CN103298663A - 气体发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于约束装置的气体发生器(10)，其包括外壳(13)，在外壳内的内筒状元件(17)，内筒状元件内的外壳底部(12a)上的点火装置(16)，燃烧室(26)中的固体气体发生剂(28)，以及与固体气体发生剂分隔开并储存在杯形容器(40)中的吸附剂(36)，杯形容器设置为使得在杯形容器的开口部和外壳的顶部或外壳中的部件之间形成间隙，并且杯形容器底部侧(40b)插入内筒状元件，使得杯形容器外周壁表面(41)的至少一部分与内筒状元件的内周壁表面(18)正相对，其中作动时，杯形容器通过冲击而被推动，并抵接外壳的所述顶部或所述部件，从而关闭所述开口部。

Description

气体发生器
技术领域
本发明涉及一种用于安装在汽车上的约束装置的气体发生器。
背景技术
使用固体气体发生剂的火焰式气体发生器被广泛用作用于安装在车辆等上的诸如气囊装置的约束装置中的气体发生器。
关于火焰式气体发生器，已经提出了多个发明用于在作动后吸附和除去产生的有害气体，在作动前吸附和除去水分以保护气体发生剂免受潮湿，以及在作动前吸附和除去固体气体发生剂分解产生的成分。
JP-A No.5-139239公开了一个发明，其中用于吸附气体发生剂燃烧产生的有害残留物的吸附性活性材料被担载和保持在提供于充气机的气流通道中的过滤器中(权利要求书所公开)。
JP-A No.10-297415提出了一个实施方式，其中用于除去气体发生剂5燃烧产生的水分的除湿剂设置在气体发生器中的过滤部件7和环形盖25之间的上部空间S2内(第0020段所公开)。
JP-A No.2001-213688公开了一个发明，其中将用于吸附气体发生剂分解产生的各种自由基(radicals)的吸附剂设置在气体发生剂燃烧室内(第0053段和0054段所公开)。
本发明的概要
本发明1提供了用于约束装置的气体发生器，其包括：
具有气体排出口的外壳，在外壳内部提供的内筒状元件；点火装置，其设置在在内筒状元件内部的外壳底部侧；固体气体发生剂，其储存在围绕内筒状元件的燃烧室中；
吸附剂，其设置在外壳内部，与固体气体发生剂分隔开并储存在杯形容器中，
杯形容器设置为使得在杯形容器的开口部和外壳的顶部或设置在外壳顶部上的部件之间形成间隙，该间隙实现气体在杯形容器内部与外部的流体连通，并且杯形容器的底部侧插入内筒状元件使得杯形容器外周壁表面的至少一部分与内筒状元件的内周壁表面正相对，以及
在气体发生器作动时，杯形容器被点火装置产生的冲击推动并抵接所述外壳的顶部或所述设置在外壳顶部的部件，从而关闭所述开口部。
附图的简要说明
从下面所给出的详细说明以及配套的附图将使得本发明被更为充分的理解，这些附图仅仅以说明的方式给出，因此不对本发明构成限制，其中：
图1示出了轴向截面图，其显示了根据本发明的气体发生器的一个实施方式(在作动之前)；
图2示出了图1中所示的气体发生器作动时的轴向截面图；
图3示出了轴向部分截面图，其显示图1中所示的气体发生器的另一个实施方式；
图4示出了，在(a)中，轴向部分截面图，其显示图1的另一个实施方式(在作动之前)，和在(b)中，轴向部分截面图，其显示(a)作动后的状态；
图5示出了轴向部分截面图，其显示图4中所示的气体发生器的另一个实施方式；
图6示出了轴向部分截面图，其显示根据本发明的气体发生器的另一个实施方式；以及
图7示出了轴向部分截面图，其显示图6中所示气体发生器的另一个实施方式。
本发明的详细说明
发明1包括下面的实施方式2-7：
2.根据发明1的用于约束装置的气体发生器，其中杯形容器设置并插入内筒状元件中，使得杯形容器的整个外周壁表面与内筒状元件的内周壁表面正相对。
3.根据发明1或实施方式2的用于约束装置的气体发生器，其中杯形容器在开口部包括凸缘部分，且杯形容器提供在筒状元件中使得凸缘部分抵接外壳顶部侧的周缘部分。
4.根据发明1或实施方式2的用于约束装置的气体发生器，其中杯形容器在开口部包括凸缘部分，且杯形容器提供为使得凸缘部分抵接在内筒状元件内部形成的环形台阶部或环形突起部。
5.根据发明1或实施方式2的用于约束装置的气体发生器，其中杯形容器在其周面包括环形台阶部，且杯形容器提供为使得环形台阶部抵接在内筒状元件内部形成的环形台阶部或环形突起部。
6.根据发明1或实施方式2的用于约束装置的气体发生器，其中杯形容器提供为使得杯形容器的底面抵接在内筒状元件内部形成的环形台阶部或环形突起部。
7.根据发明1或实施方式2-6任一个的用于约束装置的气体发生器，其中杯形容器的开口部被具有多个实现气体连通的连通孔的盖部所覆盖。
根据JP-A No.5-139239的发明，其目的是吸附燃烧残留物。在根据JP-ANo.10-297415的发明中，通过爆裂盘20而将水分吸附剂从燃烧室隔离开，并在气体发生器作动后，水分吸附剂开始与气体发生剂的燃烧产生的组分接触。水分吸附剂设置在燃烧气体排气通道以促进接触。
因此，如根据JP-A No.2001-213688的发明的情况，在气体发生器的作动之前，难以吸附和保持从气体发生剂产生的组分。
在根据JP-A No.2001-213688的发明中，在气体发生器作动前，在连续的空间体系中设置气体发生剂和吸附剂。即使在气体发生器作动后这种设置也没有变化。因此，在气体发生器的作动后高温燃烧气体和吸附剂开始互相接触。
本发明提供用于诸如气囊装置的约束装置的气体发生器，在气体发生器作动前，其能够用设置于该气体发生器内部的吸附剂来吸附气体发生器内的水分和吸附会分解气体发生剂的气体，并且其能够阻止由固体气体发生剂产生的燃烧气体和吸附剂在气体发生器作动的时候互相接触。
采用根据本发明的气体发生器，由于设置于其中的吸附剂，在气体发生器作动之前从固体气体发生剂产生的自由基组分得以吸附并保持(参见JP-ANo.2001-213688)，并且，存在于气体发生器内部的水分也被吸收和保持。然而，由气体发生器的作动而产生的组分(参见JP-A No.5-139239和JP-A No.10-297415)没有被吸附和保持。
而且，上面提到的存在于气体发生器中的水分是在气体发生器的制造过程中以微量存在于气体发生器中的水分。
在根据本发明的气体发生器中，吸附剂储存在杯形容器中。
杯形容器插入并设置在内筒状元件中，以使其开口部侧朝向外壳顶部，并且其底部侧朝向外壳底部。
设置开口部，使得实现杯形容器内部与外部的气体流体连通的间隙形成于开口部和外壳的顶部或设置在外壳顶部上的部件之间。
底部侧可以插入从而使得杯形容器的整个外周壁表面和内筒状元件的内周壁表面正相对(换句话说，插入整个杯形容器的状态)，或可以插入从而使得杯形容器的外周壁表面的一部分和内筒状元件的内周壁表面正相对(换句话说，插入部分杯形容器的状态)。在这种情况中，“正相对”意指接触和被小间隙分开的两种状态。
此外，在插入部分杯形容器的状态中，未插入的杯形容器的剩余外周壁表面从内筒状元件朝向外壳顶部侧突出。
由于根据本发明的气体发生器在作动之前使得杯形容器内部与外部的气体可以流体连通，在气体发生器(特别地，燃烧室)内的气体和在杯形容器内的气体能够互相连通。因此，在作动之前，气体发生器(特别地，燃烧室)内的气体和杯形容器内的吸附剂能够互相接触。
采用根据本发明的气体发生器，由于整个或部分的杯形容器插入内筒状元件，在作动过程中，容器受到由点火装置(点火器或点火器与传火药等等)产生的冲击而向上移动，抵接外壳的顶部或设置在外壳的顶部上的部件，并且造成间隙的封闭。因此，在作动过程中，由气体发生剂燃烧产生的燃烧气体和在杯形容器中的吸附剂相互接触会更加困难。
此外，将整个或部分杯形容器插入内筒状元件，是因为如上所述在作动过程中当受到点火装置产生的冲击时，杯形容器由于冲击而移动。因此，在杯形容器仅仅一部分插入的情况中，优选插入杯形容器高度的1/3或更多。
在该情况中，例如，在外壳顶部设置的部件可以是盘状保持器或衬垫材料。为了在提供筒状过滤器的时候定位筒状过滤器或是阻止燃烧气体的旁路，设置盘状保持器抵接外壳顶表面。衬垫材料用于保持气体发生剂等等。
此外，根据采用的固体气体发生剂的类型，过滤器可以省略，因此保持器本身是根据需要而使用的。
采用根据本发明的气体发生器，在内筒状元件内设置储存吸附剂的杯形容器的方法没有特别的限制，并且可以采用下面的设置(I)到(VII)。
(I)一种设置，其中，当使用电点火器和充入由铝等制成的袋状容器中的传火药的已知的结合作为内筒状元件中的点火装置时，在袋状容器中的传火药设置在电点火器的顶部，且储存吸附剂的杯形容器设置在袋状容器中传火药的顶部。在这种情况中，可以通过点火器和杯形容器固定传火药。
(II)一种设置，其中，通过将杯形容器压配进内筒状元件来提供杯形容器。
(III)一种设置，使用具有开口部侧的外径大于底面侧的外径的形状的杯形容器，由环形斜面形成在底面部分和开口部之间的部分，开口部侧的外径大于内筒状元件的内径，且底面侧的外径小于内筒状元件的内径，借此杯形容器插入内筒状元件。
(IV)一种设置，其中，杯形容器处于这样一种状态，杯形容器底面抵接在内筒状元件内形成的环形台阶部或环形突起部。
形成在内筒状元件内侧的环形台阶部是由于内筒状元件的内径差别形成的台阶部。
(V)一种方法，其中，采用在开口部具有凸缘部分的杯形容器，并且提供杯形容器使得该凸缘部分抵接在外壳顶部侧的内筒状元件的周缘部分。
(VI)一种设置，其中，采用在开口部具有凸缘部分的杯形容器，并且提供杯形容器使得该凸缘部分抵接形成于内筒状元件内侧的环形台阶部或环形突起部。
形成在内筒状元件内侧的环形台阶部是由于内筒状元件的内径差别而形成的台阶部。
(VII)一种设置，其中，采用在其周面具有环形台阶部的杯形容器，并且设置杯形容器使得该环形台阶部抵接形成于内筒状元件内侧的环形台阶部或环形突起部。
形成于杯形容器的圆周表面上的环状台阶部是由于杯形容器的外径和/或内径差别形成的台阶部。
形成于内筒状元件内侧的环形台阶部是由于内筒状元件的内径差别形成的台阶部。
在本发明中，杯形容器的开口部可以被具有多个供气体连通的连通孔的盖部覆盖。
根据本发明的气体发生器，在作动前，由设置在气体发生器内部的吸附剂吸附和保持气体发生器内的水分和由固体气体发生剂产生的自由基组分，并且在作动的过程中，阻止了吸附剂和燃烧气体之间的相互接触。
实施方式
(1)图1和2所示的气体发生器
图1是轴向剖视图，显示根据本发明的气体发生器10在作动之前的状态。
外壳13由扩散壳11和封闭壳12形成。
扩散壳11在其周壁部具有多个气体排出口44，并且气体排出口从内侧被已知的密封部件封闭(图中未示出)。
封闭壳12在底部12a上具有朝着外壳13的内侧弯曲的筒状部12b，和从筒状部12b的上端沿径向向内弯曲的环状部12c。
已知的电点火器14安装在由环状部12c形成的中心孔中。
在点火器14中，点火器主体16通过树脂15与封闭壳12一体化。
内筒状元件17设置在外壳13内部的中心部分。提供内筒状元件17使得下端部17a压配封闭壳12的筒状部12b，且上端部17b和扩散壳11的顶部11a相分离。
在内筒状元件17的周壁部形成多个火焰传递孔19，并在作动之前火焰传递孔被密封部件(图中未示出)封闭。
在内筒状元件17内部的下部(外壳底部12a侧)形成点火装置室20。点火器14设置在点火装置室20中，并且装入袋状容器中的传火药22设置在点火器14的顶部。
JP-A No.2005-199867中描述的具有高燃烧温度的气体发生剂硼硝石(Boron niter)等等可以作为传火药22使用。
内筒状元件17的外侧空间是燃烧室26，其中充入固体气体发生剂28。例如，JP-A No.2005-199867中描述的具有低燃烧温度的气体发生剂等等可以被用作气体发生剂28。作为固体气体发生剂28，可以采用那些已知形状，比如单孔的、多孔的、小球状的、盘状的、块状的等等。
燃烧室26的外周由筒状过滤器32包围。过滤器32的上端部32a，抵接扩散壳11的顶部11a，并且过滤器32的下端部32b抵接封闭壳12的底部12a。
此外，过滤器32设置成使得在其外周表面和外壳13的周壁部之间形成间隙33。通过形成这样的间隙33，在燃烧室26中产生的燃烧气体能够更加容易地过穿过过滤器32的全部，并能有效地使用过滤器32。
过滤器32至少在X-轴线方向可以被压缩，并且过滤器32以在X-轴线方向被扩散壳11和封闭壳12压缩的状态设置在外壳13的内部。
关于过滤器，可以使用通过弯曲并压缩如JP-A No.10-119705中所描述的模塑散绕线材(wound wire rods)形成的过滤器或通过很多次缠绕单个线材形成的过滤器。
保持器24设置在过滤器32的上端部32a的内周侧。保持器24包括抵接扩散壳11的顶部11a的盘状部24a，和抵接过滤器32的上端部32a的内周侧的筒状部24b。
保持器24覆盖过滤器32上端部32a和扩散壳11顶部11a之间的间隙，以阻止燃烧气体通过间隙流出的旁路。需要说明的是，保持器24可以省略。
储存吸附剂36的杯形容器40从其底部侧插入内筒状元件17的上端部17b侧。杯形容器40的外周壁表面41和内筒状元件17的内周壁表面18是部分(外周壁表面41的1/3或更多)互相正对(互相接触)。
从耐热性和耐久性的方面来看，杯形容器由金属制成，例如铝、铁和不锈钢。此外，可选地，可以将吸附剂置于可保持吸附剂的多孔容器中，而后将多孔容器置于杯形容器40内部。
在如图1所显示的实施方式中，杯形容器40压配进入内筒状元件17，且通过调节内筒状元件17的内径和杯形容器40的外径的尺寸来固定。(前面提到的设置(II))。
此外，杯形容器40的开口端部40a设置为使得在开口端部40a和保持器24之间形成对于气体的流体连通足够宽的间隙。
有利地，调节吸附剂36的尺寸和间隙的尺寸，以阻止吸附剂36从间隙溢入燃烧室26中。在图1中所示的实施方式中，与吸附剂36的尺寸相关联地，有利地形成约1至5mm的间隙。
替代图1中所示的实施方式的设置(II)，可以通过图3中所示的前面提到的设置(IV)来设置杯形容器40。
图3显示一种设置，使得杯形部件底面40b抵接(设置在)形成在内筒状元件17的内周壁上的环形突起部17c。环形突起部17c不必具有连续的环形，只要可以设置杯形部件40即可，其可以具有包括多个突起的不连续的环形。
杯形容器40的外周壁表面41和内筒状元件17的内周壁表面相互完全正相对(相接触)。
JP-A No.2001-213688的第0027至0029段中所描述的吸附剂可以用作吸附剂36。特别地，可以使用下面这些。
下面中的一种或多种可以组合用作吸附剂：合成沸石(分子筛)，天然沸石，活性氧化铝，硅胶，活性炭和粘土(例如，酸性白土，膨润土，硅藻土，高岭土，和云母)，诸如硫酸氧化锆的固体超强酸，以及诸如固体磷酸的固体酸，氧化硅-氧化铝，和氧化硅-氧化镁等等。特别地，优选合成沸石。
在沸石的情况下，优选直径为0.5至2mm的球珠型沸石,也可以使用小球型沸石。已知沸石吸附水分最大量至其重量的20%，优选添加相对于填充的气体发生剂的量为1至30%。
吸附剂36可以直接储存在杯形容器40中或可以储存在能够流体连通气体并保持吸附剂36的袋(例如，丝网袋)中，填充有吸附剂36袋储存在杯形容器40中。
此外，为了增加与气体接触的面积，吸附剂36可以固定到蜂窝状的支持体或网格状支持体中。
下面，将根据本发明图1和2描述在作动前吸附剂的作用和作动后气体发生器的运行。
<作动前>
由于在杯形容器40的开口的端部40a和保持器24之间确保了对于气体的流体连通足够宽的间隙，在气体发生器10内的气体(特别是，燃烧室26内的气体)穿过该间隙且频繁与杯形容器40内的吸附剂36接触。
由于气体发生器10的气体排出口被密封部件阻塞，阻止了来自外面的水分的渗透。然而，可以考虑在制造过程中微量的水分已经存在于气体发生器10内部。
此外，如JP-A No.2001-213688所描述，有可能在密封的外壳13内部由固体气体发生剂28产生各种自由基组分等。
然而，由于杯形容器40内的吸附剂36与气体发生器10内的气体互相频繁接触，水分、自由基组分等等得以吸附并保持，防止了对固体气体发生剂28的不利影响。
<作动后>
当传感器(未示出)探测到冲击时，来自传感器的信号致使作动电流传送到点火器14，点火器14作动。随后，传火药22燃烧产生高温火焰和高温燃烧气体。
高温火焰和气体，从火焰转移孔19喷出到燃烧室26，并致使固体气体发生剂28的点燃和燃烧。于是，气体发生剂28燃烧并产生高温高压燃烧气体。燃烧气体穿过过滤器32的所有区域进行冷却和过滤，并从气体排出口44喷出。
此时，由于存储吸附剂36的杯形容器40如上插入内筒状元件17，点火器14和传火药22的点火而产生的冲击被容器40的底面接收，杯形容器40瞬时沿着X轴方向向上移动。
结果，直到此时一直是打开状态的杯形容器40的开口的端部40a与保持器24(在不使用保持器24的情况下，与扩散器壳11的顶部11a)碰撞并关闭，封闭了杯形容器40内部和燃烧室26之间的连通。
因此，即使吸附剂36受到前面提及的碰撞等冲击而破碎，也阻止了破碎的吸附剂从杯形容器40溢出。此外，还阻止了在杯形容器40内的吸附剂36和高温燃烧气体相互的接触。
此外，如上，由于在燃烧室26内产生的燃烧气体向外流且从气体排出口44排出，杯形容器40在轴线方向上的移动不会影响燃烧气体的排出操作。
此外，即使由于受到冲击在X-轴线方向已经发生移动的杯形容器40，相反地在冲击过后向相对的或相反的方向移动，由于燃烧气体的产生和排出在那时已经完成，不会产生不利影响。
(2)图4(a)和4(b)所示的气体发生器
除了杯形容器40被杯形容器140替换，图4(a)和4(b)中所示的气体发生器与图1中所示的气体发生器10相同。
图4(a)所示的杯形容器140具有从开口端部(与图1所示的开口的端部40a相同)的周缘向外延伸的凸缘142。
此外，杯形容器140以凸缘142抵接内筒状元件17上端部17b的状态插入内筒状元件17内部(上面所描述的设置(V))。
因此，在作动之前，在凸缘142和保持器24之间形成间隙，以使杯形容器140内的吸附剂36和气体发生器内的气体相互接触。在作动之前，可以获得与如图1中所示的气体发生器10相同的有利效果。
在气体发生器的作动期间，杯形容器140从图4(a)所示的状态转变为图4(b)所示的状态，以堵塞间隙，并获得了与图1所示的气体发生器10相同的有利效果。
作为具有凸缘142的杯形容器140的设置方式，图5中所示的前面提到的设置方式(VI)可以用于替换图4中所示的设置方式。
图5显示设置方式，其中杯形部件的凸缘142抵接在内筒状元件17的内周表面形成的环形台阶部17d。
环形台阶部17d是由于内筒状元件17的内径差别而形成的环状台阶部，环状台阶部不必具有连续的环形，只要凸缘142能够抵接台阶部即可，该台阶部可以具有包括多个突出部的不连续的环形。
(3)图6所示的气体发生器
除了内筒状元件17的形状有部分地改变，且杯形容器40被杯形容器240替换，图6中所示的气体发生器与图1中所示的气体发生器10相同。由前面提到的设置方式(VII)提供杯形容器240。
内筒状元件17与如图5中所示的内筒状元件相同，具有形成于其内周表面的环形台阶部17d。
图6所示的杯形容器240在开口部侧的内周表面具有环形台阶部240c，以及在对应的外周表面也形成有环形台阶部。
提供杯形容器240，使得环形台阶部240c的外周表面侧抵接形成于内筒状元件17内的环形台阶部17d。
杯形容器的环形台阶部240c是由于杯形容器240的外径和内径的差别而形成的台阶部。
(4)图7所示气体发生器
图7所示气体发生器进一步将盖部250与图6所示的实施方式相组合。
盖部250具有环形底部251和周壁部252，以及在底部251上形成使得气体的流体连通的多个连通孔253。调节连通孔253的尺寸，以阻止吸附剂36溢出。盖部250的底部251可以由网制成。
在盖部250中，周壁部252压配到杯形容器240的开口部，周壁部252的周缘部抵接环形台阶部240c。
通过组合杯形容器240和盖部250，与图1至6中所示的实施方式相比，可以加宽在盖部250和顶部11a(保持器24)之间的间隙。因此，由于气体可以更为容易地连通，促进了在杯形容器240内的吸附剂与外部气体(在燃烧室26中的气体)的接触。
图7中所示的实施方式中，在作动期间，如图4(a)和4(b)所示，杯形容器240和盖部250与顶部11a相撞，盖部250的连通孔被堵塞。
以上为对本发明的描述，显然同样的内容可以以多种方式变化。不应该认为这样的变化偏离了本发明的精神和范围，且对于本领域技术人员来说所有的这些修改显然确定为包含在权利要求书的范围之内。

Claims (7)

1.一种用于约束装置的气体发生器，包括：
具有气体排出口的外壳；
在外壳内部提供的内筒状元件；
点火装置，其设置在内筒状元件内部的外壳底部侧；
固体气体发生剂，其储存在围绕内筒状元件的燃烧室中；以及
吸附剂，其设置在外壳内部，与固体气体发生剂分隔开并储存在杯形容器中，杯形容器设置为使得在杯形容器的开口部和外壳的顶部或设置在外壳顶部上的部件之间形成间隙，该间隙实现气体在杯形容器内部与外部的流体连通，并且杯形容器的底部侧插入内筒状元件使得杯形容器外周壁表面的至少一部分与内筒状元件的内周壁表面正相对，其中
在气体发生器作动时，杯形容器被点火装置产生的冲击推动并抵接所述外壳的顶部或所述设置在外壳顶部的部件，从而关闭所述开口部。
2.根据权利要求1的用于约束装置的气体发生器，其中杯形容器设置并插入内筒状元件中，使得杯形容器的整个外周壁表面与内筒状元件的内周壁表面正相对。
3.根据权利要求1或2的用于约束装置的气体发生器，其中杯形容器在开口部包括凸缘部分，且杯形容器提供在所述筒状元件中使得所述凸缘部分抵接外壳顶部侧的周缘部分。
4.根据权利要求1或2的用于约束装置的气体发生器，其中杯形容器在开口部包括凸缘部分，且杯形容器提供为使得所述凸缘部分抵接在内筒状元件内部形成的环形台阶部或环形突起部。
5.根据权利要求1或2的用于约束装置的气体发生器，其中杯形容器在其周面包括环形台阶部，且杯形容器提供为使得该环形台阶部抵接在内筒状元件内部形成的环形台阶部或环形突起部。
6.根据权利要求1或2的用于约束装置的气体发生器，其中杯形容器提供为使得杯形容器的底面抵接在内筒状元件内部形成的环形台阶部或环形突起部。
7.根据权利要求1至6中任一项的用于约束装置的气体发生器，其中杯形容器的开口部被具有多个实现气体连通的连通孔的盖部所覆盖。
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