本發(fā)明總體上涉及車輛乘員保護裝置，并且更具體地涉及一種主動墊以及墊排氣裝置。

背景技術(shù)：

主動墊是一種具有充氣氣囊的車輛乘員保護裝置，以在碰撞過程中吸收沖擊并減少對乘員的傷害。相對于通過不同開口展開氣囊墊，主動墊利用內(nèi)部裝飾面作為墊的一部分，其在碰撞事件的開始時膨脹并通過充氣氣體的作用來吸收乘客沖擊和消耗能量。

在典型的結(jié)構(gòu)中，主動墊包括面向車輛乘員并沿著密封周邊接縫被連接到后壁或面板的前壁或面板。前壁典型地由具有在展開過程中伸直的可折疊部分的模制塑料制成，從而提供可充氣氣囊。周邊接縫例如通過熱焊接而形成。

理想的是，可充氣氣囊始終排氣以維持其在非碰撞過程中大體上處于大氣壓。否則，包括主動墊的內(nèi)部裝飾部件在極端溫度期間可能發(fā)生明顯的變形，原因在于壁的材料是相對彈性的。當需要排氣時，理想的是避免使用昂貴的、復雜的排氣閥。常見的解決方案是提供固定流動面積的連續(xù)開放排氣裝置。排氣裝置流動面積必須足夠大以提供足夠的氣體排放，以使在碰撞期間獲得所需的緩沖效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，提供一種主動墊，包含：

氣囊，所述氣囊具有共同地限定內(nèi)部腔室的第一側(cè)和第二側(cè)；

兩級排氣裝置，該兩級排氣裝置與包含排氣裝置的氣囊一體形成并且包括：

限定第一大小的第一流動面積的第一孔，以及

可彎曲部件，可彎曲部件在可彎曲部件的連接側(cè)連接到氣囊，并且在第一級位置的可彎曲部件限定第一孔的至少一部分，以及在第二級位置的可彎曲部件從第一級位置移位并且限定比第一流動面積更大的第二流動面積；以及

削弱縫，削弱縫在第一級位置中設(shè)置在可彎曲部件和氣囊的鄰接結(jié)構(gòu)之間并接合可彎曲部件和鄰接結(jié)構(gòu)，并且當排氣裝置內(nèi)外的壓力差大體上是零時削弱縫趨于將可彎曲部件維持在第一級位置以及削弱縫強度足以提供大于零的預定破裂壓力。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，排氣裝置包含從排氣裝置的外周朝著排氣裝置內(nèi)的開放中心延伸的多個大體上平面的可彎曲部件，以及削弱縫連接每個鄰接的可彎曲部件，可彎曲部件和削弱縫共同地限定第一孔。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，排氣裝置被集成到第一側(cè)，其中鄰接排氣裝置的外周的第一側(cè)具有第一厚度，并且其中可彎曲部件中的每一個具有小于第一厚度的單獨厚度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可彎曲部件中的一個或多個包括用作鉸鏈的切槽(undercut notch)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，削弱縫是由在氣囊中的凹槽形成的薄膜提供。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，可彎曲部件是單一的和一體的并且大體上是平面的并且從排氣裝置的外周的第一部分延伸，以及可彎曲部件完全限定第一孔并且削弱縫設(shè)置在排氣裝置的其余外周和周邊墊部分之間。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，排氣裝置形成在氣囊的可折疊的褶層中。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，多個排氣裝置形成在氣囊中。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，排氣裝置是矩形的。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第一孔是矩形的。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，削弱縫是由在氣囊中的凹槽形成的薄膜提供。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，氣體源被連接到氣囊以用于在膨脹氣囊的展開期間將充氣氣體提供到內(nèi)部腔室。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于使車輛中的主動墊主動排氣的方法，其中墊包括具有第一側(cè)和第二側(cè)的氣囊，第一側(cè)和第二側(cè)限定用于在車輛的碰撞事件中接收來自氣體源的充氣氣體的內(nèi)部腔室，方法包含以下步驟：配置氣囊中的排氣裝置以當排氣裝置內(nèi)外的壓力差大體上是零時提供大于零的第一預定流動面積；進一步配置排氣裝置以包括在預定壓力差下破裂并且從而確立大于第一流動面積的第二流動面積的削弱縫；響應于碰撞事件而啟動充氣氣體向氣囊的輸送，其中充氣氣體在初始輸送充氣氣體以充氣氣囊期間通過第一預定流動面積從排氣裝置流出；以及當排氣裝置內(nèi)外的壓力差升到預定的壓力差時充氣氣體通過第二流動面積從排氣裝置排出。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于主動墊的氣囊，包含：第一壁；以及第二壁，該第二壁連接到第一壁來限定可充氣腔并且具有用于在碰撞期間將提供到腔內(nèi)的充氣氣體排出的可變排氣裝置，排氣裝置具有當排氣裝置內(nèi)外的壓力差大體上是零時的第一預定流動面積，以及當排氣裝置內(nèi)外具有至少預定壓力差并且限定排氣裝置的一部分的削弱縫被壓力差所破裂時更大的流動面積。

附圖說明

圖1是充氣的初始階段期間可充氣氣囊的一個示例的橫截面視圖；

圖2是接近最大充氣的氣囊的一個示例的橫截面視圖；

圖3是被乘員沖擊的充氣氣囊的一個示例的橫截面視圖；

圖4是具有主動排氣裝置的一個實施例的主動墊的充氣氣囊總成的后壁的一個示例的后透視圖；

圖5是被動排氣模式和主動排氣模式下氣囊壓力隨時間變化的示意圖；

圖6是圖4所示的并由圈6標示的排氣裝置的一個示例的放大平面圖；

圖7是圖6所示的排氣裝置的平面圖，排氣裝置在可彎曲部件偏離到高流量位置時處于破裂排氣位置時；

圖8是圖6所示的排氣裝置沿箭頭8的方向上的橫截面視圖；

圖9是圖7所示的排氣裝置沿箭頭9的方向上的橫截面視圖；

圖10是具有排氣裝置的替代實施例的主動墊的可充氣氣囊總成的后壁的一個示例的后透視圖；

圖11是圖10所示的并由圈11標示的排氣裝置的一個實施例的放大平面圖；

圖12是圖11所示的排氣裝置的平面圖，排氣裝置在可彎曲部件偏離到高流量位置時處于破裂排氣位置；

圖13是圖11所示的排氣裝置沿箭頭13的方向上的橫截面視圖；

圖14是圖12所示的排氣裝置沿箭頭14的方向上的橫截面視圖；

圖15是圖13所示的排氣裝置的替代實施例的橫截面視圖。

具體實施方式

本說明書中的相對方位和方向(以舉例的方式，向上、前和后)不是用作限制，而是為了在描繪至少一個實施例的結(jié)構(gòu)時閱讀者的便利性。

圖1示出了包含位于支撐側(cè)的后壁或面板21以及位于展開側(cè)的前壁或面板22的主動墊可充氣氣囊20。這種墊在2014年5月13日公告的專利號為8720943的美國專利中被描述，并通過引用并入本文。壁21和22中的每一個分別具有外圍凸緣23和24。凸緣23和24例如通過熱焊接而相互結(jié)合在一起以形成密封的外圍接縫25。后壁21具有可變底部排氣裝置26以及在如圖1所示的充氣期間拉直的可折疊部分27。內(nèi)部腔室28通過壁21和22限定。由充氣機(未示出)釋放進入腔28的充氣氣體29膨脹氣囊20，同時氣體29的第一流動30通過排氣裝置26而排出。

圖3示出乘員的膝蓋32在展開側(cè)沖擊前壁22而引起壁22的變形。沖擊將增加氣囊內(nèi)氣體29的壓力，而導致比第一流動30大的氣體29的第二流動31通過底部排氣裝置26。如下更詳細解釋的排氣裝置26具有提供第一流動面積的第一固定橫截面結(jié)構(gòu)以及提供比第一流動面積更大的第二流動面積的第二橫截面結(jié)構(gòu)。

圖4是用于結(jié)合主動排氣裝置26的第一實施例的主動墊的充氣氣囊20的后視圖。后壁21包括多個起褶的擋板或可折疊的褶層34，其位于后壁21的后外圍凸緣23和中央?yún)^(qū)域36之間?？烧郫B的褶層34在充氣期間適應氣囊20的膨脹。多個凸臺38被設(shè)置在中央?yún)^(qū)域36中。凸臺38被用于將后壁21安裝到反作用表面。排氣裝置的一個實施例具有穿過后壁21的星號狀的圖案切口并且在充氣前以及充氣期間被用于內(nèi)部腔室29的排氣。中央?yún)^(qū)域36還包括用于接收氣體發(fā)生充氣機的充氣機凹處40。

圖5是橫軸被描繪為時間t以及縱軸被描繪為壓力P的墊壓力隨時間變化的函數(shù)圖。實線42示出了當墊在墊沒有任何碰撞的情況下被充氣時的壓力。第一壓力穩(wěn)定階段43在氣體產(chǎn)生的速率等于排氣的速率時被建立。虛線44示出了響應于在標記為“撞擊”的時間處通過撞擊對象(例如人體膝蓋32)的撞擊而使壓力如何隨時間變化。線44示出了碰撞時壓力快速增加到與排氣裝置26的預定破裂壓力P_R相關(guān)聯(lián)的峰值46。然后，線44示出了在已經(jīng)達到排氣裝置26的破裂壓力P_R后壓力下降到第二穩(wěn)定階段48。氣囊20內(nèi)的壓力然后下降到大氣壓。用于任何排氣裝置的線42和44的形狀將取決于與兩個排氣模式和排氣裝置的破裂壓力相關(guān)聯(lián)的相對區(qū)域大小。例如，如果第二排氣模式的區(qū)域的面積足夠大，隨著壓力快速下降到零，可能不存在任何顯著的第二穩(wěn)定階段48。兩個階段主動排氣裝置26的使用使得通過由低流動面積表征的第一階段的排氣裝置實現(xiàn)的更快的初始壓力增加，同時還允許碰撞體部分(例如膝蓋)通過被迫進入通過流動面積的增加而表征的第二階段的排氣裝置得到緩沖。因此，無需更大、更昂貴的充氣容量以及不損害氣囊20的所得緩沖作用便能獲得氣囊20的快速填充。兩個階段的排氣裝置26使得氣囊20快速達到適于有效地抵抗在具有固定排氣面積的第一模式下碰撞對象的前向移動的穩(wěn)定階段，以及通過增加排氣面積以允許氣體從氣囊20更快速的離開進而適當?shù)鼐彌_碰撞對象。

圖6更詳細地示出了圖4的排氣裝置?？勺兣艢庋b置26在支撐側(cè)(即，靠在車輛的固定結(jié)構(gòu)(例如儀表板的框架、手套箱蓋、或車門)的側(cè)面)形成在可充氣氣囊20的后壁21的中央?yún)^(qū)域36中。圖6所示的可變排氣裝置26的實施例包括使可充氣氣囊20的內(nèi)部腔室28連續(xù)向車輛的客艙內(nèi)部排氣的被動開口50?？勺兣艢庋b置26進一步包括從排氣裝置26的外周54朝著限定開口50的開放中心延伸的多個大體上平面的、可彎曲部件52(即，翼片)。每個相鄰可彎曲部件52之間的間隙56通過凹槽或通道、或者如圖8中的相對通道限定。單個通道或多個通道通過減少壁21的局部材料厚度來附加地限定連接相鄰可彎曲部件52的連接薄膜58。開口50限定排氣裝置26的第一流動面積60。第二流動面積62比第一流動面積60大并且通過在薄膜58的破裂后可彎曲部件52之間的展開間隙部分地限定。流動面積的差通過將圖6中由開口50表示的第一流動面積60與圖7中可彎曲部件52之間的第二流動面積62進行比較來說明。

在正常狀態(tài)下(即，排氣裝置內(nèi)外的壓力差為零)，每個部件或翼片52大體上是平的并且如圖6和圖8所示通過薄膜58連接。在未彎曲的狀態(tài)下，通過排氣裝置26的流量取決于流動方向上開口50的面積60。當通氣孔26內(nèi)外的壓力差超過預定值(該值取決于可彎曲部件52的彎曲強度和薄膜58的強度)，薄膜58在流動的方向上或如圖7所示向上被偏轉(zhuǎn)。如圖7所示并位于圖9的部分中較大的第二流動面積62在可彎曲部件被向上偏轉(zhuǎn)時產(chǎn)生，以允許當排氣裝置26內(nèi)外的壓力差大于或等于足夠破裂薄膜58的預定壓力差時氣體29通過排氣裝置26的更迅速的排出。每個部件52通過在每個翼的厚度上設(shè)置局部減小而被彎曲。缺口64是用于在如圖8和圖9所示的每個翼上設(shè)置可彎曲鉸鏈的方式的一個示例。替代地，每個翼52可以在其整個長度上具有減小的厚度以便于彎曲。一旦薄膜58已經(jīng)破裂，流動面積將根據(jù)薄膜52的偏轉(zhuǎn)量而增加。因此，第二流動面積62將根據(jù)排氣裝置26內(nèi)外的壓力差而變化。

圖10是結(jié)合主動的二級排氣裝置26’的替代實施例的主動墊可充氣氣囊20的后透視圖。褶層34作為結(jié)合兩個主動排氣裝置26’被示出，然而可以布置不同數(shù)量的排氣裝置以及后壁21上任何位置的不同排氣裝置位置。

圖5中壓力隨時間的曲線圖可適用于排氣裝置26’以及排氣裝置26。排氣裝置26’可配置為通過選擇如第一流動面積60’的大小、第二流動面積62’的大小、薄膜58’的破裂強度以及薄膜52’的彎曲或偏轉(zhuǎn)阻力這樣的參數(shù)來提供與排氣裝置26相同的性能。

排氣裝置26’在圖11至14中更詳細地示出。如圖11所示的排氣裝置26’的實施例包括提供第一流動面積60’并使可充氣氣囊20的內(nèi)部腔室28連續(xù)地向車輛的客艙的內(nèi)部排氣的被動開口50’?？勺兣艢庋b置26’進一步包括能夠在其整個區(qū)域中可彎曲或如圖11-14所示地鉸接的大體上平面的可彎曲部件52’(即，翼片)。排氣裝置26’'在所示實施例中出于包裝的原因為矩形形狀。排氣裝置26'可以采取適應可用空間并且可提供所需的所產(chǎn)生氣流的任何形狀。在示例性實施例中，排氣裝置26’從第一鉸鏈側(cè)延伸到通過連接薄膜58’封閉的間隙56’而與氣囊20的其余部分區(qū)別的相對的第二側(cè)。后壁21上缺口或凹槽形式的鉸鏈64’允許薄膜52’在薄膜58破裂的情況下’相對于后壁21彎曲或樞轉(zhuǎn)。間隙56’和薄膜58’環(huán)繞以限定排氣部件52’的端部。連接薄膜58’可以通過在可彎曲薄膜56’之間的間隙設(shè)置減小的橫截面厚度來形成。圖13和圖14中，間隙56’和薄膜58’都是通過去掉兩個相對的通道而形成，僅有其間材料的薄橫截面。薄的部分是薄膜58’。薄膜58”的一個可能的替代結(jié)構(gòu)是如圖15所示的排氣裝置26”，其去掉單個相對深的通道，僅有作為薄膜58”而存在的材料的薄的橫截面。比第一流動面積60’大的第二流動面積62’通過被動開口50’的有效連接區(qū)域以及平面部件的開放側(cè)和在先平面部件52’連接處的間隙之間的距離而限定。流動面積的差通過將圖11和圖13中的開口50表示的第一流動面積60’與圖12和圖14中的部件52’的彎曲打開的開口50’和空間表示的第二流動面積62’進行比較來更好地理解。

在正常情況下(即，排氣裝置內(nèi)外的壓力差為零)，圖11和圖13示出了大體上平的并且通過薄膜58’連接到壁21’的部件52’。在非彎曲狀態(tài)下，通過排氣裝置26’的流動取決于在流動的方向上的開口50’的面積60’。當排氣裝置26’內(nèi)外的壓力差超過預定值P_R——該值取決于可彎曲部件52’的彎曲強度“和薄膜58’的強度——時，部件52’在流動方向或者如圖12和圖14所示向上被撓曲，同時薄膜58’破裂或撕裂。撕裂薄膜58’的部分保持在折疊34和部件52’中的每一個上。如圖12所示和在圖14截面中的較大的流動區(qū)域62’在可彎曲部件52’向上偏轉(zhuǎn)時產(chǎn)生，以允許氣體29在排氣裝置26’內(nèi)外的壓力差大于或等于足以破裂薄膜58’的預定壓力差的情況下通過部件52’以及開口50’而更迅速的排出。部件52’通過在鉸鏈64’提供厚度上局部減小來制成可彎曲的。缺口是在如圖13和圖14所示的每個翼片52’上設(shè)置可彎曲鉸鏈64’的方式的一個示例。作為鉸鏈64’的替代，部件52’可以在其整個區(qū)域被減少厚度以便于彎曲。一旦薄膜58’已經(jīng)破裂，流動面積將隨著部件52’的偏轉(zhuǎn)量而增加。因此，流動面積將隨著排氣裝置26’內(nèi)外的壓力差而變化。

表征為薄膜的氣囊的局部變薄僅僅是提供將可彎曲部件26和26’相互連接以及連接到其他氣囊的削弱縫的一種方式。其他方式可以包括穿孔或者接近穿孔。如果使用穿孔，其流動面積將在選擇孔的大小、可彎曲部件以及其它特征中被考慮。

如本文所用，修飾形容詞的副詞“大體上”意味著形狀、結(jié)構(gòu)、測量、值、計算等可以從確切描述的幾何形狀、距離、測量、值、計算等偏離，原因在于材料、機械加工、制造、傳感器測量、計算、處理時間、通信時間等的缺陷。

應當理解，包括上面的描述和附圖和下面的權(quán)利要求在內(nèi)的本發(fā)明旨在是說明性的而不是限制性的。除提供的示例以外的許多實施例和應用通過閱讀上面的描述對本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。本發(fā)明的范圍應當參照所附權(quán)利要求連同這些權(quán)利要求享有的全部等同范圍而非參照上面的描述來確定。除非本文另有說明或限定，所有權(quán)利要求術(shù)語旨在被給予其普通和通常的含義?？梢灶A期并且計劃到，未來的發(fā)展將發(fā)生在本文討論的領(lǐng)域，并且所公開的系統(tǒng)和方法將被結(jié)合到這些未來的實施例中?？傊瑧斃斫?，所公開的主題能夠進行修改和變化。