CN1944116B - 安全气囊充气器 - Google Patents

Abstract

一种用于为安全气囊充气的安全气囊充气器(200，300)包括具有第一端(A)和第二端(B)的管状充气器壳体(11)。气体释放机构(80)在第一端(A)具有排出端口或壳体(85)用于从管状充气器壳体(11)直接向环境空气释放气体，旁通安全气囊。包含气体发生剂(27)的加热器组件(2)位于并连接在管状充气器壳体(11)的第二端(B)。点火器(3)点燃加热器组件(2)。主排气口(70)在安全气囊正常膨胀时从管状充气器壳体(11)向安全气囊排气。气体释放机构(80)具有从管状充气器壳体(11)向所述排出通道(86)排出气体的通道或开口(84)。可破裂密封(82，83)密封气体释放机构(80)的通道或开口(84)。点火器(3)打开密封件(82，83)以通过主排气口(74)终止或减慢安全气囊的展开和正常充气。

Description

安全气囊充气器

技术领域

本发明涉及一种混合式充气器。

背景技术

US5660412A揭示了一种混合式充气器，该混合式充气器使用主加热器和旁路加热器以达到使筒形气体发生器内加压流体更快速加热。US5660412A讲授了作为主要加热源的第一火药组分以及具有更快气体产生率的第二火药组分，其中部分燃烧生成物用单个起爆剂直接加热充气气体。

更多典型的多级混合式充气器采用两个点火管或起爆剂分别点火两个分开的发生剂或火药组分。US2004/0100079A1、US6793244B1、US2003/0001370A1和US6488310B1揭示了这种类型的混合式充气器。在各公布文件中，气体发生剂容纳在加热器元件中，它可通过两个分开的点火管或起爆剂并多级被激活，这种相继点火可通过激活起爆剂的时间延迟来实现，它们可单独或并行或先后激活。

US6253683B1和EP1405775讲授了在带有中心排气口的筒形充气器相对两端两个分开的加热器组件的使用。这些早期现有技术带有中心排气口的筒形充气器不采用加强剂旁路加热器来预加热惰性气体。另外，DE10251483A1也示出了一种用于安全气囊的充气和排气装置。

如果安全气囊充气器启动且探测到处于非正常坐姿的乘客，就需要一种旁通安全气囊充气的方法以减慢或阻止安全气囊的展开。为了提供这种旁通设施机构，在US6971671B2中已提出了在安全气囊模块壳体内的开口或铰接门。在US6971671B2中将火药组分连接在壳体或安全气囊上的隔膜上以快速形成大的排气口或出口而可使膨胀气体从气垫排出。所有这些系统都需要对壳体模块或安全气囊增加附加的导线、起爆剂和部件，从而增加了装置的复杂性和成本。需要以更有效、更为简单得多的形式和明显更为可靠的方式来实现快速排气能力。

发明内容

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种安全气囊充气器，包括：管状充气器壳体，所述管状充气器壳体具有第一端和第二端，并容纳有惰性气体；主排气口，所述主排气口用于将气体从所述管状充气器壳体排入到一安全气囊中，所述主排气口由可破裂件密封，当受到所述管状充气器壳体内的气体所形成的预定压力时，所述破裂件破裂或爆裂；以及气体释放机构，所述气体释放机构用于从所述管状充气器壳体直接向环境空气释放气体，由此旁通所述安全气囊；其特点在于，所述主排气口位于与所述管状充气器壳体的两端分隔开且置于两端之间的所述管状充气器壳体上，所述气体释放机构位于所述管状充气器壳体的第一端处，并且所述气体释放机构具有排出通道和用于从所述管状充气器壳体向所述排出通道排出气体的通道或开口，所述气体释放机构的通道或开口由可破裂件密封，所述可破裂件当受到大于密封所述主气体排气通道的所述可破裂件破裂的预定压力时破裂或爆裂，以及用于使所述气体释放机构的所述可破裂件破裂的点火装置。

附图说明

图1是混合式安全气囊充气器的纵剖图，具有位于管状充气器壳体各端的气体加热器。

图2是图1所示的混合式安全气囊充气器的加热器的放大剖视图，该加热器可用在本发明的混合式安全气囊充气器中。

图3是根据第二实施例的加热器的放大剖视图，该加热器可用在本发明的混合式安全气囊充气器中。

图4是根据第三实施例的加热器的放大剖视图，该加热器可用在本发明的混合式安全气囊充气器中。

图5是根据本发明混合式安全气囊充气器的纵剖图。

图6是根据本发明的第二混合式安全气囊充气器的纵剖图。

图7是元件的立体分解图，它包含具有图6所示的混合式安全气囊充气器的安全气囊模块。

图8是具有图6所示的混合式安全气囊充气器的安全气囊模块的纵剖图，它组装在模块壳体内。

图9是组装好了的安全气囊模块的纵剖图。

图10是安全气囊模块的立体图。

图11是朝所示壳体下面看的、安全气囊模块的立体图。

具体实施方式

图1是混合式安全气囊充气器100的纵剖图。该充气器100包含一级加热器组件1和二级加热器组件2。其中一个或两个加热器组件1，2可利用本发明的高旁路点火概念。典型的充气器通过驱动点火器点燃点火加强剂组合物起作用。点火加强剂组合物燃烧所产生的气体和微粒点燃加热器内的气体发生剂，其产生的热气体反过来加热储存气体。储存气体最好是惰性气体。一旦达到足够的压力后，当内部压力超过盘损坏压力时，出口爆裂盘破裂。在本发明的混合式安全气囊充气器中所用的高旁路加热器组件通过使用一部分加强物质预热惰性气体6来减少可破裂件7破裂所需的时间。

参见图1-4，点火器3被驱动后点燃加强剂燃烧腔4内的点火加强剂组合物25。加强剂燃烧腔内点火加强剂组合物燃烧产生的热气体和微粒点燃位于气体发生剂燃烧腔5内的气体发生剂27。一部分点火加强剂组合物25燃烧产生的热气体进入惰性气体储存腔、与所储存的惰性气体6混和而直接通过旁路开口24，由此加热惰性气体6。旁路开口24的尺寸大小和位置设置成可提高将引入点火加强剂组合物25燃烧所产生热微粒和气体引入所储存的惰性气体6而产生的热气体流量的量。旁路开口24可位于沿发生剂管1A、1B、1C的任何位置以控制由点火加强剂组合物25燃烧所产生的热气体旁通到气体发生剂27以点燃气体发生剂27的相对量。

管状充气器壳体11构造成可将一级加热器1和二级加热器2连接在管状充气器壳体11相对两端。气体出口爆裂盘7连接于垫圈形托板12并置于管状充气器壳体11的纵向中部。管状壳体11的纵向中部直径减小以形成总管区域13并由带有出口10的气体分配总管14覆盖。直径的减小也用于降低气体填充口15和出口爆裂盘组件16的区域的应力。

通过将加热器组件1，2放置在充气器100的两端30处并将出口爆裂盘组件16和填充口15放置在管状充气器壳体11中心附近的侧壁上可解决对足够的空间的需要。通过使用具有较通常的点火加热剂组分25量更大的高旁路加热器组件可解决实现开始将气体提供给安全气囊的可接受的时间问题。点火加强剂组合物25在一到三毫秒内迅速燃烧。点火加强剂组合物25燃烧产生的热气体和微粒导向气体发生剂27且有一部分点火加强剂组合物25燃烧产生的热气体通过旁路开口24进入气体储存瓶或壳体11，这样点火加强剂组合物燃烧产生的热气体和微粒既加热了储存气体6而增加对可破裂出口爆裂盘7的压力又可点燃了气体发生剂27。这种设置避免了通过旁通一部分较通常的点火加强剂组合物25的量更大的一部分而过度点燃气体发生剂27的问题，同时又允许点火加强剂组合物25燃烧产生的一部分热气体直接通过加热器而点燃气体发生剂27。

在图1中，混合式充气器100具有两个加热器组件1，2，每个加热器组件可采用旁路加热器系统，或者，一个加热器组件采用高旁通系统而另一个可为不采用旁路系统的更传统的加热器机构。混合式充气器100可做成带有单个加热器元件加热器组件1，在这种情况下，可将管状充气器壳体11大大地缩短或者将加热器组件1延长成可增加点火加强剂组合物25和气体发生剂27用来预热和加热混合式充气器100内惰性气体6的量的这样一种形式。

以下提供对于采用本发明加热器旁路系统的几个加热器组件的说明。图2、3和4各示出了可在图1所示的管状充气器壳体11内采用的不同的加热器组件。必须理解的是，相似部件的标号保持相似，而给替代或替换的部件提供不同的标号。为了便于理解本发明，未将气体发生剂27和点火加强剂组合物25全部示出，而由一些小球代表。点火加强剂组合物和气体发生剂通常形成为或者是可装入发生剂管内的盘型材料或者更佳的是球状。小球足够大以防止它们通过加热器组件内的任何开口24，60。如图所示加热器组件表示为在每个示出特定药剂的区域中，该药剂区域或容积为一个腔室，这些腔室可假设充满或者至少部分充满这里所述的火药成分。本领域的普通技术人员应当会知道火药成分放入这种加热器组件的方式；但未将它们完全示出以使充气器结构的功能部件可更易于示出。

图2是第一加热器组件1的剖视图。加热器组件1具有发生剂管1A，它物理地连接到管状充气器壳体11的端盖30。端盖30内放置的是点火装置3。该点火器3电气连接在开口32上以使点火器3可点燃而可用少量爆炸性炸药来使封闭壳31爆裂，使得爆炸性炸药可点燃容纳在加强剂燃烧腔4内的点火加强剂组合物25。一旦点燃了加强剂燃烧腔4内的点火加强剂组合物25后，点火加强剂组合物燃烧产生气体和微粒进入气体发生剂燃烧腔5。点火加强剂组合物25燃烧产生的部分热气体和微粒旁通气体发生剂燃烧腔5内的气体发生剂27并通过开口24，使一部分点火加强剂燃烧产生的热气体和微粒能够直接通过进入惰性气体储存腔并预加热惰性气体6。如图所示，来自加强剂燃烧腔4的热气体和微粒通过一个或多个通口或第一开口42由此点燃气体发生剂27。来自加强剂燃烧腔中的部分气体以这种方式燃烧而由此产生压力。一旦压力足够大后，使靠近隔板40的挡板薄片44爆裂。当挡板薄片44爆裂后，隔板40内的一个或多个第一开口42通入气体发生剂燃烧腔5。随着这些热气体和微粒进入气体发生剂燃烧腔5，有一部分旁路通过开口24，然后就立刻点燃气体发生剂27的小球。由于点燃了气体发生剂27的小球，一部分来自气体发生剂燃烧腔5的加热气体和微粒通过气体发生剂管内的多个开口60而有助于加热惰性气体6。

当将点火加强剂组合物25和气体发生剂27的药料首先装入壳体单元时，端盖将点火加强剂组合物25保持成可使加强剂燃烧腔4被加强剂隔板20定位，该隔板将端部空腔8与装满点火加强剂组合物的加强剂燃烧腔4分隔开。这将点火加强剂组合物25有效地设置成靠近点火器3、气体发生剂27以及隔板40。当将加强剂燃烧腔4装满后，就将加强剂燃烧腔4从气体发生剂燃烧腔5分离的隔板40和挡板薄片44如图所示地插入。接着将气体发生剂球体27装入加热器组件1。然后将端盖50压入发生剂管1、并压缩弹簧53且将小球保持板54与气体发生剂27小球保持紧密接触。

在图3中示出了另一个加热器组件，其中示出了具有发生剂管1B的第二加热器组件1。在该实施例中加强剂燃烧室4是具有多个旁通开口24的单腔。加强剂燃烧腔4含有点火加强剂组合物25。当启动点火装置3时，封闭壳31爆裂以使点火加强剂组合物25点燃。由于点火加强剂组合物25的燃烧，热气体和微粒通过旁路开口24释放并预加热惰性气体6。由于压力增加，在隔板40处的可破裂件燃烧薄片44破裂。由于密封打开，热气体和微粒通过一个或多个开口42并通入气体发生剂燃烧腔5加热气体发生剂27而使其点燃。部分气体发生剂27燃烧产生的热气体和微粒通过多个开口60。环绕发生剂管1B圆周表面设有开口60，且设有三到五排开口60。这些开口60允许热气体和微粒排出或至少部分排出并预热惰性气体6。当达到足够压力时就可使图1所示破裂盘7（可破裂件）爆裂成可使热气体排出而由此充满安全气囊而使它展开。可供选择的是另一实施例的加强剂燃烧腔4如果需要还可包括隔板20（图1）。

图4示出了加热器组件的第三个实施例。该实施例与第一个实施例很类似且加热器组件1具有发生剂管1C，该加热器壳体1C还具有用于容纳气体发生剂27的气体发生剂燃烧腔5和用以容纳点火加强剂组合物25的加强剂燃烧腔4。同样，当点火器3被启动时，封闭壳31破裂且热的药剂点燃点火加强剂组合物25。由于来自点火加强剂组合物燃烧产生的热气体的压力增加，连接在隔热板40的挡板薄片44（可破裂件）爆裂而使得热气体和微粒通过一个或多个第一开口42。随着气体通过一个或多个第一开口42，这些气体就可通过接近或靠近端盖40的多个开口24。这些旁路开口24允许部分热气体和微粒通入惰性气体6并预热惰性气体6。由于点火加强剂组合物25燃烧产生的热气体和微粒的其余部分通过气体发生剂球体27，而初始的一部分热气体和微粒通过旁路开口24，其余部分继续推入气体发生剂燃烧腔5，从而点燃气体发生剂27。由于气体发生剂27被点燃，所产生的全部或大部分热气体和微粒通过开口60；这就可使充气器在使爆裂盘7（可破裂件）破裂之前达到全压而使安全气囊展开。不像图1和2的第一实施例，该第三实施例不具有加强剂隔板20、且整个加强剂燃烧腔4可用来容纳点火加强剂组合物25。

在图1、2和4中，开口24足够大且足够接近以允许点燃的点火加强剂组合物25燃烧产生的热气体和微粒通过这些开口排出而其余点火加强剂组合物25燃烧产生的部分热气体和微粒用于点燃气体发生剂27。这可通过首先将一排开口24设置在非常靠近隔板40的一个或多个开口42处，并充分将它们与发生剂管1C的开口60隔开，从而使足够多的热气体和微粒在其余部分通入气体发生剂燃烧腔5点燃气体发生剂27之前自由旁路通过该第一排开口24。由于气体发生剂27点燃，气体发生剂管内的其它开口60开始起作用，使得这些气体和微粒如果不是全部通入惰性气体6也可在整个过程中在使气体可排出开口60和24之前提供一种形式的预热。

图2、3和4所示的加热器组件形成允许一部分点火加强剂组合物燃烧产生的一部分热气体和微粒旁通并预热惰性气体6的有效装置。各系统由单个点火点火管3来启动。这不仅具有简化加热器组件1，2和机构的优点，还简化了点火过程而使其更加可靠。

在所示的各加热器组件中，应当注意的是开口24或者在加强剂燃烧腔4内或者在气体发生剂燃烧腔5内，换言之，开口24和60直接和惰性气体6相通。相应地惰性气体6可通过并直接和或者如图3所示与点火发生剂组分25和气体发生剂27相通或者与全部加热器组件1中的气体发生剂27相通。在图1、2和4中使用发生剂管1A，1C，点火加强剂组合物25不与惰性气体6直接相通。

综上所述，如图1和2所示的混合式安全气囊充气器100具有充满加压惰性气体6的管状充气器壳体11、以及在内的并连接在管状充气器壳体11端部的一个或多个加热器1，2。至少一个气体加热器1，2具有：由具有多个孔60贯通的发生剂管所形成的外壳，以及储存气体发生剂27的气体发生剂燃烧腔5。气体发生剂燃烧腔5和惰性气体储存腔11通过气体发生剂管内的多个孔60彼此相通。点火器3与气体加热器1相连接并位于管状充气器壳体11的端部。加强剂燃烧腔4容纳有点火加强剂组合物。加强剂燃烧腔4位于气体发生剂燃烧腔5和点火器3之间，并由隔板40与气体发生剂燃烧腔5隔开。该隔板40具有一个或多个贯通的开口42。

在可用于本发明的安全气囊充气器加热器组件的第一实施例中，采用加强剂隔板20将加强剂燃烧腔4分成体积和尺寸适合于点火加强剂组合物25的第一腔部分4，和占据端部空间的第二空腔部分8。该隔板20是垫圈形且环绕点火器3。

图3所示的另一可用于本发明的安全气囊充气器的加热器组件的第二实施例具有储存点火加强剂组合物25的单个加强剂燃烧腔4。在该实施例中，当点火加强剂组合物25被点火器3点燃时，它所产生热气体和微粒通过多个加强剂燃烧腔旁路开口24直接导入惰性气体储存腔，从而预加热惰性气体6，并且，加强剂燃烧腔4通过隔板40中的一个或多个第一开口42使气体通过，并点燃气体发生剂27。

在图4所示的可用于本发明的安全气囊充气器的加热器组件的第三实施例中，点火加强剂组合物25储存在单个加强剂燃烧腔4内，当被点燃时将产生热气体和微粒通过隔板40的一个或多个第一开口42，且在靠近隔板40处有多个旁通开口24，这些开口允许点火加强剂组合物燃烧产生的一部分热气体和微粒直接排入储存在惰性气体储存腔11内的惰性气体6中，从而预加热惰性气体6，而点火加强剂燃烧产生的其余部分热气体和微粒继续进入气体发生剂燃烧腔5从而点燃气体发生剂27。在各种情况下，只有单个点火装置3连接到各气体加热器并用于起动整个气体产生和气体加热过程。

图5和6是根据本发明的充气器200，300的纵剖图。各充气器设有独特的气体释放机构80。

图5的混合式气体安全气囊充气器200包括先前参照图1所述的部件。管状充气器壳体11具有两个端部A，B，而加热器组件2连接在一端部B处。在充气器的相对端部A处，没有第二加热器组件，但有气体释放机构80焊接或用其它方式固定连接在管状充气器壳体11上。

在图6中示出了类似的混合式安全气囊充气器300，它具有连接在管状充气器壳体11的端部B的单个加热器组件2A。加热器组件2A焊接或用其它方式固定连接在管状充气器壳体11上的端盖30上。端盖30具有充气通道开口15以提供在压力下向充气器充入惰性气体6的通路。然后用金属或坚固形塞子18密封充气器充气通道开口15。尽管加热器组件2A稍不同于图5所示的加热器组件，但其作用是在电信号通到开口32处的接点上而启动点火器3时点燃推进药剂并加热惰性气体6。一旦管状充气器壳体内的气体压力超过预定值P_Burst，具有至少一个可破裂件的密封装置，（诸如较好的是与包含在主安全气囊排气通道组件70上的凹陷密封73结合使用的爆裂盘72）破裂，而充气气体直接排入安全气囊来为其充气。主排气通道组件70焊接或用其它方式固定在管状充气器壳体11上并从管状充气器壳体A，B两端之间并与A，B两端间隔开距离。排气口组件70具有圆形垫圈形本体71，并带有通过本体71和管状充气器壳体11的孔74。由于气体排出充气器，该气体在总管14下从缩小的直径段13经过并通过小开口10以填充安全气囊。

在事故时乘客处于非正常坐姿而需要终止或减慢安全气囊的展开，信号可以电子方式送到气体释放机构80以启动用于开口的、诸如类似于点火器的火药装置3之类的装置，用于打开密封气体释放机构80的破裂件82，83。

气体释放机构80具有电气接点32，该接点32可启动点火器3以打开气体释放机构80，该气体释放机构包括密封83和一个或多个破裂盘82。点火器3使密封件83破裂并将一个或多个破裂盘82爆裂而喷入管状充气器壳体内的腔体。这些破裂盘82示为一个层叠对且在充气器200正常启动时可承受比安全气囊排气通道70内的破裂盘72和密封73的P_Burst大得多的压力。在正常使用时将气体释放机构80密封。当需要终止或迅速降低安全气囊的展开时，点火器3的启动将打开密封的和阻塞的通道或开口84。充气气体移动通过通道或开口84并通过多个径向定向的排气口86排出排气端口或壳体85。该排气口86较佳地定向成径向相对的方式以形成气体的中性推力排放。这样充气器200，300或其模块壳体附件就不会有剧烈负载的危险。

较佳的是，排气口86和通道84的面积大于排气出口组件的开口74和总管14内的下游开口10，从而使受压气体主要直接从充气器200，300排出而不是填充安全气囊。不像用于终止安全气囊展开的现有技术方法和装置，本发明可有效地使用充气器以提供充气气体向环境空气直接和加压的释放。气体排放的速度受到了充气器所包含的压力在开始时的助推以及由于气体在该压力下试图移动通过作为最小流阻的路径的排气口气体释放机构80而漏出排出的助推。这可确保充气气体从填充安全气囊转移出来并以可靠的极其快速的方式有效地终止完全展开。

图7-11示出了安全气囊模块组件400。该模块组件400具有模块壳体402、安全气囊充气器300、安全气囊401和盖板403。

模块壳体402是模制塑料部件。充气器300置于模块壳体内，而充气器的两端部A，B固定并露出用于通过模块壳体内的开口412，414连接导线。如图8所示，充气器300插入安全气囊401的管状开口409，而充气器的两端A，B外露。具有气体释放机构80的充气器的第一端A置于通过模块壳体中的开口412，且然后将充气器的第二端B放低而成为与开口414对齐并压入图9所示的位置。充气器300的凸缘端通过夹片420，421和凸起阻挡件423夹在保持位置。一旦将充气器固定后，折叠的安全气囊401的其余部分卡入模块壳体402且该外部盖板403连接在模块壳体402上以形成图10所示的完整的模块组件400。外部盖板403较佳的是像蒂维克

的合成材料，它具有穿孔的撕裂线405以在安全气囊展开时充气的安全气囊或气垫401推动抵靠盖板403并轻易地沿撕裂线405撕裂盖板403。

参见图9和11，如上所述形成的安全气囊模块组件400具有气体释放机构80部分，它包括位于模块壳体402外部的排气端口或壳体85和排气开口86，从而使气体可排出并旁通安全气囊。模块壳体402的上安装部分408悬于充气器300端部气体释放机构80的上方。然而在致动气体释放机构80的情况下，排出的气体将直接从充气器300直接排向壳体402外部。由于已设置了气体释放机构80，该气体释放机构80带有排气端口或带有在壳体402的外部具有排气开口86的壳体85，在使用该气体释放机构80时，在安全气囊展开限制或终止之前或在其过程中无需打开位于第二通路、面板或口盖。所示安全气囊模块组件可使用带有在此揭示的气体释放机构80的安全气囊充气器200，300中的任何一个。

本发明可以是带有在此揭示的气体释放机构80的任何安全气囊充气器。非惰性气体填充型充气器、诸如仅火药型安全气囊充气器或仅储存气体安全气囊充气器或其它任何类型都可使用所示和所述的气体释放机构80的安全气囊充气器，只要排气开口86是打开的或在组装时以其它方式位于安全气囊模块壳体外部的即可。

如在此所使用的那样，应当理解术语“在壳体外部”意思是排气开口86不在容纳安全气囊401的壳体部分的内部、且排气开口86具有在壳体402内的外部开口路径，但直接地与包含在或以其它方式产生在充气器壳体11内的充气气体开口连通。

Claims (1)

1.一种安全气囊充气器（200，300），包括：

管状充气器壳体（11），所述管状充气器壳体具有第一端（A）和第二端（B），并容纳有惰性气体；

主排气口（74），所述主排气口用于将气体从所述管状充气器壳体（11）排入到一安全气囊中，所述主排气口（74）由可破裂件（7,73）密封，当受到所述管状充气器壳体（11）内的气体所形成的预定压力时，所述可破裂件破裂或爆裂；以及

气体释放机构（80），所述气体释放机构用于从所述管状充气器壳体（11）直接向环境空气释放气体，由此旁通所述安全气囊；

其特征在于，所述主排气口（74）位于与所述管状充气器壳体（11）的两端（A,B）分隔开且置于两端之间的所述管状充气器壳体（11）上，所述气体释放机构（80）位于所述管状充气器壳体（11）的第一端（A）处，并且所述气体释放机构（80）具有排出通道（86）和用于从所述管状充气器壳体（11）向所述排出通道（86）排出气体的通道或开口（84），所述气体释放机构（80）的通道或开口（84）由可破裂件（82，83）密封，所述可破裂件当受到大于密封所述主排气口（74）的所述可破裂件（7，73）破裂的预定压力时破裂或爆裂，以及用于使所述气体释放机构（80）的所述可破裂件（82，83）破裂的点火装置（3）。

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