CN108603740A

CN108603740A - 气体发生器

Info

Publication number: CN108603740A
Application number: CN201680074132.6A
Authority: CN
Inventors: G·普里马; S·科恩克
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Autoliv Development AB
Priority date: 2015-12-18
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2018-09-28
Anticipated expiration: 2036-12-16
Also published as: US20190001917A1; FR3045811B1; WO2017103135A1; US10549714B2; CN108603740B; EP3390956A1; JP6556359B2; JP2018537347A; EP3390956B1; FR3045811A1

Abstract

本申请涉及一种气体发生器，包括：‑至少一种烟火材料，‑至少一个子组件，其至少由第一部件和第二部件形成，‑至少一个第三部件，其固定到第一部件和第二部件中的至少一个上，其特征在于，所述第一部件和第二部件中的一个和所述第三部件均包括索引界面，所述索引界面被布置为在所述第一部件和第二部件中的一个和所述第三部件之间暂时阻挡至少两个自由度。

Description

气体发生器

技术领域

本发明总体上涉及一种例如被安装在汽车安全模块(例如安全气囊)中的气体发生器。

背景技术

现有技术中已知将气体发生器部件彼此摩擦焊接以获得坚固的组件。例如，文件FR2922007公开了一种气体发生器，其包括通过摩擦焊接在一起的三个部件。然而，该系统特别具有制造复杂的缺陷，因为它必须首先将两个部件焊接在一起，然后通过摩擦焊接在第三部件上。这种中间操作会延长周期并增加制造成本。

发明内容

本发明的一个目的是弥补上述缺陷，特别是，首先，提出一种气体发生器，其包括通过摩擦焊接操作而焊接在一起的三个部件，并且其组装不需要复杂的操作。

为此，本发明的第一方面涉及一种气体发生器，其包括：

-布置成产生气体的至少一种烟火材料，

-至少一个子组件，其至少由通过摩擦焊接固定在一起的第一部件和第二部件形成，

-至少一个第三部件，其通过摩擦焊接固定到第一部件和第二部件中的至少一个上，

其特征在于，所述第一部件及第二部件中的一个和所述第三部件均包括索引界面，所述索引界面被布置为暂时阻挡所述第一部件及第二部件中的一个和所述第三部件之间的至少两个自由度，以允许所述第一部件及第二部件中的一个和所述第三部件同时惯性焊接到所述第一部件及第二部件中的另一个。根据该实施方式，第三部件被索引到另外两个中的一个，在摩擦焊接期间由另外两个中的一个驱动，这允许在另一部件上同时进行摩擦焊接。提供索引界面以在摩擦焊接操作之前在所述第一部件及第二部件中的一个和所述第三部件之间提供可移除的或可逆的索引。换句话说，只需要将第三部件(例如通过自由地或加力地互锁，由地或加力地插入，搭扣固定)索引到第一部件和第二部件中的一个上或第一部件和第二部件中的一个中，以在摩擦焊接在第一部件和第二部件中的另一个之前，在制造期间获得中间组件。因此，可以理解的是，在焊接操作期间可以仅为第一部件和第二部件提供夹持工具，因为第三部件由第一部件或第二部件索引。因此制造简化，速度更快，所需投资更少。

有利的是，第一部件和第二部件沿着摩擦焊接区域固定在一起，并且通过第一部件和第二部件的所述摩擦焊接将第三部件固定到第一部件和第二部件中的至少一个上(或称为惯性摩擦焊接)。根据该实施方式，三个部件仅有一个摩擦焊接区域。需要提醒的是，摩擦焊接是通过将待接合的部件按压在一起而实现的，其中一个部件是固定的并且另一个是旋转的，从而导致由摩擦引起的温度升高；温度升高有利于来自两个部件的糊状物质的混合以允许两个部件组装起来。摩擦焊接区域的特征至少在于在操作期间已经回流的材料的焊道或毛刺的存在(如果需要，可以任选地通过额外的操作除去焊道)。焊接区域通常是防水的，并且非常坚固。根据该实施方式，第一部件、第二部件和第三部件被焊接在相同的区域中，材料的焊道或毛刺是公共的，这减小了组件的整体尺寸。事实上，没有必要留下空间来形成两个独立的焊道。也可以在微观层面上查看材料，证实这三个部件共享相同的热影响区域。

有利地，第一部件和第二部件具有预定厚度的壁，第三部件具有厚度小于第一部件和/或第二部件厚度的一半的壁。也就是说，第三部件比第一部件和/或第二部件薄得多，这允许摩擦焊接而不影响第一部件和第二部件之间的固定，并且允许通过摩擦将薄的部件固定在后得多的部件上，在焊接操作期间第一部件或第二部件用作第三部件的支撑。换句话说，本发明提出将薄的第三部件摩擦焊接在与其它两个较厚部件之间的焊缝相同的位置，这使得能够摩擦焊接这种本不能摩擦焊接的薄的第三部件。在第一部件和第二部件之间获得稳固的焊缝，并且在第三部件与第一部件和/或第二部件之间形成至少一个密封焊缝。有利地，第一和第二部件的厚度在1.2mm和3mm之间，第三部件的厚度在0.5mm和1.5mm之间。

有利地，摩擦焊接通过旋转惯性工具焊接操作来执行，并且索引界面被布置为确保第三部件通过所述第一部件和第二部件中的一个的旋转驱动，在焊接操作期间，在旋转惯性工具和第三部件之间不接触。

有利地，索引界面布置成确保由所述第一部件和第二部件中的一个引起的沿着旋转惯性工具的旋转轴线的第三部件的平移停止。换句话说，索引在锻造力的方向上提供机械止动。

有利地，所述第一部件和第二部件中的一个和所述第三部件均具有焊接到所述第一部件和第二部件中的另一个的侧壁，并且所述第三部件的侧壁保持在所述第一部件和第二部件中的一个的侧壁处。因此，通过摩擦焊接的壁和提供部件的保持和居中的壁是同一壁。因此居中和保持是有效的，因为它靠近产生所有内力的焊接区域。

有利地，索引界面包括所述第一部件和第二部件中的一个和/或第三部件的侧壁的点变形区域。索引界面可以包括1到10个点变形，并且优选地包括6个变形。优选地，变形相对于气体发生器的旋转对称轴成对径向相对。在这种构造中，轴向焊接力对第三部件的凹陷的影响是有限的。

有利地，变形区域是朝向发生器内部的凹部。这种凹部很容易通过排斥材料的压制和冲压来制造。

有利地，索引界面形成用于设置在子组件上的第四部件的锚定区域。用作所述第一部件和第二部件中的一个的壁的一面上的索引的凹部可以自然地用作所述第一部件和第二部件中的一个的壁的另一面上的压接锚定件。实际上，压接需要凹陷部(凹槽、凹陷，凹部)，并且本发明提出用于第三部件的索引界面。换句话说，索引界面在第一部件或第二部件上重新使用以压接第四部件。

有利地，第四部件包括布置成用作气体发生器在汽车安全模块中的固定接口的法兰。可以提供固定孔或法兰上的螺栓。

有利地，该子组件形成包含加压气体的腔室。

有利地，该子组件形成所述气体发生器的燃烧室并包括布置成控制所述至少一个烟火材料的加压燃烧的至少一个喷嘴，以及第三部件被布置在所述至少一个喷嘴和所述至少一个烟火材料之间。第三部件位于烟火材料和喷嘴或喷嘴之间的燃烧室的中心。

烟火材料可以是在燃烧室中松散装载的颗粒形式，但也可以是整体块的形式。

有利地，气体发生器包括布置在第三部件和所述至少一个喷嘴之间的至少一个过滤器。

有利地，第三部件是锁定网格。这样的网格，通过摩擦焊接，然后被牢固地连接到所述发生器结构，其允许承受在气体发生器的操作期间所产生的气体流量(几升至十几升气体，在0.1和10摩尔气体之间，在5ms至100ms之间的时间内通过电网)。

有利地，第三部件是盖子。由摩擦焊接提供的密封确保了烟火材料防水存放很长时间(例如长达15年)。

有利地：

-第一部件包括布置在底部和开口之间的底部和侧壁，所述开口布置成在制造气体发生器期间接收所述至少一种烟火材料，

-第三部件包含在第一部件中，并且布置在开口和所述至少一种烟火材料之间。

有利地，第一部件包括侧壁，第三部件包括至少部件地匹配第一部件的侧壁的侧壁。

有利地：

-第二部件具有壁，

-第一部件包括垂直于第二部件的壁的侧壁，

-第三部件包括垂直于第二部件的壁的侧壁，

并且在所述第二部件的所述壁，所述第一部件的所述垂直侧壁和所述第三部件的所述垂直侧壁的接合处执行摩擦焊接。

有利地，第一部件的侧壁和第三部件的侧壁之间的间隙半径小于0.5mm。

有利地，子组件形成壳体，并且第二部件闭合第一部件的开口。

本发明的第二方面涉及一种汽车安全模块，其包括根据本发明的第一方面所述的至少一个气体发生器。

本发明的第二方面涉及一种机动车辆，其包括根据本发明的第一方面所述的至少一个气体发生器。

因此，本发明的一个方面涉及一种气体发生器，其包括：

-布置成产生气体的至少一种烟火材料，

-至少一个子组件，所述子组件至少由沿着摩擦焊接区域通过摩擦焊接固定在一起的第一部件和第二部件形成；

-固定到子组件的至少一个第三部件，

其特征在于，所述第三部件通过所述第一部件和第二部件在所述摩擦焊接区域的所述摩擦焊接固定到所述第一部件和第二部件中的至少一个。

有利地，第一部件和第二部件中的一个和第三部件均包括索引界面，该索引界面被布置为暂时阻挡所述第一部件和第二部件中的一个和第三部件之间的至少两个自由度，以允许所述第一部件及第二部件中的一个和所述第三部件同时惯性焊接到所述第一部件及第二部件中的另一个。

本发明的最后一个方面涉及一种制造根据第一方面所述的气体发生器的方法，包括以下步骤：

-将第三部件索引到第一部件和第二部件中的一个，

-将所述第一部件和第二部件中的一个摩擦焊接在第一部件和第二部件中的另一个上。

附图说明

通过阅读下面通过非限制性示例给出并由附图示出的本发明的实施例的详细描述，本发明的其他特征和优点将更清楚地显现，其中：

图1示出了根据本发明的气体发生器的截面，其包括由两个摩擦焊接部件形成的燃烧室；

图2示出了在摩擦焊接区域处的图1的气体发生器的细节。

具体实施方式

图1示出了一种气体发生器，其包括基本上通过摩擦焊接到第二部件20上的第一部件10形成的燃烧室60，且其含有烟火材料70，子点火器组件80和第三部件30。

第四部件40通过压接来固定在第一部件10上以定位所述第二部件和布置在第四部件40上的扩散孔。此外，第四部件40包括法兰，该法兰上定位有螺栓41，以将气体发生器固定到安全模块(气囊)，或直接固定到例如车辆方向盘上。

烟火材料70是在燃烧室60中松散装载的颗粒形式，但也可以考虑以有序晶片形式装载，或甚至提供推进剂的整体块的形式的烟火材料。

点火子组件80在此被包覆成型在第一部件10上，以将其外壳定位在燃烧室中，并且具有从气体发生器外部可接触的连接销。然而，其他组装也是可能的，例如将电子烟火式点火器压接在焊接到第一部件10上的金属部件上。

气体发生器具有旋转的形状、圆盘形状，并且如上所述，第一部件10摩擦焊接到第二部件20。实际上，旋转几何形状的部件非常适合于这种摩擦焊接，也称为旋转惯性工具焊接。在这种焊接操作中，两个待焊接的部件牢固地保持在夹爪中，并且一个(例如第一部件10)高速旋转，然后被推向保持静止的第二部件20。因此产生这两个部件之间的摩擦，这导致材料的加热并因此软化，这允许在轴向推力的作用下将两个部件彼此固定在一起。

这种焊接的结果在图1中以焊道区两侧的材料的焊道或毛刺的形式可见。布置在第一部件10的任一侧上的这些焊道91和93在图2中更好地可见。这些焊道91和93基本上由第一部件10的材料和第三部件30的材料制成，该第一部件10在摩擦焊接过程中，在轴向力或锻压力的作用下“凹陷”。应当注意的是，在两个部件焊接到第二部件20上时，仅形成两个焊道91和93。该凹陷或者说轴向位移也可以称作“材料消耗”，需要最小的材料消耗以获得用于气体发生器的摩擦焊接的足够的强度和密封。例如，如果第一部件10具有2毫米的厚度，那么可以认为，如果材料消耗在1.5和2.5毫米之间，则摩擦焊接将能够承受发生器中的压力条件。为了使焊接符合规格，有必要将两个待焊接的部件充分加热，所以最好选择类似的部件厚度，否则只有两个零件中的一个会变热。因此，不可能焊接两个厚度明显不同的部件。然而，本发明提供的焊接能够在同一时间和同一位置焊接两个厚的部件(第一部件10和第二部件20)和因为太容易变形而不容易通过仅惯性焊接的更薄的第三部件30。

当然，还要监测其他参数，例如旋转速度和锻造力。也可以实践氦密封测试，以验证该焊接符合在车辆安全中现行的密封标准，例如2013年4月第二次修订的USCAR-24标准。例如，对于一个全烟火式发生器，具有小于1.10^-4cm³.atm^-1.s^-1的氦泄漏率的燃烧室可以被认为是密封的(在燃烧室中初始具有100％的氦)。

如上所述，第三部件30布置在燃烧室60中，在烟火材料70和第二部件20的喷嘴21之间，其被布置为一旦通过子点火组件80点燃(典型地，在交通事故之后，由电子中央单元检测到)，则控制所述烟火材料70的燃烧。

如在图1特别是在图2中看到的那样，第三部件被固定到所述第一部件10和第二部件20，在联接这两个部件10和20的同一摩擦焊接处。实际上，材料的焊道93既由第一部件10的材料也由第三部件30的材料制成，特别是，它不在这两个部件10和30之间形成。第一部件10和第三部件30的壁或中心位于材料的焊道91和93之间。

此外，也可以在如图2的界面处看到，在第一部件10、第二部件20和第三部件30之间不再存在间隙或空间。换言之，这三个部件10、20和30以连续的方式从一个部件到另一部件。在图2中示出虚线92和94以显示这些部件之间的材料的连续性。

第三部件30在于第一部件10和第二部件20相同的摩擦焊接区域处焊接。本发明因此设置相对于第一部件10索引第三部件30，以允许三个部件10、20、30之间同时进行焊接。实际上，第一部件10包括由在其侧壁上的凹部11形成的索引界面，其与由第三部件30的侧壁上的凹部31形成的第三部件30的索引界面相匹配。

因此，第三部件30可在焊接操作之前被压入或插入第一部件10，这两个部件10和30从而形成可以通过仅抓取第一部件10而进行操作的子组件(例如当第三部件30被强制地插入时)，并且摩擦焊接到第二部件20上。实际上，第一部件10和第三部件30的索引界面允许围绕气体发生器的轴线100(摩擦焊接期间的旋转轴线)在两个部件之间旋转锁定，以及沿着该同一轴线100的平移止动，以避免在第三部件30在焊接操作期间施加的锻造力的作用下相对于第一部件10后退。

因此，本发明使得可以在同一焊接操作期间同时焊接第一部件10、第二部件20和第三部件30，并且不需要特定的工具来夹持第三部件30(因为其被第一部件10保持和索引)。

此外，本发明提出将第三部件30附接到与第一部件10和第二部件20相同的摩擦焊接区域，这限制了材料的焊道的数量。

另外，指向气体发生器的轴线100(朝向其内部，即朝向燃烧室60)的凹部11形成用于压接操作的理想界面。实际上，这样的中空几何形状使得可以在压接操作期间(在本案例中为径向)推动外部部件的材料。

因此，第四部件40被压接到第一部件10上，其中第四部件的区域43被推入第一部件10的凹部11中。与第一部件的索引界面公共的该压接界面因此能够简化零件的设计和制造，这导致了成本简化。

应该理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以对本说明书中描述的本发明的各种实施例做出对本领域技术人员显而易见的各种修改和/或改进。

Claims

1.一种气体发生器，包括：

-布置成产生气体的至少一种烟火材料(70)，

-至少一个子组件，其至少由通过摩擦焊接固定在一起的第一部件(10)和第二部件(20)形成，

-至少一个第三部件(30)，其通过摩擦焊接固定到所述第一部件(10)和所述第二部件(20)中的至少一个上，

其特征在于，所述第一部件(10)和第二部件(20)中的一个和所述第三部件(30)均包括索引界面，所述索引界面被布置为在所述第一部件(10)和第二部件(20)中的一个和所述第三部件(30)之间暂时阻挡至少两个自由度，以便以允许所述第一部件(10)和第二部件(20)中的一个和所述第三部件(30)同时惯性焊接到所述第一部件(10)和第二部件(20)中的另一个上。

2.根据前述权利要求所述的气体发生器，其中所述第一部件(10)和所述第二部件(20)沿着摩擦焊接区域固定在一起，并且其中所述第三部件(30)在所述摩擦焊接区域处通过所述第一部件和第二部件(10,20)的所述摩擦焊接来固定到所述第一部件(10)和所述第二部件(20)中的至少一个。

3.根据前述权利要求中任一项所述的气体发生器，其中所述第一部件(10)和所述第二部件(20)具有预定厚度的壁，并且其中所述第三部件(30)具有厚度小于第一部件和/或第二部件(20)的厚度的一半的壁。

4.根据前述权利要求中任一项所述的气体发生器，其中所述摩擦焊接通过旋转惯性工具的焊接操作来执行，并且其中所述索引界面被布置为在焊接操作期间确保由所述第一部件(10)和第二部件(20)中的一个驱动所述第三部件(30)旋转，而旋转惯性工具和所述第三部件之间没有接触(30)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的气体发生器，其中，所述索引界面包括所述第三部件(30)的侧壁和/或所述第一部件(10)和第二部件(20)中的一个的侧壁的点变形区域。

6.根据前述权利要求所述的气体发生器，其中所述变形区域是朝向发生器内部的凹部(11)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的气体发生器，其中，所述索引界面形成用于压接在所述子组件上的第四部件的锚固区域(43)。

8.根据前述权利要求所述的气体发生器，其中所述第四部件包括设置成用作所述气体发生器在车辆安全模块中的固定界面的法兰。

9.根据前述权利要求中任一项所述的气体发生器，其中，所述子组件形成气体发生器的燃烧室(60)，并且包括至少一个喷嘴(21)，所述喷嘴(21)设置成控制所述至少一种烟火材料(70)的加压燃烧，并且其中所述第三部件(30)布置在所述至少一个喷嘴(21)和所述至少一种烟火材料(70)之间。

10.根据前述权利要求所述的气体发生器，包括布置在所述第三部件(30)与所述至少一个喷嘴(21)之间的至少一个过滤器(50)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的气体发生器，其中所述第三部件(30)是锁定网格。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的气体发生器，其中，所述第三部件(30)是盖子。

13.根据前述权利要求中任一项所述的气体发生器，其中：

-所述第一部件(10)包括底部和布置在所述底部与开口之间的侧壁，所述开口布置成在所述气体发生器的制造期间接收所述至少一种烟火材料(70)，

-所述第三部件(30)，其容纳在所述第一部件(10)中，并布置在所述开口与所述至少一种烟火材料(70)之间。

14.一种汽车安全模块，其包括根据前述权利要求之一所述的至少一个气体发生器。

15.一种机动车辆，包括根据权利要求1至13中任一项所述的至少一个气体发生器。