CN102713497A - 气体发生器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气体发生器，包括外壁(1)，所述外壁(1)界定第一室(2)(气体源)以及用于向外扩散气体的第二室(3)，在这两者之间设有喷嘴(4)，所述喷嘴(4)包括第一通孔(40)，所述第一通孔(40)用于使气体从所述第一室穿过进入所述第二室中，所述第一孔(40)由帽(6)所闭合，所述帽(6)能够通过朝向所述第一室(2)定位的电烟火装置(7)的触发所打开，所述第二扩散室(3)在所述壁(1)中包括至少一个第二通孔(5)，用于使气体向外流出。根据本发明，所述外壁(1)包括至少一种包覆成型的塑性材料，所述塑性材料围绕所述金属喷嘴(4)的部分(41，42)。
Description
技术领域
本发明涉及气体发生器。
本发明的应用领域为汽车安全领域。
气体发生器(例如)在汽车中被用于为安全囊(气囊)充气以保护乘客。
本发明涉及到的气体发生器类型包括外壁，所述外壁至少部分地界定了至少一种气体来源的至少一个第一室，以及用于将气体向外扩散的至少一个第二室，在这二者之间设有至少一个喷嘴，所述喷嘴包括至少一个第一通孔，所述第一通孔用于使气体从所述第一室通过进入到所述第二室中，所述喷嘴的所述第一孔由至少一个帽所闭合，所述帽能够通过朝向所述第一室定位的电烟火装置的触发而被打开，所述第二扩散室在所述壁中包括至少一个第二孔，用于使气体向外流出。
背景技术
目前市场上的气体发生器，其结构主要由钢组成。
钢占多数比例使得气体发生器的质量较大。
外壁为金属的事实在抵抗第一室的内部压力，以及在使气体通过喷嘴从第一室进入第二扩散室的过程中具有优势。
事实上，气体在喷嘴中的这种通过应该在非常短的时间(数十毫秒或更少的数量级)内完成，以达到在汽车安全领域中为气囊充气的快速性的要求。
因此，所述第一孔在工作时间内承受了很高的气流速度(大于1马赫数)以及非常高的温度(约3,000K，持续50毫秒)。
发明内容
本发明的目的是获得一种如上所述类型的气体发生器，使得在重量上具有优势，并且适于承受在其触发时气体的内部压力。
为此，本发明的第一目的是气体发生器，包括外壁，所述外壁至少部分地界定了作为至少一种气体源的的至少一个第一室，以及用于向外扩散气体的至少一个第二室，在所述第一室和所述第二室之间设有至少一个喷嘴，所述喷嘴包括至少一个用于让气体从所述第一室穿过进入所述第二室的第一通孔，所述喷嘴的所述第一孔由至少一个帽所闭合，所述帽能够通过朝向所述第一室定位的电烟火装置的触发而被打开，所述第二扩散室在所述壁中包括至少一个第二孔，所述第二孔用于使气体向外流出，其特征在于，所述外壁包括在所述金属喷嘴的一个部分周围包覆成型的至少一种塑性材料。
依照本发明的实施例，所述喷嘴包括至少一个第三通孔，所述第三通孔由从所述外壁注射的塑性材料所填充。
根据本发明的一个实施例，所述喷嘴包括外边缘，所述外边缘连接了分别位于所述第一室侧和所述第二室侧的两个相对的第一面和第二面，所述外壁的包覆成型的塑性材料抵靠在所述外边缘并且至少部分地在从所述外边缘在所述喷嘴的相对的所述第一面和所述第二面上应用，所述外壁的塑性材料包覆成型在所述喷嘴的所述外边缘周围。
根据本发明的一个实施例，所述喷嘴包括至少一个第三通孔，所述第三通孔由所述壁的包覆成型的塑性材料所填充，所述喷嘴的所述部分包括位于所述外边缘、所述第一面、所述第二面和所述至少一个第三通孔之间的部分。
根据本发明的一个实施例，所述外壁的塑性材料与所述第一通孔的所述内边缘存在间距，用于使气体从所述喷嘴穿过。
根据本发明的一个实施例，所述喷嘴包括外边缘，所述外边缘连接了分别位于所述第一室侧和所述第二室侧的两个相对的第一面和第二面，所述外壁的包覆成型的塑性材料抵靠所述外边缘而应用，并且从所述外边缘覆盖了所述喷嘴的相对的所述第一面和所述第二面的全部，所述外壁的塑性材料包覆成型在所述外边缘周围，并且终止于所述第一通孔的所述内边缘处，用于使气体从所述喷嘴穿过。
根据本发明的一个实施例，所述喷嘴包括至少一个第三通孔，所述第三通孔由所述外壁的包覆成型的塑性材料所填充，所述外壁的所述塑性材料构成了仅覆盖所述喷嘴的环形外周区域的外周边缘，，在所述外周边缘中设有所述第三通孔。
根据本发明的一个实施例，所述喷嘴包括外边缘，所述外边缘连接了分别位于所述第一室侧和所述第二室侧的两个相对的第一面和第二面，所述外壁的包覆成型的塑性材料抵靠所述外边缘并且至少部分地从所述外边缘在所述喷嘴的相对的所述第一面和所述第二面上应用，所述外壁的塑性材料包覆成型在所述喷嘴的所述外边缘周围，所述喷嘴在其面中的任一个或两个上包括至少一个非贯穿的凹部，所述非贯穿的凹部由所述壁的包覆成型的塑性材料所填充。
根据本发明的一个实施例，所述帽为金属的，并且粘接到所述喷嘴朝向所述第一室的金属面上。
根据本发明的一个实施例，所述帽由包覆成型的壁的塑性材料形成在所述第一室侧并封闭所述第一通孔。
本发明的第二目的是制造如上所述的气体发生器的方法，其特征在于，将至少一种塑性材料注塑进位于所述金属喷嘴的所述部分处的模具中，以形成包覆成型在所述喷嘴上并附接至所述喷嘴的所述外壁，所述外壁包括至少一个第二孔，所述第二孔在所述喷嘴的一侧朝向外部，所述喷嘴至少部分界定了用于向外扩散气体的扩散室。
附图说明
在阅读了下面的描述(仅给出非限制性的示例)，参考附图，本发明会被更好地理解，其中：
图1简要示出了本发明的外壁和喷嘴的第一实施例的纵向截面图，
图2简要示出了本发明的第一实施例中的喷嘴的放大的纵向截面图，
图3简要示出了图1和图2的第一实施例中的喷嘴的前视图，即横向截面图，
图4简要示出了本发明的外壁和喷嘴的第二实施例的纵向截面图，
图5简要示出了本发明的外壁和喷嘴的第三实施例的纵向截面图，
图6简要示出了图5的扩散孔的横向截面图，
图7从一侧简要示出了图5所示组件的前视图，
图8简要示出了安装在图5的组件上的示例性气体发生器，
图9简要示出了本发明的外壁和喷嘴的第四实施例的纵向截面图，
图10简要示出了本发明的外壁和喷嘴的第五实施例的纵向截面图。
具体实施方式
在图1中，气体发生器的外壁标有标记1，例如沿纵向方向L为长方形，然而其是圆筒形的，例如是具有圆形的外部和内部截面的圆筒形。壁1形成了所述发生器的主结构。
根据本发明，外壁1至少部分为塑性材料，例如其可以是聚酰胺，但也可以从聚烯烃、苯撑多硫化合物(PPS)、聚氧化亚甲基(POM)或任何其他可以被注射或通过压缩成型的塑性材料中挑选。
例如，壁1完全是塑性材料。
外壁1至少部分地界定了第一室2(气体源)以及用于将必须容纳在室2中的气体向外扩散的第二室3。室2通过喷嘴4与室3隔离，喷嘴4包括一个或多个用于使气体在室2和室3之间通过的孔40，例如在图中的让气体通过的单个中心孔40。喷嘴4为金属，例如钢。在室3中，壁1包括一个或多个第二孔5，第二孔5用于使气体穿过，从第二室3到达所述发生器的外部。这些扩散孔5穿过壁1，并且例如围绕纵向方向L分布(例如以一排或多排有规律地分布，如图6中的两排八个孔5)。
喷嘴4的孔40至少由帽6所闭合，帽6能够在朝向第一室2设置的电烟火装置7触发时被打开，该帽6在图3中未示出。
根据本发明，外壁1在喷嘴4的部分41周围或靠在喷嘴4的部分41上包括至少一种包覆成型的塑性材料，喷嘴4和其部分41为金属。
因此，将喷嘴4附接在外壁1中仅需要一个制造步骤，通过将外壁1的塑性材料在喷嘴4周围包覆成型，外壁1的塑性材料在与纵向方向L垂直的方向上包围喷嘴4的外边缘42来实现该步骤。因此，通过本发明可以节省组装操作。因此制造所述发生器的周期得以加快。通常使用的烟火喷嘴由插入物4所替代，所述插入物4通过模压制成并形成了喷嘴4，所述喷嘴4在外壁1的塑性材料进行注射期间被包覆成型。
此外，在图中所示的实施例中，除第一孔40外，喷嘴4还包括一个或多个第三通孔43，外壁1的塑性材料在成型期间进入所述第三通孔43。因此，在这种情况下，外壁1的塑性材料还在纵向方向L上围绕位于外边缘42和孔43之间的部分41。
外壁1的塑性材料在喷嘴4的外周边缘42周围包覆成型，可密封地围绕该外周边缘42且靠在外周边缘42上。
为了将喷嘴4附接到壁1上，金属喷嘴4被放入模具中，而塑性材料继而被注射进模具中的喷嘴4周围，以获得如图1、图4、图5、图7、图8、图9和图10中作为示例所示出的固定在一起的组件1、4。
在图示的实施例中，外壁1的塑性材料抵靠喷嘴4的第一横向面44并且抵靠第二横向面45而应用，第一横向面44位于第一室2(气体源)侧，第二横截面45位于第二扩散室3侧。
在图示的实施例中，外壁1的塑性材料也从第一面44到第二面45填充了孔43。
在图示的实施例中，喷嘴4的外周表面外部42(例如)具有不含任何凹槽的直线形纵剖面，所述凹槽很难以低成本制造，已知该凹槽可用于容纳密封垫圈。由于外壁1相对于喷嘴4包覆成型，喷嘴4和壁1之间的密封垫圈则被省略掉，这在轻巧和简便上提供了额外的益处。因此，相对于垫圈或任何再加工，并没有过度的花费。
因此，在本发明开始时所指出的已知类型的气体发生器中，金属外壁需要质量为17.7克的喷嘴，喷嘴纵向尺寸为3.75毫米，外径26.4毫米，用于使气体穿过的第一中心孔40直径4毫米。
通过本发明，有可能通过喷嘴4来操作所述气体发生器，喷嘴4的纵向尺寸L1小于或等于3毫米，喷嘴4的外部横向尺寸D可以与已知喷嘴的基本相等，尺寸DC与中心孔40的尺寸相等。在图2示出的示例性实施例中(其中没有标出比例尺)，喷嘴4(例如)具有的外径D约29毫米，纵向尺寸L1为2毫米，中心孔40的尺寸DC为4毫米，从孔43的中心相对于外边缘42的横向距离D42等于3毫米，四个孔43的横向尺寸约为2毫米，而喷嘴4是钢的，质量为8.8克，与已知的喷嘴示例(上面指出采用相同的钢的质量为17.7克)相比，喷嘴4的质量减少了超过50％。
当然，组件1、4的总质量由于外壁1为塑性材料的事实而得以进一步地降低。
例如，孔43通过冲孔制造，这是更为经济的。
外周壁1的塑性材料的包覆成型设置为，不覆盖使气体穿过的孔40，即不覆盖喷嘴4中的孔40的内边缘46，以在所述发生器的操作期间避免塑性材料的腐蚀，从而保持了塑性材料的完整性。喷嘴4的形状限定为与壁1的注射方法相适应，并且由于其形状而保证包覆成型部分的密封性。简化了喷嘴4的形状，以适应较为便宜的制造喷嘴4的方法(例如模压或锻造)以及减少的厚度。
例如，在图1示出的实施例中，外壁1的塑性材料还留下了面44和面45暴露的区域(位于孔43之间)，以便仅形成位于室2侧的外周边缘15和位于室3侧的外周边缘16，这些边缘15、16例如通过仅覆盖喷嘴4的外部环状区域47(在其中设有孔43和接近外边缘42的部分41)而是围绕纵向L的环形，在每个面44、45的外部环状区域47和内部环状区域47之间的界限由图3中以短划线的虚线圆表示。
在图4和10示出的实施例中，外壁1的塑性材料包括区域15、16，区域15、16从外侧部分覆盖了面44和45的位于使气体穿过的孔40(一方面)与孔43和部分41之间的内部环形部分48(另一方面)。
在图5和图8示出的实施例中，外壁1的包覆成型的塑性材料的区域15和16向内延伸到边缘46，并没有覆盖边缘46，即区域15和16覆盖了两个面44和45的整个区域48。
在图10示出的实施例中，喷嘴4在其面44、45的任一个或两个上包括了至少一个非贯穿的凹部49和/或50，凹部49和/或50由从壁1注射的塑性材料填充，壁1的包覆成型的塑性材料继而包绕了喷嘴4位于边缘42与凹部49和/或50之间的部分。比如说在面44上至少设有一个凹部49，比如说在面45上至少设有一个另外的凹部50。凹部49和/或50例如由环形槽所构成。例如，两个环形槽49、50在图10中示出为彼此相对偏移，但它们也可彼此面对而由喷嘴4较薄的部分所分开。密封性因此仍然被进一步改善。例如，凹部49和/或50位于面44和/或45的内部区域48上。
第一室2包含了用于提供一种或多种加压气体的器件。这些提供一种或多种加压气体的器件，以及电烟火装置7在图8和9中以示例的方式示出，当然也可设置在其他图的实施例中。
例如，在图8和图9中，第一室2(气体源)包括燃料或其他烟火材料(通过燃烧而提供气体)的块体8。
总体上，电烟火装置7包括一个或多个电烟火引发器70，电烟火引发器70包括至少两个从室2的外部可触及的电接头71，以便发送电信号，控制气体发生器的触发。引发器70包括内部烟火装药，其继而会由在接头71上出现的电信号所点燃，该电信号由旨在与气体发生器连接的外部电路所发出，例如当汽车上的碰撞传感器探测到碰撞时，该外部电路发出该电信号，用于控制触发。
响应于出现在接头71上的电控制信号，容纳在引发器70的帽72中的烟火装药被点燃，这引起燃料块体8的燃烧，块体8的燃烧在室2中生成气体。室2中生成的气体压力的上升导致冲破了将喷嘴4的孔40闭合的帽6，室2中的加压气体继而穿过喷嘴4的通孔40，以便进入第二扩散室3，从该处通过孔5向外释放。在这种情况下，正是放置在引发器70的帽72中的烟火装药的燃烧引起了室2中气体压力的上升(该压力超过了一定的压力阈值)，冲破了帽6，以便使第一室2通过孔40的通道与第二室3连通。
帽6起初关闭了喷嘴4的气道口40以在第一室2中容纳气体发生器件8，帽6可通过任何方式进行制造。
例如，帽6可以是金属(例如铜)。
例如，帽6可以是金属(例如铜)，并且在第一室2一侧被粘接到喷嘴4的第一金属面44上，以关闭第一孔40，如图1、图4和图10所示出的情况。
例如，帽6可以是金属(例如铜)，并且(例如)通过粘接而附接到覆盖了位于第一室2侧的喷嘴4的面44的全部或局部的部分15(塑性材料)上，如图5和图8所示出的情况，也可以是图4和图10的情况。
在图9示出的实施例中，包覆成型在第一室2(气体源)一侧的壁1的塑性材料同样被用于形成帽6，即包覆成型的塑性材料区域15在位于第一室2侧的面44上及整体区域48上延伸，同时插入气道孔40的前面并将其封闭，由此便有可能在一次包覆成型操作中制造出外壁1、喷嘴4和帽6。
Claims (11)
1.一种气体发生器，包括外壁(1)，所述外壁(1)至少部分地界定了作为至少一种气体源的至少一个第一室(2)，以及用于向外扩散气体的至少一个第二室(3)，在所述第一室和所述第二室之间设有至少一个喷嘴(4)，所述喷嘴(4)包括至少一个用于让气体从所述第一室穿过进入所述第二室的第一通孔(40)，所述喷嘴(4)的所述第一孔(40)由至少一个帽(6)所闭合，所述帽(6)能够通过朝向所述第一室(2)定位的电烟火装置(7)的触发而被打开，所述第二扩散室(3)在所述壁(1)中包括至少一个第二孔(5)，所述第二孔(5)用于使气体向外流出，其特征在于，所述外壁(1)包括在所述金属喷嘴(4)的一个部分(41，42)周围包覆成型的至少一种塑性材料。
2.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，所述喷嘴(4)包括至少一个第三通孔(43)，第三通孔(43)由从所述外壁(1)注射的塑性材料所填充。
3.根据在先权利要求中任一项所述的气体发生器，其特征在于，所述喷嘴(4)包括外边缘(42)，所述外边缘(42)连接了分别位于所述第一室(2)侧和所述第二室(3)侧的两个相对的第一面(44)和第二面(45)，所述外壁(1)的包覆成型的塑性材料抵靠所述外边缘(42)并且至少部分地从所述外边缘(42)在所述喷嘴(4)的相对的所述第一面(44)和所述第二面(45)上应用，所述外壁(1)的塑性材料包覆成型在所述喷嘴(4)的所述外边缘(42)周围。
4.根据权利要求3所述的气体发生器，其特征在于，所述喷嘴(4)包括至少一个第三通孔(43)，所述第三通孔(43)由所述壁(1)的包覆成型的塑性材料所填充，所述喷嘴(4)的所述部分包括位于所述外边缘(42)、所述第一面(44)、所述第二面(45)和所述至少一个第三通孔(43)之间的部分。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的气体发生器，其特征在于，所述外壁(1)的塑性材料与所述第一通孔(40)的所述内边缘(46)存在间距，用于使气体从所述喷嘴(4)穿过。
6.根据权利要求1到4中任一项所述的气体发生器，其特征在于，所述喷嘴(4)包括外边缘(42)，所述外边缘(42)连接了分别位于所述第一室(2)侧和所述第二室(3)侧的两个相对的第一面(44)和第二面(45)，所述外壁(1)的包覆成型的塑性材料抵靠所述外边缘(42)而应用，并从所述外边缘(42)覆盖了所述喷嘴(4)的相对的所述第一面(44)和所述第二面(45)的全部，所述外壁(1)的塑性材料包覆成型在所述外边缘(42)周围并终止于所述第一通孔(40)的所述内边缘(46)处，用于使气体从喷嘴(4)穿过。
7.根据权利要求1到4中任一项所述的气体发生器，其特征在于，所述喷嘴(4)包括至少一个第三通孔(43)，所述第三通孔(43)由所述外壁(1)的包覆成型的塑性材料所填充，所述外壁(1)的塑性材料构成了仅覆盖所述喷嘴(4)的环形外周区域(47)的外周边缘(15，16)，在所述外周边缘(15，16)中设有所述第三通孔(43)。
8.根据在先权利要求中任一项所述的气体发生器，其特征在于，所述喷嘴(4)包括外边缘(42)，所述外边缘(42)连接了分别位于所述第一室(2)侧和所述第二室(3)侧的两个相对的第一面(44)和第二面(45)，所述外壁(1)的包覆成型的塑性材料抵靠所述外边缘(42)并且至少部分地从所述外边缘(42)在所述喷嘴(4)的相对的所述第一面(44)和所述第二面(45)上应用，所述外壁(1)的塑性材料包覆成型在所述喷嘴(4)的所述外边缘(42)周围，所述喷嘴(4)在其面(44，45)中的任一个或两个上包括至少一个非贯穿的凹部(49，50)，所述非贯穿的凹部(49，50)由所述壁(1)的包覆成型的塑性材料所填充。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的气体发生器，其特征在于，所述帽(6)为金属的，并且粘接到所述喷嘴(4)朝向所述第一室(2)的金属面(44)上。
10.根据权利要求1到8中任一项所述的气体发生器，其特征在于，所述帽(6)由包覆成型的壁(1)的塑性材料形成在所述第一室(2)一侧并封闭所述第一通孔(40)。
11.一种制造根据在先权利要求中任一项所述的气体发生器的方法，其特征在于，将至少一种塑性材料注射进位于所述金属喷嘴(4)的所述部分(41，42)周围的模具中，以形成包覆成型在所述喷嘴(4)上并附接至所述喷嘴(4)的所述外壁(1)，所述外壁(1)包括至少一个第二孔(5)，所述第二孔(5)在所述喷嘴(4)的一侧朝向外部，所述喷嘴(4)至少部分界定了用于向外扩散气体的扩散室。
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