主动缓冲垫和用于主动缓冲垫的可充气囊袋的制作方法
【专利摘要】提供了一种用于安装在机动车辆的内饰表面的主动缓冲垫，包括：塑料模制的外饰板；塑料模制的可展开囊袋构件，具有配置成附接至机动车辆的支撑结构的中央附接部、焊接至外饰板的焊接凸缘、以及位于中央附接部和焊接凸缘之间的挡板部；以及将充气气体连接到外饰板和囊袋构件之间的空间中以响应于机动车辆的碰撞事件展开囊袋构件的充气机；其中，焊接凸缘具有包括一对长边和一对短边的矩形轮廓；以及，挡板部包括周向褶，周向褶在长边处提供的囊袋构件的展开长度大于在短边处提供的囊袋构件的展开长度。还提供了一种用于主动缓冲垫的可充气囊袋。本实用新型的主动缓冲垫减小了在充气期间施加给焊缝的显著的剥离应力。
【专利说明】主动缓冲垫和用于主动缓冲垫的可充气囊袋
【技术领域】
[0001]本实用新型总的来说涉及用于机动车辆内乘员碰撞保护的主动缓冲垫，更具体地，涉及降低在主动缓冲垫内展开可充气囊袋期间的焊接应力。
【背景技术】
[0002]主动缓冲垫(active bolster)是具有可充气囊袋以在碰撞期间吸收撞击力并且降低对乘员的创伤的车辆乘员保护装置。与充气后从各种开口后面显露出来的可展开的气囊垫相反，在碰撞事件开始时主动缓冲垫使用自身内饰表面扩张来吸收撞击力并且通过充气气体的作用消耗能量。结合于此作为参考的于2012年6月26日发布的美国专利8，205，909公开了轻质和视觉吸引人的集成在手套箱门内的主动膝部缓冲垫。也结合于此作为参考的于2013年7月2日发布的美国专利8，474，868公开了一种典型结构，其中，主动缓冲垫包括沿着密封边缘附接至内壁或板的面向车辆乘员的外壁或饰板。为了提供可充气的囊袋，一个或两个壁可形变。例如，内壁可具有在充气期间扯平的褶状(例如，手风琴状)区。当这些壁处于预展开、非充气条件下时，其初始以小间距间隔开。这样允许充气气体以一种能够跨过该板实现均匀充气的方式进入。
[0003]典型的主动缓冲垫的内壁和外壁由诸如聚乙烯、聚烯烃、或PVC的模制热塑性塑料构成。它们通常是注射模制的，但是也有可能是吹塑模制的。当单独形成时，这些壁在其周围必须密封地接合以形成可充气囊袋。该接合必须牢固以抵抗充气期间高压产生的分离。
[0004]密封囊袋壁的一种已知方法是热焊接，其包括加热配合面以及然后将配合面压缩在一起。实例包括热板焊、IR焊、以及激光焊。基本上平坦的焊接凸缘可提供在外壁的基本上平坦的表面所容纳的内壁的外周周围。外壁表面也可包括直立的密封肋，其在热焊接工艺期间通过穿透和熔接于焊接凸缘来增强焊接强度，在热焊接工艺中，加热并且然后压缩焊接凸缘和密封肋。虽然穿过密封肋，但是，焊接分离已持续成为主动缓冲垫的潜在失效模式。
[0005]充气期间的各种应力有可能导致焊接失效。由于使褶状囊袋壁可充气所需的弹性，在膨胀期间会施加给焊缝显著的剥离应力。另一个应力源是充气机的气流的起爆引起的冲击波。充气期间整个囊袋结构的扭曲和不均匀胀形可在某个焊接位置产生应力或集中现有应力。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于提供一种安装在机动车辆的内饰表面的主动缓冲垫，以减小在充气期间施加给焊缝的显著的剥离应力。
[0007]在本实用新型的一个方面，提供了安装在机动车辆的内饰表面的主动缓冲垫，其包括塑料模制外饰板和塑料模制的可展开囊袋构件。囊袋构件具有被配置成附接至机动车辆的支撑结构的中央附接部、焊接至外饰板的焊接凸缘、以及位于中央附接部和焊接凸缘之间的挡板部。充气机将充气气体连接至介于外饰板和囊袋构件之间的空间内以响应于机动车辆的碰撞事件而使囊袋构件展开。焊接凸缘具有包括一对长边和一对短边的大致矩形轮廓。挡板部包括周向褶，周向褶在长边处提供的囊袋构件的展开长度大于在短边处提供的囊袋构件的展开长度。
[0008]根据本实用新型的一个实施例，周向褶具有远离外饰板延伸的高度轮廓，该高度轮廓:a)沿着短边以及沿着与短边邻接的长边的端部大致一致；以及b)沿着长边的中央部高于长边的端部。
[0009]根据本实用新型的一个实施例，较高的中央部的展开长度相对于端部的展开长度的增量在约10%至约50%的范围内。
[0010]根据本实用新型的一个实施例，外饰板具有热焊接至焊接凸缘的多个周向焊接肋，外饰板包括设置在周向焊接肋的径向内侧的周向阻挡肋，周向阻挡肋在周向褶的径向外侧顶靠囊袋构件，以防止充气气体到达焊接凸缘和周向焊接肋之间的热焊接处。
[0011]根据本实用新型的一个实施例，囊袋构件具有位于焊接凸缘与周向褶之间的凸起的周向隆起，以形成有用于容纳周向阻挡肋的凹窝。
[0012]根据本实用新型的一个实施例，挡板部具有邻近焊接凸缘的初始褶壁，其中，初始褶壁具有逐渐减小的厚度，该逐渐减小的厚度在距离焊接凸缘最近的端部处最大。
[0013]根据本实用新型的一个实施例，初始褶壁的厚度的逐渐减小导致厚度在约20%至约40%的范围内减小，周向褶的剩余部分具有等于初始褶壁的减小的厚度的大致不变的厚度。
[0014]根据本实用新型的一个实施例，所述范围介于约30%至约35%之间。
[0015]根据本实用新型的另一方面，提供了一种用于主动缓冲垫的可充气囊袋，包括:
[0016]大致平坦的饰壁；以及
[0017]囊袋壁，具有多个褶和焊接至饰壁且沿着囊袋壁的闭合外周的焊接凸缘；
[0018]其中，褶在囊袋壁的最长边的中央部具有距离饰壁的最大的高度，从而将更低的应力施加至焊接处的相邻部。
[0019]根据本实用新型的一个实施例，饰壁包括延伸接触焊接凸缘与褶之间的囊袋壁以限制饰壁和囊袋壁之间传递的充气气体的流动的凸起的阻挡肋。
[0020]本实用新型的有益效果在于，周向褶在长边处提供的囊袋构件的展开长度大于在短边处提供的囊袋构件的展开长度，即，在长边的中央部可具有更大的展开长度，所以，更大数量的内置松弛部分减少了施加在原本会经历更高剥离力的位置处的焊缝上的拉力。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是一种可以应用本实用新型的现有技术的主动膝部缓冲垫手套箱门系统的外向分解立体图。
[0022]图2是现有技术的主动缓冲垫的外饰板和囊袋壁组件的后视立体图。
[0023]图3是图2的现有技术的外饰板去除了囊袋壁的立体图。
[0024]图4是示出经受较高应力的区域的焊接凸缘的平面图。
[0025]图5是本实用新型的具有褶的囊袋构件的后视立体图，其中，囊袋构件沿着最长边具有增大的高度。
[0026]图6是褶的高度轮廓的截面图。
[0027]图7是主动缓冲垫的一部分的截面图，其示出了由形成在外饰板上的阻挡肋保护的焊缝。
[0028]图8是焊缝和具有逐渐减小的厚度以降低剥离应力的初始褶的截面图。
【具体实施方式】
[0029]现参照图1，现有技术中的主动膝部缓冲垫系统10具有形成安全气囊的支撑结构或基础的基板部件11。如图1所示，基部11可以是手套箱门的一部分，手套箱门通过从储物腔或手套箱12的铰接附接至车辆。可选地，主动缓冲垫可安装至例如转向柱下方的仪表板支架的另一个支撑结构。这样的位置连接至乘坐于车辆内相应座椅位置处的个人的膝至
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[0030]基部11用作支撑由内(囊袋)壁13和外(饰板)壁14形成的可充气囊袋的反应面，其中，内壁13和外壁14在它们的外围15周围连接。壁13和14优选地包括模制塑料(如，热塑性聚烯烃(ΤΡ0))并且通过诸如热板焊接的塑料焊接连接在一起以形成中央区17周围的边缘封闭，从而形成囊袋。充气气体源(即，充气机)16受到电子控制，以在碰撞期间激活，从而释放气体以对该垫式安全气囊充气。外壁14可包括诸如手套箱门的外侧的Α类内饰板表面，或可应用于其外表面的其他蒙皮或盖板(未示出)。
[0031]图2是可充气囊袋20的后视图。塑料模制的外饰板壁21覆盖在塑料模制的可展开内囊袋壁22的上面。壁21和22在闭合的外周区23周围相接合，以形成具有介于壁21和22之间的开放中央空间的可充气囊袋，从而容纳碰撞事件期间来自安装在囊袋壁22的凹槽25内的充气机24的充气气体。囊袋壁22包括诸如26和27的多个褶，以容纳充气期间的囊袋壁22的展开。多个凸台28用于将囊袋壁22安装至支撑结构，以用作反应面。焊接凸缘29围绕囊袋壁22周向延伸。可包括由穿过囊袋壁22的星号状图案构成的通气孔30以在展开之前和展开期间使中央空间通气。
[0032]图3示出了去除了内囊袋壁的外壁21，其展现了当组装时面向内壁的囊袋面31。多个直立肋32沿着闭合周边区23并且通过热焊接与内囊袋壁22(图2)的凸缘29接合以产生可充气囊袋的密封。提供肋33用以支撑充气机。
[0033]图4示出了用于囊袋构件和外饰板之间的典型焊接的轨迹区(footprint) 35,使得焊缝符合具有一对长边36和一对短边37的大致矩形轮廓。该大致矩形轮廓的较长横向尺寸对应于用于容纳就座的车辆乘客的双膝所必需的边到边距离。当囊袋的褶状材料在充气期间拉长时，在长边36的中部38处易于产生最高的剥离应力。由于该较高的应力，现有技术中的缓冲垫增大了沿着中部38发生焊接失效的可能性。
[0034]图5所示的囊袋构件40被配置为降低本来施加在最长边的中部的应力。囊袋构件40具有中央附接部41，其具有充气机凹槽42和多个安装凸台43。凸台43和充气机主体42可附接(例如，通过焊接)至诸如手套箱门、仪表板支架、门框等的车辆支撑结构。
[0035]囊袋构件40具有用以焊接至外饰板(未示出)的外焊接凸缘44以产生用于主动缓冲垫的可充气囊袋。囊袋构件40还包括介于附接部41和焊接凸缘44之间的挡板部45。
[0036]挡板部45需要具有整体大致均匀的厚度以产生稳定、可预测的展开轨道和形状。然而，沿着最长边，转移到焊缝的剥离力具有最长连续展开界面导致的最大量级。本实用新型通过提供横跨褶状挡板部45的展开长度以在长边的中部处引入相对的松弛部分(slackness)，从而抵消了产生更高的应力值的趋势。在图5所示的实施例中，设置的褶46和47在中部50和51具有增大的高度。由于增大的高度，长边的褶(垂直于焊接凸缘)的展开长度大于短边的褶的展开长度。
[0037]图6示出了从前饰板52开始测量的中央部50的高度轮廓。中央部50的褶具有53所示的高度，该高度大于褶55(即，沿着短边)的非中央长边部的相应高度54。由于其较大的高度53，中央部50具有大于同一褶的设置在外周周围的不同位置处的其他部分的展开长度。在一个优选实施例中，在囊袋构件40的整个外周周围共同起作用的所有褶提供了远离饰板延伸的高度轮廓，该高度轮廓:a)沿着短边以及沿着与短边邻接的长边的端部大致均匀；以及b)沿着中央部50和51高于长边的端部。因为在长边的中央部可具有更大的展开长度，所以，更大数量的内置松弛部分减少了施加在原本会经历更高剥离力的位置处的焊缝上的拉力。除了增大的高度，可以通过使用其他形状的褶和/或提升褶之间的中间折痕的高度来实现增加沿着长边的展开长度。
[0038]为了解决在展开的初始阶段期间初始充气气体冲击波的潜在影响，本实用新型引入从饰板延伸的立体壁用作展开腔和焊缝之间的阻挡肋。如图7所示，囊袋构件60具有焊接凸缘61和第一(径向最外层)褶62。饰板63具有穿过且熔接于焊接凸缘61的加热的塑性材料的多个焊接肋64。周向阻挡肋65从焊接肋64径向向内设置且同样向内延伸向囊袋构件62。隆起68优选地于焊接凸缘61和褶62之间提供在囊袋构件60中，以产生用以容纳阻挡肋65的凹窝66，从而使得阻挡肋65在褶的径向外侧位置处顶靠囊袋构件60，以防止充气气体冲击波67到达凸缘61和焊接肋64之间的热焊接处。在组装主动缓冲垫的焊接操作期间，加热焊接凸缘61，可以加热或不加热焊接肋64，并且不加热阻挡肋65。阻挡肋65不与囊袋构件60熔接(尽管隆起68的材料可以从阻挡肋65上方流过以填充或部分地填充凹窝66)。在共同拥有的美国申请序列号13/627，181中，示出的阻挡肋从囊袋构件延伸。集成在囊袋构件上的阻挡肋在展开期间脱离焊缝，这样使得在展开期间失去对焊缝提供的保护。在充气期间阻挡肋65不会脱离，这样使得在展开的整个时间期间继续保护焊接处。
[0039]图8示出了本实用新型的进一步实施例，其被配置为减慢褶状部沿着其最外边的延伸速度，以减小施加给焊缝的剥离力。因此，囊袋构件70在焊接凸缘72处焊接至前饰板71。在最外边的褶痕74和焊接凸缘72之间可以存在或不存在隆起73 (例如，取决于是否使用阻挡肋(未示出))。褶74具有初始的(径向最外层)褶壁75，其具有的逐渐减小的厚度在距离焊接凸缘72最近的端部76处最大。在一个优选实施例中，焊接凸缘72具有的厚度80约为3.5mm。隆起73具有的厚度81优选地约为3.8mm。约为3.8mm的厚度可以向褶74的开始处的厚度82和83继续。因此，初始的褶壁75在其下端76具有约3.8mm的厚度。通过沿着褶壁75远离下端76的距离的增加而使厚度逐渐变小，在上端77处优选地获得约2.5mm的厚度84。优选地，挡板部中的褶的剩余部分保持大致不变的约2.5mm的厚度，以提供平滑均匀的展开。厚度的逐渐变小使得沿着初始褶壁75的厚度减少了约20%至约40%。更优选地，厚度的减小在约30%至约35%的范围内，以实现最优地降低横跨初始褶壁75的展开速度，但仍保持良好的整体展开特性。
【权利要求】
1.一种用于安装在机动车辆的内饰表面的主动缓冲垫，其特征在于，包括: 塑料模制的外饰板； 塑料模制的可展开囊袋构件，具有配置成附接至所述机动车辆的支撑结构的中央附接部、焊接至所述外饰板的焊接凸缘、以及位于所述中央附接部和所述焊接凸缘之间的挡板部；以及 将充气气体连接到所述外饰板和所述囊袋构件之间的空间中以响应于所述机动车辆的碰撞事件展开所述囊袋构件的充气机； 其中，所述焊接凸缘具有包括一对长边和一对短边的矩形轮廓；以及 其中，所述挡板部包括周向褶，所述周向褶在所述长边处提供的所述囊袋构件的展开长度大于在所述短边处提供的所述囊袋构件的展开长度。
2.根据权利要求1所述的主动缓冲垫，其特征在于，所述周向褶具有远离所述外饰板延伸的高度轮廓，所述高度轮廓:a)沿着所述短边以及沿着与所述短边邻接的所述长边的端部一致；以及b)沿着所述长边的中央部高于所述长边的所述端部。
3.根据权利要求2所述的主动缓冲垫，其特征在于，较高的所述中央部的展开长度相对于所述端部的展开长度的增量在10%至50%的范围内。
4.根据权利要求1所述的主动缓冲垫，其特征在于，所述外饰板具有热焊接至所述焊接凸缘的多个周向焊接肋，所述外饰板包括设置在所述周向焊接肋的径向内侧的周向阻挡肋，所述周向阻挡肋在所述周向褶的径向外侧顶靠所述囊袋构件，以防止所述充气气体到达所述焊接凸缘和所述周向焊接肋之间的热焊接处。
5.根据权利要求4所述的主动缓冲垫，其特征在于，所述囊袋构件具有位于所述焊接凸缘与所述周向褶之间的凸起的周向隆起，以形成用于容纳所述周向阻挡肋的凹窝。
6.根据权利要求1所述的主动缓冲垫，其特征在于，所述挡板部具有邻近所述焊接凸缘的初始褶壁，其中，所述初始褶壁具有逐渐减小的厚度，该逐渐减小的厚度在距离所述焊接凸缘最近的端部处最大。
7.根据权利要求6所述的主动缓冲垫，其特征在于，所述初始褶壁的厚度的逐渐减小导致厚度在20%至40%的范围内减小，所述周向褶的剩余部分具有等于所述初始褶壁的减小的厚度的不变的厚度。
8.根据权利要求7所述的主动缓冲垫，其特征在于，所述范围介于30%至35%之间。
9.一种用于主动缓冲垫的可充气囊袋，其特征在于，包括: 平坦的饰壁；以及 囊袋壁，具有多个褶和焊接至所述饰壁且沿着所述囊袋壁的闭合外周的焊接凸缘； 其中，所述褶在所述囊袋壁的最长边的中央部具有距离所述饰壁最大的高度。
10.根据权利要求9所述的囊袋，其特征在于，所述饰壁包括延伸接触所述焊接凸缘与所述褶之间的囊袋壁以限制所述饰壁和所述囊袋壁之间传递的充气气体的流动的凸起的阻挡肋。
【文档编号】B60R21/206GK204095746SQ201420483060
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年8月25日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】史黛西·H.·雷恩斯, 尼古拉斯·A·马佐基, 肖恩·B.·韦斯特 申请人:福特环球技术公司