专利名称：正驾驶气体发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种向汽车的安全保护缓冲系统提供充气气流的正驾驶气体发生器。
背景技术：
汽车的安全保护缓冲系统一般包括撞击传感器、控制器、气体发生器、气袋等，如图1所示，当汽车发生碰撞时，传感器测出汽车发生碰撞产生的惯性加速度，并将信号传导至控制器，控制器判断碰撞加速度的大小和持续时间，如果加速度的大小和持续时间超过或达到预定极限值，控制器发出点火信号启动气体发生器，气体发生器启动后产生大量气体充入气袋，气袋迅速膨胀展开在乘员前面，避免了乘员由于惯性冲击力与汽车其它硬物碰撞而产生伤亡。
为更好保护乘员，汽车的安全保护缓冲系统要求气体发生器的初始压力建立快、燃烧室内压低，出口压力重复稳定、过滤良好、粉尘少、出口温度低。
美国专利US6257617提供了压力可调式气囊发生器，利用气体发生器的变形控制出口压力，但该美国专利主要存在的问题是(1)由于发生器内部压力较高，对壳体强度要求很高，存在着壳体破裂的安全隐患；(2)对壳体内部的零件尺寸要求很高，零件尺寸误差较大时存在密封不严的问题；(3)由于需要壳体变形来形成气流通道，所以壳体的机械力学性能对燃烧室内的产气剂燃烧影响较大，就不能保证一个稳定的燃烧性能，而使产生的气体不能获得一个稳定的输出曲线或特征；(4)由于燃烧室内的过滤网受燃烧室尺寸限制，不能很好的起到冷却和过滤的作用，而导致出气燃温和残渣较多，容易烧穿气袋，存在对乘员烧伤的隐患；(5)发生器工作时由于变形较大，发生器有可能从系统中脱落，对乘客存在烫伤的危险。
发明内容
本发明技术解决问题克服现有技术的不足，提供一种具有初始压力建立快、燃烧室内压低，出口压力稳定、过滤良好，出口温度低、粉尘少，且体积小的正驾驶气体发生器。
本发明的技术解决方案一种正驾驶气体发生器，其主体由一上下压装在一起的外壳体和下壳体构成，主体内从中心轴沿径向依次设有点火室、环状燃烧室和过滤室，点火室内有点火壳体、点火管、引燃药，其特征在于所述外壳体的环形周面上排列有出气孔，所述出气孔内侧粘贴有金属箔片；所述的环状燃烧室由过滤网的内壁、点火室的外壁、端盖及下内壳体构成，环抱围绕在点火室的周围，同时过滤网的上下端部分别通过端盖和下内壳体定位，环状燃烧室内装有气体发生剂；所述的过滤室由过滤网的外壁和外壳体的内圆环构成。
所述的出气孔均匀排列，孔径可根据气体发生剂性能要求调节。当孔径增大可以减少发生器作用时的内压，而孔径减少则能增加发生器的内压。
所述金属箔片形状为环形，其宽度为出气孔孔径的2～3倍，这样能够起到密封作用。金属箔片一般采用不锈钢和铝箔片。
所述的过滤网为环形，由金属丝编制后模具压制而成，外圆为台阶结构。本发明直接利用了过滤网的内部空间作为燃烧室，减少了零件，减轻了重量，并且通过台阶结构能将过滤网固定限位住；此外过滤网直接作为燃烧壁，有利于降低发生器内部的内压，同时由于过滤面积较大，对燃烧后的残渣和固定颗粒也具有良好的过滤作用。因此该过滤网使本发明具有了内压低、过滤性良好的特点。
所述的外壳体顶部为上凸圆弧形，圆弧面最外侧向下弯曲，再轴向延伸一定距离后径向延展成一环形平台。上凸形圆弧面具有良好的力学性能，应力不易集中，抗拉强度高，并且用模具成形也比平面形容易；环形平台则便于与连接法兰紧密配合方便焊接；因此该外壳体为本发明提供了一个良好的轮廓空间。
所述下壳体的底部为凹圆弧形，圆弧面最外侧向上弯曲后轴向延伸至所需要的距离。凹圆弧形同样具有良好的力学性能，应力不易集中，抗拉强度高，并且模具成形也比平面形容易，该下壳体为本发明起到了封闭内部空间的作用。
所述的下壳体上部压入外壳体的下部形成一环带状重合周面；外壳体向轴向弯曲的圆弧面和下壳体向上弯曲的圆弧面构成适于焊接的V型焊接坡口。V型焊接坡口焊接能正好形成一V型的焊缝，该形状能使焊缝熔池较深，使焊缝具有良好的抗拉强度，同时对焊接配合精度要求较低，比其它几型的焊接坡口更具有优势，因此此焊接坡口良好的抗拉强度使本发明能承受较高的内压。
所述的点火管通过卡圈与点火壳体紧配合，被固定压在点火壳体的下部。
所述的过滤网、点火壳体、内下壳体与下壳体之间均通过密封胶或密封垫来密封。
本发明与现有技术相比的优点在于(1)本发明充分巧妙利用了发生器内部空间，将出气孔开在外壳体周面，这样膨胀的气体直接进入气袋，对乘员直到安全防护作用；同时在外壳体内周面贴有金属箔片，不但起到密封的作用，而且能保证气体发生剂被点燃后，燃烧室的初始压力建立快、内压较低，解决了壳体由于内部压力高发生器变形的问题。这主要是因为当发生器被启动后，气体发生剂被点燃后，燃烧室的压力迅速增加，气流通过滤网，冲破外壳体内周面金属箔片进入到气袋中，因此冲破金属箔片的压力即为壳体内部压力极限值，而冲破金属箔片的压力并不高，一般能控制在5MPa～20MPa之间，也就解决了壳体内部高压的问题。
(2)适应性强，能够适应不同燃速的气体发生剂性能要求。由于出气孔的孔径和金属箔片特性与燃烧室内部压力有线性关系，产生适合缓冲系统工作的理想压力输出曲线，而且采用不同孔径的出气孔和不同强度的金属箔片可以调节燃烧室压力。
(3)由于过滤网直接作为燃烧室外壁，固定在气体发生剂周围，充分利用了发生器内部的空间，使发生器体积减小；而且过滤网为圆筒形，外圆有台阶，能直接定位在发生器下壳体内，更有效减小了气体发生器体积。另外，过滤网由金属丝编制而成，本身具有弹性，作为燃烧室壁，能够弥补点火壳体尺寸的误差，保证底部密封垫的严密性，而且过滤网可以根据性能需要适当加厚或增加密度，有利于高温气体的冷却和残渣的过滤。
(4)定位可靠，装配简单、方便。采用了有弹性的燃烧室盖，有利于燃烧室的定位，再配合内下壳体，保证了点火壳体和气体发生剂的装配方便。
图1为安全保护缓冲系统工作流程图；图2为本发明的结构示意图；图3为本发明的工作状态示意图；图4为本发明的过滤网主视剖视图；图5为本发明的过滤网的俯视图；
图6为本发明在60L密闭容器内点火后的压力曲线图(+23℃)；图7为本发明工作后的过滤网图。
其中，1主体，2外壳体，3过滤网，4端盖，5气体发生剂，6点火壳体，7点火壳体帽，8引燃药，9铝箔片，10外壳体内表面，11金属箔片，12出气孔，13外壳体翻边凸缘，14连接法兰，15焊接坡口，16密封垫，17内下壳体，18下壳体中心孔，19点火壳体底面凸台，20塑料插件，21点火管插脚，22气体发生器，23点火管，24小密封垫，25点火壳体底面，26点火壳体底部凸台外径，27下壳体，28下壳体环形周面，29卡圈，30点火壳体出气小孔，31点火壳体帽翻边周面，32燃烧室，33点火壳体周面，34点火壳体圆锥面，35外壳体上圆弧面，36外壳体周面，37下壳体圆弧底面，38点火壳体径向延展面，39点火室，40下壳体内圆弧面，41内下壳体圆弧底面，42内下壳体周面，43内下壳体中心圆孔，44点火壳体小凸台，45端盖底面，46端盖周面，47点火壳体内周面，48点火壳体帽翻起凸边，49过滤网上周面，50过滤网下周面，51过滤网内周面，52过滤室。
具体实施例方式
如图2、图3所示，本发明由主体1构成，其主体1由一上下压装在一起的外壳体2和下壳体27构成，外壳体2的形状类似倒置的杯状，其顶部为上凸圆弧形，圆弧面最外侧向下弯曲，再轴向延伸一定距离后径向延展成一环形平台。外壳体2的周面36为圆柱形，一定数量的出气孔12按环形排列均匀地分布在外壳体2的周面上，外壳体2的翻边凸缘13位置在出气孔12下(参见图2)，翻边凸缘13的作用主要为了便于外壳体2与连接法兰14贴合后焊接。在外壳体2周面上的出气孔12内侧，粘贴着一层不锈钢箔片11，该金属箔片11为环形，正好能将气孔的外部与发生器的内部隔绝开来，保证发生器内部的密封。
下壳体27的底部为凹圆弧形，由圆弧形底面37和环状周面28组成，底面37为下凹圆弧形，在其中心有一圆孔18，构成与信号线插头联接的通道。圆弧底面37最外侧向上弯曲后轴向延伸至一定距离。下壳体27的周面28的外径与外壳体2的周面36内径大致相等，下壳体27上部压入外壳体2的下部形成一环带状重合周面，外壳体2向轴向弯曲的圆弧面和下壳体27向上弯曲的圆弧面构成适于焊接的V型焊接坡口15。
主体1内从中心轴沿径向依次设有点火室39、燃烧室32、过滤室52，点火室39内有点火壳体6、点火管23、引燃药8、点火壳体帽7，卡圈29被压入点火管23和点火壳体6的周面33之间将点火管23固定住，点火室39顶部的点火壳体帽7将引燃药8密封在点火壳体6内，壳体帽7有一凸起翻边48，翻边周面31与点火壳体内周面相配合。引燃药8为硼/硝酸钾。
点火壳体6为管状结构，由周面33、底面25、圆锥面34、周面小凸台44和底部凸台19组成，点火壳体6周面上有圆周分布的小孔30作为出气通道，连通了点火室39和点火壳体6外部空间，出气小孔30外侧用环形的铝箔片9粘接密封，点火壳体6底面的凸台19卡在下壳体27底面的中心孔18内。点火管23和点火壳体6之间有一层小密封垫24，起到了对点火室39的密封作用。
点火壳体6的底面25为点火室周面33向外延展部位，底面25周面有小凸台44，下内壳体17将小凸台44限制在其上方，底面25的下侧压在下壳体27的内圆弧表面40上。橡胶密封垫或者密封材料16放置在点火壳体底面部分25和下壳体27的内表面40之间，通过下壳体27压在底面25上的力使密封垫16变形，从而起到密封防潮的作用。
环状燃烧室32由过滤网3的内壁、点火室39的外壁、端盖4及下内壳体17构成，环抱围绕在点火室39的周围，同时过滤网3的上下端部分别通过端盖4和下内壳体17定位，环状燃烧室32内装有气体发生剂5。端盖4位于燃烧室顶部，由底面45和周面46组成，底面45为圆弧形，与外壳体2的内表面10圆弧大致相等，周面46外径与过滤网3内周面51内径基本相等，端盖4的周面46能够套入到过滤网3内。内下壳体17位于燃烧室32底部，由圆弧底面41和周面42组成，内下壳体17的周面42外径与过滤网3的内周面51的内径大致相等，而且内下壳体17的周面42套入到过滤网3的内周面51内下壳体17的底面41外圆弧面压在下壳体27的内表面40上，中间隔了一层密封垫16。内下壳体17中心有一圆孔43，点火壳体6的底部外径26套在圆孔43中间，并与之间隙配合。
如图4、5所示，过滤网3为环形结构，外圆有台阶，由上周面49和下周面50组成。过滤网3作为燃烧室32室外壁固定在下壳体27内，过滤网3下周面50的外径小于下壳体周面28内径，过滤网3下周面50能套入在下壳体27的周面28内侧，中间隔了一层密封垫16，能起到隔热和密封的作用。过滤网3外周面与外壳体出气孔有一定空隙，过滤网的3内周面直接构成燃烧室壁32，可以充分发挥过滤网的降温和过滤的作用。
过滤室52由过滤网3的外壁52和外壳体2的内圆环构成。
当发生碰撞事故，产生的加速度达到或超过控制器的预设极限值时，本发明就被安全气囊系统发出的点火信号启动，参见图3的气流箭头方向。引燃药8被点燃后，高温气流通过小孔30冲破点火壳体6周面上的铝箔片9，进入到燃烧室32。高温气流引燃燃烧室32内的气体发生剂5，气体发生剂5燃烧产生大量气体，在封闭的燃烧室32内形成高压，在燃烧室32的压强约在5MPa～20MPa之间，在此高压下气流通过过滤网3，再冲破外壳体2内周面上的不锈钢箔片11，然后进入到如安全气囊系统的气袋内，气袋膨胀展开，对乘员起到安全防护作用。
在外壳体2和内下壳体17形成的圆周焊接坡口15处用激光焊接机焊上从而构成完整的气体发生器。发生器在23℃温度下保温4小时后在60L密闭容器中用电流点火，数据如图6所示。
容器内压力为P1max＝0.186MPa，达到P1max的95％时间t95％max＝51.7ms，容器压力起始时间6.1ms。过滤网上收集了大量固体残渣，如图7所示。
权利要求
1.一种正驾驶气体发生器，其主体(1)由一上下压装在一起的外壳体(2)和下壳体(27)构成，主体(1)内从中心轴沿径向依次设有点火室(39)、环状燃烧室(32)和过滤室(52)，点火室(39)内有点火壳体(6)、点火管(23)、引燃药(8)，其特征在于所述外壳体(2)的环形周面(36)上排列有出气孔(12)，所述出气孔(12)的内侧粘贴有金属箔片(11)；所述的环状燃烧室(32)由过滤网(3)的内壁、点火室(39)的外壁、端盖(4)及下内壳体(17)构成，环抱围绕在点火室(39)的周围，过滤网(3)的上下端部分别通过端盖(4)和下内壳体(17)定位，环状燃烧室(32)内装有气体发生剂(5)；所述的过滤室(52)由过滤网(3)的外壁(52)和外壳体(2)的内圆环构成。
2.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于所述的出气孔(12)均匀排列。
3.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于所述金属箔片(11)的形状为环形，其直径为出气孔(12)孔径的2～3倍。
4.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于所述的过滤网(3)为环形，由金属丝编制后模具压制而成，外圆为台阶结构。
5.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于所述的外壳体(2)顶部为上凸圆弧形，圆弧面最外侧向下弯曲，再轴向延伸一定距离后径向延展成一环形平台。
6.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于所述下壳体(27)的底部为凹圆弧形，圆弧面最外侧向上弯曲后轴向延伸至所需要的距离。
7.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于所述的下壳体(27)上部压入外壳体(2)的下部形成环带状重合周面；外壳体(2)外侧轴向下向弯曲的圆弧面和下壳体外侧向上弯曲的圆弧面构成适于焊接的V型焊接坡口(15)。
8.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于所述的点火管(23)通过卡圈(29)与点火壳体(6)紧配合，被固定压在点火壳体(6)的下部。
9.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于所述的过滤网(3)、点火壳体(6)、内下壳体(17)与下壳体(27)之间均通过密封胶或密封垫来密封。
10.根据权利要求1所述的一种正驾驶气体发生器，其特征在于所述的点火室(39)内还有卡圈(29)和点火体帽(7)，卡圈(29)被压入点火管(23)和点火壳体(6)的周面(33)之间，将点火管(23)固定住，点火壳体帽(7)是被插入点火壳体(6)内的，点火壳体帽(7)下面是被压紧的引燃药(8)。
全文摘要
一种正驾驶气体发生器，其主体由一上下压装在一起的外壳体和下壳体构成，主体内从中心轴沿径向依次设有点火室、环状燃烧室和过滤室，点火室内有点火壳体、点火管、引燃药，其特征在于所述外壳体的环形周面上排列有出气孔，所述出气孔内侧粘贴有金属箔片；所述的环状燃烧室由过滤网的内壁、点火室的外壁、端盖及下内壳体构成，环抱围绕在点火室的周围，同时过滤网的上下端部分别通过端盖和下内壳体定位，环状燃烧室内装有气体发生剂；所述的过滤室由过滤网的外壁和外壳体的内圆环构成。本发明气体具有建立初始压力快、燃烧室内压低，出口压力重复稳定、过滤良好、粉尘少、出口温度低及适应各类气体发生剂等优点。
文档编号B60R21/264GK1817697SQ20061001147
公开日2006年8月16日 申请日期2006年3月10日 优先权日2006年3月10日
发明者姚俊, 柴玉萍, 叶峻, 范智, 罗运强 申请人:中国航天科技集团公司第四研究院第四十二所