本发明提供一种用于车辆约束装置的气体发生器(10)，包括：外壳(16)，其由树脂制成，形成外壳容器，具有多个气体排放口(40)，点火装置(18)，其布置于外壳(16)内，气体发生剂(20)，其通过点火装置(18)的触发而点火与燃烧，每个气体排放口(40)是与环形板元件(48)的多个通孔的每个通孔组合而形成，环形板元件(48)嵌入外壳(16)的圆周壁表面中，并且其由从金属、陶瓷以及碳纤维组成的组中选择的材料形成，并且环形板元件(48)由包括形成于其中的多个通孔(68)的环形基板形成。
气体发生器
发明领域
[0001] 本发明涉及一种在车辆约束装置中使用的气体发生器。
背景技术
[0002] 因为气体发生器安装于车辆上，所以需要气体发生器的重量尽可能小。为了这个目的，已知形成气体发生器的某些元件由树脂形成。尤其，在烟火气体发生器中，固体气体发生剂容纳于外壳内，并且通过燃烧该固体气体发生剂而产生燃烧气体，因为通过触发而产生高温高热，所以当使用树脂时，应考虑其耐热性。
[0003] JP-A No.4-50057公开了一种在外部容器16中使用树脂的气体发生器。在由合成树脂制成的外部容器形成的内部空间中，其由扩散器壳30与底座壳32形成，容纳过滤元件40、42的空间(过滤室)52的内壁具有金属涂层54，以防止树脂被产生的气体的热所燃烧。
[0004] 在JP-A No.4-50057中，通过使用耐热性材料而抑制树脂燃烧，但未对气流速度最高的排放口44、46采取任何措施。排放口44、46为排放燃烧气体的部分，并且与高温气体的高速碰撞对这些部分有影响，并且这些部分在触发过程中暴露至比过滤室的内壁更严酷的环境。构成这些部分的树脂因熔化而损伤(下文中称之为“熔损”)，使得其开口表面积改变，并且在触发过程中，气体发生器本身的输出性能改变。
[0005] 发明概述
[0006] 发明II提供一种用于车辆约束装置的气体发生器，包括：
[0007] 外壳，其由树脂制成，形成外壳容器，具有多个气体排放口，
[0008] 点火装置，其布置于外壳的内侧，
[0009] 气体发生剂，其通过点火装置的触发而点火与燃烧，每个气体排放口均与环形板元件的多个通孔的每个组合而形成，该环形板元件嵌入外壳的圆周壁表面中，并且其由从金属、陶瓷以及碳纤维组成的组中选择的材料形成，并且
[0010] 环形板元件由包括形成于其中的多个通孔的环形基板形成。
[0011] 发明I提供一种用于车辆约束装置的气体发生器，包括：
[0012] 外壳，其由树脂制成，形成外壳容器，并且具有多个气体排放口，[0013] 点火装置，其布置于外壳的内侧，
[0014] 气体发生剂，其通过点火装置的触发而点火与燃烧，多个气体排放口的每个由多个环形元件的每个形成，该多个环形元件嵌入外壳的圆周壁中，并且其由从金属、陶瓷以及碳纤维组成的组中选择的材料形成，并且
[0015] 嵌入每个环形元件，以使得其一端处的环形表面从外壳内壁表面暴露出来，并且将其另一端处的环形表面朝向外壳的外侧。
[0016] 发明III提供一种用于车辆约束装置的气体发生器，包括：
[0017] 外壳，其由金属制成，形成外壳容器，并且具有多个气体排放口，[0018] 点火装置，其布置于外壳的内侧，
[0019] 气体发生剂，其通过点火装置的触发而点火与燃烧，
[0020] 圆筒形元件，其由树脂制成，具有用于排放燃烧气体的多个气体通道孔，布置于外壳内，以形成存储气体发生剂的燃烧室，
[0021] 多个气体通道孔的每个均由多个环形元件的每个形成，该多个环形元件嵌入圆筒形元件的圆周壁中，并且其由从金属、陶瓷以及碳纤维组成的组中选择的材料形成，并且[0022] 设置每个环形元件，以使得其一端处的环形表面从圆筒形元件的内壁表面暴露出来，固定其另一端处的环形表面，以将其朝向圆筒形元件的外侧。
[0023] 发明IV提供一种用于车辆约束装置的气体发生器，包括：
[0024] 外壳，其形成外壳容器，具有多个气体排放口，
[0025] 点火装置，其布置于外壳的内侧，
[0026] 气体发生剂，其通过点火装置的触发而点火与燃烧，
[0027] 圆筒形元件，其具有用于排放燃烧气体的多个气体通道孔，并且布置于外壳内，以形成存储气体发生剂的燃烧室，
[0028] 每个气体通道孔为与多个环形板元件通孔的每个组合而形成，该环形板元件嵌入圆筒形元件的圆周壁中，并且其由从金属、陶瓷以及碳纤维组成的组中选择的材料形成，并且
[0029] 环形板元件由包括多个通孔的环形基板形成，每个通孔均与其他孔分开形成。
附图说明
[0030] 从下文给出的详细说明以及仅通过示例给出的附图将更全面地理解本发明，因此不限制本发明，其中：
[0031] 图1示出了根据本发明的气体发生器的轴向(垂直)剖面图。
[0032] 图2示出了图1中所示的环形元件的透视图。
[0033] 图3-a示出了包括图1中所示环形元件的部分的放大视图，并且图3-b示出了包括另一实施方案环形元件的部分的放大视图。
[0034] 图4示出了沿横向的局部剖面图，其包括图1中所示环形元件的连接部分。
[0035] 图5示出了替代图1中所示环形元件使用的环形板元件的透视图。
[0036] 图6示出了沿轴向的局部剖面图，其包括图5中所示环形板元件的连接部分。
[0037] 图7示出了沿横向的局部剖面图，其包括图5中所示环形板元件的连接部分。
[0038] 图8示出了另一实施方案的气体发生器的轴向剖面图。
[0039] 发明详述
[0040] 本发明提供一种气体发生器，其通过使用由树脂制成的结构元件而减少重量，但其中，防止气体排放口在触发过程中发生熔损，并且输出性能稳定。
[0041] 在本发明的气体发生器中，气体排放口在触发过程中调整单位时间的气体排放量或外壳内的燃烧压力。因此，燃烧气体流速在气体排放口处最大。因此，气体排放口部分中的树脂受燃烧过程中产生的热以及由气体产生的压力的影响，该树脂可能会发生熔损。如果发生熔损，开口面积会发生变化，则难以保持稳定的输出。
[0042] 根据本发明，通过从例如不锈钢、铁等金属、陶瓷以及碳纤维中选择的材料形成(下文中称之为“由金属等制成”)的环形元件形成气体排放口。因此，可以防止以上提及的熔损，并且因此可以保持稳定的输出。
[0043] 通过注塑成型，将环形元件嵌入(以嵌入状态固定)外壳壁表面中，与环形元件一起形成外壳。
[0044] 环形元件还可以用于增加与树脂的接合强度，在环形元件中，在圆周表面上形成凹面部分和/或凸面部分。
[0045] 环形元件的环形端面从外壳的内壁表面露出，以防止周围的树脂熔损。在通过注塑成型将部分环形端面覆盖树脂的情况中，优选的是提供一定程度的树脂，以使得覆盖环形表面的树脂在触发过程中立即熔化，并且暴露环形端面。
[0046] 可以用于外壳的树脂的例子包括在JP-A No.2003-161599中公开的树脂，在US-A No.2007/0248511中公开的树脂以及在US-A No.6056319中公开的树脂。进一步，树脂的例子可以包括PA(聚酰胺)6-6、PA 6-12、PA 4-6、PA 6T、PA 9T、PPA(聚酞酰胺)、PPS(聚苯硫醚)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)、PEEK(聚乙基乙基酮(polyethyl ethyl ketone))以及LCP(液晶聚合物)。
[0047] 在发明I中，优选的是，
[0048] 环形元件包括同心布置的较大直径部分与较小直径部分，并且还包括穿过较大直径部分与较小直径部分的中心部分的中心孔，并且局部嵌入较大直径部分与较小直径部分，较大直径部分的环形端面从外壳的内壁表面暴露出来，较小直径部分的远端面从外壳的外壁表面缩进，并且环形元件的中心孔形成气体排放口。
[0049] 当高温燃烧气体朝向气体排放口运动时，气体的流速在中心孔的开口(气体排放口)的圆周边缘处增加，该中心孔的开口为燃烧气体的入口。因此增加了熔损的可能性。因此，可以通过从外壳的内侧暴露环形元件的较大直径部分的环形端面(也就是说，具有增加的表面积的环形端部)增加熔损防止效果。进一步，在由较大直径部分本身产生的止动器作用在外壳内侧产生的压力作用下，可以防止将环形元件推出至外侧。
[0050] 因为环形元件嵌入树脂中，环形元件与树脂彼此靠近接触。因此，较大直径部分与较小直径部分可以具有均一的直径，但直径均一并不是必要的条件，并且直径可以连续地或不连续地从较大直径部分朝向较小直径部分改变。
[0051] 在发明I中，其优选的是，
[0052] 环形元件包括同心布置的较大直径部分与较小直径部分，并且还包括穿过较大直径部分与较小直径部分的中心部分的通孔，局部嵌入较大直径部分与较小直径部分，并且斜孔部分形成于较小直径部分的远端面的末端处，并且
[0053] 斜孔部分包括朝向外壳的外壁表面增加的内径。
[0054] 根据该实施方案，形成有朝向外壳的外壁表面扩展的斜面(也就是说，像喇叭一样扩展的斜面)的斜孔部分定位于环形元件的中心孔的末端处。因此，由于增加的开口面积，以高速穿过由金属等制成的环形元件的中心孔的气体流速在斜孔部分降低，并且围绕环形元件的中心孔增加关于外壳的外壁表面的熔损防止效果。
[0055] 根据本发明的环形板元件是这样的，发明I的多个环形元件作为一体元件而组合，并且获得的作用效果相似于以环形元件获得的作用效果。通过使用环形板元件，可能相比于使用多个环形元件的情况，能够使注塑成型的装配操作(环形板元件的嵌入操作)变得容易。
[0056] 在以上的发明II中，其优选的是，
[0057] 环形板元件包括内侧环形基板、形成于内侧环形基板上并且具有较小宽度的外侧环形基板、以及多个形成于内侧环形基板与外侧环形基板中的通孔，
[0058] 多个气体排放口为多个形成于外壳的圆周壁表面中的开口与环形板元件的通孔的组合，以及
[0059] 嵌入环形板元件，以使得通孔的每个中心均与开口的每个中心相重合。
[0060] 根据本发明的环形板元件为通过组合多个发明I的环形元件而获得的一体元件，具有较大直径部分与较小直径部分，并且获得的作用效果相似于以环形元件获得的作用效果。在这种情况中，外侧环形基板对应于较小直径部分，并且内侧环形基板对应于较大直径部分。通过使用这种环形板元件，可能相比于使用多个环形元件的情况，能够使注塑成型的装配操作(环形板元件的嵌入操作)变得容易。
[0061] 根据发明III，用于限定燃烧室的圆筒形元件布置于外壳内。因为，圆筒形元件形成燃烧室，所以其布置成使得其一端处的开口紧靠外壳的顶面，另一端处的开口紧靠外壳的底面，以便分隔燃烧室的内侧与外侧。圆筒形元件可以由与根据以上提及的气体发生器的外壳的树脂相同的树脂形成。根据本发明，使用与至此说明的环形元件相同并且嵌入圆筒形元件的圆周壁中的环形元件，可能获得与前述作用效果相同的作用效果。从金属、陶瓷以及碳纤维中选择的材料在下文中将称之为“由金属等制成”。
[0062] 在发明III中，其优选的是，环形元件包括同心布置的较大直径部分与较小直径部分，并且还包括穿过较大直径部分与较小直径部分的中心部分的中心孔，并且局部嵌入较大直径部分与较小直径部分，较小直径部分的远端面定位于一种状态，以从圆筒形元件的外壁表面缩进，并且环形元件的中心孔形成气体通道孔。
[0063] 在本发明中，使用与以上提及的发明II相同且嵌入在圆筒形元件的圆周壁中的环形元件，可能获得与前述本发明的作用效果相同的作用效果。
[0064] 在发明III中，优选的是，环形元件包括同心布置的较大直径部分与较小直径部分，并且还包括穿过较大直径部分与较小直径部分的中心部分的中心孔，[0065] 局部嵌入较大直径部分与较小直径部分，并且斜孔部分形成于较小直径部分的远端面的末端处，并且
[0066] 斜孔部分包括朝向圆筒形元件的外壁表面增加的内径。
[0067] 使用与发明I的环形元件相同且嵌入圆筒形元件的圆周壁中的环形元件，可能获得与发明I的作用效果相同的作用效果。
[0068] 根据发明IV，使用与发明II的环形板元件相同且嵌入圆筒形元件的圆周壁中的环形板元件，可能获得与前述本发明的作用效果相同的作用效果。
[0069] 进一步在发明IV中，优选的是，固定至圆筒形元件的内圆周表面的环形板元件包括内侧环形基板、形成于内侧环形基板上并且具有较小宽度的外侧环形基板、以及形成于内侧环形基板与外侧环形基板中的多个通孔，
[0070] 多个气体通道孔为形成于圆筒形元件的圆周壁表面中的多个开口与环形板元件的通孔的组合，并且
[0071] 嵌入环形板元件，以使得通孔与开口的中心彼此重合。
[0072] 在本发明中，使用与发明II的环形板元件相同且嵌入在圆筒形元件的圆周壁中的环形板元件，可能获得与发明II的作用效果相同的作用效果。
[0073] 根据本发明的气体发生器，使得部件的加工与装配更为容易，并且保护形成气体排放口的部分与围绕气体排放口的区域以对抗热作用，从而使得稳定输出性能成为可能。
[0074] 根据本发明的气体发生器可以在设计成保护车辆乘员的气囊系统中使用，或者在安装在车辆外侧用于行人保护的气囊中使用。
[0075] 发明实施例
[0076] (1)图1至图4中所示的气体发生器
[0077] 图1为根据本发明的气体发生器10的轴向剖面图。
[0078] 通过将扩散器壳12与封闭壳14连接并一体化而获得气体发生器10的外壳16，扩散器壳12与封闭壳14由树脂制成。
[0079] 圆筒形元件24布置于外壳16内。布置圆筒形元件24，以使得其一端处的开口紧靠顶板12a，一端处的开口侧的圆周壁紧靠扩散器壳12的内壁表面部分。并且圆筒形元件24的另一端处的开口紧靠基板14a，并且另一端处的开口侧的圆周壁紧靠封闭壳14的内壁表面的部分。圆筒形元件24的内部空间用作燃烧室22，并且在其中容纳已知的点火器18与已知的气体发生剂20。
[0080] 在圆筒形元件24中，沿周向靠近顶板12a等间隔形成有多个气体通道孔28。在圆筒形元件24的外侧上形成圆柱形间隙26。
[0081] 将图2a中所示形状的环形元件34以图3(a)中所示状态嵌入扩散器壳12的圆周壁12b中。
[0082] 环形元件34具有较大直径部分44、较小直径部分42以及穿过这些部分的中心孔40。将较大直径部分44与较小直径部分42的圆周表面嵌入圆周壁12b中。环形元件34的中心孔40与气体通道孔28并不彼此面对。
[0083] 较大直径部分的环形端面44a为暴露至外壳16内侧的状态。通过密封带(附图中未示出)从环形端面44a侧封闭中心孔40，以保持防湿特性。
[0084] 将较小直径部分42的远端面(环形端面)42a固定为一种状态，其中它从圆周壁12b的表面缩进，并且斜孔部分30形成于远端面42a前方。斜孔部分30由朝向外壳16的外侧扩展的斜面形成。
[0085] 环形元件134(例如图3(b)中所示的)可以用于替代图2与图3(a)中所示的环形元件34。
[0086] 环形元件134包括第一较大直径部分144、较小直径部分142、以及第二较大直径部分146，并且还具有穿过这些部分的中心孔140。将第一较大直径部分144、较小直径部分142、以及第二较大直径部分146的圆周表面嵌入圆周壁12b中，但将第一较大直径部分144的第一环形端面144a暴露至外壳16的内侧，并且将第二较大直径部分146的第二环形端面146a暴露至外壳16的外侧。通过密封带(附图中未示出)封闭中心孔140，从而保持对第一环形端面144a的防湿特性。
[0087] 如图4中所示的状态，在扩散器壳12的整个圆周壁12b中沿周向等间隔嵌入总数为十二的环形元件34。其中嵌入有十二个环形元件34的扩散器壳12可以通过使用已知的注塑成型方法而生产。
[0088] 在图1中所示的气体发生器10中，十二个环形元件34的中心孔40用作气体排放口40，并且将气体排放口(中心孔)40的总开口面积设置成小于形成于圆筒形元件24中的气体通道孔28的总开口面积。因此，通过气体排放口(中心孔)40调节外壳16(燃烧室22)的最大内压与单位时间的气体排放量。
[0089] 本发明不仅可应用于具有单个点火器的单类型气体发生器(图1所示)，而且可应用于使用两个点火器的双类型气体发生器。进一步，可以将过滤器或冷却器布置于图1中所示的气体发生器10内。在这种情况中，优选地，在树脂与过滤器或冷却器之间插入具有绝热功能的材料，以防止在触发之后，过滤器或冷却器中聚集的热传递至树脂。
[0090] 在气体发生器10中，当传感器(在附图中未示出)感测到碰撞冲击时，将触发信号传送至点火器18，触发点火器18，并且点火气体发生剂20。气体发生剂20点燃，并且产生高温与高压燃烧气体，并且其从圆筒形元件24的气体通道孔28流入间隙26。破裂封闭气体排放口(中心孔)40的密封带，并且将气体排放至外壳16的外侧。
[0091] 当在燃烧气体排放过程中，燃烧气体从间隙26流入气体排放口(中心孔)40时，在气体排放口40汇集气流。因此，燃烧气体的流速升高。尤其，因为汇集高温燃烧气体，所以气体排放口40与环绕其的树脂在圆周壁12b的内圆周表面中暴露至严酷的热环境。因此，容易地发生熔损。然而，因为使用由金属等制成的环形元件34，所以在气体流速增加的部分中增加耐热性。因此，不发生熔损，并且不改变气体排放口40的直径。因此，燃烧室22中的压力与气体发生器10的输出性能稳定。
[0092] 与气体排放口(中心孔)40相连续的斜孔部分30具有如图3(a)中所示的喇叭状扩展的形状。因此，穿过气体排放口(中心孔)40的燃烧气体的流速降低。因此，可以防止斜孔部分30与环绕树脂熔损。
[0093] 因为存在较大直径部分44，如图3(a)所示，扩大圆周壁12b的内圆周表面中的树脂的表面积，用于防止熔损。而且，还防止外壳16内侧产生的压力将环形元件34推出至外壳16的外侧。
[0094] 当替代图3(a)中所示的环形元件34而使用图3(b)中所示的环形元件134时，增加设置气体排放口(中心孔)140的圆周壁12b的外圆周表面中的耐热性，并且增加熔损防止效果。此外，还增加环形元件34的固定强度。
[0095] (2)图5至图7中所示的气体发生器
[0096] 通过将图2中所示的多个环形元件34组合在一起作为一体元件而获得图5中由不锈钢等制成的环形板元件48。以如图4中所示的状态嵌入环形板元件48。
[0097] 环形板元件48包括：当将环形板元件嵌入圆周壁12b中时定位于外壳16内侧中的内侧环形基板52、定位于外侧中的外侧环形基板50、以及穿过内侧环形基板52与外侧环形基板50形成的总共十二个通孔60。内侧环形基板52的宽度大于外侧环形基板50的宽度。
[0098] 如图6所示，在环形板元件48中，将内侧环形基板52与外侧环形基板50的圆周表面以及外侧环形基板50的外侧环形端面50a的部分(靠近外边缘的部分)嵌入扩散器壳的圆周壁12b中。
[0099] 如图7所示，嵌入环形板元件48，以使得十二个通孔60的中心与形成于扩散器壳的圆周壁12b中的十二个开口130的中心相重合。在这种情况中，通孔60对应于环形元件34的中心孔40(即，气体排放口)，并且开口130对应于斜孔部分30(参见图3(a))。
[0100] 内侧环形基板52的内侧环形端面52a暴露至外壳16的内侧，并且部分外侧环形基板50的外侧环形端面50a暴露至开口130侧。开口130的直径大于通孔60的直径。密封带(附图中未示出)从内侧环形端面52a封闭通孔60。
[0101] 使用图5中所示的环形板元件48的气体发生器相似于图1中所示的气体发生器工作。触发点火器，点燃气体发生剂20，并且产生高温与高压燃烧气体，高温与高压燃烧气体从圆筒形元件24的气体通孔28流入间隙26中。随后，封闭气体排放口(通孔)60的密封带破裂，并且将气体排放至外壳16的外侧。
[0102] 当燃烧气体在燃烧气体排放过程中从间隙26流至气体排放口(通孔)60时，气流汇聚于气体排放口(通孔)60。因此，燃烧气体的流速升高。尤其，因为高温燃烧气体汇聚，所以圆周壁12b的内圆周表面中的气体排放口(通孔)60与环绕其的树脂暴露至严酷的热环境中。因此，容易发生熔损。然而，因为使用由金属等制成的环形板元件48，在气体流速增加的部分中提高了耐热性。因此，不发生熔损，并且不改变气体排放口60的直径。因此，燃烧室22中的压力与气体发生器的输出性能稳定。
[0103] 如图6所示，与气体排放口60相连续的开口130具有较大直径部分。因此，穿过气体排放口60的燃烧气体的流速降低。因此，可以防止开口130与环绕树脂熔损。开口130还可以具有如图1与图3中所示的斜孔部分30向外扩展的斜面。
[0104] 如图6所示，因为存在内侧环形基板52，扩大圆周壁12b的内圆周表面中的树脂的表面积，用于保护其免受熔损。而且，还通过外壳16内侧产生的压力而防止将环形板元件48推出至外壳16的外侧。
[0105] 环形板元件48具有图6中所示的横截面形状，但还可以具有与图3(b)中所示的横截面形状相同或相似的横截面形状。
[0106] (3)图8中所示的气体发生器
[0107] 图8中所示的气体发生器100与图1中所示的气体发生器10的不同在于环形元件34连接至圆筒形元件24，外壳16由金属(不锈钢、铝等)制成，并且圆筒形元件24由树脂制成。
[0108] 环形元件34与圆筒形元件24的连接状态与图3(a)与图4中所示的连接状态相同。进一步，还可以使用例如图3(b)中所示的环形元件134。环形元件34、134的中心孔40、140对应于图1中所示的气体通道孔28。
[0109] 进一步，还可以使用图5中所示的环形板元件48，并且如图6与图7中所示嵌入该环形板元件48。在这种情况中，环形板元件48的通孔60对应于图1中所示的气体通道孔28。
[0110] 在图8中所示的气体发生器100中，嵌入圆筒形元件24中的十二个环形元件34的中心孔40用作气体通孔(图1中所示的气体通道孔28)，并且气体通道孔的总表面积设置成小于形成于扩散器壳12的气体排放口70的总开口面积。因此，通过气体通道孔调节外壳16(燃烧室22)的最大内压与单位时间的气体排放量。
[0111] 在图8中所示的气体发生器100中，还可能由树脂制成外壳16，并且将图1至图4中所示的环形元件40(或环形元件140)或图5至图7中所示的环形板元件48应用于气体排放口70。
[0112] 图8中所示的气体发生器100以与图1中所示的气体发生器10相同的方式工作，并且获得相同的作用效果。
[0113] 因此描述了本发明，明显的是，相同的方式可在多方面变化。这些变化不认为偏离本发明的精神和范围，且所有这些变化对本领域技术人员而言是显而易见的，其意欲包括在所附权利要求的范围内。
