CN1647977A - 烟火驱动器 - Google Patents

Abstract

在一种车辆乘客约束系统的烟火驱动器(110)中，包括气缸(112)，可移动地安放在其中的活塞(114)，用来产生加压气体的烟火推进剂装药(152)，和用来点燃推进剂装药的引火药。该活塞具有承压面区域(142)，加压气体能够作用在其上以驱动活塞(114)。在引火药(154)和承压面区域(142)之间，具有气流连接。还提出了具有这种类型的烟火驱动器的安全带收放器(100)和操作这种类型的烟火驱动器(110)的方法。在这种方法中，通过由引火药燃烧所产生的气体来推动活塞(114)经过第一驱动距离，并且然后通过由推进剂装药(152)燃烧所产生的气体来推动活塞经过第二驱动距离(Z1)。

Description

烟火驱动器

技术领域

本发明涉及一种用于车辆乘客约束保护系统的烟火驱动器，包括汽缸，可移动地安放在所设置的汽缸中的活塞，产生加压气体的烟火推进剂装药，和引火药，用来点燃推进剂装药，该活塞具有一个承压面区域，为了驱动活塞而将加压气体作用在该承压面区域上。本发明也涉及一种具有这种类型的驱动器的安全带收放器和一种操作这种类型的烟火驱动器的方法。

背景技术

在图1中，描述了这种烟火驱动器的一个例子，是在相关技术的安全带张紧器驱动器的基础上进行描述的。在图1中的安全带张紧器10具有汽缸12，在其内可移动地对活塞14进行引导，和气体发生器22，用来产生对驱动活塞14的加压气体。气体发生器22具有推进剂装药52，其是由发生器壳体70围绕的。为了点燃推进剂装药52，以发火管68的形式提供引火药，依次用封盖58来围绕该发火管68以防其变潮湿和发生危险。将气体发生器22安放在活塞14的凹部40的内部空间中，该凹部与活塞移动方向垂直的一个壁形成了承压面区域42。为了触发安全带张紧器驱动器10，点燃发火管68。在封盖58爆裂后，推进剂装药52开始燃烧并且产生加压气体。当达到最小压力时，发生器壳体70爆裂，气体压力就作用在活塞14的承压面区域42上，使后者移动。活塞14具有齿30，其通过小齿轮34驱动安全带张紧器的带盘。在图5中，在曲线i中，示意性地表示了承压面区域42上的时间压力曲线。在发生器壳体70爆裂之前，通常要经过3毫秒。只有在这之后，活塞14才开始移动。由于到时间点t2时已经在发生器壳体70中建立起了高压，该压力随后突然作用在活塞14上，正如图5所示出的压力急剧上升，所以在与安全带张紧器配合后，活塞14以及齿30和小齿轮34均承受着很高的压力。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种烟火驱动器，其在减少元件压力的很短的时间内得到更大的张紧动力。

为了实现这个目的，在上述类型的驱动器中，在引火药和承压面区域之间具有气流连接。这样，引火药所产生的压力就能够用来使活塞加速，所以在点火后很短的时间内活塞就已经开始移动了。因此，就能非常早地提供活塞的驱动力。

根据第二方面，本发明提供一种安全带张紧器，其具有这种类型的烟火驱动器。在点燃后的短时间内，就可以利用由引火药所产生的推力，其明显弱于由推进剂装药所产生的推力。因此最初活塞是由较小的力进行加速的，但是正由于时间点较早，加速阶段的元件就只是受到较小的压力。当只在加速阶段中张紧驱动器与安全带收放器配合，如使用与小齿轮啮合的齿时，其就具有特别的先进性。因而利用较小的压力就可完成配合，而张紧阶段利用了推进剂装药的全部能量。

根据另外一个方面，本发明也提供了一种操作这种类型驱动器的方法，其中由引火药燃烧所产生的气体推动活塞完成第一驱动距离，然后由在点燃推进剂装药期间产生的气体推动活塞完成第二驱动距离。这种方法减少了元件上的应力并且快速有效地提供推动力。另外，能够得到引火药和推进剂装药的最佳的能量利用。

从属权利要求能更清楚地表示优选实施例。

附图说明

下面将在优选实施例基础上具体描述本发明。下文中将结合附图进行参考，其中：

-图1描述了具有根据相关技术的安全带张紧器驱动器的安全带收放器的纵剖图；

-图2描述了在第一种情况下，根据本发明的安全带收放器的纵剖图；

-图3描述了图2中III部分的放大图；

-图4描述了在第二种情况下，图2的安全带收放器的纵剖图；

-图5描述了根据相关技术的烟火驱动器和根据本发明的烟火驱动器的压力曲线的比较示意图。

具体实施方式

如图2所示的安全带收放器100装备有烟火驱动器110，以张紧安全带。安全带张紧器驱动器110有汽缸112和活塞114，该活塞能够沿着纵轴A在其中移动。

汽缸112具有前方的、开放端116和具有端壁118的尾端，在其内形成气体发生器122的接受器120。用隔板124将汽缸112分为活塞室126和齿条室128两部分，隔板124从汽缸112的端壁118平行于纵轴A大概延伸到汽缸112的中心。

活塞114具有齿条部分130，其位于汽缸112的齿条室128中。在齿条部分130的前端通过桥132与活塞114相连接，所以当活塞114移动时，齿条部分就沿着其进行传动并且能与小齿轮134啮合，以用相似的方式来驱动安全带收放器100的带盘。

活塞114还具有发生器室140，即一个从活塞114的尾端平行于纵轴A延伸进活塞114中的空腔。在发生器室140的前端，与纵轴A垂直的壁形成了承压面区域142。图2中所描述的安全带张紧器驱动器110在停业状态下，活塞114停靠在端壁118上，并且围绕着气体发生器122，也就是说，气体发生器122位于发生器室140中。另外，在活塞114的壳体后部上有一密封件146，其与活塞室126的壳体内部相接触。

气体发生器122具有基座150、推进剂装药152和引火药154，该气体发生器通过基座安放在汽缸112中的接受部120中。基座150具有连接销156，如用其将气体发生器连接到控制单元上。基座150安放在引火药套筒158上，该套筒中装有引火药154。引火药套筒158是由罐状的塑料壳体组成的，其具有由端壁162密封的壳体160。在另一端，壳体160压放在基座150上，基座150的直径比引火药套筒158的直径要大。另外，如在图2和3中看到的那样，发生器室140的横截面是依照汽缸112尾端的台阶而形成的。在这一端，基座150也具有一个密封环164，其将发生器室与活塞室126密封地隔开。

引火药154由增强剂装药166和发火管168组成，其位于基座150中，并且与连接销156相连接。

与引火药套筒158轴向邻近的地方，具有推进剂装药套筒170，其也有塑料壳体。该壳体具有外壳，其后部与引火药套筒158的端壁162相邻接。推进剂装药套筒170装有推进剂装药152，如该推进剂装药是推进剂装药微粒形式的。引火药套筒158和推进剂装药套筒170优选制成一体。为了节省材料，也可以减少推进剂装药套筒170的壁厚，因为相对于引火药154而言，推进剂装药152对机械应力并不是很敏感。

引火药套筒158和推进剂装药套筒170分别形成对引火药164和推进剂装药152的保护套筒，以避免机械损害。可选择地，它们也可以用另一种材料来制造，如金属薄片。至少在端壁162的区域中，引火药套筒158能够透过气体，这样在引火药154和承压面区域142之间就具有流动连接，其在图3中用箭头F来表示。

为了避免变潮湿，也可以将引火药或者推进剂装药密封在薄片中，如其由塑料或金属制成。另外，用传送安全装置172将引火药套筒在其自由端的前方封闭，该装置也是薄片的形式。当点燃引火药154时，即使很轻微的压力也会使薄片层受到损坏，该薄片层位于引火药154和承压面区域142之间，以确保气流连接F。

在图5中，如前面所叙述的，根据本发明的不具有增强剂装药(曲线ii)和具有增强剂装药166(曲线iii)的驱动器的时间压力曲线与传统烟火驱动器曲线(曲线i)相比较。

为了触发安全带张紧器驱动器110，首先点燃发火管168。如图5中的曲线ii所示，做为发火管168燃烧的结果，在点燃气体发生器122后大概0.5ms的时间点t1时，产生一个在气流连接的基础上能对活塞114施压推力的压力，该气流连接是位于引火药154和承压面区域142之间的。所以，在点燃引火药后，活塞114已经开始移动了一段很短的时间。经过一个短暂的时间后，通过燃烧发火管168而点燃的增强剂装药166产生了能够进一步利用的压力，其导致推力增加。

所以，增强剂装药166就确保能够可靠地克服活塞114的惯性和摩擦力，并且在任何情况下均能推进活塞114经过第一驱动路段Z1(图5)，直到齿条部分130开始与小齿轮134相啮合。

最后引火药154的燃烧点燃了足够大量的推进剂装药152。后者产生加压气体体积，其用最大推力来推动活塞114，该动作通过小齿轮134传递到安全带收放器100的带盘，以使安全带以传统的方式尽可能快地进行收放。

当活塞114继续移动时，基座150就从发生器室140的延伸部分、活塞114的横断面中露出来，其对于燃烧气体膨胀的压力是有效的。如果在以前，由于上述原因，对于加压气体来说只把承压面积区域142作为有效横断面，但是，现在由推进剂装药152所产生的加压气体还能够附加作用在另一个承压面区域176上，该承压面区域位于活塞114的尾端，所以，全部的有效承压面区域与活塞114沿着纵轴A的垂直其移动方向的横断面相符合。这样就得到可以利用的增加了的推力，使活塞114进一步移动并且因此最终使安全带张紧。

在齿条部分130还没有与小齿轮相啮合134时，只需要很小的推力，因为还不必驱动安全带收放器100的带盘。所以，就可以优选选择承压面区域142，以使其最大为全部活塞横断面的30％。其具有这样的优点，即使用很少量的加压气体体积也能推动活塞114经过足够的距离，其中该加压气体体积是由引火药154产生的。

通过选择适当形状的推进剂装药154微粒和将推进剂装药套筒170和承压面区域142之间的余隙容积178最小化，能够将死区体积最小化，以使引火药154产生的气体压力得到最佳利用。如果发火管168的推力足够，甚至有可能在没有增强剂装药166的情况下进行工作。

根据本发明的驱动器的另一个优点还在于，做为由引火药产生的最初的较小的推力的结果，元件只受到轻微的压力，特别是齿条部分130和小齿轮134的第一齿。为了进一步促进齿条部分130与小齿轮134的啮合，齿条部分130的第一齿可以缩短大概50％。所以，活塞114还能够在静止状态下被布置成更接近小齿轮134，从而得到更小的驱动器110的全长。

另外，做为推动活塞114经过第一驱动路段Z1的结果，扩大了推进剂装药152的燃烧室，因为扩大了余隙容积178(见图5)。另一方面，如上所述，承压面区域142的横断面总计只是活塞114全部横断面的一小部分，其确保在活塞114的第一推进阶段中的燃烧室不会过分扩大。对推进剂装药152的完全燃烧来说一个优化的扩大是有利的，因此有助于包含在推进剂装药152中的能量的优化利用。

根据另一个可选择的实施例，为了节省材料和减轻重量，可以将推进剂装药直接放在发生器室中，所以只用保护套筒来围绕引火药。

通过基于安全带收放器的实施例来描述根据本发明的张紧器驱动器和方法。但是，它们也适用于所有必须得到高收放力的应用，如带有带扣的固定收放器或引擎盖防震系统。

Claims (13)

1、一种用于车辆乘客约束系统的烟火驱动器(110)，包括汽缸(112)，可移动地安放在汽缸中的活塞(114)，用来产生加压气体的烟火推进剂装药(152)，和用来点燃推进剂装药的引火药(154)，该活塞具有承压面区域(142)，加压气体能够作用在其上以驱动活塞(114)，其中在引火药(154)和承压面区域(142)之间具有气流连接(F)。

2、如权利要求1所述的烟火驱动器，其中引火药(154)装在一个保护套筒(158)中，其至少有一部分能透过气体，以能够进行气流连接(F)。

3、如权利要求1或2所述的烟火驱动器，其中引火药(154)具有增强剂装药(166)。

4、如任一前述权利要求所述的烟火驱动器，其中活塞(114)具有发生器室(140)，在其内装有推进剂装药(152)。

5、如任一前述权利要求所述的烟火驱动器，其中推进剂装药(152)装在一个保护套筒(170)中，该保护套筒至少有一部分能透过气体，以能够进行气流连接。

6、如权利要求2或5所述的烟火驱动器，其中保护套筒(156；158)是金属薄片套筒。

7、如权利要求2到5之一所述的烟火驱动器，其中至少有一个保护套筒(156，158)是塑料壳体。

8、如任一前述权利要求所述的烟火驱动器，其中活塞和发生器室(140)均有垂直于活塞(114)移动方向的横断面积，发生器室的横断面积最大为活塞横断面的20％。

9、如任一前述权利要求所述的烟火驱动器，其中在引火药(164)和承压面区域(142)之间具有一个防潮薄片，其对引火药(154)的点燃做出响应而受到破坏，以允许气流连接(F)。

10、具有任一前述权利要求所述的烟火驱动器的安全带收放器(100)。

11、如任一前述权利要求所述的烟火驱动器(110)的操作方法，其中通过由引火药(154)燃烧所产生的气体来推动活塞(114)经过第一驱动距离(Z1)，然后通过在推进剂装药(152)燃烧过程中所产生的气体来推动活塞(114)经过第二驱动距离。

12、如权利要求11所述的方法，其中由引火药(154)的燃烧所产生的气体的压力产生推力，其要比在推进剂装药(152)燃烧期间所产生的气体压力而产生的推力要弱。

13、如权利要求12所述的方法，其中由引火药(154)的燃烧所产生的气体压力得到的弱的推力作用在承压面区域上，该区域只与活塞(114)的横断面的一部分相对应。

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