CN102149578B - 气体发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气体发生器(10)，包括：具有气体排出口(17)的外罩(11)，设置在外罩内的燃烧室杯形件(30)，使得其开口部被外罩的底面所覆盖，燃烧室杯形件在其周向表面的至少一个部位上具有连通孔(32)，金属覆盖件(36)覆盖设置有该连通孔的周向表面，燃烧室形成于燃烧室杯形件内部并且容纳气体发生剂(39)和点火器(40)，在触发时，覆盖件主要在径向扩展和变形，从而在燃烧室杯形件的周向表面与金属覆盖件之间形成间隙，该间隙用作通向燃烧室和燃烧室外部的气体通道。

Description

气体发生器
技术领域
本发明涉及一种在车辆约束系统中使用的气体发生器。
背景技术
已知的在车辆约束系统中使用的气体发生器包括两个燃烧室。在这样的气体发生器内，两个燃烧室通过设置于外罩内部的筒状件或杯状件而限定。
这样的筒状件或杯状件具有用于将气体从限定在其内部的燃烧室排放至外部的贯通孔。用金属粘接带封闭这些贯通孔，从而阻止气体发生剂在触发前外泄以及将气体发生剂在燃烧时的燃烧压力提高至一定程度。在贯通孔上固定粘接带的操作需要进行定位，并且这种操作也很麻烦。此外，粘接带的粘结强度也会随着时间推移而恶化，这也可能成为问题。
US-B 7374204的图7A公开了一种气囊用充气器(inflator)，其中第一室111包含第二室112。第二室112的排气孔124b设置于形成第二室112的杯110b的周向壁面上，并且在触发前孔124被帽120b关闭。当第二燃烧室被触发时，帽120b如图7B所示向上滑动打开孔124b。需要注意的是，尽管被描述为“杯110b”，但是在图中并且在功能上杯110b是筒形而不是杯形。
US-A 2007/0085314(等同于JP-A 2007-131077)披露了一种用于气囊的气体发生器，在图2、图4中其具有杯形件141，强火剂孔134和杯状薄膜147。
发明概述
本发明提供了一种气体发生器，包括：
具有气体排出口的外罩，
设置在外罩内的燃烧室杯形件，其开口部被外罩的底面所覆盖，
燃烧室杯形件在其周向表面的至少一个部位上具有连通孔，
金属覆盖件，其覆盖设置有所述连通孔的周向表面，
燃烧室，其形成于燃烧室杯形件内部并且其中容纳气体发生剂和点火器，
在触发时，所述覆盖件主要在径向扩展和变形，从而在燃烧室杯形件的周向表面与金属覆盖件之间形成间隙，该间隙用作通向燃烧室和燃烧室外部的气体通道。
附图说明
本发明通过以下具体的说明以及附图将更易于全面地理解，这些说明和附图仅为示例性的，因此并不限制本发明，其中：
图1是本发明气体发生器的轴向剖面图；
图2(a)是示出了燃烧室杯形件30与覆盖件36组合的透视图，图2(b)是不同于图2(a)实施方式的燃烧室杯形件30与覆盖件36组合的透视图；
图3(a)和3(b)使用图2(a)的组合时作动的说明图示；
图4(a)和4(b)使用图2(b)的组合时作动的说明图示；
图5是本发明气体发生器的另一实施方式的轴向剖面图。
发明详述
在US-B 7374204披露的充气器中，当第二室112被触发时，第二室112内的压力增加，杯110b上升，并且同时气体被释放到孔124b外。结果来自孔124b的气压可能导致杯110b的周向表面在径向上凸出和变形，变形的周向表面可能与附近的壁表面接触，因此妨碍了杯110b的上升，孔124b因而无法充分地暴露于第一室111。因此，作为用于约束的充气器，上述的充气器在作动时的可靠性有待改善。
本发明提供一种气体发生器，其具有简化的结构并且能够更容易地组装，并能够维持高性能及高质量。
当在燃烧室杯形件中的两个或更多部位形成连通孔时，优选的是连通孔等间距地形成。在一个部位上形成连通孔的情况中，例如，可以形成有单个的大的连通孔，或者可以形成有多个小的连通孔。当多个连通孔形成在一个部位时，这些多个小的连通孔优选形成为一个簇(例如，多个小的连通孔聚集在一个圆周内)。
对连通孔形成在燃烧室杯形件上的位置没有特别的限制，只要其满足本发明即可。
金属覆盖件具有能盖住所有连通孔的尺寸和形状，并且其可以为筒状或杯状。金属覆盖件可以由不锈钢、铝等形成，具有0.2-1mm的厚度。当使用杯状覆盖件，疏气孔可以形成在底面中，以便于安装到燃烧室杯形件上。
燃烧室杯形件的底面位于外罩的顶面侧。该底面可以邻接抵靠在该顶面上。当使用杯状覆盖件时，该杯状覆盖件的底面可以邻接抵靠或压靠外罩的顶面。
当燃烧室内(在燃烧室杯形件内)的气体发生剂燃烧时，产生的燃烧气体通过连通孔，导致覆盖件展开，其中覆盖件的周向表面扩展并变形(其中可能包括覆盖件的部分裂开)。这样的扩展及变形在覆盖件和燃烧室杯形件的周向表面之间产生间隙或裂缝，其中覆盖件和燃烧室杯形件的周向表面在触发前彼此紧密接触。并且该间隙或裂缝作为从燃烧室内部通向外部的气体通道。
当气体(气体发生器内的燃烧产物，包括火焰、高温气体、未燃烧的雾状体产物以及其它)通过气体通道时，气体与燃烧室杯形件的外周向表面和覆盖件的内周向表面接触，导致气体和这些周向表面之间发生热交换。结果气体温度下降。当气体包含有高温燃烧残渣(雾状体)时，燃烧残渣与这些周向表面接触，粘附到其上并被捕获。
本发明的气体发生器可以包括两个燃烧室，一个位于燃烧室杯形件内部，另一个位于该杯形件外部。可替换地，该气体发生器可以包括仅位于燃烧室杯形件内部的燃烧室。
本发明优选提供这样的气体发生器，其中覆盖件具有至少位于面对所述外罩底面的开口周向边缘上的脆性部。
脆性部弱于其它部位，并且在负载下优先裂开。所述脆性部可以具有切口，或者被减薄。当触发时，覆盖件从脆性部开始裂开。通过这样的裂开容易形成从燃烧室内部通向外部的气体通道。
所述脆性部优选形成为从所述覆盖件的开口部的周向边缘沿轴向延伸，如此脆性部容易从所述开口部裂开。
本发明优选提供这样的气体发生器，其中所述覆盖件具有在面对所述外罩底面的开口部的周向边缘上的直径扩大部，并且至少在该直径扩大部内具有脆性部。
所述直径扩大部具有比覆盖件周向表面更大的外径。通过形成直径扩大部，所述覆盖件能够更容易地被插入到燃烧室杯形件上。所述直径扩大部可以例如由两级或更多级台阶，或者斜面，或者台阶及斜面两者形成。如果直径扩大部被提供，则脆性部设置于直径扩大部中，因为直径扩大部的强度高于其它部位的强度。
本发明优选提供这样的气体发生器，其中所述燃烧室杯形件在其周向表面的一个部位上具有连通孔，并且
所述覆盖件至少在面对所述外罩底面的开口部的周向边缘处具有直径扩大部，并且在该直径扩大部中与所述连通孔沿径向方向相对的位置处具有脆性部。
脆性部对于形成气体通道是有效的组成部分。然而，当形成多个脆性部时，在气体和覆盖件之间的接触表面积减少，这也会恶化上述的燃烧残渣的捕获效果。通过使用在一个部位上提供连通孔并在直径扩大部中在与该连通孔径向相对的位置处提供脆性部的结构，能够获得气体通道确保以及燃烧残渣捕获这两种效果。
本发明优选提供这样的气体发生器，其中所述燃烧室杯形件在两个部位处具有连通孔，
并且所述覆盖件至少在位于面对所述外罩底面的开口部的周向边缘处具有直径扩大部，并且脆性部设置在该直径扩大部中的两个部位处，
所述两个部位处的连通孔与所述两个部位处的脆性部在圆周方向上在四个部位处以等间距方式形成，以及
所述两个部位处的连通孔形成在沿径向彼此相对的位置处，所述两个部位处的脆性部形成在沿径向彼此相对的两个位置处。
因此，能够获得气体通道确保以及燃烧残渣捕获这两种效果，如前文所述的本发明的情况。
本发明提供这样的气体发生器，其中所述覆盖件的脆性部由在厚度方向贯通或没有贯通的线形切口形成。
为了在触发时更容易地裂开脆性部，该脆性部可以由线形切口或减薄部位形成。优选地，脆性部形成为线形切口或减薄部位与三角切口的组合，该三角切口形成在开口部的周向边缘或覆盖件的直径扩大部中。
本发明的气体发生器容易组装，并且能够在约束系统如气囊装置中实现高性能。
具体实施方式
图1所示的气体发生器
图1是本发明气体发生器10的轴向剖面图。气体发生器10具有通过在焊接部14将扩散壳12焊接到闭合壳13形成的外罩11。已知的筒形过滤器20设置于外罩11内。扩散壳12具有顶板12a和周向壁部12b，闭合壳13具有底板13a和周向壁部13b。
预定数量的气体排出口17设置于扩散壳12中。为了阻止湿气进入，气体排出口17被铝密封带18从内侧封闭。保持器(retainer)34被压靠在扩散壳的顶板12a上。
在闭合壳13的底板13a的中心开设有中心孔，卡套41嵌入该中心孔，并通过焊接固定于该中心孔上。点火器40安装于卡套41上，保持器52设置在闭合壳的底板13a侧。
燃烧室杯形件30设置于外罩11内部，与外罩11同心。燃烧室杯形件30具有与扩散壳的顶板12a相对的底面30a，以及嵌入卡套41上的开口部30b。
燃烧室杯形件30的内部空间构成第一燃烧室35，其外部空间(被过滤器20包围的空间)构成第二燃烧室50。预定数量的第一气体发生剂39容纳于第一燃烧室35内，预定数量的第二气体发生剂51容纳于第二燃烧室50内，已知的气体发生剂(例如JP-A No.2005-199867使用的气体发生剂)可用作第一气体发生剂39和第二气体发生剂51。作为第二气体发生剂51，使用的是燃烧温度低于第一气体发生剂39的燃烧温度的发生剂。
在燃烧室杯形件30的周向壁部30c上形成有连通孔32。连通孔32可以形成为单独的连通孔，也可以为多个连通孔，以提供给定的开口面积。在图1中，两个连通孔32形成在沿径向的相对位置上。
杯状覆盖件36从燃烧室杯形件30的底面30a侧覆盖燃烧室杯形件30。覆盖件36由不锈钢制成并具有0.4mm的厚度。覆盖件36具有底面36a，与底面36a相对的开口部，以及周向表面36c。在该开口部的周向边缘形成有直径扩大部36b。通过提供该直径扩大部36b，覆盖件36可以容易地安装到燃烧室杯形件30上。
在覆盖件36的底面36a与保持器34之间形成有间隙，其优选地使得第二气体发生剂51不能进入该间隙。覆盖件36的底面36a可以与保持器34接触。
参照图2(a)和2(b)，对燃烧室杯形件30与覆盖件36的组合进行详细地描述。图2(a)是罩住燃烧室杯形件30的杯状覆盖件36的透视图。图2(b)是另一实施例的透视图。
在如图2(a)所示的燃烧室杯形件30与覆盖件36的组合中，覆盖件36从燃烧室杯形件30的底面侧盖住燃烧室杯形件30，由此，形成在燃烧室杯形件30中的两个连通孔32被覆盖件的周向表面36c盖住。覆盖件36的周向表面36c与燃烧室杯形件30的周向壁30c彼此紧密接触。
在覆盖件的周向表面36c中形成有两个脆性部38，其从直径扩大部36b开始沿轴向延伸，由此脆性部38在触发时容易从直径扩大部36b裂开。脆性部38为没有贯通覆盖件的周向表面36c的沟槽形。两个连通孔32彼此相对(在图中的Z轴方向)，两个脆性部38彼此面对(在图中的Y轴方向)。两个连通孔32和两个脆性部38在圆周方向上等间距设置(图中的Y轴方向与Z轴方向彼此垂直)。
在如图2(b)所示的燃烧室杯形件30与覆盖件36的组合中，覆盖件36从燃烧室杯形件30的底面侧罩住燃烧室杯形件30，由此，形成在燃烧室杯形件30中的一个连通孔32被覆盖件的周向表面36c盖住。覆盖件的周向表面36c与燃烧室杯形件30的周向壁彼此紧密接触。
脆性部38提供在覆盖件的周向表面36c中。脆性部38包括在直径扩大部36b中形成的三角切口38a，和在从切口38a顶点开始的延长线上形成的沟槽形切口38b，沟槽形切口38b没有贯通覆盖件的周向表面36c。该连通孔32与该脆性部38形成在相对的位置上。
下面，描述当气体发生器10已组装于汽车气囊装置上时的作动过程。
燃烧室杯形件30与覆盖件36的组合的一个实施方式如图2(a)所示。
参考图1、图2(a)、图3(a)和图3(b)描述该作动。当汽车碰撞时，从碰撞传感器接收到指令并且点火器40被触发，此时第一燃烧室35内的第一气体发生剂39被点火并燃烧，由此产生燃烧产物。该燃烧产物经过形成于燃烧室杯形件30中的两个连通孔32，喷射进入第二燃烧室50，并且点火并燃烧第二气体发生剂51，然后通过气体排出口17排放到气囊(图中未示出)内，气囊由此膨胀。
在该作动过程中，燃烧室杯形件30和覆盖件36在动作前处于图3(a)所示的状态。为了方便理解，在图3(a)中在燃烧室杯形件30与覆盖件36之间留有间隙，但是在实际中并没有间隙。
当第一气体发生剂39通过点火器40触发而燃烧时，产生的燃烧产物通过两个连通孔32被排放，此时覆盖件36沿着Z轴方向被推动，Z轴方向的张应力作用在两个脆性部38上，因此脆性部38容易地裂成如图3(b)所示的状态。结果提供了在燃烧室杯形件30和覆盖件36之间形成气体通道的间隙。如图3(b)所示，气体流过间隙和裂开部分，并且到达了第二燃烧室50。燃烧产物在与燃烧室杯形件30和覆盖件36接触的同时流动。燃烧产物被冷却并且燃烧产物中的燃烧残渣被捕获，以此减少到达过滤器20的燃烧残渣的量。
燃烧室杯形件30与覆盖件36的组合的实施方式如图2(b)所示。
参考图1、图2(b)、图4(a)和图4(b)描述该作动。当汽车碰撞时，从碰撞传感器接收到指令并且点火器40被触发，此时第一燃烧室35内的第一气体发生剂39被点火并燃烧，由此产生燃烧产物，该燃烧产物经过设置在燃烧室杯形件30中的一个连通孔32，喷射进入第二燃烧室50，并且点火并燃烧第二气体发生剂51，然后通过气体排出口17排放到气囊(图中未示出)内，气囊由此膨胀。
在该操作过程中，覆盖件36和燃烧室杯形件30在作动前处于图4(a)所示的状态。为了方便理解，在图4(a)中在燃烧室杯形件30与覆盖件36之间留有间隙，但是在实际中并没有间隙。
当第一气体发生剂39通过点火器40触发而燃烧时，产生的燃烧产物通过该一个连通孔32被排放，此时覆盖件36沿着一个方向被推动。张应力作用在脆性部38上，因此脆性部38容易裂成如图4(b)所示的状态。结果提供了在燃烧室杯形件30和覆盖件36之间形成气体通道的间隙。如图4(b)所示，气体流过间隙和裂开部分并且到达了第二燃烧室50。燃烧产物在与燃烧室杯形件30和覆盖件36接触的同时流动。结果燃烧产物被冷却并且燃烧产物中的燃烧残渣被捕获，以此减少到达过滤器20的燃烧残渣的量。
图5所示的气体发生器
本发明也可以用在已知的气体发生器上。一个例子如图5所示。在图5示出的例子中，如图2(a)和2(b)中示出的覆盖件36从燃烧室杯形件141的底部141a侧罩住燃烧室杯形件141，该燃烧室杯形件141替代了如JP-A2007-118788公开专利的图3中所示的气体发生器100的杯状薄膜件147。
除使用覆盖件36并且没有杯状薄膜件147外，图5中所示的气体发生器100与上述公开专利的图3的气体发生器是相同的。
当使用如图2(b)中的覆盖件36时，燃烧室杯形件141的连通孔142可以面向过滤器145设置。燃烧室杯形件141和覆盖件36可以替换图2(a)和图2(b)中所示的燃烧室杯形件30和覆盖件36的组合。
当第二燃烧室135中的气体发生剂在图5中所示的气体发生器中首先燃烧时，覆盖件36如图3(b)和图4(b)中所示那样发生变形，导致第二燃烧室135和第一燃烧室131彼此连通。然而，当第一燃烧室131中的气体发生剂首先燃烧时，覆盖件36没有变形。
虽然对本发明进行了说明，但显而易见的是，相同的方式可以多种方式变化。这样的变化都不能被视为脱离本发明的精神和范围，所有这些对本领域技术人员来说显而易见的改变都包含在本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.气体发生器，包括：
具有气体排出口的外罩，
设置在所述外罩内的燃烧室杯形件，其开口部被所述外罩的底面所覆盖，
所述燃烧室杯形件在其周向表面的一个部位上具有单个连通孔，
金属筒状或杯状覆盖件，其覆盖设置有所述连通孔的周向表面，该金属覆盖件包括设置在其周向表面中的脆性部，该连通孔和该脆性部形成在沿径向方向相对的位置上，其中所述覆盖件在面对所述外罩底面的开口部的周向边缘处具有直径扩大部，并且在该直径扩大部中具有该脆性部,
燃烧室，其形成于燃烧室杯形件内部并且其中容纳气体发生剂和点火器，
在触发时，所述覆盖件主要在径向扩展和变形，从而在燃烧室杯形件的周向表面与金属覆盖件之间形成间隙，该间隙用作通向所述燃烧室和所述燃烧室外部的气体通道，使得来自燃烧室的燃烧产物在与燃烧室杯形件和覆盖件接触的同时流动。
2.如权利要求1所述的气体发生器，其中所述覆盖件在面对所述外罩底面的开口部的周向边缘处具有该脆性部。
3.如权利要求1所述的气体发生器，其中所述覆盖件的脆性部由在厚度方向贯通或没有贯通的线形切口形成。
4.如权利要求1所述的气体发生器，其中所述覆盖件在面对所述外罩底面的开口部的周向边缘处的与所述连通孔沿径向方向相对的位置处具有该脆性部，该脆性部为从所述覆盖件的开口部的周向边缘沿轴向延伸形成的线形切口或减薄部位。
5.气体发生器，包括：
具有气体排出口的外罩，
设置在所述外罩内的燃烧室杯形件，其开口部被所述外罩的底面所覆盖，
所述燃烧室杯形件在其周向表面的两个部位上具有两个沿径向方向彼此相对的连通孔，
金属筒状或杯状覆盖件，其覆盖设置有所述连通孔的周向表面，该金属覆盖件包括设置在其周向表面中的两个沿径向方向彼此面对的脆性部，使得该两个连通孔和该两个脆性部在圆周方向上等间距设置，其中所述覆盖件在面对所述外罩底面的开口部的周向边缘处具有直径扩大部，并且在该直径扩大部中具有该脆性部,
燃烧室，其形成于燃烧室杯形件内部并且其中容纳气体发生剂和点火器，
在触发时，所述覆盖件主要在径向扩展和变形，从而在燃烧室杯形件的周壁表面与金属覆盖件之间形成间隙，该间隙用作通向所述燃烧室和所述燃烧室外部的气体通道，使得来自燃烧室的燃烧产物在与燃烧室杯形件和覆盖件接触的同时流动。
6.如权利要求5所述的气体发生器，其中所述脆性部为从所述覆盖件的开口部的周向边缘沿轴向延伸形成的线形切口或减薄部位。
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