CN103847679B - 用于气囊的适应性气体发生器 - Google Patents

Abstract

一种用于保护性气囊（3）的气体发生器，包括：至少一个压缩气体腔（11，15）；第一致动器（12），该第一致动器布置为用于打开所述压缩气体腔（11，15）；扩散腔（13），所述扩散腔包括限定了连通表面的至少一个扩散孔（14）；其中，气体发生器在扩散腔（13）外部包括阻塞器（2），该阻塞器包括第二致动器（22，26），阻塞器（2）布置于第一位置，在该位置处，该阻塞器限定了第一扩散表面，第二致动器（22，26）布置为允许阻塞器进入第二位置，在该位置处，该阻塞器限定第二扩散表面。

Description

用于气囊的适应性气体发生器

技术领域

本申请一般地涉及用于对气囊充气的适应性气体发生器，该气囊一般地安装在车辆上。

背景技术

现有技术中已知包括压缩气体腔的适应性设备，例如，文献WO2009090356。所公开的发生器包括用不同盖子封闭的两个压缩气体腔，两个腔之间附接有扩散腔。在扩散腔内部，布置有两个烟火式设备以打开盖子，或慢或快地释放存储在发生器里的气体，提供给发生器一种适应性功能。该设备难以组装、体积庞大，因此难以应用于小直径发生器。该发生器包括许多复杂的部件，因此制造昂贵。此外，当烟火式设备启动后，盖子的支撑体被撤去时，气体腔内剩余气体的压力打开盖子。因此，取决于当第二烟火式设备点火时气体腔内的剩余压力，尚未打开的盖子可以或慢或快地打开，这可能引起性能上的变化。

发明内容

本发明的目的是为现有技术的上述弊端提供解决方案，特别地，提出一种适应性发生器，该适应性发生器成本更低，操作简单、耐用且可重复，而没有许多复杂的内部部件。

为此目的，本发明的第一方面涉及用于气囊的气体发生器，包括：

—至少一个压缩气体腔，

—第一致动器，所述第一致动器布置为用于打开所述压缩气体腔，

—扩散腔，所述扩散腔包括连通表面，该连通表面布置为用于能够将来自所述至少一个压缩气体腔的气体朝气囊扩散，

其中，所述气体发生器还包括阻塞器，该阻塞器在扩散腔外部，该阻塞器包括第二致动器，

所述阻塞器布置为锁定于第一位置，在第一位置处，所述阻塞器与所述连通表面配合，限定了第一扩散表面，

第二致动器布置用于将阻塞器解锁，以允许阻塞器进入第二位置，在该位置处，阻塞器与连通表面配合，限定比第一扩散表面面积更大的第二扩散表面面积。

所述至少一个气体腔被单个致动器打开，并且阻塞器是不同的且定位在扩散腔的外部，这使得气体发生器：

—可以使用相同设计的非适应性气体发生器的半标准（quasi-totality）部件，其使得这种适应性气体发生器的开发、制造和组装成本降低，

—操作比目前现有技术提出的气体发生器的操作更可重复，为了应用发生器的适应性功能，忽略气体发生器内部的压力条件。

将阻塞器定位于扩散腔的外部释放了发生器内部的空间，发生器因而可以被设置为具有更小的直径。此外，扩散腔外部的阻塞器将位于低压区，这避免了必须针对强压来提供抵抗力给阻塞器。最后，随着阻塞器在其位移过程中释放至少连通表面的一部分，朝着气囊扩散的气流促成阻塞器的移动变的容易。

根据一个实施例，第二扩散表面面积等于连通表面面积。

根据一个实施例，第二扩散表面面积小于连通表面面积。

根据一个实施例，气体发生器包括第二压缩气体腔，扩散腔布置于两个压缩气体腔之间，第一致动器布置为用于打开两个压缩气体腔。

有利的是，该实施例能够使气体发生器具有适应性，在两个压缩气体腔中存储气体总体，当期望存储至少两种反应气体，而只有一个致动器用于打开气体腔时，这很有利。此外，由于阻塞器布置为用于部分地阻塞第一位置处的连通表面，这能够改进扩散腔中反应气体的混合，并因而改善混合物的点燃。有利的是，在这种实施例中，第一气体腔储备容纳至少一种氧化性气体（其可以为氧气），第二气体腔容纳至少一种还原性气体（其可以是氢气）。

根据一个实施例，阻塞器包括偏转器，该偏转器布置为用于：

—当阻塞器在第一位置时，该偏转器部分地覆盖连通表面，以及

—当阻塞器通过变形过渡到第二位置时，偏转器从连通表面移开，

阻塞器用具有预定极限强度（ultimatestrength）的材料制成，并且被布置为使得阻塞器在该变形过程中产生的机械张力不超过用于制成阻塞器的材料的极限强度。

有利的是，该实施例避免了在阻塞器从第一位置过渡到第二位置时弹射碎片从阻塞器进入到气囊中的任何风险，该弹射可能破坏气囊（要求加强气囊），或者甚至伤害车辆的乘员。而且，偏转器允许通过连通表面扩散的气体偏向，因而降低发生器朝安全气囊的侵袭，并且通过将气体朝着对展开有利的优选方向偏向，改善安全气囊的展开动力特性。

根据一个实施例，阻塞器在第一位置布置为用于部分地覆盖连通表面，并且限定出了第一阻塞表面，第一扩散表面为非阻塞的连通表面：连通表面面积等于第一扩散表面面积加上第一阻塞表面面积，阻塞器在第二位置，布置为用于减小连通表面的阻塞，从而限定出了第二阻塞表面，第二扩散表面面积保持为（remaining）非阻塞连通表面面积：连通表面面积等于第二扩散表面面积加上第二阻塞表面面积。应该注意的是，如果全部连通表面面积留为空置的，用于扩散朝向安全气囊的气体，则第二阻塞表面面积可以为零。

根据一个实施例，偏转器被布置为被经由连通表面扩散的气体推压，用于从第一位置过渡到第二位置。

有利的是，该实施例能够限制第二致动器的功率，第二致动器仅具有将阻塞器解锁的功能，从而限制气体发生器的成本。

根据一个实施例，第二致动器为烟火式点火器。

有利的是，该实施例允许在集成在车辆中的计算机的命令下远程致动阻塞器的启动。

根据一个实施例，第二致动器连接到气囊。

有利的是，该实施例允许根据安全气囊展开的动力特性远程致动阻塞器的启动，因而能够无需任何电命令而实现该功能，凭借这一点可以降低系统的总成本。该实施例进一步允许降低当乘员将处于异常位置情况时保护性气囊的侵害，本领域技术人员也称之为“离位（outofposition）”。换言之，第二致动器是气囊和阻塞器之间的机械链路，在气囊展开期间通过机械作用（例如牵引）控制阻塞器。替换地，可破坏元件可以具有缝线或者销钉的形状，销钉可以是塑料制成。

根据一个实施例，第二致动器为烟火式点火器，该烟火式点火器被布置为用于使偏转器从第一位置变形到第二位置。

有利的是，该实施例能够更精确地控制第二扩散表面，因此改进发生器操作的可重复性。

根据一个实施例，偏转器具有条状物的形状，条状物围绕扩散腔布放，条状物的端部连接在一起以形成围绕扩散腔的条状物的锁扣。

有利的是，该实施例能够应用简单而廉价的部件。

根据一个实施例，阻塞器包括活塞，该活塞布置为将条状物的端部锁定在一起，活塞被附接到条状物的第一端，并且活塞布置为强制地插入第二端。根据本申请的活塞制造经济。

根据一个实施例，第二致动器布放为从第二端推压出活塞。

有利的是，根据本申请的第二致动器将活塞从条状物的第二端推压出去，这具有释放第一端的效果。因此，解锁是和阻塞器开始从第一位置向第二位置的运动相伴进行的。

根据一个实施例，偏转器具有条状物的形状，该条状物围绕扩散腔定位，以及条状物的端部通过可破坏元件连接在一起。

有利的是，该实施例能够通过可破坏元件的材料和形状控制朝向第二位置的通道。

本发明的第二方面是包括有根据第一方面的气体发生器的汽车安全模块。

根据一个实施例，该模块的气体发生器设置有至少一个附接销钉，该模块包括外壳和至少一个螺帽，螺帽布置为用于将气体发生器附接到外壳，通过将阻塞器紧固在气体发生器与外壳之间而将阻塞器保持在适当位置。

有利的是，该实施例简化了将偏转器组装到气体发生器上，并且保证了在设备的整个寿命期间气体发生器在安全模块中的正确定位。

本发明的第三方面是包括根据第一方面的至少一个气体发生器的汽车车辆。

应该理解，上述实施例可以彼此组合以将它们的各种优势组合。

附图说明

在阅读后续的详细说明之后，本发明的其它特征和优势将变得更为清楚明晰，详细说明作为示例被给出，绝非旨在限制，并且由所附附图示出，其中：

图1是气体发生器的等轴测图，该气体发生器包括根据本发明的阻塞器，该阻塞器在其第一锁定位置。

图2示出根据第一实施例的阻塞器的剖面，该阻塞器在其第一锁定位置。

图3示出根据第一实施例的阻塞器的剖面，该阻塞器在其第二位置。

图4示出根据第二实施例的阻塞器的剖面，该阻塞器在其第一锁定位置。

图5示出根据第三实施例的阻塞器的剖面，该阻塞器在其第一锁定位置。

图6示出根据第三实施例的阻塞器的剖面，该阻塞器在其第二位置。

图7示出根据第四实施例的阻塞器的剖面，该阻塞器在其第一锁定位置。

图8示出根据第四实施例的阻塞器的剖面，该阻塞器在其第二位置。

具体实施方式

图1示出在安全气囊3中的气体发生器1。气体发生器1包括两个压缩气体的气体腔11和15，二者之间布置扩散腔13，并且气体发生器1还包括至少一个扩散孔14。扩散孔14的表面限定一个连通表面，该连通表面被布置为用于将来自压缩气体腔11和15的气体朝气囊3扩散。压缩气体腔11和15以及扩散腔13关于轴线X基本成圆筒形状。气体发生器1进一步包括第一致动器12，其与烟火式点火器121同形，烟火式点火器121借助于一个或多个结构元件（为清楚起见，未示出）附接到扩散腔13。烟火式点火器121被布置为用于打开压缩气体腔11和15。在未示出的替代方式中，烟火式点火器121可以附接到气体发生器1的除了扩散腔13之外的元件上，例如压缩气体腔11或15。

气体发生器1在扩散腔13的外部装设有阻塞器2，阻塞器2设置有第二致动器22，其与烟火式点火器29同形。阻塞器2被布置为锁定在第一位置，在该位置处，阻塞器2部分地阻塞图1中示出的连通表面。通过在扩散孔14形成的连通表面前形成屏蔽物，这使得能够限制扩散腔13所扩散的气流。如图3所示出，阻塞器2可以在第二致动器22的作用下被解锁以过渡到第二位置，在该位置处，阻塞器2在第一位置处所进行的阻塞作用减小。其结果是允许气体流动以穿过扩散腔13而扩散，阻塞器2在第二位置处比在第一位置处更为有效。因此，这使得气体发生器1根据来自气体发生器1外部的命令而具有适应性。

在图1中，阻塞器2与偏转器23同形，该偏转器被形成为具有条状物231，该条状物例如可以由特定厚度的金属制成，该厚度允许它承受扩散腔13所扩散的气体流动，即，能够将扩散腔13扩散的气流限制在该第一操作位置处；用于制造偏转器23的材料可以是除了金属之外的任何能够承受该气流的材料，例如，包覆有合成橡胶（elastomer）或硅树脂（silicone）的织物，或者在诸如EPDM的合成橡胶中的注入元件（injectedelement）。后面的这些材料具有以下优点：不侵蚀安全气囊3（部分示出），并且充分柔软因而在安全气囊3的折叠期间变形。

在图1中，偏转器23覆盖扩散腔13的宽度，并且包括孔233，当阻塞器2在第一位置时，该孔允许气体扩散。第二致动器22具有烟火式点火器29的形状，该点火器通过例如褶皱或者夹子紧固（clip-fastening）附接到偏转器23。

图2是阻塞器2沿着垂直于根据第一实施例的气体发生器1的轴线X的平面的剖面。为清楚起见，第一致动器12在该图中未示出。第二致动器22经由点火器支撑体21附接至偏转器23，在点火器支撑体21中，第二致动器例如通过环25被维持（maintain），环25可以被强制地安装。点火器支撑体21例如通过焊接附接至偏转器23。

偏转器23绕着用虚线表示的扩散腔13缠绕。偏转器23的两端234和235通过活塞24连接在一起。活塞24越过（cross）上端234的孔2341和下端235的孔2351。活塞24例如通过压力配合（force-fitting）安装进入孔2351。活塞还可以用比孔2351中的配合压力更大的配合压力，通过压力配合安装进入孔2341，使得当阻塞器2从第一位置过渡到第二操作位置时，活塞24保持联结（bound）在上端234。这避免了气囊3内任何部件的弹射，该弹射可能侵袭到气囊3和/或车辆的乘员。

在烟火式点火器29点火期间，生成的气体引起活塞24中压力的增大，这引起活塞24从下端235分离。由于两端234和235不再连接，偏转器23如图3所示地打开以让阻塞器2从第一操作位置过渡到第二操作位置。在烟火式点火器29生成的气体影响下和/或扩散器13扩散的气体的作用下，偏转器23获得变形。

气体发生器1可以包括销钉，该销钉可以用于借助螺帽（nut）将偏转器23附接到气体发生器1和气囊的外壳（casing）之间。

图4是根据第二实施例的阻塞器2，沿着图2的同一剖切平面的剖面。与关于图2的第一实施例描述的那些元件相同的元件具有相同的附图标记，将不再详细描述。上端234和下端235通过上端234或下端235中其中一个的一部分连接在一起，上端和下端塑性变形以形成锁扣27。为此，上端234折叠回下端235以将其覆盖。在未示出的替换方案中，下端235可以折叠回上端234。在另一替换的方案中，下端234和上端235可以通过焊接（例如，点焊接）联结，以提供将两端锁定在一起。

为了使烟火式点火器的点火可以将锁扣27解锁，下端235包括孔236，该孔允许点火器生成的气体在孔236中的压力下对上端234施加冲击力，从而机械地促使锁扣27将下端235和上端234分开。

图5和6示出第三实施例，其中，第二致动器22（其是烟火式点火器29）引起偏转器23的变形。在该实施例中，点火器支撑体21通过焊接或在下端235上呈现的孔237中的褶皱联结到偏转器23。点火器支撑体21覆盖有可变形的护套5，该护套形成腔，该腔的第一端52通过焊接或者褶皱联结到点火器支撑体21。可变形的护套5具有管子的形状，护套的第二端51闭合，并且护套的侧壁褶皱使得当管子内压力增加时，该壁褶皱变形使得侧壁拉伸，闭合的第二端从管子的第一端52移开。形成有条状物231的偏转器23的上端234通过焊接或者褶皱联结到可变形的护套的端51。可变形的护套5至少可以暂时地容纳烟火式点火器29点火生成的气体；可变形的护套21内的压力增长引起端51的位移以及偏转器的上端234和可变形的护套5之间的连接的位移，如图6所示。该实施例能够避免烟火式点火器29生成的气体接触气囊3，并且保证偏转器23的变形和/或受控的孔长度既不依赖于扩散腔13所扩散的气体又不受其影响。

图7和8示出第四实施例，其中，第二致动器26连接到保护性气囊3。这两个图示出安全模块4沿垂直于图1中所示的气体发生器1的轴线X的平面的剖面。在该实施例中，第二致动器26具有能够同时与气囊3被折叠的柔性连接形状。致动器26的第一端在囊固着区域被缝合到气囊3上，第二端在偏转器固着区域连接到偏转器23。第二致动器26的长度被限定为当保护性气囊3展开时，该长度短于囊固着区域和偏转器固着区域之间的距离。偏转器23形成有条状织物231，该织物被包覆有合成橡胶或硅树脂。替换地，偏转器23可以是注入的元件，例如注入到合成橡胶（例如EPDM）中。致动器26的第二端通过缝线28连接到偏转器23，该缝也能够将偏转器23的上端234和下端235围绕扩散腔23锁定在一起。为此，第二致动器26例如在偏转器23的上端234与下端235之间缝合。缝线28被限定为能够承受扩散腔23扩散的气体，但是在安全气囊3展开期间，当第二致动器26的张紧对缝线28产生的力超过该缝线28的预定的破裂值时，该缝可以破裂。缝线28破裂：

—缝线不再将偏转器的上端234与下端235维持在一起，上端和下端在扩散腔23扩散的气体影响下可以打开；

—安全气囊3不再通过第二致动器26连接到偏转器23，因此可以完全展开为图8所示。

在第四实施例中，致动器26的长度能够调整阻塞器2将要过渡到第二操作位置的时刻，并且这不需要任何电信号。该实施例进一步能够保证，即使外部元件（例如乘员的头部）对抗该安全气囊3的展开，气体发生器1释放（deliver）的气流也将不大于阻塞器2在其第一操作位置所允许的流速。

替换地，缝线28可以用销钉（例如塑料销钉）取代，这也允许将偏转器23的上端234和下端235围绕扩散腔23锁定在一起。为此，销钉包括上端234侧的肩部，并且被折叠回下端235侧（例如通过超声波焊接）。销钉被限定为能够承受扩散腔23所扩散的气体，但是在安全气囊3展开期间，当第二致动器26的张紧对销钉产生的力超过该销钉的破裂值时，该销钉破裂。

根据图7，偏转器23越过孔232，该孔可以用于允许销钉16穿过以固着到气体发生器1。该销钉16如此越过外壳41，从而允许阻塞器2经由紧固在外壳41上的螺帽17联结在气体发生器1和外壳41之间。这允许阻塞器2以更低成本高效地定位在气体发生器1上。

可以理解，对于在本说明书中描述的本发明的不同实施例，可以进行对于本领域技术人员明显的各种修改和/或改进，而不脱离由所附权利要求所限定的本发明的范围。

特别地，可以构思将第二致动器22附接到保护性模块4的其它元件，由于这使得阻塞器2从第一位置过渡到第二操作位置，这可以解锁阻塞器2。

Claims (14)

1.一种用于气囊(3)的气体发生器(1)，包括：

至少一个压缩气体腔(11，15)，

第一致动器(12)，所述第一致动器布置为用于打开所述压缩气体腔(11，15)，

扩散腔(13)，所述扩散腔包括连通表面，该连通表面布置为用于能够将来自所述至少一个压缩气体腔的气体朝所述气囊(3)扩散，

其特征在于，所述气体发生器在所述扩散腔(13)外部还包括阻塞器(2)，所述阻塞器包括第二致动器(22，26)，

所述阻塞器(2)布置为锁定于第一位置，在所述第一位置处，所述阻塞器与所述连通表面配合，限定了第一扩散表面，

所述第二致动器(22,26)布置为用于将所述阻塞器(2)解锁，以允许所述阻塞器进入第二位置，在所述第二位置处，所述阻塞器与所述连通表面配合，限定了比所述第一扩散表面的面积更大的第二扩散表面的面积,

其中，所述阻塞器(2)包括偏转器(23)，所述偏转器布置用于：

-当所述阻塞器(2)在所述第一位置时，所述偏转器部分地覆盖所述连通表面，以及

-当所述阻塞器通过变形过渡到所述第二位置时，所述偏转器从所述连通表面移开，

所述阻塞器(2)用具有预定极限强度的材料制成，并且被布置为使得在所述阻塞器(2)变形过程中阻塞器(2)产生的机械张力不超过用于制成所述阻塞器(2)的材料的极限强度。

2.根据权利要求1所述的气体发生器(1)，其特征在于所述第二扩散表面面积小于所述连通表面的面积。

3.根据权利要求1所述的气体发生器(1)，其特征在于所述第二扩散表面面积等于所述连通表面的面积。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的气体发生器(1)，其特征在于：所述气体发生器包括第二压缩气体腔(11，15)，所述扩散腔(13)布置于两个压缩气体腔(11，15)之间，以及所述第一致动器(12)布置用于打开两个压缩气体腔(11，15)。

5.根据权利要求1所述的气体发生器(1)，其特征在于所述偏转器(23)布置为被所述连通表面扩散的气体推压，以从所述第一位置过渡到所述第二位置。

6.根据权利要求1所述的气体发生器(1)，其特征在于所述第二致动器(26)连接到所述气囊(3)。

7.根据权利要求1所述的气体发生器(1)，其特征在于：所述第二致动器(22)为烟火式点火器，所述烟火式点火器布置为使所述偏转器(23)从所述第一位置变形到所述第二位置。

8.根据权利要求1所述的气体发生器(1)，其特征在于所述偏转器(23)具有条状物(231)的形状，所述条状物围绕所述扩散腔(13)布放，所述条状物的端部连接在一起以形成围绕所述扩散腔(13)的所述条状物(231)的锁扣(27)。

9.根据权利要求8所述的气体发生器(1)，其特征在于所述阻塞器(2)包括活塞(24)，所述条状物具有第一端和第二端，所述活塞布置为将所述条状物(231)的端部锁定在一起，所述活塞被附接到所述条状物的第一端，并且所述活塞布置为压力配合安装进入所述第二端。

10.根据权利要求9所述的气体发生器(1)，其特征在于所述第二致动器(22)布放为从所述第二端推压出所述活塞(24)。

11.根据权利要求6所述的气体发生器(1)，其特征在于所述偏转器(23)具有条状物(231)的形状，所述条状物围绕所述扩散腔(13)定位，以及所述条状物(231)的端部通过可破坏元件(28)连接在一起。

12.一种汽车安全模块(4)，包括根据权利要求1-11中任一项所述的气体发生器(1)。

13.根据权利要求12所述的汽车安全模块(4)，其特征在于，所述气体发生器(1)设置有至少一个附接销钉(16)，所述模块包括外壳(41)，以及布置用于将所述气体发生器(1)附接到所述外壳(41)上的至少一个螺帽(17)，其中，通过将所述阻塞器紧固在所述气体发生器(1)与所述外壳(41)之间而将所述阻塞器(2)保持固定。

14.一种汽车车辆，包括根据权利要求1-11中任一项所述的气体发生器(1)。