АКТИВНЫЙ БУФЕР ДЛЯ УСТАНОВКИ НА ПОВЕРХНОСТИ ВНУТРЕННЕЙ ОТДЕЛКИ ПАССАЖИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ В АВТОМОБИЛЬНОМ ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ
ACTIVE BUFFER FOR INSTALLATION ON INTERIOR SURFACE OF PASSENGER COMPARTMENT IN MOTOR VEHICLE

Настоящее изобретение в целом относится к активным буферам для защиты пассажира или водителя от аварий в автомобильных транспортных средствах и, в частности, к активному буферу с надувным эластичным баллоном, сформированным пластиковыми панелями стенки, которые сварены тепловой сваркой для формирования герметичного уплотнения, при этом одна стенка вентилируется для управляемого выпускания газа для надувания.
Активный буфер является защитным устройством для пассажира или водителя транспортного средства с газонадувным эластичным баллоном для поглощения ударов и уменьшения травмы у пассажиров или водителя во время аварии. В противоположность разворачиваемым надувным подушкам безопасности, сделанным из различных тканей, которые появляются из-за различных проемов при надувании, активные буфера используют саму поверхность внутренней отделки (например, приборную панель, приборный щиток, перчаточный ящик, пассажирскую дверь или спинку сиденья), чтобы расширяться в начале события столкновения для поглощения и рассеяния энергии удара благодаря действию газа для надувания. В патент США № 8205909, включенном в материалы настоящей заявки посредством ссылки, раскрыт активный коленный буфер, встроенный в дверцу перчаточного ящика, которая облегчена по весу и визуально привлекательна. В патенте США № 8474868, также включенном в материалы настоящей заявки посредством ссылки, раскрыта типичная конструкция, в которой активный буфер включает в себя переднюю стенку или панель внутренней отделки, которая обращена к пассажиру или водителю транспортного средства и прикреплена к задней стенке или элементу эластичного баллона вдоль уплотненной периферии. Одна или обе из стенок являются деформируемыми, для того чтобы предоставлять расширяемый надувной эластичный баллон. Например, элемент эластичного баллона может иметь складчатую (например, гармошкообразную) область, которая распрямляется во время надувания.
Передняя и задняя стенки типичного эластичного баллона для активного буфера содержат формованные термопласты, такие как полиэтилен, полиолефин или ПВХ (PVC). Они обычно формуются инжекционным формованием, но также могут формоваться выдувным формованием. Когда формируются по отдельности, передняя и задняя стенки должны герметично соединяться по своей периферии, для того чтобы формировать надувной эластичный баллон. Соединение должно быть крепким, чтобы противодействовать разделению, которое могло бы происходить вследствие высоких давлений надувания во время надувания, и которые происходят в результате, когда пассажир ударяется о буфер. Периферийное уплотнение, например, формируется тепловой сваркой.
Известно, что, для того, чтобы оптимизировать рассеяние энергии, когда пассажир или водитель контактирует с подушкой безопасности или активным буфером, газ для надувания должен вентилироваться, чтобы предоставлять возможность управляемого спадения подушки безопасности, которая безопасно замедляет ударяющегося пассажира или водителя. В патенте США № 8720943, который включен в материалы настоящей заявки посредством ссылки, раскрыта конструкция активного вентиляционного клапана для обеспечения переменной интенсивности вентиляционного потока.
Различные типы конструкций и мест на складчатом элементе эластичного баллона были раскрыты для вентиляции газа для надувания во время надувания и во время нагружения ударяющимся пассажиром. Места вентиляции были раскрыты в центральных плоских зонах стенки эластичного баллона в складчатой области диафрагмы стенки эластичного баллона, и в приварных опорах, например, которые прикрепляют стенку эластичного баллона к поверхности реакции. Было предположено, что вентиляционные клапаны могут быть размещены 1) в непосредственной близости от локальных областей, где механические напряжения сил надувания могут создавать наивысшую вероятность разрушения сварного шва, или 2) с пространственным распределением, которое настраивает силы ограничения движения, выдаваемые в разных областях буфера. Поскольку желательно располагать вентиляционный клапан(ы) вблизи сварного шва тепловой сварки, самая наружная складка часто выбирается для расположений вентиляционного клапана. При инжекционном формовании элемента эластичного баллона, оконные проемы для вентиляционных клапанов на самой наружной складке были расположены в верхней части (то есть гребне) складки, поскольку это облегчает процесс инжекционного формирования и упрощает формовочную оснастку. Однако было обнаружено, что, в некоторых обстоятельствах, получающийся в результате поток газа не обеспечивал намеченное снижение механическое напряжение сварного шва во время начальных стадий надувания.
В одном из аспектов изобретения, активный буфер установлен в поверхности внутренней отделки пассажирского отделения в автомобильном транспортном средстве. Отформованная из пластика передняя стенка отделки развертывается в направлении развертывания к пассажиру в пассажирском отделении. Отформованный из пластика элемент эластичного баллона соединен по внешнему периметру с передней стенкой сварочным швом тепловой сварки для формирования надувного эластичного баллона. Элемент эластичного баллона включает в себя по меньшей мере одну по существу круговую складку, прилегающую к сварному шву тепловой сварки, для разворачивания в ответ на газ для надувания, вдуваемый в надувной эластичный баллон. Элемент реакции присоединен к центральной области элемента эластичного баллона, чтобы предоставлять поверхность реакции для расширения элемента эластичного баллона. Складка имеет гребень, размещенный ближе к элементу реакции, и имеет наружный пояс между гребнем и сварным швом тепловой сварки, по меньшей мере часть которого проходит перпендикулярно элементу реакции. Сформирована буферная зона, расположенная вокруг наружного пояса, между передней стенкой отделки и элементом реакции. Складка имеет вентиляционный проем, по меньшей мере частично сформированный в наружном поясе, обеспечивающий беспрепятственный путь для газа для надувания из надувного эластичного баллона в буферную зону.
Таким образом, согласно первому объекту настоящего изобретения создан активный буфер для установки на поверхности внутренней отделки пассажирского отделения в автомобильном транспортном средстве, содержащий: отформованную из пластика переднюю стенку отделки для развертывания в направлении пассажира в пассажирском отделении; отформованный из пластика элемент эластичного баллона, соединенный по внешнему периметру со стенкой отделки сварным швом тепловой сварки для формирования надувного эластичного баллона, при этом элемент эластичного баллона включает в себя по меньшей мере одну по существу круговую складку, прилегающую к сварному шву, для развертывания при вдувании газа для надувания, вдуваемого в надувной эластичный баллон; и элемент реакции, присоединенный к центральной области элемента эластичного баллона, для обеспечения поверхности реакции для расширения элемента эластичного баллона; причем складка имеет гребень, расположенный вблизи элемента реакции, и имеет наружный пояс между гребнем и сварным швом тепловой сварки, по меньшей мере часть которого проходит перпендикулярно элементу реакции, при этом сформирована буферная зона, расположенная вокруг наружного пояса, между стенкой отделки и элементом реакции, причем складка имеет вентиляционный проем, по меньшей мере частично сформированный в наружном поясе, обеспечивая беспрепятственный путь для газа для надувания из надувного эластичного баллона в буферную зону.
Предпочтительно, вентиляционный проем сформирован в наружном поясе и гребне.
Предпочтительно, гребень имеет заданную высоту от передней стенки отделки, при этом вентиляционный проем имеет ближнюю кромку на заданном расстоянии от передней стенки отделки, меньшем, чем две трети заданной высоты.
Предпочтительно, заданное расстояние имеет значение около половины заданной высоты.
Предпочтительно, складка имеет множество вентиляционных проемов, каждый из которых по меньшей мере частично сформирован в наружном поясе и обеспечивает соответственный беспрепятственный путь для газа для надувания из надувного эластичного баллона в буферную зону.
Согласно второму объекту настоящего изобретения создан эластичный баллон для активного буфера, содержащий: стенку отделки и складчатый элемент эластичного баллона, прикрепленный к стенке отделки посредством сварки; при этом самая наружная складка имеет гребень и наружный пояс, причем сформирована буферная зона, расположенная вокруг наружного пояса в кармане стенки отделки, при этом складка имеет вентиляционный клапан, сформированный в наружном поясе, обеспечивая беспрепятственный путь для вентиляции газа для надувания в буферную зону.
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 - обозреваемое снаружи изображение в разобранном виде в перспективе системы дверцы перчаточного ящика с активным коленным буфером типа, к которому может быть применено настоящее изобретение;
Фиг. 2 - вид сзади в перспективе узла надувного эластичного баллона активного буфера;
Фиг. 3 - боковой поперечный разрез, показывающий узел активного буфера предшествующего уровня техники;
Фиг. 4 - вид сзади в плане элемента эластичного баллона с множеством вентиляционных проемов, распределенных вокруг самой наружной складки;
Фиг. 5 - вид сзади в перспективе активного узла перчаточного ящика с частично отделенной кромкой;
Фиг. 6 - увеличение части фиг. 5, включающей в себя вентиляционный проем;
Фиг. 7 - поперечный разрез, показывающий стык вентиляционного проема предшествующего уровня техники с поверхностью реакции;
Фиг. 8 - поперечный разрез, показывающий модифицированный вентиляционный проем согласно настоящему изобретению;
Фиг. 9 – вид в перспективе вентиляционного проема в элементе эластичного баллона согласно одному из вариантов осуществления;
Фиг. 10 – вид в перспективе вентиляционного проема в элементе эластичного баллона согласно еще одному варианту осуществления;
Фиг. 11 - частично отделенный вид сбоку узла активного буфера согласно настоящему изобретению; и
Фиг. 12 - вид сзади в перспективе элемента эластичного баллона и панели отделки согласно еще одному варианту осуществления изобретения.
Далее, как показано на фиг. 1, система 10 активного коленного буфера предшествующего уровня техники имеет компонент 11 панели основания, который формирует основание для буфера. Основание 11 может быть прикреплено к транспортному средству посредством навешивания на шарнирах из полости для хранения или перчаточного ящика 12, как показано на фиг. 1, или установлено на другую конструкцию, например, такую как держатель приборной панели, расположенный под рулевой колонкой. Такие места доступны для коленей отдельного пассажира, едущего в соответствующем положении посадки внутри транспортного средства.
В этом исполнении, основание 11 является внутренней стенкой или обшивкой дверцы, которая действует в качестве поверхности реакции для поддержки надувного эластичного баллона, сформированного задней стенкой 13 (эластичного баллона) и передней стенкой 14 (внутренней отделки), которые соединены по их периферии 15. Стенки 13 и 14 предпочтительно содержат формованные пластики (такие как термопластичный полиолефин (TPO)) и соединены пластической тепловой сваркой, такой как сварка нагретыми пластинами или вибрационная сварка, для формирования периферийного уплотнения вокруг центральной области 17 для формирования надувного эластичного баллона. Источник 16 газа для надувания управляется электронным образом для ввода в действие во время удара при столкновении, чтобы выпускать газ для надувания буфера. Передняя стенка 14 может содержать поверхность внутренней отделки класса A, такую как наружная сторона дверцы перчаточного ящика, или дополнительные обшивка или покрытие (не показаны) могут быть наложены на ее внешнюю поверхность.
Фиг. 2 представляет собой вид сзади надувного эластичного баллона 20 для активного буфера. Отформованная из пластика передняя стенка или панель 21 отделки перекрывает отформованную из пластика расширяемую заднюю стенку или элемент 22 эластичного баллона. Стенка 21 и элемент 22 эластичного баллона соединены вокруг замкнутой периметровой области посредством приварки тепловой сваркой фланца 23 к внутренней поверхности стенки 21 отделки, для того чтобы формировать надувной эластичный баллон, имеющий незанятый центральный объем между стенкой 21 и элементом 22 эластичного баллона, чтобы принимать газ для надувания из нагнетательного насоса 24, установленного в углублении 25 элемента 22 эластичного баллона, во время события удара при столкновении. Элемент 22 эластичного баллона включает в себя множество складок, таких как 26 и 27, чтобы обеспечивать расширение элемента 22 эластичного баллона во время надувания. Складка 27 является самой наружной складкой, которая является прилегающей к приварному фланцу 23. Множество крепежных опор 28 (то есть, бобышек) выступают из центральной области элемента 22 эластичного баллона, расположенной в пределах складок 26 и 27 диафрагмы. Опоры 28 используются для установки элемента 22 эластичного баллона на поверхность реакции (не показана). Пара вентиляционных отверстий 30 и 31 пронизывают элемент 22 эластичного баллона на гребне самой наружной складки 27.
Фиг. 3 показывает поперечный разрез эластичного баллона 20, в то время как установлен на стенку 34 реакции. Крепежная стойка 28 может быть приварена тепловой сваркой, например, к стенке 34 реакции. Складка 27 диафрагмы пронизана оконным проемом 33 для предоставления вентиляционного клапана. Во время развертывания, в результате подачи газа для надувания в полость 36 эластичного баллона, передняя стенка 21 внутренней отделки развертывается в направлении 35 развертывания к пассажиру в пассажирском отделении транспортного средства.
Фиг. 4 показывает еще один вариант осуществления элемента 40 эластичного баллона с периферийным приварным фланцем 41 вдоль круговой кромки элемента 40 эластичного баллона. Складчатая диафрагма включает в себя складку 42, расположенную по кругу в пределах приварного фланца 41, которая развертывается во время развертывания буфера. Множество вентиляционных проемов 43 сформированы в складке 42, поскольку непосредственная близость к сварному шву тепловой сварки дает лучшую способность снижать механическое напряжение на сварном шве.
Фиг. 5 показывает активный узел 45 перчаточного ящика, включающий в себя стенку 46 внутренней обшивки дверцы, обеспечивающую поверхность реакции для надувного буфера, и которая поддерживает отсек 47 для хранения и защелку 48. Передняя стенка 50 отделки прикреплена к элементу 51 эластичного баллона вдоль приварного фланца 52. Самая наружная складка 53 расположена рядом с фланцем 52. Центральная область (не показана) элемента 51 эластичного баллона прикреплена к внутренней стенке/поверхности 46 реакции дверцы.
Как показано на фиг. 6, самая наружная складка 53 включает в себя гребень 54, который подходит вблизи стенки 46 реакции. Наружный пояс 55 складки 53 проходит между гребнем 54 и приварным фланцем 52 так, чтобы по меньшей мере часть наружного пояса 55 была ориентирована по существу перпендикулярно стенке 46 реакции, то есть, обращена к боковым сторонам буфера вдоль радиально наружного направления элемента 51 эластичного баллона. В пределах гребня 54, складка 53 включает в себя вентиляционный проем 56 предшествующего уровня техники. Как показано на фиг. 7, проток 57 для газа для надувания, выпускаемого через вентиляционный проем 56, частично загорожен непосредственной близостью стенки 46 реакции. Следовательно, избыточное давление газа для надувания может нарастать вдоль сварного шва, который присоединяет фланец 52 к стенке 50 отделки, вследствие снижения действующей интенсивности потока через вентиляционный проем 56. Увеличение размера вентиляционного проема 56 для повышения интенсивности потока и для уменьшения начального механического напряжения от нарастания давления может быть нежелательным, так как оно приводило бы к слишком высокой интенсивности потока после того, как складка 53 начинает развертываться, и стенка 46 реакции перестает обеспечивать преграду.
Как показано на фиг. 8, настоящее изобретение пользуется преимуществом буферной зоны, типично присутствующей в узле активного буфера, таком как активная дверца перчаточного ящика. Таким образом, элемент 60 эластичного баллона приварен тепловой сваркой к панели 50 отделки вдоль приварного фланца 61. Элемент 60 эластичного баллона имеет самую наружную складку с наружным поясом 62, обращенным к буферной зоне 65, и гребень 63, обращенный к стенке 46 реакции. Буферная зона 65 между панелью 50 отделки и поверхностью 46 стенки реакции определяет пространство, имеющее объем, больший, чем объем в пределах самой наружной складки, и может продолжаться тороидально вокруг полной окружности самой наружной складки. Вентиляционный проем 64 в самой наружной складке по меньшей мере частично сформирован в наружном поясе 62 между гребнем 63 и приварным фланцем 61. Вентиляционный проем 64 имеет нижнюю кромку 67, ближайшую к фланцу 61 и в пределах наружного пояса 62. Путь 66 выпуска из внутренней части элемента 60 эластичного баллона через вентиляционный проем 64 непосредственно в буферную зону 65 становится доступным газу для надувания. Поскольку есть меньшее сопротивление потоку к боковой стороне элемента 60 эластичного баллона в буферную зону 65, большая часть начального потока газа (то есть, до развертывания складок и перемещения панели 50 отделки от стенки 46 реакции) происходит к боковой стороне. Часть вентиляционного проема 64 по-прежнему может быть сформирована в гребне 63 (например, для легкости формования). Гребень 63 проходит от панели 50 отделки на высоту h. Дальняя кромка 67 находится ближе к панели 50 отделки, предпочтительно на высоте, меньшей, чем около двух третей h, а наиболее предпочтительно, около половины h.
Фиг. 9 представляет собой вид в перспективе, показывающий вентиляционный проем 64 с верхней секцией 68, сформированной в гребне 63, и нижней секцией 69 в наружном поясе 62. Фиг. 9 изображает модификацию существующей конструкции эластичного баллона с вентиляционными проемами в гребнях. Нижняя секция 69 имеет поперечную ширину, выбранную, чтобы обеспечивать требуемый коэффициент потока в направлении буферной зоны. Таким образом, нижняя секция 69 может иметь иную ширину, чем верхняя секция 68. Проток в сторону через нижнюю секцию 69 может преобладать во время начальных стадий надувания, поскольку он относительно беспрепятственен. Таким образом, механические напряжения на сварочном шве тепловой сварки, сформированном фланцем 61, уменьшаются, как желательно.
Фиг. 10 показывает альтернативный вариант осуществления для вентиляционного проема 70 с дальней кромкой 71, ближней кромкой 72 и внутренними кромками 73 и 74, дающий в результате проем с одинаковой шириной. Ближняя кромка 72 расположена в наружном поясе, чтобы обеспечивать беспрепятственный путь для газа для надувания в буферную зону, расположенную вокруг наружного пояса 62. Фиг. 11 показывает пространственное взаимное расположение между панелью 50 отделки, стенкой 46 реакции и вентиляционным проемом 70, которое создает буферную зону 65.
Фиг. 12 показывает дополнительный вариант осуществления, в котором элемент 60 эластичного баллона включает в себя множество вентиляционных проемов 70, 75, 76 и 77, сформированных в самой наружной складке, с по меньшей мере частью каждого вентиляционного проема, частично сформированной в наружном поясе самой наружной складки. Это обеспечивает беспрепятственный путь для газа для надувания изнутри элемента 60 эластичного баллона в буферную зону 80. Буферная зона 80 проходит по всем сторонам элемента 60 эластичного баллона вследствие чашеобразной формы стенки 46 реакции.
Посредством уменьшения сопротивления потоку через вентиляционный проем(ы), изобретение улучшает общие эксплуатационные качества сварного шва. В дополнение, оно уменьшает чувствительность выпускного потока к меняющейся ориентации вентиляционных проемов по отношению к стенке реакции во время постепенного развертывания элемента эластичного баллона.