兩級煙火氣囊充脹器的製作方法
2023-05-26 03:35:01 1
專利名稱：兩級煙火氣囊充脹器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於充脹氣囊的充脹器，更具體地涉及一種按照撞擊嚴重程度和車輛使用者的尺寸和位置來設計氣體輸出量的充脹器。
背景技術：
在機動車中使用充脹器，以在撞擊中迅速充填一可充脹的氣墊。可充脹的氣墊在本領域中是公知的，如氣囊。各種機動車可以具有利用來自充脹器的充脹氣體充填的多個氣囊，以在一撞擊期間保護車輛使用者免受傷害。一煙火充脹器通過燃燒一氣體發生劑來產生充脹氣體。氣體發生劑是燃料和氧化劑的混合物，一旦點燃就產生氣態的燃燒產物。煙火充脹器可以具有包含氣體發生劑的一個或多個腔室。在本文中，把在兩個腔室內具有氣體發生劑、並且這些氣體發生劑由兩個點火器單獨點燃的煙火充脹器稱之為兩級充脹器。
兩級充脹器具有若干個操作方案。第一是，僅驅動第一級，從而產生一固定數量的充脹氣體。第二是，驅動第一級，並在一預定延遲之後，驅動一第二級。第三是，同時驅動第一級和第二級。在所有點火方案中，氣體輸出圖形(也就是作為時間之函數的氣囊內氣體壓力的曲線圖)是變化的。兩級充脹器具有設計氣體輸出的靈活性，以相對於車輛使用者的尺寸和位置提供最大的保護。
已研製了很多種兩級充膨器。其中一種變化型式包括一筒形充脹器，它具有一跨越充脹器的長度延伸的分隔板，該分隔板將充脹器分為兩級或兩個燃燒室。美國專利6199906和美國專利2003/0030259A1揭示了一筒形充脹器，該充脹器具有以這樣一種方式布置的第一和第二氣體燃燒室，即，一燃燒室疊置於另一燃燒室的頂上。因為工業安全方面的限制，需要設計出更便宜、更可靠的兩級充脹器。
發明內容
本發明的充脹器是一個兩級充脹器，它具有一第一燃燒室和一第二燃燒室。有氣體發生劑放置在第一燃燒室內，並有氣體發生劑放置在第二燃燒室內。可由單獨的點火裝置分別點燃兩個燃燒室內的氣體發生劑。按照本發明的充脹器可以僅通過第一燃燒室中的氣體發生劑的燃燒來釋放充脹氣體。該充脹器可以從第一或第二燃燒室釋放充脹氣體，並在一預定的經過時間後釋放來自另一燃燒室的氣體。該充脹器還可以同時釋放來自第一燃燒室和第二燃燒室的充脹氣體。
本發明的一個方面是包括一分隔板，該分隔板與下殼體和上殼體之間的一周邊連接處的內表面相互面接。該分隔板將充脹器分隔為兩個燃燒室。分隔板具有一總體平的形狀。
本發明的另一方面是採用了一增強劑管。增強劑材料佔據該增強劑管內的空間，第一點火器的點火可點燃增強劑管內的增強劑顆粒，隨即又點燃在第一燃燒室內的氣體發生劑。增強劑管局部壓配入分隔板中的一孔。由於有壓配合併且有一個從分隔板向上殼體方向延伸的圓筒形凸起，所以來自第二燃燒室的充脹氣體不能進入第一燃燒室。
本發明的另一方面是使用兩個過濾器。在第一燃燒室內的氣體發生劑的燃燒所產生的熱充脹氣體僅通過第一過濾器。在第二燃燒室內的氣體發生劑的燃燒所產生的熱充脹氣體僅通過第二過濾器。
圖1是本發明的充脹器的剖面圖。
圖2是本發明的充脹器的分解立體圖。
圖3是本發明的充脹器的可替換選用的實施例的剖面圖。
具體實施例方式
在圖1和2中，按照本發明的一充脹器10可提供充脹氣體來充滿一被摺疊起來的氣囊(未示出)。充脹器10具有通過對接焊接或其它任何適當方法固定連接的一上殼體11的一下殼體12。如在本文和在權利要求書中所使用的那樣，應將「上」和「下」理解為在組裝一充脹器時該充脹器的各構件的相對位置。兩殼體均由金屬材料、例如鋼、低碳鋼等製成。下殼體具有一杯形結構，並帶有圍繞在其外周設置的多個第二出口孔14。下殼體具有用於接納第一點火器保持件20的第一孔16和用於接納第二點火器保持件21的第二孔17。第一孔16具有一大體圓形的形狀，第二孔17同樣具有一大體圓形的形狀。第一孔16和第二孔17都與充脹器10的中心線45隔開。上殼體11也具有一杯形結構，並帶有圍繞其外周設置的多個第一出口孔13。各第一出口孔13提供了一個用於使第一燃燒室42產生的充脹氣體流出充脹器10的通道，各第二出口孔14提供了一個用於使來自第二燃燒室43的充脹氣體離開充脹器10的通道。
一第一點火器37被保持在第一點火保持件20內，一第二點火器38被保持在第二保持件21內。第一點火器37和第二點火器38具有相同的機械構件，並按相同的方式操作，但第一點火器37與第二點火器38的不同之處在於點火材料的裝填量。第一點火器37點燃在第一燃燒室42內的氣體發生劑34，而第二點火器38點燃在第二燃燒室43內的氣體發生劑34。在圖1中的充脹器10的第一燃燒室42的體積大於第二燃燒室43，從而使第一點火器37的點火材料裝填量大於第二點火器38。
點火器與車輛內的電子控制單元(未示出)電氣連通。電點火器具有相互絕緣的兩個電極。這兩個電極具有連接它們的一橋接金屬絲，該橋接金屬絲埋入在多層點火材料、例如高氯酸鋯鉀內。橋接金屬絲具有較高的電阻，隨著電流通過橋接金屬絲，橋接金屬絲就能產生充分的熱量來點燃點火材料。電子控制單元從一個或多個撞擊傳感器和車輛使用者傳感器接受電信號。當電子控制單元確定一撞擊是危急的或正在發生時，電子控制單元向點火器傳送一點火信號，造成點火器的點火或其中點火材料的點燃。可預見的是，在一充脹器中能將任何適當的點火器用作本發明的點火器，其中包括具有半導體橋接件的點火器或用其它任何適當的加熱源來代替橋接金屬絲。
第一點火器37保持在第一點火器保持件20內。參閱圖1，增強劑管23被壓配於第一點火器保持件20。增強劑管23裝填有增強劑顆粒36，這些增強劑顆粒是由第一點火器37點燃的煙火混合物。增強劑顆粒36可迅速燃燒，以產生熱燃燒氣體，該氣體點燃第一氣體發生劑34。一墊片40位於增強劑管23內、最靠近上殼體11的部分。墊片40由一陶瓷材料或其它任何合適材料製成，用於對增強劑顆粒起耐磨損和消聲的作用。在第一燃燒室42內的增強劑區域，增強劑管23具有圍繞其外周布置的多個增強劑管孔22。由增強劑顆粒36的燃燒產生的燃燒氣體通過各增強劑管孔22進入第一燃燒室42。通過焊接或其它任何適當的連接方式將增強劑管23的底部41固定連接於上殼體11。增強劑管23對於上殼體11的這種連接可在氣體發生劑燃燒期間、具有增大的燃燒壓力的時間範圍內，阻止殼體鼓脹。
氣體發生劑34放在第一燃燒室42內。第一燃燒室42被限定為圍繞增強劑管23、並被第一過濾器33、分隔板26和上殼體11包圍的區域。增強劑顆粒36從增強劑管23點燃在第一燃燒室42內的氣體發生劑34。該氣體發生劑是煙火材料，該材料能迅速燃燒而產生用於充脹氣囊的充脹氣體。在第一燃燒室42內的氣體發生劑34的燃燒所產生的充脹氣體僅通過第一過濾器33，並通過各第一出口孔13離開充脹器10。第一過濾器33可用作為用來冷卻熱的充脹氣體的散熱器。第一過濾器33還可捕捉由氣體發生劑的燃燒而產生的固體微粒或熔渣，以防止固體微粒進入氣囊墊。第一過濾器33由被壓縮的針織金屬絲或其它任何適當材料製成。
在圖2中，第一過濾器33在遠離分隔板26的一縱向端具有一加大部分39，或者說是一個加厚的區域。第一過濾器33通過加大部分39和點火器保持件固定在適當位置。通過將加大部分39放置在第一過濾件33的頂上也可以對第一過濾器33加以固定。第一過濾器33的加大部分39可確保在第一過濾器33的外表面和上殼體11之間有一空氣間隙或送氣室(plenum)46。送氣室46防止第一過濾器33阻塞各出口孔的可能性，如果第一過濾器33熔融並且第一過濾器33很靠近上殼體11或與上殼體密切接觸就可能發生出口孔的堵塞。送氣室46有利於充脹氣體通過第一過濾器33分配。如果沒有送氣室46，充脹氣體就可能在很靠近各第一出口孔13的過濾器的區域中運行。各第一出口孔13由一可破裂的薄片44、即一薄的金屬材料所覆蓋，所述薄片粘附在各第一出口孔13上。
第二點火器38點燃一增強劑環36，該環又點燃第二燒室43內的氣體發生劑34。第二點火器38通過夾持或其它任何適當的連接方法保持在第二點火器保持件21內。第二點火器保持件21通過焊接(例如雷射焊接)連接於下殼體12。如圖1所示，在分隔板26中有一個面對下殼體12的凹槽30，該凹槽可部分地接納增強劑環35。增強劑環35通過壓配在第二點火器38的金屬杯體外周而固定在適當位置。增強劑環35由可迅速燃燒的煙火材料製成。第二燃燒室43內的氣體發生劑34佔據第二點火劑保持件21和增強劑管23周圍的空間。下殼體12、第二過濾器24和分隔板26包圍第二燃燒室43。第二過濾器24在遠離分隔板26的一縱向端上具有一加大部分25或稱加厚區域，從而在下殼體12和第二過濾器24之間形成一送氣室46。各第二出口孔14具有一由薄金屬製成的可破裂的薄片44，該薄片粘合地附著於下殼體12，以覆蓋各第二出口孔14。
分隔板26將第一燃燒室42與第二燃燒室43分隔開。分隔板26與在下殼體12和上殼體11之間的周邊連接處47的內表面相互面接；分隔板26延伸過整個充脹器10。分隔板26被設置在充脹器10內位於通過各第二出口孔14的平面和通過各第一出口孔13的平面之間的位置上。在本發明中，各第一出口孔13被布置在同一平面上，類似地，各第二出口孔被布置在同一平面上。可預見的是，各第一出口孔13和各第二出口孔也可以設置成雙排或多排。因此，分隔板26將被設置在通過最高的各第一出口孔的平面和最低的各第二出口孔14的平面之間。下殼體12具有一凸邊15，用於確保分隔板26在充脹器內的適當定位。在組裝期間，將分隔板26放置在下殼體12的凸邊15上；下殼體12相對於上殼體11的焊接可將分隔板26固定連接至下殼體12和上殼體11。分隔板26的大約一半厚度固定連接於下殼體12，並且分隔板26的大約一半厚度固定連接於上殼體11。分隔板26具有一通孔31，該孔具有與增強劑管23的外表面的直徑相同的直徑。分隔板26具有從分隔板26朝上殼體11延伸的一圓筒形凸起32。在本發明中也可構思從分隔板26朝下殼體12延伸的一圓筒形凸起32。圓筒形凸起32增加了分隔板26與增強劑管32接觸的表面積，從而減少了交感點火(sympathetic ignition)的可能性。當來自一燃燒室的充脹氣體點燃在另一燃燒室內的氣體發生劑時就產生交感點火。由於增強管23被壓配在分隔板26內並且分隔板26具有一圓筒形凸起32，因此幾乎沒有可能使充脹氣體通過孔31從一燃燒室進入另一燃燒室。分隔板26還包括一凹槽30，用於部分地接納增強劑環35。在分隔板26中的凹槽30和孔31與中心線45分開。
在本發明中，充脹器10具有兩個分離的點火線路。第一點火器37啟動第一點火線路，而第二點火器38點燃第二點火線路。第一點火器37和第二點火器38各具有一點火材料，例如高氯酸鋯鉀。來自第一點火器37的點火材料點燃在增強管23內的增強劑顆粒36，類似地，來自第二點火器38的點火材料點燃增強劑環35。增強劑顆粒36和增強劑環35由具有燃料和氧化劑的煙火材料製成。燃料可以選擇以下的一種或多種三唑、四唑、氨基四唑、硝基胍、硝酸胍等。氧化劑可以選擇以下的一種或多種氧化物、硝酸鹽、硝酸銨、氯酸鹽等。增強劑顆粒和增強劑環可以具有相同的化學配方。增強劑顆粒36點燃在第一燃燒室42內的氣體發生劑34，增強劑環35點燃在第二燃燒室43內的氣體發生劑34。氣體發生劑是包括燃料和氧化劑的煙火材料。燃料可以選擇下列的一種和多種三唑、四唑、氨基四唑、硝基胍、硝酸胍等。氧化劑可以選擇下列的一種或多種氧化物、硝酸鹽、硝酸銨、氯酸鹽等。增強劑顆粒36、增強劑環35和氣體發生劑可以由相同的燃料和氧化劑製成。增強劑顆粒36和增強劑環35通常在高於氣體發生劑燃燒溫度的一個較高溫度上燃燒。增強劑顆粒36迅速點燃在第一燃燒室42內的氣體發生劑34，增強劑環35迅速點燃在第二燃燒室43內的氣體發生劑34。
圖3示出了本發明的充脹器10的一個可替換選用的實施例，其中第一燃燒室42具有比第二燃燒室43小的容積。可預見的是，第一燃燒室42也可以具有與第二燃燒室43相同的容積。圖3中在充脹器10內的分隔板比圖1中所示的充脹器內的分隔板更靠近上殼體11。在圖3和圖1中的兩個充脹器10之間的另一差別是第一點火器37的位置。在圖3所示的充脹器中，第一點火器37與下殼體12的端部平齊，而在圖1中所示的充脹器中，第一點火器37從下殼體12的端部突出。圖3中充脹器的增強器管23具有一凸緣50，該凸緣可防止充脹氣體從一燃燒室洩漏進入另一燃燒室。當第二燃燒室43的內壓小於第一燃燒室42的內壓時，該凸緣減小了分隔板26向上殼體11方向的彎曲。
在一撞擊開始時，電子控制單元(未示出)將一點火信號傳送至充脹器10。在本發明中構想的點火方案包括單級輸出、延遲輸出和全部輸出。當僅第一點火器37收到一點火信號時產生單級輸出，從而釋放來自第一燃燒室42的充脹氣體。當被第一點火器37被驅動並且在一段預定時間之後使第二點火器38點火時發生延遲輸出。當使第一點火器37和第二點火器38同時點火時產生全部輸出。
一旦收到某一電信號，第一點火器37就被驅動，從而點燃點火材料，點火材料隨即又點燃增強劑顆粒36。增強劑顆粒36的燃燒所產生的熱燃燒氣體迅速流過增強劑管23的多個孔進入第一燃燒室42。接著，點燃在第一燃燒室42內的氣體發生劑34，從而使充脹氣體通過第一過濾器31、通過各第一出口孔13流出充脹器10。一旦收到某一電信號，第二點火器38被驅動，它隨即又點燃增強劑環35。增強劑環35的燃燒所產生的熱燃燒氣體使第二燃燒室43內的氣體發生劑被點燃。熱的充脹氣體通過第二過濾器24並通過各第二口孔14流出。
如果充脹器10暴露於火或其它很熱的熱源，充脹器10被設計成自動點火併以正常方式起作用。可以將一自動點火元件(未示出)安置成與下殼體12密切地熱接觸，而將另一自動點火元件安置成與上殼體11密切地熱接觸。倘若暴露於高溫，自動點火元件就會點燃第一和第二燃燒室內的氣體發生劑。如果在充脹器內沒有自動點火元件，氣體發生劑可能熔融，這將改變氣體發生劑的發爆性能。
權利要求
1.一種氣囊充脹器(10)，包括一用於點燃放置在一第一燃燒室(42)內的一氣體發生劑(34)的第一點火器(37)；一用於點燃放置在一第二燃燒室(43)內的一氣體發生劑(34)的第二點火器(38)；一將充脹器劃分為第一燃燒室(42)和第二燃燒室(43)的分隔板(26)，該分隔板(26)具有一偏離中心線的通孔(31)，該分隔板(26)具有一大體平的形狀，分隔板(26)防止氣體發生劑(34)的交感點燃；以及一從第一燃燒室(42)延伸至第二燃燒室(43)的單個增強劑管(23)，該增強劑管通過所述分隔板(26)的通孔(31)。
2.如權利要求1所述的氣囊充脹器(10)，其特徵在於，還包括固定連接的一上殼體(11)和一下殼體(12)，分隔板(26)與圍繞整個充脹器的一周邊連接處(47)的內表面相互面接。
3.如權利要求1所述的氣囊充脹器(10)，其特徵在於，下殼體(12)具有圍繞其外周設置的多個第二出口孔(14)，上殼體(11)具有圍繞其外周設置的多個第一出口孔(13)，第一燃燒室(42)內的氣體發生劑(34)燃燒所產生的充脹氣體通過各第一出口孔(13)流出充脹器，第二燃燒室(43)內的氣體發生劑(34)燃燒所產生的充脹氣體通過各第二出口孔(14)流出充脹器。
4.如權利要3所述的氣囊充脹器(10)，其特徵在於，所述分隔板(26)位於各第一出口孔(13)和各第二出口孔(14)之間。
5.如權利要求1所述的氣囊充脹器(10)，其特徵在於，所述分隔板(26)具有一向上殼體(11)方向延伸的圓筒形凸起(32)，該圓筒形凸起(32)與所述增強劑管(23)相配合。
6.如權利要求1所述的氣囊充脹器(10)，其特徵在於，所述增強劑管(23)具有一與分隔板(26)的面向上殼體(11)的那一表面相接觸的環形凸緣(50)。
7.如權利要求1所述的氣囊充脹器(10)，其特徵在於，還包括一壓配於第二點火器(38)的金屬杯體的增強劑環(35)。
8.如權利要求7所述的氣囊充脹器(10)，其特徵在於，所述分隔板(26)具有一用於部分地接納所述增強劑環(35)的凹槽，該凹槽偏離中心線。
9.如權利要求1所述的氣囊充脹器(10)，其特徵在於，還包括用於捕捉在第一燃燒室(42)內的氣體發生劑(34)的燃燒所產生的固體微粒的第一過濾器(33)，該第一過濾器(33)在其與分隔板(26)相對的外周端上具有一加大部分(39)；以及用於捕捉在第二燃燒室(43)內的氣體發生劑(34)的燃燒所產生的固體微粒的第二過濾器(24)，該第二過濾器(24)在其遠離分隔板(26)的一縱向端上具有一加大部分(25)。
10.如權利要求1所述的氣囊充脹器(10)，其特徵在於，所述增強劑管(23)具有圍繞其外周設置的多個增強劑管孔(22)，各增強劑管孔(22)是第一燃燒室(42)和增強劑管(23)之間的通道。
全文摘要
本發明的氣囊充脹器(10)具有一第一燃燒室(42)和一第二燃燒室(43)。第一燃燒室(42)內的氣體發生劑(34)相對於第二燃燒室(43)的氣體發生劑被單獨地點燃。一分隔板(26)延伸過整個充脹器，將充脹器分隔為第一燃燒室(42)和第二燃燒室(43)。該分隔板(26)具有一大體平的形狀。一第一點火器(37)點燃第一燃燒室(42)內的氣體發生劑(34)，該氣體發生劑(34)燃燒所產生的充脹氣體僅通過第一過濾器(33)，然後通過各第一出口孔(13)流出充脹器。一第二點火器(38)點燃第二燃燒室(43)內的氣體發生劑(34)。第二燃燒室(43)內的氣體發生劑(34)的燃燒所產生的充脹氣體僅通過第二過濾器(24)，然後通過各第二出口孔(14)。第一點火器(37)和第二點火器(38)都設置在充脹器的同一端上。
文檔編號B60R21/264GK1607131SQ200410056748
公開日2005年4月20日 申請日期2004年8月13日 優先權日2003年8月14日
發明者Jb坎特伯裡, K·拉姆 申請人:關鍵安全體系股份有限公司