氣體發生器的點火裝置的製作方法

2023-07-20 05:50:11

專利名稱:氣體發生器的點火裝置的製作方法
技術領域：
本發明總的涉及起爆器和雷管，並特別是涉及熱線起爆器。
背景技術：
現代的汽車需要許多致動各種安全系統的電子起爆器。最為人們所熟知的是各種類型的安全氣囊，不過也有需要起爆器的其它裝置，包括座椅安全帶張緊器以及用以減少行人災禍的發動機罩升降器。高可靠度、低成本以及最小的環境汙染是這些裝置需要重點考慮的問題。由基於有毒金屬的引炸藥所導致的環境汙染是人們特別關注的，儘管在單個雷管中所使用的量是很少的。起爆藥料所產生的氣體可能會引入車輛乘坐者在其中呼吸的車輛中，至少在理論上會產生有毒金屬外洩的問題。人們對可能的有毒金屬汙染問題更加敏感，且已引出了控制諸如包含鉛和汞的有毒金屬化合物的使用的規定。
人們需要一種用於氣體發生器的起爆器，它成本低廉、可靠且不使用有毒金屬化合物。

發明內容
根據本發明提供一種起爆器和氣體發生器，它包括基本為矩形且呈平板形式的一電路板，該電路板有一長向尺寸和一短向尺寸，並且一第一跡線沿著電路板的長向尺寸從一引線端延伸到一熱線端，基本平行於第一跡線的一第二跡線沿著電路板的長向尺寸從引線端延伸到熱線端；在引線端連接至第一跡線的一第一電源連接結構；在引線端連接至第二跡線的一第二電源連接結構；在電路板的熱線端處連接在第一跡線和第二跡線之間的一熱線電阻；連接在第一跡線和第二跡線之間的、一用於抑制高壓的裝置，且該裝置位於電路板的第一端與第二端之間；圍繞第一電源連接結構和第二電源連接結構的一鐵氧體磁芯，且該磁芯位於電路板附近；一模製的塑料插塞，其中，鐵氧體磁芯、電路板的第一端以及齊納二極體位於該模製的塑料插塞內，模製塑料插塞具有形成一密封表面的部分；覆層熱線電阻的一定量的起爆組合物；以及含有一定量的氣體生成顆粒的一罐子，該罐子定位成接納電路的第二端和熱線電阻，且在密封表面處對模製的塑料插塞氣密封。
本發明的一個特徵是提供一種成本低廉的起爆器。
本發明的另一個特徵是提供一種不含有毒金屬化合物的起爆器。
本發明的再有一個特徵是提供一種保護免受射頻和靜電放電影響的起爆器。



結合附圖閱讀以下詳細的說明，本發明的其它特徵和優點將變得清楚。
圖1是本發明起爆器的剖視的前視圖，示出其安裝在汽車的一固定裝置內的情況。
圖2是圖1所示起爆器的分解的等軸視圖。
圖3是圖1所示起爆器的裝配方法的流程圖。
具體實施方式
參見圖1-3，其中用相同的標號標示相似的零件，圖1中示出了一起爆器20。起爆器20具有一矩形電路板22，兩銅跡線24設置在該電路板上。導線26在電路板22的一第一端28處連接至各銅跡線24。導線26在連接到電路板22之前先穿過鐵氧體磁芯30中的孔40，然後向下延伸穿過電路板中的孔32，所述孔32設置在銅跡線24的開始部分之前，如圖1和2所示。然後導線向上穿過電路板22中的孔34，所述孔34也穿過銅跡線24。導線26設有覆蓋其的覆層36。導線26的剝去覆層的部分38向上延伸穿過孔34。剝去覆層的部分38通過回流焊接工藝焊接在銅跡線24上。
鐵氧體磁芯30構造成單個零件，並帶有接納導線26的兩個孔40。鐵氧體磁芯30定位在電路板22的第一端28附近。鐵氧體磁芯30的電感阻止諸如由電磁幹擾所產生的高頻電壓的傳輸。導線26和銅跡線24形成延伸穿過一塑料插塞58的導電裝置。
電路板22設有一第二或熱線端42，該端部被在兩銅跡線24之間的一狹槽46分成兩個部分44。銅跡線24在狹槽46的兩側形成加大的焊接墊48。一電橋電阻50包括沉積的一氮化鉭或Nichrome的一表面，並安裝在銅跡線24的焊接墊48之間。橋接電阻較佳的是安裝成其上形成電阻的表面52面對焊接墊48。這樣的安裝方式有利於電橋電阻的回流焊接或波動焊接安裝，並且因為這樣安裝而設置狹槽46，以使起爆藥料56可與形成電阻50的表面52相接觸。為了說明的目的，電阻50在圖1和2中所示為面向離開電路板22，但較佳的是如上所述面向電路板的。
一齊納二極體54安裝成橫跨銅跡線24，並定位在電橋電阻50與焊接在銅跡線24上的導線26的剝去覆層的部分38之間。齊納二極體54選擇成在一電壓下沿向前方向傳導，該電壓稍稍超過致動起爆組合物或藥料56所需的向前全火力電壓。在向後方向，齊納二極體以非常小的施加電壓進行傳導。以這種方式，齊納二極體防止點火器被任何極性不正確的電壓、或者任何被超過向前全火力電壓的電壓起爆。因為對於大部分的半個交變施加電壓的循環而言，齊納二極體54起作一短路件的作用，故將任何交變電壓限制為全火力電壓的一半左右。因此，齊納二極體形成用於抑制對導線26施加高壓電流的裝置。
電路板22、鐵氧體磁芯30以及導線部分38包含在玻璃填充的尼龍6，6插塞58內。通過鑲嵌模製來形成尼龍插塞58，亦即鐵氧體磁芯和電路板放置在注塑模具中，並將尼龍注塑到圍繞磁芯和電路板的一凹腔中。尼龍插塞58的外表面60包括一第一圓柱表面62，該圓柱表面62鄰接一第一徑向表面64。罐子66用極軟的、薄型規格的低合金鋁構造而成。鋁罐66有一上圍緣68，該圍緣基本鄰接第一徑向表面64。鋁罐66通過一定量的粘結劑70來粘合到第一徑向表面62，該粘結劑70可以是可從美國印第安納州Lord Corporation ofIndianapolis購得的雙部件PolyAmid環氧樹脂、並結合使用其輔助的Thermoset，所述環氧樹脂的零件號為WHJ-03-240-A，所述環氧樹脂催化劑的零件號為WHJ-03-148-B。鋁罐包含一定量的氣體生成劑72，諸如5-氨基四唑。
起爆器20通常通過壓接(crimp)在一固定裝置74內(如圖1所示)而安裝在一安全氣囊殼體(未示出)或其它氣體致動的裝置上。固定裝置74可以是安全氣囊殼體或者其它安全系統的一部分，且包括緊挨地位於鋁罐66的圓柱壁78上並支承該壁78的部分76。固定裝置74還具有一圓筒形部分80，該部分80沿著尼龍插塞58的一第二圓柱表面82延伸，並在第一徑向表面64與基本平行於第一徑向表面64且與之間隔開的一第二徑向表面84之間延伸。固定裝置圓筒形部分80有一唇緣86，該唇緣向內卷邊在形成於第二圓筒表面82和第二徑向表面84之間的一圓形邊緣88之上。尼龍插塞58通過唇緣86和固定裝置部分76中的一面向內的圓形臺階90而相對固定裝置74固定。鋁罐66有一圓形底部92，該底部92沒有被固定裝置74包住，允許氣體生成劑72所產生的氣體炸裂圓形底部92而流出罐子66。
根據圖3中所示的框圖來構造起爆器20。首先，設計和構造電路板(94)，然後將導線26焊接到電路板(96)，並且將鐵氧體磁芯30放置在導線26之上(98)。或者，可以將鐵氧體磁芯預先放置在導線26上，並在導線焊接到電路板上後再將其滑動到位。通過回流焊接技術，將一諸如齊納二極體54之類的靜電放電抑制裝置橫跨銅跡線24安裝到電路板22(100)，也可以使用回流技術將導線26焊接到電路板跡線。將安裝有抑制裝置54和導線26的電路板與位於電路板一端28附近的鐵氧體磁芯30一起放置在充裝有玻璃填充的尼龍6，6的一模具中(102)，以形成插塞58。插塞58可包括包含在形成插塞的尼龍中的大約30％重量的玻璃纖維。
然後通過回流焊接技術將電橋電阻50橫跨狹槽46安裝到加大的焊接墊48，所述焊接墊連接到跡線24。電橋電阻50安裝有面向焊接墊的鎳鉻合金或氧化鉭電阻。
用高氯酸鋯鉀和一至三重量百分比的Viton彈性體的混合物(108)包覆電橋電阻50(106)。將該混合物溶解在諸如Methylisobutylketone(甲基異丁酮)之類溶劑中，以形成合適的粘性液體，從而當電橋電阻50浸入液體時，在電阻上形成合適厚度的高氯酸鋯鉀(ZPP)層。ZPP/Viton混合物可乾燥(110)，以形成起爆藥料56。在起爆藥料或組合物56上包覆(112)溶解在一溶劑(例如乙酸乙酯)中的硝化纖維混合物(114)，以形成抗防潮的低粘性漆膜。然後乾燥硝化纖維層(116)。將氣體生成顆粒裝入鋁罐66(118)。將粘結劑施加在第一圓柱表面62上，並將裝載好的鋁罐66組裝到插塞58上(124)。固化粘結劑(126)，並電氣地測試起爆器(128)，並將其包裝起來以進行運輸(130)。
本發明的起爆器20包括具有兩根銅跡線24和一個Nichrome眯氧化鉭的電橋電阻50的電路板，且電橋電阻在電路板的一端處橫跨銅跡線安裝。在放置電阻處的銅跡線之間形成一電路板中的間隙。在電路板的另一端，導線引線或銷連接至導線跡線。在導線引線和橋接電阻50之間放置一齊納二極體。當銅跡線施加的電壓超過高壓全火力電壓一選擇的量時，如在靜電電荷施加在導線引線上所發生的這樣情況時，齊納二極體起作橫跨銅跡線的一短路件的作用。就在緊接導線引線到達電路板之前，導線引線穿過一鐵氧體磁芯3，該磁芯3阻擋住可能導致過早點火或起爆的高頻信號。導線引線、鐵氧體磁芯以及電路板(除了電橋電阻50所安裝的端部之外)鑲嵌模製在玻璃填充的尼龍6，6體中。該尼龍體大體呈圓柱形，並安裝到一圓筒形軟鋁罐66，該鋁罐66蓋住電橋電阻。鋁罐粘合到形成在尼龍體上的一圓周凹槽。該粘合在鋁罐66和尼龍本體之間形成一氣密封。在鋁罐粘合到位之前，對橋接電阻50覆層一無鉛和汞的引炸藥，如高氯酸鋯鉀，並在罐子中裝入諸如5-氨基四唑之類的氣體生成顆粒。氣體生成顆粒無需與起爆藥料直接接觸，不過它們可以取決於起爆器的定向。起爆器是熱線型的，其特點是快速燃燒或稱爆燃。這與用超聲爆震波觸發的炸藥形成對比。
可使用起爆器20來起爆一氣體發生器藥筒，它例如用以充脹安全氣囊，或者可以直接產生足夠的氣體以驅動各種氣體操動的機構，如座椅安全帶收縮器或類似裝置。
可以使用除了一齊納二極體54之外的抑制元件，例如可以使用一火花隙放電結構。
鋁可以壓接O形圈或其它彈性體裝置，以形成鋁罐與塑料插塞之間的氣密封。
當指定為特定的材料或塑料時，可以使用已知為基本上可互換或執行類似功能的其它的塑料。
權利要求
1.一種起爆器(20)和氣體發生器，它包括基本為矩形且呈平板形式的一電路板(22)，該電路板有一長向尺寸和一短向尺寸，並且一第一跡線(24)沿著電路板的長向尺寸從一引線端延伸到一熱線端，基本平行於第一跡線的一第二跡線(24)沿著電路板(22)的長向尺寸從引線端延伸到熱線端；在引線端連接至第一跡線(24)的一第一電源連接結構(38)；在引線端連接至第二跡線(24)的一第二電源連接結構(38)；在電路板(22)的熱線端處連接在第一跡線(24)和第二跡線(24)之間的一電橋電阻(50)；連接在第一跡線(24)和第二跡線(24)之間的、一用於抑制高壓的裝置(54)，且該裝置位於電路板(22)的第一端與第二端之間；圍繞第一電源連接結構(38)和第二電源連接結構(38)的一鐵氧體磁芯(30)，且該磁芯位於電路板(22)附近；一模製的塑料插塞(58)，其中，鐵氧體磁芯(30)、電路板(22)的第一端以及用於抑制高壓的裝置(54)位於該模製的塑料插塞內，模製塑料插塞具有形成一密封表面的部分；覆層電橋電阻(50)的一定量的起爆組合物(56)；以及含有一定量的氣體生成顆粒(72)的一罐子(66)，該罐子定位成接納電路(22)的第二端和電橋電阻(50)，且在密封表面處對模製的塑料插塞(58)氣密封。
2.如權利要求
1所述的起爆器(20)和氣體發生器，其特徵在於，罐子(66)用鋁製成。
3.如權利要求
1或2所述的起爆器(20)和氣體發生器，其特徵在於，起爆組合物(56)主要包括高氯酸鋯鉀。
4.如權利要求
1-3中任一項所述的起爆器(20)和氣體發生器，其特徵在於，起爆組合物(56)是高氯酸鋯鉀與一彈性體的混合物。
5.如權利要求
1-4中任一項所述的起爆器(20)和氣體發生器，其特徵在於，用於抑制高壓的裝置是一齊納二極體(54)。
6.如權利要求
1-5中任一項所述的起爆器(20)和氣體發生器，其特徵在於，模製的塑料插塞(58)用玻璃填充的尼龍6，6製成。
7.如權利要求
1所述的一種起爆器(20)和氣體發生器通過以下方法來製造(a)構造一具有兩導電跡線(24)的電路板(22)；(b)將一導線各焊接到電路板(22)的各跡線(24)上；(c)將一鐵氧體磁芯(30)定位在導線之上並靠近電路板(22)；(d)橫跨導電跡線(24)安裝一用來抑制高壓的裝置(54)；(e)將電路板(22)、抑制裝置(54)以及鐵氧體磁芯(30)定位在一模腔中，以使電路板的一第一部分以及兩導電跡線(24)的一第一部分從模腔伸出；(f)充注模腔以形成一插塞(58)，且電路板(22)的第一部分以及兩導電跡線(24)的第一部分從該插塞伸出；橫跨導電跡線(24)從插塞(58)伸出的部分安裝一電橋電阻(50)；(g)在電橋電阻(50)上形成一起爆藥料；(h)將氣體生成顆粒裝入一罐子(66)；以及(i)將罐子(66)附接到插塞(58)，以使當將電流通過電橋電阻(50)而點燃起爆藥料時，點燃氣體生成顆粒(72)。
專利摘要
一種起爆器(20)和氣體發生器，它包括一電路板(22)，該電路板的一端設有兩間隔開的銅跡線(24)和一Nichrome
文檔編號F42B3/12GKCN1678479SQ03820933
公開日2005年10月5日 申請日期2003年6月9日
發明者E·O·何塞, K·林 申請人:關鍵安全體系股份有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan