专利名称：气体发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气体发生器，该气体发生器安装在各种汽车中并适用于气囊以便在汽车受到撞击时保护乘客。本发明还涉及一种气体发生器，用于在汽车受到侧向撞击时保护乘客，以及涉及一种气体发生器制造方法。
背景技术：
用于汽车中气囊系统的一种气体发生器采用一种产气剂、一种液体燃料和诸如一氧化二氮这样的液态气体作为使气囊充气的手段。而且，一种采用二氧化碳作为充气手段的气体发生器披露在蓄集液化气气体发生器的基本原理(Bart E.Adams和Mohamed E.Labib，1999-01-1068)之中。这样一种气体发生器被要求执行使气囊充气的功能，并考虑到减小汽车本身的重量而被要求减小尺寸和重量。
作为用于汽车充气式安全装置的一种气体发生器，为了按照汽车中座位的位置，诸如司机一侧、乘客一侧等，最佳地保护乘客，已知有多种气体发生器，诸如用于司机一侧的气体发生器，用于挨着司机的乘客一侧的气体发生器，用于侧向碰撞的气囊气体发生器，用于帘幕式气囊的气体发生器，用于膝垫气囊的气体发生器，用于可充气安全带的气体发生器，用于管式系统的气体发生器和用于预紧器的气体发生器。
在这些气体发生器之中，用于帘幕式气囊的气体发生器在瞬间使气囊充气和鼓起，以便当汽车在侧向上受到撞击时形成几厘米厚的一道帘幕而遮住汽车的窗户。帘幕式气囊是为了防护乘客不受从汽车侧向施加的撞击和汽车翻倒时的撞击。因此，与汽车受到来自前方或后方的撞击的情况相比，必需缩短气囊充气的时段。其次，考虑到翻倒所用时间，充气的持续时间必须设定为大约几秒钟。
一如上述，在用于帘幕式气囊的气体发生器中，气囊充气的时段必须缩短而充气的持续的时间必须延长。因此，采用了用一种加压介质而非一种产气剂使气囊充气的方法。在使用产气剂的燃烧气体时，气囊可以瞬时被充气，不过，由于已充气气囊内部的高温，气囊因相对于环境温度的温差而被冷却并立即瘪下。
另一方面，在只使用加压介质时，加压介质的温度由于压力释放而降低，而气囊中的温度也降低了。因此，气囊由相对于环境温度的温差而加热，且充气的持续时间可以保持大约几秒钟。不过，在只用加压介质使气囊充气的情况下，在环境温度低时，会出现充气延缓的不利情况，且必须予以补救以提高作为一种产品的可靠性。其次，为了可靠地防护乘客免受来自侧向的撞击，还需要在更短时间内使气囊充气。这时，用于帘幕式气囊的气体发生器安装于比如靠近后座的一个支柱，而且由于装设空间有限，要求尽可能地减小尺寸，考虑到减小汽车本身的重量还要求减小重量以及尺寸。
不仅帘幕式气囊气体发生器，而且其他各种气体发生器，从需要减小汽车本身的重量出发，都需要尺寸和重量较小，以及从减少零部件数量和生产成本出发，都需要简化生产过程。
作为相关的传统技术，一种使用氦气和氢气使一柔软容器充气的装置披露在美国专利第5527066号之中，一种使用加压惰性气体的用于气囊的气流装置披露在美国专利第5782486号之中。一种用氮气或氦气使气囊充气的气囊装置披露在美国专利第3680886号之中。一种使用加压气体和产气剂的用于气囊的侧向气体发生器外壳披露在美国专利第5803493号之中。一种使用氩气或氮气作为加压气体的加压气体气体发生器披露在JP-U No.3031246之中。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以进一步减小尺寸和重量的气体发生器。作为以上目的解决办法，本发明提供了一种气体发生器，包括一外壳，其中装填一种包含二氧化碳的加压介质；一种燃烧剂，用于加热加压介质，以及一点火装置，用于点燃燃烧剂。
在本发明中，加压介质可以是单独的二氧化碳，或者二氧化碳与其他气体的混合物。如果二氧化碳与其他气体的组合用作加压介质，二氧化碳在加压介质中的含量不低于20mol％，比较可取的是不低于50mol％，而更为可取的是不低于80mol％。
作为其他气体，可以采用诸如氦、氩和氖这样的惰性气体，或者氮气、一氧化二氮气体(笑气)或类似气体。考虑到燃烧剂的燃烧效率，氧气可以包含在加压介质之中。氧气的数量按照燃烧剂的种类予以确定，且在加压介质中等于或多于1mol％和最大等于或少于25mol％是可取的。其次，最好是，大约1至10mol％的氦包含在加压介质之中，使得可以有效地检测气体泄漏。
最好是，装填压力设定为不低于4MPa。上限值根据加压介质的组成而变化，但最大上限值可以设定为200MPa。
当装填90％液体二氧化碳时，二氧化碳的装填密度(charging density)是23400mol/m3。在氩的情况下，当装填压力是30MPa时，装填密度是12000mol/m3。在氦气情况下，当装填压力是50MPa时，装填密度是16400mol/m3。因此，当装填二氧化碳时，与30MPa下装填氩气情况相比，容积可以减小至大约51％，而与50MPa下装填氦气情况相比，容积可以减小至70％。因而，气体发生器外壳的长度或直径可以减小以提高装填压力。因此，气体发生器整体上尺寸和重量可以减小。
用在本发明之中的燃烧剂不是为了用燃烧气体使气囊充气，而是为了通过加热加压介质来促进气囊的充气。因而，燃烧剂并不特别地加以限制，只要燃烧剂具有以上功能即可，且可以使用以销酸盐为主要成份的火药(硼硝石或类似物)、以高氯酸盐为主要成份的火药、无烟火药或类似物。
本发明气体发生器的尺寸和重量可以减小，并能瞬间和可靠地使气囊充气而不受环境温度变化的影响。
而且，本发明的另一目的是提供一种气体发生器，其在操作性能方面得以改进并不受环境温度的影响，且其中可以适当地保持充气速度和充气时间，因为达到获得最大压力的时段较短且最大压力的持续时间较长。
本发明的气体发生器可以应用于用于帘幕式气囊的气体发生器、防止侧向碰撞的侧向气体发生器之中的任何一种。以下的说明基于本发明应用于帘幕式气囊气体发生器的情况。
作为以上目的的解决办法，本发明提供了一种气体发生器，包括一气体发生器外壳，其中装填有加压介质并在一端处设置一开孔；以及一扩散部分，固定于气体发生器外壳的开孔一侧并配设有排气口用于在启动时排放从开孔流出的加压介质，其中扩散部分与气体发生器外壳开孔之间的用于加压介质的流出路径由一可破裂板片封闭，且设置有用于可破裂板片的破裂装置，以及满足选自以下要求(a)、(b)和(c)之中的一项、两项或三项要求要求(a)填充在气体发生器外壳之内的加压介质在0℃和1013.25hPa下具有不低于400m/sec的音速(sound velocity)；由于汽车实际上使用在诸如从夏至冬这样一个广泛的温度范围之内，所以气体发生器必须在一个宽的温度范围内可靠地启动。如果加压介质的音速小，则加压介质的排放速度在一低于常温的温度下就会变小，而帘幕式气囊的充气可能被延缓。满足要求(a)时，无论环境温度如何，可以瞬时和可靠地使帘幕式气囊充气，但可获得几秒钟的充气时间，此外气囊的充气时间可以缩短。
加压介质在0℃和1013.25hPa(一大气压)下的音速最好是不低于700m/sec，而更为可取的是不低于900m/sec。
加压介质并不特别地受到限制，只要其在0℃和1013.25hPa的压力下的音速不低于400m/sec即可，但是为安全起见，最好是仅只选自诸如氦气(970m/sec)、氖气(435m/sec)、氩气(319m/sec)和氮气(337m/sec)等惰性气体中的一种或至少两种的混合物。氦和/或氖更为可取，而另外比如可以采用氮气和/或二氧化碳添加于氦的混成气体。加压介质在20℃下的装填压力在最大压力时可以是约35000kPa。
如果加压介质只包括氩气，则气体发生器外壳的内部随着压力的陡然释放而被冷却，而且，出现一种问题，使得压力的上升时间被延长了。为解决这一问题，必须引燃诸如火药等燃烧剂以提高内部压力。不过，要求(a)可以免除对用于加热加压介质的燃烧剂的需要。
要求(b)气体发生器外壳中加压介质在20℃下的装填压力不低于40000kPa；在传统气体发生器情况下，加压介质的装填压力最大时是35000kPa。但当通过缩短纵向尺寸而装填压力被增大到不低于40000kPa时，气体发生器外壳的尺寸和重量可以减小。加压介质的装填压力最好是不低于50000kPa，而上限值可以设定为最大200000kPa。
要求(c)排气口的总面积(A1)和开孔的面积(A2)设定为满足A1/A2≤1。
通过设定要求(c)为A1/A2≤1，启动时加压介质的排放压力被控制到一适当的压力。如果A1/A2超过1，则充气速度仅由A2确定，并因而，充气速度不易调节。不过，如果不需调节充气速度，则A1/A2可以超过1。可取的是，要求(c)是A1/A2≤1，比较可取的是A1/A2≤0.95，而更为可取的是A1/A2≤0.85。A1/A2的下限值最小可以是0.015。在此情况下，最好是A2尽可能地大，使得加压介质比较顺利地被排出，而且最好是，最大的A2大约与宽度方向上气体发生器外壳的横截面积一样。
作为以上问题的解决办法，本发明提供一种气体发生器，包括一气体发生器外壳，其中装填有加压介质并在一端处设置一开孔，以及一扩散部分，固定在气体发生器外壳的开孔一侧并配设有排气口用于在启动气体发生器时排放从开孔流出的加压介质，其中扩散部分与气体发生器外壳的开孔之间的用于加压介质的流出路径用一可破裂的板片封闭，而气体发生器还包括一用于可破裂板片的破裂装置，所述排气口畅开，而扩散部分的内部处在常压下。
在此发明中，也最好是，气体发生器具有选自上述要求(a)、(b)和(c)之中的一项、两项或三项要求。
以上各发明可以具有一种结构，使得用于可破裂板片的破裂装置设置在扩散部分中，或者另外，具有一种结构，使得可破裂的板片、破裂装置和扩散部分设置在气体发生器外壳纵向上相对两端附近。
以上各发明可以具有一种结构，使得扩散部分具有一过滤器，而加压介质经由过滤器被排出排气口。
在该气体发生器中，没有气体发生剂被引燃，以致没有高温燃烧气体生成。不过，当点火器包含点火药作为可破裂板片的破裂装置时，上述过滤器可以防止燃烧残渣被排出排气口，并且还可以防止可破裂板片的碎片被排出排气口。
在各发明中，可以采用一种气体发生器外壳，其中一管子的一端是封闭的，而扩散部分连接于另一端。
通过用一管子制成气体发生器外壳，与用一块板制成的气体发生器外壳相比，不造成纵向接缝，以致可以提高抗压能力和耐久性。
在每一以上发明中，可破裂板片安装于气体发生器外壳的开孔一侧或扩散部分一侧。
本发明的气体发生器可以瞬间和可靠地使气囊充气而不受环境温度变化的影响。其次，获得最大压力的时段可以缩短，而最大压力的持续时间可以延长。其次，加压介质的排放速度可以调节。
本发明还有一项目的是提供一种气体发生器，能够简化各制造步骤、提高产品的抗压能力和耐久性，以及减小气体发生器的尺寸和重量，并提供气体发生器的制造方法。
本发明可以用作一种帘幕式气囊的气体发生器或一种防止侧向碰撞的侧向气体发生器，但以下的说明是基于本发明用作帘幕式气囊的气体发生器的。
作为解决办法，本发明提供一种气体发生器，包括一气体发生器外壳，其中装填有加压介质并在一端处设置一开孔，以及一扩散部分，固定于气体发生器外壳的开孔一侧并配设有排气口用于在启动气体发生器时排出从开孔流出的加压介质，其中扩散部分与气体发生器外壳开孔之间的用于加压介质的流出通径由一可破裂的板片封闭，而用于可破裂板片的破裂装置设置在扩散部分中，其中气体发生器外壳的管子的一端是封闭的，而扩散部分连接于气体发生器外壳的另一端。
通过用一管子制成气体发生器外壳，与用一块板制成的气体发生器外壳相比，不造成纵向接缝，以致可以提高抗压能力和耐久性。
为了制造气体发生器外壳，一根在纵向整个长度上具有一致直径的管子是可取的。更为可取的是，气体发生器外壳是按照模锻方法或旋压方法成型管子而获得的，而加压介质从气体发生器外壳封闭端一侧装填的。
在上述每一发明中，可破裂的板片安装于气体发生器外壳的开孔一侧或扩散部分一侧。
另外，本发明提供一种制造上述气体发生器的方法，包括的各步骤致使在封闭管子的一端时留有细小孔眼，从此细小孔眼装填加压介质，而后封闭此细小孔眼。
在使用一板的情况下，制造气体发生器外壳时需要弯折板材的步骤、焊接接缝的步骤和封闭开孔的步骤。然而，在使用一管子的情况下，只需要封闭开孔的步骤，以致可以简化制造过程和降低制造成本。其次，焊点数量减少了，而且加压介质泄漏的可能性变小了。
在以上制造方法中，最好是按照模锻方法或旋压方法加工管子，在细小孔眼内装入一密封销，装填加压介质，而后焊接和封闭密封销。
“模锻方法”是一种锻造，以致材料在有待模压的纵向和垂直方向上受压。“旋压方法”是一种称作镘板—旋压法的方法，其中一金属管或预成型金属管以高速旋转，旋压或成形滚轮压靠此管而制成具有圆形截面的空心产品。
本发明的气体发生器尺寸和重量可以减小而不劣化抗压能力和耐久性。另外还有，应用了本发明的制造方法，简化了制造过程，以及可以降低制造成本。
本发明的气体发生器可以用于各种气体发生器，诸如司机侧气体发生器、紧靠司机的乘客侧气体发生器、侧面气囊气体发生器、帘幕式气囊气体发生器、膝垫气囊气体发生器、可充气安全带气体发生器、管状系统气体发生器和预紧器气体发生器。
本发明的气体发生器可以用于帘幕式气囊的气体发生器。帘幕式气囊气体发生器安装于以帘幕形式鼓胀起来的气囊。当一部汽车翻倒时，帘幕式气囊可以防止乘客从汽车窗口甩出并形成像是一道帘幕的挡墙。本发明的气体发生器可以安装于用于保护乘客免于侧向碰撞的气囊。
图1是本发明一种气体发生器的纵向剖面视图；图2是一曲线图，表明在实施例1和对比范例3中进行的一60升评价罐内压试验中压力随时间的变化；图3是本发明一种气体发生器的纵向剖面视图；图4是一曲线图，表明在实施例3和4以及对比范例5和6中进行的60升评价罐内压试验中压力随时间变化；图5是一曲线图，表明在实施例5和6以及对比范例7中进行的60升评价罐内压试验中压力随时间变化；图6是用于说明一模锻加工的视图；以及图7是用于说明一旋压加工的视图。
具体实施例方式
附图标记的说明110气体发生器112气体发生器外壳120第一可破裂板片
130扩散部分136第二可破裂板片10气体发生器12气体发生器外壳19可破裂板片20扩散部分26点火器14开孔19可破裂板片22排气口本发明优选实施例(1)本发明的一项实施例将按照附图予以说明。图1是本发明一种气体发生器110的纵向剖面视图。
一气体发生器外壳112是一圆筒形耐压容器。作为加压介质的二氧化碳(液体)在不低于4MPa的装填压力下装入内部空间113。二氧化碳是从设置在气体发生器外壳112侧表面上的一细小孔眼装入的，而此细小孔眼，如附图上的140所示通过焊接封闭起来。
气体发生器外壳112的一端设置有一燃烧室壳体115，该壳体115与气体发生器外壳112制成一体以伸进内部空间113。一燃烧室116，其中填装有一种燃烧剂117，设置在燃烧室壳体115之内。燃烧剂117的种类和数量不受限制，只要其燃烧气体可以加热加压介质即可，而且，比如，可以使用几克诸如硼硝石这样的火药，或者另外可以使用一种液体燃料、一种气体燃料或一种液体燃料或者气体燃料与氧化剂的组合物。
一燃烧气体通路119，从燃烧室116延伸到内部空间113，设置有一第一可破裂板片120。由于燃烧气体通路119是中途完全封闭的，所以，燃烧室116被保持在正常的环境大气压力之下。
作为点火手段的点火器122设置得与燃烧室116接触。点火器122通过对气体发生器外壳112的一端123进行弯边予以固定。气体发生器外壳112的一端由点火器122予以封闭。
气体发生器外壳112的另一端配设有一扩散部分130。扩散部分130的侧表面具有所需数量的排气口131，用于把包括加压介质和燃烧气体的混合气体排至外部，还具有一由金属丝网制成的过滤器132，设置得从内侧盖住排气口131。混合气体总是经由过滤器132从各排气口131排到外面。
一混合气体通路135，从扩散部分130延伸到内部空间113，配设有一第二可破裂板片136。由于混合气体通路135是完全封闭的，所以，扩散部分130也被保持在常压下。
一混合气体流入室138设置在第二可破裂板片136与内部空间113之间。混合气体流入室138与气体发生器外壳112制成一体并伸向内部空间113。所需数量的连通孔眼139设置在混合气体流入室138的侧表面上。
下面将说明气体发生器110的操作。在被装于一部汽车上时，气体发生器110被安装，其包含在一个组合诸如一触发信号输出装置和一模件壳体的系统中，触发信号输出装置包括一撞击传感器和一控制单元，而模件壳体容放气体发生器110和一气囊。一当在汽车受到撞击而收到来自上述系统中的撞击传感器的信号时，点火器122即被触发，燃烧剂117被点燃和燃烧而生成高温燃烧气体，燃烧气体使第一可破裂板片120破裂。
然后，高温燃烧气体流进内部空间113。由于加压介质(二氧化碳)受热和膨胀而增大内压，混合气体经由连流通孔眼139流进一混合气体流入室138而增大压力，使第二可破裂板片136破裂。在混合气体流过混合气体通路135和过滤器132之后，气体从排气口131被排出以使气囊充气。
本发明的优选实施例(2)本发明的另一项实施例将按照附图予以说明。图3是本发明的一种用于帘幕式气囊(curtain air bag)的气体发生器10的纵向剖面视图。
首先，将说明本发明的实施例(2)-1。一气体发生器外壳12的一端具有一开孔14，而气体发生器外壳12的另一端是封闭的。内部空间16填装有一种加压介质，加压介质只包括一种在0℃、1013.25hPa下具有不低于400m/sec音速的惰性气体。加压介质从气体发生器外壳12一端上的一个细小孔眼装入。一密封销配装到此细小孔眼之中，而后通过焊接封住细小孔眼。附图标记10指明细小孔眼通过焊接封住的状态。气体发生器外壳12沿宽度方向的截面是圆形的，而开孔14也是圆形的。
一扩散部分20在连接部分18处通过焊接而在开孔14一侧固定于气体发生器外壳12。扩散部分20的一外部壳体形成有一扩散外壳28。扩散部分20具有一排气口22，用于在启动时排出从开孔14流出的加压介质，以及一由金属丝网制成的过滤器24，设置得从内侧盖住排气口22。因而，加压介质总是经由过滤器24被排出排气口22。
排气口22的总面积(A1)和气体发生器外壳12的开孔14的面积(A2)设定为A1/A2≤1，可取的是A1/A2≤1，更为可取的是A1/A2≤0.95，而尤为可取的是A1/A2≤0.85。最好是，A1/A2的最低值是0.015。
气体发生器外壳12的开孔14由一配置于扩散部分20的可破裂板片19封住。在启动前，气体发生器外壳12的内部空间16保持在高压气密状态下，而扩散部分20处在常压之下。这样一种气体发生器外壳12可以采用均匀直径的管子按照模锻方法制成。
扩散部分20配设有一点火器26，具有点火药作为可破裂板片19的破裂手段。点火器26配装于一扩散外壳28中并安装于扩散部分20，并通过弯折扩散外壳28的一端29而固定。附图标记30表示一导电销，用以向点火器26供电；附图标记31表示一密封圈；以虚线表示的附图标记32表示一连接器，有待在气体发生器装于汽车时连接于电源。
下面，将说明用于一种帘幕式气囊的气体发生器10的启动操作。在被装于一部汽车上时，用于一种帘幕式气囊的气体发生器10被安装，其包含在一个组合诸如一触发信号输出装置和一模件壳体的系统中，触发信号输出装置包括一撞击传感器和一控制单元，而模件壳体容放用于帘幕式气囊的气体发生器和一帘幕式气囊。一当在汽车受到撞击而接收到来自上述系统中的撞击传感器的信号时，点火器26即被触发，点火药被引燃和燃烧而使第一可破裂板片19破裂。
开孔14由于可破裂板片的破裂而打开，而内部空间16之内的加压介质经由过滤器24被排出排气口22以使帘幕式气囊充气。此时，加压介质的排放压力由排气口22予以控制，而过滤器24防止点火药残渣和可破裂板片19的碎片被喷入帘幕式气囊。
加压介质具有400m/sec的音速，而因此可以在10至20msec内使气囊充气并鼓起而不受汽车内部温度变动的影响。于是，处于高压的加压介质一口气地释放，而已充气气囊之内的温度变低，但由于与环境温度的温差而仍暖热，从而气囊的充气保持几秒种。
下面，将说明本发明的实施例(2)-2。实施例(2)-2中用于帘幕式气囊的气体发生器10的结构基本上与实施例(2)-1的一样，将只说明结构上的不同之处。
一气体发生器外壳12的内部空间16填装有加压介质，加压介质包括不低于40000kPa压力下的惰性气体，且最高值可以设定为最大200000kPa。在此实施例中，为了增大装填压力，气体发生器外壳直径是一致的，而其长度与其中装填压力为35000kPa的情况相比缩短大约70％。
第二实施例的用于帘幕式气囊的气体发生器10的操作与第一实施例的一样。
当本发明的气体发生器用作一侧向气体发生器时，气囊直接地或通过一适当的适配器连接于排气口22的一部分。
本发明的优选实施例(3)本发明的另一项实施例将按照附图予以说明。图3是本发明的一种用于帘幕式气囊的气体发生器10的纵向剖面视图。
一气体发生器外壳12的一端具有一开孔14，而其另一端是封闭的。内部空间16填装有一种加压介质，加压介质包括在最大35000kPa压力下的一种惰性气体。气体发生器外壳12在宽度方向上的截面是圆形的，而开孔14也是圆形的。
通过模锻方法或旋压方法制造的气体发生器外壳12基本上是封闭的，例外的是在一端处有一细小孔眼。细小孔眼是加压介质的装填孔眼。在扩散部分20连接于气体发生器外壳12之后，从细小孔眼装填加压介质。然后，细小孔眼用一密封销塞住，后者具有基本上与细小孔眼一样的直径。气体发生器外壳12在密封销部位处进行焊接而被完全封闭。附图标记40指明细小孔眼通过焊接被封闭的状态。
实施例(3)的各构成零件与实施例(2)之中的那些是一样的。
用于帘幕式气囊的气体发生器可以满足下述各项要求(a)、(b)和(c)的一或二或三种要求。
要求(a)填装在气体发生器外壳之中的加压介质在0℃、1013.25hPa下具有不低于400m/sec的音速；要求(b)气体发生器外壳中加压介质的装填压力在20℃下不低于40000kPa；以及要求(c)(各)排气口的总面积(A1)和开孔的面积(A2)设定为满足A1/A2≤1。
由于一部汽车实质上用在诸如从夏至冬这样的一个很宽的温度范围之内，所以各类气体发生器都必须在一个很宽的温度范围之内可靠地启动。如果加压介质的音速小，加压介质的排放速度在低于常温的温度下就变小，而帘幕式气囊的充气就可能被延迟了。通过满足要求(a)，无论环境温度如何，可以瞬时地和可靠地使帘幕式气囊充气，并且获得几秒钟的充气时间，此外气囊的充气时间可以缩短。
在0℃、1013.25hPa(1atm)下满足要求(a)的加压介质的音速可取的是不低于700m/sec，而更为可取的是不低于900m/sec。
满足要求(a)的加压介质不受特别限制，只要其在0℃、1013.25hPa压力下的音速不低于400m/sec，但从安全角度来看，选自只是诸如氦(970m/sec)、氖(435m/sec)、氩(319m/sec)和氮气(337m/sec)等惰性气体中的一种、或至少两种的混合物是可取的。氦和/或氖更为可取，且另外，比如，可以采用一种其中氦气添加有氮气和/或二氧化碳的混合气体。加压介质在20℃下的装填压力可以是最大压力大约35000kPa。
在传统的用于帘幕式气囊的气体发生器的情况下，加压介质的装填压力最大是35000kPa，但是，如果通过缩短纵向尺寸把装填压力增大到40000kPa或更高以满足要求(b)，则气体发生器外壳在尺寸和重量上可以减小。加压介质的装填压力最好是不低于50000kPa。
通过设定要求(c)为A1/A2≤1，启动时的加压介质的排放压力被控制于某一适当压力。如果A1/A2超过1，则充气速度只由A2确定，因而充气速度不易调节。不过，如果不必要调节充气速度，则A1/A2可以超过1。可取的是，要求(c)是A1/A2≤1，更为可取的是A1/A2≤0.95，而尤为可取的是A1/A2≤0.85。在此情况下，最好是A2尽可能地大，使得加压介质排放得更为顺利，而且最好是，A2最大值大约与气体发生器外壳在宽度方向上的横截面积是一样的。
范例本发明将参照各范例更为具体地予以说明。不过，本发明并不限于此。
范例1制造了一种具有如图1所示结构的气体发生器。作为加压介质，二氧化碳(液体)在6MPa的装填压力下(装填密度为23400mol/m3；38g)进行装填。4.5g的硼硝石用作燃烧剂。气体发生器具有30mm的最大直径，150mm的长度，以及总重量是300g。对此气体发生器进行60L评价罐测试并测得压力曲线。其结果示于图2之中。
对比范例1使用氩气代替二氧化碳，制造了一种具有与范例1的气体发生器结构相同的气体发生器，装填压力为30MPa(装填密度为12000mol/m3；41g)。气体发生器具有30mm的最大直径，250mm的长度，以及总重量为400g。
对比范例2使用氦气代替二氧化碳，生产一种不具有燃烧剂的气体发生器，装填压力为50MPa(装填密度为16400mol/m3；4.1g)。气体发生器具有30mm的最大直径，200mm的长度，以及总重量为280g。
对比范例3使用二氧化碳作为加压介质，生产一种不具有燃烧剂的气体发生器。装填压力为6MPa(装填密度为23400mol/m3；45g)。气体发生器具有30mm的最大直径，140mm的长度，以及总重量为280g。对此气体发生器进行了60L评价罐测试并测定了压力曲线。其结果示于图2之中。
图2中显然可见，就范例1的气体发生器而言，压力达到最大压力的时间周期是适当的，而最大压力的持续时间长。另一方面，在对比范例3气体发生器的情况下，由于不包含燃烧剂，气体发生器的重量比实施例1的轻，而压力几乎不上升。这是因为，随着压力迅速地释放，气体发生器外壳内部被冷却。
范例2采用示于图3之中的气体发生器，氦气(音速为970m/sec)作为加压介质予以装填，装填压力为50000kPa。气体发生器装入一通常使用的气囊系统(气囊最大充气容积为25L)，而气体发生器在20℃环境中被启动。气囊在大约10msec后被充气到最大程度，而充气最大的状态被保持大约10秒钟。
对比范例4在除了氩气(319m/sec)用以代替氦气之外的与范例2一样的条件下，气体发生器在20℃环境中启动，气囊在大约80msec后被充气到最大程度，而充气最大的状态被保持大约10秒钟。
范例3和4；对比范例5和6
对图3之中所示的气体发生器进行评价罐内压试验，采用23℃下的60L评价罐，而将加压介质和装填压力设定为以下各值。气体发生器外壳的容积在范例3中是104.5ml(直径30×长度232mm)，在范例4中是142.2ml(直径30×长度294mm)，在对比范例5中是104.5ml(直径30×长度232mm)，以及在对比范例6中是142.2ml(直径30×长度294mm)。获得的各压力曲线中随时间的变化示于图2之中。
加压介质 装填压力(kPa)范例3氦100％ 50000范例4氦100％ 32000对比范例5氩96％，其余为氦 50000对比范例6氩96％，其余为氦 32000图4中显然可见，与对比范例5和6相比，范例3和4中压力达到最大压力的时间周期缩短了。
范例5和6，以及对比范例7氦气在50000kPa的装填压力下装入图3之中所示的气体发生器，同时把A1/A2调整到以下各值。采用在23℃下的60升评价罐对这些气体发生器进行评价罐内压试验。所获得的各压力曲线中随时间的变化情况示于图5之中。
范例5A1/A2＝33mm2/33mm2＝1.0范例6A1/A2＝15.7mm2/33mm2＝0.47对比范例7A1/A2＝63.5mm2/33mm2＝1.9图5中显然可见，在范例5和6中，加压介质的排放速度可以通过改变A1的面积而把A1/A2调整到不大于1来予以改变。另一方面，在对比范例7中，由于A1/A2超过1，所以即使A1的面积增大，加压介质的排放速度也不升高。
范例7制造示于图3之中的气体发生器10。气体发生器外壳12是按照模锻方法使管成型而获得的。
管材碳钢管管长度大约150mm管外径30mm
管的厚度2mm模锻方法的细节如图6之中所示。首先，如图6(a)之中所示，管子装入一下部模具并固定于其中。接下来，如图6(b)之中所示，进行模锻作业，用一上部模具压挤管子。然后，如图6(c)之中所示，获得除了细小孔眼之外基本上是封闭的气体发生器外壳12。
扩散部分20焊接并连接于以上述方式获得的气体发生器外壳12，而后设置一金属丝网过滤器24，装入点火器26，连接连接器32，从而获得气体发生器10。
装填氦气，使得气体发生器外壳10之中内压为62000kPa。A1/A2设定为等于0.20。
范例8气体发生器10以与范例7同样的方式获得，例外的是管子进行旋压加工。旋压加工的细节一如图7之中所示。
如图(7a)之中所示，管子固定于一机具。然后，管子受到一成形工具(镘板)的靠压，如图7(b)之中所示，同时在箭头方向旋转管子，从而进行旋压加工，并如图7(c)之中所示，获得除了细小孔眼之外基本上是封闭的气体发生器外壳12。
权利要求
1.一种气体发生器，包括装填入一外壳的包含二氧化碳的加压介质、用于加热加压介质的燃烧剂和用于使燃烧剂燃烧的点火装置。
2.按照权利要求1所述的气体发生器，其中加压介质中二氧化碳的含量不低于20mol％。
3.按照权利要求1或2所述的气体发生器，其中加压介质是二氧化碳与其他气体的混合物，而其他气体是选自惰性气体和氮气的至少一种气体。
4.按照权利要求1或2所述的气体发生器，其中加压介质是二氧化碳与其他气体的混合物，而其他气体是一氧化二氮。
5.按照权利要求1至4中任何一项所述的气体发生器，其中加压介质还包括氧气。
6.按照权利要求1至5中任何一项所述的气体发生器，其中加压介质的装填压力不低于4MPa。
7.一种气体发生器，包括一气体发生器外壳，其中装填有加压介质并在一端处设有一开孔，以及一扩散部分，固定于气体发生器外壳的开孔一侧并配设有排气口用于在启动气体发生器时排放流出开孔的加压介质，其中气体发生器外壳的开孔与扩散部分之间的加压介质的流动路径由一可破裂板片封闭，且设置有用于可破裂板片的破裂装置，并满足选自以下要求(a)、(b)和(c)之中的一项要求(a)填充在气体发生器外壳之中的加压介质在0℃和1013.25hPa下具有不低于400m/sec的音速；(b)气体发生器外壳中加压介质在20℃下的装填压力不低于40000kPa；以及(c)(各)排气口的总面积(A1)和开孔的面积(A2)设定为满足A1/A2≤1。
8.一种气体发生器，包括一气体发生器外壳，其中装填有加压介质并在一端处设有一开孔，以及一扩散部分，固定于气体发生器外壳的开孔一侧并配设有排气口用于在启动气体发生器时排放流出开孔的加压介质，其中气体发生器外壳的开孔与扩散部分之间的加压介质的流动路径由一可破裂板片封闭，且设置有用于可破裂板片的破裂装置，并满足以下要求(a)和(b)，或(b)和(c)，或(a)和(c)(a)填充在气体发生器外壳之中的加压介质在0℃和1013.25hPa下具有不低于400m/sec的音速；(b)气体发生器外壳中加压介质在20℃下的装填压力不低于40000kPa；以及(c)(各)排气口的总面积(A1)和开孔的面积(A2)设定为满足A1/A2≤1。
9.一种气体发生器，包括一气体发生器外壳，其中装填有加压介质并在一端处设有一开孔，以及一扩散部分，固定于气体发生器外壳的开孔一侧并配设有排气口用于在启动气体发生器时排放流出开孔的加压介质，其中气体发生器外壳的开孔与扩散部分之间的加压介质的流动路径由一可破裂板片封闭，且设置有用于可破裂板片的破裂装置，并满足所有以下要求(a)、(b)和(c)(a)填充在气体发生器外壳之中的加压介质在0℃、1013.25hPa下具有不低于400m/sec的音速；(b)气体发生器外壳中加压介质在20℃下的装填压力不低于40000kPa；以及(c)(各)排气口的总面积(A1)和开孔的面积(A2)设定为满足A1/A2≤1。
10.按照权利要求7至9中任何一项所述的气体发生器，其中满足要求(a)的加压介质在0℃和1013.25hPa下具有不低于900m/sec的音速。
11.按照权利要求7-10中任一项所述的气体发生器，其中满足要求(a)的加压介质是仅只选自惰性气体中的一种或至少两种的混合物。
12.按照权利要求7-11中任一项所述的气体发生器，其中满足要求(a)的加压介质是氦气和/或氖气。
13.按照权利要求7-12中任一项所述的气体发生器，其中未提供用于加热加压介质的燃烧剂。
14.按照权利要求7-13中任一项所述的气体发生器，其中要求(c)是A1/A2≤0.95。
15.一种气体发生器，包括一气体发生器外壳，其中装填有加压介质并在一端处设有一开孔，以及一扩散部分，固定于气体发生器外壳的开孔并配设有排气口用于在启动气体发生器时排放流出开孔的加压介质，其中气体发生器外壳的开孔与扩散部分之间的加压介质的流动路径由一可破裂板片封闭，且设置有用于可破裂板片的破裂装置，排气口畅开，而扩散部分的内部处在常压下。
16.按照权利要求15所述的气体发生器，还满足选自以下要求(a)、(b)和(c)中的一项或两项或三项要求(a)填充在气体发生器外壳之中的加压介质在0℃和1013.25hPa下具有不低于400m/sec的音速；(b)气体发生器外壳中的加压介质在20℃下的装填压力不低于40000kPa；以及(c)排气口的总面积(A1)和开孔的面积(A2)设定为满足A1/A2≤1。
17.按照权利要求7至16中任何一项所述的气体发生器，其中扩散部分配设有用于可破裂板片的破裂装置。
18.按照权利要求7至17中任何一项所述的气体发生器，其中扩散部分具有一过滤器，加压介质经由过滤器被排出排气口。
19.按照权利要求7至18中任何一项所述的气体发生器，其中气体发生器外壳是在一端处封闭并在另一端处连接于扩散部分的管子。
20.按照权利要求7至19中任何一项所述的气体发生器，其中可破裂板片安装于气体发生器外壳的开孔一侧或扩散部分一侧。
21.一种气体发生器，包括一气体发生器外壳，其中装填有加压介质并在一端处设有一开孔，以及一扩散部分，固定于气体发生器外壳的开孔一侧并配设有排气口用于在启动气体发生器时排放流出开孔的加压介质，其中气体发生器外壳的开孔与扩散部分之间的加压介质的流动路径由一可破裂板片封闭，且设置有用于可破裂板片的破裂装置，以及气体发生器外壳的管子的一端是封闭的，而扩散部分连接于气体发生器外壳的另一端。
22.按照权利要求21所述的气体发生器，其中用于制造气体发生器外壳的管子在纵向整个长度上直径是一致的。
23.按照权利要求21或22所述的气体发生器，其中气体发生器外壳是通过按照模锻方法使管子成型而获得的。
24.按照权利要求21或22所述的气体发生器，其中气体发生器外壳是通过按照旋压加工方法使管子成型而获得的。
25.按照权利要求21至24中任何一项所述的气体发生器，其中加压介质是从气体发生器外壳的封闭端侧装填的。
26.按照权利要求21至25中任何一项所述的气体发生器，其中可破裂板片安装于气体发生器外壳的开孔一侧或扩散部分一侧。
27.一种用于制造气体发生器的方法，是用于制造按照权利要求21、22、25和26中任何一项所述的气体发生器的方法，包括的各步骤使得在封闭管子的一端时留有细小孔眼，且此细小孔眼在加压介质从细小孔眼装填之后予以封闭。
28.按照权利要求27所述的气体发生器制造方法，包括的各步骤使得管子是按照模锻方法成形的，一密封销配装到细小孔眼里，以及装填加压介质，配装密封销的部分被焊住而封闭起来。
29.按照权利要求27所述的气体发生器制造方法，包括的各步骤使得管子是按照旋压方法成形的，一密封销配装到细小孔眼里，以及装填加压介质，配装密封销的部分被焊住而封闭起来。
全文摘要
本发明提供一种气体发生器，尺寸和重量减小而不降低其性能，外壳内装填有CO
文档编号B60R21/232GK1450964SQ01814788
公开日2003年10月22日 申请日期2001年8月28日 优先权日2000年8月29日
发明者胜田信行, 中安雅之, 松田直树 申请人:大赛璐化学工业株式会社