CN100366472C - 两级烟火气囊充气器 - Google Patents

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Abstract

本发明的气囊充气器(10)具有一第一燃烧室(42)和一第二燃烧室(43)。第一燃烧室(42)内的气体发生剂(34)相对于第二燃烧室(43)的气体发生剂被单独地点燃。一分隔板(26)延伸过整个充气器，将充气器分隔为第一燃烧室(42)和第二燃烧室(43)。该分隔板(26)具有一大体平的形状。一第一点火器(37)点燃第一燃烧室(42)内的气体发生剂(34)，该气体发生剂(34)燃烧所产生的充气气体仅通过第一过滤器(33)，然后通过各第一出口孔(13)流出充气器。一第二点火器(38)点燃第二燃烧室(43)内的气体发生剂(34)。第二燃烧室(43)内的气体发生剂(34)的燃烧所产生的充气气体仅通过第二过滤器(24)，然后通过各第二出口孔(14)。第一点火器(37)和第二点火器(38)都设置在充气器的同一端上。

Description

两级烟火气囊充气器
技术领域
本发明涉及用于对气囊充气的充气器，更具体地涉及一种按照撞击严重程度和车辆使用者的尺寸和位置来设计气体输出量的充气器。
背景技术
在机动车中使用充气器，以在撞击中迅速充填一可充气的气垫。可充气的气垫在本领域中是公知的，如气囊。各种机动车可以具有利用来自充气器的充气气体充填的多个气囊，以在一撞击期间保护车辆使用者免受伤害。一烟火充气器通过燃烧一气体发生剂来产生充气气体。气体发生剂是燃料和氧化剂的混合物，一旦点燃就产生气态的燃烧产物。烟火充气器可以具有包含气体发生剂的一个或多个腔室。在本文中，把在两个腔室内具有气体发生剂、并且这些气体发生剂由两个点火器单独点燃的烟火充气器称之为两级充气器。
两级充气器具有若干个操作方案。第一是，仅驱动第一级，从而产生一固定数量的充气气体。第二是，驱动第一级，并在一预定延迟之后，驱动一第二级。第三是，同时驱动第一级和第二级。在所有点火方案中，气体输出图形(也就是作为时间之函数的气囊内气体压力的曲线图)是变化的。两级充气器具有设计气体输出的灵活性，以相对于车辆使用者的尺寸和位置提供最大的保护。
已研制了很多种两级充膨器。其中一种变化型式包括一筒形充气器，它具有一跨越充气器的长度延伸的分隔板，该分隔板将充气器分为两级或两个燃烧室。美国专利6199906和美国专利2003/0030259A1揭示了一筒形充气器，该充气器具有以这样一种方式布置的第一和第二气体燃烧室，即，一燃烧室叠置于另一燃烧室的顶上。因为工业安全方面的限制，需要设计出更便宜、更可靠的两级充气器。
日本专利JP11-59318A涉及一种气囊充气器，其包括一壳体、形成在壳体上部的一个上燃烧室、以及形成在壳体下部的一个下燃烧室。壳体由分隔板分成两个燃烧室，分隔板位于壳体的下部。各燃烧室分别设置有点火装置，点火装置固定在壳体的下部。这种气囊充气器的制造和装配过程比较复杂。
发明内容
本发明的充气器是一个两级充气器，它具有一第一燃烧室和一第二燃烧室。有气体发生剂放置在第一燃烧室内，并有气体发生剂放置在第二燃烧室内。可由单独的点火装置分别点燃两个燃烧室内的气体发生剂。按照本发明的充气器可以仅通过第一燃烧室中的气体发生剂的燃烧来释放充气气体。该充气器可以从第一或第二燃烧室释放充气气体，并在一预定的经过时间后释放来自另一燃烧室的气体。该充气器还可以同时释放来自第一燃烧室和第二燃烧室的充气气体。
因此，本发明提供了一种气囊充气器，包括：一用于点燃放置在一第一燃烧室内的一气体发生剂的第一点火器；一用于点燃放置在一第二燃烧室内的一气体发生剂的第二点火器；一将充气器划分为第一燃烧室和第二燃烧室的分隔板，该分隔板具有一偏离中心线的通孔，该分隔板具有一大体平的形状，分隔板防止气体发生剂的交感点燃；以及一从第一燃烧室延伸至第二燃烧室的单个增强剂管，该增强剂管通过所述分隔板的通孔，还包括一上壳体和与该上壳体固定联接的一下壳体，分隔板与围绕整个充气器的一周边连接处的内表面相互接触；所述分隔板具有一向上壳体方向延伸的圆筒形凸起，该圆筒形凸起与所述增强剂管相配合。
本发明的一个方面是包括一分隔板，该分隔板与下壳体和上壳体之间的一周边连接处的内表面相互接触。该分隔板将充气器分隔为两个燃烧室。分隔板具有一总体平的形状。
本发明的另一方面是采用了一增强剂管。增强剂材料占据该增强剂管内的空间，第一点火器的点火可点燃增强剂管内的增强剂颗粒，随即又点燃在第一燃烧室内的气体发生剂。增强剂管局部压配入分隔板中的一孔。由于有压配合并且有一个从分隔板向上壳体方向延伸的圆筒形凸起，所以来自第二燃烧室的充气气体不能进入第一燃烧室。
本发明的另一方面是使用两个过滤器。在第一燃烧室内的气体发生剂的燃烧所产生的热充气气体仅通过第一过滤器。在第二燃烧室内的气体发生剂的燃烧所产生的热充气气体仅通过第二过滤器。
附图说明
图1是本发明的充气器的剖面图。
图2是本发明的充气器的分解立体图。
图3是本发明的充气器的可替换选用的实施例的剖面图。
具体实施方式
在图1和2中，按照本发明的一充气器10可提供充气气体来充满一被折叠起来的气囊(未示出)。充气器10具有通过对接焊接或其它任何适当方法固定连接的一上壳体11和一下壳体12。如在本文和在权利要求书中所使用的那样，应将“上”和“下”理解为在组装一充气器时该充气器的各构件的相对位置。两壳体均由金属材料、例如钢、低碳钢等制成。下壳体具有一杯形结构，并带有围绕在其外周设置的多个第二出口孔14。下壳体具有用于接纳第一点火器保持件20的第一孔16和用于接纳第二点火器保持件21的第二孔17。第一孔16具有一大体圆形的形状，第二孔17同样具有一大体圆形的形状。第一孔16和第二孔17都与充气器10的中心线45隔开。上壳体11也具有一杯形结构，并带有围绕其外周设置的多个第一出口孔13。各第一出口孔13提供了一个用于使第一燃烧室42产生的充气气体流出充气器10的通道，各第二出口孔14提供了一个用于使来自第二燃烧室43的充气气体离开充气器10的通道。
一第一点火器37被保持在第一点火保持件20内，一第二点火器38被保持在第二保持件21内。第一点火器37和第二点火器38具有相同的机械构件，并按相同的方式操作，但第一点火器37与第二点火器38的不同之处在于点火材料的装填量。第一点火器37点燃在第一燃烧室42内的气体发生剂34，而第二点火器38点燃在第二燃烧室43内的气体发生剂34。在图1中的充气器10的第一燃烧室42的体积大于第二燃烧室43，从而使第一点火器37的点火材料装填量大于第二点火器38。
点火器与车辆内的电子控制单元(未示出)电气连通。电点火器具有相互绝缘的两个电极。这两个电极具有连接它们的一桥接金属丝，该桥接金属丝埋入在多层点火材料、例如高氯酸锆钾内。桥接金属丝具有较高的电阻，随着电流通过桥接金属丝，桥接金属丝就能产生充分的热量来点燃点火材料。电子控制单元从一个或多个撞击传感器和车辆使用者传感器接受电信号。当电子控制单元确定一撞击是危急的或正在发生时，电子控制单元向点火器传送一点火信号，造成点火器的点火或杯体51中的点火材料的点燃。可预见的是，在一充气器中能将任何适当的点火器用作本发明的点火器，其中包括具有半导体桥接件的点火器或用其它任何适当的加热源来代替桥接金属丝。
第一点火器37保持在第一点火器保持件20内。参阅图1，增强剂管23被压配于第一点火器保持件20。增强剂管23装填有增强剂颗粒36，这些增强剂颗粒是由第一点火器37点燃的烟火混合物。增强剂颗粒36可迅速燃烧，以产生热燃烧气体，该气体点燃第一气体发生剂34。一垫片40位于增强剂管23内、最靠近上壳体11的部分。垫片40由一陶瓷材料或其它任何合适材料制成，用于对增强剂颗粒起耐磨损和消声的作用。在第一燃烧室42内的增强剂区域，增强剂管23具有围绕其外周布置的多个增强剂管孔22。由增强剂颗粒36的燃烧产生的燃烧气体通过各增强剂管孔22进入第一燃烧室42。通过焊接或其它任何适当的连接方式将增强剂管23的底部41固定连接于上壳体11。增强剂管23对于上壳体11的这种连接可在气体发生剂燃烧期间、具有增大的燃烧压力的时间范围内，阻止壳体鼓胀。
气体发生剂34放在第一燃烧室42内。第一燃烧室42被限定为围绕增强剂管23、并被第一过滤器33、分隔板26和上壳体11包围的区域。增强剂颗粒36从增强剂管23点燃在第一燃烧室42内的气体发生剂34。该气体发生剂是烟火材料，该材料能迅速燃烧而产生用于对气囊充气的充气气体。在第一燃烧室42内的气体发生剂34的燃烧所产生的充气气体仅通过第一过滤器33，并通过各第一出口孔13离开充气器10。第一过滤器33可用作为用来冷却热的充气气体的散热器。第一过滤器33还可捕捉由气体发生剂的燃烧而产生的固体微粒或熔渣，以防止固体微粒进入气囊垫。第一过滤器33由被压缩的针织金属丝或其它任何适当材料制成。
在图2中，第一过滤器33在远离分隔板26的一纵向端具有一加大部分39，或者说是一个加厚的区域。第一过滤器33通过加大部分39和点火器保持件固定在适当位置。通过将加大部分39放置在第一过滤件33的顶上也可以对第一过滤器33加以固定。第一过滤器33的加大部分39可确保在第一过滤器33的外表面和上壳体11之间有一空气间隙或送气室(plenum)46。送气室46防止第一过滤器33阻塞各出口孔的可能性，如果第一过滤器33熔融并且第一过滤器33很靠近上壳体11或与上壳体密切接触就可能发生出口孔的堵塞。送气室46有利于充气气体通过第一过滤器33分配。如果没有送气室46，充气气体就可能在很靠近各第一出口孔13的过滤器的区域中运行。各第一出口孔13由一可破裂的薄片44、即一薄的金属材料所覆盖，所述薄片粘附在各第一出口孔13上。
第二点火器38点燃一增强剂环35，该环又点燃第二烧室43内的气体发生剂34。第二点火器38通过夹持或其它任何适当的连接方法保持在第二点火器保持件21内。第二点火器保持件21通过焊接(例如激光焊接)连接于下壳体12。如图1所示，在分隔板26中有一个面对下壳体12的凹槽30，该凹槽可部分地接纳增强剂环35。增强剂环35通过压配在第二点火器38的金属杯体外周而固定在适当位置。增强剂环35由可迅速燃烧的烟火材料制成。第二燃烧室43内的气体发生剂34占据第二点火剂保持件21和增强剂管23周围的空间。下壳体12、第二过滤器24和分隔板26包围第二燃烧室43。第二过滤器24在远离分隔板26的一纵向端上具有一加大部分25或称加厚区域，从而在下壳体12和第二过滤器24之间形成一送气室46。各第二出口孔14具有一由薄金属制成的可破裂的薄片44，该薄片粘合地附着于下壳体12，以覆盖各第二出口孔14。
分隔板26将第一燃烧室42与第二燃烧室43分隔开。分隔板26与在下壳体12和上壳体11之间的周边连接处47的内表面相互接触；分隔板26延伸过整个充气器10。分隔板26被设置在充气器10内位于通过各第二出口孔14的平面和通过各第一出口孔13的平面之间的位置上。在本发明中，各第一出口孔13被布置在同一平面上，类似地，各第二出口孔被布置在同一平面上。可预见的是，各第一出口孔13和各第二出口孔也可以设置成双排或多排。因此，分隔板26将被设置在通过最高的各第一出口孔的平面和最低的各第二出口孔14的平面之间。下壳体12具有一凸边15，用于确保分隔板26在充气器内的适当定位。在组装期间，将分隔板26放置在下壳体12的凸边15上；下壳体12相对于上壳体11的焊接可将分隔板26固定连接至下壳体12和上壳体11。分隔板26的大约一半厚度固定连接于下壳体12，并且分隔板26的大约一半厚度固定连接于上壳体11。分隔板26具有一通孔31，该孔具有与增强剂管23的外表面的直径相同的直径。分隔板26具有从分隔板26朝上壳体11延伸的一圆筒形凸起32。在本发明中也可构思从分隔板26朝下壳体12延伸的一圆筒形凸起32。圆筒形凸起32增加了分隔板26与增强剂管32接触的表面积，从而减少了交感点火(sympathetic ignition)的可能性。当来自一燃烧室的充气气体点燃在另一燃烧室内的气体发生剂时就产生交感点火。由于增强剂管23被压配在分隔板26内并且分隔板26具有一圆筒形凸起32，因此几乎没有可能使充气气体通过孔31从一燃烧室进入另一燃烧室。分隔板26还包括一凹槽30，用于部分地接纳增强剂环35。在分隔板26中的凹槽30和孔31与中心线45分开。
在本发明中，充气器10具有两个分离的点火线路。第一点火器37启动第一点火线路，而第二点火器38点燃第二点火线路。第一点火器37和第二点火器38各具有一点火材料，例如高氯酸锆钾。来自第一点火器37的点火材料点燃在增强剂管23内的增强剂颗粒36，类似地，来自第二点火器38的点火材料点燃增强剂环35。增强剂颗粒36和增强剂环35由具有燃料和氧化剂的烟火材料制成。燃料可以选择以下的一种或多种：三唑、四唑、氨基四唑、硝基胍、硝酸胍等。氧化剂可以选择以下的一种或多种：氧化物、硝酸盐、硝酸铵、氯酸盐等。增强剂颗粒和增强剂环可以具有相同的化学配方。增强剂颗粒36点燃在第一燃烧室42内的气体发生剂34，增强剂环35点燃在第二燃烧室43内的气体发生剂34。气体发生剂是包括燃料和氧化剂的烟火材料。燃料可以选择下列的一种和多种：三唑、四唑、氨基四唑、硝基胍、硝酸胍等。氧化剂可以选择下列的一种或多种：氧化物、硝酸盐、硝酸铵、氯酸盐等。增强剂颗粒36、增强剂环35和气体发生剂可以由相同的燃料和氧化剂制成。增强剂颗粒36和增强剂环35通常在高于气体发生剂燃烧温度的一个较高温度上燃烧。增强剂颗粒36迅速点燃在第一燃烧室42内的气体发生剂34，增强剂环35迅速点燃在第二燃烧室43内的气体发生剂34。
图3示出了本发明的充气器10的一个可替换选用的实施例，其中第一燃烧室42具有比第二燃烧室43小的容积。可预见的是，第一燃烧室42也可以具有与第二燃烧室43相同的容积。图3中在充气器10内的分隔板比图1中所示的充气器内的分隔板更靠近上壳体11。在图3和图1中的两个充气器10之间的另一差别是第一点火器37的位置。在图3所示的充气器中，第一点火器37与下壳体12的端部平齐，而在图1中所示的充气器中，第一点火器37从下壳体12的端部突出。图3中充气器的增强剂管23具有一凸缘50，该凸缘可防止充气气体从一燃烧室泄漏进入另一燃烧室。当第二燃烧室43的内压大于第一燃烧室42的内压时，该凸缘减小了分隔板26向上壳体11方向的弯曲。
在一撞击开始时，电子控制单元(未示出)将一点火信号传送至充气器10。在本发明中构想的点火方案包括：单级输出、延迟输出和全部输出。当仅第一点火器37收到一点火信号时产生单级输出，从而释放来自第一燃烧室42的充气气体。当被第一点火器37被驱动并且在一段预定时间之后使第二点火器38点火时发生延迟输出。当使第一点火器37和第二点火器38同时点火时产生全部输出。
一旦收到某一电信号，第一点火器37就被驱动，从而点燃点火材料，点火材料随即又点燃增强剂颗粒36。增强剂颗粒36的燃烧所产生的热燃烧气体迅速流过增强剂管23的多个孔进入第一燃烧室42。接着，点燃在第一燃烧室42内的气体发生剂34，从而使充气气体通过第一过滤器31、通过各第一出口孔13流出充气器10。一旦收到某一电信号，第二点火器38被驱动，它随即又点燃增强剂环35。增强剂环35的燃烧所产生的热燃烧气体使第二燃烧室43内的气体发生剂被点燃。热的充气气体通过第二过滤器24并通过各第二口孔14流出。
如果充气器10暴露于火或其它很热的热源，充气器10被设计成自动点火并以正常方式起作用。可以将一自动点火元件(未示出)安置成与下壳体12密切地热接触，而将另一自动点火元件安置成与上壳体11密切地热接触。倘若暴露于高温，自动点火元件就会点燃第一和第二燃烧室内的气体发生剂。如果在充气器内没有自动点火元件，气体发生剂可能熔融，这将改变气体发生剂的发爆性能。

Claims (8)

1.一种气囊充气器(10)，包括：
一用于点燃放置在一第一燃烧室(42)内的一气体发生剂(34)的第一点火器(37)；
一用于点燃放置在一第二燃烧室(43)内的一气体发生剂(34)的第二点火器(38)；
一将充气器划分为第一燃烧室(42)和第二燃烧室(43)的分隔板(26)，该分隔板(26)具有一偏离中心线的通孔(31)，该分隔板(26)具有一大体平的形状，分隔板(26)防止气体发生剂(34)的交感点燃；以及
一从第一燃烧室(42)延伸至第二燃烧室(43)的单个增强剂管(23)，该增强剂管通过所述分隔板(26)的通孔(31)，
还包括一上壳体(11)和与该上壳体固定联接的一下壳体(12)，分隔板(26)与围绕整个充气器的一周边连接处(47)的内表面相互接触，
所述分隔板(26)具有一向上壳体(11)方向延伸的圆筒形凸起(32)，该圆筒形凸起(32)与所述增强剂管(23)相配合。
2.如权利要求1所述的气囊充气器(10)，其特征在于，下壳体(12)具有围绕其外周设置的多个第二出口孔(14)，上壳体(11)具有围绕其外周设置的多个第一出口孔(13)，第一燃烧室(42)内的气体发生剂(34)燃烧所产生的充气气体通过各第一出口孔(13)流出充气器，第二燃烧室(43)内的气体发生剂(34)燃烧所产生的充气气体通过各第二出口孔(14)流出充气器。
3.如权利要2所述的气囊充气器(10)，其特征在于，所述分隔板(26)位于各第一出口孔(13)和各第二出口孔(14)之间。
4.如权利要求1所述的气囊充气器(10)，其特征在于，所述增强剂管(23)具有一与分隔板(26)的面向上壳体(11)的那一表面相接触的环形凸缘(50)。
5.如权利要求1所述的气囊充气器(10)，其特征在于，还包括一压配于第二点火器(38)的金属杯体的增强剂环(35)。
6.如权利要求5所述的气囊充气器(10)，其特征在于，所述分隔板(26)具有一用于部分地接纳所述增强剂环(35)的凹槽，该凹槽偏离中心线。
7.如权利要求1所述的气囊充气器(10)，其特征在于，还包括：用于捕捉第一燃烧室(42)内的气体发生剂(34)燃烧所产生的固体微粒的第一过滤器(33)，该第一过滤器(33)在其与分隔板(26)相对的外周端上具有一加大部分(39)；以及用于捕捉第二燃烧室(43)内的气体发生剂(34)燃烧所产生的固体微粒的第二过滤器(24)，该第二过滤器(24)在其远离分隔板(26)的一纵向端上具有一加大部分(25)。
8.如权利要求1所述的气囊充气器(10)，其特征在于，所述增强剂管(23)具有围绕其外周设置的多个增强剂管孔(22)，各增强剂管孔(22)是第一燃烧室(42)和增强剂管(23)内部之间的通道。
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