囊80安置为倚靠(即连接于)刚性座椅框架81，该刚性座椅框架81作为反作用面，由此使褶皱部86和87向前扩张。在展开状态中，座椅支承面在横向相对侧扩张以包覆乘客的横向侧。展开之前，褶皱部和非展开部均提供乘坐的乘客缓冲所需的弹性变形。除了增强对乘客的碰撞保护，本发明提供了占用更少封装空间并能更低成本地制造的乘客座椅。
【权利要求】
1.一种在碰撞事件期间保护座椅乘客的机动车整体式座椅和主动垫式安全气囊，其特征在于，包含: 实质上刚性的座椅框架； 与座椅框架相连接的由气室组成的充气气囊，该充气气囊具有备用状态和展开状态； 覆盖充气气囊并沿座椅支承面提供外轮廓的外垫层； 响应碰撞事件的发生向气室释放充气气体以使充气气囊从备用状态膨胀至展开状态的充气机； 其中气室设置于座椅框架和外垫层之间，并且气室配置为在备用状态时承重，以使充气气囊弹性变形以支承施加在外垫层上的负载；以及 座椅框架在充气气囊从备用状态膨胀至展开状态时提供反作用面，并且展开状态扩张座椅支承面以增加对乘客的覆盖。
2.根据权利要求1所述的整体式座椅和主动垫式安全气囊,其特征在于,充气气囊由成型的热塑性材料组成。
3.根据权利要求1所述的整体式座椅和主动垫式安全气囊,其特征在于,充气气囊由吹塑成型的聚合物组成。
4.根据权利要求1所述的整体式座椅和主动垫式安全气囊,其特征在于,充气气囊和座椅框架包含热塑性材料并一体成型。
5.根据权利要求1所述的整体式座椅和主动垫式安全气囊,其特征在于,外垫层由泡沫组成。`
6.根据权利要求1所述的整体式座椅和主动垫式安全气囊,其特征在于,外垫层由包括内泡沫和外表皮的多层复合物组成。
7.根据权利要求1所述的整体式座椅和主动垫式安全气囊,其特征在于,外垫层具有隐藏的撕裂缝，其响应来自充气气囊的压力分离，以使充气气囊在膨胀至展开状态时撕裂缝裂开并且充气气囊暴露。
8.根据权利要求1所述的整体式座椅和主动垫式安全气囊,其特征在于,充气气囊包括非展开部，该非展开部包含内系带。
9.根据权利要求1所述的整体式座椅和主动垫式安全气囊,其特征在于,充气气囊包括褶皱部，该褶皱部包含多个在膨胀至展开状态期间打开的褶皱。
10.根据权利要求1所述的整体式座椅和主动垫式安全气囊，其特征在于，充气气囊包括非展开部，该非展开部包含内系带，其中充气气囊包括褶皱部，该褶皱部包含多个在膨胀至展开状态期间打开的褶皱。
11.根据权利要求1所述的整体式座椅和主动垫式安全气囊，其特征在于，所述座椅框架包含底部侧导轨，其中充气气囊和外垫层提供大体上水平的座椅支承面，该座椅支承面在横向相对侧扩张以包覆乘客的横向侧。
12.根据权利要求11所述的整体式座椅和主动垫式安全气囊,其特征在于,外垫层包括沿横向相对侧的隐藏撕裂缝，其响应充气气囊的膨胀裂开。
13.根据权利要求1所述的整体式座椅和主动垫式安全气囊,其特征在于,充气气囊和外垫层提供大体上水平的座椅支承面，并且该座椅支承面在朝前的边缘扩张以减少乘客的下滑。
14.根据权利要求1所述的整体式座椅和主动垫式安全气囊,其特征在于,座椅框架包含背板，其中充气气囊和外垫层提供大体上垂直的座椅支承面，并且该座椅支承面在横向相对侧扩张以包覆乘客的横向侧。
15.根据权利要求14所述的整体式座椅和主动垫式安全气囊，其特征在于，外垫层包括沿横向相对侧的隐藏撕裂缝，其响应充气气囊膨胀裂开。
16.一种机动车主动支撑方法，其特征在于，包含以下步骤: 形成具有内可充气气囊的座椅，该内可充气气囊被外垫层覆盖以提供支承面； 通过气囊的弹性变形将来自乘客的重量的座椅负载承担在支承面上； 探测机动车碰撞事件，以及 使气囊充气以扩张座椅表面从而在碰撞事件中保护乘客。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，支承面为座椅底部，并且其中气囊在乘客的横向侧扩张以提供侧面碰撞保护。`
18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，支承面为座椅底部，并且其中气囊在乘客的前侧扩张以提供反下滑保护。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，支承面为座椅靠背，并且其中气囊在乘客的横向侧扩张以提供侧面碰撞保护。
20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，外垫层上形成有隐藏的撕裂缝，并且其中在碰撞事件期间隐藏的撕裂缝裂开以使气囊扩张穿过外垫层以提供扩张的座椅表面。
【文档编号】B60R21/207GK103507744SQ201310259820
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月26日 优先权日:2012年6月27日
【发明者】雷蒙德·E·卡利什, 乔纳森·A·莱恩, 迈克尔·J·怀特斯, 德纳·N·涅梅克 申请人:福特全球技术公司