CN100347011C - 紧凑的多级充气机 - Google Patents

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Abstract

一用来对一气囊或其它安全约束装置充气的多级充气机，它包括一细长的压力容器，其具有一带有第一敞开端的初级气体发生部分和一带有第二敞开端的气体储存部分(24)。初级气体发生部分具有一初级启动器(16)和设置在其中的初级气体发生动力体(30)，启动器安装在一点火器本体上，在压力容器的第一敞开端，点火器本体固定在压力容器并封闭所述的压力容器。一压力容器封闭(40)固定在压力容器的第二端上，封闭具有一通过其间的小孔，以及一初级爆破盘(50)固定在其上，以闭合所述的封闭。气体储存部分具有一施加一预定压力的惰性气体。一全烟火型的次级充气机固定在所述第二端处的压力容器和封闭上。次级充气机包括一次级外壳，其具有一次级的启动器和设置在其中的次级气体发生动力体。一具有一通过其间的开口的阻塞板(66)定位在次级气体发生动力体和压力容器封闭之间。一次级爆破盘(70)固定在阻塞板上，以闭合其中的开口。

Description

紧凑的多级充气机
技术领域
本发明一般涉及一用于空气囊或其它安全约束装置的充气机，具体来说，涉及一紧凑的多级输出混合/全烟火充气机，其可有选择地以不同速率和水平释放气体，因此，能使空气囊或其它类型的可充气的安全约束装置根据不同的传感器输入而配置在不同的输出水平上。
背景技术
近来，一直存在有控制诸如空气囊约束装置之类的安全装置的充气速率和充气量的要求，其根据诸如在碰撞时刻乘坐者的身材、位置、座位安全带的使用，以及车辆速度之类的变量来控制充气速率和充气量。
为了对乘坐者提供最佳的保护，要求从气囊充气机送出不同水平的输出。例如，对于未系安全带的身材大的乘坐者的高速的碰撞，则要求气囊快速充气来提供对乘坐者最佳的约束。在身材较小的乘坐者甚或不在位置上的乘坐者的低速的冲撞中，则要求气囊低的、较慢的速率，以致不造成对乘坐者不留心的伤害，但仍提供足够的充气来实现合适的约束。
在最近可供的具有多级的或变化的输出功能的气囊充气机中，该性能的实现主要由这样的充气机来实现：其由享有一个集管的同样类型的两个充气机组成，或是享有一公共集管的公共压力容器内的个别的推进腔室构成。
例如，使用混合型的两个分开的充气机，导致大而重，且成本高的设计，因为几乎每个部件都是双份的。例如，有两个独特的压力容器，带有冗余多重的关闭件、密封件，在某些情形中还有扩散器或集管。此外，还有将两个充气机固定到一公共平台上的额外的要求，这又增加成本、重量和制造的复杂程度。
具有封装在一公共压力容器内的分开的推进腔室的第二种方法，导致较有效的包装，如果诸部件由两个推进充气享用，则可减小成本。为了达到不同水平的充气，授予Trowbridge等人的美国专利No.3,773,353已建议提供两个单独的充气，并在慢充气的事件中要求起动一个，而在高速碰撞的事件中要求起动两个，因此，达到非常快的充气和在这种情况下必要的气囊的展开。在此装置中，两个充气布置在一个外壳内，外壳充有加压的无毒的气体。该外壳由一爆破板密封，当两个充气中的第一个引爆时，爆破板被一活塞和杆型结构冲破。这种结构具有结构相当复杂和由此成本相当昂贵的缺点。例如，必须有不少于三个爆破板的结构。再者，充气通过一内外壳和一对应的可爆破的封闭，各与容器和容器内气体隔离。
授予Allemann的美国专利No.3,905,515揭示另一多级充气机组件，其使用两个单独的充气并将充气设置在一用来储存一加压的无毒气体的腔室内。然而，这种结构甚至比美国专利No.3,773,353还要复杂。在此结构中，爆破盘的一部分形成一可滑动的梭形滑阀件的头部，其突出到一排气通道内，它在引爆两个充气中的一个或两个之后，部分地节流气体的流出。
因此，需要有一种用于气囊和诸如此类装置的有成本效益的、重量轻、紧凑、简单的多级的充气机。本发明的新颖改进的多级充气机满足这种需要。
发明内容
因此，本发明的一个目的是克服现有技术中的诸多缺点并提供一运行可靠的、有成本效益的、重量轻、紧凑、简单的多级的充气机。
本发明的另一目的是提供一带有两个气体发生器的多级充气机，其根据由冲撞或诸如此类事件引起的传感器的输入，以不同的速率单独地、同时地，或按定时顺序地实施气囊充气。
本发明的另一目的是提供一多级充气机，其使用一用于混合型气体发生器和一全烟火型气体发生器的公共的压力容器。
本发明的还有一目的是提供这样一多级充气机，其构造简单，易于组装，最大程度地减小成本和组件的尺寸。
通过提供一用来对诸如气囊之类的汽车安全约束装置进行充气的多级充气装置，达到本发明的上述的和其它的诸目的，所述充气装置包括一用于初级的混合型气体发生器和次级的全烟火型气体发生器(它们彼此隔离)的公共的压力容器。在本发明的范围内，任何的气体发生器可以是初级的发生器。从初级和次级气体发生器出来的气体被引导到一用于气囊充气的公共的集管内。在一单一的多级充气机中的混合型气体发生器和全烟火型气体发生器的组合可将尺寸和成本减到最小。再者，可采用诸如磁力成形、型锻、卷边和焊接之类的简单的组装方法，来组装多级充气机，因为其结构简单。
附图说明
图1是本发明的多级充气机的第一实施例的侧视的截面图；以及
图2是构造成单级操作的本发明的充气机的第二实施例的侧视的截面图。
具体实施方式
图1示出本发明的多级气囊充气机10的一第一实施例。充气机10包括一由诸如钢、铝或诸如此类材料的任何合适材料形成的细长的压力容器12。一由诸如钢、铝或诸如此类材料的任何合适材料形成并支承一初级启动器16的点燃器本体14，它采用诸如摩擦焊接18的任何合适的方式固定到压力容器12的第一端。压力容器12形成有一靠近其中间部分的凹口20，其可呈一环形凹口的形式，或诸如窝坑的多个分离的凹口的形式。凹口20起作在凹口和初级启动器16之间形成压力容器的第一气体发生部分22，在凹口20和压力容器12的第二或相对端之间形成一第二气体储存部分24。
在压力容器的第一气体发生部分22内，安装有一靠近凹口20的支承环26和一邻近支承环设置并包括一带有与支承环26接合的环形突缘的开有小孔的底板的初级颗粒陷阱28。任何合适结构的初级气体发生动力体(诸如由任何合适的气体发生成分形成的小球)安装在邻近初级颗粒陷阱28的开有小孔的底板的压力容器12的第一部分22内。气体发生小球30可包含在任何合适类型的一袋子32内，或可散装在邻近初级颗粒陷阱28的压力容器部分22内，没有周围的袋子或诸如此类的包裹物。再者，初级气体发生动力体30可呈一固体颗粒或诸如此类形状的形式。
在与颗粒陷阱28相对的初级气体发生动力体30的一侧，设置有一包围一增压充气36的动力体杯34。动力体杯34设置有一邻近初级启动器16设置的打孔的端部。一保持夹38或诸如此类的零件接合动力体杯34的环形突缘和压力容器12的周围部分，以与颗粒陷阱28成间隔的关系保持动力体杯34就位，从而封闭初级气体发生动力体30。
一由诸如钢、铝或诸如此类材料的任何合适材料形成的压力容器封闭40，以诸如摩擦焊接42或诸如此类方法的任何合适的方式固定到压力容器12的相对或第二端部。压力容器封闭40具有一通过其间延伸的小孔44，以及一安装在压力容器12的第二气体储存部分24附近的内端上的放大的凹陷内的阻塞垫圈46。阻塞垫圈46卷边或焊接在一定位置上，并具有一中心小孔48，其尺寸小于压力容器封闭40的小孔44。设置在阻塞垫圈46和压力容器封闭小孔44之间的是，一任何合适结构的初级爆破盘50，它可用激光焊接到压力容器封闭40上。压力容器封闭40的外端形成有一环形的突缘52，一打孔的碎片筛或过滤器54安装在该突缘上。
压力容器12的第一气体发生部分22和第二气体储存部分24充以施加预定压力的诸如氩气和氦气混合的惰性气体。可使用任何的惰性气体或气体混合物。因此，压力容器12包封一混合型的初级气体发生器。
一全烟火型的次级气体发生器60包括一由诸如钢、铝或诸如此类材料的任何合适材料形成的外壳62，其内端采用磁力成形、卷边或诸如此类的方法固定在压力容器封闭40和压力容器12上。类似于滚动卷边那样，磁力成形利用一电磁场来移动金属。
次级气体发生器外壳62包括一具有多个间隔开的小孔64的集管部分，诸小孔包围碎片筛54并与气囊(未示出)或其它被充气的装置连通。一阻塞板66安装在外壳62内并设置在碎片筛54的外端附近。阻塞板66具有一开口68，其被安装在阻塞板外侧或内侧上的任何合适结构的一次级爆破盘70所封闭。一次级颗粒陷阱72安装在阻塞板66的外侧上的次级气体发生器外壳62内，并包括一开孔的底板和一与阻塞板接合的环形突缘。呈气体发生小球形式的次级气体发生动力体74设置在邻近次级颗粒陷阱72的开有小孔的底板附近的外壳62内，并较佳地包封在一防蒸汽的阻挡袋子76内。次级气体发生动力体可以是任何合适的结构或成分。一次级启动器78安装在外壳62的外端上，并邻近外壳62内的次级气体发生动力体74设置。
在组装本发明的充气机10的过程中，支承环26、初级颗粒陷阱28、初级气体发生动力体30、带有增压充气36的动力体杯34，以及保持夹38插入在压力容器12的气体发生部分22的第一端内，并固定在一定位置上。压力容器12内的凹口20确保这些部件在压力容器12的气体发生部分22内的合适定位。此后，安装在其上的具有初级启动器16的点燃器本体14固定在压力容器12的第一端上。
在组装气体发生部分22内的诸部件之前、之后或之同时，具有阻塞垫圈46、初级爆破盘50和安装在其上的碎片筛54的压力容器封闭40，固定在邻近其气体储存部分的压力容器12的第二或相对端部。通过一在点燃器本体14内或任何其它合适的部位处的充气开口(未示出)，压力容器12的第一气体发生部分22和气体储存部分24被充以施加预定压力的惰性气体的混合物。
然后，包含有如上所述的次级气体发生部件的次级气体发生器外壳62的内部敞开端，以上述的方式定位在压力容器封闭40上并固定在压力容器封闭40和压力容器12上。因为充气机10的结构简单，应该指出的是，其易于组装成一多级输出的混合型/全烟火型充气机，并可将其尺寸减到最小。
用于初级气体发生动力体30、增压充气36和次级气体发生动力体74的气体发生部分的类型将取决于充气机10的要求的多级输出的操作。可使用在本技术领域内的技术人员知识的范围内的任何合适的气体发生部分。
在充气机10的一操作中，一旦检测到的车辆冲撞或诸如此类事件，初级启动器16将发火点燃增压充气36和初级气体发生动力体30，以产生初级燃烧气体，燃烧气体通过初级颗粒陷阱28进入到含有加压的惰性气体混合物的气体储存部分24内。由初级燃烧气体引起的惰性气体混合物的进一步加压致使初级爆破盘50失效，并允许加压气体通过阻塞垫圈46内的开口48，通过压力容器封闭40内的小孔44退出，然后，通过碎片筛54和在次级气体发生器外壳62内的集管小孔64，从而对气囊(未示出)充气。
在初级混合型气体发生器致动和气囊被充气之后，次级启动器78发火点燃次级气体发生动力体74，并产生次级的气体，它将通过次级颗粒陷阱72，以爆破次级爆破盘70，并进入碎片筛54和压力容器12的气体储存部分24。这样，由于压力容器12的气体储存部分24用作一用于次级气体的气腔的缘故，全烟火型次级气体发生动力体设置成最大程度减小对气囊再充气的方式。
根据车辆冲撞的特性和其它的诸如乘坐者的身材、位置之类的变数，次级气体发生动力体74可在点燃初级气体发生动力体30之前或之后，单独地、同时地或按定时顺序地着火，以形成不同速率和水平的气囊的充气。全烟火型的次级气体发生动力体74的燃烧气体在退出次级外壳62内的集管小孔64对气囊充气之前，当它们进入到碎片筛54时，次级气体发生动力体74的燃烧气体被来自压力容器12的气体储存部分24的加压的惰性气体冷却。
图2示出充气机10的一第二实施例，其中，它被修改为单级的充气。在第二实施例中，安装在压力容器12内并固定在其上的混合型初级充气机，基本上与图1所示的第一实施例相同。代替全烟火型的次级气体发生器60，一围绕碎片筛54的具有出口孔82的集管80，采用磁力成形或诸如此类的方法安装在压力容器封闭40和压力容器12上。集管80在其外端上设置有一安装螺栓84或诸如此类的零件。因此，应该指出的是，本充气机10的简单的结构允许为多级的或单级的操作容易地进行组装。
尽管本发明已经结合被认为是目前最实用和最佳的实施例作了描述，但应该理解的是，本发明不局限于所揭示的实施例，恰巧相反，本发明旨在涵盖包括在附后权利要求书的精神和范围内的各种改型和等价的结构。

Claims (17)

1.一用来对一安全约束装置充气的多级充气机，其包括：
一细长的压力容器，其具有一带有第一敞开端的初级气体发生部分和一带有第二敞开端的气体储存部分；
所述初级气体发生部分具有设置在所述初级气体发生部分中的一初级启动器和初级气体发生动力体，所述启动器安装在一点火器本体上，在所述第一敞开端，点火器本体固定在所述的压力容器并封闭所述的压力容器；
一压力容器封闭固定在所述压力容器的所述第二端，所述封闭具有一通过其间的小孔，以及一固定在其上的初级爆破盘，以闭合所述的小孔；
所述气体储存部分具有一施加一预定压力的惰性气体；以及
一全烟火型的次级充气机固定在所述第二端处的所述压力容器和封闭上，所述次级充气机包括一次级外壳，其具有设置在所述次级外壳中的一次级启动器和次级气体发生动力体，一阻塞板定位在所述次级气体发生动力体和所述压力容器封闭之间，所述阻塞板具有一通过其间的开口，以及一固定在其上的次级爆破盘，以闭合所述的开口；
所述压力容器具有一凹口，用来形成所述初级气体发生部分和所述气体储存部分；以及
所述初级气体发生部分具有一设置在其中的与所述凹口接合的支承环，以及一邻近所述支承环设置并具有邻近所述初级气体发生动力体设置的开有小孔的底板的初级颗粒陷阱。
2.如权利要求1所述的充气机，其特征在于，还包括一设置在所述初级气体发生部分内与所述初级颗粒陷阱相对的所述初级气体发生动力体一侧上的增压充气，所述增压充气邻近所述启动器设置，以及一在所述初级气体发生部分内与所述压力容器的邻近表面接合的保持夹，以将所述增压充气、所述初级气体发生动力体、所述初级颗粒陷阱以及所述支承环保持就位。
3.如权利要求1所述的充气机，其特征在于，一碎片筛固定在所述压力容器封闭的外部，并与所述封闭的小孔连通。
4.如权利要求1所述的充气机，其特征在于，所述压力容器、所述封闭和所述次级充气机外壳由金属形成，所述次级充气机外壳通过磁力成形固定在所述压力容器和所述封闭上。
5.一用来对一安全约束装置充气的多级充气机，其包括：
一细长的压力容器，其具有一带有第一敞开端的初级气体发生部分和一带有第二敞开端的气体储存部分；
所述初级气体发生部分具有设置在所述初级气体发生部分中的一初级启动器和初级气体发生动力体，所述启动器安装在一点火器本体上，在所述第一敞开端，点火器本体固定在所述的压力容器并封闭所述的压力容器；
一压力容器封闭固定在所述压力容器的所述第二端，所述封闭具有一通过其间的小孔，以及一固定在其上的初级爆破盘，以闭合所述的小孔；
所述气体储存部分具有一施加一预定压力的惰性气体；以及
一全烟火型的次级充气机固定在所述第二端处的所述压力容器和封闭上，所述次级充气机包括一次级外壳，其具有设置在所述次级外壳中的一次级启动器和次级气体发生动力体，一阻塞板定位在所述次级气体发生动力体和所述压力容器封闭之间，所述阻塞板具有一通过其间的开口，以及一固定在其上的次级爆破盘，以闭合所述的开口；
其中，一开有小孔的次级颗粒陷阱设置在所述次级气体发生动力体和所述阻塞板之间的所述次级外壳上。
6.如权利要求1所述的充气机，其特征在于，所述次级充气机的外壳包括一集管部分，其具有多个通过其间并与所述压力容器封闭中的小孔连通的出口孔。
7.一用来对一安全约束装置充气的多级充气机，其包括：
一细长的压力容器，其具有一带有第一敞开端的初级气体发生部分和一带有第二敞开端的气体储存部分；
所述初级气体发生部分具有设置在所述初级气体发生部分中的一初级启动器和初级气体发生动力体，所述启动器安装在一点火器本体上，在所述第一敞开端，点火器本体固定在所述的压力容器并封闭所述的压力容器；
一压力容器封闭固定在所述压力容器的所述第二端，所述封闭具有一通过其间的小孔，以及一固定在其上的初级爆破盘，以闭合所述的小孔；
所述气体储存部分具有一施加一预定压力的惰性气体；以及
一全烟火型的次级充气机固定在所述第二端处的所述压力容器和封闭上，所述次级充气机包括一次级外壳，其具有设置在所述次级外壳中的一次级启动器和次级气体发生动力体，一阻塞板定位在所述次级气体发生动力体和所述压力容器封闭之间，所述阻塞板具有一通过其间的开口，以及一固定在其上的次级爆破盘，以闭合所述的开口；
其中，一碎片筛固定在所述压力容器封闭的外部，并与所述封闭的小孔连通，所述阻塞板与所述碎片筛的外端接合，所述次级充气机的外壳包括一集管部分，其具有包围所述碎片筛并与碎片筛连通的多个出口孔。
8.如权利要求1所述的充气机，其特征在于，所述阻塞板开口基本上与所述压力容器的封闭的小孔对齐。
9.如权利要求1所述的充气机，其特征在于，所述次级气体发生动力体封装在一防蒸汽的阻挡袋子内。
10.一用来对一安全约束装置充气的多级充气机，其包括：
一细长的压力容器，其具有一带有第一敞开端的初级气体发生部分和一带有第二敞开端的气体储存部分；
所述初级气体发生部分具有设置在所述初级气体发生部分中的一初级启动器和初级气体发生动力体，所述启动器安装在一点火器本体上，在所述第一敞开端，点火器本体固定在所述的压力容器并封闭所述的压力容器；
一压力容器封闭固定在所述压力容器的所述第二端，所述封闭具有一通过其间的小孔，以及一固定在其上的初级爆破盘，以闭合所述的小孔；
所述气体储存部分具有一施加一预定压力的惰性气体；以及
一全烟火型的次级充气机固定在所述第二端处的所述压力容器和封闭上，所述次级充气机包括一次级外壳，其具有设置在所述次级外壳中的一次级启动器和次级气体发生动力体，一阻塞板定位在所述次级气体发生动力体和所述压力容器封闭之间，所述阻塞板具有一通过其间的开口，以及一固定在其上的次级爆破盘，以闭合所述的开口；
其中，所述压力容器封闭还包括一阻塞垫圈，其具有一通过其间并与所述封闭的小孔对齐的开口，所述初级爆破盘设置在所述阻塞垫圈开口和所述封闭的小孔之间。
11.一形成用于安全约束装置的多级充气机的方法，其包括以下诸步骤：
提供一细长的压力容器，其具有一靠近中间部分的凹口，用来形成一带有第一敞开端的初级气体发生部分和一带有第二敞开端的气体储存部分；
将一支承环和初级颗粒陷阱插入靠近所述凹口的所述初级气体发生部分内；
将初级气体发生动力体插入到靠近所述初级颗粒陷阱的所述初级气体发生部分；
将具有一安装在其内端上的启动器的点火器本体固定到所述压力容器的所述第一敞开端；
在组装所述初级气体发生动力体和所述点火器本体之前、之后或之同时，将一压力容器封闭固定在所述压力容器的所述第二敞开端，所述压力容器封闭具有一通过其间的小孔，以及一固定在其上的初级爆破盘，以闭合所述的小孔；以及
将一全烟火型的次级充气机安装在所述封闭和所述压力容器上，所述次级充气机包括一次级外壳，其具有设置在所述次级外壳中的一次级启动器和次级气体发生动力体，一阻塞板定位在所述次级气体发生动力体和所述压力容器封闭之间，所述阻塞板具有一通过其间的开口，以及一固定在其上的次级爆破盘，以闭合所述的开口。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述压力容器和所述次级充气机外壳由金属形成，所述次级充气机外壳通过磁力成形固定在所述压力容器和所述封闭上。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述点火器本体和所述压力容器封闭由金属形成，并通过焊接固定到所述压力容器。
14.一用于安全约束装置的充气机，其包括：
一细长的压力容器，其具有一带有第一敞开端的初级气体发生部分和一带有第二敞开端的气体储存部分；
所述初级气体发生部分具有设置在所述初级气体发生部分中的一初级启动器和初级气体发生动力体，所述启动器安装在一点火器本体上，在所述第一敞开端，点火器本体固定在所述的压力容器并封闭所述的压力容器；
一压力容器封闭固定在所述压力容器的所述第二端，所述封闭具有一通过其间的小孔，以及一固定在其上的初级爆破盘，以闭合所述的小孔；
所述气体储存部分具有一施加一预定压力的惰性气体；以及
一固定到所述压力容器和所述封闭上的集管，所述集管包括与所述封闭的小孔连通的多个出口小孔；
其中，一阻塞垫圈安装在所述压力容器封闭的内部上，其包括一通过其间并与所述封闭的小孔对齐的开口，所述初级爆破盘设置在所述阻塞垫圈开口和所述封闭的小孔之间。
15.如权利要求14所述的充气机，其特征在于，一碎片筛安装在所述压力容器封闭的外部，并与所述封闭的小孔连通，且所述集管的出口开口设置在所述碎片筛的周围。
16.如权利要求14所述的充气机，其特征在于，所述压力容器包括一凹口，用来形成所述初级气体发生部分和所述气体储存部分。
17.如权利要求14所述的充气机，其特征在于，所述压力容器和所述集管由金属形成，所述集管通过磁力成形固定在所述压力容器和所述封闭上。
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