CN1420825A - 混合充气机 - Google Patents

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Abstract

一种可以减少重量和工时的混合充气机。在第一和第二气体生成室(120，130)之间提供连通的第一和第二连通孔(125，135)和充气机壳体(102)在气体发生器壳体105中形成，以便不需要屏网。这样，重量和工时的减少就成为可能。

Description

混合充气机
技术领域
本发明涉及用于车辆的充气式安全系统，特别涉及能够使气囊可靠、迅速充气的混合充气机，以及使用混合充气机的气囊系统。
背景技术
随着用于车辆充气式安全系统的充气机的发展，使用加压介质和固体气体的混合充气机受到关注。对混合充气机的主要设计需求就是，充气机在预定的时间内对气囊按预定的量充气，以便气囊被有效地点火。迄今已经提出了关于满足这种需求的结构的建议(比如，参考JP-A No.8-282427)。由于这种混合充气机制作得安装在车辆内，对车辆的重量产生影响的充气机的重量和规格，构成其重要的设计需求。还需要在减少重量和部件数量的同时，保持混合充气机的功能。
发明内容
本发明的一个目的是提供一个混合充气机，其中，充气机的重量可以减少，制作过程可以简化，并提供使用这种混合充气机的气囊系统。
本发明的混合充气机可以用于带有一个单一气体生成室的单一式混合充气机和带有两个(复合式)或三个以上气体生成室的多级充气式混合充气机中的任一种。
作为解决上述问题的手段，本发明提供了一种用于带有气囊的车辆的充气式安全系统的混合充气机，包括一个充气机壳体，一个安装在充气机壳体中的气体发生器，以及一个带有与气体发生器连接的点火装置的点火装置室，其中
充气机壳体的内部充满含有惰性气体的加压介质，
气体发生器有一个由带有多个连通孔的气体发生器壳体形成的外壳，在气体发生器壳体中，气体发生器包括一个容放气体生成剂的气体生成室，气体生成室与充气机壳体通过连通孔相互连通，
所有设置在气体发生器壳体中的连通孔具有如下尺寸：在气体生成室中生成的燃烧气体可以流到外面，但可以阻止气体生成剂外泄。
这是带有一个气体生成室的单一式混合充气机。有可能通过调整多个连通孔的尺寸(孔径)，在不使用阻漏屏网的情况下防止气体生成剂外泄。由于没有使用履盖使充气机壳体与设置在气体发生器壳体中的气体生成室连通的连通孔的屏网，混合充气机的重量可以因为屏网的重量而减少。另外，由于不需要屏网的安装步骤，制造步骤就可以减少，制造步骤还可以简化。
此外，作为解决上述问题的另一种手段，本发明提供了一种用于配有气囊的车辆的充气式安全系统的混合充气机，它包括一个充气机壳体，一个装在充气机壳体中的气体发生器，一个带有与气体发生器连接的点火装置的点火装置室，其中，
在充气机壳体内充满了含有惰性气体的加压介质，
气体发生器有一个由带有多个第一和第二连通孔的气体发生器壳体形成的外壳，
气体发生器壳体包括各自带有气体生成剂的第一和第二气体生成室，第一气体生成室和充气机壳体通过第一连通孔相互连通，第二气体生成室和充气机壳体通过第二连通孔相互连通，
所有第一和/或第二连通孔具有如下尺寸：在第一和/或第二气体生成室中产生的燃烧气体可以流到外面，但可以阻止气体生成剂外泄。
在本发明中，可以使用以下三个模式：(a)多个第一连通孔未被屏网履盖，但多个第二连通孔被屏网履盖，(b)第一连通孔被屏网履盖，但第二连通孔未被屏网履盖，(c)第一和第二连通孔都未被屏网履盖。在这些实施例中，(c)是最可取的。
这是带有二个气体生成室的复式混合充气机。同上述的单一式混合充气机一样，通过调整第一和第二连通孔的尺寸(孔直径)，在不使用屏网的情况下防止气体生成剂外泄。由于没有使用履盖使充气机壳体与设置在气体发生器壳体中的气体生成室连通的连通孔的屏网，混合充气机的重量可以因为屏网的重量而减少。另外，由于不需要屏网的安装步骤，制造步骤就可以减少，制造步骤还可以简化。在传统的复式混合充气机中，屏网安装在每一个第一和第二连通孔上。由于没有使用屏网，就可以减少两个部件的数量，由于可以省略两个屏网的安装步骤，减少重量和简化制造步骤的效果非常大。
在本发明的混合充气机中，设置在气体发生器壳体中的多个连通孔或多个第一和第二连通孔可以具有相同的直径。通过将连通孔的直径设置得相同，控制由于燃烧气体生成剂而生成的燃烧气体的外流量和外流状态就容易了，此外，气体发生器壳体的制造也可以简化。
在本发明的混合充气机中，设置在气体发生器壳体中的多个连通孔或多个第一和第二连通孔可以具有范围从0.5mm到3mm的直径，最好是在1.0mm到2.0mm之间。通过在预定范围内确定所有多个连通孔或多个第一和第二连通孔的孔径，由于燃烧气体生成剂而生成的燃烧气体的外流量和外流状态就可以在整体上在连通孔中受到控制，即使某些孔被堵塞了。
并且，在本发明的混合充气机中，设置在气体发生器壳体中的连通孔或第一和第二连通孔的总量可以为100到600，最好为200到500。通过在预定的范围内确定连通孔或第一和第二连通孔的总量，由于燃烧气体生成剂而生成的燃烧气体的外流量和外流状态就可以在整体上在连通孔中受到控制，即使某些孔被堵塞了。
并且，在本发明的混合充气机中，第一连通孔的总数可以是50-300，更为可取的是100-250，而第二连通孔的总数可以是50-300，更为可取的是100-250。通过在预定的范围内确定第一和第二连通孔的总数，由于燃烧气体生成剂而生成的燃烧气体的外流量和外流状态就可以在整体上在连通孔中受到控制，即使某些孔被堵塞了。
并且，在本发明的混合充气机中，设置在气体发生器壳体中的连通孔或第一和第二连通孔的总开口面积可以为100到600mm2，最好为200到500mm2。通过在预定的范围内确定连通孔或第一和第二连通孔的总开口面积，由于燃烧气体生成剂而生成的燃烧气体的外流量和外流状态就可以在整体上在连通孔中受到控制，即使某些孔被堵塞了。
并且，在本发明的混合充气机中，设置在气体发生器壳体中的多个连通孔或多个第一和第二连通孔可以沿气体发生器壳体的纵向设置成多行，并沿外周方向设置成多行。通过将连通孔设置成多行，关于连通孔的孔径、总数和开口面积的条件可以容易地控制，因此，充分满足条件的混合充气机就可以有效地生产出来。
此外，作为解决上述问题的另一种手段，本发明提供了一种用于配有气囊的车辆的充气式安全系统的混合充气机，它包括一个充气机壳体，一个安装在充气机壳体中的气体发生器，一个带有与气体发生器连接的点火装置的点火装置室，其中，
在充气机壳体内部充满了含有惰性气体的加压介质，
气体发生器有一个由带有多个第一和第二连通孔的气体发生器壳体形成的外壳，
气体发生器壳体包括带有气体生成剂的第一和第二气体生成室，带有第一点火装置的第一点火装置室与第一气体生成室连接，带有第二点火装置的第二点火装置室与第二气体生成室连接，第一气体生成室和充气机体壳通过多个第一连通孔相互连通，第二气体生成室和充气机体壳通过多个第二连通孔相互连通，
所有第一和/或第二连通孔具有如下尺寸：在第一和第二气体生成室中生成的燃烧气体可以流到外面，但可以阻止气体生成剂外泄，第二连通孔沿充气机壳体的横向和/或纵向设置在距第二点火装置一定距离处。
在本发明中，“第二连通孔沿充气机壳体的横向和/或纵向设置在距第二点火装置一定距离处”这一表述，包括与第二点火装置的三种状态，即，第二连通孔沿横向设置在一定距离处的状态，第二连通孔沿纵向设置在一定距离处的状态，第二连通孔沿横向和纵向设置在一定距离处的状态。充气机壳体的横向意指相对于充气机壳体的纵向中心轴朝向充气机壳体的侧壁的方向。
当第二连通孔沿充气机壳体的横向设置在一定距离处时，最好是所有第二连通孔沿充气机壳体的横向设置在与第二点火装置不同的方向。当连通孔沿充气机壳体的横向设置在不同的方向时，最好所有的第二连通孔沿横向成90°或更大的角度指向与第二点火装置不同的方向。
在本发明的混合充气机中，象上述的单一式混合充气机那样，有可能通过调整各第一和/或第二连通孔的尺寸(孔径)在不使用阻漏屏网的情况下防止气体生成剂外泄。并且，由于屏网被省略了，充气机的重量可以减少，生产步骤可以减少，气体生成剂的泄露可以被防止。关于第一和第二连通孔和屏网之间的关系，上述三种模式，(a)-(c)可以应用，模式(c)最可取。
并且，在本发明的混合充气机中，当第二连通孔和第二点火装置彼此邻近设置时(即，当它们设置得使充气机壳体的横向是相同的方向时，如图3中所示的实例)，通过利用上述设置，所有的气体生成剂都能够顺利、均匀地燃烧。没有上述设置，一般来说，接近第二连通孔的气体生成剂顺利燃烧，但有一种相反的可能性，即离开第二连通孔的气体生成剂不顺利地燃烧。
对本发明包括上述发明的混合充气机，还进一步满足从下述条件(1)到(3)选择出来的一个或两个或三个条件：
(1)受压介质的量(A克分子)与由于气体生成剂的燃烧生成的气体的量(B克分子)之间的克分子比为8/2到1/9。
(2)受压介质的重量(X)与气体生成剂重量(Y)的重量比(X/Y)为0.1比7。
(3)在气体生成剂燃烧时由以下公式确定的压力指数小于0.8：rb＝αpn(其中，rb：燃烧速率，α：系数，p：压力，n：压力指数)。
在一处于压力P1(70kg/cm2)下的容器中测量燃烧速度rb1和在一处于压力p2(100kg/cm2)下的容器中测量燃烧速度rb2之后，压力指数(n)从两个公式中得到，rb1＝αp1 n和rb2＝αp2 n。
通过满足条件(1)和(2)，加压介质的装填量可以减少。因此，即使在壳体的体积下降时(换句话说，壳体的长度和/或宽度(直径)减小了)，加压介质的注入压力(＝壳体的内部压力)没有上升，但可以维持在体积减小前的相同水平上。最好是，A/B为8/2到3/7，X/Y为0.5到5。
通过满足条件(3)，气体生成剂初始燃烧时的燃烧速度受到控制，而不陡然上升，由此壳体的内部压力只有轻微上升。因此，即使当壳体的厚度减少时，仍可取得满意的热阻。此外，由于壳体的内部压力只轻微地上升(换句话说，内部压力变化很小)，气体生成剂稳定地燃烧，使得气体生成剂能够完全燃烧。压力指数(n)以0.1到0.8为佳，最好为0.1到0.7。
对在本发明的混合充气机中使用的气体生成剂没有具体的限制，下面举一个例子。在本发明的混合充气机中，如以下的1)和2)所示，用于单一式混合充气机的一个气体生成室中容放的气体生成剂，或用于复式混合充气机的第一气体生成室中容放的第一气体生成剂和第二气体生成室中容放的第二气体生成剂，可以基于与充注在充气机壳体中的加压介质的组成的关系确定。
1)含氧的加压介质：
当加压介质由氧和惰性气体如氩、氦(在本发明中氮也包括在惰性气体中)等组成时，氧发挥作用，以便将由作为气体生成装置的气体生成剂的燃烧生成的一氧化碳和氢转化为二氧化碳和蒸气，同时，氩发挥作用，以便促进加压介质的热膨胀。由于加压介质的泄露可以被轻易地发现，在加压介质中最好含有氦，以便防止不完全产物的散布。含氧的加压介质的具体组成要根据所使用的气体生成剂及其种类来确定，氧的含量最好约为8至30克分子％。加压介质的注入压力(＝充气机壳体中的压力)以10000到70000kPa为佳，最好是30000到60000kPa。
作为单一式混合充气机和复式混合充气机中的气体生成剂，例如，可以使用火药(gun propellant)。作为火药，可以使用单基火药、双基火药和三基火药。除此之外，可以使用通过混合二次爆炸、粘合剂、增塑剂和稳定剂等获得的火药，并将获得的混合物模制成所需形状。
二次炸药可包括：六氢三硝基三嗪(RDX)，环四亚甲基四硝基胺(HMX)，季戊四醇四硝酸酯(PETN)和三氨基胍硝酸酯(TAGN)。例如，当使用RDX作为二次炸药的气体生成剂在20670kPa压力下和3348K的燃烧温度下在缺氧环境中燃烧时，在燃烧气体中形成的气体包括33克分子％的氮、25克分子％的一氧化碳、25克分子％的蒸气、8克分子％的二氧化碳和其他气体成分。
粘合剂可包括乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维、乙酸丙酸纤维、乙基纤维素、聚乙酸乙烯脂、叠氮聚合物、聚丁二烯、聚丁二烯氢化物和聚亚氨脂；增塑剂可包括：三羟甲基乙烷三硝酸酯、丁三醇三硝酸酯、硝化甘油、二(2，2-二硝基丙基)乙缩酸/甲醛、缩水甘油基氮化物和乙酰基三乙基柠檬酸酯等；稳定剂可以包括乙基中定剂(ethlcentralite)、二苯胺和loesosinol。
二次炸药对粘合剂、增塑剂和稳定剂的比最好是大约50至90wt.％的二次炸药对大约总和为10到50wt.％的粘合剂、增塑剂和稳定剂。
在某种情况下，在正常压力下燃烧上述构成的气体生成剂是困难的。然而，在根据本发明的混合充气机中，由于其内部预先维持在高压，气体生成剂可以稳定顺利地燃烧。
2)不含氧的加压介质
当加压介质基本上由惰性气体如氩、氦(在本发明中氮也包括在惰性气体中)等组成时，且当组成不包含氧时，氩发挥作用，以便促进加压介质的热膨胀。因为加压介质的泄露可以被轻易地发现，在加压介质中最好含有氦，以便防止不完全产物的散布。加压介质最好不含氧。然而，加压介质中以含氧，以便改进气体燃烧剂的燃烧。在此情况下，填加的氧的量以不超过10克分子％为佳，最好是5克分子％。加压介质的注入压力以10,000到70,000为佳，最好是30,000到60,000kPa。
作为在单一式混合充气机和复式混合充气机中容放的气体生成剂，可以使用包括燃料和氧化剂或者包括燃料、氧化剂和块形成剂的材料，如果必要他们与粘合剂混合在一起并形成所需形状。如果使用这种气体生成剂，由其燃烧生成的气体可同加压介质一起提供给气囊充气。特别是，在使用包括块形成剂(slag-forming agent)的气体生成剂时，从充气机排出的烟雾量可以大量减少。
优选地，燃料可以是选自胍衍生物的一种或两种或多种材料，胍衍生物如：硝基胍(NQ)、亚硝酸胍(GN)、碳酸胍、氨基硝基胍、氨基亚硝酸胍、氨基碳酸胍、二氨基亚硝酸胍、二氨基碳酸胍，以及三氨基亚硝酸胍。此外，作为燃料，可以使用选自四唑和四唑衍生物的一种或两种材料。
作为氧化剂，可以使用一种或两种或多种选自硝酸锶、硝酸钾、硝酸铵、高氯酸钾、一氧化铜、氧化亚铁、碱式硝酸铜的材料。相对于按重量计100份的燃料，氧化剂的组成量优选地是按重量计10到80份，最好是按重量计20到50份。
最好是，块形成剂可以是一种或两种或多种选自酸土、滑石、膨润土、硅藻土、陶土、二氧化硅、矾土、硅酸钠、四氮化三桂、碳化硅、水滑石，以及其混合物的材料。相对于按重量计100份的燃料，块形成剂的组成量是按重量计0到50份为佳，最好是按重量计1至10份。
最好是，粘合剂可以是一种或两种或多种选自羧甲基纤维素钠纤维的钠盐、羟乙基纤维素、淀粉、聚乙烯醇、瓜尔胶、微晶纤维素、聚丙烯酰胺和硬脂酸钙的材料。相对于按重量计100份的燃料，粘合剂的组成量是按重量计0到30份为佳，最好是按重量计3至10份。
当使用具有上述组成的气体生成剂和加压介质时，加压介质的量(A克分子)与由于气体生成剂的燃烧生成的气体的量(B克分子)之间的克分子比以调整到8/2到1/9为佳，最好是8/2到3/7。
如上所述，加压介质的装填量可以通过调整加注入混合式充气机的压介质的量与由于气体生成剂的燃烧生成的气体的量之间的克分子比而减少。因此，即使充气机壳体的体积减小时(即，当壳体的长度和/或宽度(直径)减小时)，仍可以将压力维持在与减小体积前的相同的水平上，无需提高加压介质的注入压力(壳体的内部压力)。在本发明的混合充气机中，加压介质的重量(X)与气体生成剂的重量(Y)的重量比(X/Y)以0.1到7为佳，最好是0.5到5。
在以上混合充气机中，最好是由以下公式确定的压力指数：rb＝αpn(其中，rb：燃烧速度，α：系数，p：压力，n：压力指数)，在气体生成剂燃烧时，小于0.8。压力指数(n)以0.1到0.8为佳，最好是0.1到0.7。在这种情况下，压力指数(n)通过按照上述要求(3)中所述的方法进行测量来取得。
当一这种方式将压力指数(n)设置得小于0.8时，气体生成剂燃烧的初始阶段的燃烧速度受到限制不能突然上升，由此，壳体内的压力的上升小。因此，即使在壳体厚度减小时，也可以维持壳体的充分的抗压。另外，由于壳体内部压力的增加小(即内部压力的变化小)，气体生成剂稳定地燃烧，以便所有气体生成剂完全燃烧。
在本发明的混合充气机中，作为加压介质和气体生成剂之间的关系，可以利用上述组合1)和2)，组合2)更可取。
此外，本发明提供了一种气囊系统，包括一个触发信号输出装置，触发信号输出装置配有一个冲撞传感器和一个控制装置；以及一个容放上述混合充气机和气囊的舱壳。
在本发明中，“气体发生器”是指这样的的装置，其具有气体生成性能，由于气体发生器壳体(气体生成室)中的气体生成装置(气体生成剂)的燃烧产生高温燃烧气体，由此允许高温燃烧气体流入充气机壳体。混合充气机在其充气机壳体中包括气体发生器，“充气机”一词是指，具有流出性能，在充气机壳体内和气体发生器外存在的加压介质，通过高温燃烧气体从气体发生器流入壳体，对象气囊这样的被充气的目标进行充气的装置。“混合”一词是指由于气体生成剂的燃烧生成的高温燃烧气体和加压介质的组合。
在本发明的混合充气机中，由于没有使用覆盖使充气机壳体与设置在气体生成机壳体中的气体生成室连通的连通孔的屏网，部件数量和制作步骤就可以减少，由于混合充气机的重量减少和简化的制作过程，可以有效地降低成本。
附图说明
图1是表明本发明混合充气机一实施例的纵向剖视图。
图2是图1所示的混合充气机中气体发成器壳体的示意平面视图。
图3是图1所示的沿其横向的第二气体生成室的示意剖视图。
图4是本发明混合充气机另一实施例的气体发生器壳体的示意平面视图。
图5是本发明混合充气机另一实施例的气体发生器壳体的示意平面视图。
具体实施方式
参考号数描述
100    混合充气机
102    充气机壳体
105    气体发生器壳体
110    火焰传送装置室
120    第一气体生成室
124    第一气体生成剂
125    第一连通孔
130    第二气体生成室
134    第二气体生成剂
135    第二连通孔
本发明优选实施例
以下将参考表明本发明实施例的附图，对本发明进行详细说明。
图1是表明带有两个气体生成室的复式混合充气机100的一个实施例的纵向剖面视图。图2是图1所示的气体发生器壳体的示意平面视图，图3是图1所示沿其横向截取的第二气体生成室的示意剖面视图。图2和图3用于解释连通孔的布置。
如图1所示，充气机壳体102包括一个圆筒式承压容器，其内部空间103充满加压介质并保持在高压。加压介质一般通过在与充气机壳体102的一端连接的挡持件145上形成的小孔107注入，小孔107在加压介质注入后被密封销109关闭。除了其在扩散器180一侧上的端部之外，充气机壳体102可以形成得有一个均匀的外直径(平面外形，没有缩颈等)。
气体发成器108的外壳是由气体发成器壳体105形成的。气体发生器108在其中包括一个火焰传送装置室110，一个第一气体生成室120和第二气体生成室130，它们形成得围绕着火焰传送装置室110，设置得沿充气机壳体102的纵向彼此相邻串连。气体发生器108设置在充气机壳体102中，沿其纵向的一端通过焊接被固定在挡持件145上。
火焰传送装置室110包括一个圆筒形壳体111，并通过其中充填有引爆剂(传爆药)112a的引爆剂杯116a和被作为第一关闭装置的第一可破裂盘119关闭的第一连通通道113与第一点火器117连接。火焰传送装置室110通过火焰传送孔118与第一气体生成室120连通。
第一气体生成室120被设置得围绕火焰传送装置室110，并由气体发生器壳体105、火焰传送装置室110的壳体111、第一隔壁(第一档板)126和第二隔壁(第二档板)136形成。第一气体生成剂124的所需量容放在第一气体生成室120中。第一气体生成室120和充气机壳体102通过多个第一连通孔125彼此连通。
如图2所示，多个第一连通孔125沿气体发成器壳体105的纵向设置成六列(六个孔)，并沿外周向设置在气体生成壳体的105的整个表面上。多个第一连通孔125如图2所示顺序设置，但他们也可以按与第二连通孔135相同的方式交错设置。
第一连通孔的孔径是1.2mm，第一连通孔的总数为192，总孔口面积是217mm2，多个第一连通孔125可以不沿外周方向设置在整个表面上，且可以设置在部分表面上。或者另外，孔可以分为多个组，各组孔可以彼此按适当的距离分开设置。设置在多个表面上意味着，例如，总共192个第一连通孔125被分为96个孔的两个组，这两个组彼此分开设置。第一连通孔可以分为三个或四个以上的组，这些组可以彼此分开设置。
在本实施例的混合充气机100中，由于没有提供防止第一气体生成剂124外漏的屏网，第一连通孔125和第一气体生成剂124彼此接触。
第二气体生成室130是由气体发成器壳体105、火焰传送装置室110的壳体111、第二隔壁(第二档板)136和挡持件145(第二可破裂盘139)形成的。第二气体生成剂134的所需量容放在其中。第二气体生成室130和充气机壳体102通过多个第二连通孔135彼此连通。
例如，如图2所示，多个第二连通孔135沿气体发成器壳体105的纵向设置成四列(四个孔)，并沿其外周向(见图3)设置在气体发成器壳体105的半个表面上。多个第二连通孔135如图2所示那样交错设置，但他们也可以按与第一连通孔125相同的方式顺序设置。
第二连通孔135的直径是1.2mm，第二连通孔的总数为128，总孔口面积是145mm2，多个连通孔135可以仅设置在部分表面上。或者另外，如上所述，孔可以分为多个组，孔各组可以彼此分开设置。
在本实施例的混合充气机100中，由于没有提供防止第二气体生成剂124外泄的屏网，因此第二连通孔135和第二气体生成剂134彼此接触。
第二气体生成室130通过由作为第二关闭装置的第二可破裂盘139关闭的第二连通通道与第二点火器140连接。参考号数112b表示引爆剂，参考号数116b表示引爆剂杯。
由于第一点火器117(第一点火装置115)和火焰传送装置室110沿充气机壳体102的纵向设置在中心轴上(在图1中点划线所示，具有图3中的中心点O)，第二点火器140相对于中心轴偏心地设置。因此，所图3所示，第二气体生成室130构造得使第二连通孔135沿横向(径向)位于第二点火器140的相对侧上。例如，当第二连通孔135和第二点火器140设置得彼此靠近时，(当第二点火器位于图3中虚线所示的位置140a时)，第二连通孔135和第二点火器140a沿充气机的横向设置在同样的方向上。因此，第二点火器140a附近的气体生成剂134可以很好地燃烧，但存在于相对侧上的气体生成剂134则不能充分燃烧。
图1至3表明了带有两个气体生成室的复式充气机。图4中表明的是本发明应用于带有一个气体生成室的单式充气机的例子。在如图4所示的带有一个气体发生器壳体205的单式混合充气机的情况下，单式气体生成室与充气机壳体借以连通的多个连通孔225，沿气体生成器壳体205的纵向设置成十列(十个孔)，且同时沿其外周向设置在其整个表面上。连通孔225的孔径为1.2mm，连通孔的总量为320，总开口面积为362mm2。在这种情况下，连通孔225可以不沿外周向设置在整个表面上，且可以设置在部分表面上。或者另外，如上所述，孔可以分为多个组，各组孔可以彼此分开设置。在图1所示的混合充气机100中，无论第二点火器140是否偏心设置，第一连通孔125和第二连通孔135可以如此形成使得某些或全部孔沿充气机壳体的横向指向不同方向，以便防止烟雾排出充气机壳体100。接下来，将在图5的基础上对第一连通孔125和第二连通孔135的布置的一个实施例进行说明。在图5中，第二气体生成室130一侧上的气体生成壳体105的一表面被切去。在这种情况下，下文中的“烟雾”对应于由于气体生成剂的燃烧产生的气体生成剂中的固体成分(例如，金属成分)。
如图5所示，多个第一连通孔125仅在气体发成器壳体105的一个表面上形成，多个第二连通孔135仅在气体发成器壳体105的相对表面上形成。通过将第一连通孔125和第二连通孔135设置在气体发成器壳体105的横向相对侧上，彼此相对，当由燃烧第一气体生成室120中的第一气体生成剂124生成的烟雾(第一烟雾)从第一连通孔125流出并附着在充气机壳体102的一相对内壁面上时，由于第二气体生成室130中的第二气体生成剂134的燃烧生成的气流(第二气流)流入第一烟雾附在其上的充气机壳体102的内壁面的相对侧。因此，第一烟雾被防止由于第二气流被驱散，并被防止流出混合充气机100。
第二气体生成剂134的量可以等于、大于或小于第一气体生成剂124的量，第一和第二气体生成剂的形状和成份可以是一样或不一样的。第一气体生成室120和第二气体生成室130的体积可以相同或彼此不同，且各体积可以通过调整第一隔壁126和第二隔壁136来调整。
如上所述，火焰传送装置室110与第一气体生成室120连通，第一气体生成室120与充气机壳体102连通，并且，第二气体生成室130与充气机壳体102连通。在这种结构下，火焰传送装置室110、第一气体生成室120和第二气体生成室130中的压力维持在高水平上，即维持在与充气机壳体102(内部空间103)中的压力同样的水平上。
第一气体生成室120和第二气体生成室130沿充气机壳体102的纵向彼此串连相邻设置。通过将这些室以此方式串连设置，即便在气体生成室被分为两个的时候，混合充气机的整体体积也可以做得很紧凑，重量的增加可以受到限制。
第一气体生成室120和第二气体生成室130拥有独立的通道，通过这些通道由第一气体生成剂124和第二气体生成剂134的分别燃烧生成的气体流入充气机壳体102。即，在第一气体生成室120中生成的气体从第一连通孔125流入充气机壳体102，在第二气体生成室130中生成的气体从第二连通孔135流入充气机壳体102。
第一和第二气体生成室120、130以这样一种方式设置，使得当第一气体生成室120中生成的气体在通过一内流通道的第一连通孔125后于充气机壳体102内流向扩散器口182时，作为第二气体生成室130的内流通道的第二连通孔135相对于作为第一气体生成室120的内流通道的第一连通孔125位于所述气体流向的相反方向上。
通过按如此方式设置第一和第二气体生成室120、130，第一气体生成室120中的燃烧不影响第二气体生成室130中的燃烧。这种布置就是有效的，因为在加压介质不包含氧气时，第一气体生成室120中的燃烧不影响第二气体生成室130中的燃烧。第一气体生成室120和第二气体生成室130的设置次序是可以相反的。
在挡持件145中形成的点火装置室114包括第一和第二点火装置室115、141。第一点火装置室容放第一点火器117，第二点火装置室容放第二点火器140。第一和第二点火装置室可以沿充气机壳体102的横向彼此平行相邻设置。
第一点火器117和第二点火器140通过点火器套环143安装到挡持件145上，挡持件145用焊接之类的方式在连接部分146处固定到充气机壳体102上。
连接器170连接在火焰传送装置室110延伸部上。带有图示形状用于在触发时破裂主可破裂盘178的抛射体175通过O型环172安装在使火焰传送装置室110和连接器170彼此连通的一孔中，使得抛射体175跨在火焰传送装置室110和连接器170之间。抛射体175的尖端位于连接器170的内部空间176中。内部空间176和充气机壳体102的内部空间103仅通过设置在连接器170的面对壳体105内表面的表面上的所需数量的气体流入孔166连通。一气流通路105a形成在壳体105内表面与连接器170外表面之间。因此，内部空间103中的加压介质在触发时会经由气体流动通道105a流入气体流入孔166。
扩散器180与充气机壳体102的一端连接。扩散器180通过焊接固定在其连接部分181上。主可破裂盘178作为主要关闭装置安装到扩散器180的面向抛射体175的一端，以便在触发前锁闭加压介质向扩散器口182的移动通道。因此，在触发前，气体流入空间150和充气机壳体102的内部空间130彼此被完全隔离开来，这样，加压介质的穿过被过阻断。
扩散器180在另一端设置有多个用于将加压介质送到气囊的扩散器口182并还设置有用于去除微粒子的扩散器屏网186。用于将扩散器180连接于气囊舱壳的柱螺栓190被固定在扩散器180的外端面上。
在混合充气机100中，优选地，上述各组成部件相对于中心轴(图1中表示为点划线)沿横向对称设置，但某些或全部组成部件可相对于中心轴偏心设置。
在本发明的混合充气机中，第一和第二气体生成室的设置可以象如下所述那样变化。
例如，第一气体生成室120和第二气体生成室130可以设置得于充气机壳体102内在相对侧上彼此面对。在这种情况下，加压介质填入第一气体生成室120和第二气体生成室130之间的空间。
此外，例如，在充气机壳体120中，第一气体生成室120(或第二气体生成室130)可以围绕火焰传送装置室110设置，而第二气体生成室130(或第一气体生成室120)可以围绕第一气体生成室120设置。
本发明的气囊系统包括一个触发信号输出装置，后者包括一个冲撞传感器和一个控制部件；以及一个其中容纳混合充气机100和气囊的舱壳。混合充气机100在第一点火点火器117和第二点火点火器140一侧与触发信号输出装置(冲撞传感器和控制部件)相连，且混合充气机100通过旋拧柱螺栓190连接并固定于装有气囊的舱壳。在具有如此结构的气囊系统中，可以根据冲撞程度调整生成的气体的量，并通过适当设定触发信号输出装置中触发信号的输出条件调整气囊的膨胀速度。
接下来，将参考图1对混合充气机100的运作进行说明。在混合充气机100被触发前，贮存在充气机壳体102中的高压下的加压介质已经流入分别经连通孔125、135彼此连通的第一气体生成室120和第二气体生成室130，并已经通过连通孔118进一步流入火焰传送装置室110，且这些室的内部保持同样高压下。此外，安装了抛射体175，以便跨在保持在同样压力下的火焰传送装置室110和内部空间176之间，误操作被防止。
在车辆碰撞的情况下，第一点火器117被触发信号输出装置点燃以破裂第一可破裂盘119(固定在形成第一连通孔113的挡持件145上)，点燃并燃烧在火焰传送装置室110中的引爆剂112a，由此形成高温增压气体。
当火焰传送装置室110中的压力被生成的增压气体提高时，被该压力推动的抛射体175移动以用抛射体175的尖端破裂主可破裂盘178。此时，增压气体的一部分由于主可破裂盘179的破裂流入气体流入空间150。
大部分增压气体通过火焰传送孔118流入第一气体生成室120以点燃并燃烧第一气体生成剂124，生成了预期量的高温燃烧气体(对应于第一气体生成剂124的装填量)。此时，由于加压介质已经流入第一气体生成室120，从而该室120保持在高压，第一气体生成剂124的燃烧是稳定的。由于火焰传送装置室110、第一气体生成室120和第二气体生成室130被圆筒形壳体111和第二隔壁136彼此分隔开来，第二气体生成剂134未被点燃和燃烧。由于第一气体生成室120的第一连通孔125和第二气体生成室130的第二连通孔135的设置，第二气体生成剂134没有被第一气体生成剂124的燃烧点燃或燃烧。
此后，由于高温燃烧气体经第一连通孔125流入充气机壳体102，就此提高了其中的压力，进一步加压的介质经破裂的主可破裂盘178流入气体流入空间150。已经以这种方式流入气体流入空间150的进一步加压的介质在经过扩散器屏网186后从扩散器口182喷射出来，然后给安装在气囊舱中的气囊充气。
当第一点火器134被触发时或在第一点火器134被触发稍后(大约10至40ms)，第二点火器140被触发信号输出装置同时点燃，且第二可破裂盘139(固定在形成第二连通通道的挡持件145上)被破裂以点燃并燃烧引爆剂112b，于是，第二气体生成室130中的第二气体生成剂134被点燃以生成所需量的高温燃烧气体(对应于第二气体生成剂134的装填量)。此时，由于加压介质已经流入第二气体生成室130，并且该室130已经维持在高压，第二气体生成剂134的燃烧状态是稳定的。在这种情况下，为了点火并燃烧第二气体生成剂134，仅只点火器被使用而引爆剂可以省略。
此外，如图1和图3所示，由于第二点火器140与第二连通孔135间隔开且在沿径向上布置在不同方向，第二气体生成室130中的第二气体生成剂134均匀地燃烧。例如，如果第二连通孔135设置在第二点火器140附近，第二点火器140附近的一部分第二气体生成剂134顺利地燃烧，但远离第二连通孔135的第二气体生成剂134的其他部分在某些情况下易于燃烧。
由于第二气体生成剂134的燃烧生成的高温燃烧气体通过第二连通孔135流入充气机壳体102，增加了那里的压力，余下的进一步加压的介质通过破裂的主可破裂盘178流入气体流入空间150，从扩散器口182射出以进一步给气囊充气。
上述混合充气机分两个阶段产生燃烧气体。第一气体生成室120可以防止气囊的充气动作落后于车辆的碰撞，第二气体生成室130能够使加压介质完全从充气机壳体102中排出并使气囊迅速充气到满意的安全水平。
另外，由于配备了两个气体生成室，该混合充气机也可以适于其中燃烧气体仅在第一气体生成室120中生成的实施例模式，其中燃烧气体在第一和第二气体生成室120和130中同时生成的实施例模式，以及其中在第一气体生成室120中生成燃烧气体的定时和在第二气体生成室130中生成燃烧气体的定时之间的间隔按所需方式控制的模式。
实例
下面通过参考实例更具体地描述本发明。然而，本发明不限于此。顺便说一句，下面使用的气体生成剂形状为单穿孔圆柱体，外径为5.4mm，内径为0.7mm，长度为55.4mm。
例1
图1所示实施例的复合式混合充气机100被生产出来。详情如下：
充气机壳体102用高抗拉强度钢(抗拉强度90kg/mm2)制造。作为加压介质，使用了2.6克分子(100g)的包括氩和氦[Ar∶He＝96∶4(克分子比)]的混合气体(32000kPa的内部压力)。作为气体生成剂，对于第一和第二气体生成室中的每一个使用20g的包括硝基胍、硝酸锶、羧甲基纤维素和酸土(34∶50∶9∶7)的组合物(A/B＝7.2/2.8)(总量为40g，其对应于1.0克分子的生成气体)。加压介质和气体生成剂之间的重量比(X/Y)为2.5。因此，在触发时，总共3.6克分子的气体可以使用，触发前加压介质和气体生成剂的总重量为140g。在这种情况下，压力指数(pressure index)(n)为0.6。
上以结构的混合充气机100具有54mm的直径和156mm的长度(该长度不包括长度为20mm的柱螺栓)。充气机壳体102的厚度为2.5mm，充气机的总重量为1200g。当该混合充气机100通过同时点燃第一和第二点火器而触发时，充气机壳体102的内部压力为48000kPa。

Claims (21)

1、一种混合充气机，用于配有气囊的车辆的充气式安全系统，包括一个充气机壳体，一个设置在所述充气机壳体中的气体发生器，以及具有与所述气体发生器连接的点火装置的点火装置室，其中，
所述充气机壳体的内部充注有包含惰性气体的加压介质，
所述气体发生器具有由带有多个连通孔的气体发生器壳体形成的外壳；所述气体发生器壳体包括其中容放气体生成剂的气体生成室；所述气体生成室和所述充气机壳体通过所述各连通孔互相连通；以及
设置在所述气体发生器壳体上的所述连通孔中的每一个具有这样的尺寸，使得在所述气体生成室中生成的燃烧气体能够经由其流出但气体生成剂可被防止外漏。
2、一种混合充气机，用于配有气囊的车辆的充气式安全系统，包括一个充气机壳体，一个设置在所述充气机壳体中的气体发生器，以及一个具有与所述气体发生器连接的点火装置的点火装置室，其中，
所述充气机壳体的内部充注有包含惰性气体的加压介质，
所述气体发生器有一个由带有多个第一和第二连通孔的气体发生器壳体形成的外壳；
所述气体发生器壳体在其中包括各自具有气体生成剂的第一和第二气体生成室；
所述第一气体生成室和所述充气机壳体通过所述第一连通孔互相连通；所述第二气体生成室和所述充气机壳体通过所述第二连通孔互相连通；以及
所述第一和/或第二连通孔中的每一个具有这样的尺寸，使得在所述第一和/或第二气体生成室中生成的燃烧气体能够经由其流出，但气体生成剂可被防止外漏。
3、一种混合充气机，用于配有气囊的车辆的充气式安全系统，包括一个充气机壳体，一个设置在所述充气机壳体中的气体发生器，以及一个具有与所述气体发生器连接的点火装置的点火装置室，其中，
所述充气机壳体的内部充注有包含惰性气体的加压介质，
所述气体发生器有一个由具有多个第一和第二连通孔的气体发生器壳体形成的外壳；
所述气体发生器壳体在其中包括各自具有气体生成剂的第一和第二气体生成室；具有第一点火装置的第一点火装置室与第一气体生成室连接；具有第二点火装置的第二点火装置室与第二气体生成室连接；所述第一气体生成室和所述充气机壳体通过所述第一连通孔互相连通；第二气体生成室和所述充气机壳体通过所述第二连通孔互相连通；以及
所述第一和/或第二连通孔中的每一个具有这样的尺寸，使得在第一和/或第二气体生成室中生成的燃烧气体能够经由其流出，但气体生成剂可被防止外漏，所述各第二连通孔在所述充气机壳体的横向和/或纵向上与所述第二点火装置间隔开设置。
4、如权利要求1至3中任何一项所述的混合充气机，其中，设置在所述气体发生器壳体上的多个所述连通孔或多个所述第一和/或第二连通孔未被一屏网履盖。
5、如权利要求1至4中任何一项所述的混合充气机，其中，所述气体生成剂与设置在所述气体发生器壳体上的多个所述连通孔或多个所述第一和第二连通孔接触。
6、如权利要求1至5中任何一项所述的混合充气机，其中，设置在所述气体发生器壳体上的多个所述连通孔或多个所述第一和第二连通孔具有相同的孔径。
7、如权利要求1至6中任何一项所述的混合充气机，其中，设置在所述气体发生器壳体上的多个所述连通孔或多个所述第一和第二连通孔具有范围从0.5至3mm的孔径。
8、如权利要求1至7中任何一项所述的混合充气机，其中，设置在所述气体发生器壳体上的多个所述连通孔或多个所述第一和第二连通孔的总数为100至600。
9、如权利要求2或8所述的混合充气机，其中，在设置在所述气体发生器壳体上的多个所述第一和第二连通孔中，所述第一连通孔的总数为50至300，所述第二连通孔的总数为50至300。
10、如权利要求1至9的任何一项所述的混合充气机，其中，设置在所述气体发生器壳体上的多个所述连通孔或多个所述第一和第二连通孔的总开口面积为100至600mm2。
11、如权利要求1至10的任何一项所述的混合充气机，其中，设置在所述气体发生器壳体上的多个所述连通孔或多个所述第一和第二连通孔沿所述气体发生器壳体的纵向设置出多列并沿周向上设置成多行。
12、如权利要求2至10的任何一项所述的混合充气机，其中，设置在所述气体发生器壳体上的多个所述第一和第二连通孔的部分或全部沿所述充气机壳体的横向形成在不同方向。
13、如权利要求3所述的混合充气机，其中，在设置在所述气体发生器壳体上的多个所述第一和第二连通孔中，设置在所述气体发生器壳体上的多个所述第一连通孔沿所述气体发生器壳体的纵向设置成多列并沿周向设置在整个表面上，设置在所述气体发生器壳体上的多个第二连通孔沿所述气体发生器壳体的纵向设置成多列并沿周向设置在一半或少于一半的表面上。
14、如权利要求3或13所述的混合充气机，其中，所述气体发生器进一步包括一个火焰传送装置室，火焰传送装置室设置在所述第一点火装置室的纵向延伸部分上，并与所述第一气体生成室连通，连接于所述第二气体生成室的第二点火装置相对于所述充气机壳体的纵向中心轴偏心设置。
15、如权利要求3、13和14的任何一项所述的混合充气机，其中，所述第一和第二点火装置室设置得彼此相邻且沿所述充气机壳体的横向相互平行，所述第一点火装置室设置在所述充气机壳体的纵向中心轴上。
16、如权利要求2或15所述的混合充气机，其中，所述第一和第二气体生成室具有独立的内流通道用于其中生成的气体流向所述充气机壳体。
17、如权利要求2或16所述的混合充气机，其中，所述第一和第二气体生成室沿所述充气机壳体的纵向相串联地彼此相邻设置。
18、如权利要求2或16所述的混合充气机，其中，所述第一和第二气体生成室沿所述充气机壳体的纵向相串联地彼此相对设置。
19、如权利要求2或16所述的混合充气机，其中，所述第一和第二气体生成室沿所述充气机壳体的横向平行设置，彼此相邻或彼此间隔开。
20、如权利要求1和19的任何一项所述的混合充气机，其满足下述各项条件(1)至(3)中的一个或两个或三个条件：
(1)加压介质的量(A克分子)与由于气体生成剂的燃烧生成的气体的量(B克分子)之间的克分子比为8/2到1/9；
(2)加压介质的重量(X)与气体生成剂重量(Y)的重量比(X/Y)为0.1到7；
(3)在气体生成剂燃烧时由以下公式确定的压力指数小于0.8：rb＝αpn(其中，rb：燃烧速度，α：系数，p：压力，n：压力指数)。
21、一种气囊系统，包括配设有冲撞传感器和控制装置的触发信号输出装置，以及一舱壳，其中容放如权利要求1至20中任何一项所述的混合充气机和气囊。
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