专利名称：气囊顶罩及其制造方法
在日本于1995年9月22日提交的在先申请-日本专利申请No.Hei7-244832在本说明书中加以说明以供参考。
本发明涉及一种气囊顶罩及其制造方法，该气囊顶罩用于罩盖气囊装置的折叠气囊，其中，该气囊顶罩由热塑性树脂制成并用于仪表板、门饰、座椅靠背、方向盘衬垫等。特别是，气囊顶罩具有一可撕裂部分，包括一些连续形成的孔，可允许气囊膨胀时从顶罩突出来。
在传统的罩盖气囊装置的折叠气囊的气囊顶罩中，设有一可平滑断裂并允许气囊膨胀突出的可撕裂部分。
对于上述可撕裂部分，一般设置有一些孔，在日本实用新型公开文本No.Sho.51-1932中已披露。
但是，在上述气囊顶罩中，多个孔设置在气囊顶罩的外表面，这有损于气囊顶罩的外观。
本发明目的在于提供一种气囊顶罩及其制造方法，其中，即使设置有多个孔作为可撕裂部，气囊顶罩的设计也得以改进。
根据本发明，提供了一种气囊顶罩，包括一些设置在气囊膨胀时断裂的可撕裂部上的孔；其中，每一孔内周面上形成有一凸起，该凸起部分堵塞或部分封闭所述孔的开口。
根据本发明，提供了一种气囊顶罩的制造方法，包括如下步骤在顶罩主体部上形成一些孔且加热孔的表面侧，以便至少部分封闭孔的开口，同时防止气囊顶罩的撕裂载荷增加。
在本发明气囊顶罩中，如果可撕裂部形成有一些孔，这些孔的开口由通过加热工序形成于孔内周面上的凸起部分堵塞。
因此，看不见开口，使气囊顶罩的外观和设计得到改善。
在上述加热过程中，毗邻或包围孔开口的材料融化并扩散以形成凸起并部分堵塞孔。于是，孔的开口表面没有完全堵塞。这样，防止了可撕裂部分的撕裂载荷的增加。
本发明的气囊顶罩包括一位于表面侧的装饰板和一位于装饰板底侧通过注模模制形成的基体部件。装饰板包括至少两层，即，位于表面侧的表皮层及位于表皮层下面保护表皮层不受基体部件模制影响的阻挡层。因此，位于表面侧的表皮层改善了气囊顶罩的设计。不用说，表皮层受到位于其下的阻挡层的保护。
另外，加热之前的孔的内径最好设置在0.5至1.0毫米之间。假如针孔的内径小于0.5毫米，无论针孔被部分堵塞与否都很难降低可撕裂部分的撕裂载荷。假如针孔的内径大于1.0毫米，即使是在加热工序之后也很难部分堵塞针孔。
另外，通过采用软化点低于200℃的材料，在加热工序中通过施加温度约120℃的热气或把气囊顶罩置于温度被控制在约120度的加热炉内，便可短时间内部分堵塞孔，即，可以采用通用设备，从而简化了加热工序。
本发明气囊顶罩的制造方法中，多个孔在撕裂载荷的增加得以避免的状态下被部分堵塞，从而气盖顶罩的设计得以改善。
此外，如上所述，加热之前孔的内径最好被设置在0.5至1.0毫米之间。
图1是一放大剖视图，示出了本发明一实施例的气囊顶罩的主要部分；图2是图1主要部分的另一放大剖视图；图3是本发明该实施例的立体图；图4是一剖视图，示出了本发明气囊顶罩的一种使用状态；图5(a)至图5(d)是表示本发明气囊顶罩可撕裂部分的形成过程的示意图；图6是进行抗拉比较实验的一实验件的放大平面图，其中孔仍然是张开的；图7是进行抗拉比较实验的一实验件的放大平面图，其中孔的开口由于加热工序而部分堵塞；图8是一剖视图，示出了本发明另一实施例；图9是本发明又一实施例的放大剖视图；图10是本发明再一实施例的放大剖视图；下面参照
本发明。
如图1至图4所示，本发明一实施例的气囊顶罩10构作成汽车仪表盘8的一构成部件。仪表盘包括主件9(图4)和气囊顶罩10。
主要部件9包括由诸如聚丙烯等带有填充物(filler)的合成树脂制成的基体部件9a和装饰板9b，通过延展下述的装饰板12而形成的装饰板9b用于包覆基体部件9a。
如图4所示，气囊顶罩10位于气囊装置1的折叠气囊2的上部，包括有一主体部，主体部包括一基体部件11和位于其上表面的装饰板12。
气囊装置1包括一折叠气囊2；一向气囊2供给气体使其膨胀的圆柱形充气器3；一使充气器3产生的气体发生扩散的筒形扩散器4，该扩散器使气体能流入气囊2；和包覆住气囊2、充气器3和扩散器4周围的箱形外壳5。
标号4a代表一气体交换口，通过它从充气器3出来的气体产生扩散并流入气囊2。标号4b代表一些从扩散器4伸出的螺栓。当这些螺栓用螺母6紧固后，外壳5、气囊2和扩散器4结合成一体，并使气囊装置1紧固在从汽车大梁伸出的悬臂7上。
外壳5的侧壁部包括一内壁5a和一外壁5b，即侧壁部分具有双层壁结构。在外壁5b上设有一些卡爪5c，卡爪5c的数量是预先确定的，并被抬高至内壁5a侧。这些卡爪5c与下述的托架11a接合。
在气囊顶罩10上，从上面看可撕裂部分16呈H形，当气囊2膨胀时，两门形部22、23打开。合叶部24处于H形可撕裂部分16的两上端部和两下端部之间，当门部打开时作为旋转中心。
基体部件11最好由与基体部件9a相似的热塑性合成橡胶制成，以确保不断开的合叶部24的弯折性能和与基体部件9a的结合力。在本施例中，基体部件9a由带有填充物的聚丙烯制成。与聚丙烯相似的热塑性弹性体包括烯烃热塑性弹性体和苯乙烯热塑性弹性体。在本实施例中，基体部件11由烯烃热塑性弹性体制成。
在基体部件11的外周边设置有一方柱形托架11a。在托架11a上，设置有装接孔11b，气囊装置1的外壳5的卡爪5c插入其中。设置托架11a是为了连接气囊装置1的外壳5和气囊顶罩10，同时使可撕裂部分16和门形部22、23准确位于折叠气囊2之上。
装饰板12包括一在其表面具有模压纹理的表皮层13，一在注射模制基体部件11时用于保护表皮层13的阻挡层14和一位于上述两层之间的泡沫层15。阻挡层14也在注射模制基体部件11时保护泡沫层15。
表皮层13最好由软质热塑性树脂如软质聚氯乙烯、烯烃热塑性弹性体等制成，这些材料具有低于200摄氏度的软化点，以便融化该材料且至少部分堵塞孔19的开口(下面述及)，而不增加气囊突出顶罩所需的撕裂载荷。
采用具有软化点低于200摄氏度的树脂的原因如下。即，可以在加热过程中通过施加约120摄氏度的热空气或将气囊顶罩置于温度被控制在120摄氏度左右的加热炉中在很短时间内堵塞孔，使加热过程简化。
在本实施例中，表皮层13由软化点是180摄氏度的软质聚氯乙烯制成，阻挡层14由与基体部件11相同的烯烃热塑性弹性体制成而泡沫层15由聚丙烯泡沫制成。表皮层13的厚度最好是0.6毫米，阻挡层14的厚度最好是1.0毫米，而泡沫层15的厚度最好是0.3毫米。
在可撕裂部分16，在基体部件11上开有一槽17，在阻挡层14上有一切除部分18和一些形成于表皮层13上的针孔19。如图2所示，通过加热形成于针孔19内圆周上的凸起20部分堵塞或部分封闭针孔的开口。于是，切除部分18和基体部件11上的槽同时形成，且槽17延伸至泡沫层15。于是在泡沫层15又形成另一槽21。
槽17、21可以在与可撕裂部分16的H形对齐位置连续或断续形成。
在加热之前针孔19的内径最好设置在0.5毫米至1.0毫米之间(本实施例是0.75毫米)。如果针孔19的内径小于0.5毫米，无论针孔19被部分堵塞与否都很难降低可撕裂部分16的撕裂载荷。如果针孔19的内径不小于1.0毫米，即使加热也很难堵塞针孔19。
另外，在和可撕裂部分16的H形对齐的同时，针孔19的间隔最好小于2毫米(本实施例是1毫米)。如果间隔大于2毫米，撕裂载荷增加，降低其展开性能。
如果形成于表皮层13的孔19不是针孔而是切缝，切缝19的宽度最好在0.5至1.0毫米之间。如果切缝19的宽度小于0.5毫米，无论切缝19被部分堵塞与否都很难降低可撕裂部分16的撕裂载荷。如果切缝19的宽度不小于1.0毫米，即使加热也很难堵塞切缝19。与上述原因相同，切缝19的间隔最好小于2毫米。
气囊顶罩10和仪表盘8制造如下。首先，通过真空成形把包括有装饰板9b的装饰板12加工成嵌入在仪表盘8上的预定形状。如图5(a)所示，用针穿透形成一些针孔19或用薄形刀具P形成一些切缝。
接着，将成形为预定形状的装饰板12放在一模具中模制主件9的基体部件9a，基体部件9a通过注射模制成形。
接着，装饰板12被放入模制基体部件11的注模中，如图5(b)所示，模制出基体部件11。
模制之后，利用超声焊机的工作电极臂(working horn)H形成槽17和21，并在基体部件11的托架11a上形成连接孔11b，如图5(c)所示。
下面，如图5(d)所示，进行部分堵塞针孔19开口的加热工序。从2至3毫米高度将约120摄氏度的热空气吹在装饰板12上，同时以5厘米/每秒的速度移动。或者，将气囊顶罩10置于温度被控制在约120摄氏度的加热炉内约1分钟。
在上述加热工序中，毗邻或围绕针孔19开口的材料融化并扩散以形成凸起20来堵塞针孔19。但是，为了防止可撕裂部分16的撕裂载荷的增加，针孔19的开口不能完全堵塞。因此，要根据部分堵塞孔的加热方式来选择相应的加热温度和加热时间。
例如，在采用加热炉的情况下，针孔19内圆周表面上的凸起20往往具有均匀的高度。因此，凸起高度t最好设置在针孔19内径d的30％至50％。如果高度低于内径d的30％，就很难部分堵塞针孔19的开口进而改善气囊顶罩10的设计。如果高度大于内径d的50％且凸起20形成在针孔19的内圆周面上，针孔19内圆周表面上的材料将会融化而完全封闭孔，使得撕裂载荷增加。
另一方面，在加热工序采用从一个方向施加热气流的情况下，很难在针孔19的内表面形成具有均匀高度的凸起20。在这种情况下，由于一部分凸起20的高度t在内径d的30％至50％之间，撕裂载荷有可能不会增加。即使外观看上去针孔19的开口被完全堵塞，针孔19内圆周表面的融化部分也没有焊上，使得撕裂载荷不会增加。
因此，可以根据加热方式合理选择加热工序的加热时间和加热温度，以便不增加撕裂载荷。
应指出，基体部件9a、11和装饰板9b、12的阻挡层14具有相同的材料或他们之间具有相容性。因此，它们不用粘结剂就可相互粘结在一起。
另外，可以用加热刀具或高频刀具代替超声焊机来形成槽17、21。
为了把气囊装置1连接到仪表盘8上，托架11a插入在内壁5a和外壁5b之间。卡爪5c各自插入并紧固在安装孔11b内。如果悬臂7通过螺栓4b和螺母6紧固而其另一端固定在大梁上(未示出)，气囊装置1就可和仪表盘8相连并一起安装到汽车上，当仪表盘8安装入汽车后，预选的仪表及类似部件就可安装入汽车。
当从充气器3出来的气体通过扩散器4的气流通孔4a流入气囊2时，气囊使得可撕裂部分16撕裂，同时使门形部22、23打开或绕合叶部24旋转，气囊便可从仪表盘上展开。
在本发明中，由于从气囊顶罩10的表面看不出针孔19来，因而仪表盘8的设计得以改进。
于是，在表1中列出了装饰板12的抗拉比较实验结果。装饰板12的测试件准备如下由软质聚氯乙烯(PVC)(厚度0.6毫米)制成的表皮层和聚丙烯泡沫(厚度3毫米)制成的泡沫层粘结在一起。下面，给出三种作法。第一，具有内径是0.75毫米的孔以间隔1毫米设置。第二，孔的开口通过加热工序来堵塞，在加热工序中，把温度是120℃的热空气从2至3毫米高度吹在装饰板上，同时以5厘米/每秒的速度移动。第三，不设置孔。此外，还用烯烃热塑性弹性体(TPO)(软化点是180℃)代替软质聚氯乙烯用于表皮层。即准备了6种装饰板。它们被用作测试件，各自具有日本工业标准(JIS)2号哑铃形状。这些测试件用自动绘图式拉力测试机以200毫米/分钟的速度进行拉伸。
表1测试件 表皮层 说明 撕裂载荷撕裂延伸率材料 (牛顿/10毫米)(％)1 PVC 无孔 152 280无加热工序2 PVC有孔 116 25无加热工序3 PVC有孔 90.5 18有加热工序4 TPO无孔 85.5 630无加热工序5 TPO有孔 65 35无加热工序6 TPO有孔 60.5 20
有加热工序图6示出了测试件2的表面的微观图(放大率10)，图7示出了测试件3的同样内容。
如表1所示，利用加热过程部分堵塞孔和孔不堵塞两种情况下，装饰板在基本相同的条件下(载荷和延伸率)撕裂。考虑到图6和7，可以理解，改进设计能防止撕裂载荷的增加。
本发明上述实施例的气囊顶罩10包括一位于表面侧的装饰板12和位于其下的由注射模塑形成的基体部件11。装饰板12包括至少两层，即位于表面侧的表皮层13和位于表皮层13后侧、在模制基体部件时保护表皮层13的阻挡层14。这样，位于表皮层13后侧的表皮层改善了气囊顶罩的设计。不用说，表皮层13被位于其下的阻挡层14所保护。
本实施例的气囊顶罩10具有三层结构，即表皮层13、阻挡层14和泡沫层15。但是，没有泡沫层15的双层结构也可以用于气囊顶置，只是触摸的感觉差一些。
另外，在气囊顶罩10中，设置了用于连接气囊顶罩10和气囊装置1的外壳5的托架11a，以便将可撕裂部分16和门形部22、23准确设置在折叠气囊2上方。但是，如图8所示，如果不用托架也可以把气囊顶罩准确设置在气囊上方的话，也可不设置托架。
另外，上述的气囊顶罩10中，在基体部件11和装饰板12形成一体后，通过工作电极臂H同时形成槽17、21和切除部分18。但是，切除部分18可以在注射模制基体部件11之前形成于装饰板12的阻挡层14上。在这种情况下，使装饰板12形成预定的形状，且形成有孔19和切除部分18。其后，模制基体部件11，并在基体部件11上形成槽17。因此，如图9所示的气囊顶罩40，模制的基体部件11越过阻挡层14的切除部分18嵌入泡沫层15。在这种情况下，考虑到注射模塑基体部件11时的热和注模压力可能损坏泡沫层15和表皮层13。但是切除部分18的宽度十分小(小于0.5毫米)，所以泡沫层15和表皮层13不会损坏到影响装饰板12外表面的程度。
在模制好基体部件11后，部分堵塞孔19的开口。孔19可在切除部分18形成之前或之后的任何时间形成，或在基体部件11模制后形成，也就是说，只要先于加热工序即可。制造气囊顶罩10也是如此，也就是说，可在先于加热工序的任何时间形成针孔。
此外，槽17可以不用刀具而利用具有槽17形状的模具表面与基体部件11同时形成。
在上述气囊顶罩10、30和40中，孔19穿透达到设置于泡沫层15的槽21。但是，如图10所示的气囊顶罩50，允许孔19穿透达到泡沫层15的中部。由于泡沫层15本身容易断裂，无论孔19或槽21形成于泡沫层12与否，不会影响装饰板12的撕裂。形成孔19并在槽21形成后将其部分堵塞。
上述气囊顶罩10、30、40和50用于仪表盘8。但是，本发明不只用于仪表盘，还可以用于门装饰衬垫、椅背、方向盘等，可将它们设置成盖住气囊装置。在这种情况下，具有一层的装饰板可以利用软质热塑性树脂如软质聚氯乙烯、烯烃热塑性弹性体或其它软化点低于200℃的材料通过注模形成。
权利要求
1.一种罩盖气囊的气囊顶罩，包括一主体部，包括设置于主体部的可撕裂部的一些孔，所述可撕裂部在气囊膨胀时断裂；形成于每一所述孔内周表面上的凸起，所述凸起的形成方式是所述凸起封闭相关孔的至少一部分开口。
2.按照权利要求1所述的气囊顶罩，其特征在于，所述主体部包括位于气囊顶罩外表面的装饰板，以及位于所述装饰板下侧的通过注射模制模制成形的基体部件；其中，装饰板包括位于表面侧的表皮层和用于保护表皮层不受注射模塑基体部件时产生的热和压力作用的保护层，所述孔设置于表皮层。
3.按照权利要求1所述的气囊顶罩，其特征在于，所述主体部的材料能够通过加热工序形成上述凸起。
4.按照权利要求3所述的气囊顶罩，其特征在于，在加热工序之前每一孔的内径设置在0.5毫米至1.0毫米之间。
5.按照权利要求2所述的气囊顶罩，其特征在于，表皮层是由软化点低于200℃的材料制成。
6.按照权利要求3所述的气囊顶罩，其特征在于，孔呈切缝的形式，其宽度在加热工序之前设置在0.5毫米至1.0毫米之间。
7.按照权利要求2所述的气囊顶罩，还包括位于表皮层和保护层之间的泡沫层。
8.按照权利要求1所述的气囊顶罩，其特征在于，每一凸起的高度被设定在每一孔内径的30％至50％。
9.一种制造气囊顶罩的方法，包括下述步骤在气囊顶罩的主体部上形成一些孔；加热孔使孔周围的材料融化并至少部分封闭孔，而不增加气囊膨胀时气囊顶罩的撕裂载荷。
10.按照权利要求9所述的方法，还包括如下步骤主体部分这样形成形成装饰板；以及在装饰板下面通过注塑模制模制形成基体部件；其中，孔位于装饰板上。
11.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，在加热工序之前每一孔的内径设定在0.5毫米至1.0毫米之间。
12.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，孔呈切缝的形式，其宽度在加热工序之前设定在0.5毫米至1.0毫米之间。
13.按照权利要求11所述的方法，其特征在于，用针来形成所述孔。
14.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，用刀具来形成切缝。
15.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，加热工序包括把热空气从上方施加于孔的开口，同时热空气移动。
16.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，加热工序包括把气囊顶罩置于一温度受控的加热炉内。
全文摘要
本发明公开了一种用于罩盖气囊的气囊顶罩及其制造方法，气囊顶罩由热塑性树脂制成。在气囊顶罩上断续地形成一些孔并设置有气囊膨胀时断裂的可撕裂部分。可撕裂部分的表面侧经过加热工序处理，从而可于表面侧上的各孔的内圆周面上形成部分堵塞各孔的凸起。
文档编号B29C73/18GK1153722SQ9612279
公开日1997年7月9日 申请日期1996年9月22日 优先权日1996年9月22日
发明者户谷千春, 上野树广, 永野昭义, 藤井哲也, 古田剑一, 山崎千穗, 堀场幸彦 申请人:丰田合成株式会社