CN104290709A - 振动阻尼充气装置和包括充气装置的车辆的安全气囊模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆安全气囊模块的充气装置(10)，其包括外壳(12)，在外壳中形成有燃烧室(36)，其中充气装置(10)可以被支撑成用以在车辆的车身侧围部件上振荡，尤其是在安全气囊模块的部件上振荡。在外壳(12)内布置有单独的平衡配重(58)，平衡配重用于调节充气装置(10)的振动特性，其中平衡配重(58)不具有进一步的充气装置特定功能。在包括这种充气装置(10)的用于车辆的安全气囊模块中，该充气装置通过其保持装置而支撑在安全气囊模块的另一个部件上，使得充气装置适于绕悬置平面震荡。

Description

振动阻尼充气装置和包括充气装置的车辆的安全气囊模块
技术领域
本发明涉及用于车辆安全气囊模块的充气装置，该充气装置包括外壳，在外壳中形成有燃烧室，其中充气装置被支撑成用以在车辆的车身侧围部件上振荡，尤其是在安全气囊模块的部件上振荡。本发明还涉及用于包括所述充气装置的车辆的安全气囊模块。
背景技术
在车辆中，驾驶员将方向盘的振动感知为干扰。这样的振动可能具有多种原因，但是在大多数情况下，它们经由转向柱传递到方向盘。为了阻尼方向盘振动，也被称为质量阻尼器的弹簧质量系统用于歧管构造。布置在方向盘中的安全气囊模块的充气装置在其中用作反振荡阻尼器质量的系统是尤其重要的。
然而，必须要考虑的是，尤其是最新的驾驶员安全气囊模块总是需要更小的充气装置。然而，如果充气装置的质量太小，其不能够或仅仅能够作为质量阻尼器用到有限的程度。
在DE102011017350A1中，示出了用于阻尼转向柱的振动的装置，其包括保持器和回弹性地支撑在保持器中的接纳构件，充气装置固定到该接纳构件。为了增加振荡质量，在充气装置下方设置有单独的额外配重，该配重适于固定在充气装置外侧和/或固定在接纳构件处。
已知的质量阻尼器的缺陷在于振动行为不是最佳的，这尤其可能是由于阻尼器质量的质心相对于其悬置的不利位置所导致的。
发明内容
本发明的目的在于，借助于振荡充气装置而改进车辆中方向盘振动的抑制。
该目的是通过包括权利要求1的特征的充气装置以及通过包括权利要求12的特征的安全气囊模块来实现的。在对应的从属权利要求中陈述了根据本发明的充气装置和根据本发明的安全气囊模块的有利和有益构造。
根据本发明的用于车辆安全气囊模块的充气装置包括外壳，在外壳中形成有燃烧室，其中充气装置可以被支撑成用以在车辆的车身侧围部件上振荡，尤其是在安全气囊模块的部件上振荡。根据本发明，在外壳内布置有单独的平衡配重，该平衡配重用于调节充气装置的振动特性，其中该补偿配重不具有进一步的充气装置特定功能。在这种情况下，“充气装置特定功能”指的是有关提供用于使安全气囊充气的低污染的预定且预热的流体(气体体积)方面的协作和/或贡献。因此，除了其作为有关振动阻尼方面的平衡配重的功能之外，平衡配重不具有进一步的典型功能，如常规充气装置部件所示的，例如过滤器、电子点火器、推进剂或类似物，或者它们的一部分。
本发明初始基于这样的发现，在充气装置内选择的用于增加震荡充气装置的质量的额外配重的布置能够容易地控制，并且甚至能够不需要任何特定的紧固件，原因是平衡配重不可能落到充气装置的外壳之外。至于质量和形状，平衡配重可以适于相应的振动要求和具体的安装状态。
根据本发明的优选实施例，平衡配重布置在充气装置的燃烧室中。通常，燃烧室提供足够的空间，或者其尺寸可以形成为使得平衡配重能够容纳在燃烧室中。平衡配重的材料应当选择成使得其优选地不会妨碍推进剂在燃烧室中的完全燃烧。在这种情况下，具有较高密度的材料是优选的，例如各种类型的钢，例如“碳钢”。但是也可以考虑其它的材料，例如铜、黄铜、钨。
最容易的是，通过将平衡配重设置成使其抵靠在外壳的底部部分上，平衡配重可以结合到充气装置中。在推进剂和充气装置的可能的其它部件继而抵靠在平衡配重上的情况下，平衡配重在外壳中处于限定的轴向位置。平衡配重定位在底部部分上进一步提供的优点在于，充气装置的质心可以特定地向下位移，也就是沿着充气装置的点火单元的方向位移。
通过平衡配重的周向边沿在外侧与外壳的内壁紧邻地且与该内壁平行地延伸，可以有效地防止平衡配重在外壳中的不期望的滑动。这样的构造极大地防止了平衡配重沿径向方向往复运动。
充气装置的过滤器可以抵靠在平衡配重的边沿上，以将燃烧室与在外壳中形成的排放孔分隔开。在这种情况下，平衡配重有利地提供过滤器的限定的轴向定位，和/或这两个部件相互固定其轴向位置。
为了用于驾驶员安全气囊模块的充气装置可以继续构建在已经证明的构造中，包括点火单元居中地布置，平衡配重必须不会“妨碍”点火单元。这可以实现的原因在于，平衡配重包括用于点火单元通过的开口。
布置在外壳内的平衡配重具有的质量优选地对应于充气装置的总重量的20％到60％，尤其是25％到53％。
包括平衡配重的充气装置的密度优选地相当于大约3.5到4.2g/cm3，尤其是3.6到4.1g/cm3，这绝对大于没有集成的平衡配重的类似充气装置的密度。也就是，根据本发明的充气装置在具有相同尺寸的同时提供较大的阻尼器质量。
充气装置的密度与充气装置可释放的气体量的比率优选地相当于大约2.3到4.7g*m-3*mol-1，尤其是2.4到4.6g*cm-3*mol-1。
平衡配重的质量与充气装置可释放的气体量的比率优选地相当于大约50到190g/mol，尤其是54到180g/mol。
已经证实的是，对于预定的外壳，有利的是，充气装置的设置在外壳内的所有部件的质量与平衡配重的质量的比率为大约0.6到1.8，尤其是0.7到1.7。
本发明还提供用于车辆的安全气囊模块，其包括如上所述的充气装置。充气装置通过保持装置，具体是通过凸缘，而被支撑在安全气囊模块的另一个部件上，使得充气装置能够绕悬置平面震荡。
从而，充气装置与车辆车身分离，并且用作阻尼器质量，以用于阻尼方向盘的振动。关于这种质量阻尼器系统的优点，可以参考根据本发明的充气装置的对应前述评述。
当充气装置绕其质心震荡时，充气装置的振动特性证明是最佳的。在根据本发明的安全气囊模块中，这可以通过这样的设计而获得，即外壳内的平衡配重的质量和位置被设计成使得充气装置的质心大致位于悬置平面中。
优选地，充气装置的布置在悬置平面上方的那些部件或部件部分的总重量基本上对应于充气装置的布置在悬置平面下方的那些部件或部件部分的总重量。这样的关于悬置平面的重量分布使得充气装置具有能够预先限定的期望的振动特性。
当设计根据本发明的安全气囊模块时，目标应当是充气装置的在悬置平面上方的总重量与悬置平面下方的总重量的比率相当于1±0.25，优选地相当于1±0.1。
附图说明
从以下的描述及其所参考的附图可以得到本发明的特征和优点，其中：
图1是根据本发明的充气装置的截面图；
图2是充气装置的内部部分的截面图；
图3是充气装置的平衡配重的截面图；以及
图4是平衡配重的俯视图。
具体实施方式
图1示出了用于方向盘安全气囊模块的充气装置10，其基本结构可见于DE102008049652A1。充气装置10包括外壳12，该外壳包括杯形扩散器14和锁定构件20.
扩散器14包括周向周边壁16和顶部部分18。在锁定构件侧的端部处，扩散器14的周边壁16向外弯曲，从而形成平面凸缘26，该凸缘沿周向水平地围绕充气装置10。
锁定构件20包括底部部分22和周向升高边沿24，该锁定构件同时还构成充气装置10的底部。边沿24与扩散器14的周边壁16的内侧相邻，从而形成与周边壁16相比进一步向内伸出的外壳12的壁。在锁定构件20的中心开口28中容纳有点火单元30。锁定构件20包括凹陷部34，该凹陷部具有朝向中心开口28的环形部分32。
位于外壳12内侧的下文所述的元件在图2中单独地示出，也就是没有外壳12。
在外壳12的内侧，首先形成有环形的(因此大致超环形的)燃烧室36，该燃烧室填充有已知的烟火气体发生推进剂38，该推进剂在这里用若干片剂表示。
朝向充气装置10的中心轴线，燃烧室36由帽盖40界定，该帽盖封闭点火单元30和点火室42。点火室42填充有烟火气体发生材料的助爆药44，其在这种情况下仅仅平均地示出。帽盖40在内侧上内衬有套筒50，在启动充气装置10之前，该套筒闭合在帽盖40中形成的溢流孔46。在点火单元30点火的情况下，套筒50至少在溢流孔46的区域中破裂，使得热气体或颗粒能够从点火室42流入到燃烧室36中，以便点燃推进剂38。
在图1和2所示的燃烧室36的上部区域中，布置有弹性填充材料48，该填充材料与扩散器14的顶部部分18相邻，并且尤其用作用于推进剂38的不同填充水平的体积平衡。填充材料48可以由丝线制成的针织织物形成，或者由硅树脂形成，并且可以在帽盖40由于其内部压力增大而运动时被压缩。不管如何，填充材料48可以将推进剂38保持在限定位置中，直到其在充气装置释放的情况下启动，该位置通过推进剂38填充到燃烧室36中的填充操作而预先确定。
此外，在燃烧室36中布置有过滤器52，在这种情况下，该过滤器具有环形的、大致圆柱形的形状，并且与扩散器14的周边壁16相距一定的径向距离而与该周边壁平行地延伸。过滤器52可以由丝网/织物形成，或者由不同厚度丝线的丝线针织织物形成，并且在轴向预张力下被压入到外壳12中。过滤器52并不在充气装置10的整个高度上延伸，而是在所示的实施例中仅仅从扩散器的顶部部分18大致到凸缘26。
在扩散器14的周向壁16中形成有多个排放孔54，这些排放孔均匀地分布在扩散器14的周边上，并且布置在一定的轴向高度处。过滤器52将排放孔54与燃烧室36分开。在启动充气装置10之前，排放孔54由为膜形式的堵塞物56闭合。堵塞物56在排放孔54的高度处沿周向布置在扩散器14的周边壁16的内侧上，并且覆盖所有的排放孔54。
最后，在充气装置10的外壳12的内部还布置有平衡配重58，该平衡配重的质量和形状被调节至其它充气装置部件的质量和几何形状，如下文详细解释的。
在图3和4中单独示出的平衡配重58大致具有环的形状，包括底部部分60和升高的边沿62。在底部部分60中形成有中心开口64。
如图1所示，平衡配重58抵靠在锁定构件20的底部部分22上。中心开口64允许点火单元30以及包括锁定构件20的环形部分32的凹陷部34通过。平衡配重58的周向边沿62在外侧与锁定构件20的边沿24平行地且与该边沿24相隔一小段距离(即紧邻该边沿24)而延伸。过滤器52抵靠在平衡配重58的边沿62上。
平衡配重58的材料选择成使得其在充气装置启动的情况下不会影响充气装置10的燃烧室36中发生的燃烧操作。
除了其实际功能——提供用于使安全气囊充气的气体——之外，包括布置在外壳12内侧的平衡配重58的整个充气装置10还用作质量阻尼器，该质量阻尼器用于阻尼经由转向柱或其它车辆部件传递到方向盘的振动。因此，充气装置10被支撑为是“浮置的”，也就是其与转向柱分离，而转向柱与所有其它的方向盘和安全气囊模块部件(直接地或间接地)刚性连接(可能除了安全气囊模块的覆盖帽盖之外)。
为此，充气装置10悬置成在安全气囊模块的部件上或直接在方向盘上借助于弹性体元件或类似物(未示出)而在其凸缘26处震荡。还可以想到，充气装置不包括与其外壳直接一体地形成的凸缘，也就是该充气装置自身是“无凸缘”充气装置，并且在单独的制造步骤期间，单独的凸缘部件被设置在充气装置的外壳上。图1中插入的线Z标记了处于闲置状态(也就是当车辆没有震荡/振动需要阻尼时)下的充气装置10的悬置平面。充气装置10可以与该平面垂直地沿两个方向震荡，也就是悬置平面对应于充气装置10在进行震荡时的零交叉。
考虑到具体的车辆以及使得对方向盘振动进行最佳阻尼的具体安装状态，平衡配重58向充气装置10施加预定的总重量。对于包括不同量的推进剂的相同充气装置10，适用的是，较小量推进剂的情况比较大量推进剂的情况需要更重的平衡配重58。根据所含的推进剂的量，平衡配重58占充气装置10的总重量的大约20％到60％，尤其是25％到53％。
与密度(整个充气装置的质量/体积)大致在从2.8到3.4g/cm3范围内的类似常规充气装置相比，平衡配重58将这里描述的充气装置10的密度增大到大约从3.5到4.2g/cm3的范围，尤其是3.6到4.1g/cm3，这大致取决于所含的推进剂的量和平衡配重58的所得的质量。这意味着，在相等体积的情况下，充气装置10提供更大的阻尼质量。这对于由于空间需要而趋于特别小、但是趋于具有特别小质量的充气装置而言，在质量阻尼器的功能方面是有利的。
根据所使用的推进剂的量，充气装置10的密度与推进剂38完全燃烧所释放的气体的量的比率在大约从2.3到4.7g*cm-3*mol-1的范围内，尤其是从2.4到4.6g*cm-3*mol-1。这对应于，平衡配重58的质量(被选择为所用的推进剂的量的函数)与释放的气体的量的比率为大约50到190g/mol，尤其是54到180g/mol。
图2所示的且布置在外壳12内的充气装置10的所有部件的质量与平衡配重58的质量(被选择为所用的推进剂的量的函数)的比率在大约从0.6到1.8的范围内，尤其是从0.7到1.7。
为了优化充气装置10的振动特性，平衡配重58被选择成使得悬置平面大致延伸通过充气装置10的质心。这意味着，悬置平面上方的部件的总重量的大致对应于下方部件的总重量。在这种情况下，悬置平面延伸所通过的充气装置10的各部件，例如包括点火单元30和推进剂38的锁定构件20，均对“上部总重量”和“下部总重量”做出贡献。相应的贡献对应于处于悬置平面上方和下方的部件的实际质量百分比。在实施过程中，期望的是，充气装置的上部总重量与下部总重量的比率为1±0.25，优选地为1±0.1。
根据充气装置10的具体实施例，平衡配重58可以采取这样的体积，即在悬置平面下方仅仅只提供少量的或者完全不提供推进剂38。另外，抵靠在平衡配重58上的过滤器52的轴向高度可以是变化的。
附图标记列表
10 充气装置
12 外壳
14 扩散器
16 周边壁
18 扩散器的顶部部分
20 锁定构件
22 锁定构件的底部部分
24 锁定构件的边沿
26 凸缘
28 锁定构件的开口
30 点火单元
32 锁定构件的环形部分
34 凹陷部
36 燃烧室
38 推进剂
40 帽盖
42 点火室
44 助爆药
46 溢流孔
48 填充材料
50 套筒
52 过滤器
54 排放孔
56 堵塞物
58 平衡配重
60 的平衡配重底部部分
62 平衡配重的边沿
64 平衡配重的开口
Z 处于闲置状态的充气装置的悬置平面

Claims (15)

1.一种用于车辆安全气囊模块的充气装置(10)，其包括
外壳(12)，在所述外壳中形成有燃烧室(36)，其中所述充气装置(10)能够被支撑成在车辆的车身侧围部件上震荡，尤其是在所述安全气囊模块的部件上震荡，
其特征在于，在所述外壳(12)内布置有单独的平衡配重(58)，所述平衡配重用于调节所述充气装置(10)的振动特性，其中所述平衡配重(58)不具有进一步的充气装置特定功能。
2.根据权利要求1所述的充气装置(10)，其特征在于，所述平衡配重(58)布置在所述燃烧室(36)中。
3.根据权利要求1或2所述的充气装置(10)，其特征在于，所述平衡配重(58)抵靠在所述外壳(12)的底部部分(22)上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的充气装置(10)，其特征在于，所述平衡配重(58)的周向边沿(62)在外侧与所述外壳(12)的内壁(24)紧邻地且与所述内壁平行地延伸。
5.根据权利要求4所述的充气装置(10)，其特征在于，将所述燃烧室(36)与在所述外壳(12)中形成的排放孔(54)分隔开的过滤器(52)抵靠在所述平衡配重(58)的边沿(62)上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的充气装置(10)，其特征在于，所述平衡配重(58)具有用于点火单元(30)通过的开口(64)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的充气装置(10)，其特征在于，布置在所述外壳(12)内的所述平衡配重(58)具有的质量对应于所述充气装置(10)的总重量的大约20％到60％，尤其是25％到53％。
8.根据前述权利要求中任一项所述的充气装置(10)，其特征在于，所述充气装置(10)的密度相当于大约3.5到4.2g/cm3，尤其是3.6到4.1g/cm3。
9.根据前述权利要求中任一项所述的充气装置(10)，其特征在于，所述充气装置(10)的密度与所述充气装置(10)的可释放的气体量的比率相当于大约2.3到4.7g*cm-3*mol-1，尤其是2.4到4.6g*cm-3*mol-1。
10.根据前述权利要求中任一项所述的充气装置(10)，其特征在于，所述平衡配重(58)的质量与所述充气装置(10)的可释放的气体量的比率相当于大约50到190g/mol，尤其是54到180g/mol。
11.根据前述权利要求中任一项所述的充气装置(10)，其特征在于，所述充气装置(10)的设置在所述外壳(12)内的所有部件的质量与所述平衡配重(58)的质量的比率相当于大约0.6到1.8，尤其是0.7到1.7。
12.一种用于车辆的安全气囊模块，其包括根据前述权利要求中任一项所述的充气装置(10)，其特征在于，所述充气装置(10)通过保持装置，尤其是通过凸缘(26)，而被支撑在所述安全气囊模块的另一个部件上，使得所述充气装置能够绕悬置平面震荡。
13.根据权利要求12所述的安全气囊模块，其特征在于，所述外壳(12)内的所述平衡配重(58)的质量和位置被构造成使得所述充气装置(10)的质心大致位于所述悬置平面中。
14.根据权利要求12或13所述的安全气囊模块，其特征在于，所述充气装置(10)的布置在所述悬置平面上方的各部件或部件部分的总重量基本上对应于所述充气装置(10)的布置在所述悬置平面下方的各部件或部件部分的总重量。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的安全气囊模块，其特征在于，所述悬置平面上方的总重量与所述悬置平面下方的总重量的比率相当于1±0.25，优选地相当于1±0.1。
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