CN1678479A - 气体发生器的点火装置 - Google Patents

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Abstract

一种起爆器(20)和气体发生器，它包括一电路板(22)，该电路板的一端设有两间隔开的铜迹线(24)和一Nichrome或氧化钽电桥电阻(50)，另一端设有连接导线迹线(24)的导线引线或销。一齐纳二极管(54)放置在导线引线和一电桥电阻之间。紧接在导线引线到达电路板(22)之前，导线引线穿过一铁氧体磁芯(30)。导线引线、铁氧体磁芯以及电路板(除了电桥电阻所安装的端部之外)镶嵌模制在玻璃填充的尼龙6，6体中。该尼龙体装有一铝罐(66)，该铝罐盖住电桥电阻，并粘合到形成在尼龙体上的一圆周凹槽。对桥接电阻(50)覆有诸如高氯酸锆钾之类的引炸药，并在罐子中装入诸如5－氨基四唑之类的气体生成颗粒。

Description

气体发生器的点火装置
技术领域
本发明总的涉及起爆器和雷管，并特别是涉及热线起爆器。
背景技术
现代的汽车需要许多致动各种安全系统的电子起爆器。最为人们所熟知的是各种类型的安全气囊，不过也有需要起爆器的其它装置，包括座椅安全带张紧器以及用以减少行人灾祸的发动机罩升降器。高可靠度、低成本以及最小的环境污染是这些装置需要重点考虑的问题。由基于有毒金属的引炸药所导致的环境污染是人们特别关注的，尽管在单个雷管中所使用的量是很少的。起爆药料所产生的气体可能会引入车辆乘坐者在其中呼吸的车辆中，至少在理论上会产生有毒金属外泄的问题。人们对可能的有毒金属污染问题更加敏感，且已引出了控制诸如包含铅和汞的有毒金属化合物的使用的规定。
人们需要一种用于气体发生器的起爆器，它成本低廉、可靠且不使用有毒金属化合物。
发明内容
根据本发明提供一种起爆器和气体发生器，它包括：基本为矩形且呈平板形式的一电路板，该电路板有一长向尺寸和一短向尺寸，并且一第一迹线沿着电路板的长向尺寸从一引线端延伸到一热线端，基本平行于第一迹线的一第二迹线沿着电路板的长向尺寸从引线端延伸到热线端；在引线端连接至第一迹线的一第一电源连接结构；在引线端连接至第二迹线的一第二电源连接结构；在电路板的热线端处连接在第一迹线和第二迹线之间的一热线电阻；连接在第一迹线和第二迹线之间的、一用于抑制高压的装置，且该装置位于电路板的第一端与第二端之间；围绕第一电源连接结构和第二电源连接结构的一铁氧体磁芯，且该磁芯位于电路板附近；一模制的塑料插塞，其中，铁氧体磁芯、电路板的第一端以及齐纳二极管位于该模制的塑料插塞内，模制塑料插塞具有形成一密封表面的部分；覆层热线电阻的一定量的起爆组合物；以及含有一定量的气体生成颗粒的一罐子，该罐子定位成接纳电路的第二端和热线电阻，且在密封表面处对模制的塑料插塞气密封。
本发明的一个特征是提供一种成本低廉的起爆器。
本发明的另一个特征是提供一种不含有毒金属化合物的起爆器。
本发明的再有一个特征是提供一种保护免受射频和静电放电影响的起爆器。
附图说明
结合附图阅读以下详细的说明，本发明的其它特征和优点将变得清楚。
图1是本发明起爆器的剖视的前视图，示出其安装在汽车的一固定装置内的情况。
图2是图1所示起爆器的分解的等轴视图。
图3是图1所示起爆器的装配方法的流程图。
具体实施方式
参见图1-3，其中用相同的标号标示相似的零件，图1中示出了一起爆器20。起爆器20具有一矩形电路板22，两铜迹线24设置在该电路板上。导线26在电路板22的一第一端28处连接至各铜迹线24。导线26在连接到电路板22之前先穿过铁氧体磁芯30中的孔40，然后向下延伸穿过电路板中的孔32，所述孔32设置在铜迹线24的开始部分之前，如图1和2所示。然后导线向上穿过电路板22中的孔34，所述孔34也穿过铜迹线24。导线26设有覆盖其的覆层36。导线26的剥去覆层的部分38向上延伸穿过孔34。剥去覆层的部分38通过回流焊接工艺焊接在铜迹线24上。
铁氧体磁芯30构造成单个零件，并带有接纳导线26的两个孔40。铁氧体磁芯30定位在电路板22的第一端28附近。铁氧体磁芯30的电感阻止诸如由电磁干扰所产生的高频电压的传输。导线26和铜迹线24形成延伸穿过一塑料插塞58的导电装置。
电路板22设有一第二或热线端42，该端部被在两铜迹线24之间的一狭槽46分成两个部分44。铜迹线24在狭槽46的两侧形成加大的焊接垫48。一电桥电阻50包括沉积的一氮化钽或Nichrome的一表面，并安装在铜迹线24的焊接垫48之间。桥接电阻较佳的是安装成其上形成电阻的表面52面对焊接垫48。这样的安装方式有利于电桥电阻的回流焊接或波动焊接安装，并且因为这样安装而设置狭槽46，以使起爆药料56可与形成电阻50的表面52相接触。为了说明的目的，电阻50在图1和2中所示为面向离开电路板22，但较佳的是如上所述面向电路板的。
一齐纳二极管54安装成横跨铜迹线24，并定位在电桥电阻50与焊接在铜迹线24上的导线26的剥去覆层的部分38之间。齐纳二极管54选择成在一电压下沿向前方向传导，该电压稍稍超过致动起爆组合物或药料56所需的向前全火力电压。在向后方向，齐纳二极管以非常小的施加电压进行传导。以这种方式，齐纳二极管防止点火器被任何极性不正确的电压、或者任何被超过向前全火力电压的电压起爆。因为对于大部分的半个交变施加电压的循环而言，齐纳二极管54起作一短路件的作用，故将任何交变电压限制为全火力电压的一半左右。因此，齐纳二极管形成用于抑制对导线26施加高压电流的装置。
电路板22、铁氧体磁芯30以及导线部分38包含在玻璃填充的尼龙6，6插塞58内。通过镶嵌模制来形成尼龙插塞58，亦即铁氧体磁芯和电路板放置在注塑模具中，并将尼龙注塑到围绕磁芯和电路板的一凹腔中。尼龙插塞58的外表面60包括一第一圆柱表面62，该圆柱表面62邻接一第一径向表面64。罐子66用极软的、薄型规格的低合金铝构造而成。铝罐66有一上围缘68，该围缘基本邻接第一径向表面64。铝罐66通过一定量的粘结剂70来粘合到第一径向表面62，该粘结剂70可以是可从美国印第安纳州Lord Corporation ofIndianapolis购得的双部件PolyAmid环氧树脂、并结合使用其辅助的Thermoset，所述环氧树脂的零件号为WHJ-03-240-A，所述环氧树脂催化剂的零件号为WHJ-03-148-B。铝罐包含一定量的气体生成剂72，诸如5-氨基四唑。
起爆器20通常通过压接(crimp)在一固定装置74内(如图1所示)而安装在一安全气囊壳体(未示出)或其它气体致动的装置上。固定装置74可以是安全气囊壳体或者其它安全系统的一部分，且包括紧挨地位于铝罐66的圆柱壁78上并支承该壁78的部分76。固定装置74还具有一圆筒形部分80，该部分80沿着尼龙插塞58的一第二圆柱表面82延伸，并在第一径向表面64与基本平行于第一径向表面64且与之间隔开的一第二径向表面84之间延伸。固定装置圆筒形部分80有一唇缘86，该唇缘向内卷边在形成于第二圆筒表面82和第二径向表面84之间的一圆形边缘88之上。尼龙插塞58通过唇缘86和固定装置部分76中的一面向内的圆形台阶90而相对固定装置74固定。铝罐66有一圆形底部92，该底部92没有被固定装置74包住，允许气体生成剂72所产生的气体炸裂圆形底部92而流出罐子66。
根据图3中所示的框图来构造起爆器20。首先，设计和构造电路板(94)，然后将导线26焊接到电路板(96)，并且将铁氧体磁芯30放置在导线26之上(98)。或者，可以将铁氧体磁芯预先放置在导线26上，并在导线焊接到电路板上后再将其滑动到位。通过回流焊接技术，将一诸如齐纳二极管54之类的静电放电抑制装置横跨铜迹线24安装到电路板22(100)，也可以使用回流技术将导线26焊接到电路板迹线。将安装有抑制装置54和导线26的电路板与位于电路板一端28附近的铁氧体磁芯30一起放置在充装有玻璃填充的尼龙6，6的一模具中(102)，以形成插塞58。插塞58可包括包含在形成插塞的尼龙中的大约30％重量的玻璃纤维。
然后通过回流焊接技术将电桥电阻50横跨狭槽46安装到加大的焊接垫48，所述焊接垫连接到迹线24。电桥电阻50安装有面向焊接垫的镍铬合金或氧化钽电阻。
用高氯酸锆钾和一至三重量百分比的Viton弹性体的混合物(108)包覆电桥电阻50(106)。将该混合物溶解在诸如Methylisobutylketone(甲基异丁酮)之类溶剂中，以形成合适的粘性液体，从而当电桥电阻50浸入液体时，在电阻上形成合适厚度的高氯酸锆钾(ZPP)层。ZPP/Viton混合物可干燥(110)，以形成起爆药料56。在起爆药料或组合物56上包覆(112)溶解在一溶剂(例如乙酸乙酯)中的硝化纤维混合物(114)，以形成抗防潮的低粘性漆膜。然后干燥硝化纤维层(116)。将气体生成颗粒装入铝罐66(118)。将粘结剂施加在第一圆柱表面62上，并将装载好的铝罐66组装到插塞58上(124)。固化粘结剂(126)，并电气地测试起爆器(128)，并将其包装起来以进行运输(130)。
本发明的起爆器20包括具有两根铜迹线24和一个Nichrome眯氧化钽的电桥电阻50的电路板，且电桥电阻在电路板的一端处横跨铜迹线安装。在放置电阻处的铜迹线之间形成一电路板中的间隙。在电路板的另一端，导线引线或销连接至导线迹线。在导线引线和桥接电阻50之间放置一齐纳二极管。当铜迹线施加的电压超过高压全火力电压一选择的量时，如在静电电荷施加在导线引线上所发生的这样情况时，齐纳二极管起作横跨铜迹线的一短路件的作用。就在紧接导线引线到达电路板之前，导线引线穿过一铁氧体磁芯3，该磁芯3阻挡住可能导致过早点火或起爆的高频信号。导线引线、铁氧体磁芯以及电路板(除了电桥电阻50所安装的端部之外)镶嵌模制在玻璃填充的尼龙6，6体中。该尼龙体大体呈圆柱形，并安装到一圆筒形软铝罐66，该铝罐66盖住电桥电阻。铝罐粘合到形成在尼龙体上的一圆周凹槽。该粘合在铝罐66和尼龙本体之间形成一气密封。在铝罐粘合到位之前，对桥接电阻50覆层一无铅和汞的引炸药，如高氯酸锆钾，并在罐子中装入诸如5-氨基四唑之类的气体生成颗粒。气体生成颗粒无需与起爆药料直接接触，不过它们可以取决于起爆器的定向。起爆器是热线型的，其特点是快速燃烧或称爆燃。这与用超声爆震波触发的炸药形成对比。
可使用起爆器20来起爆一气体发生器药筒，它例如用以充胀安全气囊，或者可以直接产生足够的气体以驱动各种气体操动的机构，如座椅安全带收缩器或类似装置。
可以使用除了一齐纳二极管54之外的抑制元件，例如可以使用一火花隙放电结构。
铝可以压接O形圈或其它弹性体装置，以形成铝罐与塑料插塞之间的气密封。
当指定为特定的材料或塑料时，可以使用已知为基本上可互换或执行类似功能的其它的塑料。

Claims (7)

1.一种起爆器(20)和气体发生器，它包括：
基本为矩形且呈平板形式的一电路板(22)，该电路板有一长向尺寸和一短向尺寸，并且一第一迹线(24)沿着电路板的长向尺寸从一引线端延伸到一热线端，基本平行于第一迹线的一第二迹线(24)沿着电路板(22)的长向尺寸从引线端延伸到热线端；
在引线端连接至第一迹线(24)的一第一电源连接结构(38)；
在引线端连接至第二迹线(24)的一第二电源连接结构(38)；
在电路板(22)的热线端处连接在第一迹线(24)和第二迹线(24)之间的一电桥电阻(50)；
连接在第一迹线(24)和第二迹线(24)之间的、一用于抑制高压的装置(54)，且该装置位于电路板(22)的第一端与第二端之间；
围绕第一电源连接结构(38)和第二电源连接结构(38)的一铁氧体磁芯(30)，且该磁芯位于电路板(22)附近；
一模制的塑料插塞(58)，其中，铁氧体磁芯(30)、电路板(22)的第一端以及用于抑制高压的装置(54)位于该模制的塑料插塞内，模制塑料插塞具有形成一密封表面的部分；
覆层电桥电阻(50)的一定量的起爆组合物(56)；以及
含有一定量的气体生成颗粒(72)的一罐子(66)，该罐子定位成接纳电路(22)的第二端和电桥电阻(50)，且在密封表面处对模制的塑料插塞(58)气密封。
2.如权利要求1所述的起爆器(20)和气体发生器，其特征在于，罐子(66)用铝制成。
3.如权利要求1或2所述的起爆器(20)和气体发生器，其特征在于，起爆组合物(56)主要包括高氯酸锆钾。
4.如权利要求1-3中任一项所述的起爆器(20)和气体发生器，其特征在于，起爆组合物(56)是高氯酸锆钾与一弹性体的混合物。
5.如权利要求1-4中任一项所述的起爆器(20)和气体发生器，其特征在于，用于抑制高压的装置是一齐纳二极管(54)。
6.如权利要求1-5中任一项所述的起爆器(20)和气体发生器，其特征在于，模制的塑料插塞(58)用玻璃填充的尼龙6，6制成。
7.如权利要求1所述的一种起爆器(20)和气体发生器通过以下方法来制造：
(a)构造一具有两导电迹线(24)的电路板(22)；
(b)将一导线各焊接到电路板(22)的各迹线(24)上；
(c)将一铁氧体磁芯(30)定位在导线之上并靠近电路板(22)；
(d)横跨导电迹线(24)安装一用来抑制高压的装置(54)；
(e)将电路板(22)、抑制装置(54)以及铁氧体磁芯(30)定位在一模腔中，以使电路板的一第一部分以及两导电迹线(24)的一第一部分从模腔伸出；
(f)充注模腔以形成一插塞(58)，且电路板(22)的第一部分以及两导电迹线(24)的第一部分从该插塞伸出；横跨导电迹线(24)从插塞(58)伸出的部分安装一电桥电阻(50)；
(g)在电桥电阻(50)上形成一起爆药料；
(h)将气体生成颗粒装入一罐子(66)；以及
(i)将罐子(66)附接到插塞(58)，以使当将电流通过电桥电阻(50)而点燃起爆药料时，点燃气体生成颗粒(72)。
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