CN105556130A - 加压致动器 - Google Patents

Abstract

一种线性致动器(10)，包括具有第一端(14)和第二端(16)的壳体(12)。中空活塞(23)被定位在壳体(12)内，以便以可滑动方式与壳体(12)的内壁(25)接合。密封的气体室(30)形成在中空活塞杆(23)内并包含用于在致动器(10)启动时驱动活塞杆(23)的储存气体(33)。

Description

加压致动器

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年8月12日提交的美国临时申请No.61/864,955的优先权。本申请还要求提交日为2014年8月12日的美国专利申请No.14/458,112的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及一种气体生成系统和一种改进的线性致动器。

背景技术

本发明涉及在与行人碰撞或撞击的情况下采用线性致动器来升高车辆表面(例如引擎罩)的车辆乘员保护系统或其它安全系统。已知的线性致动器典型地采用了烟火式装置来启动致动器内的活塞。考虑到气体生成成分必须在插入到致动器内之前制造出来，这增加了制造成本。此外，由于输送和相关的管理要求，运输和处理可能更加复杂和困难。另外，典型的烟火成分可能具有不能维持的湿气敏感度并且由于致动器内的储存要求而增大了致动器的尺寸。因此，提供典型烟火致动式活塞的替代方案将是一种改进。

发明内容

一种烟火式致动器，包括具有第一端和第二端的壳体。点火室被形成为邻近壳体的第一端。引发器以已知的方式固定在第一端。中空活塞或管位于壳体内并且基本上与其共同延伸，该活塞具有第三端和第四端，由此第三端接近壳体的第一端，并且第四端接近第二端，在启动该致动器之前活塞从第一端延伸到第二端。所储存的气体被容纳在附接到活塞的中空活塞杆内。爆裂垫片或密封件可以固定成横跨形成在活塞组件第三端的、活塞杆或管的外部或内部的通道，由此把气体密封在活塞杆内。在启动该致动器时，引发器使爆裂垫片破裂，由此气体离开活塞并且同时沿着与气体释放相反的方向向前驱动活塞。以这种方式，活塞从壳体的第一端被推进到壳体的第二端。

总之，本发明的活塞组件包括具有第一端和第二端的壳体。中空活塞杆被容纳在壳体内，其中该活塞杆具有第三端和第四端，该第三端接近所述第一端，并且该第四端接近所述第二端。填充有储存气体的密封气体室形成在中空活塞杆内并大致构成了中空活塞杆的内部。引发器被固定在接近活塞杆第三端的第一端，并用来使活塞杆上的密封件爆裂，由此使储存气体从中空室中释放并推动活塞杆从第一端到壳体的第二端。

固定到活塞杆的活塞可以由形成在第三端上的第一凸缘限定，第一凸缘具有第一外径，在启动该致动器时该第一外径以可滑动方式与壳体的内壁或直径接合。第二凸缘可以形成在第三端上，第二凸缘被定位成更接近引发器，并且第二凸缘具有比第一凸缘的第一外径小的第二外径。由于第一外径和第二外径的不同尺寸，因此在壳体的内径或内壁与第二凸缘之间形成了环形管道。因此，气体可以通过该管道分流到形成在环形腔室(该环形腔室被创建在第一和第二凸缘以及形成于它们之间的环形壁之间)中的表面区域，从而驱动活塞组件通过该壳体。

附图说明

图1示出了根据本发明的加压的烟火式致动器；

图1A示出了如图1中的区域A所表示的点火室和爆裂垫片界面的放大视图；

图2示出了根据本发明的启动前的烟火式致动器；

图3示出了致动器启动之后的图1和2的烟火式致动器。

具体实施方式

如图1的第一实施例所示，线性致动器10包括壳体12。该壳体12包括第一端14和第二端16。引发器或点火器18以例如通过本体孔密封(bodyboreseal)的已知方式固定在第一端14内。点火室20形成为接近点火器18。爆裂垫片(burstshim)或密封件22可以固定成邻近所述室20，由此把加压气体保持在活塞杆的内部30。管或中空活塞杆23被容纳在壳体12内并从紧邻点火室20处延伸到第二端16(在致动器启动之前)。应该理解，活塞第一端26的一部分32因此可具有大致与由内壁25限定的壳体12的内径相等的外径。活塞23的外壁23a可几乎与壳体12的长度等长地延伸。活塞23的该部分或第一活塞凸缘32齐平地抵靠装配在本体12的环形内壁25上，由此使凸缘32密封抵靠壳体12的内壁。第一活塞凸缘32具有与壳体12的内壁25以可滑动方式接合的第一外径37。前表面32d与第一凸缘32一体形成并在致动器10被启动时提供对活塞杆组件23的向前作用的止挡。环形腔室28形成在第一活塞端26内，如下文所解释的，该环形腔室28在致动器10启动时在后部32e(该后部32e与第一活塞凸缘32一体形成)上提供环形气体力。

第二活塞凸缘32b形成在第一端26上，与第一凸缘32相比更靠近点火器18，由此，第一凸缘32和第二凸缘32b把形成于它们之间的腔室28夹在中间。表面区域32e被限定在腔室40内，并且一旦该致动器被启动，区域32e就以可操作方式与所储存的气体33连通，由此驱动活塞杆23穿过壳体12。与第一活塞凸缘32的第一外径相比，第二活塞凸缘32b具有相对稍小的第二外径39。由此，在第二凸缘32b的环形外表面与壳体12的内壁25之间形成环形间隙或腔室40，由此在致动器10启动时允许气体在第二凸缘32b与壳体12的内壁25之间流动。如下面详细解释的，当气体流入到腔室40中时，随着气体压力增大并在第一凸缘32的表面区域或后部32e上施加力，活塞杆组件23被向前驱动。

活塞、盖或塞99被固定在活塞杆组件的第一端26内，并包括第一凸缘32、第二凸缘32e、以及与第一凸缘和第二凸缘一体形成的中央壁99a，并且通常由第一凸缘32、第二凸缘32e和中央壁99a限定。在中央壁99a内限定了环形气体通道99b，且该通道99从第一端99c穿过活塞99延伸到活塞杆组件23的内部30中。第一环形端99c形成在盖99中，靠近所述点火器，并且，第二环形端99d形成在盖99中，更靠近壳体12的第二端16。在致动器10启动时，环形通道99b提供了出口或管道，用于气体从内部30中膨胀出来进入室20内，通过间隙40并进入腔室28中。爆裂垫片或密封件22可以固定到第一环形端99c或第二环形端99d，或者固定到这两者上。

安装件103可以围绕壳体12的外周定位并固定，用于安装到车辆(未示出)上。

第二活塞或盖101被焊接、压配合或以其它方式连接到第二活塞端27并至少部分处于第二活塞端27内，由此在该端27处将活塞杆或管23密封。连接部29形成在壳体12的圆形部分与活塞23的外壁23a相遇的点处。活塞盖101的一部分101a在第二活塞端27处延伸到内部30中。活塞盖101的第二部分101b优选具有比该部分101a大的直径，该直径可以大致等于壳体12的直径。

在制造该致动器10时，可以通过优选在压力下焊接“塞”孔密封组件99/22来提供所储存的气体33，例如氩气、氮气、氦气、其它惰性气体及其组合。活塞杆被填充有加压气体，然后，会在压力下把已安装有爆裂垫片或密封件22的塞孔密封组件99焊接到管或活塞杆23。焊接压力当然不超过垫片22的爆裂压力。因此，可以在加压条件下填充该管或活塞的内部30，其中，爆裂垫片22被相应地固定到端部99c或99d，然后视需要在环境压力条件下以已知的方式把引发器18固定到壳体12的端部14。活塞杆23和壳体12可以由金属形成，如本领域已知的，例如冷拉金属；另一方面，如果活塞23和/或壳体12是聚合物或塑料的，则这些部分可以被注射成型或以本领域已知的其它方式形成。引发器或点火器18可以是本领域已知的任何现有技术的引发器。所述气体可以由已知的供应商(例如Praxair)提供。总之，致动器10的各个组成部分如现有技术中已知的那样进行制造，但具有如上所述的新颖结构。

在操作中，如现有技术中已知的那样建立的传感器(未示出)感测出诸如相关的车辆引擎罩即将被行人撞击的预定事件，并由此例如通过向点火器18提供电子刺激而触发致动器10的启动。当点火器18被启动时，点火力(例如压力和可能由点火器18提供的热量)提供了足够大的力以使爆裂垫片破裂。在爆裂垫片破裂时，所储存的气体快速离开气体通道99b并进入室20中，然后随着其穿过环形间隙40而进入腔室28中。因为该气体力被偏压在第一凸缘32的后部32e上，在环形腔室28中提供的气体压力的环形爆裂向前驱动活塞杆组件23。随着活塞杆组件23被驱动向前，一旦活塞止动部32d在接合部29处与圆形壳体壁38e抵接或撞击壁38e，前部或活塞止动部32d抑制并终止活塞杆组件23的运动。

本致动器10的各个方面可以被改进以调整致动器10的性能。例如，所述管道或气体通道99b的直径可以增大或减小，以在气体离开活塞23的内部30并行进到室20中时改变该气体的速度。以相同的方式，当气体流入到腔室28中时，可以根据所期望的气流设计标准来增大或减小环形间隙40。此外，可以通过增大或减小腔室28的体积来优化腔室28，以实现活塞杆组件23的速度的期望的增大或减小。也可以视需要修改所使用的气体的种类及活塞杆组件23内的设计压力。

视需要，壳体12可以被穿孔或包括可以为从活塞杆组件23的内部30释放到壳体12中的气体提供排出口的气体出口孔12a(未示出)。因此，如果气体出口孔12a形成得更靠近端部16，则壳体12内的气体不能排出，直到密封的第一凸缘32经过气体出口孔12a。当第一凸缘32经过气体出口孔12a时，允许壳体12内的气体排出，由此释放由例如图3所示的延伸的活塞提供的引擎罩升程。然而，如图2和3所示，示出了没有排出口或没有穿孔的壳体12，其中仅是简单地把气体保留在壳体12内，以保留在致动器10启动时提供的引擎罩提升或引擎罩升程。

在操作中，当点火器18从响应于撞击传感器、减速传感器或其它已知的合适传感器的车辆计算机算法接收到信号时，本加压线性致动器10被启动。当行人与相关车辆和/或车辆引擎罩形成接触时，该算法感测到撞击并向点火器发信号以进行启动。在启动时，来自点火器18的热量和压力产物使爆裂垫片22爆裂，由此释放加压气体并驱动活塞第一端26和活塞杆23跨过本体12的长度而到达第二端16。当活塞99和活塞23在壳体12沿着壳体12的长度被推进时，其直径比活塞的其余部分大的第二端16起作用而提升或升高引擎罩，从而减轻对与之接触的行人的损害或损伤。

此外，应该理解的是，本致动器可以被很大程度上如本领域已知的那样形成或制造。例如，美国专利No.6,568,184整体上教导了第一实施例的基本结构，并且该美国专利通过引用整体并入本文。本体或壳体12可以是拉制金属(drawnmetal)或本领域已知的其它方式形成金属。一个不同之处在于，本发明填充有气体，然而参考的已知的致动器是烟火式致动器。此外，应该理解的是，已知为适合于在安全气囊的混合或储存气体充气机中使用的气体在这里同样是有用的。同样地，所述气体可以是任何合适的惰性气体，如氩气、氮气及其混合物。

应进一步理解的是，前述内容仅是本发明各种实施例的详细描述并且在没有脱离本发明范围的情况下根据在这里所公开的内容能对所公开的实施例作出许多改变。因此，前面描述不意味着限制本发明的范围。相反，本发明的范围应该由本领域普通技术人员所知道的各种等同形式来确定。

Claims (10)

1.一种线性致动器，包括：

壳体，所述壳体具有第一端和第二端；

中空活塞杆，所述中空活塞杆被容纳在所述壳体内，所述活塞杆具有第三端和第四端，所述第三端靠近所述第一端，且所述第四端靠近所述第二端；

密封的气体室，所述密封的气体室形成在所述中空活塞杆内；

储存气体，所述储存气体被容纳在所述密封的气体室内；以及

引发器，所述引发器被固定在所述第一端处并靠近所述活塞的所述第三端，用于在所述致动器启动时释放所述储存气体，由此驱动所述活塞杆。

2.根据权利要求1所述的线性致动器，还包括：

第一塞，所述第一塞在所述第三端处固定在所述活塞杆上；

所述第一塞上的表面区域，在所述线性致动器启动时，所述表面区域以可操作方式与所述储存气体连通，用于推动所述活塞杆。

3.根据权利要求1所述的线性致动器，还包括爆裂垫片，所述爆裂垫片在所述第三端处固定到所述中空活塞杆，用于密封所述气体室。

4.根据权利要求2所述的线性致动器，其中，所述第一塞包括：

形成在所述壳体上的内壁，所述内壁具有内径；

形成在所述第三端上的第一凸缘，所述第一凸缘具有与所述内径以可滑动方式接合的第一外径；

形成在所述第三端上的第二凸缘，所述第二凸缘被定位成更靠近所述引发器，并且所述第二凸缘具有比所述第一外径小的第二外径；以及

环形管道，所述环形管道形成在所述内径和所述第二凸缘之间。

5.根据权利要求4所述的线性致动器，还包括：

环形外壁，所述环形外壁形成在所述第一塞的所述第一凸缘和所述第二凸缘之间；以及

环形腔室，所述环形腔室形成在所述第一凸缘、所述第二凸缘和所述环形外壁之间。

6.一种线性致动器，包括：

壳体，所述壳体具有第一端和第二端；

中空活塞杆，所述中空活塞杆被容纳在所述壳体内，所述活塞具有第三端和第四端，所述第三端靠近所述第一端，且所述第四端靠近所述第二端；

密封的气体室，所述密封的气体室形成在所述中空活塞杆内；

储存气体，所述储存气体被容纳在所述密封的气体室内；

引发器，所示引发器被固定在所述第一端处并靠近所述活塞杆的所述第三端，用于在所述致动器启动时释放所述储存气体；

第一环形塞，所述第一环形塞在所述第三端处固定在所述活塞杆上；

所述第一塞上的表面区域，在所述线性致动器启动时，所述表面区域以可操作方式与所述储存气体连通，以驱动所述活塞。

7.一种线性致动器，包括：

壳体，所述壳体具有第一端、第二端以及内壁；

中空活塞杆，所述中空活塞杆具有第三端和第四端，所述第三端靠近所述第一端，且所述第四端靠近所述第二端；

密封的气体室，所述密封的气体室形成在所述中空活塞杆内；

储存气体，所述储存气体被容纳在所述密封的气体室内；

引发器，所述引发器被固定在所述第一端处并靠近所述活塞杆的所述第三端，用于在所述致动器启动时释放所述储存气体；

第一凸缘，所述第一凸缘形成在所述第三端上，所述第一凸缘具有与所述内壁以可滑动方式接合的第一外径；

第二凸缘，所述第二凸缘形成在所述第三端上，所述第二凸缘被定位成更靠近所述引发器，并且所述第二凸缘具有比所述第一外径小的第二外径，以及

环形管道，所述环形管道形成在所述内径和所述第二凸缘之间，用于在所述致动器启动时允许气体通过所述环形管道。

8.根据权利要求7所述的线性致动器，其中，环形塞被固定到所述第三端并包括所述第一凸缘和所述第二凸缘。

9.根据权利要求8所述的线性致动器，还包括：

环形外壁，所述环形外壁形成在所述第一塞的所述第一凸缘和所述第二凸缘之间；以及

环形腔室，所述环形腔室形成在所述第一凸缘、所述第二凸缘和所述环形外壁之间。

10.根据权利要求8所述的线性致动器，还包括爆裂垫片，在所述致动器启动之前，所述爆裂垫片被横跨所述第一环形塞固定。