專利名稱：煙火式側(cè)向碰撞充氣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及在使可膨脹的保護(hù)氣囊緩沖器膨脹時(shí)使用的充氣器，且尤其涉及提供膨脹氣體以使汽車中的側(cè)向氣囊快速膨脹的煙火式充氣器。
氣囊系統(tǒng)是用于汽車的輔助安全系統(tǒng)的一個(gè)例子，且開發(fā)用來在撞車時(shí)保護(hù)車輛上的乘客免受持續(xù)的傷害。在撞車時(shí)，氣囊中迅速充滿膨脹氣體，以在車輛上的乘客和車輛的堅(jiān)硬表面之間設(shè)置一能量吸收緩沖器。膨脹后的氣囊吸收乘客的能量以為乘客提供受控的逐漸減速，而且氣囊還提供將作用在乘客身上的負(fù)荷分散的緩沖器。
充氣器是氣囊系統(tǒng)中將膨脹氣體釋放進(jìn)折疊的氣囊中用的裝置。膨脹氣體在不到一秒的時(shí)間內(nèi)將氣囊快速充滿，從而氣囊在乘客與氣囊相互作用之前即完全展開。適用于使側(cè)向氣囊膨脹的一普通類型的充氣器是煙火式充氣器。煙火式充氣器包括煙火材料或氣體發(fā)生物質(zhì)(gas generant)。氣體發(fā)生物質(zhì)為一種放熱化學(xué)混合物，在點(diǎn)火后該氣體發(fā)生物質(zhì)產(chǎn)生氣體燃燒產(chǎn)物或膨脹氣體。膨脹氣體離開充氣器并流進(jìn)折疊的氣囊中。
煙火式側(cè)向碰撞充氣器需要尺寸相對(duì)較小以適應(yīng)對(duì)側(cè)向碰撞充氣器的嚴(yán)苛的尺寸和結(jié)構(gòu)限制。US 6065774提出了一種具有一過濾系統(tǒng)的管狀側(cè)向碰撞充氣器，該過濾系統(tǒng)由一層膨脹金屬片組成。US 5556131提出了一種簡(jiǎn)單且尺寸較小的煙火式側(cè)向碰撞充氣器。
根據(jù)本發(fā)明的一種煙火式側(cè)向碰撞充氣器具有一包括點(diǎn)火材料的點(diǎn)火器，在施加了熱量之后該點(diǎn)火材料點(diǎn)燃。一種氣體發(fā)生物質(zhì)毗鄰點(diǎn)火器放置，從而使點(diǎn)火器直接點(diǎn)燃?xì)怏w發(fā)生物質(zhì)。一過濾器毗鄰氣體發(fā)生物質(zhì)放置。一過濾器外殼容納整個(gè)過濾器。該過濾器外殼具有繞其周圍布置的多個(gè)出口。諸出口與過濾器對(duì)準(zhǔn)。用于填充一氣囊的膨脹氣體只通過點(diǎn)火材料和氣體發(fā)生物質(zhì)的燃燒而生成。


圖1是一煙火式側(cè)向碰撞充氣器的橫截面圖；圖2是煙火式側(cè)向碰撞充氣器的第二個(gè)實(shí)施例的橫截面圖；圖3是煙火式側(cè)向碰撞充氣器的第三個(gè)實(shí)施例的橫截面圖；圖4是煙火式側(cè)向碰撞充氣器的第四個(gè)實(shí)施例的橫截面圖；圖5是煙火式側(cè)向碰撞充氣器的第五個(gè)實(shí)施例的橫截面圖。
參見圖1，該圖示出了一側(cè)向碰撞充氣器10的橫截面圖。該充氣器10具有用于點(diǎn)燃?xì)怏w生成物質(zhì)52的一電點(diǎn)火器11。該電點(diǎn)火器11可操作地與一電子控制單元(未示出)連接。該電子控制單元接收來自碰撞和/或車輛乘客傳感器的電信號(hào)。該碰撞傳感器測(cè)量減速度，而車輛乘客傳感器測(cè)量乘客的尺寸以及乘客相對(duì)于折疊氣囊的位置。電子控制單元通過運(yùn)行算法來處理信號(hào)，以判定是否應(yīng)該展開側(cè)向氣囊(未示出)。如果電子控制單元判定需要展開側(cè)向氣囊，則電子控制單元向側(cè)向碰撞充氣器10發(fā)送一點(diǎn)火信號(hào)，從而將膨脹氣體充入側(cè)向氣囊中。
側(cè)向碰撞充氣器10在電點(diǎn)火器11接收到來自電子控制單元的點(diǎn)火信號(hào)后展開。電點(diǎn)火器11具有一對(duì)互相絕緣的電極20。該對(duì)電極20通過一具有很大電阻的電橋標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線互相連接。該電橋標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線被埋在如高氯酸鋯鉀(zirconium perchlorate potassium)的點(diǎn)火材料18中。隨著電流流過電點(diǎn)火器11上的電橋標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線就會(huì)產(chǎn)生熱量，該熱量用于點(diǎn)燃點(diǎn)火材料18。點(diǎn)火材料18的燃燒產(chǎn)生熱的氣體產(chǎn)物。一固定環(huán)25與點(diǎn)火器11連接，其功能是將熱的氣體產(chǎn)物從點(diǎn)火器11導(dǎo)向氣體生成物質(zhì)杯子26的蓋子28。固定環(huán)25具有圓筒形的幾何形狀并將點(diǎn)火器11的點(diǎn)火材料18包圍住。來自點(diǎn)火器11的氣體產(chǎn)物沖破氣體生成物質(zhì)杯子26的蓋子28，從而使氣體生成物質(zhì)暴露于來自點(diǎn)火器11的氣體產(chǎn)物。本發(fā)明中的點(diǎn)火器11直接點(diǎn)燃生成物質(zhì)杯子26中的氣體生成物質(zhì)52。本發(fā)明不需要增壓結(jié)構(gòu)或增強(qiáng)器來點(diǎn)燃?xì)怏w生成物質(zhì)52。本發(fā)明采用的是電橋標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線，但也可采用其它熱源，比如半導(dǎo)體電橋點(diǎn)火器等。
氣體生成物質(zhì)52為一種包括燃料和氧化劑的煙火混合物。燃料是從以下一種或多種中選出的四唑、氨基四唑、硝基胍、胍硝酸鹽、三唑等。氧化劑從以下一種或多種中選出氧化物、硝酸鹽、硝酸氨、氯酸鹽、高氯酸鹽等。一旦被點(diǎn)燃。氣體生成物質(zhì)52迅速燃燒以產(chǎn)生可用于使氣囊膨脹的氣體。
點(diǎn)火器固定器12適用于容納點(diǎn)火器11。點(diǎn)火器11通過過盈配合固定在位，然而，點(diǎn)火器11也可通過螺紋連接、粘結(jié)、焊接等來固定。點(diǎn)火器固定器12可包括一種金屬材料或塑料材料。如果點(diǎn)火器固定器12為注模而成，塑料材料必須可承受焊接過程中的變形。在面對(duì)氣體生成物質(zhì)52的端部處，點(diǎn)火器固定器12具有一環(huán)形凸緣13。凸緣13、點(diǎn)火器固定器12的外表面呈圓筒形。
在圖1中，氣體生成物質(zhì)52被顯示為小球或顆粒狀并隨機(jī)地分布在氣體生成物質(zhì)杯子26中的空間中。氣體生成物質(zhì)杯子26具有面對(duì)點(diǎn)火器11的開口端27。蓋子28通過超聲波焊接或任何其它適合的方式固定連接于氣體生成物質(zhì)杯子26的開口端27。帶有密封的蓋子28的氣體生成物質(zhì)杯子26提供容納氣體生成物質(zhì)52的氣密空間。為了防止氣體生成物質(zhì)顆粒之間的碰撞和磨損，可在氣體生成物質(zhì)52中加入陶瓷間隔物質(zhì)(未示出)以填充氣體生成物質(zhì)杯子26中的空閑空間。
將氣體生成物質(zhì)杯子26置于擴(kuò)散器室41中。擴(kuò)散器室41具有一第一端43，該第一端繞點(diǎn)火器固定器12的凸緣13彎曲；且該擴(kuò)散器室41具有一第二端44，該第二端包括多個(gè)孔42。將擴(kuò)散器室41可伸縮地插入過濾器外殼51中，并用焊接或其它合適的方式將其固定。氣體生成物質(zhì)杯子26的縱軸線與過濾器37的縱軸線平行。過濾器外殼51具有多個(gè)繞其周邊布置的出口40。諸出口40與過濾器37對(duì)準(zhǔn)，或者換句話說，一垂直于過濾器外殼51、并且通過諸出口40的幾何平面將穿過過濾器37的一部分。只要使在膨脹氣體離開充氣器10時(shí)充氣器10不受推力作用，則可以改變出口40的數(shù)量和尺寸。諸出口40未被覆蓋，因此在過濾器外殼51中有空氣。過濾器外殼51容納過濾器37，而過濾器37由擴(kuò)散器室41的第二端44和過濾器外殼51的閉合端36固定在位。過濾器37由金屬線制成并被編織成用來收集由氣體生成物質(zhì)52的燃燒而生成的固體顆粒。過濾器防止顆粒進(jìn)入折疊的氣囊中，并防止可能由此引起的氣囊緩沖器的結(jié)構(gòu)損壞。過濾器37還充當(dāng)散熱器以降低膨脹氣體的溫度。
圖2-5所示的實(shí)施例與圖1所示的實(shí)施例有很大關(guān)聯(lián)。因此相同的組件用同樣的標(biāo)號(hào)來表示。圖2所示充氣器10具有調(diào)節(jié)離開氣體生成物質(zhì)杯子26的氣流的一擋流板30。該擋流板30通常呈圓盤形，帶有使膨脹氣體通過的多個(gè)開口31。擋流板30中的開口31的尺寸和數(shù)量可以變化而不會(huì)背離本發(fā)明的范圍。
在圖2中，充氣器10具有一充氣器外殼35，該外殼具有與其形狀相關(guān)聯(lián)的一杯子。充氣器外殼35的開口端與點(diǎn)火器固定器12固定連接。充氣器外殼35具有多個(gè)繞其周邊布置的出口40。過濾器37、擋流板30和氣體生成物質(zhì)杯子26置于充氣器外殼35中，由此過濾器37最靠近充氣器外殼35的閉合端36放置。擋流板30毗鄰過濾器37放置，氣體生成物質(zhì)杯子26毗鄰擋流板放置。出口40與過濾器37對(duì)準(zhǔn)，或者換句話說，一垂直于過濾器外殼51、并且通過出口40的幾何平面將穿過過濾器37的一部分。只要使在膨脹氣體離開充氣器10時(shí)充氣器10不受到推力作用，則可以改變出口40的數(shù)量和尺寸。
在圖3中，擴(kuò)散器室45具有不同的設(shè)計(jì)。圖1所示的擴(kuò)散器室41向內(nèi)變細(xì)的位置離擴(kuò)散器室41的第二端44比離第一端43更近，而圖3所示的擴(kuò)散器室45向內(nèi)變細(xì)的位置離擴(kuò)散器室45的第一端43比離第二端44更近。
在圖4中，點(diǎn)火器固定器14具有與圖1所示的點(diǎn)火器固定器12不同的設(shè)計(jì)。點(diǎn)火器固定器14可由金屬材料或塑料材料制成。點(diǎn)火器固定器14具有一突起15，該突起15最寬的部分的位置大致與點(diǎn)火器固定器14的諸端部的間隔大致相等。出于組裝的目的，擴(kuò)散器室41繞突起15的平坦部分16卷起，從而將點(diǎn)火器固定器14的突起15置于擴(kuò)散器室41內(nèi)部。圖4中充氣器10中的氣體生成物質(zhì)杯子26不包括蓋子。
在圖5中，充氣器10沒有氣體生成物質(zhì)杯子26。氣體生成物質(zhì)52存在燃燒室46中。燃燒室46具有多個(gè)位于燃燒室46的第二端44上的孔42?？?2由爆破片50密封以防止水分侵入燃燒室46。點(diǎn)火器固定器17通過周邊焊接固定連接于燃燒室46的第一端43。點(diǎn)火器固定器17通常呈圓筒形且點(diǎn)火器固定器17大約一半可伸縮地插入燃燒室46中。燃燒室中的氣體生成物質(zhì)52氣密密封，因?yàn)橹T孔42被爆破片50蓋住，且點(diǎn)火器固定器17將燃燒室46的開口端關(guān)閉。
現(xiàn)在將討論圖1-4所示的充氣器10的工作情況。在檢測(cè)到即將發(fā)生的或?qū)嶋H發(fā)生的碰撞時(shí)，電子控制單元(未示出)向充氣器10的點(diǎn)火器11發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)。電流流過點(diǎn)火器11的電橋標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線。電橋標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線產(chǎn)生足夠的熱量將點(diǎn)火材料18點(diǎn)燃。固定環(huán)將熱的氣體從點(diǎn)火材料18導(dǎo)向氣體生成物質(zhì)杯子26的蓋子28。其結(jié)果，來自點(diǎn)火材料18的熱氣體將氣體生成物質(zhì)杯子26的蓋子28沖破，使氣體生成物質(zhì)杯子26中的氣體生成物質(zhì)52開始燃燒。膨脹氣體使氣體生成物質(zhì)杯子26的底部破裂，并流經(jīng)擴(kuò)散器室41、45的諸孔42(圖1、3和4)或擋流板30中的諸開口31(圖2)。膨脹氣體基本平行于充氣器10的縱軸線流動(dòng)，且膨脹氣體的大部分氣體分子與過濾器外殼51(圖1、3和4)或充氣器外殼(圖2)的閉合端36碰撞。與閉合端36的碰撞使氣體分子在通過過濾器37之前反彈離開閉合端36，形成膨脹氣體的湍流路徑。該湍流路徑使氣體分子的動(dòng)能減少?gòu)亩鋮s膨脹氣體。膨脹氣體通過過濾器37，該過濾器將膨脹氣體所攜帶的固體顆粒捕集下來，最終膨脹氣體通過諸出口40離開充氣器10。由于大部分的氣體分子要從過濾器外殼51的閉合端36反彈，因此為了延長(zhǎng)氣體分子在充氣器中的行進(jìn)時(shí)間，將出口40布置得離擴(kuò)散器室41的第二端44比離過濾器外殼51的閉合端36更近。
圖5所示的充氣器10的工作情況略有不同，因?yàn)槌錃馄?0沒有氣體生成物質(zhì)杯子26。對(duì)于圖5中的充氣器10，來自點(diǎn)火材料18的熱氣體直接流進(jìn)燃燒室46中以點(diǎn)燃?xì)怏w生成物質(zhì)52。來自膨脹氣體的力使爆破片50破裂，使熱的燃燒氣體流進(jìn)過濾器外殼51中。膨脹氣體基本平行于充氣器10的縱軸線流動(dòng)，大部分的氣體分子與過濾器外殼51的閉合端36碰撞。與閉合端36的碰撞使氣體分子反彈離開閉合端36，形成膨脹氣體的湍流路徑。然后，膨脹氣體通過過濾器37，隨后通過諸出口40流出充氣器10。
權(quán)利要求
1.一種充氣器(10)包括一點(diǎn)火器(11)，該點(diǎn)火器具有點(diǎn)火材料(18)，在施加了熱量之后該點(diǎn)火材料點(diǎn)燃；一種氣體發(fā)生物質(zhì)(52)，該物質(zhì)毗鄰點(diǎn)火器(11)放置，由此使點(diǎn)火器(11)直接點(diǎn)燃?xì)怏w發(fā)生物質(zhì)(52)；一過濾器(37)，該過濾器毗鄰氣體發(fā)生物質(zhì)(52)放置；以及，一過濾器外殼(51)，該過濾器外殼容納整個(gè)過濾器(37)；該過濾器外殼(51)具有繞其周圍布置的多個(gè)出口，諸出口與過濾器(37)對(duì)準(zhǔn)；其中，用于填充一氣囊的膨脹氣體只通過點(diǎn)火材料(18)和氣體發(fā)生物質(zhì)(52)的燃燒而生成。
2.如權(quán)利要求1所述的充氣器(10)，其特征在于，還包括一用于存放氣體生成物質(zhì)(52)的氣體生成物質(zhì)杯子(26)，其中，氣體生成物質(zhì)杯子(26)的一開口端(27)面對(duì)點(diǎn)火器(11)，一蓋子(28)與氣體生成物質(zhì)杯子(26)的開口端(27)連接，為氣體生成物質(zhì)(52)形成空氣密封環(huán)境。
3.如權(quán)利要求2所述的充氣器(10)，其特征在于，還包括一固定環(huán)(25)，該固定環(huán)圍繞點(diǎn)火器(11)的點(diǎn)火材料(18)并呈大致的圓筒形，該固定環(huán)(25)將由點(diǎn)火材料(18)的燃燒而產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物集中到氣體生成物質(zhì)杯子(26)的蓋子(28)中。
4.如權(quán)利要求2所述的充氣器(10)，其特征在于，還包括一擴(kuò)散器室(41)，該擴(kuò)散器室(41)將氣體生成物質(zhì)杯子(26)完全容納，其中擴(kuò)散器室(41)具有面對(duì)點(diǎn)火器(11)的一第一端和具有多個(gè)空(44)的一第二端。
5.如權(quán)利要求4所述的充氣器(10)，其特征在于，擴(kuò)散器室(41)的一壁向內(nèi)變細(xì)的位置離擴(kuò)散器室(41)的第一端(43)或第二端(44)更近。
6.如權(quán)利要求4所述的充氣器(10)，其特征在于，將擴(kuò)散器室(41)的第二端(44)可收縮地插入過濾器外殼(51)的一開口端。
7.如權(quán)利要求4所述的充氣器(10)，其特征在于，氣體生成物質(zhì)杯子(26)的一縱軸線與過濾器(37)的一縱軸線平行，其中，過濾器(37)的一端與擴(kuò)散器室(41)的第二端(44)接觸。
8.如權(quán)利要求7所述的充氣器(10)，其特征在于，多個(gè)出口繞過濾器外殼(51)的周圍排成一排，其中，在過濾器外殼(51)中存在空氣。
9.如權(quán)利要求8所述的充氣器(10)，其特征在于，將諸出口布置得離擴(kuò)散器室(41)的第二端(44)比離過濾器外殼(51)的一閉合端更近。
10.如權(quán)利要求1所述的充氣器(10)，其特征在于，還包括用于存放氣體生成物質(zhì)(52)的一燃燒室(46)，將點(diǎn)火器(11)容納在該燃燒室(46)的一第一端(43)中，燃燒室的一第二端(44)具有多個(gè)孔(42)，使氣體流出燃燒室(46)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用來使汽車中的側(cè)向氣囊膨脹的煙火式側(cè)向碰撞充氣器(10)，該充氣器(10)具有較少數(shù)量的組件并呈管狀。該充氣器(10)具有直接將充氣器中的氣體生成物質(zhì)(52)點(diǎn)燃的點(diǎn)火器(11)。氣體生成物質(zhì)(52)的燃燒產(chǎn)生用于使折疊的氣囊膨脹的燃燒產(chǎn)物或膨脹氣體。膨脹氣體在充氣器(10)中的湍流路徑中通過，這使氣體分子的動(dòng)能減少，從而冷卻膨脹氣體。
文檔編號(hào)B60R21/26GK1835859SQ200480023466
公開日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2004年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月27日
發(fā)明者J·B·坎特貝里, K·林, R·M·斯潘格勒 申請(qǐng)人:關(guān)鍵安全體系股份有限公司