CN106660511B - 带有可缩回活塞的点火器组件 - Google Patents

带有可缩回活塞的点火器组件 Download PDF

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Abstract

本发明的充气机(10)具有充气机壳体(12)、扩散器(30)、易破闭合件(40)和点火器组件(20)。点火器组件(20)具有点火器壳体(22)、电致动且装配在点火器壳体(22)端部中的引火器(60)和附接至点火器壳体(22)的可缩回活塞(50)。在致动引火器(60)时，可缩回活塞(50)向前推进对易破闭合件(40)的破坏，从而释放气体，随着受压气体释放出扩散器(30)，可缩回地推动活塞(50)回到点火器壳体(22)中或点火器壳体(22)上。

Description

带有可缩回活塞的点火器组件
技术领域
本发明涉及点火器组件，该点火器组件带有机械活塞，以打开用于安全气囊组件的密封的受压充气机。
背景技术
已经长久以来使用通常被称作充气机的受压充气装置来对安全气囊充气。这些装置可与气体发生剂结合以形成混合充气机，混合充气机释放受压气体并同时使推进剂燃烧以产生附加的充气气体。
替代地，在充气装置中可不使用推进剂或发生剂，而仅使用所存储的受压气体。
在这两种型式的充气机中，点火器或引火器接收来自碰撞传感器的电信号，且点火器点火使密封破裂，以释放气体，并可选地点燃混合充气机中的发生剂。
如在US 5,076,607、US 5,462,307和US 5,584,505中所教导的，为了提高可靠性，可使用机械装置来破坏密封，并且全都使用机械活塞来破坏密封。这些活塞将在冲击期间可靠地打破密封，但当活塞运动进入相对于扩散器通道为开口阻挡构造中时，这些活塞可能引起气体的不稳定释放。这可能引起一个或多个开口中的阻塞，从而可能导致与均匀的气流相关的问题并产生在通常的推力不变扩散器中不期望的推力效果。为了避免该情形，已将扩散器定位在一侧上或甚至定位在远端处。然而，这使得充气机体积大或长于不这样定位所需要的。
本发明以更简单且更有效的方式克服了这些缺点，不仅避免流动开口被阻塞的可能性，还允许充气机使用更高的压力和更廉价的气体。
发明内容
本发明具有充气机壳体、扩散器、易破闭合件和点火器组件。
充气机壳体存储受压的充气气体。易破闭合件将受压充气气体密封在充气机壳体内部。扩散器具有多个孔用于引导气流。
点火器组件具有点火器壳体、电致动且装配在点火器壳体端部中的引火器和附接(固定)至点火器壳体的可缩回活塞。在致动引火器时，可缩回活塞推进，对易破闭合件进行冲击和破坏，从而释放气体，随着受压气体释放出扩散器，可缩回地推动活塞回到点火器壳体中或点火器壳体上，其中活塞具有套管部，套管部具有一个或多个排气孔。
点火器组件使位于点火器壳体的端部中的引火器延伸通过一开口，以通至引火器的电连接件。点火器壳体向内延伸，从而形成腔室以保持引火器的一部分。在与引火器相对的端部处，可缩回活塞可被保持在点火器壳体的腔室中。套管部的尺寸定为装配在腔室内部。可缩回活塞具有冲击端，冲击端与易破闭合件的破裂部间隔开一距离d，且套管部的长度e超出距离d，在引火器致动时，可缩回活塞运动以打破破裂部。可缩回活塞具有基座部，基座部定位在套管部与冲击端之间。冲击端的直径小于易破闭合件的破裂部。可缩回活塞从冲击端至基座部的直径恒定地在直径上增长，直至基座部。套管部具有与基座部相邻的突出环，以压配到点火器壳体的腔室中。
较佳地，可缩回活塞的尺寸定为在与引火器相对的端部处装到点火器壳体上。
点火器组件具有点火器壳体，点火器壳体构造为在第一端处接纳引火器。引火器具有电连接件，电连接件延伸以附连至用于致动引火器的接线连接件。组件附接至扩散器的端部，且使得可缩回活塞在与第一端相对的第二端处附连至点火器壳体，并使可缩回活塞与易破闭合件对准。点火器壳体在引火器与可缩回活塞之间具有开口通道或腔室。可缩回活塞适应于一体地装配入腔室内或从外部装到腔室上，从而在所述第二端处闭合腔室。
可缩回活塞具有具有减小直径的碰撞件或冲击部。冲击部在点火器壳体处从基座起延伸至冲击端或冲击末端。冲击部的长度至少有几毫米。在组装时，冲击端固定在离易破闭合件的破裂部一距离(d)处。可缩回活塞具有中空排气套管部，中空排气套管部的尺寸定为装配在点火器壳体上或优选地装配在点火器壳体的腔室内部。套管部和点火器壳体可形成为圆柱形管道，圆柱形管道的尺寸定为在组装时装配在一起。套管部从活塞的基座起延伸，且其长度e大于冲击端与易破闭合件的破裂部之间的距离d。这允许活塞由于引火器的点火而推进，以使易破闭合件在冲击时破裂或打破，并允许活塞行进小于e的距离，并被破裂的闭合件或充气机壳体止挡。对冲击和行进距离的该控制保持套管部至少部分在点火器壳体上或点火器壳体内。套管具有一个或多个、优选地为两个排气孔，以释放由引火器所产生的气体压力。随着气体向外排出，受压充气机气体将活塞推回点火器壳体上或点火器壳体中至缩回位置。
可缩回活塞被点火器壳体引导并在充气机内的扩散器位置处保持对中(居中)。这阻止了可缩回活塞脱开，且成为对任何气流开口的阻碍。
在优选的实施例中，可缩回活塞可在基座处或附近包括周向槽，这些槽提供以压配关系就地保持活塞和点火器壳体的手段，以在引火器被致动时允许更可预期的分离。
此外，本发明还提供了一种充气机，包括：用于存储受压充气气体的充气机壳体；将充气气体密封在充气机壳体内部的易破闭合件；附连至充气机壳体的端部的扩散器，扩散器具有多个孔，用于引导气流；用于释放气流的点火器组件，点火器组件具有点火器壳体、电致动且装配在点火器壳体端部中的引火器和附接至点火器壳体的可缩回活塞；且其中，在致动引火器时，可缩回活塞推进，从而冲击和打破易破闭合件，从而释放气体，可缩回地推动活塞回到点火器壳体中或点火器壳体上，其中活塞具有套管部，套管部具有一个或多个排气孔。
在上述充气机中，扩散器使点火器组件与引火器一起保持在位，且点火器壳体的端部延伸通过扩散器中的开口，以通至引火器的电连接件。此外，易破闭合件附接至扩散器的端部，而扩散器附接至充气机壳体。
附图说明
将参照附图仅以示例的方式描述本发明，附图中：
图1是本发明的充气机的平面图，以剖视图示出了点火器组件、扩散器和易破闭合件的各部分。
图2是本发明的扩散器和点火器组件的剖视图。
图3是本发明的扩散器和点火器组件的立体图。
图4是扩散器的剖视图。
图5是易破闭合件的立体图。
图6A是可缩回活塞的顶部的立体图。
图6B是从套管部的开口端看的可缩回活塞的顶部的立体图。
图6C是可缩回活塞的平面图。
图7A－7C示出了活塞如何在致动时运动而不从点火器壳体脱开。
图8是替代的实施例，其中，可缩回活塞装配在点火器壳体上。
具体实施方式
参考图1，示出了充气机。充气机10被示出具有压力容器12，受压气体被包含并保持在由易破闭合件40密封的压力容器12中。如所示的，易破闭合件40将充气气体与扩散器30和点火器组件20分离。如所示的，点火器组件20具有引火器(squib)60，引火器60带有电连接件62，电连接件62可附连至接线连接件，以接收电信号来致动引火器60。点火器组件20还具有点火器壳体22，如所示的，可缩回活塞50被放置于点火器壳体22内。
如图2中进一步示出的，整个组件牢固地固定在扩散器30中。在图2中，示出了局部剖视图，其中，点火器壳体22已被剖开，从而暴露出引火器60的一部分和可缩回活塞50。在图2中，围绕在点火器组件20外部所示出的是金属丝过滤网70。该过滤网70将捕获从扩散件30喷射出的任何推进剂或碎屑。
图3是完全组装好的点火器组件20的立体图，示出了点火器壳体22，其中，可缩回活塞50被插入点火器壳体22内部并固定至点火器壳体22，使得整个组件成为一个用于使易破闭合件40破裂的紧凑的装置。
参考图4，扩散器30被示出具有多个开口32，多个开口32允许气体被排出以例如充填安全气囊。扩散器30具有大端34压力容器12，该大端34翻卷在点火器壳体22的相邻端周围。在扩散器30的相对的小端36处是开口36a。端部36被插入压力容器12的开口端中。该构造将扩散器30固定地安装至压力容器12；扩散器30可在示出为位置14的位置处被焊接或以其它方式固定至压力容器12。
参考图5，以立体图示出了易破闭合件40，易破闭合件40具有凸缘42，凸缘42如图1和2中所示装配在扩散器上。该凸缘42密封住扩散器30，并阻止气体过早地从壳体释放。如所示的，易破闭合件40向内延伸至扩散器30中，从而使得圆柱形部44延伸进入扩散器30，其中，圆锥形部46延伸至破裂部48，破裂部48具有足够小的直径，该直径小到使得易破闭合件40能够在引火器60的致动时轻易地被可缩回活塞50造成的冲击所破坏。如所示的，易破闭合件40提供独特的机械结构，该机械结构能够吸收可缩回活塞50的冲击载荷，从而使得破裂部48在被冲击时利落地打破，但由于易破闭合件40的剩余部分的结构完整性而阻止活塞50运动得更远。
参考图6A、6B和6C，示出了可缩回活塞50。可缩回活塞50具有圆柱形套管部52。圆柱形套管部52具有多个开口54，多个开口54允许在致动时由引火器产生的气体从套管部52内部排出，从而当在易破闭合件40处发生破裂时，允许可缩回活塞50被离开压力容器12的受压气体移动，并允许降低内部压力。可缩回活塞50的冲击端55的尺寸定为具有对应于易破闭合件40的破裂部48的直径。如所示的，可缩回活塞50的直径稍小于破裂部48，因而在冲击时，可缩回活塞50可进入易破闭合件40一小段距离。如所示的，冲击端55是稍圆柱形的，然后，其向外张开至一增加的直径、到达可缩回活塞50的基座部58。围绕基座部58的外周缘是突出环59。如所示的突出环59以压配关系而紧装配至点火器壳体22中，使得当引火器60被激活时，装置的将活塞50与点火器壳体22保持在一起的该部分被压力克服，从而允许可缩回活塞50向前推进以破坏易破闭合件40。如所示的，当闭合件40被破坏时，由于沿基座部58与端部55之间的弯曲或圆锥形部段57的增加的直径，活塞50限制了行进的量。这阻止装置使其不能延伸远于一固定距离。一旦延伸到该距离，活塞50就停止。随着可缩回活塞50向前运动，开口54由于活塞50相对于点火器壳体22运动而暴露。随着开口54暴露，内部气体被释放，且如前所述，由于所导致的气体从压力容器12涌入扩散器30中，故而允许活塞50被缩回。由于可缩回活塞50从不脱离与点火器壳体22的内表面的接触，故而，可缩回活塞50完美对中，且在存储气体释放时，可缩回活塞50会运动回到或接近其在点火器壳体22内部的原始位置。这确保了可缩回活塞50不会变得脱开或运动进入阻挡扩散器30的任何开口32的位置。这独特地允许了扩散器30以性能的高可靠性运行，而不引起对从混合或气体填充的充气机中排出的气流任何不正常的阻碍。
图7A、7B和7C示出了点火器组件20的视图，其中，如上所述的活塞50装配入点火器壳体22中，并示出了易破闭合件40与冲击端55之间的距离。在图7A的步骤一、引火器60的预点燃(步骤)中，充气机10以其完全加载位置被示出。在引火器60的致动时，参见图7B，引火器60中的推进剂将可缩回活塞50向前推动，从而破坏易破闭合件40的破裂部48。随着活塞50的冲击端55刺穿易破闭合件40，由引火器推进剂所产生的气体通过可缩回活塞50的套管部中的开口54被射出。参见图7C，随着气体从点火器壳体22内部排出且可缩回活塞50经历压力容器12内部的压降，充气气体将可缩回活塞50推回进入点火器壳体22中，回到完全或几乎完全缩回的位置；在该位置，充气气体也通过扩散器30的排气开口32被排出或释放以使安全气囊(未示出)充气。如所示的，可缩回活塞50从不脱离与点火器壳体22的接触，且由此，可缩回活塞50在整个致动过程中完全对中。这确保了整个点火器组件20可执行其以下功能：由可缩回活塞50的冲击引起的刺穿并破坏易破闭合件40的破裂部48，可缩回活塞50接着被同心地推回壳体中，使得点火器组件20不会阻挡任何扩散器开口32或阻止所示任何气流。
参考图8，示出了本发明的替代实施例，其中，可缩回活塞50安装在点火器壳体22的外表面上，使得点火器壳体22作为用于可缩回活塞50安置于其上的圆柱形立柱或引导件。其功能与其它点火器壳体22的功能基本相同，该点火器壳体22也阻止可缩回活塞50从点火器壳体22脱开，并因而阻止对扩散器气体排气开口32的任何可能阻碍。
进一步参考图7，重要的是注意到可缩回活塞50的冲击端55与易破闭合件40之间的间隙设定为距离(d)。套管部52延伸的长度为距离(e)。距离(e)比距离(d)长得多，因而如前所述，在刺穿破裂部48时，可缩回活塞50的基座部58与冲击端55之间的具有增加直径的表面57推压闭合件40。这阻止了进一步运动并限制使得运动的距离总是小于尺寸(e)。在这些情形中，从充气机10内部施加的压力推压活塞50，从而迫使活塞50如前所述回到点火器壳体22中或点火器壳体22上。
如所示的，重要的是注意到闭合件40的形状和活塞冲击端55已被设计成使得闭合件40不仅是半球形或拱顶形，而是在顶部中包含平坦(平面)区域，以被活塞端部55冲击并紧接着被圆锥形区域57冲击。该平坦区域必须在端部55的冲击闭合件40中的平坦区域的路径上，以在材料由于冲压应力造成较弱之处使其破裂并弯曲成圆形角部，因而如规则的盘状物那样系统地分离。接着，活塞通过闭合件40与端部55之间的范围(半径)刺入闭合件40内部，且活塞本体50能够在相对侧上使圆锥变形，从而压迫第二圆形角部，直至冠部的分离，冠部通常保留在活塞端部55中。最后，活塞50通常从闭合件40、中心盘和冠部脱离，冠部可为完整的冠部或断裂的冠部。想法是要在开口机构中产生标准的行为，从而减少闭合件40的破碎，以避免金属颗粒的喷射。
在本文中提供的说明书的启示下，本发明的变型是可能的。尽管已出于描述主要发明内容的目的示出了某些代表性实施例和细节，但对本领域技术人员而言显而易见的是可从中作出各种变化和修改而不偏离本发明范围。因而要理解到，可对所描述的具体实施例进行变化，这些变化将在如由以下所附权利要求所限定的本发明的全部预期范围内。

Claims (24)

1.一种点火器组件(20)，用于在组装至充气机(10)时释放气流，所述点火器组件(20)包括：
点火器壳体(22)、电致动且装配在所述点火器壳体(22)端部中的引火器(60)和附接至所述点火器壳体(22)的可缩回活塞(50)；且
其中，在致动所述引火器(60)时，所述可缩回活塞(50)推进，从而冲击并打破易破闭合件(40)，从而释放气体，可缩回地推动所述活塞(50)回到所述点火器壳体(22)中或所述点火器壳体(22)上，其中所述活塞(50)具有套管部(52)，所述套管部(52)具有一个或多个排气孔(54)。
2.根据权利要求1所述的点火器组件(20)，其特征在于，所述点火器组件(20)使位于所述点火器壳体的端部中的所述引火器(60)延伸通过一开口，以通至所述引火器(60)的电连接件。
3.根据权利要求1所述的点火器组件(20)，其特征在于，所述点火器壳体(22)向内延伸，从而形成腔室以保持所述引火器(60)的一部分。
4.根据权利要求3所述的点火器组件(20)，其特征在于，在与所述引火器(60)相对的端部处，所述可缩回活塞(50)被保持在所述点火器壳体(22)的所述腔室中。
5.根据权利要求4所述的点火器组件(20)，其特征在于，所述套管部的尺寸定为装配在所述腔室内部。
6.根据权利要求5所述的点火器组件(20)，其特征在于，所述可缩回活塞(50)具有冲击端(55)，所述冲击端与所述易破闭合件(40)的破裂部(48)间隔开一距离(d)，且所述套管部(52)的长度(e)超出所述距离，在所述引火器(60)致动时，所述可缩回活塞(50)运动以打破所述破裂部(48)。
7.根据权利要求6所述的点火器组件(20)，其特征在于，所述可缩回活塞(50)具有基座部(58)，所述基座部定位在所述套管部(52)与所述冲击端(55)之间。
8.根据权利要求7所述的点火器组件(20)，其特征在于，所述冲击端(55)的直径小于所述易破闭合件(40)的所述破裂部(48)。
9.根据权利要求8所述的点火器组件(20)，其特征在于，所述可缩回活塞(50)从所述冲击端(55)至所述基座部(58)的直径恒定地在直径上增长，直至所述基座部(58)。
10.根据权利要求9所述的点火器组件(20)，其特征在于，所述套管部(52)具有与所述基座部(58)相邻的突出环(59)，以压配到所述点火器壳体(22)的所述腔室中。
11.根据权利要求1所述的点火器组件(20)，其特征在于，所述可缩回活塞(50)的尺寸定为在与所述引火器(60)相对的端部处装到所述点火器壳体(22)上。
12.一种充气机(10)，包括：
用于存储受压充气气体的充气机壳体(12)；
将充气气体密封在所述充气机壳体(12)内部的易破闭合件(40)；
附连至所述充气机壳体(12)的端部的扩散器(30)，所述扩散器(30)具有多个孔(32)，用于引导气流；
用于释放气流的点火器组件(20)，点火器组件(20)具有点火器壳体(22)、电致动且装配在所述点火器壳体(22)端部中的引火器(60)和附接至所述点火器壳体(22)的可缩回活塞(50)；且
其中，在致动所述引火器(60)时，所述可缩回活塞(50)推进，从而冲击和打破所述易破闭合件(40)，从而释放气体，可缩回地推动所述活塞(50)回到所述点火器壳体(22)中或所述点火器壳体(22)上，其中所述活塞(50)具有套管部(52)，所述套管部(52)具有一个或多个排气孔(54)。
13.根据权利要求12所述的充气机(10)，其特征在于，所述扩散器(30)使所述点火器组件(20)与所述引火器(60)一起保持在位，且所述点火器壳体的端部延伸通过所述扩散器(30)中的开口，以通至所述引火器(60)的电连接件。
14.根据权利要求12所述的充气机(10)，其特征在于，所述易破闭合件(40)附接至所述扩散器(30)的端部。
15.根据权利要求14所述的充气机(10)，其特征在于，所述扩散器(30)附接至所述充气机壳体(12)。
16.根据权利要求12所述的充气机(10)，其特征在于，所述点火器壳体(22)相对于所述扩散器(30)向内延伸，从而形成腔室以保持所述引火器(60)的一部分。
17.根据权利要求16所述的充气机(10)，其特征在于，所述可缩回活塞(50)在与所述引火器(60)相对的端部处被保持在所述点火器壳体(22)的所述腔室中。
18.根据权利要求17所述的充气机(10)，其特征在于，所述套管部的尺寸定为装配在所述腔室内部。
19.根据权利要求18所述的充气机(10)，其特征在于，所述可缩回活塞(50)具有冲击端(55)，所述冲击端与所述易破闭合件(40)的破裂部(48)间隔开一距离(d)，且所述套管部(52)的长度(e)超出所述距离，在所述引火器(60)致动时，所述可缩回活塞(50)运动以打破所述破裂部(48)。
20.根据权利要求19所述的充气机(10)，其特征在于，所述可缩回活塞(50)具有基座部，所述基座部定位在所述套管部(52)与所述冲击端(55)之间。
21.根据权利要求20所述的充气机(10)，其特征在于，所述冲击端(55)的直径小于所述易破闭合件(40)的破裂部(48)。
22.根据权利要求21所述的充气机(10)，其特征在于，所述可缩回活塞(50)从所述冲击端(55)至所述基座部(58)的直径恒定地在直径上增长，直至所述基座部(58)。
23.根据权利要求22所述的充气机(10)，其特征在于，所述套管部(52)具有与所述基座部(58)相邻的突出环(59)，以压配到所述点火器壳体(22)的腔室中。
24.根据权利要求16所述的充气机(10)，其特征在于，所述可缩回活塞(50)的尺寸定为在与所述引火器(60)相对的端部处装到所述点火器壳体(22)上。
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