專利名稱：緊湊的多級充氣機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一用于空氣囊或其它安全約束裝置的充氣機，具體來說，涉及一緊湊的多級輸出混合/全煙火充氣機，其可有選擇地以不同速率和水平釋放氣體，因此，能使空氣囊或其它類型的可充氣的安全約束裝置根據(jù)不同的傳感器輸入而配置在不同的輸出水平上。
背景技術(shù)：
近來，一直存在有控制諸如空氣囊約束裝置之類的安全裝置的充氣速率和充氣量的要求，其根據(jù)諸如在碰撞時刻乘坐者的身材、位置、座位安全帶的使用，以及車輛速度之類的變量來控制充氣速率和充氣量。
為了對乘坐者提供最佳的保護(hù)，要求從氣囊充氣機送出不同水平的輸出。例如，對于未系安全帶的身材大的乘坐者的高速的碰撞，則要求氣囊快速充氣來提供對乘坐者最佳的約束。在身材較小的乘坐者甚或不在位置上的乘坐者的低速的沖撞中，則要求氣囊低的、較慢的速率，以致不造成對乘坐者不留心的傷害，但仍提供足夠的充氣來實現(xiàn)合適的約束。
在最近可供的具有多級的或變化的輸出功能的氣囊充氣機中，該性能的實現(xiàn)主要由這樣的充氣機來實現(xiàn)其由享有一個集管的同樣類型的兩個充氣機組成，或是享有一公共集管的公共壓力容器內(nèi)的個別的推進(jìn)腔室構(gòu)成。
例如，使用混合型的兩個分開的充氣機，導(dǎo)致大而重，且成本高的設(shè)計，因為幾乎每個部件都是雙份的。例如，有兩個獨特的壓力容器，帶有冗余多重的關(guān)閉件、密封件，在某些情形中還有擴散器或集管。此外，還有將兩個充氣機固定到一公共平臺上的額外的要求，這又增加成本、重量和制造的復(fù)雜程度。
具有封裝在一公共壓力容器內(nèi)的分開的推進(jìn)腔室的第二種方法，導(dǎo)致較有效的包裝，如果諸部件由兩個推進(jìn)充氣享用，則可減小成本。為了達(dá)到不同水平的充氣，授予Trowbridge等人的美國專利No.3,773,353已建議提供兩個單獨的充氣，并在慢充氣的事件中要求起動一個，而在高速碰撞的事件中要求起動兩個，因此，達(dá)到非?？斓某錃夂驮谶@種情況下必要的氣囊的展開。在此裝置中，兩個充氣布置在一個外殼內(nèi)，外殼充有加壓的無毒的氣體。該外殼由一爆破板密封，當(dāng)兩個充氣中的第一個引爆時，爆破板被一活塞和桿型結(jié)構(gòu)沖破。這種結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜和由此成本相當(dāng)昂貴的缺點。例如，必須有不少于三個爆破板的結(jié)構(gòu)。再者，充氣通過一內(nèi)外殼和一對應(yīng)的可爆破的封閉，各與容器和容器內(nèi)氣體隔離。
授予Allemann的美國專利No.3,905,515揭示另一多級充氣機組件，其使用兩個單獨的充氣并將充氣設(shè)置在一用來儲存一加壓的無毒氣體的腔室內(nèi)。然而，這種結(jié)構(gòu)甚至比美國專利No.3,773,353還要復(fù)雜。在此結(jié)構(gòu)中，爆破盤的一部分形成一可滑動的梭形滑閥件的頭部，其突出到一排氣通道內(nèi)，它在引爆兩個充氣中的一個或兩個之后，部分地節(jié)流氣體的流出。
因此，需要有一種用于氣囊和諸如此類裝置的有成本效益的、重量輕、緊湊、簡單的多級的充氣機。本發(fā)明的新穎改進(jìn)的多級充氣機滿足這種需要。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的諸多缺點并提供一運行可靠的、有成本效益的、重量輕、緊湊、簡單的多級的充氣機。
本發(fā)明的另一目的是提供一帶有兩個氣體發(fā)生器的多級充氣機，其根據(jù)由沖撞或諸如此類事件引起的傳感器的輸入，以不同的速率單獨地、同時地，或按定時順序地實施氣囊充氣。
本發(fā)明的另一目的是提供一多級充氣機，其使用一用于混合型氣體發(fā)生器和一全煙火型氣體發(fā)生器的公共的壓力容器。
本發(fā)明的還有一目的是提供這樣一多級充氣機，其構(gòu)造簡單，易于組裝，最大程度地減小成本和組件的尺寸。
通過提供一用來對諸如氣囊之類的汽車安全約束裝置進(jìn)行充氣的多級充氣裝置，達(dá)到本發(fā)明的上述的和其它的諸目的，所述充氣裝置包括一用于初級的混合型氣體發(fā)生器和次級的全煙火型氣體發(fā)生器(它們彼此隔離)的公共的壓力容器。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，任何的氣體發(fā)生器可以是初級的發(fā)生器。從初級和次級氣體發(fā)生器出來的氣體被引導(dǎo)到一用于氣囊充氣的公共的集管內(nèi)。在一單一的多級充氣機中的混合型氣體發(fā)生器和全煙火型氣體發(fā)生器的組合可將尺寸和成本減到最小。再者，可采用諸如磁力成形、型鍛、卷邊和焊接之類的簡單的組裝方法，來組裝多級充氣機，因為其結(jié)構(gòu)簡單。
附圖的簡要說明

圖1是本發(fā)明的多級充氣機的第一實施例的側(cè)視的截面圖；以及圖2是構(gòu)造成單級操作的本發(fā)明的充氣機的第二實施例的側(cè)視的截面圖。
具體實施例方式
圖1示出本發(fā)明的多級氣囊充氣機10的一第一實施例。充氣機10包括一由諸如鋼、鋁或諸如此類材料的任何合適材料形成的細(xì)長的壓力容器12。一由諸如鋼、鋁或諸如此類材料的任何合適材料形成并支承一初級啟動器16的點燃器本體14，它采用諸如摩擦焊接18的任何合適的方式固定到壓力容器12的第一端。壓力容器12形成有一靠近其中間部分的凹口20，其可呈一環(huán)形凹口的形式，或諸如窩坑的多個分離的凹口的形式。凹口20起作在凹口和啟動器16之間形成壓力容器的第一氣體發(fā)生部分22，在凹口20和壓力容器12的第二或相對端之間形成一第二氣體儲存部分24。
在壓力容器的第一氣體發(fā)生部分22內(nèi)，安裝有一靠近凹口20的支承環(huán)26和一鄰近支承環(huán)設(shè)置并包括一帶有與支承環(huán)26接合的環(huán)形突緣的開有小孔的底板的初級顆粒陷阱28。任何合適結(jié)構(gòu)的初級氣體發(fā)生動力體(諸如由任何合適的氣體發(fā)生成分形成的小球)安裝在鄰近初級顆粒陷阱28的開有小孔的底板的壓力容器12的第一部分22內(nèi)。氣體發(fā)生小球30可包含在任何合適類型的一袋子32內(nèi)，或可散裝在鄰近初級顆粒陷阱28的壓力容器部分22內(nèi)，沒有周圍的袋子或諸如此類的包裹物。再者，初級動力體30可呈一固體顆?；蛑T如此類形狀的形式。
在與顆粒陷阱28相對的初級動力體30的一側(cè)，設(shè)置有一包圍一增壓充氣36的動力體杯34。動力體杯34設(shè)置有一鄰近啟動器16設(shè)置的打孔的端部。一保持夾38或諸如此類的零件接合動力體杯34的環(huán)形突緣和壓力容器12的周圍部分，以與顆粒陷阱28成間隔的關(guān)系保持動力體杯34就位，從而封閉初級動力體30。
一由諸如鋼、鋁或諸如此類材料的任何合適材料形成的壓力容器封閉40，以諸如摩擦焊接42或諸如此類方法的任何合適的方式固定到壓力容器12的相對的或第二的端部。壓力容器封閉40具有一通過其間延伸的小孔44，以及一安裝在壓力容器12的第二氣體儲存部分24附近的內(nèi)端上的放大的凹陷內(nèi)的阻塞墊圈46。阻塞墊圈46卷邊或焊接在一定位置上，并具有一中心小孔48，其尺寸小于壓力容器封閉40的小孔44。設(shè)置在阻塞墊圈46和壓力容器封閉小孔44之間的是，一任何合適結(jié)構(gòu)的初級爆破盤50，它可用激光焊接到壓力容器封閉40上。壓力容器封閉40的外端形成有一環(huán)形的突緣52，一打孔的碎片篩或過濾器54安裝在該突緣上。
壓力容器12的第一氣體發(fā)生部分22和第二氣體儲存部分24充以施加預(yù)定壓力的諸如氬氣和氦氣混合的惰性氣體?？墒褂萌魏蔚亩栊詺怏w或氣體混合物。因此，壓力容器12包封一混合型的初級氣體發(fā)生器。
一全煙火型的第二氣體發(fā)生器60包括一由諸如鋼、鋁或諸如此類材料的任何合適材料形成的外殼62，其內(nèi)端采用磁力成形、卷邊或諸如此類的方法固定在壓力容器封閉40和壓力容器12上。類似于滾動卷邊那樣，磁力成形利用一電磁場來移動金屬。
第二氣體發(fā)生器外殼62包括一具有多個間隔開的小孔64的集管部分，諸小孔包圍碎片篩54并與氣囊(未示出)或其它被充氣的裝置連通。一阻塞板66安裝在外殼62內(nèi)并設(shè)置在碎片篩54的外端附近。阻塞板66具有一開口68，其被安裝在阻塞板外側(cè)或內(nèi)側(cè)上的任何合適結(jié)構(gòu)的一第二爆破盤70所封閉。一第二顆粒陷阱72安裝在阻塞板66的外側(cè)上的第二氣體發(fā)生器外殼62內(nèi)，并包括一開孔的底板和一與阻塞板接合的環(huán)形突緣。呈氣體發(fā)生小球形式的第二氣體發(fā)生動力體74設(shè)置在鄰近第二顆粒陷阱72的開有小孔的底板附近的外殼62內(nèi)，并較佳地包封在一防蒸汽的阻擋袋子76內(nèi)。第二動力體可以是任何合適的結(jié)構(gòu)或成分。一第二啟動器78安裝在外殼62的外端上，并鄰近外殼62內(nèi)的第二動力體74設(shè)置。
在組裝本發(fā)明的充氣機10的過程中，支承環(huán)26、初級顆粒陷阱28、初級動力體30、帶有增壓充氣36的動力體杯34，以及保持夾38插入在壓力容器12的氣體發(fā)生部分22的第一端內(nèi)，并固定在一定位置上。壓力容器12內(nèi)的凹口20確保這些部件在壓力容器12的氣體發(fā)生部分22內(nèi)的合適定位。此后，安裝在其上的具有啟動器16的點燃器本體14固定在壓力容器12的第一端上。
在組裝氣體發(fā)生部分22內(nèi)的諸部件之前、之后或之同時，具有阻塞墊圈46、初級爆破盤50和安裝在其上的碎片篩54的壓力容器封閉40，固定在鄰近其氣體儲存部分的壓力容器12的第二的或相對的端部。通過一在點燃器本體14內(nèi)或任何其它合適的部位處的充氣開口(未示出)，壓力容器12的第一氣體發(fā)生部分22和氣體儲存部分24被充以施加預(yù)定壓力的惰性氣體的混合物。
然后，包含有如上所述的次級氣體發(fā)生部件的第二氣體發(fā)生器外殼62的內(nèi)部敞開端，以上述的方式定位在壓力容器封閉40上并固定在壓力容器封閉40和壓力容器12上。因為充氣機10的結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)該指出的是，其易于組裝成一多級輸出的混合型/全煙火型充氣機，并可將其尺寸減到最小。
用于初級動力體30、增壓充氣36和次級動力體74的氣體發(fā)生部分的類型將取決于充氣機10的要求的多級輸出的操作?？墒褂迷诒炯夹g(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員知識的范圍內(nèi)的任何合適的氣體發(fā)生部分。
在充氣機10的一操作中，一旦檢測到的車輛沖撞或諸如此類事件，初級啟動器16將發(fā)火點燃增壓充氣36和初級動力體30，以產(chǎn)生初級燃燒氣體，燃燒氣體通過初級顆粒陷阱28進(jìn)入到含有加壓的惰性氣體混合物的氣體儲存部分24內(nèi)。由初級燃燒氣體引起的惰性氣體混合物的進(jìn)一步加壓致使初級爆破盤50失效，并允許加壓氣體通過阻塞墊圈46內(nèi)的開口48，通過壓力容器封閉40內(nèi)的小孔44退出，然后，通過碎片篩54和在次級氣體發(fā)生器外殼62內(nèi)的集管小孔64，從而對氣囊(未示出)充氣。
在初級混合型氣體發(fā)生器致動和氣囊被充氣之后，次級啟動器78發(fā)火點燃次級動力體74，并產(chǎn)生次級的氣體，它將通過次級顆粒陷阱72，以爆破次級爆破盤70，并進(jìn)入碎片篩54和壓力容器12的氣體儲存部分24。這樣，由于壓力容器12的氣體儲存部分24用作一用于次級氣體的氣腔的緣故，全煙火型次級動力體設(shè)置成最大程度減小對氣囊再充氣的方式。
根據(jù)車輛沖撞的特性和其它的諸如乘坐者的身材、位置之類的變數(shù)，次級動力體74可在點燃初級動力體30之前或之后，單獨地、同時地或按定時順序地著火，以形成不同速率和水平的氣囊的充氣。全煙火型的次級動力體74的燃燒氣體在退出次級外殼62內(nèi)的集管小孔64對氣囊充氣之前，當(dāng)它們進(jìn)入到碎片篩54時，次級動力體74的燃燒氣體被來自壓力容器12的氣體儲存部分24的加壓的惰性氣體冷卻。
圖2示出充氣機10的一第二實施例，其中，它被修改為單級的充氣。在第二實施例中，安裝在壓力容器12內(nèi)并固定在其上的混合型初級充氣機，基本上與圖1所示的第一實施例相同。代替全煙火型的次級氣體發(fā)生器60，一圍繞碎片篩54的具有出口孔82的集管80，采用磁力成形或諸如此類的方法安裝在壓力容器封閉40和壓力容器12上。集管80在其外端上設(shè)置有一安裝螺栓84或諸如此類的零件。因此，應(yīng)該指出的是，本充氣機10的簡單的結(jié)構(gòu)允許為多級的或單級的操作容易地進(jìn)行組裝。
盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合被認(rèn)為是目前最實用和最佳的實施例作了描述，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不局限于所揭示的實施例，恰巧相反，本發(fā)明旨在涵蓋包括在附后權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的各種改型和等價的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一用來對一氣囊或其它安全約束裝置充氣的多級充氣機，其包括一細(xì)長的壓力容器，其具有一帶有第一敞開端的初級氣體發(fā)生部分和一帶有第二敞開端的氣體儲存部分；所述初級氣體發(fā)生部分具有一初級啟動器和設(shè)置在其中的初級氣體發(fā)生動力體，所述啟動器安裝在一點火器本體上，在所述第一敞開端，點火器本體固定在所述的壓力容器并封閉所述的壓力容器；一壓力容器封閉固定在所述壓力容器的所述第二端，所述封閉具有一通過其間的小孔，以及一固定在其上的初級爆破盤，以閉合所述的小孔；所述氣體儲存部分具有一施加一預(yù)定壓力的惰性氣體；以及一全煙火型的次級充氣機固定在所述第二端處的所述壓力容器和封閉上，所述次級充氣機包括一次級外殼，其具有一次級的啟動器和設(shè)置在其中的次級氣體發(fā)生動力體，一阻塞板定位在所述次級動力體和所述壓力容器封閉之間，所述阻塞板具有一通過其間的開口，以及一固定在其上的次級爆破盤，以閉合所述的開口。
2.如權(quán)利要求1所述的充氣機，其特征在于，所述壓力容器具有一凹口，用來形成所述初級氣體發(fā)生部分和所述氣體儲存部分。
3.如權(quán)利要求2所述的充氣機，其特征在于，所述初級氣體發(fā)生部分具有一設(shè)置在其中的與所述凹口接合的支承環(huán)，以及一鄰近所述支承環(huán)設(shè)置并具有鄰近所述初級動力體設(shè)置的開有小孔的底板的初級顆粒陷阱。
4.如權(quán)利要求3所述的充氣機，其特征在于，還包括一設(shè)置在所述初級氣體發(fā)生部分內(nèi)與所述初級顆粒陷阱相對的所述初級動力體一側(cè)上的增壓充氣，所述增壓充氣鄰近所述啟動器設(shè)置，以及一在所述初級氣體發(fā)生部分內(nèi)與所述壓力容器的鄰近表面接合的保持夾，以將所述增壓充氣、所述初級動力體、所述初級顆粒陷阱以及所述支承環(huán)保持就位。
5.如權(quán)利要求1所述的充氣機，其特征在于，一碎片篩固定在所述壓力容器封閉的外部，并與所述封閉的小孔連通。
6.如權(quán)利要求1所述的充氣機，其特征在于，所述壓力容器、所述封閉和所述次級充氣機外殼由金屬形成，所述次級充氣機外殼通過磁力成形固定在所述壓力容器和所述封閉上。
7.如權(quán)利要求1所述的充氣機，其特征在于，一開有小孔的次級顆粒陷阱設(shè)置在所述次級動力體和所述阻塞板之間的所述次級外殼上。
8.如權(quán)利要求1所述的充氣機，其特征在于，所述次級充氣機的外殼包括一集管部分，其具有多個通過其間并與所述壓力容器封閉中的小孔連通的出口孔。
9.如權(quán)利要求5所述的充氣機，其特征在于，所述阻塞板與所述碎片篩的外端接合，所述次級充氣機的外殼包括一集管部分，其具有包圍所述碎片篩并與碎片篩連通的多個出口孔。
10.如權(quán)利要求1所述的充氣機，其特征在于，所述阻塞板開口基本上與所述壓力容器的封閉的小孔對齊。
11.如權(quán)利要求1所述的充氣機，其特征在于，所述次級動力體封裝在一防蒸汽的阻擋袋子內(nèi)。
12.如權(quán)利要求1所述的充氣機，其特征在于，所述壓力容器封閉還包括一阻塞墊圈，其具有一通過其間并與所述封閉的小孔對齊的開口，所述初級爆破盤設(shè)置在所述阻塞墊圈開口和所述封閉的小孔之間。
13.一形成用于氣囊或其它安全約束裝置的多級充氣機的方法，其包括以下諸步驟提供一細(xì)長的壓力容器，其具有一靠近中間部分的凹口，用來形成一帶有第一敞開端的初級氣體發(fā)生部分和一帶有第二敞開端的氣體儲存部分；將初級氣體發(fā)生動力體插入到所述初級氣體發(fā)生部分；將具有一安裝在其內(nèi)端上的啟動器的點火器本體固定到所述壓力容器的所述第一敞開端；在組裝所述初級動力體和所述點火器本體之前、之后或之同時，將一壓力容器封閉固定在所述壓力容器的所述第二敞開端，所述壓力容器封閉具有一通過其間的小孔，以及一固定在其上的初級爆破盤，以閉合所述的小孔；以及將一全煙火型的次級充氣機安裝在所述封閉和所述壓力容器上，所述次級充氣機包括一次級外殼，其具有一次級的啟動器和設(shè)置在其中的次級氣體發(fā)生動力體，一阻塞板定位在所述次級動力體和所述壓力容器封閉之間，所述阻塞板具有一通過其間的開口，以及一固定在其上的次級爆破盤，以閉合所述的開口。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述壓力容器和所述次級充氣機外殼由金屬形成，所述次級充氣機外殼通過磁力成形固定在所述壓力容器和所述封閉上。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述點火器本體和所述壓力容器封閉由金屬形成，并通過焊接固定到所述壓力容器。
16.一用于氣囊或其它安全約束裝置的充氣機，其包括一細(xì)長的壓力容器，其具有一帶有第一敞開端的初級氣體發(fā)生部分和一帶有第二敞開端的氣體儲存部分；所述初級氣體發(fā)生部分具有一初級啟動器和設(shè)置在其中的初級氣體發(fā)生動力體，所述啟動器安裝在一點火器本體上，在所述第一敞開端，點火器本體固定在所述的壓力容器并封閉所述的壓力容器；一壓力容器封閉固定在所述壓力容器的所述第二端，所述封閉具有一通過其間的小孔，以及一固定在其上的初級爆破盤，以閉合所述的小孔；所述氣體儲存部分具有一施加一預(yù)定壓力的惰性氣體；以及一固定到所述壓力容器和所述封閉上的集管，所述集管包括與所述封閉的小孔連通的多個出口小孔。
17.如權(quán)利要求16所述的充氣機，其特征在于，一碎片篩安裝在所述壓力容器封閉的外部，并與所述封閉的小孔連通，且所述集管的出口開口設(shè)置在所述碎片篩的周圍。
18.如權(quán)利要求16所述的充氣機，其特征在于，一阻塞墊圈安裝在所述壓力容器封閉的內(nèi)部上，其包括一通過其間并與所述封閉的小孔對齊的開口，所述初級爆破盤設(shè)置在所述阻塞墊圈開口和所述封閉的小孔之間。
19.如權(quán)利要求16所述的充氣機，其特征在于，所述壓力容器包括一凹口，用來形成所述初級氣體發(fā)生部分和所述氣體儲存部分。
20.如權(quán)利要求16所述的充氣機，其特征在于，所述壓力容器和所述集管由金屬形成，所述集管通過磁力成形固定在所述壓力容器和所述封閉上。
全文摘要
一用來對一氣囊或其它安全約束裝置充氣的多級充氣機，它包括一細(xì)長的壓力容器，其具有一帶有第一敞開端的初級氣體發(fā)生部分和一帶有第二敞開端的氣體儲存部分(24)。初級氣體發(fā)生部分具有一初級啟動器(16)和設(shè)置在其中的初級氣體發(fā)生動力體(30)，啟動器安裝在一點火器本體上，在壓力容器的第一敞開端，點火器本體固定在壓力容器并封閉所述的壓力容器。一壓力容器封閉(40)固定在壓力容器的第二端上，封閉具有一通過其間的小孔，以及一初級爆破盤(50)固定在其上，以閉合所述的封閉。氣體儲存部分具有一施加一預(yù)定壓力的惰性氣體。一全煙火型的次級充氣機固定在所述第二端處的壓力容器和封閉上。次級充氣機包括一次級外殼，其具有一次級的啟動器和設(shè)置在其中的次級氣體發(fā)生動力體。一具有一通過其間的開口的阻塞板(66)定位在次級動力體和壓力容器封閉之間。一次級爆破盤(70)固定在阻塞板上，以閉合其中的開口。
文檔編號B60R21/264GK1556760SQ02818391
公開日2004年12月22日 申請日期2002年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月16日
發(fā)明者R·C·齊姆布里齊, B·O·索馬斯, D·H·弗里爾, J·M·羅斯, D·E·格里斯特三世, R C 齊姆布里齊, 弗里爾, 格里斯特三世, 索馬斯, 羅斯 申請人:大西洋研究有限公司