CN1817698A - 气囊的气体发生器及气囊装置 - Google Patents

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Abstract

提供用于气囊系统的气体发生弹药丸和将气体发生弹药丸填充的气体发生器。包括有气体发生材料的气体发生器可控制壳体压力上升。乘客在35至50毫秒内置于足够的、适当的约束下。该气体发生弹药丸这样控制，使得在相对于使用上述弹药丸的气体发生器进行的容器试验中，希望的容器最大压力是P(kPa)，和从容器压力上升开始到达到最大压力P(kPa)时刻的时间段是T毫秒，该容器压力在0.25×T毫秒时测量的容器压力将不高于0.25×P(kPa)，优选不高于0.20×P(kPa)。

Description

气囊的气体发生器及气囊装置
本分案申请是申请日为1998年3月24日、申请号为03110365.0、发明名称为“气囊的气体发生器及气囊装置”的分案申请。
技术领域
本发明涉及保护乘客免受撞击的气囊的气体发生器，特别涉及其中具有独特操作特性的气囊的气体发生器。
本发明涉及适于提供气体组分以便给气囊系统充气的气体发生组合物弹药丸，也涉及使用该气体发生弹药丸的气囊的气体发生系统。本发明特别涉及构成气体发生组合物的新型弹药丸，其适于在装配在汽车、飞机或类似装置上的气囊体系内产生操作气体以保护乘客免受撞击，和特别涉及使用这些气体发生弹药丸的气囊的气体发生系统。
背景技术
诸如汽车的机动车辆上有保护乘客免受撞入危险部件的气囊系统，当车辆高速相撞时，快速向气囊充气避免乘客因惯性朝车内诸如方向盘和挡风玻璃的坚硬部位碰撞，从而保护乘客免遭被撞伤或被撞死。
不管乘客的体格(其随乘客就坐高度或乘客是成人还是小孩而变化)或乘车姿势(有些驾驶员可能紧贴方向盘)，这样的气囊系统应优选能安全支撑乘客。为了满足这一要求，习惯上提出气囊系统在起动的起始阶段应对乘客施加的撞击作用尽可能的小。
JP-A 8-207696提出了一气囊系统，其在两阶段上采用两种产生气体的气体发生小盒，其在第一阶段给气囊充气相对慢，而在第二阶段引起快速的气体发生。然而该系统在气体发生器中结构复杂，其又增加了容器的尺寸，因此增加其制造成本。
US-A 4,998,751和US-A 4,950,458也提出了气囊系统，其具有在两个阶段燃烧气体发生材料的两个燃烧室，从而来限制气体发生器的操作。然而该系统结构复杂且不尽人意。
例如，JP-A No.3-208878公开了一组合物，其包括四唑，三唑，或其金属盐，和包含氧元素的氧化剂中，例如碱金属硝酸盐，用以作为主要组分。JP-B No.64-6165和JP-B64-6157公开了一气体发生剂，其包括不含氢的双四唑金属盐的混合物，作为主要组分。
另外，JP-B No.6-57629公开了一气体发生剂，其包括四唑或三唑的过渡金属的复合物。JP-A No.5-254977公开了一气体发生剂，其包括三氨基胍硝酸盐，及JP-A No.6-239683公开了一气体发生剂，其包括碳酰肼，同时JP-A No.7-61885公开了一气体发生剂，其包括含氮的非金属化合物，诸如乙酸纤维素和硝基胍。此外US-A No.5,125,684公开了使用作为能量物质的硝基胍，其与15-30％的纤维素基粘合剂相共存。另外，JP-A-No.4-265292公开了一气体发生组合物，其通过四唑和三唑的衍生物、氧化剂和结渣剂的混合而获得。
有关传统的气囊系统中气体发生性能及充气性能已描述如上，特别地，相信位于驾驶员座位侧的(以下简称为“D座位”)气囊系统具有足够的安全充气性能，这是由于在驾驶员座位上的乘客处于一相对固定的位置。由于气囊系统广泛应用，且普遍安装在目前车辆上，然而希望开发更安全的气囊系统以应付各种不同的情况，即适合坐姿高度因人而异的各种类型的驾驶员，或手持方向盘贴近他/她身体驾驶的驾驶员。该安全气囊系统也想用于当小孩坐在乘客座位上(以下简称为“P座位”)的情形。
尽管可采用具有传统的充气特性的气囊系统，但希望更安全的气囊系统的技术能减少起始充气速度的增长速率，例如，减少D座位侧气囊在从气体发生起10毫秒时间段上的充气速度，以便减少由于在起始时间段上气囊快速充气而可能造成的伤害的可能性，而在气体发生后30至50毫秒应足以保持对乘客的控制能力。该相似的技术也希望用于控制P座位侧的气体发生性能。
还没有公开仅通过气体发生组合物弹药丸来控制气体发生性能的技术，以便控制气囊的充气速度。因此，希望开发一种仅通过具有简单的结构和较低的成本的气体发生组合物弹药丸来控制气体发生性能的技术。
发明内容
本发明提供了特定形状、经气体发生材料(组合物)模制的、且通过含有该弹药丸的气体发生器的容器试验来调节其燃烧性能的弹药丸。该气体发生组合物可以是特定的化学组合物。然后本发明提供了安装有气体发生组合物的气体发生器、控制通过气体发生组合物产生的气体压力增加性能的气体发生器结构、以及控制压力的方法。
在本发明中，调节该气体发生组合物，使得在容器试验中，在0.25×T毫秒下测量的该容器压力不高于0.20×P(kPa)，并且其被用于气囊装置或系统中。
本发明还提供了气囊系统，包括以上所示的气体发生器，用于检测撞击和启动气体发生器的撞击传感器、由气体发生器把产生的气体充入气囊中，和含有气囊的组件盒。
另外，本发明提供了一种气体发生器，其结构是这样的：气体发生器的壳体内的燃烧最大内部压力的峰值出现在迟于接通点火电流后的某一时刻点上。
本发明提供了一种调节气体发生器的方法，即，调节它的方法是这样的，使得启动期间的壳体内的燃烧最大内部压力的峰值出现在接通点火电流时间后10-20毫秒内的一点上。
例如，通过位于燃烧室内的一空间，或结合通过从传火药气体的第一气体通道和燃烧气体的第二气体通道，提供了有效使用该方法的优选结构。
本发明提供了其中优选安装了用于驾驶员的本发明的气囊系统和装置的汽车和机动车。
本发明提供了气体发生材料的弹药丸，其形成的形式为具有单通孔的中空管或以具有多通孔管而构成，特别是7通孔的弹药丸。另外多个中空管在弹药丸的组合中，优选排成一个环。
本发明提供了一气体发生器，尽管其结构简单，但在启动起始阶段对乘客施加撞击作用尽可能小，在后续的作用阶段中，能可靠地保护乘客。例如，对于驾驶员座位来说，本发明提供了气囊的气体发生器，和传统的气体发生器比较其在气体发生器刚启动开始后的10毫秒时间间隔内提供适度的气囊充气速度，在其启动30-50毫秒后，显示出了很好地能支撑乘客的工作特性。
本发明的上述目的能通过该气囊气体发生器来达到，该气体发生器包括：撞击启动的信号点火装置；由点火装置点燃和燃烧来产生燃烧气体的气体发生材料，该点火装置和气体发生材料容纳在具有排气口或气嘴的壳体内；其中气体发生器的操作性能是这样调节的，在容器试验中如果所希望的容器最大压力是P(kPa，千帕)和从容器压力上升开始到达到最大压力P(kPa)时刻的时间段是T毫秒，在0.25×T毫秒后测量的容器压力将不高于0.25×P(kPa)。优选调节上述操作性能，使得在开绐操作后，0.80×T毫秒后测量的容器压力不低于0.70×P(kPa)。
本发明提供了气囊气体发生器，其特征在于其中气体发生器操作期间燃烧最大内部压力的峰值发生在点火电流接通后10-20毫秒后。
气体发生器操作期间燃烧最大内部压力的峰值应该发生在点火电流接通后12-16毫秒，或更优选是在点火电流接通后13-15毫秒。本发明的气体发生器逐渐排出气体发生材料的燃烧气体来适当增加气体发生器的压力和容器内部压力，直到点火电流接通后10-20毫秒时刻燃烧最大内部压力达到峰值。在气体发生器的壳体内部压力达到峰值后，支撑乘客足够量的气体从排气口迅速排出，来降低气体发生器内部压力，同时容器内的压力急剧增加。结果得到气囊气体发生器，其操作性能可这样调节，使得如果要想的容器最大压力是P(kPa)，并且从容器压力上升开始到达到最大压力P(kPa)时刻的时间段是T毫秒，在0.25×T毫秒后测量的容器压力将不高于0.25×P(kPa)。有上述操作性能的本发明气体发生器，由于在操作起始阶段输出量受到限制，容纳在该模盒中的气囊(囊体)能防止在操作的起始阶段迅速充气并将过量的冲击施加给乘客。然而如果在0.25×T毫秒后测量的容器压力不低于0.25×P(kPa)，气囊充气的力及破开此组件盒的力太大，则很难得到本发明希望的效果。
特别是本发明提供了气囊的气体发生器，其特征在于包括：由撞击启动的信号点火装置；和由点火装置点燃和燃烧来产生燃烧气体的气体发生材料，该点火装置和气体发生材料容纳在具有排气口或气嘴的壳体内；其中气体发生器的操作性能是这样调节的，在容器试验中，如果所希望的容器最大压力是P(kPa)和从容器压力上升开始到达到最大压力P(kPa)时刻的时间段是T毫秒，在0.25×T毫秒时测量的容器压力将不高于0.25×P(kPa)，且更优选在0.80×T毫秒时测量的容器压力将不低于0.70×P(kPa)；其中气体发生器内在操作期间燃烧最大内部压力的峰值发生在点火电流接通后10-20毫秒，或优选是发生在点火电流接通后12-16毫秒，或更优选发生在点火电流接通后13-15毫秒。
发明人实现本发明是基于发现上述问题的解决方法，即将气体发生弹药丸的物理形状控制成适当确定形状来实现本发明的目的。
本发明的弹药丸包括用于气囊系统的气体组合物(气体发生材料)，该弹药丸以这样的物理形状构成，使得在对有关的含有弹药丸的气体发生器进行的容器试验中，该容器压力在0.25×T毫秒测量时将不高于0.25×P(kPa)，此时给定的容器最大压力是P(kPa)，从容器压力上升开始到达到最大压力P(kPa)时刻的时间段是T毫秒。在0.80×T毫秒时测量的容器压力优选不低于0.70×P(kPa)。
根据本发明，提供一种用于气囊系统的气体发生组合物弹药丸，其中：，控制该弹药丸，使得在对有关的使用弹药丸的气体发生器进行的容器试验中其中给定的容器最大压力是P(kPa)，从容器压力上升开始到达到最大压力P(kPa)时刻的时间段是T毫秒，该容器压力在0.25×T毫秒时测量的容器压力将不高于0.25×P(kPa)，优选不高于0.20×P(kPa)，且更优选在0.80×T毫秒时测量的容器压力将不低于0.70×P(kPa)。特别是，该气体发生弹药丸可以是由非叠氮化物气体发生组合物来构成，其具有单孔(多孔)，每一弹药丸的孔内径为0.2至1.5mm，且其L/d的比为3.0或更大，L为其长度。
“由单孔或多孔构成”在本发明中意思是，具有单通孔或多通孔形状的气体发生弹药丸。单个弹药丸可具有单孔或多孔。当一弹药丸正好是单孔时，它就是单孔状的弹药丸。
本发明也提供了用于气囊系统的气体发生器，其特征在于在对有关使用上述弹药丸的气体发生器进行的容器试验中，所希望的容器最大压力是P(kPa)，从容器压力上升开始到达到最大压力P(kPa)时刻的时间段是T毫秒，该容器压力在0.25×T毫秒测量时将不高于0.20×P(kPa)，在0.80×T毫秒测量时将不低于0.70×P(kPa)。
使用气体发生组合物弹药丸的本发明气囊的气体发生器，包括有许多排气口的壳体、提供在所述壳体内的点火装置、由所述点火装置点燃来产生燃烧气体的气体发生装置、包括所述气体发生装置的燃烧室、以及冷却所述燃烧气体和截留燃烧剩余物的过滤器，其中所述的气体发生器的启动性能的特征在于，使得在气体发生器的容器燃烧试验中，当给定的容器最大压力是P(kPa)而且从容器压力上升开始到达到最大压力P(kPa)时刻的时间段是T毫秒时，在0.25×T毫秒时测量的该容器压力将不高于0.25×P(kPa)。
在容器试验中，在0.80×T毫秒时测量的容器压力优选不低于0.70×P(kPa)，容器最大压力P的范围是110至220(kPa)，从容器压力上升开始到达到最大压力P(kPa)时刻的时间段T，例如是30-50毫秒。
本发明的气囊气体发生器具有结构简单，在其操作起始阶段施加给乘客冲击尽可能小，然后迅速向气囊充气来可靠地保护乘客。
具体地说，
本发明第1项，提供一种气囊气体发生器，包括：
一外壳；
一设置在所述外壳内用于产生燃烧气体的气体发生材料；
一设置在所述外壳内用于点燃所述气体发生材料的点火装置；以及
设置在所述外壳内用于在其中容纳并燃烧所述气体发生材料的燃烧室，所述燃烧室具有一预定容积，该容积在所述气体发生材料的点火和燃烧过程中膨胀以调节气体发生材料的点火和燃烧定时。
2.如本发明第1项所述的气囊气体发生器，其中，该气体发生装置的燃烧在起始阶段因该预定容积的增加导致的内压降低而得以短暂抑制。
3.如本发明第1项所述的气囊气体发生器，其中，所述燃烧室还包括通过在气体发生器启动前由分割部件分隔所述燃烧室内部而形成的一空间。
4.一种气囊气体发生器，包括：
一外壳，该外壳具有形成在其周围壁中的排气口；
一设置在所述外壳内用于在其中容纳一气体发生材料的燃烧室；
设置在所述外壳内用于点燃该气体发生材料来产生燃烧产物的点火装置；
一内圆筒件，其设置在所述外壳内，并包括形成在其周围壁中的、用于自此排出该燃烧产物的通孔；
设置在所述燃烧室内用于支撑设置在所述外壳内的圆筒形冷却器/过滤器的一冷却器支架，所述冷却器支架包括沿该冷却器/过滤器的内周表面设置的圆筒壁表面部分，使得该壁表面部分的下端位于连接该排气口和通孔的虚线上方；
用于在启动该气体发生器前封闭该排气口的密封带，所述密封带适于在气体发生器的起始阶段被燃烧产物击破。
5.如本发明第4项所述的气囊气体发生器，其中，该排气口和通孔被设置成排气口的轴线和通孔的轴线基本位于相同的平面上。
6.一种气囊气体发生器，包括：
一设置有排气口的外壳；
含有传火药以产生燃烧产物的点火装置；
一设置在所述外壳内用于产生燃烧气体的气体发生材料；
设置在所述外壳内的第一通道，所述点火装置的燃烧产物直接穿过该通道并抵达该排气口；
设置在所述外壳内的第二通道，由未经过该第一通道的燃烧产物点燃的所述气体发生材料的燃烧气体穿过该第二通道并晚于该第一通道的燃烧产物而抵达该排气口；以及
用于在该气体发生器启动前封闭该排气口的密封带，所述密封带在该气体发生器启动的起始阶段被该燃烧产物击破。
7.一种气囊气体发生器，包括：
含有排气口的外壳；
设置在所述外壳内的点火装置，所述点火装置包括用于点燃设置在所述外壳内的气体发生材料的点火器，当该点火器在20℃在具有10cc的内部容积的气密密封容器内燃烧时，该点火器具有700psi或更大的输出压力；以及
粘贴在该排气口上的密封带。
8.如本发明第7项所述的气囊气体发生器，其中，点火器具有1,000至1,500psi的输出压力。
9.如本发明第7和8项中的任一项所述的气囊气体发生器，其中，点火器含有260至280mg的锆和高氯酸钾的混合物。
10.一种气囊气体发生器，包括：
具有排气口的一外壳；
设置在所述外壳内用于产生因其燃烧而产生的燃烧气体的气体发生材料；
粘贴在该排气口上的密封带；以及
设置在所述外壳内的点火装置，该点火装置包括一个因碰撞而启动的点火器、以及由该点火器的启动点燃来点燃所述气体发生装置的传火药的点火装置，该传火药包括含硝基胍的非叠氮化物气体发生材料。
11.如本发明第7至10项中的任一项所述的气囊气体发生器，其中，所述密封带在20℃的温度下在点火电流施加到所述点火装置上后的3毫秒内破裂。
12.如本发明第7至10项中的任一项所述的气囊气体发生器，其中，所述密封带在100kg/cm2或更小的压力下破裂。
13.如本发明第12项所述的气囊气体发生器，其中，所述密封带在70至40kg/cm2的压力下破裂。
14.如本发明第7至13项中的任一项所述的气囊气体发生器，其中，该排气口具有1.5至10mm的内径，且所述密封带包括厚20至200μm的密封层和厚20至100μm的粘接层。
15.如本发明第1、4、6、7和10项中的任一项所述的气囊气体发生器，其中，该气体发生器在60升的密闭容器中产生一输出压力，使得在最大容器压力(kPa)在容器压开始升高后的T毫秒达到时，自容器压力开始升高的0.25×T毫秒时测量的容器压力不高于0.25×P(kPa)，且该气体发生器外壳内的最大内压在点火电流施加到所述点火装置上后的10-20毫秒的时刻出现。
16.如本发明第15项所述的气囊气体发生器，其中，该气体发生器产生该输出压力，使得自容器压力开始上升后的0.8×T毫秒时测量的容器压力不低于0.7×P(kPa)。
17.如本发明第15项所述的气囊气体发生器，其中，该最大内压在12-16毫秒的时刻出现。
18.如本发明第17项所述的气囊气体发生器，其中，该最大内压在13-15毫秒的时刻出现。
19.如本发明第15项所述的气囊气体发生器，其中，该最大容器压力P(kPa)在110至220(kPa)的范围内，且时间段T为30至50毫秒。
20.如本发明第15项所述的气囊气体发生器，其中，在0.25×T毫秒时测量的容器压不高于0.20×P(kPa)。
21.如本发明第15项所述的气囊气体发生器，其中，在施加点火电流后的13毫秒时测量的容器压为11至45kPa。
22.如本发明第15项所述的气囊气体发生器，其中，施加点火电流后容器压在60升密闭容器中在3毫秒内开始上升，且0.25×T毫秒时测量的容器压在0.07×P至0.25×P(kPa)范围内。
23.如本发明第1、4、6、7和10项中的任一项所述的气囊气体发生器，其中，所述外壳包括多个排气口，该排气口具有第一直径和大于第一直径的第二直径，且第一直径和第二直径的直径比在1/4至1/1.1的范围内，且第一直径和第二直径之间的开口面积比在97/3至3/97的范围内。
24.一种气囊装置，包括：
如本发明第1至23项中的任一项所述的用于产生燃烧气体的一气体发生器；
被该燃烧气体充胀的一气囊；以及
其中容放所述气体发生器和所述气囊的组件壳。
附图说明
图1是本发明气体发生器的优选实施方案的垂直剖视图。
图2(a)-2(b)是图1中分割部件的透视图。
图3是该分割部件另一结构的透视图。
图4(a)-4(b)是该分割部件的再一结构透视图。
图5是该分割部件的又一结构透视图。
图6是该分割部件的又一结构透视图。
图7是该分割部件的又一结构透视图。
图8是本发明气体发生器的另一实施方案的垂直剖视图。
图9是本发明气体发生器的再一实施方案的垂直剖视图。
图10是本发明气体发生器的又一实施方案的垂直剖视图。
图11是本发明气体发生器的又一实施方案的垂直剖视图。
图12是本发明气体发生器的又一实施方案的垂直剖视图。
图13是本发明气囊装置的结构图。
图14是从实施例1的容器试验中获得的压力-时间曲线图。
图15是从对比例1的容器试验中获得的压力-时间曲线图。
图16是包括使用了本发明气体发生组合物弹药丸的实施方案4的气体发生器的实施方案的垂直剖视图。
图17示出了用于点火器输出试验的密封容器。
图18(a)-18(b)是实施方案4的容器试验曲线图。
图19示出了该实施方案5中的具有两层的密封带。
图20示出了气体发生弹药丸的7通孔排列和位置的例子。
图21是从具有7通孔的气体发生弹药丸中获得的容器压力曲线图。
本发明容器试验将如下进行。
[容器试验]
填充有气体发生推进剂的气囊气体发生器固定在内容积60升的SUS(不锈钢)容器内，在容器气密和室温下，该气体发生器与外部点火电路相连。使用单独安装在容器内的压力传感器，在从0至200毫秒的时间段上，测量容器压力增加的变化，0时刻表示点火电路开关接通(通入点火电流)的瞬间。该测量数据然后经计算机处理，最终产生容器压力/时间曲线，该容器压力/时间曲线用来评估气体发生材料弹药丸的性能(称为“容器曲线”)。在燃烧结束后，容器中气体的一部分可抽样进行CO和NOx分析。
本发明容器最大压力所指的是在容器试验中不锈钢容器内的最大压力，而燃烧最大内部压力是当气体发生器启动时壳内的最大压力。
具体实施方式
具有上述性能的本发明的气体发生器能从诸如下述各种不同实施方案中了解到，但本发明不局限于这些实施方案。
(实施方案1)
本发明气体发生器的第一优选实施方案在其壳内有燃烧气体发生材料的燃烧室。在该燃烧室内，有一预定的不含气体发生材料的空间部分。在气体发生材料点火和燃烧期间，该气体发生材料燃烧的体积扩散到这一空间部分，从而调节点火和气体发生材料的燃烧定时(timing)。
燃烧室的该空间部分可通过例如，将固态气体发生材料全部放入燃烧室上部或下部之一，或用分割部件将燃烧室内部分开来加紧。由于该空间部分也起作燃烧气体发生材料的空间的作用，因此它需要有与气体发生材料容纳部分相连，及至少在气体发生材料燃烧或点火定时时增加气体发生材料的燃烧体积的功能。因而，当燃烧室内部用分割部件分割成空间部分时，该分割部件将在气体发生材料燃烧中变形、移位和/或破坏，或烧毁，从而使得气体发生材料容纳部分与该空间部分相连。
由气体发生材料燃烧而变形、移位和/或破坏的分割部件，可以这样形成，从而使得整个分割部件变形、移位和/或破坏，或仅分割部件的一部分，诸如与气体发生材料相接触的受力表面由气体发生材料燃烧而变形、和/或破坏。也可以在分割部件某一部位上形成薄弱部分(例如，在受力部位上，等等)来达到整个或部分分割部件在气体发生材料燃烧中被变形和/或破坏，被变形和/或破坏的分割部件在气体发生材料燃烧中以允许气体发生材料容纳部分与该空间部分相连。当在受力表面上设置有薄弱部位时，可以通过在受力部位上设置单孔或多孔，用薄片密封该孔(该多孔)上部和/或下部来形成薄弱部位，用薄片密封部位作为薄弱部位。该薄弱部位也可以通过在受力部位正或反面设置沟槽来形成，该受力部位正或反面当气体发生材料燃烧时破裂，该沟槽部位作为薄弱部位。
当气体发生材料的燃烧体积通过移动分割部件来允许气体发生材料容纳部分与空间部分相连而增加时，可以将分割部件可移动地布置在燃烧室内，使得当气体发生材料燃烧时，该分割部件向空间部分侧移动(位移)到，从而增加了气体发生材料容纳部分的体积。
再者，该分割部件可以在与气体发生材料相接触的受力表面上来支承气体发生材料，从而防止气体发生材料因振动而移位或震成碎片。
本发明气体发生器的第一实施方案在图1至7中描述。
图1是本发明气体发生器的一个实施方案的垂直剖视图。
如该图所示的气体发生器具有一壳体3，该壳体3包括扩散壳1和闭合壳2，其内部被内圆柱件16分为两个室，点火装置容纳室23和气体发生材料燃烧室28。该点火装置容纳室23容纳一个点火装置，该装置由撞出而触发，以便点燃和燃烧气体发生材料6(在该实施方案中，点火装置包括点火器4和传火药5)。燃烧室28包含有由点火装置点火和燃烧来产生燃烧气体的气体发生材料6、和环形分割部件110，该环形分割部件110用来支承气体发生材料6，并阻止气体发生材料6位移，以及将燃烧室28内部分割形成没有气体发生材料的空间部分100。该扩散壳1，其可以用浇铸、锻造或冲压而成，而在该实施方案中是由不锈钢钢板冲压而成。该扩散壳1包括环形部分12、沿环形部分12的外圆周形成的圆周壁部分10、和从圆周壁部分10端部径向向外延伸的凸缘部分19。该圆周壁部分10有18个直径为3mm的排气口11，均布在其圆周方向上，且由密封带52密封。该扩散壳1有隆起的环形部分13，该环形部分13是通过加强台阶49由环形部分12的中央部位凸起形成。该加强台阶49为构成壳体3的扩散壳的环形部分12尤其是其顶部提供了刚度，且增加了容纳空间的体积。容纳传火药5的传火药罐53夹在隆起的环形部分13和点火器4之间。该扩散壳1的凸缘部分19有用于安装的安装部分98，以便安装基座组件装置。该安装部分98在凸缘19的圆周方向上以90°间隔布置，且其上有用于螺纹连接的安装孔99。
该闭合壳2也可以象扩散壳一样由浇铸、锻造或冲压而成，但在该实施方案中，它是由不锈钢钢板冲压而成。该闭合壳2有环形部分30、在环形部分30的中央部分形成的中心孔15、沿环形部分30的外圆周上形成的圆周壁部分47、和从圆周壁部分47的端部径向向外延伸的凸缘部分20。该中心孔15有沿自身边缘轴向弯曲部分14。该轴向弯曲部分14给中心孔15边缘提供了刚度并提供了相当大的与内圆柱件16连接的表面。该内圆柱件16安装在中心孔15内。扩散壳1和闭合壳2通过凸缘部分19、20在穿过壳体3轴线中心附近的水平面叠加，通过激光焊接21将两者焊为一体而形成壳体3。这些凸缘部分19、20为壳体、特别是对其外圆周壁8提供了刚性，以防止由于气压而引起的壳体变形。
本实施方案在壳体内已经安装了基本上为圆柱形的内圆柱件16，在内圆柱件16内侧构成点火装置容纳室23，而在内圆柱件16外侧构成气体发生材料燃烧室28。该内圆柱件16可通过浇铸、锻造、冲压或切割、或这些组合来形成。当该内圆柱件16由冲压形成时，可使用UO冲压法(其包括将板加工成U形，然后将它形成O形，焊接其接缝)或电阻焊接法(其包括将板滚压成圆柱形，当向接缝加压时施加大电流，通过电阻加热焊接接缝)。在容纳点火器4一侧的内圆柱件16的端部形成保持点火器4不动的卷边部分27。该内圆柱件16圆周壁有向燃烧室28开口的通孔54，在该实施方案中，2.5mm的6个通孔54均布在圆周方向，且由密封带52′密封。在该实施方案中，冷却器/过滤器7环绕气体发生材料6布置着，以在内圆柱件16周围形成环形的腔室，即该气体发生材料燃烧室28，该冷却器/过滤器7安装在壳体1内用来清洁和冷却气体发生材料点火和燃烧产生的气体。该冷却器/过滤器7是由径向叠加平织的不锈钢丝网，且径向和轴向压缩它而形成的。以这样方式构成的冷却器/过滤器7在每一层上具有折叠的网编织环，这些层的折叠网环在径向方向上被叠加起来。因此该冷却器/过滤器7具有复杂的网结构，从而除了冷却燃烧气体的功能外，还提供极好的阻滞能力。
在该实施方案中，在冷却器/过滤器7的外侧边上形成外层29，该外层29具有膨胀压缩层，以防止冷却器/过滤器29膨胀。其外层29可以是由层状的金属网形成，或者可以是在圆周壁上具有许多通孔的多孔圆柱件，或者可以是带状鼓起的压缩层，该压缩层通过一条预定宽度的材料构成圆形而制成。当该外层29是由层状的金属网形成时，该外层29也具有冷却功能。该冷却器/过滤器7冷却在气体发生材料燃烧室28内产生的燃烧气体和阻滞燃烧剩余物。该冷却器/过滤器7是由沿闭合壳2的圆形部分30的圆周形成的倾斜部分31来限止其移动。该倾斜部分31确保作为气体通道的空间9构成在圆周壁8和冷却器/过滤器7之间。
基本上为圆柱形的凿有孔的吊筐32安装在冷却器/过滤器7的内圆周上，该吊筐用来防止冷却器/过滤器7与气体发生材料燃烧火苗相接触，及防止气体发生材料6与冷却器/过滤器7之间直接接触。
一种包括点火器4和传火药5的电子型点火装置安装在点火装置容纳室23内，该点火装置容纳室23是由壳体3内的内圆柱件16来确定的。
在该上述壳体内的内圆柱件16外面形成的气体发生材料燃烧室28内，除了气体发生材料6外，另外安装有分割部件110，该分割部件110支撑气体发生材料6并阻止其位移，并将气体发生材料燃烧室28内部分为气体发生材料容纳部分24和不含气体发生材料的空间部分100。从而气体发生材料燃烧室28包括气体发生材料容纳部分24和空间部分100。空间部分100所占体积与燃烧室28的之比优选低于18％。该空间部分100，至少在气体发生材料燃烧开始后，与气体发生材料容纳部分24相连而增加气体发生材料燃烧的空间。
在装配该气体发生器中，在上述气体发生材料安装在气体发生材料容纳部分24内后，把分割板110嵌入燃烧室28，以便来支撑气体发生材料6。因此，该分割板110，如图1所示，优选与气体发生材料6相接触形成平的受力表面111，及优选在构成空间100的方向上即朝向闭合壳2折弯成内圆周边112和外圆周边113。因为该分割部件100均匀支撑容纳的气体发生材料6，其能阻止该气体发生材料6位移或因振动而撞成碎片以及改变其表面积。
除了图1所示的结构外，该分割部件110也可具有如图2(a)和2(b)所示的构造，其中在与气体发生材料相接触表面上，即受力面111具有适当大小的孔(多孔)114；该孔(多孔)114由能被气体发生材料的燃烧压力破坏的金属、塑料或纸制的底座片115来封闭；而该封闭部分构成薄弱部分116。图2(a)示出了由浇铸而成的分割部件，而图2(b)示出了由冲压而成的分割部件。图2(b)所示的冲压而成的分割部件具有成本优势。以此方式形成的薄弱部分116被气体发生材料燃烧而损坏(破坏)，使得气体发生材料容纳部分24与空间部分100相连，从而增加气体发生材料燃烧体积。该孔(多孔)114可用底座片115从上或从下来封闭。除了粘贴底座片115外，该底座片115还可夹在分割板110与气体发生材料6之间。该孔(多孔)114，除了具有扇形外，还可以构成一些如图3所示的近似圆形孔(多孔)117。图3所示的分割部件具有弯曲成内壁的内圆周112，其内圆周118保持内圆柱件16，该分割部件可固定在壳体内预定位置上。
在气体发生材料燃烧一些时间后，上述分割部件允许气体发生材料容纳部分24与由分割部件来限定的空间部分100相连接，而增加其气体发生材料燃烧的空间。具有这一功能的分割部件除了具有图2(a)、2(b)和图3所示的形状外，也可以加工成图4至7所示的形状。
图4(a)所示的分割部件120在远离接近未切割的内圆周122的部件的受力部分121上具有扇形槽123。除了扇形外，该槽123也可以加工成其它适当的形状，而由该槽包围的部分124能向空间部分偏移。在该例子，由该槽123环绕的部件由于气体发生材料的燃烧而向空间部分偏移，如图4(b)所示，实际上使该分割部件120部分膨胀和变形(在该实施方案中，该部分是由槽来环绕的)。结果，在图1中，该气体发生材料容纳部分24与空间部分相连，增加了气体发生材料的燃烧空间。在图4(a)和(b)所示的分割部件120中，该外圆周125弯成壁，使得该分割部件可安装在冷却器/过滤器的内表面上且固定在该壳体的预定位置上。
图5示出了分割部件130的另一例子，该分割部件130能改变在气体发生材料6的燃烧中的自身整个形状。因此，该分割部件130在该例子中支撑安装在气体发生材料容纳部分24内的气体发生材料6，从而确定空间部分100，制组合物割件130的材料的强度、形状和厚度是这样确定的，使得当受到气体发生材料6燃烧产生的压力时，该分割部件130崩溃。结果该分割部件130整个形状将被气体发生材料6燃烧而变形，来增加气体发生材料的燃烧空间。
图6所示的分割部件140的再一例子在分割部件的受力表面141的背面开有槽，其深度允许受力表面141被冲击或由气体发生材料6燃烧增加的内部压力而撞破。该槽构成薄弱部分142，该薄弱部分142被冲击或由气体发生材料6燃烧增加的内部压力而撞破，当该薄弱部分破裂时，该受力部分以图中箭头方向运动，允许气体发生材料容纳部分24和空间部分100相连。结果，气体发生材料6的燃烧可增加气体发生材料容纳部分24的体积。该薄弱部分142不局限于在受力部分141的背面，也可形成在受力部分141的正面或在内、外圆周的折弯的支架143上。该薄弱部分142可以形成任何所需形状，只要它能被冲击或气体发生材料6的燃烧的升压而冲破，从而增加气体发生材料燃烧空间就行。
在图7所示的例子中，分割部件150，当气体发生材料6燃烧时，以图中箭头方向移动(或运动)，来增加气体发生材料容纳部分24的空间。在该实施方案中，分割部件150通过压入其边缘部分151而固定在内圆柱件内，且支撑气体发生材料6。燃烧气体发生材料6将分割部件150向下推向空间部分100，即图中箭头方向，结果增加气体发生材料容纳部分24的体积。因此在该实施方案中，该分割部件150在气体发生器不启动时是固定的，及需要调节分割部件150的固定程度，使得它在被冲击或气体发生材料6的燃烧升压中能移动(或运动)。
鉴于上述分割部件在气体发生材料燃烧时被用于增加气体发生材料容纳部分24的体积，该分割部件可以不是图2至7所解释的结构，它也可以用很容易燃烧的材料(诸如纸)来构成，以便该分割部件也能通过气体发生材料燃烧而燃烧。
(实施方案2)
本发明气体发生器的第二优选实施方案，其带有排气口的壳体装有由冲击触发的点火装置、和由该点火装置点燃和燃烧而产生燃烧气体的气体发生材料，其特征在于该排气口用密封带来密封，该密封带在气体发生器操作的起始阶段时爆裂。
在气体发生器操作的起始阶段时爆裂密封带的气体发生器中，通过改变内部结构，该气体发生器在两个阶段产生气体，在气体发生器操作的起始阶段时爆裂该密封带，或更具体地来说，气体发生器操作的起始阶段产生的第一阶段燃烧气体爆裂该密封带，紧接着第二阶段气体从排气口排出；气体发生器的操作性能可如上所调整。
在两阶段产生气体的这种气体发生器可以通过具有所说的点火装置的气体发生器来实现，该点火装置包括用于点火和燃烧气体发生材料的传火药；在所述壳体内构成第一通道和第二通道，传火药燃烧产生的燃烧气体穿过第一通道，传火药的燃烧气体来燃烧气体发生材料而产生的燃烧气体穿过第二通道；穿过第一通道的传火药燃烧气体被直接排出。在该气体发生器中，如果形成旁路通道来直接将传火药的燃烧气体排出到壳体外，且使用旁路通道作为第一通道迅速地将穿过第一通道的燃烧气体带到密封带处(即排气口)，然后该密封带在气体发生器操作的起始阶段被穿过第一通道的燃烧气体爆裂。第二通道是不通过第一通道的传火药燃烧气体点燃的气体发生材料产生的燃烧气体通过的通道。该气体发生材料的燃烧气体足够给气囊(囊体)充气。此时，排出的气体比经过第一通道从气体发生器早期排出的气体的量要多。随着燃烧气体从第一通道排出后，燃烧气体从第二通道排出。有此结构，可以认识在容器试验中，具有如下特征的容器曲线的气体发生器，如果要想的容器最大压力是P(kPa)和从容器压力上升开始到达到最大压力P(kPa)时刻的时间段是T毫秒，在0.25×T毫秒时测量的容器压力将不高于0.25×P(kPa)，燃烧最大内部压力的峰值发生在点火电流接通后10-20毫秒。因此在气体发生器工作的起始阶段期间，可以限制对乘客的过量撞击。
第一和第二通道可以按如下构成。例如，在气体发生器中，在壳体内安装有内圆柱件，在内圆柱件内部构成点火装置容纳室，在圆柱体外部形成气体发生材料燃烧室，点火装置安装在点火装置容纳室内，点火装置容纳室包括用于点燃和燃烧气体发生材料的传火药；多排沿内圆柱件圆周上的通孔(多通孔)形成在不同高度的水平平面上，以便使传火药燃烧产生的且穿过形成在水平面上的通孔排(或优选是在扩散壳侧的水平面上形的一通孔排)之一的气体，可不经过气体发生材料容纳室而直接引到过滤装置，该燃烧室的内部被分割板分成第一通道，或与通孔排相连的类似管件布置成第一通道。也可以在壳体内与点火装置容纳室上的传火药容纳部分相适应的预定位置上设置开口，经过开口直接排出由传火药燃料产生的气体。在此情形下，该开口优选由密封带密封。
有上述结构的本发明气体发生器的第二实施方案的例子示于图8至10中。
图8示出了本发明气体发生器第二优选实施方案。
该图所示的气体发生器包括：所述的点火装置，其包括用于点燃和燃烧气体发生材料6的传火药5；和第一通道34和第二通道35，两者形成在所述的壳体3内，第一通道34用于传送传火药5燃烧产生的燃烧气体，第二通道35用于传送通过传火药的燃烧而点燃和燃烧的气体发生材料6的燃烧气体。穿过第一通道34的燃烧气体不点燃和燃烧气体发生材料6而排出。穿过第一通道34的气体迅速到达排气口11(在气体发生器工作的起始阶段)，击破密封排气口11的密封带52，而排出壳体3外。在此实施方案中，可以使用与气体发生材料6混合的传火药5或用气体发生材料6整体替代传火药5。在此情形下，用于替代传火药的气体发生材料不同于先前安装在燃烧室28内气体发生材料6。该气体发生材料6也可以是不同于图1所示的中空圆柱体的其它形状。因为本实施方案的气体发生器有两个通道，在气体发生器工作期间经过第一通道的燃烧气体击破密封带52将少量气体释放出壳体外，随后经过第二通道释放出大量体积的气体，即使该气体发生材料6具有不同于中空圆柱体的其它形状，也能产生本发明相同的效果。
气体发生材料产生的大部分产物是气体。该气体经过第一通道击破密封带。这与传火药效果相同。
在此实施方案中，第一通道34构成旁路通道来直接将传火药5燃烧产生的气体释放到壳体3外。如图8所示，在气体发生器中，内圆柱件16圆周壁上不同高度的水平面上有多排通孔(多通孔)54，该内圆柱件16安装在壳体3内，内圆柱件16内侧用作点火装置容纳室23，而内圆柱件16外侧用作气体发生材料6的燃烧室28，点火装置包括用于点燃和燃烧气体发生材料6的传火药5，该点火装置安装在点火装置容纳室内；燃烧室28内部可分割板36分为旁路通道(第一通道34)，该旁路通道(第一通道34)将传火药产生的燃烧气体引入冷却器/过滤器7而不烧着气体发生材料6，传火药5的燃烧气体从一排通孔(多通孔)54′而释放---这通孔为形成在内圆柱件上不同高度(图8中在扩散壳1侧的水平面上)的水平面上的通孔排中任意之一。
该第一通道34也可如图9所示构成，通过数个类似管件37，其沿径向整体地从内圆柱件16延伸，从而将在一个水平面上形成的数排通孔(多通孔)54之一排出的燃烧气体直接引入到冷却器/过滤器7。
再者，如图10所示，在限定壳体内燃烧室28和点火装置容纳室23的内圆柱件16上，形成的通孔(多通孔)几乎水平对齐(包括以形成交错形式的通孔(多通孔)的情形)，该壳体可以在与点火装置容纳室23内的传火药相应的位置上设置有开口38，以直接将传火药5的燃烧气体从开口38排出。在此情形下，开口38优选用密封带52”密封。
在如图8和10所示的气体发生器中，第二通道35是用于传送气体发生材料6的燃烧气体通道。传火药5的燃烧气体从通孔(多通孔)54中排出，该通孔(多通孔)54形成在内圆柱件16上，该内圆柱件16在其内侧限定点火装置容纳室23而在其外侧限定燃烧室28。作为气体发生材料6燃烧结果的燃烧气体产物在从排气口11排出前经冷却器/过滤器7冷却和清洗。
在图8和9所示的实施方案中，穿过第一通道34的传火药5的燃烧气体到达密封带52(即排气口11)早于穿过第二通道35的气体发生材料6的燃烧气体，且在气体发生器启动的起始阶段击破密封带52。此后，被传火药火焰点燃和燃烧的并穿过第二通道35的气体发生材料6的燃烧气体，到达排气口11，从此排出壳体3。在此方式下气体在两阶段耗尽。
结果，如果在容器试验中想要的容器最大压力是P(kPa)，从容器压力上升开始到达到最大压力P(kPa)时刻的时间段是T毫秒，调整本实施方案的气体发生器的这些例子的工作性能，从而在0.25×T毫秒时测量的容器压力将不高于0.25×P(kPa)。在说明本实施方案的图8和10中，与图1相同的那些部件标以同样的标号，其解释在此省略。
(实施方案3)
除了实施方案2外，在气体发生器工作的起始阶段击破密封排气口的密封带的气体发生器也可用下述的气体发生器中实现。此气体发生器包括在有排出口的壳体内的由撞击而触发的点火装置、被点火装置点燃和燃烧的气体发生材料以产生燃烧气体、和冷却燃烧气体和/或阻隔燃烧剩余物的过滤装置。在此气体发生器中，由于点火装置工作产生的燃烧气体经过过滤装置排出去，除了过滤装置外在气体通道中未再设置任何装置。上述过滤装置包括传统设置的用于清洗气体发生材料的燃烧气体的过滤器、冷却气体的冷却器、和有这些功能的冷却器/过滤器(即气体的清洗和冷却)。在本发明气体发生器中，内圆柱件布置在壳体内其内侧限定点火装置容纳室，而该内圆柱件外侧限定燃烧室，该点火装置包括用于点燃和燃烧气体发生材料的传火药；冷却器支撑体(冷却支撑件)，其布置在过滤器的内侧用来保护安装在燃烧室外围的过滤装置，以防止内圆柱件通孔(多通孔)喷射出来的传火药的火焰，需要构成或简化冷却支撑体(冷却支撑件)，以便不妨碍从通孔(多通孔)到排气口的气体通道的运行。当点火装置包括点火器和传火药时，由所述点火装置启动产生的燃烧气体指的是由点火器启动点燃和燃烧的传火药的燃烧气体。
图11是作为实施方案3的例子的气体发生器的垂直剖视图。
本实施方案的气体发生器包括在有排气口11的壳体3内由撞击启动来产生燃烧气体的点火装置、由点火装置燃烧气体点燃和燃烧来产生燃烧气体的气体发生材料6、和用于冷却燃烧气体和/或阻隔燃烧剩余物的过滤装置或冷却器/过滤器7，其中由点火装置启动产生的燃烧气体直接经冷却器/过滤器7排出，且除了冷却器/过滤器7存在外，燃烧气体通道中并无任何装置。
从而，在此实施方案所示的气体发生器中，因为除了冷却器/过滤器7外没有其它部件妨碍由点火装置启动而产生的燃烧气体流，该燃烧气体迅速到达排气口11，且在气体发生器工作的起始阶段击破密封排气口11的密封带52。
当由撞击触发的点火器4和由点火器启动而点燃和燃烧来产生燃烧气体的传火药5结合起来构成点火装置时，如图11所示，由点火装置启动产生的上述燃烧气体表示由传火药燃烧产生的燃烧气体。
冷却器/过滤器7可以使用常规用来清洗由气体发生材料燃烧产生的气体的已知过滤器、用于冷却气体的已知冷却器、和具有这两种功能(气体的清洗和冷却)的装置。当所用的气体发生材料不产生燃烧剩余物及该气体不需冷却时，可省掉冷却器/过滤器7。
在图11所示的气体发生器中，内圆柱件16安装在壳体3内，在内圆柱体16内侧限定点火装置容纳室23而在其外侧限定了燃烧室28，安装在所述点火装置容纳室23内的点火装置包括用于点燃和燃烧气体发生材料的传火药5。内圆柱件16具有许多形成其上的通孔(多通孔)54，其用来将传火药5燃烧的火焰传送到燃烧室28。从通孔(多通孔)54中喷射出的燃烧气体(或火焰)点燃邻近气体通道的气体发生材料6，同时在气体发生器工作起始阶段到达密封带52并击破。从通孔(多通孔)54喷射出来的燃烧气体点燃气体发生材料6而产生的火焰依次点燃周围气体发生材料6小片来产生大量的燃烧气体。由传火药5和气体发生材料6燃烧产生的燃烧气体，穿过冷却器/过滤器7并穿过形成在冷却器/过滤器7外侧的空间9，从排气口11喷射出。在此情形下，该空间9具有当作气体通道的功能。
为了破裂或击破密封排气口11的密封带52，特别是在气体发生器工作的起始阶段破裂和击破密封带52，在图11所示的气体发生器中除了冷却器/过滤器7外，必须没有阻滞燃烧气体流动的其它部件，存在于从内圆柱件16上的通孔(多通孔)54喷射出的气体流向排气口11的气体通道中。
从而，当冷却支撑件55安装在扩散壳1的内侧上用来防止冷却器/过滤器7的移位时，也防止流经冷却器/过滤器7和扩散壳1的内表面之间的空间的燃烧气体窜流，冷却支撑件55的壁表面部分56，其与冷却器/过滤器7内表面相接触，其长度应限制为α，使得它不会与连接内圆柱件16的通孔(多通孔)54和排气口11的线γ相交，如图12中气体发生器所示图12中气体发生器通过分割部件110将气体发生材料燃烧室内部分为气体发生材料容纳部分24和空间部分100，以便气体发生材料燃烧体积通过气体发生材料的燃烧扩展到空间部分100中。
在图11和12所示的气体发生器中，由传火药5产生的燃烧气体仅直接穿过冷却器/过滤器7且迅速到达排气口11。然后该气体在气体发生器作用起始阶段击破密封排气口11的密封带52，且从排气口11中排出来。
本实施方案的气体发生器也可具有如下的工作性能，使得在容器试验中，如果要想的容器最大压力是P(kPa)和从容器压力上升开始到达到最大压力P(kPa)时刻的时间段是T毫秒，在0.25×T毫秒时测量的容器压力将不高于0.25×P(kPa)，燃烧最大内部压力的峰值发生在点火电流接通后10-20毫秒处。
在表示本实施方案的图11和12中，图1中的相同部件用相同的图号标出且其解释从略。在图11中，标号18表示支撑气体发生材料6的环形下板。
从上述实施方案中所知，本发明的气体发生器包括在具有排气口的壳体内由撞击启动的点火装置、和由点火装置点燃来产生燃烧气体的气体发生材料，如需要还可包括在壳体内的用于冷却燃烧气体和/或阻隔燃烧剩余物的过滤装置。
具有排气口的壳体可通过浇铸、锻造或冲压而成，且优选通过焊接将具有排气口的扩散壳和具有点火装置容纳口的闭合壳构成一体。扩散壳与闭合壳通过各种焊接方法连成一体，诸如电子束焊、激光焊、TIC弧焊、和多点凸焊。当扩散壳和闭合壳通过各种钢板(诸如不锈钢板)冲压而成时，这些壳的制造变得很容易且成本较低。再者，构成简单形状的壳，诸如圆柱体，便于冲压工艺。至于扩散壳和闭合壳的材料，可使用镀镍钢板来替代更想要的不锈钢钢板。也可以在壳体内安装内圆柱件将壳体内空间分成两个或更多腔室，且在此腔室内安装适合的部件。
撞击-触发的点火装置优选是由电子信号启动的电子点火型，其电子信号是从检测撞击的撞击传感器传来的。此电子型点火装置包括由电子机理检测撞击的电子传感器、从检测撞击的电子传感器传来的电子信号启动的点火器、和由点火器工作点燃和燃烧的传火药。该电子传感器，例如可以是半导体加速度传感器，其在一块硅基体条上具有四个半导体应变测量片，其当作用加速度时弯曲，这些半导体应变测量片是桥-连接的，当作用了加速度时，该条在其表面上弯曲产生应变，其依次改变半导体测量片电阻来产生与加速度成正比的电压信号。该电子型点火装置也可以包括具有点火判断电路的控制单元。在此情形下，从半导体加速度传感器来的信号被送到点火判断电路，当撞击信号超过预定级别时，控制单元开始系列计算。当计算结果超过预定值时，控制单元将启动信号输出到气体发生器。
当由于气体发生材料燃烧而产生燃烧剩余物时，在壳体内安装需要的过滤装置，以便去除剩余物和/或冷却燃烧气体。当采用不产生剩余物的气体发生材料时，该过滤装置可省去。此过滤装置在大多情形下基本上是圆柱体形且布置在安装气体发生材料区域的外侧。这样的过滤装置可以是常规用来清洗发生气体和/或冷却发生气体的过滤器，或层状的通过将适当材料的金属丝网滚压成环形层状体且压缩来构成的金属网过滤器。更具体地说，该层状金属丝网过滤器能通过平织的不锈钢丝网构成圆柱形而制成，重复地在此圆柱的一端部分上反复地折叠，向外构成环形层状体，且将该层状体压缩在一模盒内，或将平织的不锈钢丝网构成圆柱形，在径向方向上冲压圆柱体构成板块，将该板块多次滚压成多层层状圆柱体，且压缩在一模盒内。金属丝网的材料包括诸如SUS304、SUS310S、和SUS316(JIS标准)的不锈钢。SUS304(18Cr-8Ni-0.06C)，一种奥氏体不锈钢，具有极好的抗锈蚀性。该过滤装置也可以是双层结构，其中在该过滤装置内或外侧设置有层状金属丝网体。该内层可以保护过滤装置不受点火装置产生的过滤装置喷射的火焰影响的功能，以及可以保护过滤装置不受由点火装置点燃和燃烧的气体发生材料产生的燃烧气体的影响。该外层可象抑制膨胀装置一样工作，来阻止由气体发生器作用产生的气压而引起的过滤器膨胀，从而阻止过滤装置封闭过滤装置与壳体圆周壁之间的空间。也可以通过用层状金属丝网体的外层结构、多孔圆柱体或环形带状体来支撑过滤装置外圆周，来实现该保持过滤装置不膨胀的功能。
(实施方案4)
如上所述，调节本发明的气体发生器(气体发生器)成具有这样启动性能，当给定的容器最大压力是P(kPa)和从容器压力上升开始到达到最大压力P(kPa)时刻的时间段是T毫秒，在0.25×T毫秒时测量的容器压力将不高于0.25×P(kPa)容器压力突然上升发生在点火电流接通后10-20毫秒时刻，且出现了燃烧最大内部压力值。在容器试验中容器压力曲线(容器曲线)呈类似S字母。通过迅速或快速击破屏蔽装置而更加改善该启动性能，该屏蔽装置将气体发生材料和壳体外侧隔断开，例如通过增加点火装置的输出压力而更加改善该启动性能。
例如，提出了将形成在壳体内的用来密封排气口的密封带作为上述屏蔽装置。在该实施方案中，可采用50mm厚的密封带，其由铝带制成，其在气体发生器启动的起始阶段，在外界温度下，例如在20℃下，在点火电流接通3毫秒内能被击破。此方式排出气体且容器曲线上升。
屏蔽装置的击破或销毁可以包括所谓的物理变形，使得屏蔽装置诸如密封带不能再支撑该压力时而破坏，该屏蔽装置设置在用来密封排气口上并使气体发生材料在气体发生器壳体内的气压增长时不与外界的湿气接触。另外它表示去除附着在给定位置的屏蔽装置，即打开了出口，并将壳体内的空气与外部相连。该屏蔽装置附着在有适当大的安全系数的排气口上，且保持气体发生器不与外界湿气接触。如果该安全系数太小，例如，因为该屏蔽装置不再支撑壳体增大很多的内部压力而将被推出和去除，从而壳体内空气将与外部相连。这样从出口上去除密封带应该包含屏蔽装置销毁。
这样的气体发生器是通过包括在具有排气口的壳体内，由撞击启动的单个点火装置、由点火装置点燃气体发生材料且产生燃烧气体而工作的。该点火装置能与气体发生器合在一起，该气体发生器包括点火器，在正常情况、外界温度(20℃)时，当点火器本身仅在内部体积为10cm3的气密弹或罐(由金属制成的压力容器)中燃烧时，该点火器输出压力不低于700psi(磅/英寸2)，优选范围是1000至1500psi。
图16示出了本发明第四实施方案的优选例子。
在图16中，该气体发生器包括在具有排气口的壳体内，由撞击启动的单个点火装置和由点火装置点燃且产生燃烧气体的气体发生材料。该点火装置包括传火药5和点火器4。通过使用具有在外界温度下不低于700psi输出压力，优选是1000-1500psi输出压力的点火器，可获得上述S形的曲线，当其在20℃时内部体积为10cm3的气密弹301内燃烧时，如图17所示，击破密封带且在3毫秒内排出气体。点火器4的输出压力可用安装在气密弹内的气压计302来测量。有如此高的输出压力的点火器4包括260至280mg的由锆和高氯酸钾制成的化学品(ZPP)。该壳体设置有，例如，16个排气口11，其内径为2.7mm且沿周向平齐。
具有如此高输出压力的点火器的本实施方案气体发生器，能迅速引起壳体内部压力增加，而壳体内部压力是通过增加点火器的输出压力而由壳体内空气热膨胀引起的。在点火电流接通后，其能在3毫秒内，例如2.5毫秒击破密封壳体的排气口的密封带52。当从传火药传来的火焰穿过气体发生材料时，该密封带52破裂，即，气体发生材料已开始燃烧。这将暂时中断材料燃烧并最终片刻衰减内部压力的上升。但是容器压力将随着少量气体排出到容器中而上升。然而火焰已穿过整个气体发生材料，该材料燃烧产生大量气体。因此，该方式燃烧产生S形的容器压力曲线，以便在0.25×T毫秒时测量的容器压力将不低0.25×P(kPa)，且使气囊在起始时充气缓和，保证乘客不受冲击。其立即产生足够大量气体且将牢固地支撑乘客。在容器试验中，容器压力曲线在3毫秒内开始上升，且在0.25×T毫秒上的压力范围为容器最大压力P的7％-25％。
该气体发生器的容器试验结果示于图18。图18a示出了容器试验中壳体内压力随时间的变化。图18b示出了容器试验中容器压力曲线。图18所示的容器压力曲线所指的是包括具有输出压力为1300psi的60L气体发生器容器的燃烧结果。如图18所示，气体发生器内部压力上升，结果它能在点火后2.5毫秒时击破密封带。10毫秒时的容器压力可以是10至60(kPa)，优选是20至50(kPa)。此刻从传火药来的火焰刚开始穿过气体发生材料。此时内部压力的释放连同密封带的击破将暂时中止材料的燃烧，从而衰减内部压力的上升。气体的释放将增加容器压力。然后当气体发生器内部压力达到最大值时，出现拐点。
在该实施方案中，由于增加引爆器输出压力，气体发生器的内部压力开始时上升，从而可获得S形的、具有给定拐点的容器输出压力曲线。在此情形下，点火器输出压力的增加主要由热引起，该热不影响气体发生材料(气体发生材料)点火作用，并且仅能在起始阶段升高内部压力。反之，常用于现有技术的传火药，B/KNO3(硼硝石)，很难获得想要的输出压力曲线。因为它在燃烧时产生热剩余物，因此，由于这类热剩余物，该传火药大量增加，对于气体发生材料而言，将增大点火启动。为了获得想要该传火药的容器输出压力S形曲线，可利用燃烧中主要产生气体和热的传火药，并可以通过增加这样的传火药来增加点火装置的输出压力。
上述用来在燃烧中主要产生气体和热量的传火药的例子是非叠氮化物的气体发生材料，基本包括硝基胍/硝酸铵。
在图16中，与图1中所指相同标号的部件的解释在此省略。
(实施方案5)
该气体发生器包括迅速击破的密封带，如实施方案4所示，例如其在外界温度为20℃及在电流作用后3毫秒内被击破，除了增加点火装置的输出压力外，还通过调节密封排气口的密封带的厚度和/或排气口的内径来得到该气体发生器。
该气体发生器参照图16所示的实施方案予以描述。在该图中，排气口11形成在气体发生器壳体3上，该排气口11由密封带52来密封，调节密封带52的厚度以使它可以在3毫秒内击破，并且在点火电流接通后排出燃烧气体。密封带52在点火电流接通后3毫秒内销毁及气体排出将暂时中止已经开始燃烧的气体发生材料的燃烧，然后片刻内部压力上升。另一方面，该容器压力由于传火药的燃烧气体排出开始上升。然后，火焰穿过整个气体发生材料并产生大量气体，并提供了具有上述的启动性能的气体发生器。
点火装置4可以是有正常输出压力的传统点火器。
图19示出了密封带52的剖视图。该密封带52由密封层303和胶粘层304组成，密封层303阻止湿气进入壳体内，胶粘层304将密封带附着在壳体上，该密封层厚度为20-200μm，优选是铝箔或其它金属箔构成，更好是树脂板层压的金属箔。在密封层不厚于20μm情形下，在装配或运输中通过物理触摸可以击破。为了按要求按时击破，该密封层厚度优选约50μm。该胶粘层厚度为20-100μm，包括诸如压敏胶和热熔的粘合剂。优选是聚丙烯酸酯胶。该胶粘层一般如图19所示涂布在密封层的表面上。它不可涂布在排气口的相应表面上。
再者，气体发生器的启动性能通过采用带有实施方案4的高输出压力的点火器而得到改进。
也可以调节上述排气口的内径，从而使密封出口的密封带在20℃下点火电流接通后3毫秒内被击破。在此情形下，排气口11的上述内径范围在1.5至10mm之间，其取决于点火器4的输出压力，同时也与密封带的材料和厚度有关。
由于在气体发生材料点燃后产生燃烧气体而导致气体发生器壳体内部压力上升，按这种方式密封带被击破，然后燃烧气体从密封带的裂口向外排出。
这就需要设置击破密封带的击破压力的一些范围。通过将击破压力设定在想要的范围内，可以在点火电流作用后的3毫秒内击破密封带和排出气体。例如它能够通过改变密封带的厚度和排气口的直径来获得。当密封带厚度一定时，出口直径越大，击破压力越小。当出口直径一定时，密封带厚度越薄，击破压力越小。这样给定的击破压力取决于密封带厚度和出口直径的两者的组合。
该击破压力可以设置在不高于100kg/cm2优选是70-40kg/cm2。为了获得该压力，气嘴的直径和密封带的厚度之间的关系可以是这样的，使得软铝密封带的厚度为50微米，气嘴直径为1.5-3mm；密封带的厚度为100微米，气嘴直径约为4mm；及密封带的厚度为200微米，气嘴直径约为10mm。
如果压力太小，点火可能会变得不稳定。如果压力太大，气体发生材料的点火可能会发生得太快。这样获得想要的容器压力特性将是很困难的。
可用装在气体发生器内测量壳体内部压力的压力计来确定击破压力。
该壳体内部压力以电流作用点火器为时间为零标准来测量。图18a示出了内部压力与时间关系的压力曲线。由于诸如密封带的屏蔽装置已经以合适的安全系数附着在排气口上，即使壳体的内部压力已经开始上升，屏蔽装置也不会立即击破或毁坏。它能支撑一定量的压力增加。对压力的抵抗持续限定的时间。在某一时间点上它将不再连续抵抗增加的压力，该屏蔽装置将被击破或毁坏，壳体内的内部压力将被释放。压力的释放将引起壳体内内部压力的变化，最终气体发生材料的燃烧性能迅速改变。在壳体内部压力与时间关系的变化中，曲线在压力连续上升后的某一时间点上急剧变化。该点是图18a中的B点，此处密封带已经击破和毁坏。如果升高了的容器压力出现在该点前，则它应当成是密封带的偶然击破，而不是由壳体内升高的内部压力引起的。在压力-时间曲线上可以有这样一点，其在点燃后产生气体当中，会碰巧发生燃烧内部压力同时间的变化关系象是从线性到非线性的变化一样，尽管看起来不是很明显。该点也应当成密封带被击破时的一点。可看出密封带被产生的气体压力击破和壳体内的内部压力被释放，接着有与以前不同的压力变化。该点碰巧出现在燃烧内部压力与时间曲线上。
(实施方案6)
本发明人在进一步研究中发现，即，用至少两种具有互不相同的内径和/或开口面积的排气口的组合设置在上述实施方案1-5所示气体发生器上。当将它们形成在壳体的扩散壳上时，在起始阶段的密封带破裂及由破裂产生的上述容器压力S形曲线能稳定而重复地获得。气体发生器可以这样构成，例如，通过设置具有较大和较小直径的排气口的扩散壳，然后用密封带将排气口密封起来。
构成有较大直径的排气口和有较小直径排气口，较大与较小直径比值范围适合在4/1至1.1/1之间。较大与较小之间的开口面积之比应控制在97/3至3/97的范围内。
上述特定例子将予以描述。用5个具有较大内径6mm的排气口和15个具有较小内径3mm的排气口，沿圆周方向均布在如图16所示的气体发生器壳体上，其用密封带密封起来。在气体发生器启动中，在有6mm较大内径的排气口上的密封带能在起始阶段击破，但其它具有较小内径的排气口上的密封带能在随着进一步燃烧导致内部压力上升的时刻击破。在构成了有较大直径和较小直径的两种排气口的情况下，这些排气口的总开口面积差不多等于20个内径为4mm的排气口的总开口面积。由于具有6mm较大内径的排气口比后者有较大内径，而其数目小于后者，它可比20个内径为4mm的排气口情况更容易击破。另外，所有整体气体排出口相对易破裂。在密封有较大直径的排气口上的密封带破裂后，壳体内部压力随气体发生材料的相继燃烧而升高，密封较小排气口的密封带也将被击破。这样所有在较大直径的排气口上的密封带能相对交替地被击破。因此，当覆盖在具有较小直径的气嘴上的密封带被增加的压力而击破时，气体发生材料的燃烧压力变得更相对稳定。这是可重复获得想要的容器输出压力S形曲线的原因。
另一方面，在有20个内径为4mm的排气口的气体发生器中，所有的排气口将不总是在气体发生材料燃烧的起始阶段被击破，但这些密封带彼此交替地被击破。换言之，当该排气口上的密封带已经被击破时，燃烧气体趋向于首先集中吹向打开的排气口。考虑气体压力，这将影响气体发生材料的后继燃烧方式，很难获得容器输出压力曲线再现。
从而，如上所述，有较大直径和较小直径的两种排气口的结构使得差不多所有的密封较大直径的排气口的密封带被击破，而此时最终获得打开面积将是一定的。然后气体发生材料燃烧一直进行，直到较小直径的排气口被打开。本发明的气体发生器能以这种方式提供需要有S形的容器输出压力曲线的稳定的启动性能。
如上所述，通过设置有许多具有不同直径的排气口，即使在低温下，该气体发生器也能非常稳定地启动。安装在轿车气囊系统中的气体发生器，不得不暴露在取决于当地区域的不同的外界温度下。一般已知气体发生材料在低温下燃烧比正常温度下更加平缓。出于这个原因，该气体发生器内部燃烧压力整个变得更小，气体发生器的最大启动输出压力变得比正常温度下要低，而将延迟内部容器压力的上升。该气体发生器以不同方式工作在低温下。
气体发生器可设置有许多种有不同直径且可用在低温下的气嘴。两种排气口的情形将予以说明。覆盖在有较小击破压力和大直径的排气口的密封带，仅能在低温下击破。在正常温度下两种都击破。在低温下本实施方案燃烧的内部压力变得比正常温度下要低，排气口开口面积可减少，从而阻止燃烧的内部压力进一步减少，这样能获得与正常温度下同样的气体发生器启动性能。当采用具有3种不同直径的排气口时，根据上述机理该燃烧的内部压力在高温时上升，且能阻止该气体发生器具有太强的启动性能。可增加该排气口的种类数以具有更多种启动性能。该气体发生器能在不同外界温度下以与正常温度相同的方式来启动。
上述实施方案包括两种具有两种直径的气嘴。相应提出三种具有三种或更多种直径的排气口或气嘴。优选在此情形下两种气嘴根据气嘴直径彼此相邻，来满足上述所示的较大与较小直径比值为4/1至1.1/1的范围和较大与较小开口面积比值为97/3至3/97的范围。
用于本发明气囊系统的气体发生组合物的弹药丸的特征在于：其中该弹药丸是这样控制的，使得在与包括弹药丸的气体发生器有关的容器中进行的试验中，在0.25×T毫秒时测量的容器压力将不高于0.25×P(kPa)，优选不高于0.20×P(kPa)，其中给定的容器最大压力是P(kPa)，和从容器压力上升开始到达到最大压力P(kPa)时刻的时间段是T毫秒。
优选控制该弹药丸，使得在0.80×T毫秒时测量的容器压力不低于0.70×P(kPa)上。
如果在0.25×T毫秒时测量的容器压力超过0.20×P(kPa)，特别是超过0.25×P(kPa)，该气囊气体发生器在起始阶段太剧烈。如果在0.80×T毫秒时测量的容器压力不低于0.70×P(kPa)，该气囊系统当汽车或其类似物碰撞时，可更加牢固地保证乘客的安全。
当本发明的气体发生弹药丸具有上述特征时，其物理形状的一个特征是每个弹药丸具有内径d范围为0.2-1.5mm、L/d的值为3.0或更大的孔。当由于该点火系统的热能而使弹药丸被点燃或燃着时，在此方式下该弹药丸也可形成多孔形状，以便适当控制开始点燃的内表面面积相对于每一弹药丸的内壁部分的整个内表面面积的比例。由于最初点燃的部分产生的热，在起始阶段后，在起始阶段未点燃的弹药丸部分迅速进入燃烧状况。因此，仅在起始阶段控制，而不需要增加达到到最大压力所需时间。在此方面，本发明技术明显不同于所谓的降低能耗技术(节能技术)，其中该气体发生功率就整个而言稍微减少，以便在起始阶段控制点燃条件。
本发明有多孔的弹药丸可以是单孔形式，或可以以任何形状构成，只要每个具有小孔的弹药丸聚集体能达到想要的控制点火条件，该弹药丸考虑构成弹药丸的成本要求优选呈单孔状。其孔的内径d一般为0.2至1.5mm，优选是0.4至1.0mm。如果其直径d小于0.2mm，由于点火系统的热能原因，该弹药丸的内表面上开始点燃的面积不足，从而不能获得想要的结果。如果其直径d大于1.5mm，该热能到达整个弹药丸的内表面上，结果在开始点燃期间增加了燃烧的面积，由弹药丸产生的气体量不能理想地控制。
带有本发明多孔的每一弹药丸的L/d的值，被控制为3.0或更大。该值应根据填充气体发生弹药丸的容器大小而适当确定，如果值L太大则容器的填充效率降低。从而该值L/d优选控制在3.0至10.0范围内。如果该值L/d小于3.0，则该气体发生性能不能按上述控制。
尽管带有本发明单孔的弹药丸的长度L无特殊限制，该值范围优选为1.5-30mm。外径“D”也无特殊限制，但在单孔形式下它的值范围优选为1.5-5.0mm、2.0-5.0mm或2.4-5.0mm。
本发明的气体发生材料的弹药丸具有多个通孔，但每个孔的位置无限制。提出了用于气体发生器的稳定启动性能的优选实施方案。
优选两个或多个孔(气嘴)沿圆柱形弹药丸纵向方向横截面布置，使得两相邻的孔中心距离和这两孔每一中心与弹药丸的每一外端之间的距离相等。
优选实施方案是圆柱形的弹药丸，该弹药丸横截面是圆形的，如图20所示，具有7个通孔。优选一孔中心置于弹药丸的圆心上；其余6孔置于绕中心孔的圆环上；该6个绕中心孔中心置于其上；绕中心孔上的彼此相邻的孔中心距离(b)，这两个孔中心之一和弹药丸外端点之间距离(c)彼此相等，且中央孔中心与绕中心孔上的各个中心之间距离(a)彼此相等。通常(a)、(b)和(a)以及(b)，(c)和(c)彼此构成等边三角形。在一个孔中心上布置了6个等边三角形，6个绕中心孔中心置于该诸等边三角形顶点上。
弹药丸的另一例子的中心孔上环绕着18个孔。这些孔的数目和位置可以如上同样方式很方便地确定。可综合制造方式、制造成本、和性能来确定，但不受到限制。
在上述多孔弹药丸的情形下，优选外径D为4-50mm，每一通孔的直径为0.4-1.0mm而长度L为1.5-30mm。通孔数目优选是7个，每一孔如上布置时不受限制。
包括按上述形成的弹药丸的气体发生器，其在20℃时60升的容器中的评估例将如下示出。在此情形下，弹药丸的外径D为6.5mm，长度L约为4mm，每一通孔的直径约为0.7mm，容器输出压力曲线示出图21。
制造本发明多孔弹药丸的优选方法将描述如下。开始，根据材料颗粒大小和堆集密度，通过用溶剂捏和操作来溶解胶粘剂，来生产一批气体发生组合物。该溶剂应从适合溶解胶粘剂和适合将材料构成上述形状中加以选择。水可以作为能溶于水的胶粘剂的溶剂，有机溶剂，诸如醚、乙酸乙酯、或丙酮，可用于溶解能溶在有机物质的胶粘剂。控制使用的溶剂的量，来提供适合形成想要的组合物的浓度，相对最终气体发生组合物重量其范围优选约为10至30％。混合各组份的次序无特殊要求，但优选以制造具有最大安全性来确定。然后在当适当时去掉过量的溶剂后，这批组合物通过金属模，该金属模设置为具有单孔的圆柱形的给定形状，且正常在40至80kg/cm2压力下挤出，或在一些情形下，在130至140kg/cm2下压力下挤出，以便形成具有单孔的长条形圆柱体。在长条形圆柱体表面干燥前，用剪切机将该长条形圆柱体切断成许多适当长度的弹药丸，以便使每一弹药丸L/d值为3.0或更大，然后将弹药丸干燥。
本发明中的气体发生材料优选采用非叠氮化物的气体发生材料，其优选包括含氮化合物、氧化剂、造渣剂和粘合剂或多种粘合剂。根据需要采用造渣剂。
用于本发明的含氮化合物可从下列中选择：三唑衍生物，四唑衍生物、胍衍生物、偶氮碳酰胺衍生物、和肼衍生物，及其这些两种或多种的混合物。该含氮化合物具体例子可以包括5-氧代-1，2，4三唑，四唑，5-氨基四唑，5，5′-双-1氢-四唑，胍，硝基胍，氰基胍，硝酸三氨基胍，硝酸胍，碳酸胍，缩二脲，偶氮碳酰胺，碳酰肼，复合硝酸碳酰肼，乙二酸二酰肼，复合硝酸肼及其它。
在这些含氮化合物中，优选采选自四唑衍生物和胍衍生物的一种或至少两种，而硝基胍、氰基胍及5-氨基四唑尤其优选采用。一个分子式中含有最少碳原子数的硝基胍更优选采用。尽管低比重的针状晶体结构的硝基胍，和高比重的松散晶体结构的硝基胍可当作硝基胍用，但从安全和在含有少量水份的弹药丸制造中容易处理来看，高比重的硝基胍更优选采用。根据分子式中的碳元素数目、氢元素数目和其它氧元素数目，本发明含氮化合物在气体发生材料的含量优选范围为25-56％重量，最优选范围为30-40％重量。
尽管含氮化合物含量绝对值因气体发生材料中氧化剂类型而不同，当该绝对值大于完全氧化的理论值时，在产生的气体中该小分子CO浓度增加，当该绝对值等于或小于完全氧化的理论值时，在产生的气体中该小分子的NOX浓度增加。因此，含氮化合物含量最优选控制在最佳平衡这些浓度的范围内。
当在所述的气体发生材料中各种化合物用作氧化剂时，该氧化剂优选从至少一种含有阳离子的碱金属或碱土金属硝酸盐中选择。除了硝酸盐外，通常用于气体发生器这一领域的亚硝酸盐、高氯酸盐也可用作氧化剂，由于亚硝酸盐一个分子中氧原子数比硝酸盐的少，且使用硝酸盐的结果是减少了由气囊产生和分离的粉尘湿气，优选采用硝酸盐。含有阳离子的碱金属或碱土金属硝酸盐，可以包括硝酸钠，硝酸钾，硝酸镁，硝酸锶。硝酸锶特别优选。尽管气体发生材料中氧化剂含量绝对值因所用气体发生化合物的类型和量而不同，从上述CO和NOX浓度来看，氧化剂含量范围优选为40-60％重量，更优选为45-60％重量。
在气体发生化合物中结渣剂具有将气体发生材料中氧化剂分解产生的碱金属或碱土金属氧化物的液体形式转换成固体形式，以便留住燃烧室中的氧化物，并防止氧化物以湿气形式从气体发生器中排出的功能。按照金属组成可选择最佳的结渣剂。更具体地说，该结渣剂可以至少选自于含有铝硅酸盐的天然粘土--诸如酸性土或日本酸性土，二氧化硅，膨润土和--高岭土--人造粘土--诸如合成云母，合成高岭石和合成蒙脱石--和滑石作为一种含硅酸镁的含水物质。这些物质中，优选酸性土和二氧化硅，而酸性土最优选。
例如，一种具有氧化钙、氧化铝和二氧化硅作为粘土主要组合物的三组合物系统的氧化混合物，该氧化钙从硝酸钙中产生，根据这些氧化物在组合物中的比例，其粘度在1350℃到1450℃温度范围上从3.1泊变化到约1000泊，根据该组成，它具有的熔点为从1350℃变化到1450℃。该结渣剂显示出适合该气体发生材料混合比的结渣能力。该结渣剂在气体发生材料中所占重量含量变化范围为1-20％，优选为3-10％。结渣剂含量太大，结果将减少线性燃烧率和降低气体发生效率。结渣剂含量太小，将导致结渣能力弱。
构成想要形状的弹药丸必不可缺组份是粘合剂。可采用任何类型的粘合剂，只要它在有水或溶剂存在时显示出粘性且对燃烧性能不会有显著的负作用。粘合剂的例子包括多糖衍生物，诸如羧甲基纤维素的金属盐、羟乙基纤维素、乙酸纤维素、丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、硝酸纤维素和淀粉。特别是，从制造安全和处理容易来看，优选是水溶粘合剂，而金属盐，更优选羧甲基纤维素金属盐，特别是钠盐。气体发生材料中粘合剂的含量优选范围为3-12％重量，更优选范围为4-12％重量。随着粘合剂量增加，弹药丸的击破强度增加，但组合物中的碳元素和氢元素增加，增加了碳元素不完全燃烧产生的小分子CO气体浓度，降低了发生的气体的质量，这并不是所希望的。当粘合剂含量超过12％重量，存在的氧化剂相对粘合剂的比例需要增接着其依次减少了气体发生化合物的相对比例，使得难以提供实际的气体发生系统。
再者，当羧甲基纤维素的钠盐用作粘合剂时，在用水制造弹药丸中，它提供了第二效果。即，由在钠盐和硝酸盐之间的金属置换反应中产生的硝酸钠，其存在于显微混合条件下，降低了作为氧化剂的硝酸盐的分解温度，特别是硝酸锶在通常情况下具有较高分解温度，从而增加了燃烧特性。用于本发明的气体发生器的优选气体发生材料包括：
(a)约为25-56％重量，优选为30-40％重量的硝基胍；
(b)约为40-65％重量，优选为45-65％重量的氧化剂；
(c)约为1-20％重量，优选为3-10％重量的结渣剂；和
(d)约为3-12％重量，优选为4-12％重量的粘合剂。
更优选的组合物为：
(a)约为30-40％重量的硝基胍；
(b)约为40-65％重量的硝酸锶；
(c)约为3-10％重量的酸性土或二氧化硅；和
(d)约为4-12％重量的羧甲基纤维素的钠盐。
本发明优选气体发生材料的弹药丸通过将下列化合物模制成单孔圆柱体的形状而制成。
(a)约为25-56％重量的硝基胍；
(b)约为40-65％重量的氧化剂；
(c)约为1-20％重量的结渣剂；和
(d)约为3-12％重量的粘合剂。
本发明的气体发生器可采用有利于工作的适当的结构和部件。用于气体发生器启动的结构和部件包括，例如：“过滤器支撑件”，安装在内圆柱件和过滤装置之间，以支撑过滤装置，该内圆柱件在其内侧限定了点火装置容纳室；“窜流阻止装置”，密封在过滤装置内圆周的上和/或下端，以阻止发生气体穿过位于过滤装置与壳体内表面之间的间隙；“垫片”，布置在气体发生材料上方和/或下方，以阻止气体发生材料的位移；基本上为多孔圆柱形的“凿孔筐”置于过滤装置内侧，以阻止气体发生材料和过滤装置之间的直接接触，从而保护过滤装置免受燃烧的气体材料的火焰；和“空间”，位于过滤装置外表面和壳体侧内壁表面之间，来起气体通道作用。
上述气囊的气体发生器被容纳在模盒中，与接受由气体发生器产生的气体并且膨胀的气囊(囊体)一起，构成气囊装置。
该气囊装置根据检测撞击的冲击传感器来启动气体发生器，并将燃烧气体从壳体上排气口排出。该燃烧气体注入气囊，该气囊通过击破模盒盖而被充气，在车辆坚硬结构与乘客之间形成冲击吸收垫。
图13示出了本发明气囊装置的实施方案，其包括采用电子型点火装置的气体发生器。
该气囊装置包括气体发生器200，撞击传感器201，控制单元202，模盒203，气囊204。该气体发生器200采用参照图1所注释的气体发生器，且调节其工作性能，以便在气体发生器启动起始阶段施加给乘客的撞击尽可能小。
该撞击传感器201可以是半导体型加速度传感器。该半导体型加速度传感器具有四个桥路连接的半导体应变测量计，该半导体应变测量计连在硅基片条上，当受到加速度时该硅基片条弯曲。当受到加速度时，该硅基片条在其表面产生应变，其依次改变半导体应变测量计阻力值，来产生与加速度成正比的电压信号。
该控制单元202具有点火决定电路，其接收来自半导体型加速度传感器的信号。当从传感器201传来的撞击信号超过预定级别时，该控制单元202开始计算。当计算结果超过预定值时，该控制单元将触发信号输出到气体发生器200的点火器4。
模盒203，由例如聚氨酯构成，其包括模盒盖205。模盒203容纳气囊204和气体发生器200来构成一基座模件。当安装在驾驶员座侧时，该基座模件一般安装在方向盘207内。
该气囊204由尼龙(例如尼龙66)或聚酯制成，且其气囊入口206，封装气体发生器的排气口。该气囊折叠和固定在气体发生器的凸缘部分上。
当半导体型撞击传感器201在汽车碰撞时检测到撞击，则该撞击信号被送到控制单元202，当从传感器传来的撞击信号超过预定级别时，开始计算。如果计算结果超过预定值时，该控制单元将触发信号输出到气体发生器200的点火器4。然后起动点火器4来点燃气体发生材料产生气体，该气体注入气囊204中，通过击破模盒盖205使气囊充气，从而在方向盘207与乘客之间形成冲击吸收垫。
本发明的气体发生器采用从上述获得的弹药丸，且这样控制，在与气体发生器相关进行的容器试验中，给定的容器最大压力是P(kPa)，和从容器压力上升开始到达到最大压力P(kPa)时刻的时间段是T毫秒，在0.25×T毫秒时测量的容器压力将不高于0.25×P(kPa)，优选不高于0.20×P(kPa)，且优选在0.80×T毫秒时测量的容器压力将不低于0.70×P(kPa)。
本发明的气体发生器包括具有许多排气口的壳体、设置在壳体内的点火装置、由点火装置点燃并产生气体的气体发生装置、包括气体发生装置的燃烧室。且优选发生器包括冷却燃烧气体和阻隔燃烧剩余物的过滤装置。然后过滤装置的外周边优选置于面对壳体外圆周壁内表面，且在其间形成一空腔或间隙。
在与本发明的D(驾驶员)侧的气囊系统的气体发生器有关进行的容器试验中，容器最大压力P(kPa)一般在110至220(kPa)范围上，而时间T，即从容器压力上升开始到达到最大压力P(kPa)时刻的时间段，例如在30至50毫秒内。本发明也能将气囊系统的气体发生器应用到P(乘客)座上。在此情形下，容器最大压力P(kPa)可是350至500(kPa)，而时间T，即从容器压力上升开始到达最大压力P(kPa)时刻的时间段，例如在50至70毫秒内。
图16是使用本发明气囊系统的气体发生组合物弹药丸(气体发生材料)，在D(驾驶员)侧的气体发生器(气体发生器)的实施方案的垂直剖视图。
此图所示的气体发生器包括具有扩散壳1和闭合壳2的壳体3，该气体发生器内部通过内圆柱件16分成两个室；点火装置容纳室23和气体发生材料燃烧室28。点火装置容纳室23容纳点火器4和作为点火装置的传火药5，该点火装置将由撞击触发来点燃和燃烧气体发生材料6。该燃烧室28容纳本发明的气体发生组合物弹药丸6，该弹药丸6由所述点火装置点燃和燃烧，来产生燃烧气体，然后基本上为圆形的下板24支撑和阻止气体发生材料6的位移。扩散壳1的圆周壁部分10有许多排气口11，该排气口11有规律地均布在圆周方向上且用密封带52密封。该闭合壳2有插入和固定于中心孔15的内圆柱件16。扩散壳1和闭合壳2绕穿过壳体3轴线中心附近的平面在凸缘部分19、20处相对结合形成壳体3，通过激光焊接将两者焊为一体。
容纳点火器4一侧上的内圆柱件16的端部形成保持点火器4不动的卷边部分27。该内圆柱件16圆周壁均布有许多面向燃烧室28并由密封带52′封闭的通孔54。再者安装在壳体1内的冷却器/过滤器7用来清洁和冷却由气体发生组合物弹药丸6的点燃和燃烧产生的气体，该冷却器/过滤器7绕气体发生材料6的布置着，在内圆柱件16周围形成圆形的腔室，即该气体发生材料燃烧室28。
该冷却器/过滤器是由径向叠加平织且径向和轴向压缩的不锈钢丝网构成的。在冷却器/过滤器7的外侧边上形成外层29，该外层29的作用象溶胀阻止层以阻止冷却器/过滤器7的溶胀。作为气体通道的空间9构成在外圆周壁8和冷却器/过滤器7之间。在冷却器/过滤器7的内圆周上安装了基本上为圆柱的多孔筐32，其保护冷却器/过滤器7免受燃烧气体发生材料的火焰，且阻止气体发生组合物弹药丸6与冷却器/过滤器7直接接触。气体发生材料容纳室28被限定在壳体3内的内圆柱件16外侧，除了气体发生材料外，在该气体发生材料容纳室28内还安装有基本上圆形的下板24，该下板24支撑气体发生组合物弹药丸6且阻止其移动。该下板24包括与气体发生组合物弹药丸6相接触的圆形部分25和插入内圆柱件16的外圆周壁内的中心孔26。气体发生组合物弹药丸6在圆形部分25上由垫片25′来支撑，气体发生组合物弹药丸6并被禁止运动、撞成碎片和改变其表面积。然后上述的外层29、空间9和多孔筐32可根据需要设置，但也可以省略。在图1中，参考标号17是有一沟槽18的圆柱形颜色件，参考标号18是装在沟槽18的O形圈。
实施例1
相对于该组合物的总量，将相应15份水加到31份(以下，“份”指“重量份”)的硝基胍中，混合它们且捏和在一起。另外，把54份硝酸锶，5份酸性粘土，10份羧甲基纤维素钠盐干式混合，且将上述湿粉末添加到该混合物中，再捏和。把由此捏和的混合物通过金属模，该金属模外径为3.2mm，内径为0.80mm，在80kg/cm2压力下挤出，以形成具有单孔的长条形圆柱体。然后，将该长条形圆柱体切断成每长度为4.0mm的弹药丸，然后将其充分干燥，从而提供气体发生弹药丸。
就获得的具有37g气体发生弹药丸的气体发生器而言，在室温下进行容器试验，使用容量体积为60升的容器。
容器试验中获得的压力时间曲线示出图14，相对于气体发生弹药丸的L/d的评估数值结果归纳于表1中。
从试验结果和图14清楚看出，由时间压力曲线表示的容器压力在起始时间上缓慢地或适中地增加，且在希望的时间内仍达到其最大压力。
容器内部相当清洁，且少量的气体诸如CO和NOX的浓度，在汽车制造商所需的限制内。
实施例2、3
气体发生弹药丸以实施例1相同方式获得，除了用剪切机将该长条形圆柱体切断成如表1所指的不同长度外。该气体发生弹药丸评估方式同实施例1。评估的结果示于表1中。
对比实施例1
气体发生弹药丸以实施例1相同方式获得，除了用剪切机将该长条形圆柱体切断成长度为2.0mm外。该气体发生弹药丸评估方式同实施例1。评估的结果示于表1中。
容器试验中获得的压力时间曲线示出图15。
从上述试验结果和图15清楚看出，应理解在起始阶段压力增加时，由图15中曲线表示的容器压力超过了希望量，且相对于实施例1压力更迅速增加，结果乘客被有该气体发生器的气囊系统致伤的可能性更高。
表1
  气体发生弹药丸长度(L)(mm)   L/d   从点火到容器压力上升的时间(ms)   从压力开始上升到达最大压力的时间(T)(ms)
  实施例1   4.0   5.0   2.2   45.0
  实施例2   3.0   3.8   1.65   44.5
  实施例3   3.5   4.4   3.40   34.7
  对比例1   2.0   2.5   2.50   50.5
  最大容器压力(kPa)   在0.25×T毫秒时测量的容器压力(kPa)   在0.80×T毫秒时测量的容器压力(kPa)
  实施例1   170   16.1   136.3
  实施例2   167   31.8   157.2
  实施例3   200   38.8   169.5
  对比例1   174.5   69.6   164

Claims (22)

1.一种气囊气体发生器，包括：
外壳，该外壳具有形成在其周围壁中的排气口；
设置在所述外壳内用于在其中容纳气体发生材料的燃烧室；
设置在所述外壳内用于点燃该气体发生材料来产生燃烧产物的点火装置；
内圆筒件，其设置在所述外壳内，并包括形成在其周围壁中的、用于自此排出该燃烧产物的通孔；
设置在所述燃烧室内用于支撑设置在所述外壳内的圆筒形冷却器/过滤器的冷却器支架，所述冷却器支架包括沿该冷却器/过滤器的内周表面设置的圆筒壁表面部分，使得该壁表面部分的下端位于连接该排气口和通孔的虚线上方；
用于在启动该气体发生器前封闭该排气口的密封带，所述密封带适于在气体发生器的起始阶段被燃烧产物击破。
2.权利要求1的气囊气体发生器，包括：
外壳，该外壳具有形成在其周围壁中的排气口；
设置在所述外壳内用于产生燃烧气体的气体发生材料；
设置在所述外壳内用于在其中容纳气体发生材料的燃烧室，所述燃烧室具有一预定容积，该容积在所述气体发生材料的点火和燃烧过程中膨胀以调节气体发生材料的点火和燃烧定时；
设置在所述外壳内用于点燃该气体发生材料来产生燃烧产物的点火装置；
内圆筒件，其设置在所述外壳内，并包括形成在其周围壁中的、用于自此排出该燃烧产物的通孔；
设置在所述燃烧室内用于支撑设置在所述外壳内的圆筒形冷却器/过滤器的冷却器支架，所述冷却器支架包括沿该冷却器/过滤器的内周表面设置的圆筒壁表面部分，使得该壁表面部分的下端位于连接该排气口和通孔的虚线上方；
用于在启动该气体发生器前封闭该排气口的密封带，所述密封带适于在气体发生器的起始阶段被燃烧产物击破。
3.如权利要求1所述的气囊气体发生器，其中，该排气口和通孔被设置成排气口的轴线和通孔的轴线基本位于相同的平面上。
4.一种气囊气体发生器，包括：
设置有排气口的外壳；
含有传火药以产生燃烧产物的点火装置；
设置在所述外壳内用于产生燃烧气体的气体发生材料；
设置在所述外壳内的第一通道，所述点火装置的燃烧产物直接穿过该通道并抵达该排气口；
设置在所述外壳内的第二通道，由未经过该第一通道的燃烧产物点燃的所述气体发生材料的燃烧气体穿过该第二通道并晚于该第一通道的燃烧产物而抵达该排气口；以及
用于在该气体发生器启动前封闭该排气口的密封带，所述密封带在该气体发生器启动的起始阶段被该燃烧产物击破。
5.权利要求4的气囊气体发生器，包括：
设置有排气口的外壳；
设置在所述外壳内用于产生燃烧气体的气体发生材料；
设置在所述外壳内用于点燃所述气体发生材料的、含有传火药以产生燃烧产物的点火装置；
设置在所述外壳内用于在其中容纳并燃烧所述气体发生材料的燃烧室，所述燃烧室具有一预定容积，该容积在所述气体发生材料的点火和燃烧过程中膨胀以调节气体发生材料的点火和燃烧定时；
设置在所述外壳内的第一通道，所述点火装置的燃烧产物直接穿过该通道并抵达该排气口；
设置在所述外壳内的第二通道，由未经过该第一通道的燃烧产物点燃的所述气体发生材料的燃烧气体穿过该第二通道并晚于该第一通道的燃烧产物而抵达该排气口；以及
用于在该气体发生器启动前封闭该排气口的密封带，所述密封带在该气体发生器启动的起始阶段被该燃烧产物击破。
6.一种气囊气体发生器，包括：
含有排气口的外壳；
设置在所述外壳内的点火装置，所述点火装置包括用于点燃设置在所述外壳内的气体发生材料的点火器，当该点火器在20℃在具有10cc的内部容积的气密密封容器内燃烧时，该点火器具有700psi或更大的输出压力；以及
粘贴在该排气口上的密封带。
7.如权利要求6所述的气囊气体发生器，其中，点火器具有1,000至1,500psi的输出压力。
8.如权利要求6和7中的任一项所述的气囊气体发生器，其中，点火器含有260至280mg的锆和高氯酸钾的混合物。
9.一种气囊气体发生器，包括：
具有排气口的外壳；
设置在所述外壳内用于产生因其燃烧而产生的燃烧气体的气体发生材料；
粘贴在该排气口上的密封带；以及
设置在所述外壳内的点火装置，该点火装置包括因碰撞而启动的点火器、以及由该点火器的启动点燃来点燃所述气体发生装置的传火药的点火装置，该传火药包括含硝基胍的非叠氮化物气体发生材料。
10.权利要求9的气囊气体发生器，包括：
具有排气口的外壳；
设置在所述外壳内用于产生因其燃烧而产生的燃烧气体的气体发生材料；
粘贴在该排气口上的密封带；以及
设置在所述外壳内的点火装置，该点火装置包括因碰撞而启动的点火器、以及由该点火器的启动点燃来点燃所述气体发生装置的传火药的点火装置，该传火药包括含硝基胍的非叠氮化物气体发生材料；
设置在所述外壳内用于在其中容纳并燃烧所述气体发生材料的燃烧室，所述燃烧室具有一预定容积，该容积在所述气体发生材料的点火和燃烧过程中膨胀以调节气体发生材料的点火和燃烧定时。
11.如权利要求6至9中的任一项所述的气囊气体发生器，其中，所述密封带在20℃的温度下在点火电流施加到所述点火装置上后的3毫秒内破裂。
12.如权利要求6至9中的任一项所述的气囊气体发生器，其中，所述密封带在100kg/cm2或更小的压力下破裂。
13.如权利要求12所述的气囊气体发生器，其中，所述密封带在70至40kg/cm2的压力下破裂。
14.如权利要求6至13中的任一项所述的气囊气体发生器，其中，该排气口具有1.5至10mm的内径，且所述密封带包括厚20至200μm的密封层和厚20至100μm的粘接层。
15.如权利要求1、4、6和9中的任一项所述的气囊气体发生器，其中，该气体发生器在60升的密闭容器中产生输出压力，使得在最大容器压力(kPa)在容器压开始升高后的T毫秒达到时，自容器压力开始升高的0.25×T毫秒时测量的容器压力不高于0.25×P(kPa)，且该气体发生器外壳内的最大内压在点火电流施加到所述点火装置上后的10-20毫秒的时刻出现。
16.如权利要求15所述的气囊气体发生器，其中，该气体发生器产生该输出压力，使得自容器压力开始上升后的0.8×T毫秒时测量的容器压力不低于0.7×P(kPa)。
17.如权利要求15所述的气囊气体发生器，其中，该最大内压在12-16毫秒的时刻出现。
18.如权利要求17所述的气囊气体发生器，其中，该最大内压在13-15毫秒的时刻出现。
19.如权利要求15所述的气囊气体发生器，其中，该最大容器压力P(kPa)在110至220(kPa)的范围内，且时间段T为30至50毫秒。
20.如权利要求15所述的气囊气体发生器，其中，在0.25×T毫秒时测量的容器压不高于0.20×P(kPa)。
21.如权利要求15所述的气囊气体发生器，其中，在施加点火电流后的13毫秒时测量的容器压为11至45kPa。
22.如权利要求15所述的气囊气体发生器，其中，施加点火电流后容器压在60升密闭容器中在3毫秒内开始上升，且0.25×T毫秒时测量的容器压在0.07×P至0.25×P(kPa)范围内。
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