专利名称：具有可变气体流量节流阀的充气器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于为安全气囊充气的充气器。
背景技术：
安全气囊充气器设计成在几毫秒内释放大量气体以在车辆碰撞时填充安全气囊。安全气囊充气器可含有压缩气体、火药或压缩气体和火药两者的结合，更通常指混合式充气器或混合式气体充气器。所有这些充气器对环境条件敏感并具有作为发生器储存的环境条件参数的压力曲线和气体体积流率曲线的变化。在非常冷的温度下到约25℃的环境储存温度下，压力轮廓和气体流率小于储存在较高温度下的气体。因此当充气器储存在更高温度下时安全气囊可更迅速地充气具有更大的力。
由于发生剂储存的温度范围而发生器性能变化的问题是本领域已知的。
在EP0800967A2、US5489117A和US5366242A中已经讲了技术方案，如在保持在充气器中的模块设备上提供到空气的阀门。其他人已经尝试了如US5743558A中的复杂旋转阀或通气环或者滑动阀和温度调节金属元件，它在启动流动之前温度响应于环境温度的变化，如US6176518B1和US6062598A所述。
US6655712B1揭示了一种充气器，其中具有奥氏体精炼温度(Tf)的形状记忆合金提供有至少一个当在温度Tf时具有流体流动第一区域(A1)且当在温度大于Tf时具有流体流动第二区域(A2)的通路13。因此该合金响应升高的温度。
这些概念每个都采用了各种增加设备成本的复杂部件和特殊材料，以及由于制造公差，导致当涉及基于环境储存条件的变化控制压力轮廓和气体流率时性能值的范围较宽。
发明内容
本发明提供用于具有气体储存容器的充气器的可变气体流量节流阀，可变气体流量节流阀具有带有通过其中的至少一个气体流路的底部，可变气体流量节流阀底部的气体流道的尺寸通过一凸片可变，该凸片从底部延伸且可通过气体储存容器中的预定最小压力向气体流道弯曲到至少部分阻塞通过底部的气体流道，凸片相对于底部倾斜60°或更少。
图1是现有技术充气器的纵向剖视图。
图2是根据本发明第一实施例的充气器的纵向剖视图。
图3是图2中示出的第一实施例的从充气器的气体出口端的横截面图。
图4是图3的第一实施例的视图，其中气体流道的面积响应压力增加而降低。
图5是图1的具有常规单通道不可变气体流量节流阀的现有技术设备的热、冷和环境温度对时间曲线。
图6是采用了根据本发明第一实施例的图2-4的可变气体流量节流阀的热、冷和环境温度对时间曲线。
图7和8是本发明第二实施例的横截面图。
具体实施例方式
图1示出了WO99/12775A中讲的现有技术充气器90，它可用于用从容器来的压缩气体为安全气囊充气。一种气体储存容器100包括邻近出口开口103的充气头104。出口开口由可为金属箔的密封元件115密封。密封元件115连结在位于出口开口103内的支撑盘118上。支撑盘118反过来由中心设置的在支座122处的锁定元件121支撑抵靠由储存气体的容器100内的气体压力施加在密封元件115上的力。开口设备装有触发机构130，当它致动时，移动锁定元件121和密封元件115，由此打开容器开口103并通过排气出口壳体150向安全气囊提供充气气体。锁定元件121可通过由触发机构130的活塞131产生的侧向作用力移除锁定位置，以打开气体出口开口103。具有通过其中气体流道132的非可变气体流量节流阀件149提供在储存气体容器100内在气体可从出口开口103通过向上游流出充气器的流路中，具有位于非可变气体流量节流阀149和瓶颈内出口开口103之间的压力腔146。气体流路132具有面积Ac。在已知设备中，由受压气体产生的在支撑盘118上的负载通过位于中心的锁定元件121传递到与容纳受压气体的容器刚性连结的支座122上。为此，设备部件有必要具有精确尺寸以避免从在锁定元件的纵向轴线上的力传递偏离。
图2、3、7和8示出了根据本发明用于为安全气囊充气的充气器91、92。每个新充气器采用可变气体流量节流阀件2、33用于响应充气器内预定最小气体压力Pc降低可变气体流量节流阀件内气体流路13、33的横截面积A1。如图所示用于降低气体流路13、33面积的装置是在流出气流方向上弯曲的凸片10、30，当暴露于力或预定最小气体压力Pc时至少部分阻塞通路13、33并通过可变气体流量件2、22降低气体流动面积。
参照图2-4，图1中示出的现有技术充气器90已经更改成通过用本发明的可变气体流量节流阀件2替换非可变气体流量节流阀件149产生充气器91。
参照图2和图3中放大的视图，可变气体流量节流阀件2具有凸片10，它弯曲远离并相对于可变气体流量节流阀件2的盘形底部4以约60°或更小、较佳地约45°的角度θ倾斜。弯曲凸片10延伸入气体储存容器1。如图所示凸片10具有通过其中的通路12，它的形式为具有比可变气体流量节流阀件2中的气流通路13的横截面积A1小的横截面积A2的孔或开口。通过将凸片10弯曲远离可变气体流量节流阀件2的盘形底部4，除了凸片中示出的开口面积A2、具有面积A1的最初的流体流路13在凸片10和底部4之间的空间形成。
参照图4，充气器91在致动时可使凸片10响应由储存容器1中的气体产生的力或压力Pc或更大压力而弯曲或移动，所述气体将通过开口气体流路13流过面积A1和A2。由于凸片弯曲或向可变气体流量节流阀件2的盘形底部4移动，面积A1减小。如图4所示，凸片10移动到完全关闭位置使得面积A1有效地为零，由此消除了通路13。在该位置所有气体通过具有面积A2的开口12。
再参照图4，凸片10的一个或多个边缘11和可变气体流量节流阀件2的盘形底部4的相应边缘或诸边缘3，从它们凸片被切割或者形成可如图所示的倾斜使得凸片10仅可在一个方向弯曲或仅从可变气体节流阀件2的一侧弯曲。这确保了当相应压力Pc或更大压力时凸片10将关闭或减小气流通路13的面积并在倾斜边缘或可变气体流量节流阀件2的盘形底部4的边缘3处被挡住，因此提供正向阻挡装置。没有这种特征的凸片10可继续在排出气体的方向弯曲扩大气流通路13开口，基本上使降低可变气体流量节流阀件2内气流面积的目的失败。
可变气体流量节流阀件2可由任何耐高温的材料制成。由于它的设计和操作，整个可变气体流量节流阀件2，包括凸片10，可包括单一材料。根据本发明的充气器如图所示制造，其中可变气体流量节流阀由金属材料，尤其是钢合金FePO2(DIN EN 10130材料第10347号)制成。如图所示可变气体流量节流阀件2从一张具有规格厚度约2-4mm的一张材料上冲压。可改变凸片10的尺寸、形状、厚度或材料强度来改变启动将凸片10向后弯曲至更关闭的位置所需的压力Pc或力。
操作原理使得凸片10在储存气体温度低或正常环境温度时不移动以降低气流通路13的横截面积或关闭气流通路13。在这些情况下，逸出气体的压力或力低于Pc且具有开口面积A1的通路13和具有面积A2的通路12足以允许气体通过而不产生足以使凸片10弯曲的压力Pc或更大的压力。当气体储存在热的环境中时，更有排出气体的攻击性的气流将引起凸片10弯曲并在施加的压力Pc或更大压力下引起凸片10朝向部分阻塞或关闭通路13的位置弯曲。这截留了气体的流出并确保了安全气囊逐渐地更慢并在更长时间内充气。
在图2中，示出的充气器91在储存状态，准备由通过碰撞传感器(未示出)送到触发机构130的信号致动。图3示出了充气器在触发机构收到致动信号之后。点燃火药材料，产生引起活塞131在箭头指示的方向移动的气体，使得活塞冲击锁定元件121并移走锁定元件。锁定元件121移动使它不再卡在支座122和支撑盘118之间，这允许支撑盘移动并打开出口开口103。在图3中，凸片10没有移动，或者因为气体压力还没到临界点以上而气体压力不足以使它移动，或者因为气体压力在临界点以上和对凸片太早还没有移动。在图4中凸片10已经被气体压力移动以改变气体流路的横截面积并改变了安全气囊的充气过程。
参照图5和6，图相应地表示出了图1的现有技术充气器90和图2的可变充气器91的示例性压力轮廓。可见现有技术具有恒定通路13开口Ac，非可变气体流量节流阀件149对于热、冷、环境温度曲线具有三个不同的且迅速上升的压力曲线。热和冷储存气体情况下压力在10毫秒的变化是71kPa。该变化非常大是问题的典型情况，其中储存在环境温度约25℃工作正常但在热储存环境下安全气囊将在短时间内非常快速地并攻击性地展开，且当冷的时候安全气囊将更慢充气并可能对于攻击性碰撞来说太慢。
理想地，三种压力轮廓曲线应当重合。这几乎不可能实现，但是，与图1的现有技术充气器90一样，但经改进而具有图2的可变气体流量节流阀2的充气器91被提出并实现如图6所示的压力轮廓，其中在10毫秒从热到冷的储存情况压力增量降低到52kPa。该压差的降低是因为储存情况的变化通过最初流动面积A1达到基本上等于现有技术充气器流量面积Ac，Ac具有6.5mm的直径且其中A1和Ac是约33.2mm2且A2具有约3.5mm的直径。由于在更改的充气器91中压力上升到Pc或更大，凸片10移动到关闭通路13，迫使所有剩余的气体通过开口面积A2，A2约9.6mm2。
如图所示对于凸片弯曲需要的压力P约200kPa且通过减小通路13的气体流动面积，热储存气体的压力轮廓很近地跟随环境情况下产生的轮廓。于是使用本发明的充气器91可通过确保所有的运行标准基于环境和冷储存情况的结合通过可变气体流量节流阀2自动地消除热温度储存情况的影响而最优化。
参见图7和8，可变气体流量节流阀概念也可用在扁平形或盘形充气器中。图7和8中示出的充气器92具有充气器壳体，充气器壳体包括通过焊接或其它适当方法联结在一起的两壳体件20、21。图7和8示出的在充气器92中，当充气器壳体内的压力达到所要求的水平引起在壳体内覆盖通路爆裂薄片50破裂，如本技术领域已知的那样，气体从充气器释放。本发明的气体流动节流阀概念与已知的爆裂薄片技术结合使用。如图所示可变气体流量节流阀件22可由为环形套筒23的底部形成，其中凸片30可弯曲离开，但在排气开口40上方定向以产生限定通路33的开口空间。如图所示充气器壳体件21具有以约45°间隔环绕壳体圆周定向的八个气体通路40。可变气体流动节流阀件23的环形底部具有通过其中的四个气体通路，它们在四个排气出口上方对齐(如图所示剖视图中的两个)。四个凸片30从环形底部延伸并在四个排气出口40上方等距离地以约90°定位，以形成推力中立情况。在该实例中，凸片30没有流体流动开口A2，但取而代之依靠与四个排气开口40对齐的四个开口24，但不与凸片30对齐以在达到预定压力Pc时提供减小的流动面积由此弯曲和关闭凸片30来阻塞八个排气出口40中的四个。正向阻挡特征由充气器壳体件21提供。当关闭时凸片30具有大于排气出口40的面积，并因此在关闭时将推入充气器壳体件21因此以可靠的方式停止。或者设计如果需要可在每个排气出口40提供具有开口A2的凸片30以实现本发明所要求的可变气体流量节流阀概念。在本发明的每个实施例中，可变气体流动节流阀件2、22具有由在凸片10、30和节流阀件2之间的开口空间限定的至少一个气体流动通路13、33，具有流体流动面积A1的气流通路13响应充气器内预定气体压力P或更大的压力接近降低的流动面积。降低的流体流动面积接近小于A1的面积到完全关闭或阻塞位置。可变气体流量节流阀件2、22或充气器91还可具有至少一个第二气体流动通路或具有恒定流体流动面积A2的开口。在致动充气器91、92之前，初始流体流动面积主要被一个或多个具有大开口面积A1的最小限制性的通路13、33影响或控制。在暴露到预定压力Pc或更大压力之后，流动面积A1可完全关闭，因此所有通过面积A2的流动与实施例中相同，其中凸片10、30弯曲并完全关闭流体流动通路的流动面积A1。这里使用的最终开口面积A2理解为一个开口的面积A2或者如果不止一个开口理解为开口面积的总和。如图所示，流体流动面积A2可为在可变气体流量节流阀件2、22上通过凸片10、30或通过充气器壳体20、21的通路。较佳地凸片10、30可通过采用正向推力挡件而阻挡，该挡件防止凸片10、30弯曲超出完全关闭位置。正向推力挡件可通过使用凸片10上补偿倾斜的边缘或斜面3、11和如图4所示的可变气体流量节流阀件2或者通过使用如图7和8所示的充气器壳体本身形成。
凸片10、30的弯曲可导致通路13、33的完全关闭或可设计成部分关闭以实现所要求的流量限制。
采用本发明可变气体流量节流阀充气器这些和其它变化有可能实现具有在启动从充气器的气体流动时响应气体储存容器中的力或预定压力Pc降低流体流动面积所要求的结果。上述概念也可用在压缩气体充气器、火药型充气器或采用压缩气体和火药结合的混合式充气器。
权利要求
1.一种用于具有气体储存容器(100)的充气器(91、92)的可变气体流量节流阀(2、33)，其特征在于，可变气体流量节流阀具有底部(4、23)，底部(4、23)具有通过其中的气流通路(13、33)，所述可变气流节流阀(2、33)的底部(4、23)中的气流通路(13、33)的尺寸可通过凸片(10、30)改变，所述凸片(10、30)从所述底部(4、23)延伸并可通过气体储存容器(100)内的预定最小气压(Pc)朝向所述气流通路(13、33)弯曲到至少部分阻塞通过所述底部(4、23)的所述气流通路(13、33)，所述凸片(10、30)相对所述底部(4、23)倾斜60°或更少。
2.如权利要求1所述的用于充气器(91、92)的可变气体流量节流阀(2、33)，其特征在于，所述可变气体流量节流阀具有两个通过其中的气流通路(12、13，33、24)。
3.如权利要求2所述的用于充气器(91、92)的可变气体流量节流阀(2、33)，其特征在于，所述气流通路(12)中的一个延伸穿过所述凸片(10)。
4.如权利要求2所述的用于充气器(91、92)的可变气体流量节流阀(2、33)，其特征在于，所述气流通路(12)中的一个延伸穿过所述底部(23)。
5.如权利要求1所述的用于充气器(91、92)的可变气体流量节流阀(2、33)，其特征在于，所述可变气流节流阀的所述凸片(10)和所述底部(4)的互补的倾斜边缘(3、11)用作正阻挡以防止所述凸片(10、30)延伸穿过所述底部(4)。
6.如权利要求1-5任一项所述的用于充气器(91、92)的可变气体流量节流阀(2、33)，其特征在于，与充气器(91、92)组装在一起，其中所述可变气体流量调节阀的所述底部中的所述气流通路(13、33)是气体流路的这样一部分，当所述充气器致动时充气气体能够通过该部分以排出所述充气器。
7.一种如权利要求6所述的用于充气器的可变气体流量节流阀(2)和充气器(91)的组件，其特征在于，所述可变气体流量调节阀的所述底部(4)中的所述气流通路(13)位于所述气体储存容器(100)和排气壳体(150)之间。
8.一种如权利要求6所述的用于充气器的可变气体流量节流阀(2)和充气器(92)的组件，其特征在于，所述可变气体流量节流阀的底部(23)的所述气流通路(33)与充气器壳体件(21)内的排气出口(40)对齐并邻近。
全文摘要
一种安全气囊充气器(91)，具有位于气体流路内的可变气体流量节流阀(2)。该节流阀(2)具有至少一个通过其底部(4)的气体通路(13)。凸片(10)从底部(4)延伸并可通过选择的气压量朝向底部(4)弯曲以关闭或至少部分关闭气流通路。凸片(10)可具有另一个通过其中的气体通路(12)。
文档编号B60R21/26GK1986297SQ20061016755
公开日2007年6月27日 申请日期2006年12月18日 优先权日2005年12月20日
发明者T·罗斯巴赫, M·拉德马赫, G·克勒顿海莫尔, J·维尔赫格恩 申请人:关键安全体系股份有限公司