CN111565980B - 具有可滑动气体发生器的压力波生成充气机设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可充气约束系统充气机设备，其具有限定伸长腔室并包含储存的充气气体的初始供应的壳体。引爆器靠近壳体的第一轴向端部设置，并且可打开的闭合件靠近壳体的第二轴向端部设置。可滑动气体发生器组件在引爆器和闭合件之间设置在腔室内，并且包括在引爆时可发生反应以产生附加充气气体的气体发生材料的供应。在致动时，引爆器和可滑动气体发生器组件协作以创建压力波以便打开闭合件并允许充气气体释放。可滑动气体发生器组件在伸长腔室内滑动，并且气体材料发生反应以形成附加充气气体。

Description

具有可滑动气体发生器的压力波生成充气机设备

背景技术

技术领域

该开发整体涉及诸如用于为机动车辆的乘员提供冲击保护的车辆乘客安全约束系统，并且更具体地讲，涉及可用于此类系统中并有效地达到和满足与此类系统相关联的严格性能标准的充气机设备，特别是对于用于侧面安全气囊应用的此类系统。

相关领域

车辆可充气约束系统(例如，安全气囊系统)被开发以补充常规安全带，并且通常用于或起作用以通过使用安全气囊垫的弹性吸收由于车辆碰撞而引起的物理冲击来保护车辆中的乘员，其中在碰撞事件期间，安全气囊垫被展开到乘员与车辆中的内部物体或表面之间的空间中。展开的安全气囊用于或起作用以使乘员减速，从而减少由于意外接触车辆内部而导致乘员受伤的可能性。

许多典型的安全气囊系统由几个单独的部件组成，这些部件联接在一起形成操作模块。此类部件通常包括安全气囊、充气机、传感器和电子控制单元。安全气囊通常由薄的耐用织物或其他材料制成，该安全气囊折叠以装配到方向盘、仪表板、车辆座椅、车厢、车顶、车顶纵梁或车辆内部或车辆的其他空间或位置的隔室内。安全气囊充气机与安全气囊垫流体连通，并且构造成在需要时供应或产生气体以使安全气囊充气。传感器检测表示冲击特征的车辆的突然减速。传感器读取的数据通过使用算法在电子控制单元中进行处理，以确定是否发生碰撞。

在检测到足够严重的冲击时，控制单元向充气机发送电信号。使用诸如包括烟火化合物和储存的加压气体在内的各种技术中的一种或多种的充气机产生、形成或以其他方式供应或提供一定体积的充气气体。

本领域中已公开了用于为可充气约束系统安全气囊缓冲垫充气的许多类型的充气机设备。此类充气机设备的一种类别通常称为“压缩气体充气机”，并且一般是指含有压缩气体的各种充气机设备。

众所周知，一种特定类型的压缩气体充气机(有时称为“储存气体充气机”)仅仅含有一定数量的储存压缩气体，该储存压缩气体被选择性地释放以便为相关联的安全气囊缓冲垫充气。

另一种已知类型的压缩气体充气机通常称为“混合”充气机。在这种充气机设备中，充气气体由储存压缩气体和产气材料(例如，烟火材料)燃烧的组合产生。

在典型的安全气囊系统中，充气气体被引导到安全气囊中，以为安全气囊充气。安全气囊的充气使其展开，将其放置在适当位置以接收车辆乘员的冲击。充气之后，安全气囊诸如通过从安全气囊中的一个或多个开口排出充气气体迅速放气，从而便于乘员离开车辆。

随着安全气囊制造和使用经验的增加，其设计、构造和使用过程中涉及的工程难题也得到了更好的理解。

通常可以将安全气囊系统分类为诸如驾驶员安全气囊系统、乘客安全气囊系统和侧部安全气囊系统的系统。

侧部安全气囊(有时也称为侧部冲击安全气囊)在当今汽车技术中广泛使用。通常，侧部安全气囊储存或位于内侧结构诸如车辆的立柱或车辆座椅的靠背中，并且在冲击或碰撞的情况下有助于保护乘员，尤其是在侧部冲击或碰撞期间保护乘员的胸部。

在实施中，通常安装侧部安全气囊系统以防止或以其他方式最小化或减少由于与车辆侧部或门碰撞而造成的乘员伤害，并且防止乘员受到破碎门窗碎片的伤害，或者当诸如例如在发生车辆侧部碰撞时乘员向车门倾斜或者车门向内凹陷时，防止乘员从车身挤出。

应当认识到，与正面冲击和正面安全气囊相比，诸如导致或产生侧面安全气囊展开的侧面冲击或碰撞通常导致在发生展开事件(例如，车辆碰撞或冲击)与乘员接触展开的安全气囊之间的时间段显著减少。

混合充气机已经在侧面安全气囊系统中发现期望应用。合适的此类混合充气机通常由管状混合充气机壳体构成，该充气机壳体包含反应性材料的供应和加压气体供应材料的供应。实际上，这种管状充气机壳体通常具有伸长的管状形式并且从一个端部排放充气气体。在这种充气机设备中，在致动之前，排放端部通常是用密封件闭合或密封的，该密封件可以在适当状况时或在适当状况下诸如通过破裂、破坏、压裂等来打开或解封。

为了满足或达到由许多OEM提出的首次充气时间(“TTFG”)要求并且期望地减小充气机设备中的内部操作压力，一些侧面/帘式混合充气机设备利用压力波来打开气体保持端部密封件，例如使出口爆裂盘破裂，并且允许来自充气机设备内的气体排出并开始相关联可充气设备的充气。为了确保足够强大的压力波，合并烟火材料以补充气体输出的充气机通常被设计成具有与引爆器开口对准的中心通道。该通道允许压力波沿充气机长度的相对无阻挡的传播，从而最小化压力波强度的损失。

不幸的是，对包含或存在这种通道的需要通常导致充气机设备合并和使用更昂贵且复杂的发生剂几何形状(诸如晶片或晶粒)。此外，已经使用较低成本的片剂的充气机设备通常要求合并和使用比另外期望的更复杂且更昂贵的气体发生材料保持硬件。

因此，存在对改善的充气机设备的需要和需求，诸如对改善的混合充气机设备，其诸如避免为了使压力波沿着充气机长度无阻挡地传播以快速打开充气机端部闭合件而具有或形成与引爆器开口对准的中心通道的需要，并且例如与更昂贵且复杂的发生剂几何形状(诸如晶片或晶粒)相比，其期望地允许合并或包含相对较便宜的气体发生材料形式(诸如片剂)。

发明内容

本开发的总体目的是提供改善的充气机设备。

本开发的更具体目的是克服上述问题中的一个或多个。

本开发的至少某些方面的更具体目的是提供改善的混合充气机设备，其诸如避免为了使压力波沿着充气机长度无阻挡地传播以快速打开充气机端部闭合件而包括与引爆器开口对准的中心通道的需要，但例如与更昂贵且复杂的发生剂几何形状(诸如晶片或晶粒)相比，其还期望地允许合并或包含相对较便宜的气体发生材料形式(诸如片剂)。

根据本开发的一个方面，提供了用于可充气约束系统的特别设计和构造的充气机设备。

在一个特定实施方案中，充气机设备包括限定伸长腔室并且具有相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部的壳体。伸长腔室包含储存的充气气体的初始供应。引爆器靠近第一轴向端部设置，并且可打开的闭合件靠近第二轴向端部设置。充气机设备还包括在引爆器与闭合件之间设置在伸长腔室内的可滑动气体发生器组件。可滑动气体发生器包含或包括气体发生材料的供应，诸如在引爆时可发生反应以产生附加充气气体。

在充气机设备的致动时，引爆器和可滑动气体发生器组件适于协作以创建压力波以便打开闭合件并允许充气气体从伸长腔室释放，并且气体材料的供应的至少一部分发生反应以形成所述附加充气气体。

根据一个实施方案，在充气机设备的致动时，引爆器适于产生有效地使可滑动气体发生器组件在伸长腔室内沿轴向方向朝向第二端部滑动的输出，并且可滑动气体发生器组件的滑动移动有效地创建压力波以打开闭合件。

根据另一个方面或实施方案，提供了用于可充气约束系统的混合充气机设备。这种充气机设备包括限定伸长的轴向延伸的腔室并且具有相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部的壳体。伸长腔室包含储存的充气气体的初始供应。混合充气机设备还包括靠近第一轴向端部设置的引爆器和靠近第二轴向端部设置的可打开的闭合件。混合充气机设备还包括在引爆器与闭合件之间设置在伸长腔室内的可滑动气体发生器组件。可滑动气体发生器组件包括与上游端部挡板间隔开的下游开放顶部杯形挡板，在挡板之间设置有片剂形式气体发生材料的供应。气体发生材料在引爆时可发生反应以产生附加充气气体。另外，下游挡板和上游挡板在伸长腔室内独立地可滑动。在混合充气机设备的致动时，引爆器和可滑动气体发生器组件适于协作以创建压力波以便打开闭合件并允许充气气体从伸长腔室释放，并且其中可滑动气体发生器组件适于在伸长腔室内沿轴向方向朝向第二端部滑动并且引发气体材料的供应的至少一部分的反应以形成所述附加充气气体。

如本文所用，对“可打开的”或“临时的”闭合件等的引用应当被理解为通常是指闭合元件，诸如爆裂盘、密封件等，并且诸如可以在适当状况时或在适当状况下诸如通过破裂、破坏、压裂等来打开或解封。

通过以下结合所附权利要求书和附图的详细描述，其他目的和优点对本领域的技术人员将显而易见。

附图说明

图1是根据本开发的一个实施方案的充气机设备的截面图。

图2是图1所示的充气机设备的可滑动气体发生器组件挡板的底部平面视图。

图3是图2所示的可滑动气体发生器组件挡板的沿线3-3截取的剖视图。

图4是根据本开发的替代实施方案的充气机设备的截面图。

图5是图4所示的充气机设备的可滑动气体发生器组件的下游挡板的底部平面视图。

图6是图5所示的下游挡板的沿线6-6截取的剖视图。

图7是图4所示的充气机设备的可滑动气体发生器组件的上游挡板的底部平面视图。

图8是图7所示的上游挡板的沿线8-8截取的剖视图。

图9至图12是根据本开发的替代实施方案的充气机设备的充气机箱性能(例如，压力相对时间)的图形表示。

图13是根据本开发的另一个实施方案的充气机设备的截面图。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述示例性实施例。应当认识到，出于便于说明和理解的目的，可能已经省略或从附图中移除对于理解本开发不是必需的某些标准元素。

在以下描述中，阐述了许多具体细节，诸如具体部件、设备和方法的示例，以提供对本公开的实施方案的透彻理解。对于本领域技术人员将显而易见的是，不需要采用具体细节，示例性实施方案不应当被解释为限制本公开的范围。此外，本文不详细描述熟知的过程、熟知的设备结构和熟知的技术。

现在参考附图，其中相似的附图标记在若干视图中表示相似或对应的部分，在图1中示出了根据本开发的一个实施方案的车辆安全约束充气机设备，其一般用附图标号10表示。尽管下文将特别参考诸如用于在侧面安全气囊可充气约束系统安装中与侧面安全气囊垫结合使用的侧面充气机设备来描述本开发，但本领域中并在本文提供的教导内容的指导下的技术人员将理解和认识到本开发的更广泛实践不一定局限于此，因为该开发可以普遍适用于其他类型或种类的安全气囊组件(包括例如膝部安全气囊、驾驶员和乘客前方安全气囊)，如可以是期望的并且诸如可以在各种约束组件中发现应用，诸如用于包括货车、轻型货车、以及特别是汽车的机动车辆。

充气机设备10是混合充气机设备。就这一点而言，充气机设备10用于将充气气体递送到被动约束安全气囊系统(未特别示出)，这些充气气体是储存的压缩气体与来自气体发生烟火材料的燃烧的燃烧产物的组合的结果。

充气机设备10被示为通常包括壳体12。壳体12限定伸长的轴向延伸的腔室或通道14，并且具有第一轴向端部16和相对设置的第二轴向端部18。加压气体的供应可以储存在腔室14中。

引爆器组件20(诸如包括引爆器22)被设置、承载、或以其他方式适当地位于第一端部16附近。在所示的实施方案中，引爆器组件20诸如通过惯性焊接或诸如本领域中熟知的其他选择方式来结合或连接到壳体12。

一对导电引脚24从引爆器22延伸。就本教导内容而言，引爆器22在构造和操作上可以是常规的。就这一点而言，引爆器22包括引爆器烟火材料并且可操作以产生如下详述的输出，该输出有效地导致产生或创建压力波以用于打开或解封可打开或临时闭合件、设备或元件，诸如爆裂盘28，该爆裂盘设置、承载、或以其他方式适当地位于第二端部18附近。引爆器组件20还可以包括压力圆顶30。

扩散器组件32(诸如本领域中已知的并且诸如包括端部扩散器34)被设置、承载、或以其他方式适当地位于第二端部18附近。端部扩散器34可以例如并且如图所示包括多个间隔开的开口36，来自充气机设备10的充气气体可以通过这些开口适当地排放。

充气机设备10还包括在引爆器22与闭合件28之间设置在伸长腔室14内的可滑动气体发生器组件40。如以下详述并且根据一个实施方案，在充气机设备10的致动时，引爆器22适于产生有效地使可滑动气体发生器组件40在伸长腔室14内沿轴向方向朝向第二端部18滑动的输出，并且其中可滑动气体发生器组件40的滑动移动有效地创建压力波以打开闭合件18。

在该示出的实施方案中，可滑动气体发生器组件40包括与上游端部闭合挡板44间隔开的下游开放顶部杯形挡板42。一般由附图标号46表示的气体发生材料的供应设置在挡板42和44之间。气体发生材料46通常在引爆时可发生反应以产生附加充气气体。

如下面更详细地讨论的，在该实施方案中，气体发生材料46是或通常具有片剂的形式。另外，下游挡板42和上游挡板44在伸长腔室14内独立地可滑动。

在充气机设备10的致动时，引爆器22和可滑动气体发生器组件40适于协作以创建压力波以便打开闭合件28并允许充气气体从伸长腔室14释放，并且气体材料46的供应的至少一部分发生反应以形成附加充气气体。例如，在一个实施方案中，引爆器22适于产生有效地使可滑动气体发生器组件40在伸长腔室14内沿轴向方向朝向第二端部18滑动的输出，并且其中可滑动气体发生器组件40的滑动移动有效地创建压力波以打开闭合件28。来自引爆器22的输出还期望地用于引发气体发生材料46的供应的至少一部分的反应以形成附加充气气体。

现在参考图2和图3，其更详细地示出了下游挡板42。在该示出的实施方案中，下游挡板42和上游挡板44具有类似的构造、形状和形式，然而，如以下进一步详述，本开发的更广泛实践不一定局限于此，因为在本文中考虑了具有相异的下游挡板和上游挡板的可滑动气体发生器组件，并且其在特定实施方案中可能是优选的。

挡板42是大体杯形的并且具有开放顶部50。挡板42具有大体轴向垂直的平面壁52，诸如包括多个穿孔54，以允许气体从可滑动气体发生器组件内部通过并进入充气机的开放伸长腔室。也就是说，穿孔54可以期望地提供用于使气体从可滑动气体发生器组件40内流出到腔室14中并且最终从充气机设备10流出的流动路径。

挡板42还具有或包括轴向延伸的侧壁56，该侧壁结合到平面壁52或与该平面壁一起形成。如图所示，轴向延伸的侧壁可以由多个可变形突片58形成或者以其他方式包括该多个可变形突片。在一个优选实施方案中，可变形突片58在将相应挡板纵向插入到伸长腔室中时适于使相应挡板变形并过盈配合到伸长腔室内的期望预致动位置。

应当认识到，此类可变形突片58可以用于或起作用以干扰腔室14的内径。在插入腔室中期间，突片经历弹性变形和塑性变形两者，从而允许挡板轻松地滑动到腔室中。可变形突片极大地减小了将挡板插入腔室中所需的力，并且允许腔室由具有较大内径(ID)公差的管材等构成。因此，这种设计和构造可以期望地减小或最小化并且优选地消除对腔室内径(ID)和挡板外径(OD)的精确控制的需要。

所示的挡板42被示为包括围绕挡板的周边大体相等或均匀地间隔开的四个突片58。尽管本开发的更广泛实践不限于具有或包括此类可变形突片的实施方案，但根据某些优选实施方案，包括三个、四个或多于四个的此类突片的挡板可以是优选的。本领域中并在本文提供的教导内容的指导下的技术人员将理解和认识到，一般来讲，此类可变形突片的数量和尺寸的设计可涉及一个或多个因素的考虑，这些因素包括例如充气机设备的直径尺寸和滑动阻力的期望程度，并且例如可涉及提供滑动阻力的期望程度与简化和/或有效的制造和生产的平衡。

另外，其中此类多个突片围绕挡板的周边大体相等或均匀地间隔开的实施方案可以是优选的。例如，具有相等或均匀间隔开的突片的构造可以有助于充气机设备的组装和放置，因为在组装时可能不需要充气机设备内的突片的具体或特定对准。

在充气机设备10的制造或构造中，一旦下游挡板42就位，将气体发生材料46(诸如以发生片剂的形式)装载到腔室14中并且安装上游挡板44，诸如以将气体发生材料46封闭或以其他方式适当地包含在腔室14内设置的可滑动气体发生器组件40的挡板42和44之间。

在安装期间，可以期望地将上游挡板44按压到略微超越挡板44与气体发生材料46进行接触的点。这种定位或放置可以期望地创建气体发生剂的轻微压缩负载，诸如可以用于在充气机设备处于运输或预致动状态或状况时避免或最小化充气机设备内的气体发生材料的“格格声”等的可能性。挡板上的突片特征可以期望地在设备组装时提供或产生足够的阻力，以便避免或防止在充气机制造、搬运和储存期间的不期望移动，但允许在展开期间的相对容易的移动。气体发生器组件在展开期间的快速移动期望地用于创建压力波，该压力波继而打开充气机设备端部闭合件(例如，爆裂盘)并且诸如允许充气气体从充气机设备排放。

如果需要并且诸如图1的充气机设备10所示，可以包括诸如一般由附图标号60表示的止动特征。如特定实施方案中可能期望的，包括这种止动特征60等可以期望地用于限制可滑动气体发生器组件40在伸长腔室14内的轴向移动。

在该特定示出的实施方案中，止动特征60具有腔室14直径的减小的形式，其适当地位于下游(例如，与下游挡板42的端部相距约25mm)。本领域中并在本文提供的教导内容的指导下的技术人员将认识到，止动特征的确切位置或放置可以根据各种因素(包括例如充气机设备的具体构造、气体发生器组件的尺寸和/或质量、引爆器输出的量和/或类型、储存气体的密度、气体发生器组件的质量等)适当地变化。

止动特征(例如，腔室直径的减小)可以用于或起作用以限制气体发生器组件40在充气机设备10内的移动，并且从而例如帮助减小或最小化充气机性能变化。本领域中并在本文提供的教导内容的指导下的技术人员将认识到，如果不存在这种止动部等，则在腔室的闭合端部打开时，气体发生器组件将最终移动到腔室的打开的闭合端部。包括止动特征可以防止这种情况发生。

根据一个优选实施方案，止动特征期望地被设置成与下游挡板的预致动位置相距不大于30mm。

如果减小或止动部被定位成太远离下游挡板，则可能发生增加的变化。将止动部移动成太靠近下游挡板可以严重地限制气体发生器组件的移动并从而用于抑制强压力波的形成，这继而可延迟充气机设备端部闭合件(例如，爆裂盘)的打开，并且导致不期望地增加首次充气时间(“TTFG”)和充气机设备内的燃烧压力。应当认识到，增加首次充气时间可能不利地影响充气机性能。另外，增加充气机设备内的燃烧压力可能需要构造更厚、更重和/或更昂贵的充气机设备。

如上所识别，本开发的更广泛的实践不必限于合并和使用具有带有相同或类似设计和/或形式的下游挡板和上游挡板的充气机设备。为此，现在参考图4，该图示出了根据本开发的另一个实施方案的车辆安全约束充气机设备，其一般用附图标号110表示。

充气机设备110在许多方面类似于图1所示和以上描述的充气机设备10。例如，充气机设备110也是混合充气机设备，诸如用于将充气气体递送到被动约束安全气囊系统(未特别示出)，这些充气气体是储存的压缩气体与来自气体生成烟火材料的燃烧的燃烧产物的组合的结果。

充气机设备110通常包括壳体112，该壳体限定伸长的轴向延伸的腔室或通道114，并且具有第一轴向端部116和相对设置的第二轴向端部118。加压气体的供应可以储存在腔室114中。

引爆器组件120(诸如包括引爆器122)被设置、承载、或以其他方式适当地位于第一端部116附近。在所示的实施方案中，引爆器组件120诸如通过惯性焊接或诸如本领域中熟知的其他选择方式来结合或连接到壳体112。

一对导电引脚124从引爆器122延伸。就本教导内容而言，引爆器122在构造和操作上可以是常规的。就这一点而言，引爆器122包括引爆器烟火材料并且可操作以产生如下详述的输出，该输出有效地导致产生或创建压力波以用于打开或解封可打开或临时闭合件、设备或元件，诸如爆裂盘等128，该爆裂盘等设置、承载、或以其他方式适当地位于第二端部118附近。引爆器组件120还可以包括压力圆顶130。

扩散器组件132(诸如本领域中已知的并且诸如包括端部扩散器134)被设置、承载、或以其他方式适当地位于第二端部118附近。端部扩散器134可以例如并且如图所示包括多个间隔开的开口136，来自充气机设备110的充气气体可以通过这些开口适当地排放。

充气机设备110还包括在引爆器122与闭合件128之间设置在伸长腔室114内的可滑动气体发生器组件140。

在该示出的实施方案中，可滑动气体发生器组件140包括与上游端部闭合挡板144间隔开的下游开放顶部杯形挡板142。一般由附图标号146表示的气体发生材料的供应设置在挡板142和144之间。气体发生材料146通常在引爆时可发生反应以产生附加充气气体。

在该实施方案中，气体发生材料146是或通常具有片剂的形式。然而，尽管充气机设备10的下游挡板42和上游挡板44具有类似的构造、形状和形式，但充气机设备110的下游挡板142和上游挡板144是相异的。此外，并非独立地可滑动和插入在充气机腔室中或其内，像上述挡板42和44那样，挡板142和144可以期望地形成预组装的可滑动气体发生器组件140以用于压配合插入充气机腔室114中。

在充气机设备110的致动时，引爆器122和可滑动气体发生器组件140适于协作以创建压力波以便打开或解封可打开或临时闭合件128并允许充气气体从伸长腔室114释放，并且气体材料146的供应的至少一部分发生反应以形成附加充气气体。例如，在一个实施方案中，引爆器122适于产生有效地使可滑动气体发生器组件140在伸长腔室114内沿轴向方向朝向第二端部118滑动的输出，并且其中可滑动气体发生器组件140的滑动移动有效地创建压力波以打开闭合件128。例如，引爆器122可以适当地产生输出以便快速地加压可滑动气体发生器组件140后方和附近的体积147，从而致使或导致可滑动气体发生器组件140快速地加速并创建压力波以打开闭合件128。来自引爆器122的输出还期望地用于引发气体发生材料146的供应的至少一部分的反应以形成附加充气气体。

现在参考图5和图6，其更详细地示出了下游挡板142。挡板142是大体杯形的并且具有开放端部或顶部150。挡板142具有大体轴向垂直的平面壁152，诸如包括多个穿孔154，以允许气体从可滑动气体发生器组件内部通过并进入充气机的开放伸长腔室。也就是说，穿孔154可以期望地提供用于使气体从可滑动气体发生器组件140内流出到腔室114中并且最终从充气机设备110流出的流动路径。

挡板142具有或包括轴向延伸的侧壁156，该侧壁结合到平面壁152或与该平面壁一起形成。在该实施方案中，轴向延伸的壁156是伸长的以创建或形成空腔157，该空腔的尺寸被设置成足以保持或包含期望质量的气体发生材料146。

如图所示，轴向延伸的侧壁156可以由多个可变形突片158形成或以其他方式包括该多个可变形突片，诸如形成在轴向延伸的侧壁156的与平面壁相对的端部处。这些可变形突片158类似于上述可变形突片58，在将相应挡板纵向插入到伸长腔室中时适于使相应挡板变形并过盈配合到伸长腔室内的期望预致动位置。

应当认识到，此类可变形突片158可以用于或起作用以干扰腔室14的内径。在插入腔室中期间，突片经历弹性变形和塑性变形两者，从而允许挡板轻松地滑动到腔室中。可变形突片极大地减小了将挡板插入腔室中所需的力，并且允许腔室由具有较大内径(ID)公差的管材等构成。因此，这种设计和构造可以期望地减小或最小化并且优选地消除对腔室内径(ID)和挡板外径(OD)的精确控制的需要。

类似于上述挡板42，所示的挡板142被示为包括围绕挡板的周边大体相等或均匀地间隔开的四个突片158。尽管如上所述，本开发的更广泛实践不限于具有或包括此类可变形突片的实施方案，但根据某些优选实施方案，包括三个或四个此类突片的挡板可以是优选的。进一步如上所述，其中此类多个突片围绕挡板的周边大体相等或均匀地间隔开的实施方案可以是优选的。

现在参考图7和图8，其更详细地示出了上游挡板或杯144。挡板144是大体杯形的，具有面向外的开放端部170。挡板144具有大体轴向垂直的平面壁172，诸如包括多个穿孔174，以允许引爆器形成的排放材料与可滑动气体发生器组件140内的气体发生材料连通。挡板144还具有或包括轴向延伸的侧壁176，该侧壁结合到平面壁172或与该平面壁一起形成。

挡板144的设计和尺寸通常被设置成与挡板142的开放端部紧密接合地配合。例如，上游挡板144可以通过与下游挡板142的压配合或通过使下游挡板142局部变形至比上游挡板142小的直径而适当地保持在适当位置。

在充气机设备110的制造或构造中，可以将气体发生材料146适当地装载到下游挡板或杯142中。随后将上游挡板或端部闭合件144插入或配合到挡板142的开放端部中以将气体发生材料146保持在挡板空腔157内，并且从而将可滑动气体发生器组件140作为整体形成。然后，可以将可滑动气体发生器组件单元140适当地压配合到腔室114中并且沿腔室长度将其推动到期望位置。

转到图13，示出了根据本开发的另一个实施方案的充气机设备200。

该实施方案是上述充气机设备的多级或双级版本。更具体地，并且如下面更详细描述的，这种多级或双级版本通常由被定向成远侧端部彼此面对(诸如本领域中已知的，使得引爆器区域通常可有利地用于电连接到电子控制单元(ECU))的如上所述的充气机设备或气体发生器组件中的两个构成。

充气机设备200包括与上述充气机设备10有些类似的第一充气机部分210。类似于充气机设备10，第一充气机部分210通常包括壳体212，该壳体限定伸长的轴向延伸的腔室或通道214并且具有第一轴向端部216和相对设置的第二轴向端部218。加压气体的供应可以储存在腔室214中。引爆器组件220(诸如包括诸如类似于引爆器22的引爆器222)被设置、承载、或以其他方式适当地位于第一端部216附近。类似于充气机设备10，第一充气机部分210还包括在引爆器222与闭合件228之间设置在伸长腔室214内的可滑动气体发生器组件240。类似于可滑动气体发生器组件140，可滑动气体发生器组件240包括与上游端部闭合挡板244间隔开的下游挡板242，在其间设置有气体发生材料246的供应。

充气机200包括也与上述充气机设备10有些类似的第二充气机部分310。类似于充气机设备10，第二充气机部分310通常包括壳体312，该壳体限定伸长的轴向延伸的腔室或通道314并且具有第一轴向端部316和相对设置的第二轴向端部318。加压气体的供应可以储存在腔室314中。引爆器组件320(诸如包括引爆器322)被设置、承载、或以其他方式适当地位于第一端部316附近。类似于充气机设备10，第一充气机部分310还包括在引爆器322与闭合件328之间设置在伸长腔室314内的可滑动气体发生器组件340。可滑动气体发生器组件340包括与上游端部闭合挡板344间隔开的下游挡板342，在其间设置有气体发生材料346的供应。

被定向成远侧端部彼此面对的两个充气机设备或气体发生器组件210和310可以有利地连接在其间或者通过、使用或经由过滤器部分270(诸如压接或以其他方式附接到其)结合在一起。过滤器部分270可以例如并且如图所示包括多个间隔开的开口272，可以通过这些开口适当地排放来自充气机设备和/或气体发生器组件210和310中的一者或两者的充气气体。

尽管可以诸如通过ECU有利地操作这种充气机设备实施方案，该ECU基于选定因素(诸如可包括冲击的严重程度和保护乘员所需的约束，诸如本领域已知的)来确定两级的引爆顺序，但本领域中并在本文提供的教导内容的指导下的技术人员将理解和认识到，不同于现有的双级或多级充气机设备，充气机设备200有利地分别采用第一可滑动气体发生器组件240和第二可滑动气体发生器组件340，诸如本文所述，并且具有随之而来的优点和益处。

本领域中并在本文提供的教导内容的指导下的技术人员将理解和认识到，在本开发的更广泛实践中或利用其，可以适当地改变气体发生器组件和其中利用的挡板的构造和/或定向诸如以满足特定应用的制造或生产紧急情况。因此，例如在充气机设备200中，下游挡板242和342虽然在设计和构造上大体类似于充气机设备10的上游挡板44，但被相反地定向，并且类似地，上游挡板244和344虽然在设计和构造上大体类似于充气机设备10的下游挡板42，但也被相反地定向。

结合或模拟本发明实施中涉及的各个方面的以下实施例进一步详细描述本发明。应当理解，本发明精神范围内的所有改变均应受到保护，因此本发明不应被解释为受这些实施例的限制。

实施例1-5

在这些测试中，使用具有以下设计的充气机来获得充气机箱性能结果：

实施例1

如图1所示的充气机设备，但没有诸如用于在充气机设备的致动时限制可滑动气体发生器组件沿充气机腔室长度的移动的止动特征。

在图9中示出了通过实施例1的充气机设备获得的充气机箱性能曲线。

实施例2

如图1所示的充气机设备，但具有紧邻可滑动气体发生器组件定位以使得在充气机设备的致动时防止可滑动气体发生器组件沿充气机腔室长度的移动的止动特征。

在图10中示出了通过实施例2的充气机设备获得的充气机箱性能曲线。

实施例3

如图1所示的充气机设备，具有被定位成与可滑动气体发生组件的端部相距25mm以使得可滑动气体发生器组件在充气机设备的致动时适当地限制沿充气机腔室长度的移动的止动特征。

在图11中示出了通过实施例3的充气机设备获得的充气机箱性能曲线。

实施例4

如图4示的充气机设备。

在图12中示出了通过实施例4的充气机设备获得的充气机箱性能曲线。

实施例5

如图4所示的充气机设备，但现在具有诸如图1所示的充气机设备中示出的止动特征，其中当处于预致动状态时，止动特征被定位成与气体发生器组件的端部相距约25mm。

在图12中示出了通过实施例5的充气机设备获得的充气机箱性能曲线。

结果讨论

这些示例清楚地示出了允许气体发生器组件的受限移动的益处。

实施例1-3

通过实施例1的充气机设备获得的图9充气机箱性能曲线表现出不期望的高变化程度。类似地，通过实施例2的充气机设备获得的图10充气机箱性能曲线也表现出不期望的高变化程度。然而，通过实施例3的充气机设备获得的图11充气机箱性能曲线示出了较低的燃烧压力和TTFG。此外，与实施例1和2中使用的充气机设备相比，通过实施例3的充气机设备获得的图11充气机箱性能曲线表现出相对显著减小的性能变化程度。

实施例4和5

基于通过实施例4和5的充气机设备获得的图12充气机箱性能曲线，在至少某些实施方案中可能不需要使用止动部来限制可滑动气体发生器组件的移动。据信在组件在腔室内的移动期间，将气体发生材料包含在发生器组件的杯内部看起来使变化最小化，从而潜在地消除了对止动部的需要。类似于图1所示的充气机设备，气体发生器组件的移动看起来是期望的或需要的以消除不期望的长延迟(TTFG)和高燃烧压力。例如，对于帘式/侧面充气机，环境展开的延迟或首次充气时间要求通常大约小于2mm。在这种情况下，“高”燃烧压力通常为超过14,000psi的压力。相比之下，在其中不允许气体发生器组件滑动或移动和创建压力波的实施方案中，可以达到约18,000psi的燃烧压力。因此，诸如本文描述的，在组件内合并和使用滑动移动可以显著地减小燃烧压力，诸如在特定实施方案中将燃烧压力减小20％或更多。

附加的研究评估了可滑动气体发生器组件在充气机腔室内的放置或定位对充气机性能的影响。研究已经表明，可滑动气体发生器组件相对于引爆器的放置或定位会影响性能。将上游挡板放置成与引爆器/基部圆顶相距约10mm、30mm和50mm的测试已经表明，紧邻引爆器定位气体发生器放置通常会导致较低的性能变化。

因此，本开发提供了改善的充气机设备。更具体地，本开发的实施方案提供了改善的充气机设备，诸如对于改善的混合充气机设备，其诸如避免为了使压力波沿着充气机长度无阻挡地传播以快速打开充气机端部闭合件而包括与引爆器开口对准的中心通道的需要，但例如与更昂贵且复杂的发生剂几何形状(诸如晶片或晶粒)相比，其期望地允许合并或包含相对较便宜的气体发生材料形式(诸如片剂)。

权利要求书不旨在包括，并且不应该解释为包括方法加功能或者步骤加功能的限制，除了分别在给定的权利要求书中使用术语“用于…的装置”或“用于…的步骤”明确陈述这种限定之外。

在本文中示意性地公开的本发明适当地可在没有本文中未具体公开的任何元件、部分、步骤、部件或成分的情况下实施。

虽然在前面的详细描述中，已经结合其某些优选实施方案描述了本发明，并且出于说明的目的已经阐述了许多细节，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，可向本发明增加附加实施方案，并且本文所述的某些细节可以在不脱离本发明的基本原理的情况下有较大地变化。

Claims (21)

1.一种用于能够充气的约束系统的充气机设备，所述充气机设备包括：

壳体，所述壳体至少部分地限定伸长腔室并且具有相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部，所述伸长腔室包含储存的充气气体的初始供应；

靠近所述第一轴向端部设置的引爆器和靠近所述第二轴向端部设置的可打开的闭合件；和

可滑动气体发生器组件，所述可滑动气体发生器组件在所述引爆器与所述闭合件之间设置在所述伸长腔室内，所述可滑动气体发生器组件包括与上游端部挡板间隔开的下游可滑动开放顶部杯形挡板，并且包括设置在所述挡板之间的所述气体发生材料的供应，所述气体发生材料在引爆时可发生反应以产生附加充气气体；

其中在所述充气机设备的致动时，所述引爆器适于产生有效地使所述可滑动气体发生器组件在所述伸长腔室内沿轴向方向朝向所述第二轴向端部滑动的输出，并且其中所述可滑动气体发生器组件的滑动移动有效地创建压力波以打开所述闭合件并允许充气气体从所述伸长腔室释放，并且所述气体材料的所述供应的至少一部分发生反应以形成所述附加充气气体。

2.根据权利要求1所述的充气机设备，其中所述上游端部挡板适于与所述下游挡板的所述开放顶部进行压配合接合，在其间设置有所述气体发生材料的供应。

3.根据权利要求1所述的充气机设备，其中所述下游挡板和所述上游挡板在所述伸长腔室内独立地可滑动。

4.根据权利要求1所述的充气机设备，其中所述下游挡板和所述上游挡板中的至少一者包括大体轴向垂直的平面穿孔壁以及轴向延伸的侧壁。

5.根据权利要求4所述的充气机设备，其中所述下游挡板包括大体轴向垂直的平面穿孔壁以及轴向延伸的侧壁。

6.根据权利要求4所述的充气机设备，其中所述下游挡板和所述上游挡板两者包括大体轴向垂直的平面穿孔壁以及轴向延伸的侧壁。

7.根据权利要求4所述的充气机设备，其中所述轴向延伸的侧壁形成多个可变形突片，所述可变形突片在将相应挡板纵向插入到所述伸长腔室中时适于使所述相应挡板变形并过盈配合到所述伸长腔室内的预致动位置。

8.根据权利要求7所述的充气机设备，其中所述相应挡板包括所述可变形突片中的至少三个。

9.根据权利要求1所述的充气机设备，其中所述上游挡板被设置成紧邻所述引爆器。

10.根据权利要求9所述的充气机设备，其中所述上游挡板被设置成与所述引爆器相距不大于15mm。

11.根据权利要求7所述的充气机设备，附加地包括设置在所述第一轴向端部和所述第二轴向端部之间的止动特征，所述止动特征用于限制所述可滑动气体发生器组件在所述伸长腔室内的轴向移动。

12.根据权利要求11所述的充气机设备，其中所述伸长腔室由圆柱形壁构成，并且所述止动特征包括在所述圆柱形壁中形成的具有减小圆周的环。

13.根据权利要求11所述的充气机设备，其中所述止动特征被设置成与所述下游挡板的所述预致动位置相距不大于30mm。

14.根据权利要求1所述的充气机设备，其中所述可滑动气体发生器组件的所述气体发生材料的供应具有片剂形式。

15.一种多级充气机设备，所述多级充气机设备包括根据权利要求1所述的充气机设备作为第一充气机，并且还包括第二充气机设备，所述第二充气机设备包括：

第二壳体，所述第二壳体至少部分地限定第二伸长腔室并且具有相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部，所述第二伸长腔室包含第二储存的充气气体的初始供应；

靠近所述第一轴向端部设置的第二引爆器和靠近所述第二轴向端部设置的可打开的第二闭合件；和

第二可滑动气体发生器组件，所述第二可滑动气体发生器组件在所述第二引爆器与所述第二闭合件之间设置在所述第二伸长腔室内，所述第二可滑动气体发生器包括气体发生材料的第二供应，所述气体发生材料在引爆时可发生反应以产生附加充气气体；

其中在所述第二充气机设备的致动时，所述第二引爆器和所述第二可滑动气体发生器组件适于协作以创建第二压力波以便打开所述第二闭合件并允许充气气体从所述第二伸长腔室释放，并且所述气体材料的所述第二供应的至少一部分发生反应以形成所述附加充气气体，并且

其中所述第一充气机设备和所述第二充气机设备相对地定向成所述第一充气机设备和所述第二充气机设备的所述第二轴向端部各自流体流动连通地结合，其间插置有过滤器部分。

16.一种用于可充气约束系统的混合充气机设备，所述充气机设备包括：

壳体，所述壳体限定伸长的轴向延伸的腔室并且具有相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部，所述伸长腔室包含储存的充气气体的初始供应；

靠近所述第一轴向端部设置的引爆器和靠近所述第二轴向端部设置的可打开的闭合件；和

可滑动气体发生器组件，所述可滑动气体发生器组件在所述引爆器与所述闭合件之间设置在所述伸长腔室内，所述可滑动气体发生器组件包括与上游端部挡板间隔开的下游开放顶部杯形挡板，在所述挡板之间设置有片剂形式气体发生材料的供应，所述气体发生材料在引爆时可发生反应以产生附加充气气体，其中所述下游挡板和所述上游挡板在所述伸长腔室内独立地可滑动；

其中在所述充气机设备的致动时，所述引爆器和所述可滑动气体发生器组件适于协作以创建压力波以便打开所述闭合件并允许充气气体从所述伸长腔室释放，并且其中所述可滑动气体发生器组件适于在所述伸长腔室内沿轴向方向朝向所述第二轴向端部滑动并且引发所述气体材料的所述供应的至少一部分的反应以形成所述附加充气气体。

17.根据权利要求16所述的混合充气机设备，其中在所述充气机设备的致动时，所述引爆器适于产生有效地使所述可滑动气体发生器组件在所述伸长腔室内沿轴向方向朝向所述第二轴向端部滑动的输出，并且其中所述可滑动气体发生器组件的所述滑动移动有效地创建所述压力波以打开所述闭合件。

18.根据权利要求16所述的混合充气机设备，其中所述下游挡板和所述上游挡板在所述伸长腔室内独立地可滑动。

19.根据权利要求16所述的混合充气机设备，其中所述下游挡板包括大体轴向垂直的平面穿孔壁以及轴向延伸的侧壁，所述轴向延伸的侧壁形成至少三个可变形突片，所述可变形突片在将所述挡板纵向插入到所述伸长腔室中时适于使所述挡板变形并过盈配合到所述伸长腔室内的预致动位置。

20.根据权利要求16所述的混合充气机设备，其中所述伸长腔室由圆柱形壁构成，并且其中所述混合充气机设备附加地包括设置在所述伸长腔室的所述第一轴向端部和所述第二轴向端部之间的止动特征，所述止动特征用于限制所述可滑动气体发生器组件在所述伸长腔室内的轴向移动，所述止动特征包括在所述圆柱形壁中形成的具有减小圆周的环。

21.一种用于可充气约束系统的双级混合充气机设备，所述双级混合充气机设备包括根据权利要求16所述的充气机设备作为第一充气机设备并且还包括第二充气机设备，所述第二充气机设备包括：

第二壳体，所述第二壳体限定第二伸长的轴向延伸的腔室并且具有相对设置的第一轴向端部和第二轴向端部，所述第二伸长腔室包含第二储存的充气气体的初始供应；

靠近所述第一轴向端部设置的第二引爆器和靠近所述第二轴向端部设置的可打开的第二闭合件；和

第二可滑动气体发生器组件，所述第二可滑动气体发生器组件在所述第二引爆器与所述第二闭合件之间设置在所述第二伸长腔室内，所述第二可滑动气体发生器组件包括与第二上游端部挡板间隔开的第二下游开放顶部杯形挡板，在所述挡板之间设置有片剂形式气体发生材料的第二供应，所述气体发生材料在引爆时可发生反应以产生附加充气气体，其中所述第二下游挡板和所述第二上游挡板在所述第二伸长腔室内独立地可滑动；

其中在所述第二充气机设备的致动时，所述第二引爆器和所述第二可滑动气体发生器组件适于协作以创建压力波以便打开所述第二闭合件并允许充气气体从所述第二伸长腔室释放，并且其中所述第二可滑动气体发生器组件适于在所述第二伸长腔室内沿轴向方向朝向所述第二轴向端部滑动并且引发所述气体材料的所述第二供应的至少一部分的反应以形成所述附加充气气体，并且

其中所述第一充气机设备和所述第二充气机设备相对地定向成所述第一充气机设备和所述第二充气机设备的所述第二轴向端部各自流体流动连通地结合，其间插置有过滤器部分。

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