CN110789489A - 汽车安全气囊和气体发生器及其制造方法 - Google Patents

汽车安全气囊和气体发生器及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种气体发生器、具有这样的气体发生器的汽车安全气囊和用于制造气体发生器的方法，该气体发生器包括：管状外壳(1)；点火具组件(2)，其设置在管状外壳的第一端部区域(11)中；排气部件(3)，其设置在管状外壳的第二端部区域(12)中；和透气的过滤器(4)，其具有一体的第一部分(13)和第二部分(14)，第一部分设置在管状外壳的第二端部区域(12)中，第二部分从第一部分朝管状外壳的第一端部区域(11)延伸，第二部分形成气体通路，用于装填产气药(6)的装药室(5)通过管状外壳和过滤器限定，点火具组件在管状外壳的第一端部区域中封闭装药室。该气体发生器工作可靠，结构简单，零件数量少，易于组装。

Description

汽车安全气囊和气体发生器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种气体发生器、一种包括这样的气体发生器的汽车安全气囊以及一种用于制造气体发生器的方法。
背景技术
在现代的汽车中广泛地配备安全气囊，其包括气体发生器和可膨胀的气袋。在汽车的紧急状况下，例如在即将发生碰撞或翻车时，气体发生器可以被瞬时点爆并产生大量的气体，所述气体充入到气袋中，使得气袋可以在非常短暂的时间内从在汽车中隐藏的折叠状态被充气膨胀，从而达到保护乘员减轻或免受伤害的目的。由于气体发生器是汽车安全气囊的核心部件，所以随着汽车安全气囊普及程度的不断提高，对气体发生器性能、可靠性和成本的要求也越来越高。
不同的安全气囊可以被安装在汽车内的不同位置上，以达到不同的保护目的。在这些安全气囊中的气体发生器的类型也可能是不同的。例如，对于驾驶员安全气囊和副驾驶安全气囊，可以采用饼状的气体发生器，而对于用于防止乘员与车辆侧向碰撞的安全气囊和窗式安全气囊，可以采用细长的管状的气体发生器。
专利文献JP2008149837A公开了一种管状的气体发生器，其包括管状外壳以及在管状外壳中依次设置的点火具组件、板状分隔部件、装药室、过滤器和排气部件，其中，弹簧元件设置在板状分隔部件与过滤器之间并且与它们分别连接。
专利文献CN102421642B公开了一种管状的气体发生器，其包括管状外壳以及在管状外壳中依次设置的点火具组件、内部的管状元件、装药室、杯状元件和排气部件，其中，内部的管状元件中形成装药室，在管状外壳与内部的管状元件之间的管状间隙形成气体通道。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种气体发生器、一种包括这样的气体发生器的汽车安全气囊以及一种用于制造气体发生器的方法，在所述气体发生器中，在被点爆时的气流堵塞的风险可以被降低，同时该气体发生器零件数量少、易于组装。
本发明的发明人发现，在前述的现有技术中，为了降低气体发生器在被点爆时的气流堵塞的风险，需要在气体发生器中设置附加的零件，例如螺旋弹簧和用于安装该螺旋弹簧所需的附加部件，或者例如内部的管状元件。附加的零件意味着附加的成本和组装步骤。螺旋弹簧的安装是复杂的并且使得气体发生器的工作可靠性是难以保证的。内部的管状元件本身需要占据一定的结构空间，这增大了管状的气体发生器的整体尺寸；此外，为了保证气体通道的通畅，需要设置复杂的附加的结构措施。
本发明的第一方面建议一种气体发生器，其包括：
管状外壳，所述管状外壳具有彼此相对的第一端部区域和第二端部区域；
点火具组件，所述点火具组件设置在所述管状外壳的第一端部区域中；和
排气部件，所述排气部件设置在所述管状外壳的第二端部区域中，所述排气部件具有至少一个排气开口；
其特征在于，
所述气体发生器包括透气的过滤器，所述过滤器具有第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分形成为一体的，所述第一部分设置在所述管状外壳的第二端部区域中，所述第二部分从所述第一部分朝所述管状外壳的第一端部区域延伸，所述第二部分形成气体通路，用于装填产气药的装药室通过所述管状外壳和所述过滤器限定，所述点火具组件在所述管状外壳的第一端部区域中封闭所述装药室，其中，在产气药燃烧时产生的气体能通过所述过滤器过滤并且经过滤的气体能通过所述至少一个排气开口排出。
按本发明的气体发生器，不仅能够可靠地工作，而且结构简单，零件数量少，易于组装，成本有利。此外可以有利于气体发生器的小型化和轻量化。
与前述的现有技术相比，省去了单独的螺旋弹簧或者内部的管状元件，使得在管状外壳内的容积被更充分地利用，同时气体发生器的组装变得更加简单，气体通路的可靠性得到保障。
按本发明的气体发生器可以一般性地应用于交通工具或者游乐设施，例如空中交通工具、水上交通工具或者陆地交通工具，然而在汽车中的应用是最广泛的。气体发生器例如可以与安全气囊的气袋一起应用，或者可以用于驱动安全带预紧装置的钢球或活塞元件。
在一些实施方式中，整个过滤器可以是一个一体的部件。
在一些实施方式中，所述第一部分可以构成为柱形的，所述第一部分可以占据所述管状外壳的整个内横截面。
在一些实施方式中，所述第二部分可以构成为长形体。所述长形体可以直线地或者曲线地延伸，例如螺旋形地延伸。所述长形体可以具有恒定的横截面或者变化的横截面。
在一些实施方式中，所述第二部分可以构成为直线地延伸的杆状体。
在一些实施方式中，所述第二部分可以具有圆形的、椭圆形的、矩形的、肾形的或者其他形状的横截面。
在一些实施方式中，所述第二部分的数量可以为1、2、3、4或更大。
在一些实施方式中，所述过滤器可以包括一个中央的第二部分和/或至少一个边缘的第二部分。
在一些实施方式中，所述边缘的第二部分可以面状地靠置在所述管状外壳的内周面上。
在一些实施方式中，所述第二部分的轴向延伸尺寸可以为所述装药室的轴向延伸尺寸的1/4以上，优选1/3以上，例如1/2以上。
在一些实施方式中，所述第二部分的轴向延伸尺寸可以为所述装药室的轴向延伸尺寸的4/5以下，优选3/4以下，例如2/3以下。
在一些实施方式中，所述第二部分的体积可以为所述管状外壳在所述第二部分的轴向延伸尺寸上的容积的1/2以下，优选1/3以下，特别是1/4以下，例如1/5、1/6、1/7、1/8、1/9或1/10以下。
在一些实施方式中，所述第二部分的轴向延伸尺寸可以为所述第一部分的轴向延伸尺寸的1倍以上，优选2倍以上，特别是3倍以上，例如4倍以上。
在一些实施方式中，所述过滤器可以是金属线成形过滤网。
在一些实施方式中，所述过滤器可以是实心的，或者可以具有空腔。
在一些实施方式中，所述过滤器可以是烧结的多孔的部件。
在一些实施方式中，所述排气部件可以与所述管状外壳是一个一体的部件，或者所述排气部件可以是一个与所述管状外壳分开的部件。例如两者可以螺纹连接和/或焊接。
在一些实施方式中，在所述管状外壳的纵向方向上，所述过滤器与所述排气部件可以相邻地设置。
在一些实施方式中，在所述管状外壳的纵向方向上，所述过滤器与所述排气部件可以至少部分重叠地设置，或者说彼此嵌套地设置。
在一些实施方式中，所述管状外壳和/或所述排气部件可以形成环肩，所述过滤器在所述管状外壳的纵向方向上可以挡靠在所述环肩上。
在一些实施方式中，在所述环肩上可以设置密封片，所述密封片将所述过滤器与所述排气部件气密地隔开。所述密封片在气体发生器被点爆时可以例如在压力的作用下发生破裂。所述密封片例如可以是金属箔。
在一些实施方式中，所述点火具组件可以通过夹紧连接结构被固定在所述管状外壳的第一端部区域中。作为附加或替换，所述点火具组件可以与管状外壳粘接和/或螺纹连接。
在一些实施方式中，所述点火具组件在所述管状外壳的第一端部区域中可以直接地限定所述装药室，或者所述点火具组件可以支撑压盖，所述压盖在所述管状外壳的第一端部区域中限定所述装药室。
本发明的第二方面建议一种汽车安全气囊，其包括按本发明的气体发生器和与气体发生器导流地连接的可膨胀的气袋。
该汽车安全气囊具有由本发明的气体发生器所带来的有益的技术效果。
本发明的第三方面建议一种用于制造气体发生器的方法，其包括步骤：
提供管状外壳；
将密封片设置在环肩上；
将过滤器装入到管状外壳中，使得所述过滤器的第一部分挡靠在所述环肩上；
在通过管状外壳和过滤器限定的装药室中装填产气药；
将点火具组件装入到管状外壳的第一端部区域中，并且接着夹紧管状外壳的第一端部区域，以便通过管状外壳的第一端部区域的变形产生用于将所述点火具组件固定在所述管状外壳的第一端部区域中的夹紧连接结构。
在此需要指出的是，上面提及的各个技术特征、下面将要提及的技术特征以及在附图中显示的技术特征可以任意地相互组合，只要相互组合的技术特征不是相互矛盾的。所有在技术上可行的特征组合都是在本申请中明确地记载的技术内容。
附图说明
下面参照附图借助具体实施方式来更详细地说明本发明。示意性的附图简要说明如下：
图1是按本发明的一种实施方式的气体发生器的纵剖视图；
图2是按本发明的另一种实施方式的气体发生器的纵剖视图；并且
图3是按本发明的一种实施方式的汽车安全气囊的示意图。
具体实施方式
图1是按本发明的一种实施方式的管状的气体发生器10的纵剖视图。气体发生器10包括管状外壳1，所述管状外壳具有彼此相对的第一端部区域11和第二端部区域12，在所述管状外壳1的第一端部区域11中设置点火具组件2，并且在所述管状外壳1的第二端部区域12中设置排气部件3。所述排气部件3具有排气开口15。如图1所示，多个圆形的排气开口15在环周方向上分布。也可能的是，各排气开口15构成为轴向延伸的缝槽。管状外壳1可以直线地延伸或者弧形地延伸。管状外壳1可以具有圆形、椭圆形、正方形或其他形状的横截面。
气体发生器10包括透气的过滤器4，所述过滤器具有一体的第一部分13和第二部分14，所述第一部分13设置在所述管状外壳1的第二端部区域12中，所述第二部分14从所述第一部分13朝所述管状外壳1的第一端部区域11延伸，所述第二部分14形成气体通路。用于装填产气药6的装药室5通过所述管状外壳1和所述过滤器4限定，所述点火具组件2在所述管状外壳1的第一端部区域11中封闭所述装药室5。
所述第一部分13可以构成为柱形的。所述第一部分13可以占据所述管状外壳1的整个内横截面。所述第二部分14可以构成为长形体，例如在图1中构成为直线地延伸的杆状体。在图1中可见两个彼此对置的第二部分14，它们面状地靠置在所述管状外壳的内周面上，它们的轴向延伸尺寸为装药室5的轴向延伸尺寸的大约3/5，它们的总的体积为管状外壳1在第二部分14的轴向延伸尺寸上的容积的大约1/10，并且它们的轴向延伸尺寸为所述第一部分13的轴向延伸尺寸的大约3倍。作为替换，也可能的是，设置一个连续的环形的在360°环周上延伸的第二部分14，或者设置三个在环周方向上彼此隔开120°的第二部分14。在多个第二部分14的情况下，它们可以相同地或不同地构成，例如可以具有不同的横截面和/或不同的轴向延伸尺寸。
在图1中可见，所述第一部分13和第二部分14分别为实心体。该实心体例如可以由金属线或金属网在经缠绕之后成形而成，在该实心体中具有大量的细小的空隙，气体能够从装药室5透过过滤器4的第一部分13和第二部分14到达排气部件3的排气开口15。也可能的是，过滤器4是形状稳定的空心体，其具有空腔。
在图1所示的实施方式中，排气部件3与管状外壳1是一个一体的部件，在管状外壳1的纵向方向上，过滤器4与排气部件3相邻地设置。管状外壳1具有环肩18，在环肩18上粘附密封片9，所述密封片将过滤器4与排气部件3气密地隔开，所述过滤器4在管状外壳1的纵向方向上挡靠在粘附有密封片9的环肩18上。
点火具组件2可以通过夹紧连接结构被固定在管状外壳1的第一端部区域11中。为此，首先将点火具组件2插入到管状外壳1的第一端部区域11中，接着可以用未示出的夹钳来夹紧管状外壳1的第一端部区域11，使得第一端部区域11至少局部地发生挤压变形，因此将点火具组件2夹紧固定在管状外壳1的第一端部区域中。在图1中可见两个通过挤压变形而产生的径向收缩部7、8。此外，为了更好的密封，可以为点火具组件2设置O形密封圈16、17，其进一步保证装药室5在管状外壳的第一端部区域11中相对于外部环境的气密的密封。在图1中，点火具组件2直接地限定所述装药室5。作为替换，可以为装药室5设置未示出的压盖，其中，所述点火具组件2支撑压盖，所述压盖在管状外壳1的第一端部区域11中限定装药室5。
当点火具组件2点燃附近的产气药6时，产气药的燃烧气体相继地点燃前方尚未燃烧的产气药，一部分气体可以经由通过过滤器4的第二部分14形成的气体通路到达过滤器4的第一部分13，并且接着到达排气部件3，通过排气部件3的排气开口15排出于气体发生器10。在此，通过由过滤器4的第二部分14形成的气体通路，一方面可以使一部分燃烧气体提前通过气体通路排出，另一方面可以减轻燃烧气体对尚未燃烧的产气药的压实，这种压实可能导致气流堵塞。
如图1所示的气体发生器可以容易地组装，其中，所述组装可以包括以下步骤：
提供管状外壳1；
将密封片9设置在环肩18上；
将过滤器4装入到管状外壳1中，使得所述过滤器的第一部分13挡靠在所述环肩上；
在通过管状外壳1和过滤器4限定的装药室5中装填产气药6；
将点火具组件2装入到管状外壳1的第一端部区域11中，并且接着夹紧管状外壳1的第一端部区域11，以便通过管状外壳1的第一端部区域11的变形产生用于将点火具组件2固定在管状外壳1的第一端部区域11中的夹紧连接结构。
图2是按本发明的另一种实施方式的气体发生器10的纵剖视图。按图2的实施方式与按图1的实施方式的区别在于，过滤器4不同地构成，其中，过滤器4具有一个唯一的中央的第二部分14。在气体发生器10的其他方面，可以参照针对按图1的实施方式的说明。
图3是按本发明的一种实施方式的汽车安全气囊的示意图。该汽车安全气囊构成为用于防止乘员与汽车侧向碰撞的座椅安全气囊和窗式安全气囊，其包括按本发明的气体发生器10和与气体发生器10导流地连接的可膨胀的气袋20。
最后要指出的是，上述具体实施方式仅仅用于理解本发明，而不对本发明的保护范围构成限制。对于本领域技术人员来说，在具体实施方式的基础上可以做出各种修改，这些修改都不脱离本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种气体发生器，其包括：
管状外壳(1)，所述管状外壳具有彼此相对的第一端部区域(11)和第二端部区域(12)；
点火具组件(2)，所述点火具组件设置在所述管状外壳的第一端部区域中；和
排气部件(3)，所述排气部件设置在所述管状外壳的第二端部区域中，所述排气部件具有至少一个排气开口(15)；
其特征在于，
所述气体发生器包括透气的过滤器(4)，所述过滤器具有第一部分(13)和第二部分(14)，所述第一部分和第二部分形成为一体的，所述第一部分设置在所述管状外壳的第二端部区域(12)中，所述第二部分从所述第一部分朝所述管状外壳的第一端部区域(11)延伸，所述第二部分形成气体通路，用于装填产气药(6)的装药室(5)通过所述管状外壳(1)和所述过滤器(4)限定，所述点火具组件(2)在所述管状外壳的第一端部区域(11)中封闭所述装药室(5)，其中，在产气药燃烧时产生的气体能通过所述过滤器(4)过滤并且经过滤的气体能通过所述至少一个排气开口(15)排出。
2.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，所述第一部分(13)构成为柱形的，所述第一部分占据所述管状外壳的整个内横截面；和/或
所述第二部分(14)构成为长形体；
优选地，所述第二部分(14)构成为直线地延伸的杆状体。
3.根据权利要求1或2所述的气体发生器，其特征在于，所述过滤器包括一个中央的第二部分和/或至少一个边缘的第二部分；
优选地，所述边缘的第二部分面状地靠置在所述管状外壳的内周面上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的气体发生器，其特征在于，所述第二部分(14)的轴向延伸尺寸为所述装药室(5)的轴向延伸尺寸的1/3以上、优选地1/2以上；和/或
所述第二部分(14)的轴向延伸尺寸为所述装药室(5)的轴向延伸尺寸的3/4以下、优选地2/3以下。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的气体发生器，其特征在于，所述第二部分(14)的体积为所述管状外壳(1)在所述第二部分的轴向延伸尺寸上的容积的1/2以下；
优选地，所述第二部分的体积为所述管状外壳在所述第二部分的轴向延伸尺寸上的容积的1/4以下；
优选地，所述第二部分的体积为所述管状外壳在所述第二部分的轴向延伸尺寸上的容积的1/9以下。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的气体发生器，其特征在于，所述第二部分(14)的轴向延伸尺寸为所述第一部分(13)的轴向延伸尺寸的1倍以上；
优选地，所述第二部分的轴向延伸尺寸为所述第一部分的轴向延伸尺寸的2倍以上；
优选地，所述第二部分的轴向延伸尺寸为所述第一部分的轴向延伸尺寸的3倍以上；
优选地，所述第二部分的轴向延伸尺寸为所述第一部分的轴向延伸尺寸的4倍以上。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的气体发生器，其特征在于，所述过滤器(4)是金属线成形过滤网；和/或
所述排气部件(3)与所述管状外壳(1)是一个一体的部件，或者所述排气部件(3)是一个与所述管状外壳(1)分开的部件；和/或
在所述管状外壳(1)的纵向方向上，所述过滤器(4)与所述排气部件(3)相邻地设置；和/或
所述管状外壳(1)和/或所述排气部件(3)形成环肩(18)，所述过滤器(4)在所述管状外壳(1)的纵向方向上挡靠在所述环肩上；
优选地，在所述环肩(18)上设置密封片(9)，所述密封片将所述过滤器(4)与所述排气部件(3)气密地隔开。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的气体发生器，其特征在于，所述点火具组件(2)通过夹紧连接结构被固定在所述管状外壳(1)的第一端部区域(11)中；和/或
所述点火具组件(2)在所述管状外壳(1)的第一端部区域中直接地限定所述装药室(5)，或者所述点火具组件(2)支撑压盖，所述压盖在所述管状外壳(1)的第一端部区域中限定所述装药室(5)。
9.一种汽车安全气囊，其包括气体发生器(10)和与气体发生器导流地连接的可膨胀的气袋(20)，其特征在于，所述气体发生器是根据权利要求1至8中任一项所述的气体发生器。
10.一种用于制造根据权利要求1至8中任一项所述的气体发生器的方法，其包括步骤：
提供管状外壳(1)；
将密封片(9)设置在环肩(18)上；
将过滤器(4)装入到管状外壳(1)中，使得所述过滤器的第一部分(13)挡靠在所述环肩上；
在通过管状外壳(1)和过滤器(4)限定的装药室(5)中装填产气药(6)；
将点火具组件(2)装入到管状外壳(1)的第一端部区域(11)中，并且接着夹紧管状外壳的第一端部区域，以便通过管状外壳的第一端部区域的变形产生用于将所述点火具组件(2)固定在所述管状外壳的第一端部区域中的夹紧连接结构。
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