CN105835827A - 一种小型化气体发生器 - Google Patents

Abstract

一种小型化气体发生器，其主体由上下压装在一起的上壳体和下壳体构成，主体内有燃烧室、点火室；点火室内有装于下壳体底部中心孔的基座、装于基座上的点火壳体、装于基座内孔的电爆管、置于点火壳体内的片状传火药；点火壳体环形周面上有传火孔；上壳体环形周面上有排气孔；排气孔内侧粘贴有金属箔片；燃烧室由过滤网的内壁、点火壳体的外壁、燃烧室盖及缓冲垫围成；燃烧室内装有产气药；过滤网为台阶筒状结构；过滤网小台阶段插装入下壳体内；过滤网小台阶段外壁与下壳体内壁之间形成环形下气流通道；过滤网大台阶段外壁与上壳体内壁形成环形上气流通道。本发明可降低初期输出斜率，提高装配效率，实现发生器的小型化。

Description

一种小型化气体发生器

技术领域

本发明涉及一种用于汽车安全气囊系统的小型化气体发生器。

背景技术

气体发生器广泛应用于汽车被动安全系统中，当事故发生时，可以有效降低对人体的伤害，保护乘员的生命安全。目前，存在多种不同形式的气体发生器，主要有烟火式气体发生器、压缩气体发生器和混合式气体发生器。

气体发生器是安全气囊模块中的核心部件。如图1、图2，现有的烟火式气体发生器结构多采用在金属板冲压成型的具有封闭端和圆筒壁的杯状下壳体中放置一个过滤网，过滤网为具有一定厚度的圆筒状，过滤网的外侧嵌套有具有多个开孔的金属钢板套圈，在下壳体封闭端设有与壳体同心或偏心的向内翻起具有一定高度的圆筒状开孔，该圆孔用于固定车削成型的传火管，传火管用于固定电爆管和盛装传火药，传火管的管壁上设有传火孔，在传火管外的管壁对应传火管上粘贴有密封箔，传火管内壁和过滤网内壁之间形成燃烧室，传火管的内腔形成点火室，在燃烧室内自由装填产气药，点火室内填装颗粒状传火药和片状自动传火药，传火管一端通过过盈配合的方式和下壳体封闭端上的圆孔相联，然后通过激光焊接的方式进行紧固和密封，另一端开口，通过收口的方式将底盖固定以便形成独立的点火系统，另外一个侧壁开有排气孔的杯状上壳体和下壳体由过盈配合方式压装固定，并通过激光焊接的方式进行密封，燃烧室靠近下壳体的底面设有一块金属片，靠近上壳体的底面设计有密封盖，密封盖的中心设有凹槽，用于放置第二颗自动传火药。

采用这种结构的烟火式气体发生器，空间利用率不高，整个发生器的直径尺寸为Ф70mm，重量为500g，产气量仅为0.9mol，最大工作压力为190kPa；另外，现有烟火式气体发生器的传火药多使用颗粒状，需要对传火孔做密封处理，也容易造成发生器初期输出斜率过高，对气囊模块的冲击较大，容易引起失效；过滤网外侧需要增加金属保护套，增加成本；自动传火药设置两颗，装配工作量大。整个结构不利用发生器小型化和低成本化的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过改变过滤网的结构、传火药型、自动传火药布局而提供一种结构紧凑的小型化气体发生器，以降低初期输出斜率，提高装配效率，实现发生器的小型化。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：气体发生器主体由上下压装在一起的上壳体和下壳体构成，主体内设有燃烧室、点火室；

点火室内有装于下壳体底部中心孔的基座、装于基座上的点火壳体、装于基座内孔的电爆管、置于点火壳体内的片状传火药；所述点火壳体环形周面上设有传火孔；

所述上壳体环形周面上设有排气孔；所述排气孔内侧粘贴有金属箔片；

燃烧室由过滤网的内壁、点火壳体的外壁、燃烧室盖及缓冲垫围成；燃烧室内装有产气药；过滤网为台阶筒状结构；过滤网小台阶段插装入下壳体内；过滤网小台阶段外壁与下壳体内壁之间形成环形下气流通道；过滤网大台阶段外壁与上壳体内壁形成环形上气流通道。

所述燃烧室盖上设有一凹槽，凹槽内放置有一自动传火药；凹槽底部设有底孔；所述凹槽设置于燃烧室盖偏离中心轴线的位置以避免与点火壳体干涉。

所述片状传火药的直径D为3mm，厚度h为1.1mm~1.2mm，侧压强度≥25N。

发生器传火药的形式有药粒、药片、压片后破碎。传火药由点火管引燃，传火药点燃产气药剂的机理包括：高温气体、炽热粒子、气体和粒子混合。本发明采用压片PBKN传火药主要通过炽热粒子将产气药点燃。通常情况下PBKN传火药主要以药粒的形式存在。

所述上壳体顶部为与燃烧室盖配合的圆顶形。

本发明的优点在于：

1）过滤网为台阶筒状结构，轴向透气性是可变的，排气孔附近的过滤网厚度增加，提高过滤网的利用率和强度。

2）自动传火药和发生器偏心布置，避免了自动传火药放在发生器正中间所造成的传火药装药空间受限的问题，使发生器结构紧凑合理，有利于小型化发生器的设计。

3）本发明采用模压成型药片状PBKN传火药。由于药片直径小于点火壳体传火孔，避免了在使用粒状传火药时需要使用金属/非金属药杯或是在点火管上贴铝箔的工序。同时，由于PBKN药片燃面相对于颗粒状燃面小很多，避免了由于点火能量过大过快而造成的热量损失或点火延迟问题，也可有效控制发生器P-t曲线的斜率，尤其是避免10mm对应的压力值过高，有效地提高了气体发生器点火的可靠性和环境适应性。

附图说明

图1为现有烟火式气体发生器的结构示意图。

图2为现有烟火式气体发生器气体流通路径示意图。

图3为本发明的结构示意图。

图4为本发明过滤网的结构示意图。

图5为本发明局部的爆炸示意图。

图6为本发明燃烧室盖的结构示意图。

图7为图6的B向视图。

图8为本发明的气体流通路径示意图。

图9为本发明P-t曲线和使用其他传火药的P-t曲线对比图（+23℃）。

图10为本发明和现有烟火式气体发生器在60L密闭容器内点火后的典型P-t曲线对比图（+23℃）。

图11为本发明的传火药尺寸参数示意图。

其中，1、片状传火药，2、中心轴线，3、自动传火药，3a1、自动传火药端面，4、燃烧室盖，4a1、燃烧室盖圆弧端面，4a2、燃烧室盖凹坑边缘线，4a3、燃烧室盖中心线，5、凹槽，5a1、凹槽底面，5a2、凹槽中心线，6、底孔，7、产气药，8、上壳体，8a1、上壳体底面，9、下壳体，9a1、下壳体，10、过滤网，11、基座，11a1、小收口，11a2、大收口，12、电爆管，13、缓冲垫，14、点火壳体，14a1、传火孔，15、下壳体环形气流通道，16、上壳体环形气流通道，17、排气孔。

具体实施方式

图3、4、5、6、7、8中，本发明包括上壳体8、下壳体9、基座11、电爆管12、过滤网10、缓冲垫13、冲压点火壳体14、PBKN片状传火药1、具有偏置凹槽5的燃烧室盖4，其中，下壳体9底部开口9a1装有金属基座11，并通过激光焊接方式进行固定，基座11为电爆管12和点火壳体14提供固定支撑，电爆管12与基座11通过小收口11a1连接，点火壳体14与基座11通过大收口11a2连接，上壳体8内径略小于下壳体9外径，下壳体9开口端嵌入上壳体内形成圆饼状气体发生器，过滤网10为台阶筒状结构；仅用一颗自动传火药3，放置在燃烧室盖4的偏心凹槽5内。点火壳体14内封装有模压成型的药片状PBKN传火药1。

过滤网10轴向厚度不同，较厚部分靠近排气孔，较薄部分远离排气孔，过滤网的透气阻力随着距离排气孔位置由近及远而逐渐变小，使燃气能够在整个过滤网上均匀通过。增加了过滤网强度，提高过滤网的有效面积。

燃烧室盖4上设计有偏心凹槽5，用于放置自动传火药3，避免了自动传火药3放在发生器正中间所造成的传火药装药空间受限的问题。

传火药1采用模压成型药片状PBKN。由于药片直径小于点火壳体14传火孔14a1，避免了在使用粒状传火药时需要使用金属/非金属药杯或是在点火管上贴铝箔的工序。同时，由于PBKN药片燃面相对于颗粒状燃面小很多，避免了由于点火能量过大过快而造成的热量损失或点火延迟问题，也可有效控制发生器P-t曲线的斜率。

本发明的过滤网10较细的一端插入下壳体9内，过滤网10端面和下壳体9底面贴合，大端也有一小段插入下壳体9内，大端外径和和下壳体内径相同，这样可以限制过滤网的径向位移，过滤网小端外侧和下壳体内壁之间形成环形气流通道15，过滤大端外侧和上壳体内壁之间形成环形气流通道16，过滤网集中在排气孔17附近，增加了过滤网强度，和原有结构过滤网相比，本发明的气流通道增加了30%~45%。

本发明中自动传火药3的放置位置偏离发生器的中心轴线2。燃烧室盖4的圆弧面上设计有凹坑5内，凹坑5偏离燃烧室盖4的中心线4a3，凹坑5的底部设有底孔6。自动传火药3放置在凹坑5内，发生器装配好后自动传火药的两个端面分别和上壳体8的底面8a1、凹坑5的底面5a1紧密接触。自动传火药3引爆以后产生的火焰及大量热粒子直接穿过底孔6将产气药7引燃，起到自销毁的作用。由于自动传火药3的位置正好位于产气药7装药空间的中间，故能可靠引燃产气药7。

PBKN片状传火药1的主要成分为硼粉和硝酸钾，PBKN片状传火药1引燃后产生的大量炽热粒子能将产气药7可靠点燃。本发明中采用模压PBKN药片作为传火药，60L压力容器的P-t曲线呈S型，如图9，对气袋展开初期起着很好的保护作用。

图10为本发明和现有烟火式气体发生器在60L密闭容器内点火后的典型P-t曲线对比图（+23℃）。

图11中，模压成型的PBKN片状传火药1，药片直径D为3mm，厚度h为1.1mm~1.2mm，侧压强度≥25N。

Claims (4)

1.一种小型化气体发生器，其主体由上下压装在一起的上壳体（8）和下壳体（9）构成，其特征在于：主体内设有燃烧室、点火室；

点火室内有装于下壳体（9）底部中心孔的基座（11）、装于基座（11）上的点火壳体（14）、装于基座（11）内孔的电爆管（12）、置于点火壳体（14）内的片状传火药（1）；所述点火壳体（14）环形周面上设有传火孔；

所述上壳体（8）环形周面上设有排气孔（17）；所述排气孔（17）内侧粘贴有金属箔片；

燃烧室由过滤网（10）的内壁、点火壳体（14）的外壁、燃烧室盖（4）及缓冲垫（13）围成；燃烧室内装有产气药（7）；过滤网（10）为台阶筒状结构；过滤网（10）小台阶段插装入下壳体（9）内；过滤网（10）小台阶段外壁与下壳体（9）内壁之间形成环形下气流通道（15）；过滤网（10）大台阶段外壁与上壳体（8）内壁形成环形上气流通道（16）。

2.根据权利要求1所述的小型化气体发生器，其特征在于：所述燃烧室盖（4）上设有一凹槽（5），凹槽（5）内放置有一自动传火药（3）；凹槽（5）底部设有底孔（6）；所述凹槽（5）设置于燃烧室盖（4）偏离中心轴线的位置以避免与点火壳体（14）干涉。

3.根据权利要求1所述的小型化气体发生器，其特征在于：所述片状传火药（1）的直径D为3mm，厚度h为1.1mm~1.2mm，侧压强度≥25N。

4.根据权利要求1所述的小型化气体发生器，其特征在于：所述上壳体（8）顶部为与燃烧室盖（4）配合的圆顶形。