两级烟火式安全气囊充气器

摘要

一种两级充气器(10)，它有一个主燃烧室(22)和一个辅燃烧室(33)，一个分隔板(40)把这两个燃烧室里的气体生成物(20)分隔开。气体生成物(20)的燃烧将产生给车辆的安全气囊充气的充气气体。两个燃烧室里的气体生成物(20)分别由各自的点火链点燃。在充气器(10)工作过程中分隔板(40)可被推移。在充气器(10)被激发之前，分隔板(40)是靠在下壳体(54)的内表面上。分隔板(40)可阻止主燃烧室(22)里生成的充气气体点燃辅燃烧室(33)里的气体生成物(20)。在辅燃烧室(33)内的压力超过主燃烧室(22)内的压力时，分隔板(40)被向上推移，从而允许辅燃烧室(33)里生成的充气气体绕过分隔板(40)流出充气器(10)。

权利要求

1.一种充气器(10)，它包括：

一个上壳体(57)和一个下壳体(54)，它们互相连接在一起而构成所述充气器的外壳；

一个装有用于产生充气气体的可以燃烧的气体生成物(20)的主燃烧室(22)；

一个装有用于产生充气气体的可以燃烧的气体生成物(20)的辅燃烧室(33)；以及一个用于把主燃烧室(22)和辅燃烧室(33)隔开的分隔板(40)，其中，所述主燃烧室(22)是一个由所述上壳体(57)、一个第一过滤器(21)和所述分隔板(40)围成的空间，而所述辅燃烧室(33)是一个由所述下壳体(54)、一个第二过滤器(36)和所述分隔板(40)围成的空间，其特征在于，所述分隔板(40)有用于接纳一个第一点火器(11)的第一通孔(42)和用于接纳一个第二点火器(13)的第二通孔(44)，所述分隔板(40)基本上横遍所述下壳体(54)的内径，在所述充气器(10)工作过程中所述分隔板(40)可被推移，以使在所述辅燃烧室(33)内的压力超过所述主燃烧室(22)内的压力时所述分隔板(40)被向所述主燃烧室(22)推移。

2.如权利要求1所述的充气器(10)，其特征在于，所述分隔板(40)有一个周边表面(52)，所述周边表面在所述充气器(10)被激发之前接触于所述下壳体(54)的内表面。

3.如权利要求1所述的充气器(10)，其特征在于，还包括由所述上壳体(57)和所述下壳体(54)的焊接形成的焊缝卷边(64)，所述焊缝卷边(64)限制所述分隔板(40)沿所述主燃烧室(22)方向移动。

4.如权利要求1所述的充气器(10)，其特征在于，还包括一个用点火增强材料制造的环形或圆筒形的结构(32)，用于点燃所述辅燃烧室(33)里的气体生成物(20)，所述用点火增强材料制造的环形或圆筒形的结构(32)接纳所述第二点火器(13)，因而所述第二点火器(13)的着火可以点燃所述用点火增强材料制造的环形或圆筒形的结构(32)。

5.如权利要求1所述的充气器(10)，其特征在于，还包括一个具有多个通孔(24)的圆盘(23)，所述圆盘(23)将所述主燃烧室(22)里的所述气体生成物(20)与增强火药丸(15)分开。

6.如权利要求1所述的充气器(10)，其特征在于，所述上壳体(57)有围绕其圆周布置的、供充气气体流出所述充气器(10)的多个出口(63)。

7.如权利要求1所述的充气器(10)，其特征在于，所述第一过滤器(21)对所述主燃烧室(22)里的气体生成物(20)的燃烧产生的充气气体进行过滤，所述第二过滤器(36)对所述辅燃烧室(33)里的气体生成物(20)的燃烧产生的充气气体进行过滤，并且所述第一过滤器(21)和所述第二过滤器(36)是同轴的。

8.如权利要求1所述的充气器(10)，其特征在于，所述分隔板(40)有一个周边壁(50)，该周边壁(50)上有许多槽口(45)，这些槽口(45)允许所述辅燃烧室(33)里生成的充气气体绕过所述分隔板(40)流出所述充气器(10)。

9.如权利要求8所述的充气器(10)，其特征在于，所述周边壁(50)包括一个第一扩张部分(51)、一个轮廓部分(53)、以及一个第二扩张部分(52)，其中，所述第一扩张部分(51)从所述分隔板(40)延伸出来，所述轮廓部分(53)布置在所述第一扩张部分(51)和所述第二扩张部分(52)之间，其中，所述许多槽口(45)以这样一种方式位于所述第一扩张部分(51)、所述轮廓部分(53)和所述第二扩张部分(52)中，即：这些槽口(45)允许辅燃烧室(33)里生成的充气气体绕过所述分隔板(40)流出所述充气器(10)。

10.如权利要求9所述的充气器(10)，其特征在于，所述周边壁(50)内的所述槽口(45)仅部分地沿所述第二扩张部分(52)延伸，所述槽口(45)沿径向布置。

说明书

两级烟火式安全气囊充气器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于为车辆的安全束护气垫快速地提供充气气体的充气器，安全束护气垫在本技术领域也被称为安全气囊。本发明尤其涉及一种改进的两级充气器，它能够根据碰撞的严重程度、乘车人的体型大小和/或乘车人的位置以不同的充气速率给气囊充气。

背景技术

[0002] 充气器是用于在机动车辆发生碰撞时快速地给车辆的可充气安全气垫充气。烟火式充气器是通过燃烧能生成气体的物质(气体生成物)来提供充气气体。气体生成物包括燃料和氧化剂的混合物，其一旦点燃就产生气态的燃烧产物。烟火式充气器可以有一个或几个装有气体生成物的燃烧室。本文把有两个气体生成物燃烧室的烟火式充气器称为两级充气器，其两个燃烧室分别由各自的点火器独立地点火。

[0003] 两级充气器可有几种设想的着火方案。第一，主燃烧室着火而产生一定量的充气气体。第二，主燃烧室先着火，经过预定的延时之后，辅燃烧室着火。第三，主燃烧室和辅燃烧室同时着火。气囊里的气体压力对时间的函数关系被称为燃烧室的气体输出型面，在以上各着火方案中气体输出型面都是变化的。这种两级充气器有调整气体输出型面的灵活性，因此能给在不同位置上的不同体型尺寸的乘车人提供最大的保护。

[0004] 迄今已经开发了多种型式的两级充气器。其中一种型式是罐形的充气器，它有一个横遍充气器的内部空间的分隔板，该分隔板把充气器的内部空间分割成两级段或称两个燃烧室。US 6,199,906揭示了一种有第一和第二气体燃烧室的罐形充气器，其两个燃烧室布置成一个燃烧室叠置在另一个燃烧室的顶上。

发明内容

[0005] 本发明提供一种充气器，它包括：一个上壳体和一个下壳体，它们互相连接在一起而构成所述充气器的外壳；一个装有用于产生充气气体的可以燃烧的气体生成物的主燃烧室；一个装有用于产生充气气体的可以燃烧的气体生成物的辅燃烧室；以及一个用于把主燃烧室和辅燃烧室隔开的分隔板，其中，所述主燃烧室是一个由所述上壳体、一个第一过滤器和所述分隔板围成的空间，而所述辅燃烧室是一个由所述下壳体、一个第二过滤器和所述分隔板围成的空间，所述分隔板有用于接纳一个第一点火器的第一通孔和用于接纳一个第二点火器的第二通孔，所述分隔板基本上横遍所述下壳体的内径，在所述充气器工作过程中所述分隔板可被推移，以使在所述辅燃烧室内的压力超过所述主燃烧室内的压力时所述分隔板被向所述主燃烧室推移。

附图说明

[0006] 图1是本发明的充气器的剖视图。

[0007] 图2是图1的充气器的分解视图。

[0008] 图3是这种充气器的分隔板的立体图。

[0009] 图4A是靠在下壳体上的分隔板的放大视图。为了清楚，此图中没有表示出第二过滤器。

[0010] 图4B表示充气气体从辅燃烧室绕过分隔板的流动路径。为了清楚，此图中没有表示出第二过滤器。

具体实施方式

[0011] 在图1和2中，按照本发明构造的充气器10可给折扁的安全气囊(未示)提供充气气体。充气器10有通过对头焊接或任何其它适当的方法互相固定地连接起来的上壳体57和下壳体54。这里和权利要求书中所用的术语“上”、“下”、“向上”和“向下”是指在充气器10处于图1所示的装配状态时其各零部件的相对位置。由于采用焊接工艺，在上壳体
57和下壳体54之间的接头处形成向内和向外突出的焊缝卷边64。壳体是用诸如钢、低碳钢之类的金属材料制成的。上壳体57是杯形的，围绕其圆周设置有许多出口63。出口63为主燃烧室22和辅燃烧室33里的气体生成物20的燃烧产生的充气气体从充气器10流出提供了通路。下壳体54有用于接纳第一点火器固定器14的第一通孔55和用于接纳第二点火器固定器31的第二通孔56。第一通孔55和第二通孔56都是大致圆的。第一通孔55和第二通孔56都与充气器10的中心轴线间隔开。这里说的中心轴线就是穿过上壳体57和下壳体54的中心轴线。下壳体54上连接有一个突缘件60，其用于把充气器10固定于安全气囊(未示)。

[0012] 一个第一点火器11固定在第一点火器固定器14里，以及，一个第二点火器13固定在第二点火器固定器31里。第一点火器11和第二点火器13有同样的结构零部件并以同样的方式工作，但是在点火材料充装量方面第一点火器11不同于第二点火器13。第一点火器11用于点燃主燃烧室22里的气体生成物20，而第二点火器13用于点燃辅燃烧室33里的气体生成物20。图1所示的充气器10的主燃烧室22的容积比辅燃烧室33的容积大，所以，第一点火器11的点火材料充装量比第二点火器13的多。

[0013] 点火器与车辆的电子控制装置(未示)进行电的通讯。点火器有两个互相绝缘安装的电极12。两个电极12之间有把它们连接起来的搭桥导线，并且搭桥导线是埋置在诸如高氯酸锆钾的多层点火材料里。搭桥导线有电阻，在有电流流过搭桥导线时，搭桥导线就产生足以点燃点火材料的热量。电子控制装置接收来自一个或几个碰撞传感器和乘车人传感器的信号。一旦电子控制装置判定碰撞就要发生或正在发生，电子控制装置就对点火器发出点火信号，使点火器着火或点燃其内的点火材料。应该理解，本发明的充气器10可以用任何适当的点火器，包括采用半导体电桥或任何能替代搭桥导线的其它适当发热源的点火器。

[0014] 第一点火器11被固定在第一点火器固定器14里。图1中，一个圆盘23装在第一点火器固定器14上。圆盘23有几个通孔24。增强火药丸(enchancerpellet)15装在由圆盘23、第一点火器固定器14和第一点火器11围成的空间内。或者，也可以用一个环形的增强火药柱。增强火药丸15迅速燃烧生成能够点燃气体生成物20的热的燃烧气体。由增强火药丸15的燃烧产生的燃烧气体穿过通孔24进入主燃烧室22。第一点火器固定器14用焊接或其它适当的方法固定于下壳体54，一个硅橡胶垫圈25用于为第一点火器11建立有效的气体密封。

[0015] 气体生成物20装在主燃烧室22里。气体生成物20是能够迅速燃烧产生给气囊充气的充气气体的烟火材料。由主燃烧室22里的气体生成物20的燃烧产生的充气气体穿过第一过滤器21并通过出口63流出充气器10。第一过滤器21用作冷却热的充气气体的吸热器。第一过滤器21也用于截留住气体生成物20的燃烧产生的固体颗粒或灰渣以阻止它们进入气囊气垫。第一过滤器21可用压缩的编结金属丝或任何其它适当的材料制造。第一过滤器21与出口63之间隔开一个距离，以使第一过滤器21的外表面和上壳体57的出口63之间形成一个气隙或称气室。这个气室可以防止第一过滤器21堵塞出口63，如果第一过滤器21与上壳体57靠得很近和/或紧密接触，堵塞现象就可能发生。气室的存在可使充气气体遍布于整个第一过滤器21。如果没有气室，充气气体将找最近的路径穿过过滤器21直奔各出口63。各出口63由可破裂箔片61覆盖着，可破裂箔片61是一种极薄的金属片，其用粘结剂贴在各出口63上。

[0016] 第二点火器固定器31固定着第二点火器13。第二点火器13是用边缘翻咬或任何其它适当的方法固定在第二点火器固定器31内。第二点火器固定器31是通过诸如激光焊接之类的焊接连接于下壳体54，一个硅橡胶垫圈25用于给第二点火器13建立有效的气体密封。一个增强管(enhancer tube)34连接于第二点火器固定器31。增强管34有围绕其圆周布置的几个通孔35，其作为气体从第二点火器13流向辅燃烧室33的路径。一个用点火增强材料制造的环形或称圆筒形的结构32装在增强管34里，其部分地包围着第二点火器13，所述点火增强材料是一种能够迅速燃烧的烟火材料。用点火增强材料制成的环形或称圆筒形结构32是通过与第二点火器13的杯形金属壳的压配合来固定在位。第二点火器13炸碎并点燃用点火增强材料制造的环形或称圆筒形的结构32，后者又点燃辅燃烧室33里的气体生成物20。

[0017] 分隔板40把主燃烧室22与辅燃烧室33分隔开。分隔板40横遍下壳体54的直径。图3中，分隔板40上有用于接纳第一点火器固定器14的第一通孔42和用于接纳连接于第二点火器固定器31的增强管34的第二通孔44。分隔板40有一个形成第一通孔42的第一环形延伸部分41，并且第一环形延伸部分41向着主燃烧室22延伸。分隔板40还有一个形成第二通孔44的第二环形延伸部分43，并且第二环形延伸部分43也向着主燃烧室22延伸。这样的环形延伸增大了第一点火器固定器14和分隔板40之间的接触面积，也增大了增强管34和分隔板40之间的接触面积。这种增大的接触面积可减少充气气体从一个燃烧室向另一个燃烧室漏泄的可能性，而如有漏泄就会引起交感(sympathetic)的点燃。当来自一个燃烧室的充气气体点燃另一个燃烧室里的气体生成物20时就会发生交感的点燃。

[0018] 图3中，分隔板40有向外张的周边壁50。周边壁50有三段连续的外表面：第一扩张部分51、轮廓部分53和第二扩张部分52。第一扩张部分51是从分隔板40延伸超出的周边壁50的第一部分。轮廓部分53延伸过第一扩张部分51，而最后，第二扩张部分52延伸过轮廓部分53。分隔板40的周边壁50上切出多个槽口45。槽口45沿圆周方向均匀地间隔开，并沿径向布置。槽口45的宽度约为1mm。槽口45位于第一扩张部分51、轮廓部分53和第二扩张部分52上。在本发明中，槽口45没有形成在把周边壁50的底缘46上。槽口45可以全然不延伸到第二扩张部分52，无论如何不能延伸到周边壁50的底缘46。这一结构特点能够把主燃烧室22密封于辅燃烧室33，这将在下文讨论。

[0019] 第二扩张部分52有与下壳体54的内表面互补的表面，如图1和4A所示。在充气器10被激发之前，周边壁50的第二扩张部分52靠在下壳体54的内表面上，但是，分隔板40的周边壁50不是牢固地连接于下壳体54，不仅周边壁50不是牢固地连接于下壳体54，而且整个分隔板40不是牢固地连接于充气器10的任何部分，这使得在充气器10的着火过程中分隔板40可以被推移。

[0020] 本发明的充气器10有两个互不关连的点火链。第一点火器11起燃第一点火链，而第二点火器13点燃第二点火链。第一点火器11和第二点火器13各有自己的点火材料，诸如高氯酸锆钾。第一点火器11的点火材料点燃第一点火器11周围的增强火药丸15。第二点火器13的点火材料点燃用点火增强材料制造的环形或称圆筒形的结构32。增强火药丸15和用点火增强材料制造的环形或称圆筒形的结构32都包括由燃料和氧化剂组成的能够迅速燃烧的烟火材料。燃料可从下列中选择一种或几种：三唑、四唑、氨基四唑、硝基胍、胍硝酸盐、以及同类物。氧化剂可从下列中选择一种或几种：氧化物、硝酸盐、硝酸胺、氯酸盐、以及同类物。增强火药丸15和用点火增强材料制造的环形或称圆筒形的结构32可以有同样的化学配方。增强火药丸15点燃主燃烧室22里的气体生成物20，而用点火增强材料制造的环形或称圆筒形的结构32点燃辅燃烧室33里的气体生成物20。气体生成物20是包括燃料和氧化剂的烟火材料。其燃料可从下列中选择一种或几种：三唑、四唑、氨基四唑、硝基胍、胍硝酸盐、以及同类物。其氧化剂可从下列中选择一种或几种：氧化物、硝酸盐、硝酸胺、氯酸盐、以及同类物。增强火药丸15、用点火增强材料制造的环形或称圆筒形的结构32、以及气体生成物20可以用相同的燃料和氧化剂制造。通常，增强火药丸15和用点火增强材料制造的环形或称圆筒形的结构32的燃烧温度比气体生成物20的燃烧温度高。增强火药丸15的用途是迅速点燃主燃烧室22里的气体生成物20，而用点火增强材料制造的环形或称圆筒形的结构32的用途是迅速点燃辅燃烧室33里的气体生成物20。

[0021] 一发生碰撞，电子控制装置(未示)就对充气器发出点火信号。本发明设想了几种不同的着火方案：单级输出、延时输出、以及全力输出。单级输出发生在只有第一点火器11收到点火信号时，其结果是在主燃烧室22里生成的充气气体被放出去。延时输出的情况是，首先第一点火器11被激发，经过一个预定的时间之后，第二点火器13被激发。当第一点火器11和第二点火器13同时被激发着火时就产生全力输出。

[0022] 第一点火器11一收到电信号就被激发而点燃点火材料，其又点燃增强火药丸15。增强火药丸15的燃烧生成的热的燃烧气体快速流过圆盘23上的通孔24而进入主燃烧室
22。接着，主燃烧室22里的气体生成物20被点燃，产生的充气气体穿过第一过滤器21并通过出口63从充气器10流出。在图4A中，主燃烧室22里产生的充气气体不会流进辅燃烧室33，因为主燃烧室22里气体生成物20的燃烧形成的压力沿朝向燃烧室的方向作用在分隔板40上。主燃烧室22里的气体生成物20的燃烧产生的压力把分隔板40向下压。这一压力可保持分隔板40的第二扩张部分52的表面和下壳体54的内表面之间的面对面接触。由于槽口45不是延伸到周边壁50的底缘46，所以围绕分隔板40的周边壁50没有充气气体从主燃烧室22流向辅燃烧室33的路径。气体生成物20的燃烧产生的压力会使上壳体57的顶面向上鼓凸(未示)。本发明的充气器10包括一个过滤器密封件62，其用于防止在上壳体57的顶面向上鼓凸时充气气体绕过第一过滤器21流出去。过滤器密封件62是杯形的并且是压配合于第一过滤器21内。在充气气体流出主燃烧室22的过程中，过滤器密封件62是阻止充气气体绕过第一过滤器21的屏障。

[0023] 第二点火器13一收到电信号就被激发，它又点燃用点火增强材料制造的环形或称圆筒形的结构32。用点火增强材料制造的环形或称圆筒形的结构32的燃烧生成的热的燃烧气体使辅燃烧室33里的气体生成物20着火。热的充气气体流过第二过滤器36。第二过滤器36和第一过滤器21是同轴的。如果辅燃烧室33里的压力高于主燃烧室22里的压力，则压力差将把分隔板40向主燃烧室22推移。在辅燃烧室33里的压力高于主燃烧室22里的压力时，分隔板40向上移动，直至其向上的移到受到焊缝卷边64的阻止。焊缝卷边
64能够阻止分隔板40继续向主燃烧室22移动，并且焊缝卷边64与周边壁50的第一扩张部分51和/或轮廓部分53接触。为了确保焊缝卷边64不阻碍来自辅燃烧室33的充气气体流，在分隔板40的周边壁50上开出了许多槽口45。即使在焊缝卷边64与周边壁50互相面接触时，来自辅燃烧室33的充气气体也能通过槽口45绕流过焊缝卷边64，如图4B中的箭头所示。充气气体将进一步通过出口63从充气器10流出。为了使辅燃烧室33里的气体生成物20的燃烧产生的充气气体流出充气器10，充气气体必须绕流到分隔板40的外面去才能到达上壳体57上的出口63。

[0024] 燃烧室内的压力决定着分隔板40的移动。在所有设想的三个着火方案中，一开始分隔板40都将被压靠在下壳体54的内表面上，而将主燃烧室22密封于辅燃烧室33。在单级输出方案中，在主燃烧室22里的气体生成物20的整个燃烧过程中，分隔板40将始终保持接触于下壳体54。在延时输出方案中，在主燃烧室22里的气体生成物20的燃烧过程中，分隔板40将压靠在下壳体54上。一旦辅燃烧室33里的气体生成物20被点燃，分隔板40将保持靠在下壳体54上，直到辅燃烧室33内的压力超过主燃烧室22内的压力。在这时，分隔板40将向主燃烧室22移动而允许辅燃烧室33里生成的充气气体流出充气器10。在全力输出方案中，两个燃烧室里的气体生成物20同时燃烧。分隔板40保持与下壳体54接触，直到辅燃烧室33内的压力超过主燃烧室22内的压力。

[0025] 如果充气器有可能暴露于火或其它极热的热源，可将充气器设计成能够以正常方式自动点火并起作用。可以把一个自动点火元件(未示)放置成与下壳体54紧密热接触，以及把另一个自动点火元件(未示)放置成与上壳体57紧密热接触。在出现暴露于高温的情况时，两个自动点火元件就点燃主和辅燃烧室里的气体生成物20。如果充气器里没有自动点火元件，其中的气体生成物20可能熔化，这将改变气体生成物20的冲击特性。