背面弱化的乘客安全气囊门的制作方法

本发明总体涉及汽车安全气囊系统，并且更具体地涉及在带有双向折叠的仪表板基板中形成的隐藏式安全气囊展开门。

背景技术：

乘客安全气囊系统通常位于仪表板的后面。在安全气囊展开期间，气囊的膨胀会使仪表板中的隐藏门破裂，以允许将气囊充气到在乘客和仪表板之间的区域中。安全气囊展开系统的普通配置具有支撑充气机模块的展开滑槽，滑槽具有粘结到仪表板基板的下侧的外凸缘。基板进行模制以限定内表面和外表面以及展开门区域。展开门区域(通常为矩形)由沿着形成在内表面中的闭合路径的厚度减小的接缝限定。门区域的至少三个侧面被充分弱化以在安全气囊展开期间撕开。撕裂接缝可以形成为初始模制过程的一部分，或可以稍后使用刻痕工艺(例如，激光或热刀)形成到模制基板中。在一些情况下，基板的外表面可以用外部蒙皮(例如，皮革或弹性体材料)进行修整，并且可以或可以不将泡沫层注入在蒙皮和基板之间。也可以在蒙皮或泡沫层的内表面上形成相应的撕裂接缝。

典型的展开滑槽是一件式模制结构，其包含几个侧孔，从安全气囊模块延伸的钩附接到侧孔中。安全气囊模块本身也刚性地附接到车辆结构，诸如汽车横梁。安全气囊模块包含折叠的帆布袋和用于根据需要给气囊充气的化学推进剂。滑槽通常包括管状外滑槽壁、一个或多个门挡板、围绕门区域的凸缘以及将门挡板(flap)(多个门挡板)连接到外壁和凸缘的一个或多个铰链构件或区域。

典型的乘客安全气囊门被设计成将由膨胀的安全气囊产生的安全气囊压力载荷传递到撕裂接缝上，以在展开期间尽快将门释放。干净迅速地分离撕裂接缝有助于避免在安全气囊展开期间发生材料碎裂。相比于较柔性的门，较硬的门可以更快地将安全气囊载荷传递到撕裂接缝，并且产生较小的碎裂风险。因此，乘客安全气囊门设计中的挑战之一是开发出一种滑槽和门系统，其中的门在保持低生产成本和低重量的同时具有足够的刚度以有效地将安全气囊展开力传递到撕裂接缝。

为了对乘客提供最佳保护，乘客侧安全气囊门被置于仪表板的顶表面中或附近，这导致门靠近车辆的前挡风玻璃。因此，在安全气囊的展开期间，在门摆动打开时门对挡风玻璃的冲击成为潜在的陷阱，这是因为挡风玻璃可能会被损坏。车辆的造型趋势和对改善的空气动力学的期望常常导致挡风玻璃的倾斜度(即，后仰角)增加，以及仪表板的从前到后的深度缩短。另外，乘客安全气囊变得越来越大和越来越有力，这增加了用于容纳安全气囊展开所需的最小门尺寸。因此，安全气囊门的潜在摆动区域变得更可能与挡风玻璃相交且具有更大的力。使用刚性门以便打开撕裂接缝可能会导致损坏挡风玻璃的可能性增加。期望减小当门接触挡风玻璃时施加的碰撞力，同时保持门中足够的刚度以适当分离撕裂接缝。

美国专利7,594,674公开了一种展开门，其具有在门的内表面中侧向延伸的一个或多个厚度减小的部分(槽道)。厚度减小的部分用作弯曲引发器以弱化门并且使门在与挡风玻璃接触时塌缩。然而，槽道的布置导致在门打开期间不期望的刚度损失，特别是当槽道形成为具有足够的尺寸以当接触挡风玻璃时提供足够的弯曲时。因此，美国专利7,594,674中的展开门不能同时保持门中良好的刚度以适当分离撕裂接缝，同时显著地减小施加到挡风玻璃的碰撞力。

技术实现要素：

在本发明的一个方面，一种用于机动车辆的乘客舱的仪表板包括基板和覆盖所述基板的蒙皮。所述基板具有内表面和外表面，并且适于邻近乘客座椅和挡风玻璃安装在所述乘客舱中。所述内表面适于接收用于展开安全气囊的安全气囊滑槽总成。所述内表面刻出门凹槽，所述门凹槽限定展开门，所述展开门至少部分地撕开以排出所述安全气囊。所述外表面刻出第一铰链凹槽，所述第一铰链凹槽沿循将所述展开门的所述外表面二等分的第一弦路径并且被配置为响应于所述展开门的边缘碰撞所述挡风玻璃而弯曲。

附图说明

图1是汽车仪表板系统的透视图，其示出了乘客安全气囊展开区域。

图2是沿着图1的线2-2的横截面视图，其示出了一种类型的常规乘客安全气囊系统。

图3是安全气囊滑槽以及仪表板基板的内表面的分解透视图。

图4是示出在撕裂门接缝之后安全气囊膨胀和所产生的门枢转移动的图。

图5是示出与挡风玻璃接触的打开的展开门的透视图。

图6是现有技术的展开门的横截面视图，该展开门具有在接触挡风玻璃时提供弯曲引发器的内槽道。

图7是根据本发明的一个实施例的仪表板总成的横截面视图，该仪表板总成具有在基板的外表面中的铰链凹槽。

图8是由蒙皮和泡沫层覆盖的内刻基板的优选实施例的横截面视图。

图9a和图9b是具有刻划至内表面中的铰链凹槽的现有技术展开门的横截面视图，其中图9a示出了原始的模制状态，并且图9b示出了在安全气囊展开期间的弯曲状态。

图10a和10b是具有刻划至外表面中的铰链凹槽的本发明的展开门的横截面视图，其中图10a示出了原始的模制状态，并且图10b示出了在安全气囊展开期间的弯曲状态。

图11是仪表板的顶视图，其示出了外部铰链凹槽的弦路径的各种可能的位置。

图12是沿着图11的线12-12的仪表板的横截面。

图13是通过基板和滑槽总成展开的安全气囊的横截面视图，其中展开门与挡风玻璃接触。

图14是仪表板的顶视图，其示出了外部铰链凹槽的另一个弦路径的位置。

图15是仪表板的顶视图，其示出了外部铰链凹槽的一对连续弦路径。

图16是仪表板的顶视图，其示出了外部铰链凹槽的多个弦路径的位置。

图17是具有多个外部铰链凹槽的本发明的仪表板总成的横截面，并且示出了用于撕开展开门的充气安全气囊的膨胀力。

具体实施方式

现在参考图1至图3，仪表板10包括乘客安全气囊系统，其具有限定展开门区域12的隐藏接缝11。仪表板基板15为仪表板提供了所需的形状和刚性。其被覆盖层16覆盖，该覆盖层16可以包括常规的弹性体蒙皮以及在蒙皮和基板15之间的一层泡沫。滑槽17包括管状通道18和位于其上端的展开门挡板20。展开门20通过铰链21沿着一侧联接到通道18。例如，间隙22可以在门挡板20的三侧上限定外边缘。代替间隙，预弱化的接缝可以限定门孔，该门孔仅在展开期间断开之后打开。滑槽17包括围绕门20的凸缘(套环)23。凸缘23和门挡板20可具有多个焊接肋，这些肋用于将滑槽17焊接到仪表板基板15。

如图2所示，仪表板基板15和覆盖层16可包括隐藏接缝25，用于在展开门20打开期间撕裂。接缝25限定门孔，该门孔可以在附接滑槽17之前通过机械或激光刻划而形成。安全气囊模块27安装到滑槽通道18中的多个洞26。安全气囊模块27包括刚性箱，该刚性箱包含推进剂源30和折叠气囊(未示出)，该折叠气囊一旦被来自推进剂源30的气体充气便沿着由通道18限定的展开路径被引导至门20。安全气囊模块27包括多个钩31，这些钩被接收在相应的多个窗口26中。紧固件32经由支架(未示出)将安全气囊模块27联接到汽车横梁。

如图3所示，隐藏接缝25被刻出为门凹槽，该门凹槽限定展开门的基板部分，并且通常沿循大致为矩形的闭合路径。接缝25具有凹槽深度，该凹槽深度经选择以在正常使用期间提供期望的稳定性并且提供期望的撕裂/展开性能，如本领域中已知的。为了获得期望的强度和外观，仪表板基板15和滑槽总成17可以优选地由可模制的热塑性材料，诸如丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚烯烃(tpo)、热塑性弹性体(tpe)和热塑性弹性体烯烃(teo)形成。

图4描绘了膨胀的安全气囊33碰撞在铰链35和撕裂接缝36之间的安全气囊展开门34(包括基板和滑槽总成的门挡板的相应部分)的动作。在气囊33的碰撞力成功分离撕裂接缝36之后，门34围绕铰链35枢转到打开位置37，使得安全气囊33漏出以提供乘客约束。

取决于仪表板和展开门的配置以及至挡风玻璃的接近性，展开门的扫掠范围通常会与挡风玻璃重叠，使得在安全气囊展开期间发生门对挡风玻璃的碰撞。例如，图5示出了车辆的前排乘客侧的一部分，其中隐藏门37已经打开并且朝向挡风玻璃38枢转通过其扫掠范围。由于挡风玻璃38的曲率，门37的外角可能在扫掠范围最可能与挡风玻璃重叠的最近点39处碰撞挡风玻璃38。

图6示出了具有外基板部分41和内门挡板42的展开门40。挡板板42经由铰链43连接到主滑槽通道44。门40由实线示出在部分打开的位置处，其中基板41的撕裂接缝45已通过安全气囊(未示出)的充气而打开。门40的基板部分41具有切入内表面的槽道或刻痕线48，以用作弯曲引发器。虚线示出在完全打开的位置47处的门40，其中挡风玻璃45已受到门40的碰撞。作为碰撞的结果，已沿着刻痕线48发生门40的弯曲。然而，由于几个原因，刻痕线48在基板41的内表面上的布置导致关于撕开门40的性能下降。刻痕线48在基板41的接收膨胀的安全气囊的一侧上，由此会响应于安全气囊的力而发生显著的变形，这延迟了门的撕开并且可能导致撕裂的不对称性。

本发明改为利用在外门表面上的铰链凹槽，如图7所示。仪表板系统50包括基板51和滑槽总成52。滑槽总成52包括铰链53、门挡板54和附接凸缘55。滑槽总成52安装到基板51的内表面。蒙皮或装饰物覆盖物56附连到基板51的外表面。基板51具有刻入内表面(经由模制或刻痕)的撕裂接缝57和58。如接缝58所示，接缝开口可以延伸到蒙皮覆盖层56的内表面。

基板51的外表面刻出铰链凹槽60，该铰链凹槽60将展开门的外表面二等分并且被配置为响应于对挡风玻璃的碰撞而弯曲。由于铰链凹槽50位于远离充气安全气囊的外表面上，与现有技术相比，响应于由充气的安全气囊施加的撕裂力，展开门发生较小的变形。取决于用作覆盖层56的材料的类型，层56的材料可以或可以不注入凹槽60。

图8示出了一种优选类型的覆盖层，其中诸如皮革或模拟织物或人造革材料的蒙皮层提供了呈现给车辆乘员的a级表面，并且由注入在蒙皮61和基板51之间的泡沫层62支撑。

图9a示出了现有技术的展开门基板63，其具有刻在内表面上的铰链接缝64。如图9b所示，当现有技术的门基板63响应于对挡风玻璃的载荷而弯曲时，弯曲度受到接缝64的尺寸和形状的限制(因为接缝64内的间隙封闭了)。换句话说，为了获得显著的弯曲度，相对较大的接缝宽度和/或接缝深度是必要的。然而，接缝尺寸的增加可能会大大降低门的刚度并且对门的展开具有负面影响。相比之下，图10a示出了根据本发明的具有刻入外表面的铰链凹槽66的基板展开门65。在如图6所示，在挡风玻璃的影响下弯曲期间，凹槽66膨胀而不是收缩。因此，可以在不大幅增加接缝尺寸的情况下获得更大的弯曲度。因此，门接缝的初始撕裂不会受损。

铰链的形状、尺寸和布置的几何形状可以进行调整以获得优化的性能。铰链凹槽可以进行精调以确保在碰撞挡风玻璃时能够弯曲的同时安全气囊的展开不会受损。例如，铰链刚度可以通过刻划至门的a级(即，外)表面中的深度来控制，而整个乘客安全气囊(pab)的门刚度则受到铰链的几何布置的影响。cae可用于确定放置一个或多个铰链凹槽的有利位置。

图11示出了几种铰链布置以用于进行比较分析。仪表板基板67具有展开门，该展开门由刻划至其内(b级)表面中的门凹槽68限定。门凹槽68提供了封闭的门周边，该门周边可以大致是矩形的，并且在图11所示的外(a级)表面上限定了相应的门形状。枢转边缘69对应于门的枢转侧(即，用于门打开的主铰链，与可能碰撞挡风玻璃的门的边缘相对)。图12的横截面示出了门凹槽68至基板67中的内部刻痕和铰链凹槽72的外部刻痕。

在图11中，刻入外表面中的用于在碰撞挡风玻璃时使门板弯曲的每个可能的铰链凹槽是沿着在门周边上的两个点之间延伸的弦路径进行配置的，从而将门二等分。平行于边缘69的用于弦路径(即，铰链线)的三个可能位置被示为后铰链线70、中间铰链线71和前铰链线72。在用于cae分析的一种特定的pab系统设计中，研究了在弦路径位置中的每一个处高达基部厚度60％的刻痕深度。在该特定示例中，针对后铰链线70获得了最佳结果，使得在挡风玻璃上的碰撞力减小了约50％，并且对挡风玻璃的应力水平减小了约33％。展开门的撕开(例如，打开所需的时间长度和撕开的均匀性)基本上不受影响。

图13示出了在响应于安全气囊73的充气而使展开门与挡风玻璃74碰撞时的铰链凹槽60的弯曲。撕裂接缝57可以完全分离或可以不完全分离。当这样做时，滑槽总成52的铰链53以约束门的扫掠范围并且保持所有撕裂件束缚在一起的方式保持基板51的展开门部分。如图所示，用于铰链凹槽的最佳位置可以是在碰撞期间其与挡风玻璃74保持间隔开的位置。

取决于基板中的展开门的尺寸和布局以及挡风玻璃的相对位置，展开门的扫掠范围决定了沿着门边缘的哪个点首先碰撞挡风玻璃。如图14所示，门轮廓68沿着门边缘限定了第一接触尖端75。为了获得最佳性能，在碰撞挡风玻璃时，门的弯曲是沿着跨越接触尖端的弦路径进行的。因此，沿着跨越尖端75的在点77和78之间的弦路径76刻出(刻划)铰链凹槽。

在展开门由于第一接触尖端的碰撞而开始弯曲之后，门的进一步枢转可能导致门边缘的另一部分随后碰撞挡风玻璃。可以引入第二铰链凹槽以响应第二接触，如图15所示。因此，门轮廓68限定了第一接触尖端75和第二接触尖端83。沿着跨越尖端75的在点81和82之间的弦路径80刻出(例如，模内成型)铰链凹槽，并且沿着跨越尖端83的在点81和85之间的弦路径84刻出另一个铰链凹槽。

可以将响应于特定接触尖端的铰链凹槽与平行于主门铰链的主铰链凹槽组合在一起。如图16所示，弦路径86、87和88可以用于在与挡风玻璃碰撞期间定制门的响应，以最佳地减小和分配由挡风玻璃所经受的应力。

图17示出了展开门90，其具有在其外表面上刻出的铰链凹槽91和92。蒙皮93覆盖外表面，并且将铰链凹槽91和92隐藏在视线之外。当由充气的安全气囊产生力94时，门90沿着撕裂接缝95和96撕开。由于铰链凹槽91和92在与接收力的一侧相对的门90的一侧上时，并且由于用于铰链凹槽91和92的位置可以按考虑打开力的方式进行调整，因此可以获得在挡风玻璃碰撞期间所需的弯曲性能，而不会对撕裂力94的响应性有负面影响。