CN1772717A - 点火药、引发剂、气体发生器、气囊装置以及安全带装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种包含点火速度快并且粉碎性良好的Mg－Al合金粉末的点火药、具有该点火药的引发剂、具有该引发剂的气体发生器以及具有该气体发生器的气囊装置和安全带装置。点火药由Mg－Al合金粉末构成，所述Mg－Al合金粉末的组成为，55～70重量％为Mg，剩余部分为Al。可以从由Ca、Mn、Li、Si、Sb、Sr、Zn、Zr、Sc、Y、Sn、Ba以及稀土类金属构成的组中选择至少一种并配入0.5～10重量％的量。引发剂装填有该点火药。气体发生器具有该引发剂。

Description

点火药、引发剂、气体发生器、气囊装置以及安全带装置

技术领域

本发明涉及一种点火药、使用该点火药的引发剂、具有该引发剂的气体发生器。该气体发生器是组装在汽车等的气囊装置或安全带装置上的部件。

背景技术

设置在汽车等高速移动体上的气囊装置，通过被称为充气机的气体发生器使袋状的气囊迅速膨胀而构成。该气体发生器包括气体发生剂和用于引发该气体发生剂的气体发生反应的引发剂。该引发剂包括反应剂和作为用于使该反应剂开始反应的电阻发热体的灯丝(测量电桥中的标准导线)(例如美国专利第5404263号)。

参照图1对于该现有例的引发剂的一个示例进行说明。

该引发剂10具有后部(在图1中为下部)敞开的大致呈杯形的壳体12。在该壳体12内收容有点火药14。利用由烧结玻璃等构成的绝缘材料16封闭壳体12的后部。贯通该绝缘材料16的一对电极18、20的前端侧与该壳体12内相对。

在该电极18、20的前端部彼此之间架设灯22。将该灯22的两端焊接在各电极18、20的前端面上。该灯丝22在壳体12内与点火药14相接触。

另外，该电极18、20彼此之间以及与壳体12彼此分离地配置，以防止电接触。

在这样构成的引发剂10中，一方的电极18通过具有电压升压电路等的控制电路24与汽车的电池26的正极相连，另一方的电极20连接在汽车的车体上(接地)。另外，该电池26的负极连接在汽车的车体上。

在车辆发生碰撞等紧急情况下，闭合(ON)控制电路24内的开关元件，通过各电极18、20从电池26向灯丝施加电压。由此，该灯丝22发热而点燃点火药14，从而开始反应。并且，由于该点火药14发生反应而产生高压气体和热量，由此引发气体发生器的气体发生剂的气体发生反应。

参照图2说明具有该引发剂10的气体发生器的一个示例。该气体发生器30具有容器，该容器包括：由上侧外壳32和下侧外壳34构成的外壳体和设在该外壳体内的圆筒状的分隔部件36。分隔部件36的一端通过下侧外壳34的底面开口，并向下方突出。通过激光束焊接等将该开口的内周面和分隔部件36的外周面焊接在一起。在该分隔部件36的内侧收容有点火剂(辅助推进剂)40，分隔部件36的外周侧收容有气体发生剂(主推进剂)42。

在该分隔部件36的该一端设置引发剂10。当通过该引发剂10点燃点火剂40时，气体从分隔部件36的开44喷出，气体发生剂42点燃，迅速产生大量的气体，该气体通过由筛网等构成的过滤器46，并通过开口48喷出到气体发生器30外，从而使气囊膨胀。另外，图2是气体发生器的一个示例，还可以使用图示以外的形状的多种气体发生器。

在特表2003-527276号中记载了一种Mg-Al合金粉末和硝酸锶配合而成的点火药，其中的Mg-Al合金粉末的组成为，Mg：10～50重量％，Al：50～90重量％。

专利文献1：美国专利第5404263号

专利文献2：特表2003-527276号

构成上述特表2003-527276号公报所记载的点火药的Mg-Al合金粉末，Mg含量低，并且点火速度慢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种包含点火速度快并且粉碎性良好的Mg-Al合金粉末的点火药、具有该点火药的引发剂、具有该引发剂的气体发生器以及具有该气体发生器的气囊装置和安全带装置。

技术方案1的点火药，包含Mg-Al合金粉末作为燃料成分，所述Mg-Al合金粉末的组成为：55～70重量％为Mg，剩余部分为Al。

技术方案2的点火药，包含Mg-Al系合金粉末作为燃料成分，所述Mg-Al系合金粉末的组成为：0.5～10重量％为从Ca、Mn、Li、Si、Sb、Sr、Zn、Zr、Sc、Y、Sn、Ba以及稀土类金属构成的组中选择的至少一种，剩余部分为Mg和Al。

技术方案3的点火药，在技术方案2所述的点火药的基础上，其特征在于，Mg/(Mg+Al)的比率为0.55～0.70。

技术方案4的点火药，由技术方案1的Mg-Al合金粉末和技术方案2或3的Mg-Al系合金粉末构成。

技术方案5的点火药，在技术方案1至4中任一种点火药的基础上，相对于10～50重量份的所述粉末，添加50～90重量份的氧化剂(共计100重量份)。

技术方案6的点火药，在技术方案5的点火药的基础上，其特征在于，所述氧化剂是从KClO₄、KClO₃、KIO₄、KIO₃、KMnO₄、K₂Cr₂O₇、NH₄ClO₄、NH₄NO₃以及Sr(NO₃)₂构成的组中选择的至少一种。

技术方案7的点火药，在技术方案1至6中任一种点火药的基础上，其特征在于，含有树脂粘合剂。

技术方案8的引发剂，具有技术方案1至7中任一种点火药。

技术方案9的气体发生器，具有技术方案8的引发剂。

技术方案10的气囊装置，具有技术方案9的气体发生器。

技术方案11的安全带装置，包括：安全带；和预张紧器，在紧急时刻借助于来自气体发生器的气体压力向该安全带施加预张力；其特征在于，该气体发生器是技术方案9的气体发生器。

本发明人进行各种研究，结果发现当Mg-Al合金中Mg的比例高于特表2003-527276号时，可提高Mg-Al合金粉末的点火性能。本发明正是基于该发现而提出的。另外，当Mg-Al合金中的Mg的比例在70％以下时，可提高Mg-Al合金的粉碎性。并且，还有助于降低操作上的危险性，并提高耐腐蚀性。

通过在Mg-Al合金中另外添加由Ca、Mn、Li、Si、Sb、Sr、Zn、Zr、Sc、Y、Sn、Ba以及稀土类金属中的至少一种，能够提高点火性能，并且能够进一步提高该Mg-Al系合金的粉碎性。

通过将硅树脂粘合剂等树脂粘合剂配合在点火药中，能够易于操作点火药。

附图说明

图1是表示引发剂的一个示例的剖视图。

图2是表示气体发生器的一个示例的剖视图。

图3是具有图2的气体发生器的气囊装置的纵剖视图。

图4是具有气体发生器的安全带装置的整体图。

图5是图4的安全带装置的收缩器的分解立体图。

具体实施方式

本发明的点火药，包含Mg-Al合金粉末和/或Mg-Al系合金粉末。

该Mg-Al合金粉末的组成为，Mg：55～70重量％、Al：30～45重量％，优选为，Mg：57～63重量％、Al：37～43重量％。也可以使Mg含量为55重量％以上，从而缩短点火药的点火时间。并且，也可以使Mg含量为70重量％以下，使得Mg-Al合金粉易于破碎，并降低点火药的制造成本。

对于该Mg-Al合金，还可以添加Ca、Mn、Li、Si、Sb、Sr、Zn、Zr、Sc、Y、Sn、Ba以及稀土类金属中的至少一种金属(以下，有时将该金属称为添加金属)的Mg-Al系合金的粉末也具有相同的作用效果。并且，通过添加该添加金属，能够缩短并稳定点火药的点火时间，并提高了高温下的点火性能。并且，通过添加该添加金属，提高了合金的粉碎性。

优选的是，在Mg-Al系合金中，添加0.5～10重量％的该添加金属。添加该添加金属时，除添加金属以外的剩余部分中的Mg和Al的比率，优选Mg/(Mg+Al)的重量比率为0.55～0.80，更优选0.57～0.63。

另外，上述添加金属中，特别适合的是Ca。

上述合金在熔炼后，例如最好使用球磨机在氮、氩等非氧化性氛围中进行细粉碎。优选粉末的平均粒径在10μm以下。另外，由于平均粒径在1μm以下时进行操作会引起自燃，因而，优选的是1～10μm，更优选5～9μm。

在本发明中，相对于10～50重量份的合金粉末，以90～50重量份的比例配合氧化剂(共计100重量份)。

也可以利用球磨机对该氧化剂进行粉碎。

过氧化物和/或硝酸盐适合作为该氧化剂，并且KClO₄、KClO₃、KIO₄、KIO₃、KMnO₄、K₂Cr₂O₇、NH₄ClO₄、NH₄NO₃和Sr(NO₃)₂中的至少一种适合作为过氧化物和/或硝酸盐，其中KClO₃等更为适合。

本发明的点火药，可以只由上述点火成分构成，也可以在上述点火成分中配合使用硅树脂等树脂粘合剂，以便于进行操作。相对于100重量份的上述点火成分，树脂粘合剂的配合量优选0.5～15重量份，尤其优选0.5～10重量份左右。

如上述图1所示，将这种点火药填充到引发剂中。如上述图2所示，将该引发剂组装在气体发生器上。另外，不对引发剂或气体发生器的构成进行特别限定，可以适用于图示以外的各种形式。

接着，参照图3～图5，对具有图1的引发剂10的气体发生器和具有该气体发生器的气囊装置以及安全带装置的一个示例进行说明。

图3是具有图2的气体发生器的气囊装置的纵剖视图。

气囊装置80，包括：图2中的气体发生器30、通过来自该气体发生器30的气体而进行膨胀的气囊81、用于保持该气体发生器30和气囊81的保持器82、安装在该保持器82上以覆盖被折叠的气囊81的组件罩83等。

气囊81，具有膨胀时与车辆乘员等相对的前表面和相反侧的后表面，该后表面上具有插入气体发生器30的开口(进气口部)81a。

保持器82，由主板部82a和脚片部82b构成，该脚片部82b从该主板部82a的周边部分向下方弯曲而形成。该主板部82a的中央部设有气体发生器插入口82c。如图3所示，将气体发生器30的前端侧从该主板部82a的内表面侧插入到该气体发生器插口82c。气囊81的进气口部81a与该气体发生器插口82c的周边部分重合，并通过安装环84进行固定。气体发生器30的前端侧通过该进气口部81a配置在气囊81内。

从安装环84突出设置螺栓(双头螺栓)84a，该螺栓84a插通该进气口部81a周围和气体发生器插入口82c周围的各插通孔(标号略)以及凸缘69的插通孔70，向该凸缘69的内侧伸出，并将螺母84b紧固在该螺栓84a上，从而将气囊81和气体发生器30固定在保持器82上。

折叠该气囊81，并安装组件罩83以覆盖该气囊81的折叠体，从而构成气囊装置80。

另外，在本实施方式中，从该组件罩83的内表面向下方立起设有脚片部83a，利用铆钉等固定件83b将该脚片部83a固定在保持器82的脚片部82b上。该组件罩83如下构成：在气囊膨胀时，被气囊81挤压而开裂。标号83c表示用于引导进行此开裂的撕裂线。

在这种结构的气体发生器30和气囊装置80中，当向引发剂10的电极18、20通电时，引发剂10内的点火药14发生反应，由此点燃点火剂40。接着，利用经由开口44喷出的来自该点火剂40的高温气体点燃气体发生剂42，从而产生气体。该气体通过过滤器46从开口48立即喷出到气囊81内。其结果是，气囊81膨胀。该气囊81挤开组件罩83而与车辆乘员等相对地膨胀展开，从而保护该车辆乘员等。

图4是具有气体发生器的安全带装置的整体图，图5是安全带装置的收缩器(预张紧器)的分解立体图。

该安全带装置90的安全带91的一端连接在收缩器92上，可以进行卷取，另一端通过固定器93固定在车体上。安全带91的中部分别穿挂在肩部固定器94和舌片95上。该固定器93配置在座椅的车室侧面上。在与该固定器相反侧的座椅侧面上，设有锁止舌片95的带扣装置96。肩部固定器94配置在车室侧面的上部。

在本实施方式中，收缩器92上设有：预张紧器，在车辆处于紧急情况下向安全带91施加预张紧力；和冲击吸收机构(EA机构)，用于吸收该安全带91向乘员施加的冲击。下面，参照图5说明该收缩器92的结构。

在该收缩器92的底座97的内部收容有卷轴98，在该卷轴98上卷绕安全带91的一端侧。随着卷轴98的转动，进行安全带91的卷绕和松开。卷轴98的轴心上配置有扭杆99，该扭杆99的一端通过锁定机构部件100、101而支撑在支撑部件102上。

扭杆99是EA机构的主要部件，当安全带91的张力超出规定值时产生塑性扭曲变形，卷轴98随之承受抵抗力，并向安全带的松开方向转动。

卷轴98的一端(图5中的左端)设有齿轮103。该齿轮103，与图5下方左端所示的复位弹簧盖104内的齿轮(未图示)相配合。通过该复位弹簧盖104内的复位弹簧(未图示)，卷轴98向卷绕安全带91的方向施力。

在图5中，在该复位弹簧盖104的右侧相邻的预张紧器盖105和图5下方右端所示的预张紧器板106之间设有导管107。在该导管107的一端安装气体发生器108。并且，在该导管107的内部排列有弹簧109、活塞110以及多个滚珠111。在导管107的另一端附近的侧面形成切口形状的开口部(标号略)。在该导管107的另一端嵌入导块112。

在预张紧器盖105上设有销113，将具有外齿和内齿的环形齿轮114保持在该销113上。围绕该环形齿轮114的外周而设置导管107。另外，将导管107配置成，从上述一端朝向另一端的方向为卷轴98的安全带卷绕的转动方向。与环形齿轮114的外周面相对地配置上述开口部，并且露出该开口部的前端的滚珠111与该环形齿轮114的外齿相配合。

在上述齿轮103的底部115设有可以与该环形齿轮114的内齿相啮合的小齿轮116。当将环形齿轮114保持在销113上时，该环形齿轮114和小齿轮116之间不啮合。

当气体发生器108进行气体喷出动作时，向导管107内供给气体，通过该气体的压力使滚珠111向该导管107的上述另一端即卷轴98的安全带的卷绕转动方向移动。此时，前端的滚珠111挤压环形齿轮114，从而将销113折断，解除该销113对环形齿轮114的保持状态，使该环形齿轮114与小齿轮116相啮合。

其结果是，卷轴98通过该小齿轮116、环形齿轮114以及滚珠111，借助于来自气体发生器108的气体压力向安全带卷绕转动方向施力，因而将安全带91卷绕在该卷轴98上。由此，向安全带91上施加预张紧力。

在该实施方式中，气体发生器108大致具有圆筒状的外壳，该外壳内收容有气体发生剂和图1中的引发剂10。

在上述结构的气体发生器108和安全带装置90中，当向引发剂10通电时，点火药14发生反应，从而点燃气体发生剂，产生气体。接着，借助于该气体压力从气体发生器108向导管107内喷出气体。其结果是，收缩器92的预张紧机构如上所述进行动作，向安全带91施加预张紧力。

上述各实施方式是本发明的一个示例，本发明也可以采用图示以外的方式。例如，本发明的引发剂可以组装在上述气体发生器以外的各种气体发生器上。另外，该气体发生器也可以组装在上述装置以外的各种气囊装置和安全带装置上。

实施例

下面，说明实施例和比较例。

实施例1～3、比较例1～4

以表1的混合比例在700℃下熔炼金属Mg、Al以及根据需要添加的Ca，制成铸块后，在球磨机上粉碎成平均粒径约7μm。如下所述地测量该粉末的点火特性。

将Mg-Al粉末4g、KClO₃(平均粒径3μm)、硅树脂粘合剂100mg、乙醇5ml混合、干燥后制成点火药。用金属杯测量该点火药后，将焊接直径22μm的NiCr导线(测量电桥中的标准导线)的头部以规定推力(1500N)压入装配。这样组合后，施加1.2A×2ms的恒定电流，通过光传感器检测点火时的光，测量点火时间，以此作为点火特性评价。

其结果如表1所示。另外，达到平均粒径为7μm之前所需的粉碎时间也表示在表1中。

实施例4～6、比较例5

Mg/(Mg+Al)的比率固定为0.6，改变Ca相对于此的添加比例，进行相同的特性评价。结果如表1所示。

表1

No.	组成(重量％)			平均点火时间(ms)	粉碎时间(Hr)
						Mg	Al	Ca
	比较例1	40	60						0	1.52	47
比较例2				50	50	0	1.35	40
	实施例1	58	42						0	1.07	45
实施例2				63	37	0	1.06	49
	比较例3	70	30						0	1.05	78
比较例4				75	25	0	1.03	120以上
	实施例3	58	39						3	0.95	38
实施例4				60	40	0	1.06	48
	实施例5	59	40						1	0.98	38
实施例6				55	37	8	0.97	38
	比较例5	51	34						15	1.15	64

如表1所示，实施例1～3的点火特性均比Mg含量低的比较例1、2良好，粉碎性也良好。比较例3、4，Mg过多，因而虽然点火特性良好，但是粉碎性不如实施例1～3。

另外，通过实施例4～6、比较例5的对比可知，虽然添加Ca时会缩短平均点火时间，但是当Ca含量超出10％时，由于Ca在合金中不能均匀地溶解，因而点火时间产生偏差，平均点火时间延迟。

实施例7～17

在实施例3中，除了采用表2中的金属代替Ca之外，均以相同方法制造点火药，并分别进行特性评价。其结果如表2所示。

表2

No.	组成(重量％)			平均点火时间(ms)	粉碎时间(Hr)
						Mg	Al	添加金属
	实施例7	58	39						3(Mn)	1.01	38
实施例8				58	39	3(Li)	1.00	38
	实施例9	58	39						3(Si)	1.02	40
实施例10				58	39	3(Sb)	0.99	40
	实施例11	58	39						3(Sr)	1.01	40
实施例12				58	39	3(Zn)	1.03	38
	实施例13	58	39						3(Zr)	0.98	42
实施例14				58	39	3(Sc)	1.01	41
	实施例15	58	39						3(Y)	1.02	41
实施例16				58	39	3(Sn)	1.01	42
	实施例17	58	39						3(Ba)	1.00	40

如表2所示，当采用各金属代替Ca时，同样可以缩短平均时间。

Claims (11)

1.一种点火药，包含Mg-Al合金粉末作为燃料成分，所述Mg-Al合金粉末的组成为：55～70重量％为Mg，剩余部分为Al。

2.一种点火药，包含Mg-Al系合金粉末作为燃料成分，所述Mg-Al系合金粉末的组成为：0.5～10重量％为从Ca、Mn、Li、Si、Sb、Sr、Zn、Zr、Sc、Y、Sn、Ba以及稀土类金属构成的组中选择的至少一种，剩余部分为Mg和Al。

3.如权利要求2所述的点火药，其特征在于，Mg/(Mg+Al)的比率为0.55～0.70。

4.一种点火药，包含如权利要求1所述的Mg-Al合金粉末和如权利要求2或3所述的Mg-Al系合金粉末作为燃料成分。

5.如权利要求1至4中任一项所述的点火药，相对于10～50重量份的所述粉末，添加50～90重量份的氧化剂(共计100重量份)。

6.如权利要求5所述的点火药，其特征在于，所述氧化剂是从KClO₄、KClO₃、KIO₄、KIO₃、KMnO₄、K₂Cr₂O₇、NH₄ClO₄、NH₄NO₃以及Sr(NO₃)₂构成的组中选择的至少一种。

7.如权利要求1至6中任一项所述的点火药，其特征在于，含有树脂粘合剂。

8.一种引发剂，具有如权利要求1至7中任一项所述的点火药。

9.一种气体发生器，具有如权利要求8所述的引发剂。

10.一种气囊装置，具有如权利要求9所述的气体发生器。

11.一种安全带装置，包括：安全带；和预张紧器，在紧急时刻借助于来自气体发生器的气体压力向该安全带施加预张力；其特征在于，

该气体发生器是如权利要求9所述的气体发生器。

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