CN110139781B - 充气机 - Google Patents

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Abstract

一种筒形充气机(10)，该筒形充气机(10)具有细长的管状外壳(12)、中空管状过滤器以及多个气体发生剂颗粒。细长的管状外壳(12)具有由点火器组件(20)密封的第一端部和由扩散器组件(40)密封的相反的第二端部。扩散器组件(40)具有由易碎箔片(32)密封的第一组排放开口(44)，以及插设并延伸在点火器组件(20)与箔片密封的扩散器组件(40)之间的燃烧腔室(15)。中空管状过滤器(50)定位在燃烧腔室(15)内部并且具有扩大的第一端部(54)和细长的窄部分(52)，扩大的第一端部(54)压靠细长的管状外壳(12)的内壁，细长的窄部分(52)从中空管状过滤器的扩大的第一端部(54)朝向管状外壳(12)的第二端部(16)延伸。

Description

充气机
技术领域
本发明涉及一种气囊充气装置，更具体地涉及一种改进的充气机，其具有填充有气体发生剂的管状筒形外壳，该气体发生剂在被点燃时产生膨胀气体以使气囊垫膨胀。
背景技术
气囊垫通常使用填充有当燃烧时会产生大量膨胀气体的固体烟火材料的充气机进行充气。
这些装置最典型地构造有电子点火装置，该电子点火装置当有信号要点火时会激活爆管，该爆管产生火花以在密封的自成一体的腔室中点燃少量的称为增强剂的推进剂，该腔室通常具有由轴向位于外壳中的破裂盘或易碎箔片密封的一个开口。随着增强剂快速燃烧，箔片密封件破裂并且增强剂的燃料将较大体积的、形式为固体颗粒的、通常储存在较大的燃烧腔室中的气体发生剂材料点燃，气体发生剂材料产生必要的气体以使气囊膨胀。
用于侧面安全气囊的充气机通常是细长的筒形或管状装置。现有技术通常示出的是，具有管状外壳的细长充气机在一个端部具有引发剂/增强剂，在中间具有燃烧腔室，在燃烧腔室与外壳外壁的内/内部表面之间具有通道，并且在与增强剂/引发剂相反的端部具有扩散器机构。许多现有技术专利涉及气体的流动路径及其如何由充气机部件构成，流动路径使气流方向发生变化，因为气体径向溢出并进入围绕燃烧腔室的狭窄中空通道然后轴向流向扩散器/节流阀端部然后最终流出充气机。该狭窄中空通道形成在燃烧腔室的窄部分和外壳管的内壁之间，允许流入到狭窄中空通道中的气体在使密封开口破裂之前冷却，然后从扩散器中溢出。
在现有技术专利：US 9,114,778大赛璐(Daicel)；US 7,669,893高田(Takata)；US8,376,400高田；US8,496,266高田；US8,302,992大赛璐和US 9,051,224中示出了这种构造。这种双壁充气机的使用虽然相当有效，但是特别在外径方面甚至在长度方面具有尺寸损失。
其它现有技术的充气机利用密封的腔室外部的大量过滤器来冷却来自节流阀开口的气体。在现有发明中，气流由沿轴向方向的一个开口控制，该开口用盘或易碎箔片密封。这需要高燃烧速率的推进剂，这具有高的气体温度并且燃烧是不可避免的。
本发明的目的是实现更有效的空间利用，允许更多的燃烧材料储存在较小直径的充气机中，同时仍然提供燃烧气体发生剂材料的必要冷却和碎片过滤。
发明内容
筒形充气机具有细长的管状外壳、中空管状过滤器和多个气体发生剂颗粒。细长的管状外壳具有由点火器组件密封的第一端部和由扩散器组件密封的相反的第二端部。扩散器组件具有由易碎箔片密封的第一组排放开口，以及插设并延伸在点火器组件与箔片密封的扩散器组件之间的燃烧腔室。中空管状过滤器定位在燃烧腔室内部并且具有扩大的第一端部和细长的窄部分，扩大的第一端部压靠细长的管状外壳的内壁，细长的窄部分从中空管状过滤器的扩大的第一端部朝向管状外壳的第二端部延伸。窄部分的一端附接到或邻接扩散器组件的内端部。细长的窄部分与细长的管状外壳间隔开以形成气体排放通风区。多个气体发生剂颗粒至少部分地填充燃烧腔室。在点燃时，气体发生剂颗粒在压力下产生膨胀气体，以进入并穿过中空管状过滤器的窄部分，填充气体排放通风区并且使箔片破裂，打开排放开口并穿过扩散器而排出。
气体排放通风区外部地围绕过滤器的窄部分。气体排放通风区在过滤器的扩大部分之间纵向地延伸到管状外壳的第二端部。膨胀气体产生点燃的气体发生剂的压力，该压力施加径向向内指向充气机的中心轴线的密封件破裂力。优选地，扩散器组件具有径向定位的第二组多个气体排放开口，以径向向外引导气流。
附图说明
将通过示例并参考附图来描述本发明，附图中：
图1是根据本发明制造的第一实施例的筒形充气机的剖视图。
图2是根据本发明制造的第二实施例的筒形充气机在后点火状态下的剖视图。
具体实施方式
参考图1，示出了根据本发明第一实施例制造的筒形充气机10。充气机10具有细长的管状外壳12，具有由点火器组件20密封的第一端部14和由扩散器组件40密封的相反的第二端部16。扩散器组件40具有由易碎箔片32密封的第一组排放开口44。外壳12具有插入在点火器组件20与箔片密封的扩散器组件40之间并且在其间延伸的燃烧腔室15。中空管状过滤器50定位在燃烧腔室15内部。中空管状过滤器50具有压靠细长管状外壳12的内壁12a的扩大的第一端部54。如图所示，过滤器50具有从扩大端部54朝向管状外壳12的第二端部16延伸的细长的窄部分52，并且附接到扩散器组件40的内端部41。
如图所示，过滤器50的细长窄部分52与管状外壳12的内壁12a间隔开，这构造成形成气体排放通风区60。如图所示，中空管状过滤器50由具有扩大端部54的卷成筒形的穿孔金属制成。穿孔或开口55示出为360度地沿着窄部分52分散，使得排放气体可以穿过窄部分52并且进入到气体排放通风区60中。内燃室15填充有气体发生剂颗粒11。这些气体发生剂颗粒11可以填充包括中空管状过滤器50的窄部分52的内部的整个腔室15，使得大量气体发生剂颗粒11可以定位在充气机10内部。的确如此，因为燃烧腔室15不仅包括管状外壳12的容积，还包括由过滤器50所占据的容积部分。如图所示，充气机外壳12具有总长度LH，并且附接到扩散器40使得扩散器40的扩大部分45终止于外壳12的端部16附近。如图所示，过滤器从外壳12的端部向内延伸距离LF，距离LF小于外壳长度LH的距离的一半。重要的是，在扩散器端部41处支承的过滤器50也通过在过滤器的扩大端部54处压靠外壳12的内壁12a的表面来支承，并且以允许过滤器50基本上比起现有技术中发现的那些方式来说缩短的方式来支承。这有利地允许在过滤器50后部的整个充气机10填充有气体发生剂颗粒11，并且过滤器50的内部类似地可以填充有气体发生剂颗粒，因此，可以将大量的气体发生剂颗粒11添加到组件中而不增加充气机10的总直径。如图所示，示例性充气机10的外径DO为35mm，总长度为25.4cm(10英寸或更小)。这可以向上或向下调节，然而，相信最有利的是充气机10的整体尺寸、特别是直径保持最小，使得可以提供更多的体积来用于会填充该体积的未充气气囊垫的折叠。
参考点火器组件20，如图所示，点火器组件20具有电插脚21，电插脚21构造成连接到电线束以在感测到碰撞或交通事故的情况下激活充气机10。点火器组件20还包括爆管或烟火装置22，其在接收电信号时激活产生火花，该火花然后使增强剂材料24被点燃。当增强剂材料24被点燃时，压力增加并且易碎密封件30破裂，允许增强剂气体通过排放开口25进入燃烧腔室15。当这些燃烧增强剂气体穿进到燃烧腔室15中时，它们将点燃气体发生剂颗粒11。当这发生时，气体发生剂颗粒11将迅速燃烧，气体将试图通过穿孔金属中空管状过滤器50溢出。当气体通过过滤器50的开口55溢出时，它们进入到气体排放通风区60中，此时热气体和未被过滤器50捕获的任何碎屑通常被收集在过滤器外壳内部，因为当压力增大时，在外部围绕扩散器40的第一组排放开口44包裹的箔片32径向向内破裂。当这种破裂发生时，开口44允许产生的气体径向向内流入到扩散器40中，然后，经由扩散器40的端部46处的排放开口48径向向外溢出，如示出了该流动的方向的箭头所示。通过使排放开口48围绕周缘布置使径向推力被多个开口48抵消，从而排放开口48的布置产生了平衡的流动中性流动模式。利用流动中性模式，如果在错误的时间使充气机点火，则所产生的气体推力几乎为零，并且充气机10将不会移动。当充气机诸如在运输期间没有物理附接到某物或受限制时，这样可以防止充气机像火箭一样，这伴随着线性的外出流动而成为可能。
参考点火器组件20，管状外壳12示出为具有压接件13，该压接件13用作点火器组件20的止动件。当点火器组件20滑入到管状外壳12内部的位置中时，点火器组件20抵靠压接件或止动件13并且压配到或以其它方式焊接到外壳12的适当位置，形成密封端部14。
参考相反端部16，扩散器40示出为形成有两个金属部件。内部部件41压配到外壳12中并包括第一组排放开口44。扩散器40的这个部分41具有扩口部分45，该扩口部分45压靠外壳12的内壁12a并且可以焊接或密封在适当位置，使得其永久地固定到外壳12。扩散器42的剩余外部部件在扩口部分45处被封装和压接在第一部分41的内部，使得其包括排放开口48，膨胀气体在充气期间通过排放开口48从充气机10溢出以使气囊膨胀。
关于充气机10，重要的是注意，可以将大量的气体发生剂安全地收集并存储在该装置中，并且在燃烧时，火焰和其它热材料将被立即引导到过滤器50中，其中，气体的排放产生最高温度的气体，这些气体可以通过使用管状过滤器50的小孔55和扩散器40的孔44冷却并将其排出扩散器40。由于管状过滤器和扩散器孔的气体冷却效果，气体排放通风区60与现有技术的装置相比是缩短的，它允许在过滤器50和管状外壳12的内壁之间有足够的空间，使得可以实现充分的冷却而没有燃烧气囊垫的风险。在现有技术中，使用长而窄的过滤器作为气体发生剂材料的唯一来源大大减少了可插入到小体积中的气体发生剂颗粒的量。利用本发明，大量的燃烧材料容易地包含在过滤器50和外壳12的内部，尽管外径DO保持在35mm或更小。理想地，通风区60与充气机内壁12a隔开以允许气体冷却。作为根据需要调节或控制充气气体的方法，通风区60的尺寸可以加长或缩短而做得更深或更窄。
参考图2，本发明的第二或替代实施例示出了其中中空管状过滤器50显示在充气机10A内部、邻接扩散器40。扩大端部54形成为凸缘54，其紧密地配合在充气机主体内。该第一实施例的中空管状过滤器50的总长度。该较短的长度允许具有第一端部的可压缩弹簧53定位在邻接凸缘54的扩大端部54处。
在第二端部处与弹簧53相邻的是多孔过滤器80。多孔过滤器80可由钢的编织或非编织的网状材料制成，优选地具有足够的刚度，以便当充气器充满气体发生剂颗粒11时压缩弹簧53。如图所示，当压缩时，弹簧53和多孔过滤器80将延伸到长度LF1，允许颗粒11的额外体积的沿着距离LF2-LF1填充充气机。
最有利地类似于第一实施例的充气机10，第二实施例的充气机具有多孔过滤器80、可压缩弹簧53和短管状过滤器50，当该组件被制造并且弹簧53和过滤器80移动到LF1经填充位置时，允许更多的生成颗粒11被包装到充气机10A中。使用可压缩弹簧53和过滤器80推靠储存的颗粒11，以防止颗粒11发出嘎嘎声，使第二实施例的充气机成为降噪的充气机10A。
第二实施例的另一个特征是点火器组件具有多个排放开口25而不是具有单个排放开口25，多个排放开口25用于使燃烧增强剂材料24穿过以至易碎密封件30破裂并点燃气体发生剂颗粒11。当足够量的气体发生剂颗粒11燃烧时，弹簧53和过滤器80可以如图所示移动到位置LF1。
与第一实施例过滤器相比，第二实施例的这些变型通过压缩弹簧53和过滤器80而具有可调节的填充体积，由此提供更加大量的气体发生剂颗粒11，在其它方面，第一实施例充气机10中的所有特征都在代替的第二实施例充气机10A中找到。
鉴于本文提供的描述，本发明的多种变型是可能的。尽管为了说明本发明的目的已经示出了某些代表性实施例和细节，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以在其中进行各种改变和修改。因此，应该理解，可以在所描述的特定实施例中进行改变，这些改变将在由所附权利要求限定的本发明的完整预期范围中。

Claims (11)

1.一种筒形充气机，包括：
细长的管状外壳，所述细长的管状外壳具有由点火器组件密封的第一端部和由扩散器组件密封的相反的第二端部，所述扩散器组件具有由易碎箔片密封的第一组排放开口，以及插设并延伸在所述点火器组件与箔片密封的扩所述散器组件之间的燃烧腔室；
中空管状过滤器，所述中空管状过滤器定位在所述燃烧腔室内部并且具有扩大的第一端部和细长的窄部分，所述扩大的第一端部压靠所述细长的管状外壳的内壁，所述细长的窄部分从所述中空管状过滤器的所述扩大的第一端部朝向附接到或邻接所述扩散器组件的内端部的所述管状外壳的第二端部延伸，所述细长的窄部分与所述细长的管状外壳间隔开以形成气体排放通风区；
多个气体发生剂颗粒，所述多个气体发生剂颗粒至少部分地填充所述燃烧腔室；
可压缩的弹簧，所述可压缩的弹簧具有第一端部和第二端部，所述弹簧的第一端部邻抵所述中空的管状过滤器的扩大端部；以及
过滤器，所述过滤器邻抵所述可压缩的弹簧的第二端部，
其中，在点燃时，所述气体发生剂颗粒在压力下产生膨胀气体，以进入并穿过所述中空管状过滤器的窄部分，填充所述气体排放通风区并且使所述箔片破裂，打开所述排放开口并且穿过所述扩散器组件而排出。
2.根据权利要求1所述的充气机，其特征在于，所述气体排放通风区外部地围绕所述过滤器的窄部分。
3.根据权利要求2所述的充气机，其特征在于，所述气体排放通风区在所述过滤器的扩大部分到所述管状外壳的第二端部之间纵向地延伸。
4.根据权利要求3所述的充气机，其特征在于，所述膨胀气体产生所述点燃的气体发生剂的压力，所述压力施加径向向内指向所述充气机的中心轴线的密封件破裂力。
5.根据权利要求4所述的充气机，其特征在于，所述扩散器组件具有径向定位的第二组多个气体排放开口，以径向向外引导气流。
6.根据权利要求1所述的充气机，其特征在于，所述充气机的细长的管状外壳的外径为35mm或更小。
7.根据权利要求1所述的充气机，其特征在于，所述充气机的细长的管状外壳的纵向长度LH为25cm或更小。
8.根据权利要求1所述的充气机，其特征在于，所述过滤器相对于所述细长的管状外壳从所述扩散器组件向内延伸的距离LF小于所述外壳的纵向长度LH的一半。
9.根据权利要求1所述的充气机，其特征在于，所述充气机具有气体发生剂填充体积，所述气体发生剂填充体积由所述充气机的长度LH减去所述可压缩的弹簧和过滤器的长度LF2限定。
10.根据权利要求9所述的充气机，其特征在于，当足够量的气体发生剂燃烧时，所述可压缩的弹簧和过滤器移动到距离LF1。
11.根据权利要求1所述的充气机，其特征在于，所述可压缩的缩弹簧和过滤器提供抵抗气体发生剂颗粒的推力，以在储存期间形成声音衰减。
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