CN1761593A - 车辆气囊系统的烟火式充气装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于气囊模块的烟火式充气装置。烟火式充气装置具有管形壳体，所述壳体包含引燃器、隔板(76)和充气气体发生剂(74)。气体发生剂(74)设置在由隔板(76)限定的隔室内。隔板(76)具有带有第一端(124)和第二端(126)的通道。在第一端(124)与第二端(126)之间的直接流体连通被通道内的阻塞部分(130)限制。当接收到触发信号时，引燃器将引燃气体引入第一端(124)中。引燃气体可以通过多个第一端孔(150)排出第一端(124)，以到达和点燃气体发生剂(74)，需要或不需要任何中间点火材料。气体发生剂(74)燃烧以产生充气气体，充气气体通过多个第二端孔(152)进入通道的第二端(126)。充气气体排出充气装置以充入垫子中。
Description
技术领域
本发明涉及用于保护车辆乘员不受伤害的系统和方法。更具体地，本发明涉及一种带有隔板的烟火式充气装置，该装置提供简化的引燃气体供给以及充气气体收集。
背景技术
目前，包含可充气安全限制装置或气囊对于许多新的车辆来说是一种法定的要求。气囊通常安装在方向盘中以及汽车的乘客一侧的仪表板中。在出现事故的情况下，车辆中的加速计测量异常的减速，并且进行触发，使气体迅速从充气装置膨胀排出。膨胀气体填充气囊，在驾驶员和乘客前面的气囊立即被充起来，以保护驾驶员和乘客，使他们不会碰撞挡风玻璃。
响应于保护驾驶员和乘客不受侧向碰撞或碰撞车辆侧面的需求，已经研发了诸如可充气的窗帘等侧面碰撞气囊以及安装在座位上的气囊。诸如膝垫和头顶部气囊等其它气囊也工作，用于保护身体的各个部分不受碰撞。
已知的充气装置通常分成三种：烟火式充气装置、压缩气体充气装置、以及混合式充气装置。烟火式充气装置只是依赖于燃烧以提供充气气体，而压缩气体充气装置可以只使用最小量的烟火以打开隔室并将充气气体从压缩状态下释放。混合式充气装置使用燃烧和压缩气体储存的结合，以提供充气气体来填充垫子。
烟火式充气装置通常具有引燃器(initiator)，所述引燃器非常迅速地燃烧以产生被加热的引燃气体。引燃气体通常使邻近引燃器储存的点火材料点燃。通过点火材料的燃烧而提供的附加热气体接着被暴露于气体发生剂，所述气体发生剂产生充气气体的主要部分以对垫子充气。各种构件可以被使用，以将充气气体分布至气体发生剂，或者从燃烧的气体发生剂收集充气气体以排入垫子中。
点火材料、分布构件以及收集构件增加了充气装置的复杂性。几个步骤必须被采用以组装充气装置。因此，充气装置的整个成本增加。充气装置的成本增加了气囊模块的成本。
由此，需要能够弥补现有技术中所述问题的充气装置以及相关方法。这种充气装置优选应该提供对相关气囊垫子的相对较均匀和迅速的充气。这种充气装置还应该优选简单、便宜以便于制造和安装。
发明内容
响应于现有技术的现状，尤其是响应于本领域中还没有完全被现有充气装置解决的问题和需求，研发了本发明的装置。由此，本发明的整体目的是提供充气装置以及相关的系统和方法，它们能够提供迅速、均匀的充气，同时具有最小的制造和安装成本。
为了实现前述目的，根据文中一个实施例所广泛地说明和体现的本发明，气囊模块被安装在车辆中，以保护车辆的至少一个乘员不受碰撞。气囊模块具有垫子，被设计用来例如通过使乘员的座位中的、处于折叠状态的垫子展开而对乘员的侧面进行充气。垫子被烟火式充气装置充气。
充气装置具有大致管形的壳体。壳体包括插头/引燃器组件、罐体、孔板以及滤网。罐体形成围绕隔板和气体发生剂的密封，所述气体发生剂被设计用来产生充气气体。壳体具有第一端和第二端，多个出口围绕第二端分布。
罐体的一端处开口。开口端以气密的方式被插头/引燃器组件插接。插头/引燃器组件具有带插脚的插座，所述插脚被设计用来接收电触发信号，并且将触发信号传递至燃烧头。燃烧头被设置在罐体的内部。
隔板具有大致管形结构的壁。所述壁具有设置在壳体第一端中的第一端以及设置在壳体第二端中的第二端。所述壁还具有在第一和第二端之间的中心部分。阻塞部分形成在中心部分中，例如，通过向内相互挤压中心部分的三个侧面以形成三向狭缩(three-way crimp)。所述壁一体地形成凸缘，所述凸缘大致垂直于所述壁延伸。
隔板限定隔室，用于储存罐体中的气体发生剂。隔室具有位于罐体与隔板壁之间的大致环形的形状。所述壁还在隔板内限定通道。所述通道具有设置在所述壁第一端处的第一端以及设置在所述壁第二端处的第二端。第一端具有第一孔和允许通道的第一端与隔室之间流体连通的多个第一端孔。第二端类似地具有第二孔和允许通道的第二端与隔室之间流体连通的多个第二端孔。
通道的第二端邻近罐体的出口部分。出口部分邻近形成在孔板中的出口孔。孔板设置在罐体与滤网之间，以便气体能够从第二端、经过出口部分和出口孔、经过滤网以及经过壳体的出口排出壳体。
当插头/引燃器组件接收到触发信号时，燃烧头点燃以产生引燃气体。引燃气体通过通道的第一端移动，但是因为存在阻塞部分而被阻碍直接进入第二端。因此，引燃气体通过第一端孔进入隔室以点燃气体发生剂。如果需要，附加的烟火材料可以被加入通道的第一端中，以补充引燃气体。然而，避免添加附加的烟火材料是可取的。
气体发生剂燃烧以产生充气气体，充气气体从隔室经过第二端孔进入第二端。充气气体经过第二端、经过出口部分、经过出口孔，移动进入滤网。滤网吸收热量，并且从充气气体中捕获微粒，被冷却和清洁的充气气体通过壳体的出口排出壳体。
充气装置相对较容易制造。根据一种方法，壳体首先通过逐步冲压、挤压或者任何其它已知的过程而被提供。出口形成在壳体的第二端中，滤网通过开口的第一端插入壳体中。滤网被压至第二端，第二端在紧接滤网的面对中心的端部处形成狭缩(crimp)。孔板插入第一端中，并且移至邻接狭缩的位置。可选的是，孔板可以在形成狭缩之前被插入。
隔板插入罐体中，气体发生剂插入罐体中的隔板外部的隔室内。然后，罐体与隔板以及气体发生剂一起被插入壳体的第一端，并且被移至邻接孔板的位置处。插头/引燃器组件以这样的方式被插入第一端中：即，插头/引燃器组件邻接并且密封罐体的开口端部，燃烧头同时进入隔板通道的第一端的一部分处。壳体的第一端也形成狭缩，以将插头/引燃器组件和其它部件保持在适当的位置处。
根据可选实施例，隔板可以被构造得稍微有所不同。例如，在一个可选实施例中，阻塞部分不是通过三向狭缩被形成，而是通过简单的二向狭缩被产生，在所述二向狭缩中，中心部分是扁平的。在另一可选实施例中，中心阻塞部分通过将单独的插头连至中心部分的内部而形成。
通过使用本发明的充气装置，可以通过取消点火材料以及多部件气体供给/收集系统而节约成本。此外，可以获得对可充气窗帘的更迅速和更均匀的充气。结果，车辆气囊系统的可用性以及有效性可以被提高。
通过以下的描述和附加的权利要求，本发明的这些和其它目的、特征以及优点将变得更容易理解，或者通过以下所述的本发明的实践而被获知。
附图说明
为了使本发明所要实现的上述内容和其它优点及目的更容易被理解，通过参考具体的实施例，如上简述的本发明的更具体的描述将被给出，其中本发明具体实施例被示出在所附附图中。应该理解的是，这些附图只是描述本发明的典型实施例，因此，不应该认为是对本发明范围的限制，本发明将通过附加的特异性和细节、并且通过使用附图被描述和解释。
图1是带有可充气窗帘的车辆的透视图，其中所述可充气窗帘结合了根据本发明的充气装置的一个实施例；
图2是图1的充气装置的侧视、剖视图；
图3是图1的充气装置的隔板的透视图；
图4是根据本发明可选实施例的隔板的透视图；以及
图5是根据本发明另一个可选实施例的隔板的透视图。
具体实施方式
通过参考附图，本发明的现有的优选实施例将被更好得理解，其中，全文中相同的部件由相同的标号表示。容易理解的是，如图中所示和所描述的本发明的部件可以以多种不同的构造被布置和设计。因此，图1至5所表示的本发明的装置、系统和方法的实施例的更详细的描述不是用于限制本发明的范围，而只是表示本发明的现有的优选实施例。
本发明提供一种装置和方法，从而与在先已知的充气装置相关的问题能够被解决。更具体地，通过内部空气扩散的战略使用，点火材料可以从充气装置的设计中被省略，以免去点火材料的费用。并且，这种结构可以简化充气装置的制造和组装。
进一步地，使用单一的隔板结构以提供内部扩散和充气气体收集使得充气装置的制造和组装进一步被简化。这种结构可以提供更连续和更可预知的充气。因此，气囊相对较均匀地展开，以提供有效的乘员保护。通过以下的讨论，这些原理在本发明中使用的方式将被更详细地示出和描述。
对于本申请，短语“连接至”、“连接到”以及“连通”是指两个或多个实体之间的任何形式的相互作用，包括机械的、电子的、磁的、电磁的以及热的相互作用。短语“连至”是指机械连接形式，该种连接形式限制被连接物体之间的相对移动或转动。短语“枢转连至”和“可滑动地连至”是指另一种机械连接形式，该种连接形式分别允许相对转动或移动，同时限制其它相对动作。
短语“直接连至”是指这样一种连接形式，即被连接物体或者直接接触，或者只是通过单一紧固件、粘合剂或者其它连接机构被分开。术语“邻接”是指彼此间直接物理接触的物体，尽管这些物体可能不连在一起。术语“一体形成”是指整体被制造的主体，即单件，而不需要组装多个物件。如果多个部件由单个工件形成，则它们彼此可以一体形成。
参考图1，示出根据本发明一个可能的实施例的一对气囊模块10。每个气囊模块10具有垫子11，所述垫子被设计用来充气以保护车辆12的一个或多个乘员。气囊模块10可以形成气囊系统的一部分，所述气囊系统具有另外的被设计用来保护乘员不受不同类型的碰撞的气囊模块。
车辆12具有纵向13、侧向14以及横向15。车辆12还具有从第一侧表面17侧向位移的前座位16或前门17，如图1中车辆12所示。车辆12还具有从第二侧表面19侧向位移的后座位18或后门19，如图所示。两个这种气囊模块10可以被使用：一个用于车辆12的驾驶员一侧，另一个用于乘客一侧。
一个或多个加速计20或其它碰撞检测装置检测车辆12在侧向上的突然加速(或减速)，并且通过电线22将电信号传送至一个或多个充气装置24，所述充气装置提供压缩气体以对垫子11充气。如图1所示，单独充气装置24可以被用来对每一个垫子11进行充气。
如图所示，充气装置24设置在前座位16中。垫子11被压紧并储存在座位16中，直到发生展开操作。然后垫子11通过形成在座位16中的展开接缝26而展开。展开接缝26可以使用破裂缝合(break-away stitching)或一些其它机构，以使展开接缝26迅速打开并释放垫子11。如图所示，垫子11在前座位16的乘员与前门17之间向前充气。
图1所示实施例的充气装置24是烟火式的，因此主要通过燃烧产生充气气体。可选实施例可以使用不同的充气装置类型。充气装置提供充气气体，以响应接收到的触发信号对垫子11进行充气。在图1的示例性结构中，充气装置24局部地包裹在垫子11中，使得排出充气装置24的充气气体直接流入垫子11中。充气装置24可以以这样快的速度进行操作：即，在车辆12已经对碰撞充分地产生反作用之前，垫子11已经被充气以保护车辆乘员不受碰撞。
任选地，加速计20可以被装载到发动机室30中或者车辆12的仪表板32中。控制器(未示出)还可以用于处理来自加速计20的输出，并且控制车辆12的车辆安全系统的各种其它方面。如果加速计20定位在较远的位置，则电线22和/或其它控制配线可以经过前座位16延伸至车辆12的地板，并且因此达到车辆12中的任意所需位置。否则，每个加速计20可以被定位在充气装置24中的一个充气装置24的附近，如图1所示。
如图1所示的气囊模块10只表示根据本发明的一个可能的结构。本领域普通技术人员可以认识到，本发明的原理可以容易地被应用于较宽的气囊类型，包括驾驶员和乘客一侧的前碰撞气囊、膝垫、可充气窗帘、以及头顶部气囊。这种气囊例如可以连接至设置在挡风玻璃35任一侧上的一对A柱体34，连接至车顶纵梁36，连接至设置在A柱体34之后的B柱体37、C柱体38和/或D柱体39，或者连接至适当地设置在车辆12内部的任何其它部分。
每个垫子11可以具有保护区域40，所述保护区域40被构造用来接收车辆乘员的碰撞。每个垫子11还具有入口42，对应的充气装置24设置在所述入口中。充气装置24将充气气体直接释放到垫子11的入口42中。
类似于图1所示气囊模块10的气囊模块还可以安装在后座位18中，以保护车辆12的后座位18的乘员。车辆12还可以具有额外的座位50，所述额外座位50设置在后座位18之后。与图1所示的气囊模块10一样的气囊模块还可以被安装在额外的座位50中，以保护额外座位50的乘员，使其不会与车辆12的第三侧向表面52发生侧向碰撞。
充气装置24可以独特地被构造以提供迅速、均匀的充气和简单、便宜的制造及安装。将结合图2详细描述充气装置24的结构。
参考图2，示出充气装置24的侧面剖视图。充气装置24具有接收触发信号的第一端60以及喷射充气气体的第二端62。第二端62可以被容纳在垫子11的入口42中，而第一端60被露出以连接至相关的电线22。充气装置24具有大致为管形的壳体64，入口42可以围绕壳体被密封。
充气装置24还具有插头/引燃器组件66、罐体68、孔板70以及容纳在壳体64中的滤网72。孔板70设置在罐体68与滤网72之间。罐体68容纳一些气体发生剂和隔板76，随后将详细描述。
壳体64具有设置在充气装置24的第一端60处的第一端80和设置在充气装置24的第二端62处的第二端82。这样，当被安装在车辆12中时，壳体64可以被定向成：第一端80大致在第二端82之上，如图1所示。壳体64还具有形成在第一端80中的第一狭缩(crimp)84以及形成在第二端82中的第二狭缩86。壳体64还具有多个形成在第二端82中的出口88。出口88可以围绕第二端82的圆周分布，这样通过出口88排出第二二端82的充气气体基本上不会对充气装置24产生推力。
如图所示，插头/引燃器组件66设置成将气体发生剂74和隔板76密封在罐体68中。更准确地说，插头/引燃器组件66具有外部肩台100，所述外部肩台100可以抵接罐体68的外缘101。外部肩台100的尺寸可以被定为刚刚小于壳体64的内径。插头/引燃器组件66还具有中间肩台102，所述中间肩台被定尺寸为能够装配在罐体68的外缘101中。
插头/引燃器组件66还具有内部肩台104，所述内部肩台104的尺寸稍微小于中间肩台102。O形环围绕内部肩台104设置，并且在接近外缘101处挤压罐体68的内径。O形环106在罐体68与插头/引燃器组件66之间形成密封。这种密封防止外部空气接触气体发生剂74，以确保气体发生剂具有长的可使用寿命。
插头/引燃器组件66还具有内部肩台108，所述内部肩台被定尺寸为能够装配在隔板76的邻近部分的周围。在相对的端部处，插头/引燃器组件66具有插座110，所述插座被设计成用于接收连接至电线22或者连接至相关电控制单元的插头。插座110包括一对插脚112，用于接收触发信号并将它引导至燃烧头114，所述燃烧头114从内部肩台108内向第二端62延伸。
如图所示，插头/引燃器组件66包括与插头壳体形成一体的初始加料(initiation charge)。在另外的实施例中，引燃器可以保持在单独的插头壳体中，所述插头壳体被成型以密封罐体68。插头/引燃器组件66的燃烧头114可以包括烟火式装料(charge)，当与隔板76结合使用时，所述烟火式装料被设计成产生足够的引燃气体，以独立于任何单独的点火材料而点燃气体发生剂74。根据一个例子，插头/引燃器组件66容纳大约60mg的ZPP和大约445mg的THPP。插头/引燃器组件66或它的一部分作为AutolivASP第602101200B号部件被制造和/或销售。
减振垫120设置在内部肩台104与气体发生剂74之间。减振垫120是弹性的并且压靠着气体发生剂74，并且使得单个的球粒或微粒之间不会互相碰撞发出格格的声响。减振垫120可以由玻璃纤维、基于硅的泡沫橡胶等等制成。
隔板76被独特地构造以执行多种功能。更精确地说，隔板76进行操作，以从燃烧头114至气体发生剂74引导引燃气体，使得气体发生剂74可靠地、相对均匀地点火，而不需要中间点火材料。然而，附加的点火材料可以有益地设置在隔板76内，并接近插头/引燃器组件66。隔板76还收集由气体发生剂74所产生的充气气体，并且将它向充气装置24的第二端62引导。在本申请中，“附加的点火材料”指设置在引燃器外部的烟火材料，以提供附加的引燃气体和/或热量，从而加速充气气体发生剂的燃烧和/或加速被压缩材料体的膨胀以提供充气气体。
隔板76具有大致为管形的壁122。壁122具有朝向壳体64的第一端80定位的第一端124和朝向壳体64的第二端82定位的第二端126。壁122还具有设置在第一和第二端124、126之间的中心部分128。阻塞部分设置在中心部分128处，以限制流体直接移动通过隔板76。在图2的实施例中，阻塞部分采用三向狭缩130的形式，三向狭缩130是通过向内压缩中心部分128的三个侧面132以使其彼此接触而形成的。将结合附图3进一步解释三向狭缩130。
隔板76还具有凸缘134，所述凸缘134从壁122向外延伸并且大致垂直于壁122。凸缘134的形状大致为环形。凸缘134具有唇缘136，所述唇缘136狭缩以匹配罐体68的端部的曲率，该端部设置成向着孔板70。凸缘134和唇缘136用于将隔板76定中心并对准在罐体68中，以限定隔室140，所述隔室大致与罐体68同中心，气体发生剂74放置在所述隔室140中。其它装置和/或特征可以替代地用于使隔板76与罐体68对准。隔室140具有大致为环形的形状，这样气体发生剂74围绕隔板76的壁122。
壁122在隔板76中限定通道142。通道142具有被壁122的第一端124包围的第一端144以及被壁122的第二端126包围的第二端146。通道142具有在第一端144处的第一孔148以及在第二端146处的第二孔149。除了孔148和149以外，多个第一端孔150形成在壁122的第一端124中，多个第二端孔152形成在壁122的第二端126中。
第一和第二端孔150、152沿着长度分布，并且围绕壁122的直径。第一和第二端孔150、152被打开，以在隔室140与通道142的第一和第二端144、146之间提供连续的流体连通。通过形成在壁122的中心部分128中的三向狭缩130限制第一和第二端144、146之间的直接的流体连通。
罐体68具有设置在孔板70附近的出口部分160，所述出口部分160与形成在孔板70中的出口孔162对准。滤网72具有邻近出口孔162的腔164。罐体68的出口部分160可以是脆性的，因此，出口部分160能够在由于气体发生剂74燃烧而增加的压力作用下可靠地爆裂。出口部分160可以具有刻痕或其它结构，被设计用来帮助破裂，或者可以只是薄的壁。滤网72可以由金属丝网构成，诸如可以从美国罗德岛州的ACS IndustriesCorporation of Woonsocket获得所述的金属丝网。
隔板76帮助散布引燃气体，并且在充气装置24的展开过程中收集充气气体，以相对较可靠和能够控制的将充气气体排出到垫子11中。响应于对碰撞的检测，触发信号被传递至插头/引燃器组件66的插脚112。触发信号通过插脚112被传送至燃烧头114。触发信号点燃燃烧头114中的烟火式装料(未示出)。
在燃烧头114中的烟火式装料大量汽化，以产生被加热的引燃气体170。在本申请中，“引燃气体”指在适于引燃气体发生剂材料的温度和体积下的气体。引燃气体70可以不具有足够的体积以单独地对垫子11充气。
通道142的第一端144被成型以在气体发生剂74的相对较大的面积上分布引燃气体170。更精确地说，在终止于三向狭缩130处之前，第一端144沿着气体发生剂74的几乎一半延伸。第一端孔150以这样的方式设定尺寸和分布：即，引燃气体170通过第一端孔150相对较均匀地扩散，以到达气体发生剂74。
隔板76的结构用于吸收引燃气体170的一些振动，使得气体发生剂74不被出现的引燃气体170磨成粉末。这样是有益的，因为气体发生剂74的能够启动反应的表面积相对是可预知的。相反地，气体发生剂74的粉末化可以增加可用的表面积，从而暂时地将气体发生剂74的反应速率提高到所期望的水平之上。结果是过大的应力作用在垫子11上并且产生过强的充气作用。
第一端孔150可以大得足以避免对引燃气体170的流动产生显著的限制。第一端孔150还可以小到仍足以允许壁122吸收燃烧头114的燃烧振动。根据一个例子，第一和第二端孔150、152均可以是圆形的，其直径从大约0.025英寸到大约0.2英寸。更精确地说，第一和第二孔150、152可以具有从大约0.05英寸到大约0.1英寸的直径。并且，第一和第二孔150、152可以具有从大约0.063英寸到大约0.090英寸的直径。如果需要，第一和第二孔150、152的直径可以在大约0.075英寸。
如图2所示的第一端144的结构只是许多可能的实施例中的一个。如果需要，壁122的第一端124可以具有不同的形状，或者第一端孔150可以以不同的方式分布、具有不同的尺寸及形状，以提供引燃气体170在气体发生剂94中的期望分布。壁122的形状不需要是圆柱形的，而是可以具有任何形状，只要能够形成附近设置有气体发生剂材料的通道即可。三向狭缩130也不需要设置在所示的位置处，而是可以沿着隔板76的长度位于许多不同的位置处。
气体发生剂74接收引燃气体170并且点火。气体发生剂74的燃烧产生充气气体172，充气气体从隔室140通过第二端孔152流入通道142的第二端146中，如图所示。在几毫秒中，几乎所有的气体发生剂74燃烧。气体发生剂74以足以对垫子11充气的速率产生充气气体，从而在乘员与前门17发生碰撞之前，使垫子11介于车辆乘员与前门17之间。
第二端孔152允许充气气体172流入第二端146中，并且相对于孔板70的出口孔162具有很小的阻碍。壁122的第二端126帮助阻塞固体微粒进入通道142的第二端146中，从而净化充气气体172。第二端孔152可以与第一端孔150具有类似的尺寸、形状和分布，如上所述。在可选实施例中，第二端孔152还可以以多种不同的方式被定尺寸、构形或分布。壁122的第二端126还可以以不同的方式被构形，以向通道142的第二端146提供所需的充气气体收集特性。
如图所示，通道142的第二端146可以稍微长于通道142的第一端144。这样，第二端孔152可以在数量上稍微多于第一端孔150。在图2的实施例中，第一端孔150包括四个圆形阵列，每一个阵列具有六个孔，总共有24个第一端孔150。第二端孔152包括五个圆形阵列，每个阵列具有六个孔，总共有30个第二端孔152。几个第一和第二端孔150、152的使用帮助提供更有效的内部气体分散和气体收集。
从通道142的第二端146，压力相对较高的充气气体174推开罐体68的出口部分160并且经过孔板70的出口孔162。充气气体174进入滤网72的腔164中，然后进入滤网72。在滤网72中，附加的微粒物质和热从充气气体174中被移除，以进一步净化和冷却充气气体。充气气体174移动经过滤网72至壳体64的出口部分88。然后，充气气体174通过出口88排出壳体64，进入垫子11的内部，从而对垫子11充气以提供碰撞保护。
出口孔162被设定尺寸以对充气气体174提供流动限制。更精确地说，出口孔162的尺寸以这样的方式被选择，使得充气气体174以期望的速率从罐体68流动。如果充气气体174太迅速地排出罐体68，则将有过大的应力作用在垫子11上，并且产生过强的充气作用，如上所述。并且，气体发生剂74以与罐体68中的气体压力相应的速率发生反应。这样，罐体68可以被保持在被升高的压力下，以加速几乎所有气体发生剂74的燃烧。
第二端孔152可具有大大超过出口孔162的流通面积的总流通面积，这样，充气气体从充气装置24流出的流速能够通过简单地改变出口孔162的尺寸而被调整。根据一个例子，第二端孔152提供大约两倍于出口孔162的气体流通截面的气体流通面积。这样，第二端孔152被固体燃烧产品局部阻塞的情况不会使第二端孔152的流通面积减小到足以明显地限制充气气体172流入通道142的第二端146中。
第一狭缩84用于将插头/引燃器组件66保持在壳体64的第一端80中。类似地，第二狭缩86将孔板70和罐体68保持在壳体64中的适当位置中，并且确保滤网72不被孔板70的移动压紧。这样，充气装置24在展开过程中保持原封不动。
充气装置24可以相对较快地、容易地被制造。首先，充气装置24的各个部分可以被单独地制造。壳体64可以通过冲压、铸造、挤压或任何其它适当的工艺由钢制成。插头/引燃器组件66可以例如通过围绕插脚112和燃烧头114浇铸绝缘金属、塑料或陶瓷来制造，以获得如图2所示的形状。罐体68可以通过冲压、铸造、挤压等过程由相对较薄的黄铜制成。孔板70可以由标准尺寸的钢板通过冲压形成为所需要的环形形状。
滤网72可以被切割或压成所需形状。可以通过已知的化学方法制造气体发生剂74。如图2所示，气体发生剂74可以包括烟火材料颗粒，每个颗粒具有大致圆柱形。每个颗粒可以具有从大约0.125英寸到大约0.188英寸的外径。气体发生剂74不限于环形，而是可以包括很多种形状，诸如球形、锥体形、三角形平截头棱锥体以及矩形平接头棱锥体形状。隔板76可以以多种方式被制造，其中之一将在图3中被示出。
根据一种组装过程，出口88被冲压或者形成在壳体64的第二端82中。然后，滤网72被插入壳体64的第一端80中，并且被推入第二端82中。然后，第二狭缩86成形以将滤网72保持在适当的位置，并且确保它不被压紧。孔板70被插入第一端80中，并且被移向第二端82，直到它邻接滤网72和第二狭缩86。可选地，孔板70可以在形成第二狭缩86之前被插入。
然后，隔板76插入罐体68中，并使凸缘134向着出口部分160定位。然后，气体发生剂74插入隔板76的壁122与罐体68之间形成的隔室140中。减振垫120插入隔室140中并且挤压气体发生剂74。然后，罐体68(带有气体发生剂74、隔板76以及减振垫120)被插入壳体64的第一端80中并且移动至邻接孔板70。
然后，O形环106插入到插头/引燃器组件66的内部肩台104上，插头/引燃器组件66被插入到壳体64的第一端80中。O形环106在插头/引燃器组件66与罐体68之间形成密封。如果需要，插头/引燃器组件66和罐体68可以并且在真空容器或填充有惰性气体的容器内被连接在一起。如果需要，插头/引燃器组件66和罐体68还可以在罐体68插入壳体64之前连接在一起。
在插头/引燃器组件66和罐体68已经被连接在一起并且插入壳体64中之后，第一狭缩84形成在壳体64的第一端80中，以将插头/引燃器组件66保持在壳体中。第一狭缩84形成有比插头/引燃器组件66的外部肩台100的直径小的内径，使得外部肩台100不能移动经过第一狭缩84以退出壳体64的第一端80。然后，准备好将充气装置24安装在车辆12的前座位16中。
图2还以虚线示出设置在隔板76的通道142的第一端144中的一些附加点火材料175。任选的是，附加的点火材料175被添加，以补充引燃气体170，从而加速气体发生剂74的燃烧。然后，点火材料175仅响应于燃烧头114的燃烧而燃烧，以产生热量和/或附加的气体。点火材料175不是在所有的实施例中都需要，它可以被省略以简化充气装置24的结构。
隔板76可以根据许多不同的方法被制造。将结合附图3描述一种这样的方法。
参考图3，透视图示出如图2所示的隔板76。如前所述，隔板具有形成在壁122的中心部分128中的三向狭缩130。三向狭缩130可以通过向内相互挤压中心部分128的三个侧面132以使它们相交而形成。结果，在中心部分128中形成阻塞部分，以最小化通道142的第一和第二端144、146之间的直接流体连通。
三向狭缩130例如可以通过带有三个齿的夹套(未示出)形成，所述三个齿向内延伸以挤压三个侧面132。齿向内移动，直到三个侧面132相交形成阻塞部分。在本申请中，术语“阻塞部分”不需要在中心部分128中绝对气密密封。相反，阻塞部分可以只是这样一种结构，以使得大多数引燃气体170转向，迫使它通过第一端孔150进入隔室140中，而不是直接从通道142的第一端144传递到第二端146。
如前所述，根据本发明的隔板可以以多种方式被构造。并且，可以使用几种不同类型的阻塞部分。以下将结合图4和5描述和示出可选的阻塞部分。
参考图4，透视图示出根据本发明的一个可选实施例的隔板176。隔板176具有大致管形的壁222。壁222具有第一端224、第二端226以及设置在第一端和第二端224和226之间的中心部分228。阻塞部分以二向狭缩230的方式形成在中心部分228中。二向狭缩230可以通过在两个诸如辊子等硬邻接物之间压中心部分228的两个侧面232而形成。两个侧面232向内相互挤压，以在中心部分228的中心处相交。两个侧面232超过中心部分228的初始直径扁平化并且变宽。
隔板176的壁222限定通道242，所述通道242具有在壁222的第一端224中的第一端244以及在壁222的第二端226中的第二端246。在第一和第二端244、246之间的直接流体连通被二向狭缩230限制。多个第一端孔250形成在壁222的第一端224中，多个第二端孔252形成在壁222的第二端226中。隔板176的安装和操作与前述的、有关隔板76的安装和操作大致相同。
参考图5，透视图示出根据本发明另一个可选实施例的隔板276。隔板276具有大致为管形的壁322。壁322具有第一端324、第二端326以及设置在第一和第二端324、326之间的中心部分328。阻塞部分形成在中心部分328中，采用插头330的形式。插头330可以与中心部分328一体形成，也可以不与中心部分328一体形成。根据一个例子，插头330可以插入中心部分328中，并且连至中心部分328的内壁。插头330例如可以是焊接至中心部分328的钢板。
隔板276的壁322限定通道342，所述通道342具有在壁322的第一端324中的第一端344以及在壁322的第二端326中的第二端346。在第一和第二端344、346之间的直接流体连通被插头330限制。多个第一端孔350形成在壁322的第一端324中，多个第二端孔352形成在壁322的第二端326中。隔板276的安装和操作与前述的、有关隔板76的安装和操作大致相同。
充气装置24的许多其它方面可以被改变，以适应车辆12的几何形状、垫子11的尺寸和形状以及可用的制造设备。这种改变可以被本领域普通技术人员认识到和实施，以产生比文中所说明或具体描述的例子更多的关于本发明的实施例。
本发明的简化的隔板系统以及相关的方法在气囊充气装置设计方面提供显著的进步。更具体地说，充气装置可以被便宜地制造，因为能够省略点火材料以及多部件的内部气体分布/收集组件。气体仍可以可靠地、有效地被输送至垫子，以提供有效的碰撞保护。
在不偏离文中及权利要求所描述的结构、方法或其它主要特性的情况下，本发明可以以其它具体形式被实施。在各个方面，所说明的实施例都只是用作示例，而不是进行限制的。因此，本发明的范围是由权利要求限定的，而不是前述描述限定的。在权利要求的等同物的意义和范围内的所有改变将被包括在本发明的范围内。
Claims (45)
1.一种充气装置，用于对气囊系统的垫子进行充气，以保护车辆的乘员不受碰撞，所述充气装置包括：
隔板，所述隔板包括通道，所述通道具有第一端和第二端，所述隔板具有阻塞部分，所述阻塞部分被设置用来限制流体在不首先离开通道的情况下在第一和第二端之间流动，所述隔板具有接近第一端而形成的多个第一端孔以及接近第二端而形成的多个第二端孔；
引燃器，所述引燃器被设置用来响应于触发信号的接收而将引燃气体引入所述第一端中；以及
设置在通道外侧的气体发生剂，用于通过第一端孔接收引燃气体，响应于引燃气体的接收而燃烧以产生充气气体，以及通过第二端孔将充气气体喷射到所述第二端中。
2.根据权利要求1所述的充气装置，其中，所述隔板包括管形的壁，所述管形壁限定横截面形状大致为圆形的所述通道。
3.根据权利要求2所述的充气装置，其中，所述阻塞部分包括形成在所述壁中的三向狭缩。
4.根据权利要求1所述的充气装置，其中，还包括壳体，所述壳体具有：第一端，引燃器和通道的第一端设置在该第一端中；以及第二端，通道的第二端设置在该第二端中，所述第二端具有出口孔，所述出口孔被设置用来将充气气体释放到与垫子流体连通的区域中。
5.根据权利要求4所述的充气装置，其中，所述隔板包括形成在接近引燃器的第一端中的第一孔；以及设置在接近出口孔的第二端中的第二孔。
6.根据权利要求4所述的充气装置，其中，还包括罐体，所述罐体设置在壳体中，以围绕引燃器、隔板和气体发生剂形成密封。
7.根据权利要求6所述的充气装置，其中，所述罐体包括开口端，所述充气装置还包括与引燃器一体形成的插头，所述插头被构造用来密封所述开口端。
8.根据权利要求1所述的充气装置，其中，所述隔板的第一端被构造，以在不与通道中的任何附加点火材料发生反应的情况下通过第一端孔将引燃气体引导至气体发生剂，从而以这样的速度引发气体发生剂的燃烧，该速度足以对垫子充气，使得垫子在乘员与车辆内表面碰撞之前插入乘员和车辆内表面之间。
9.根据权利要求1所述的充气装置，其中，还包括设置在隔板第一端中的附加点火材料以补充引燃气体，其中，隔板的第一端被构造以通过第一端孔将引燃气体引导至气体发生剂，从而以这样的速度引发气体发生剂的燃烧，该速度足以对垫子充气，使得垫子在乘员与车辆内表面碰撞之前插入乘员和车辆内表面之间。
10.一种充气装置，用于对气囊系统的垫子进行充气，以保护车辆的乘员不受车辆内表面的碰撞，所述充气装置包括：
引燃器，所述引燃器响应于触发信号的接收而提供引燃气体；
隔板，所述隔板具有通道，所述通道被设置用来接收引燃气体，所述通道具有多个孔；以及
设置在通道外侧的气体发生剂，以通过所述多个孔接收引燃气体；
其中，所述隔板被构造用来在不与通道中的任何附加点火装置发生反应的情况下，通过所述多个孔将引燃气体引导至气体发生剂，从而以这样的速度引发气体发生剂的燃烧，该速度足以对垫子充气，使得垫子在乘员与车辆内表面碰撞之前插入乘员和车辆内表面之间。
11.根据权利要求10所述的充气装置，其中，所述隔板包括管形的壁，所述管形壁限定横截面大致为圆形的所述通道。
12.根据权利要求10所述的充气装置，其中，所述通道具有第一端和第二端，所述充气装置还包括壳体，所述壳体具有：第一端，引燃器和通道的第一端设置在该第一端中；以及第二端，通道的第二端设置在所述第二端中，所述第二端具有出口孔，所述出口孔被设置用来将充气气体释放到与垫子流体连通的区域中。
13.根据权利要求12所述的充气装置，其中，所述隔板包括阻塞部分，所述阻塞部分被设置用来限制流体在不首先离开通道的情况下在第一和第二端之间流动，所述通道的第一端终止于邻近引燃器的第一孔，通道的第二端终止于邻近出口孔的第二孔。
14.根据权利要求12所述的充气装置，其中，还包括罐体，所述罐体被设置用来形成围绕引燃器、隔板和气体发生剂的密封。
15.根据权利要求14所述的充气装置，其中，所述罐体包括开口端，所述充气装置还包括与引燃器一体形成的插头，所述插头被构造用来密封所述开口端。
16.一种充气装置，用于对气囊系统的垫子进行充气，以保护车辆的乘员不受车辆内表面的碰撞，所述充气装置包括：
引燃器，所述引燃器响应于触发信号的接收而提供引燃气体；
隔板，所述隔板具有通道，所述通道被设置用来接收引燃气体，所述通道具有多个孔；
附加点火材料，所述附加点火材料设置在隔板的第一端内，以补充引燃气体；以及
设置在通道外侧的气体发生剂，用于通过所述多个孔接收引燃气体；
其中，所述隔板被构造用来通过所述多个孔将引燃气体引导至气体发生剂，从而以这样的速度引发气体发生剂的燃烧，该速度足以对垫子充气，使得垫子在乘员与车辆内表面碰撞之前插入乘员和车辆内表面之间。
17.一种气囊模块，用于保护车辆的乘员不受碰撞，所述气囊模块包括：
可充气的垫子，用于缓冲乘员与车辆的碰撞；以及
可对垫子充气的充气装置，所述充气装置包括：壳体，所述壳体具有被构造用来接收引燃器的第一端以及形成有出口孔的第二端；及隔板，所述隔板包括通道，所述通道具有设置在所述第一端中的第一端和设置在所述第二端中的第二端，隔板具有阻塞部分，所述阻塞部分被设置用来限制流体在不首先离开通道的情况下在第一和第二端之间流动，其中，所述隔板限定在通道外侧的隔室，所述隔板具有接近第一端形成以允许气体在第一端与隔室之间流动的多个第一端孔，以及接近第二端形成以允许气体在隔室与第二端之间流动的多个第二端孔。
18.根据权利要求17所述的气囊模块，其中，所述充气装置还包括：
引燃器，所述引燃器设置在第一端中，以响应于触发信号的接收而展开，以将引燃气体传送到第一端中；以及
气体发生剂，所述气体发生剂设置在隔室内，用于通过第二端孔接收引燃气体，并且响应于引燃气体的接收而燃烧以产生充气气体。
19.根据权利要求18所述的气囊模块，其中，所述隔板被构造用来在不与第一端中的任何附加点火材料发生反应的情况下，通过第一端孔将引燃气体引导至气体发生剂，从而以这样的速度引发气体发生剂的燃烧，该速度足以对垫子充气，使得垫子在乘员与车辆内表面碰撞之前插入乘员和车辆内表面之间。
20.根据权利要求18所述的气囊模块，其中，还包括设置在隔板第一端中的附加点火材料以补充引燃气体，其中，隔板的第一端被构造用来通过第一端孔将引燃气体引导至气体发生剂，从而以这样的速度引发气体发生剂的燃烧，该速度足以对垫子充气，使得垫子在乘员与车辆内表面碰撞之前插入乘员和车辆内表面之间。
21.根据权利要求17所述的气囊模块，其中，所述隔板包括管形的壁，所述管形壁限定横截面大致为圆形的所述通道，其中，所述壳体具有大致呈管形并且与所述壁共轴的形状。
22.一种气囊模块，用于保护车辆的乘员不受碰撞，所述气囊模块包括：
可充气的垫子，用于缓冲乘员与车辆的碰撞；以及
可对垫子充气的充气装置，所述充气装置包括引燃器、隔板以及气体发生剂，其中，所述引燃器能够响应于触发信号的接收而展开，以将引燃气体引入隔板的通道中，所述通道具有多个孔并且其形状被选择，以在不与设置在通道内的任何附加点火材料发生反应的情况下，通过所述孔从引燃器引导引燃气体，使其流出所述通道，并到达气体发生剂，从而以这样的速度引发气体发生剂的燃烧，该速度足以对垫子充气，使得垫子在乘员与车辆内表面碰撞之前插入乘员和车辆内表面之间。
23.根据权利要求22所述的气囊模块，其中，还包括壳体，所述壳体具有被构造用来接收引燃器的第一端以及形成有出口孔的第二端；其中，所述隔板包括管形的壁，所述管形壁限定横截面大致为圆形的通道，所述壳体具有大致呈管形并且与所述壁共轴的形状。
24.根据权利要求22所述的气囊模块，其中，所述通道终止于接近第一端的第一孔以及接近第二端的第二孔，其中，所述隔板包括阻塞部分，所述阻塞部分被设置用来限制流体在不首先离开通道的情况下在第一和第二孔之间流动。
25.一种气囊模块，用于保护车辆的乘员不受碰撞，所述气囊模块包括：
可充气的垫子，用于缓冲乘员与车辆的碰撞；以及
可对垫子充气的充气装置，所述充气装置包括引燃器、隔板、附加的点火材料以及气体发生剂，其中，所述引燃器能够响应于触发信号的接收而展开，以将引燃气体引入隔板的通道中，其中，附加点火材料至少部分地设置在通道中，所述通道具有多个孔并且其形状被选择，以通过所述孔从引燃器引导引燃气体，使其流出通道并到达气体发生剂，从而以这样的速度引发气体发生剂的燃烧，该速度足以对垫子充气，使得垫子在乘员与车辆内表面碰撞之前插入乘员和车辆内表面之间。
26.一种隔板，用于引导充气装置中的气体流，其中所述充气装置用于对气囊系统的垫子充气，以保护车辆的乘员不受碰撞，所述隔板包括：
第一端，所述第一端具有多个第一端孔，所述第一端孔被设置用来接收来自第一端的引燃气体；
第二端，所述第二端具有多个第二端孔，所述第二端孔被设置用来允许充气气体进入第二端，并且所述第二端具有第二孔，所述第二孔被设置用来从第二端释放充气气体；以及
阻塞部分，所述阻塞部分与第一和第二端一体形成，并且位于第一和第二端之间，用于限制引燃气体直接从第一端流至第二端。
27.根据权利要求26所述的隔板，其中，所述第一端包括第一孔，所述第一孔被设置用来包围引燃器，使得引燃器的展开形成第一端内的引燃气体。
28.根据权利要求26所述的隔板，其中，所述第一端和第二端通过具有大致管形形状的壁形成。
29.根据权利要求28所述的隔板，其中，还包括凸缘，所述凸缘与所述壁一体形成并且大致垂直于壁的轴线延伸。
30.根据权利要求28所述的隔板，其中，所述阻塞部分与所述壁分开形成，并且固定地连在所述壁内。
31.根据权利要求28所述的隔板，其中，所述阻塞部分包括通过使壁的中心部分变形而形成的狭缩。
32.根据权利要求31所述的隔板，其中，所述狭缩包括通过向内挤压中心部分的三个侧面而使它们在接近所述壁的轴线处相交而形成的三向狭缩。
33.根据权利要求26所述的隔板，其中，第一端孔和第二端孔均具有从大约0.063英寸到大约0.090英寸的尺寸范围。
34.根据权利要求26所述的隔板，其中，所述第一端包括至少九个第一端孔，并且第二端包括至少九个第二端孔。
35.一种充气装置，用于对气囊系统的垫子进行充气，以保护车辆的乘员不受碰撞，所述充气装置包括：
引燃器，所述引燃器响应于触发信号的接收而提供引燃气体；
气体发生剂；以及
隔板，所述隔板包括第一端、第二端和阻塞部分，其中第一端包括：第一孔，被设置用来接收引燃气体；以及多个第一端孔，被设置用来允许引燃气体从第一端流至气体发生剂，其中第二端包括：多个第二端孔，被设置用来允许充气气体从气体发生剂进入第二端；以及第二孔，被设置用来从第二端释放充气气体，其中，阻塞部分与第一和第二端一体形成并且位于第一和第二端之间，以限制引燃气体从第一端直接流至第二端。
36.一种制造充气装置的方法，其中所述充气装置用于对气囊系统的垫子进行充气，以保护车辆的乘员不受碰撞，所述方法包括：
形成大致管形形状的壁，所述壁具有带有第一端和第二端的通道；
使第一和第二端之间的壁变形以形成阻塞部分；
在第一端中形成多个第一端孔；以及
在第二端中形成多个第二端孔。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，形成壁的步骤包括利用顺序冲模冲压金属薄板。
38.根据权利要求36所述的方法，其中，使壁变形的步骤包括向内挤压壁的中心部分以形成狭缩。
39.根据权利要求38所述的方法，其中，向内挤压中心部分的步骤包括向内挤压中心部分的三个侧面，使它们在接近壁的轴线处相交。
40.根据权利要求36所述的方法，其中，还包括使壁的端部变形的步骤，以形成大致垂直于壁的轴线的凸缘。
41.根据权利要求36所述的方法，其中，形成第一端孔的步骤包括在壁中冲制第一端孔，并且，形成第二端孔的步骤包括在壁中冲制第二端孔。
42.一种利用充气装置对气囊模块的垫子进行充气的方法，其中所述充气装置具有引燃器、隔板和气体发生剂，所述隔板具有带有多个孔的通道，所述方法包括：
施加触发信号，以触发引燃器的展开，从而产生引燃气体；
将引燃气体传送入通道中；
在引燃气体不与设置在通道内的任何附加点火材料发生反应的情况下，通过所述孔将引燃气体从通道引导至气体发生剂；以及
通过引燃气体点燃气体发生剂，从而以这样的速度产生充气气体，该速度足以对垫子充气，使得垫子在乘员与车辆内表面碰撞之前插入乘员和车辆内表面之间。
43.根据权利要求42所述的方法，其中，所述通道包括第一端和第二端，所述隔板包括阻塞部分，所述阻塞部分被设置用来限制流体在第一和第二端之间的通道内的流动，所述孔包括接近第一端形成的多个第一端孔以及接近第二端形成的多个第二端孔，所述方法还包括通过第二端孔将充气气体传送到第二端中。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述充气装置还包括具有第一端和第二端的壳体，其中引燃器和通道的第一端设置在所述第一端中，而通道的第二端设置在所述第二端中，所述第二端具有出口孔，所述方法还包括将充气气体从第二端通过出口孔传送到与垫子流体连通的区域中。
45.一种利用充气装置对气囊模块的垫子进行充气的方法，其中所述充气装置具有引燃器、隔板、附加点火材料和气体发生剂，所述隔板具有带有多个孔的通道，其中附加点火材料至少部分地设置在通道中，所述方法包括：
施加触发信号，以触发引燃器的展开，从而产生引燃气体；
将引燃气体传送入通道中；
点燃附加点火材料，以补充引燃气体；
通过所述孔将引燃气体从通道引导至气体发生剂；以及
通过引燃气体点燃气体发生剂，从而以这样的速度产生充气气体，该速度足以对垫子充气，使得垫子在乘员与车辆内表面碰撞之前插入乘员和车辆内表面之间。
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