CN105142992A - 气体发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气体发生器，其中，在形成有点火机构室和加压气体室的筒状外壳内，点火机构室和加压气体室这两室之间被在一面形成有脆弱部的圆形的封闭构件封闭，配置在上述点火机构室内的活塞具有基板部和杆部，该杆部从该基板部的一面沿轴向延伸并和封闭构件抵接或相对；所述脆弱部为包括曲线的槽，该曲线是当在所述封闭构件的任一个面上画通过交叉点X2而相互正交的2根直线Y1、Y2时，从Y1上的起点A开始，通过在Y2上的第1中间点B、在Y1上的第2中间点C、在Y2上的第3中间点D、延伸到终点E为止的曲线；所述槽是下述槽：从交叉点X2开始到各点为止的距离满足：起点A<第1中间点B<第2中间点C<第3中间点D<终点E，所述终点E是通过在Y2上的第3中间点D、并且、与Y1交叉的点(E1)、比所述交叉点更靠近第3中间点D侧的点(E2)或越过所述E1的点(E3)；所述杆部不接触起点A，且通过在从起点A开始到第1中间点B之间挤压接近所述槽的位置，使上述封闭构件沿着从起点A附近开始到终点E为止的槽破裂。

Description

气体发生器
技术区域
本发明涉及用于车辆的气囊系统的人员约束装置等的气体发生器。
背景技术
在使用了加压气体(加压介质)的气体发生器中，一般而言，是以下结构：利用封闭构件封闭封入有该加压气体的瓶的开口部，并通过在工作时破裂该封闭构件而排出加压气体。
封闭构件需要在产生冲击波、压力的工作时确实地破裂，在利用由使用了火药等的点火机构的工作所产生的冲击波、压力进行破裂的情况下，优选为以小负荷使其破裂。
在美国专利公开公报2003/0146612号中，示出了在筒状的壳40的开口端中，安装有受到气体压力而破裂的闭合构件50的状态。
在闭合构件50中形成有图2(a)～(e)中所示那样的各种形状的槽52a～52e。
发明内容
本发明提供气体发生器，其中，
在形成有点火机构室和加压气体室的筒状外壳内，所述点火机构室容纳有点火机构且具有气体排出口，所述加压气体室填充有加压气体，所述点火机构室和所述加压气体室各自的中心轴为相同的轴X1，
所述点火机构室与所述加压气体室之间被圆形的封闭构件封闭，
在所述点火机构室内至少配置有点火器和活塞，所述活塞在工作时能够沿所述筒状外壳的轴X1方向移动，
所述活塞具有基板部和杆部，所述基板部包括接受来自所述点火机构的燃烧产物的受压面，所述杆部从该基板部的一面沿轴向延伸，
所述杆部以与所述封闭构件抵接或相对的方式配置，
所述封闭构件在任一个面具有脆弱部，
所述脆弱部为包括下述曲线的槽，所述曲线是当在所述封闭构件的任一个面上画通过交叉点X2而相互正交的2根直线Y1、Y2时，从在Y1上的起点A，通过在Y2上的第1中间点B、在Y1上的第2中间点C、在Y2上的第3中间点D，延伸到终点E为止的曲线，
所述槽为下述槽：从交叉点X2到各点为止的距离满足：起点A<第1中间点B<第2中间点C<第3中间点D<终点E，所述终点E是通过在Y2上的第3中间点D、并且、与Y1交叉的点(E1)、比所述交叉点更靠近第3中间点D侧的点(E2)、或越过所述交叉点的点(E3)，
所述杆部在工作时沿轴向移动而挤压所述封闭构件，由此所述封闭构件沿着从所述脆弱部的起点A附近开始到终点E为止的槽破裂，
所述杆部不接触起点A，且在从起点A开始到第1中间点B之间在接近所述槽的位置挤压所述封闭构件。
附图说明
本发明通过下面详细的说明和附图进一步完全得到理解，但这些仅用于说明本发明，本发明不受其限制。
[图1]图1是本发明的气体发生器的轴向的截面图。
[图2]图2是用于说明在封闭构件中形成的脆弱部的平面图。但是，工作时杆前端部挤压的部分以实线示出。
[图3]图3是示出形成脆弱部的槽的不同的终点E(E1～E3)的位置的图。
[图4]图4是用于说明在封闭构件中形成的脆弱部破裂阻止机构的部分平面图。
[图5]图5是用于说明本发明的气体发生器的工作(封闭构件的破裂状态)的立体图。
[图6]图6是用于说明其它实施方式的封闭构件中形成的脆弱部的平面图。但是，工作时杆前端部挤压的部分以实线示出。
发明详述
就美国专利公开公报2003/0146612号的图2(a)、(d)而言，从槽的形状考虑是从中央部向外侧方向破裂而开口；但就图2(c)、(e)而言，从槽的形状及形成状态考虑是中央部成为一体地圆形脱落而开口；就图2(b)而言，从中心(原点)以等间隔形成漩涡状的槽，由此仍然考虑是中央部成为一体地圆形脱落而开口。
本发明提供一种气体发生器，其在用于车辆的气囊系统等人员约束装置的气体发生器时，可以用小负荷使封闭构件确实地破裂、开口。
本发明的气体发生器，可以是利用加压气体和由气体发生剂的燃烧产生的燃烧气体这两者而使气囊膨胀的混合型的气体发生器，也可以是不使用气体发生剂、仅由加压气体展开气囊的存储式气体发生器。
对筒状外壳而言，可以包括作为整体的一个外壳，也可以包括形成加压气体室的加压气体室外壳和形成点火机构室的点火机构室外壳。
封闭构件存在于加压气体室和点火机构室之间，其可以相对于外壳固定，也可以和外壳一体成型。
外壳在包括加压气体室外壳和点火机构室外壳的情况下，可以相对于任一者的外壳固定，也可以和任一者的外壳一体成型。
在筒状外壳内配置有圆形的封闭构件，由于筒状外壳的轴X1通过圆形的封闭构件的中心，因此优选将圆形的封闭构件的中心设为X1。
封闭构件的交叉点X2可以和圆形的封闭构件的中心X1一致，也可以不一致。
在封闭构件中的正对活塞的面或和活塞相反的面形成脆弱部。
封闭构件的槽是从起点A开始到终点E为止的各点之间以曲线连接而形成的。
所述曲线为连接各点之间的曲线，但不是例如波浪线那样具有弯曲部的曲线，而是通过各点、作为整体形成一圈左右的漩涡的曲线。
作为脆弱部的槽，宽度方向的截面形状可以为V字形、长方形、梯形等形状。
作为脆弱部的槽可以是连续的槽，也可以包括不连续的槽。但是，在为不连续的槽的情况下，将相邻的槽的间隔调整为工作时破裂可沿着槽进行的方式。
槽的终点E可以位于与封闭构件的圆周部分离开的位置，也可以位于到达圆周部分的位置。
在本发明的气体发生器中，通过工作时由点火机构产生的冲击波、压力移动活塞，杆部前端部挤压封闭构件。
其结果，破裂从最靠近交叉点X2的位置的起点A、或起点A和第1中间点B之间的任意部分开始，经第1中间点B、第2中间点C、第3中间点D到终点E为止连续破裂而开口。
在破裂初期，封闭构件中形成的开口面积小，排出气体的量也少，但开口面积随着靠近终点E变大，排出气体的量变多。
即，虽然在工作初期输出受到抑制，但随着到了后半期输出可以增大，由此可以形成在和气囊等乘员约束装置组合的情况下，能够缓和工作初期对于乘员的冲击(第1作用效果)的气体发生器。
在本发明的气体发生器中，通过活塞的杆部将负荷集中在封闭构件的一部分，从该部分开始破裂。杆部的直径优选小于活塞的受压面(和点火机构相对的面)。
因此，一旦如上所述在将负荷集中在起点A附近而破裂开始，则对于破裂到终点E为止连续地进行而言不需要那么大的力。即，所需要的负荷是在起点A附近产生破裂的负荷，一旦破裂发生，则不需要进一步施加负荷。因此，和美国专利公开公报2003/0146612号那样使脆弱部整体一次破裂的情况比较，可以抑制需要的最大负荷。因此可以使点火机构部分小型化、提供轻质的气体发生器(第2作用效果)。
所述本发明包含以下的优选形态。
提供所述本发明的气体发生器，其中，
所述封闭构件在任一个面具有脆弱部，
所述脆弱部是：以与所述封闭构件的中心(X1)不同的位置为中心(X3)、形成从起点A开始到终点E为止的圆形或椭圆形的槽，但是，在起点A和终点E之间的近的距离间，不形成槽，
从所述封闭构件的中心(X1)到起点A和终点E的距离满足：起点A<终点E。
该气体发生器也可以表现第1作用效果及第2作用效果。
而且，与所述通过起点A、第1中间点B、第2中间点C、第3中间点D到终点E为止的槽比较，因为槽的形状本身可以简单地得到，所以加工作业变得方便。
另外，在上述本发明中，不形成从所述起点A开始到所述终点E为止槽的部分的长度，优选为所述圆形的周长的或所述椭圆形的周长的5～40％的范围。
对本发明的气体发生器而言，优选在所述脆弱部中，终点E具有破裂停止机构。
通过设有破裂停止机构可以阻止破裂，使破裂达到终点E后不继续进行。因此，不产生破裂片，没有气体排出路径被破碎的破裂片封闭的担心。
破裂停止机构只要是可以停止破裂，使破裂达到终点后不继续进行的机构即可。
可以适用例如：使具有厚度的其它构件与终点E抵接的方法、在终点E部分以焊接等施加热而使组织变硬的方法、将达到终点E的应力分散的方法等。
作为将应力分散的方法，可以使用日本特开2005-238948号公报所公开的应力分散部分(例如，图1和段落号0029～0032所示出的应力分散部分)，日本特开2012-171362号公报所公开的破裂阻止部(例如，图1(a)和段落号0047等中所示出的破裂阻止部14)等应力分散机构。
就本发明的气体发生器而言，因为密闭加压气体室外壳的封闭构件具有特定的脆弱部，所以从起点A或其附近开始破裂，破裂沿着脆弱部连续地进行到终点E为止而开口。
因此，除了可以减小破裂需要的力以外，由于破裂连续地进行而开口部分的面积连续地变大，因此还适宜作为可以缓和由于工作初期的气囊的膨胀对乘员的冲击的气体发生器使用。
具体实施方式
就气体发生器10而言，筒状的点火机构室外壳20和筒状的加压气体室外壳40连接一体化而形成外罩容器(一个外壳)。
将点火机构室外壳20和加压气体室外壳40各自的中心轴设为轴X1而一体化。
加压气体室外壳40是筒状的周壁部43的一端开口部被底面41封闭而成的。
在加压气体室外壳40的内部可以填充氩、氦等气体。所述气体从在底面41形成的加压气体填充孔进行填充，并将所述填充孔与销42一起焊接而得到封闭。
就点火机构室外壳20而言，筒状的周壁部23的一端开口部被圆形的封闭构件12封闭，并在封闭构件12侧和加压气体室外壳40的另一端开口部44侧连接一体化。
在图1中，封闭构件12和周壁部23为一体形成，但也可以将作为另外的构件的封闭构件12相对于周壁部23焊接固定。
需要说明的是，封闭构件12也可以安装在加压气体室外壳40的开口部侧(与底面41相反侧)。
点火机构室外壳20的开口端部22(与封闭构件12相反侧的开口部)侧通过固定有电点火器25而得到封闭。
就电点火器25而言，通过形成在点火机构室外壳20的内壁面21上的向内的环状突起21a和向内侧铆接的开口端部22从轴X1方向的两侧夹持而得到固定。
在点火机构室外壳20的封闭构件12侧配置有活塞30，在活塞30和点火器25之间形成填充有气体发生剂38的填充室37。
活塞30具有基板部31和杆部32，该基板部31具有朝向填充室37侧的受压面31a，该杆部32从受压面31a的相反面31b延伸。
活塞30(基板部31)、点火机构室外壳20的内壁面21(周壁部23)、及封闭构件12包围的空间形成集气室34，作为气体排出路径。在集气室34中也可以配置有公知的冷却器、过滤器。
在面对集气室34的周壁部23中形成有多个气体排出口27，出于防湿的目的从内侧贴有密封带。
基板部31以能够沿点火机构室外壳20的内壁面21移动的方式与其抵接。
基板部31具有在厚度方向上的多个贯通孔33。多个贯通孔33也可以由容易破坏的铝制胶粘带等封闭。
杆部32位于和外壳的轴X1相同的轴上，从前端部32a到基板部31之间具有同一外径。并且杆部31的直径小于基板部31的外径。
就活塞30而言，通过将基板部31与在点火机构室外壳的内壁面21形成的环状突起(第1突起)21b抵接，且杆32的前端部32a与封闭构件12抵接而沿轴X1方向得到固定。
由于封闭构件12即使受到来自加压气体室外壳40内的压力，也可以经杆部32、基板部31将压力分散到点火机构室外壳20，因此不需要为了提高耐压性而过度增厚封闭构件12的厚度。
需要说明的是，在前端部32a和封闭构件12之间可以设有微小的间隔。在该情况下，只要是封闭构件12受到来自加压气体室外壳40的压力而变形向点火机构室外壳20侧突出时，杆32的前端部32a能够和封闭构件抵接即可。
在点火机构室外壳的内壁面21中，在环状突起21b与封闭构件12之间形成有台阶部(第2突起)26。
在工作时，基板部31在环状突起21b和台阶部(第2突起)26之间滑动。
封闭构件12在一面12a(集气室34侧的面)具有在工作时优先破裂的脆弱部11。
如图2所示，脆弱部11为包括曲线的槽(例如，宽度方向的截面形状为V字的槽)，该曲线是当在画相互正交的2根直线Y1、Y2时(交差点X2)，从在Y1上的起点A开始，通过在Y2上的第1中间点B、在Y1上的第2中间点C、在Y2上的第3中间点D、延伸到Y1上的终点E的曲线。
交叉点X2和圆形的封闭构件12的中心X1(和轴X1一致)一致。
该曲线的槽为如上所述，包括通过各点间、且作为整体形成一圈(1周)左右的漩涡的曲线的槽。
形成脆弱部11的槽是下述槽：从中心X1开始到各点为止的距离满足：到起点A为止的距离<到第1中间点B为止的距离<到第2中间点C为止的距离<到第3中间点D为止的距离<到终点E为止的距离，
且起点A在工作时位于不接触活塞的杆部的位置。
将杆部32的前端部32a调整为位于在工作时可以挤压包含交叉点X2的区域(当交叉点X2和中心X1一致时，为包含中心X1的区域)的位置。
此时，杆部32的先端部32a的中心可以和交叉点X2以及中心X1一致，也可以不一致。
需要说明的是，图1中所示的杆部32的前端部32a的大小为一种实施方式，并不限于图1中所示的大小，也可以为例如，前端部32a进一步接近连接起点A和第1中间点B的曲线上的任意部分的方式。
终点E的位置只要是超过第3中间点D、且不超过第1中间B的位置即可。
终点E的位置可以为：
如图3(b)所示的与Y1交叉的点(E1)、
比交叉点(E1)更靠近第3中间点D侧的点(E2)、
越过交叉点(E1)的点(E3)
中的任意。
当形成包括从起点A开始到终点E1为止为1周的曲线的槽(包括形成一圈的漩涡的曲线的槽)时，终点E2的位置优选为0.5周以上且少于1周，更优选为0.6周以上且0.9周以下，进一步优选为0.7周以上且0.8周以下。特别优选为0.75周。
当形成包括从起点A开始到终点E1为止为1周的曲线的槽(包括形成一圈的漩涡的曲线的槽)时，终点E3的位置优选为超过1.0周且为1.5周以下，更优选为1.1周以上且1.3周以下，进一步优选为1.2周以上且1.3周以下。特别优选为1.25周。
因此，包括从起点A开始到终点E(终点E2、终点E1或终点E3)的曲线的槽的优选范围为：包括形成0.75周(0.75圈)的漩涡的曲线的槽～包括形成1.25周(1.25圈)的漩涡的曲线的槽。
需要说明的是，终点E虽然优选为和圆形的封闭构件12的圆周部12b不接触，但也可以接触。
在脆弱部11中，可以在终点E设有为了阻止继续破裂的破裂停止机构。
图4(a)中所示出的破裂阻止机构111是在作为脆弱部11的槽的终点E形成的箭头形状的槽。虽然终点E和箭头形状的槽(破裂阻止机构111)接触，但也可以隔着短的间隔配置。
图4(b)中所示出的破裂阻止机构211是在作为脆弱部11的槽的终点E形成的凹部(优选为圆形的凹部)。虽然终点E和凹部(破裂阻止机构211)接触，但也可以隔着短的间隔配置。
图4(c)中所示出的破裂阻止机构311是在作为脆弱部11的槽的终点E形成的V字的槽。虽然终点E和V字的槽(破裂阻止机构311)接触，但也可以隔着短的间隔配置。
在设置有如图4(a)～(c)中所示出的破裂阻止机构时，由于当破裂进行到终点E时使之破裂的力被破裂阻止机构分散，结果阻止破裂继续进行。
接着，对使用作为车辆的气囊系统的人员约束装置用的、如图1所示的气体发生器(混合型的气体发生器)时的工作进行说明。
在点火器25工作时，填充室37内的气体发生剂38着火燃烧产生燃烧气体。
产生的燃烧气体的一部分从贯通孔33进入集气室34，破坏密封带从气体排出口27排出使气囊膨胀。
另一方面，燃烧气体的产生使得填充室37内的压力升高时，将活塞30的基板部31从5(a)的状态开始沿轴X1方向挤压，杆部32沿轴X1方向移动。
此时，通过基板部31和台阶26冲突，使杆部32沿轴X1方向的移动停止。
通过杆部32的移动，其前端部32a挤压包含封闭构件12的中心X1的部分，破裂从接近中心X1的起点A沿槽开始。
破裂开始后，破裂从起点A(或起点A和第1中间点之间)、第1中间点B、第2中间点C、第3中间点D依次沿着槽进行(参考图5(b))，最终使封闭构件12开口(参考图5(c))。
图5(c)的状态中，破裂了的破裂片12c以与封闭构件12一体的状态残存。
像这样由杆部32的前端部32a将负荷集中在封闭构件12上非常狭窄的区域，破裂从在其附近的起点A开始。
由于此时在起点A的剪切面积小，因此可以减小施加的负荷。
而且，由于一旦破裂进行，之后破裂就会连续地进行，因此需要的负荷少也可以。
即，与将封闭构件12整体一次破裂开口时比较，由于可以减小所需要的最大负荷(力)，因此可以小型轻质化点火器25。
需要说明的是，因为图1的气体发生器10是使用气体发生剂38的混合型，所以封闭构件12的脆弱部11和点火器25的小型化不直接相关，从可以使用气体发生剂38产生的燃烧气体的更多的部分用于展开气囊的观点出发有效。
但是，在仅由加压气体展开气囊的存储式气体发生器的情况下，由于仅由点火器将封闭构件破裂，因此通过和具有所述脆弱部11的封闭构件12组合，考虑可以实现点火器的小型轻质化。
接着，通过图6对于具有其它实施方式的脆弱部111的封闭构件112进行说明。
就脆弱部111而言，其是以与圆形的封闭构件112的中心X1不同的位置为脆弱部111的中心(X3)，从起点A开始到终点E为止形成圆形或椭圆形的槽。
但是，在起点A和终点E之间的近的距离间，不形成槽(脆弱部)。
从圆形的封闭构件112的中心X1到起点A和终点E的距离满足：到起点A为止的距离<到终点E为止的距离。
从起点A开始到终点E为止的不形成槽的部分的长度，优选为所述圆形的周长的或所述椭圆形的周长的5～40％的范围。
在将图6的封闭构件112用于图1的气体发生器10的情况下，破裂以和图5(a)～(c)中所示的相同动作进行。
因为存在不形成从起点A开始到终点E为止的槽的部分，所以破裂片不从封闭构件112脱落。
如上记载了本发明。当然本发明在其范围中包含各种方式的变化，这些变化并不偏离本发明的范围。且所有对本区域技术人员而言明显是本发明的变形的这些方案都包括在所附权利要求的范围内。

Claims (6)

1.气体发生器，其中，
在形成有点火机构室和加压气体室的筒状外壳内，所述点火机构室容纳有点火机构且具有气体排出口，所述加压气体室填充有加压气体，所述点火机构室和加压气体室各自的中心轴为相同的轴X1，其中，
所述点火机构室与所述加压气体室之间被圆形的封闭构件封闭，
在所述点火机构室内，至少配置有点火器和活塞，所述活塞在工作时能够沿所述筒状外壳的轴X1方向移动，
所述活塞具有基板部和杆部，所述基板部包括接受来自所述点火机构的燃烧产物的受压面，所述杆部从该基板部的一面沿轴向延伸，
所述杆部以与所述封闭构件抵接或相对的方式配置，
所述封闭构件在任一个面具有脆弱部，
所述脆弱部是包括下述曲线的槽，该曲线是当在所述封闭构件的任一个面上画通过交叉点X2而相互正交的2根直线Y1、Y2时，从在Y1上的起点A，通过在Y2上的第1中间点B、在Y1上的第2中间点C、在Y2上的第3中间点D，延伸到终点E为止的曲线，
所述槽为下述槽：从交叉点X2到各点为止的距离满足：起点A<第1中间点B<第2中间点C<第3中间点D<终点E，所述终点E是通过在Y2上的第3中间点D、并且、与Y1交叉的点(E1)、比所述交叉点更靠近第3中间点D侧的点(E2)、或越过所述E1的点(E3)，
所述杆部在工作时沿轴向移动而挤压所述封闭构件，由此所述封闭构件沿着从所述脆弱部的起点A附近开始到终点E为止的槽破裂，
所述杆部不接触起点A，并且在从起点A开始到第1中间点B之间在接近所述槽的位置挤压所述封闭构件。
2.根据权利要求1所述的气体发生器，其中，所述轴X1通过所述圆形的封闭构件的中心，所述圆形的封闭构件的中心(X1)和所述交叉点X2一致。
3.根据权利要求1所述的气体发生器，其中，所述轴X1通过所述圆形的封闭构件的中心，所述圆形的封闭构件的中心(X1)和所述交叉点X2不一致。
4.根据权利要求1所述的气体发生器，其中，
所述封闭构件在任一个面具有脆弱部，
所述脆弱部是以与所述封闭构件的中心(X1)不同的位置为中心(X3)的、从起点A开始到终点E为止形成为圆形或椭圆形的槽，但是，在起点A和终点E之间的近的距离间，不形成槽，
从所述封闭构件的中心(X1)到起点A和终点E的距离满足：起点A<终点E。
5.根据权利要求4所述的气体发生器，其中，未形成从所述起点A开始到所述终点E为止的槽的部分的长度为，所述圆形的周长的或所述椭圆形的周长的5～40％的范围。
6.根据权利要求1～5中任一项中所述的气体发生器，其中，在所述脆弱部，终点E具有破裂停止机构。
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