混合动力充气机、安全气囊单元、车辆安全系统及形成冲击波的方法与流程

本发明涉及一种尤其用于车辆安全系统的混合动力充气机。此外，本发明涉及包括此混合动力充气机的安全气囊单元以及车辆安全系统。本发明还涉及在混合动力充气机内形成冲击波的方法。

背景技术：

上述类型的混合动力充气机是已知的，例如，通过us7,883,108b2。已知的混合动力充气机包括具有点火器的压缩气体罐。点火器被帽盖部分地围绕，所述帽盖在致动点火器时在轴向纵向方向上在其端面上打开。推进剂填料在燃烧室中轴向地布置在帽盖的下游。沿着纵向轴线与点火器相对，设置有闭合用于气体的出口开口的破裂片。

当触发已知的混合动力充气机时，由于点火器中的压力的增加，部分地围绕点火器并且构成第一破裂元件的帽盖破裂或打开。通过此种方式，形成中心地传播通过设置在燃烧室中的推进剂填料的冲击波。冲击波由此经过推进剂填料并且随后到达用作第二破裂元件的破裂片。破裂片承受冲击波并且由此打开用于气体的出口开口。通过此种方式，例如，压缩气体以及由推进剂填料另外产生的气体可以离开压缩气体罐并且可以填充安全气囊。

已知混合动力充气机的一个缺点是其整体尺寸。特别地，由于燃烧室远远伸入到压缩气体罐中，因此已知混合动力充气机的横截面直径相当大。另一个缺点是需要相对高的压力来破坏第一破裂元件，即帽盖。由此，含有大量烟火填料的高度装填的点火器是必要的，这要求在制造过程中增加安全努力。最后，由于必须确保烟火填料可靠地致使点火器中的推进剂填料的点火，因此对于推进剂填料的材料的选择是有限的。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种具有紧凑结构的混合动力充气机。此外，期望一种根据不同使用要求容易调节的混合动力充气机。本发明的另一目的是提出一种包括此混合动力充气机的安全气囊单元以及车辆安全系统。此外，本发明旨在提供一种在混合动力充气机内形成冲击波的方法。

通过关于本发明的混合动力充气机，关于本发明的安全气囊单元，关于本发明的车辆安全系统以及关于本发明的方法来实现此目的。

由此，本发明基于提供尤其用于车辆安全系统的混合动力充气机的构思。混合动力充气机包括：点火器；燃烧室，其包含通过破裂元件保持件保持的第一破裂元件与点火器隔开的推进剂填料；以及填充有压缩气体的压缩气体罐，其包括至少一个排放开口，此排放开口由第二破裂元件闭合。压缩气体罐与燃烧室流体连通，使得压缩气体围绕推进剂填料。根据本发明，破裂元件保持件至少部分地界定包含增压填料的点火室，其中仅当点火器与增压填料被点火以及相应地被致动时，才能够形成用于打开第二破裂元件的冲击波。特别地，增压填料可以设置为与优选地预先制造的点火器分离的部件。

本发明的构思基本上是影响触发并且相应地形成冲击波，尤其是在混合动力充气机内部的预定位置处启动冲击波。与根据us7,883,108b2的现有技术相比，不是仅通过触发点火器来启动冲击波。相反，设置有附加的增压填料，其需要被点火，以便实际地形成冲击波。具体地说，冲击波设置为仅在点火器与增压填料被强制点火时才形成。

在点火器与增压填料的点火之后触发冲击波。由于在增压填料点火之前将不形成冲击波，因此延迟了第二破裂元件的打开。此延迟可能造成在压力罐内部积聚更高的压力，这可以加速安全气囊的填充。同时，由于在燃烧时增压填料提供了额外的气体体积，因此可以减小混合动力充气机的整体尺寸。

作为冲击波的延迟形成的替代或补充，在上述混合动力充气机中，第一破裂元件可以布置为使得适于通过点火器和增压填料触发的冲击波可以在混合动力充气机的轴向纵向方向上在第一平面与第二平面之间被启动并相应地触发，其中第一平面在其面向点火器的端部处界定推进剂填料，第二平面在其背离点火器的端部处界定推进剂填料。

相应地，混合动力充气机的轴向纵向方向限定为使得其从混合动力充气机的定位有点火器的第一端延伸到包括混合动力充气机的排放开口的扩散器所定位的第二相对端。

此外，作为冲击波的时间延迟形成的替代或补充，在上述混合动力充气机中，第一破裂元件可以布置为使得通过点火器和增压填料触发的冲击波可以在混合动力充气机的轴向纵向方向上仅在推进剂填料的下游或者从在其背离点火器的端部处界定推进剂填料的第二平面开始被启动并相应地触发。

本发明的此方面通过直到在推进剂填料的纵向轴向端或者推进剂填料的后面或相应地下游处才触发冲击波的构思支持。由此，在推进剂填料后面局部地触发冲击波。

本发明的此方面与根据us7,883,108b2的现有技术的实质不同之处在于以下事实：就冲击波不再需要传播通过推进剂填料的中心开口而言，在推进剂填料后面产生冲击波。这防止了冲击波受到推进剂填料开始燃烧的影响。

在根据本发明的混合动力充气机的优选实施方式中，具有第一破裂元件的破裂元件保持件以及点火器的至少一个端面限定了点火室，在点火室中容纳有优选地被大气压力围绕的增压填料。由此可以以简单的方式形成单独的点火室，其中增压填料可以与优选地预先制造的点火器分开布置。当增压填料被大气压力围绕时，仅需要增压填料以及相应地点火室对抗混合动力充气机的环境是防潮密封的，然而在此情形中不需要气密密封。

在根据本发明的混合动力充气机的优选实施方式中，燃烧室包括沿着纵向轴线界定推进剂填料的燃烧室基部。优选地，燃烧室基部邻近在其背离点火器的端部处界定推进剂填料的第二平面。特别地，推进剂填料可以由推进剂弹丸和/或推进剂环形成。包括燃烧室基部的这种布置提供了燃烧室基部可以用于轴向地支撑推进剂填料的优点。即使推进剂填料自身容纳在单独壳体(例如保持架)中，燃烧室基部也具有这种支撑作用。

在进一步优选构造中，破裂元件保持件，尤其是至少部分地由破裂隔膜保持件界定的点火室，基本上完全地延伸通过燃烧室。通过此种方式，在压缩气体罐内部可获得的体积被最佳地利用，并且同时确保仅在推进剂填料的下游触发通过第一破裂元件的破裂形成的冲击波。同时，提供了可以以可变密度填充增压填料的相当大的点火室。由此，增加了设定混合动力充气机的性能的选择。

本发明的其它变型可以提供：具有中心通孔的偏转件从燃烧室后面的点火器开始布置在混合动力充气机的轴向纵向方向上。偏转件使得通过增压填料释放的点火气体偏转并且通过此种方式改善了推进剂填料的燃烧。中心通孔有助于实现触发的冲击波可以不受阻地传播直到第二破裂元件。

具体地，环形凸起可以设置为形成在偏转件中。环形凸起可以设计为使得通过增压填料释放的点火气体可以径向向外地或者沿着与轴向纵向方向相反的纵向轴线偏转。当推进剂填料共轴地布置在点火室周围时，这是尤其有利的。在推进剂填料后面触发的冲击波可以基本上不受阻地经过偏转件的中心通孔。相比之下，释放的点火气体经由环形凸起向外并沿着与轴向纵向方向相反的纵向轴线偏转，使得燃烧室中的推进剂填料朝向点火器与轴向纵向方向相反地燃烧。这是有利的，即使对于可获得相当长的时间周期的填充操作而必须填充相对较大的安全气囊时。于是，推进剂的相对缓慢的燃烧对于获得安全气囊的填充是有利的。

推进剂填料可以包括推进剂弹丸和/或推进剂环。推进剂弹丸的使用提供了在各个推进剂弹丸之间保持能够被压缩气体填充的相对较大体积的优点。与此相比，当使用推进剂环时，在燃烧室内可以容纳较大体积以及相应地较大质量的推进剂。

优选地，推进剂弹丸布置在环形保持架内部。这种情况确保推进剂弹丸保持在它们的预定位置处。同时，保持架中的开口一方面使得推进剂弹丸容易地点火，并且另一方面使得推进剂弹丸释放的气体迅速逸出燃烧室。

在本发明的优选构造中，点火室或破裂元件保持件延伸通过保持架和/或推进剂环的中心通孔。通过此种方式，增压填料可以基本上共轴地布置在推进剂填料内部。这对于紧凑设计来说是有利的。

第二破裂元件优选地布置在压缩气体罐的后端。特别地，在优选实施方式中，第二破裂元件设置为闭合相对于压缩气体罐的纵向轴线共轴地布置的开口并且通过紧固地连接(尤其是焊接)到压缩气体罐的另一第二破裂元件保持件保持。第二破裂元件相对于压缩气体罐的纵向轴线的共轴布置确保由点火器和增压填料触发的冲击波基本上不受阻地到达第二破裂元件，并且由此压缩气体罐将打开并且设置在其中的压缩气体将以最佳方式释放。

本发明的一个独立方面涉及用于车辆安全系统的包括上述混合动力充气机的气囊袋单元，尤其是安全气囊单元。此外，根据本发明的一个独立方面，涉及包括此混合动力充气机或此安全气囊单元的车辆安全系统。

在本发明的范围内，同样公开了并要求保护一种在混合动力充气机内形成冲击波的方法。此方法可以优选地用于包括上述设计特征的混合动力充气机中。根据本发明的方法包括以下步骤：

a)致动点火器；然后

b)对在混合动力充气机的轴向纵向方向上布置在点火器的下游并且设置在点火室中的增压填料点火；此后

c)通过至少部分地燃烧所述增压填料来打开点火室的破裂元件，以便产生冲击波；并且此后

d)对与打开的点火室流体连通的燃烧室内部的推进剂填料点火。

上述方法步骤优选地将以示出的顺序执行，整个过程耗费几毫秒。根据本发明的方法的基本构思是首先通过至少部分地燃烧增压填料来产生冲击波，此增压填料之前已经通过点火器点火。触发冲击波的时间点基本上构成了根据本发明的方法的特性。具体地，优选地仅在点火器与增压填料点火之后但是在推进剂填料的点火之前或同时，产生冲击波。

在优选的变型中，具体地提出了：在混合动力充气机的轴向纵向方向上在第一平面与第二平面之间产生或形成冲击波，其中第一平面其面向点火器的端部处界定推进剂填料，第二平面在其背离点火器的端部处界定推进剂填料，或者仅在轴向纵向方向上在布置于燃烧室中的推进剂填料的下游产生或形成冲击波。

附图说明

在下文中将参照所附的示意图通过实施方式详细地说明本发明，在附图中：

图1示出了根据本发明的按照优选实施方式的混合动力充气机的横截面视图，其中第一破裂元件布置在推进剂填料的纵向端部之间；

图2示出了根据本发明的按照另一实施方式的混合动力充气机的横截面视图，其中点火室完全地延伸通过燃烧室；

图3示出了根据本发明的按照另一优选实施方式的混合动力充气机的横截面视图，其中第一破裂元件布置在由推进剂环形成的推进剂填料的纵向端部之间；以及

图4示出了根据本发明的按照另一优选实施方式的混合动力充气机的横截面视图，其中推进剂填料由点火室完全地延伸通过其中的推进剂环形成。

具体实施方式

附图中的每个都示出了根据本发明的混合动力充气机的横截面视图，其中根据图1和图2的实施方式与根据图3和图4的实施方式的不同之处在于推进剂填料18的类型。

通常，混合动力充气机包括具有大致管形的压缩气体罐20。压缩气体罐20包括压接部28，此压接部用作用于界定燃烧室16(尤其是燃烧室基部19或偏转件25)的部件的止挡件。燃烧室16布置在压接部28的近侧。此外，点火器10定位在压缩气体罐20的所述近侧部分中。下面将描述点火器10和压缩气体罐20的结构。

点火器10保持在点火器支撑件11中并且包括两个销钉12。销钉12使点火器10能够电连接到电源以及相应地控制器，使得点火器10能够被电触发。在点火器10内，两个销钉12经由与储存在点火器10内部的烟火填料直接接触的桥丝(未示出)联接到彼此。通过导致桥丝发光的电流脉冲来点火烟火填料。点火器支撑件11在此情形中是混合动力充气机以及相应地压缩气体罐20的闭合构件，并且通过径向周边焊接以气密方式闭合管形压缩气体罐20的前端。

关于点火器10，除了第一烟火点火器填料以外，还可以提供第二烟火点火器填料。两种所述烟火点火器填料都定位在称为单独预装配部件的点火器10内。

在混合动力充气机以及相应地压缩气体罐20的轴向纵向方向(a)上，点火室30连接到点火器10。点火室30在一方面由点火器10的端面界定，并且在另一方面由包括第一破裂元件14的破裂元件保持件13界定。在点火室30内部布置有增压填料15。增压填料15例如可以通过具有优选地范围从400μm到2000μm的粒度的颗粒，或者通过直径范围例如从1.5mm到10mm以及相应的高度范围例如从0.75mm到5mm的优选地圆柱形弹丸形成。此外，或者作为另选，具有或不具有轴向通道的挤出成型件也可想象为增压填料15。在任意情形中，增压填料15都包括可以至少部分地产生气体和/或可以在其燃烧情形中甚至产生热颗粒的推进剂。

由破裂元件保持件13支撑的第一破裂元件14相对于点火器10共轴地布置。第一破裂元件14焊接到破裂元件保持件13中或者相应地通过焊接连接到破裂元件保持件13。

第一破裂元件14优选地设计为破裂片。第一破裂元件14构造为使得其在压力下破裂并且释放开口，使得点火气体可以从点火室30逸出。为此目的，例如，破裂片可以包括槽口或弱化材料区域形式的适当的预定断裂点。

第一破裂元件14具有尤其以流体密封或气密方式使点火室30与燃烧室16以及相应地压缩气体罐20隔开的功能。通过此种方式，在点火室30与压缩气体罐20中可以存在不同的压力。优选地提供的是，在点火室30中存在大气压力，然而在压缩气体罐20以及在压缩室16中设置有加压压缩气体。

点火室30与相应地破裂元件保持件13延伸到燃烧室16中。燃烧室16由压缩气体罐20的管形部分形成。在根据图1和图2的实施方式中，在燃烧室16内布置有保持架17。保持架17基本上是环形或者管形的并且包括中心通道31。点火室30延伸到中心通道31中。

在保持架17内部布置有推进剂填料18。在根据图1和图2的实施方式中，推进剂填料18由多个推进剂弹丸18a构成。推进剂弹丸基本上随意地布置在保持架17内部，使得在推进剂弹丸18a之间形成自由空间。由于燃烧室16总体上与压缩气体罐20流体连通，因此推进剂弹丸18之间的自由空间可以容纳布置在压缩气体罐20中的压缩气体。换句话说，推进剂弹丸18a被保持在压缩气体罐20内部的压缩气体围绕。

这适用于附图中示出的所有实施方式，其中点火器10、点火室30和破裂元件保持件13以及相应地第一破裂元件14可以基本上共轴地布置在压缩气体罐20内。在压缩气体罐20的远端保持在另一第二破裂元件保持件23中的第二破裂元件24可以同样共轴地布置在压缩气体罐内。第二破裂元件24优选地同样采用破裂片的形状。第二破裂片可以构造为与第一破裂片基本上类似。

优选地通过焊接建立该另一第二破裂元件保持件23与压缩气体罐20之间的连接。特别地，该另一第二破裂元件保持件23可以通过电容储能焊接紧密地连接到压缩气体罐20。相对于第二破裂元件24的近侧，过滤器29从该另一第二破裂元件保持件23延伸到压缩气体罐20的内部。

此外，扩散器22附接到压缩气体罐20的远端。扩散器22可以通过压接连接到压缩气体罐20。扩散器22基本上形成凸出帽盖，其具有用于布置在压缩气体罐20中的压缩气体以及用于通过推进剂填料18另外产生的燃烧气体的侧向出口开口。

在根据图1和图3的实施方式中，为了防止在该另一第二破裂元件保持件23与压缩气体罐20的焊接过程中推进剂填料18在燃烧室16中被无意地点火，在燃烧室基部19处设置有焊接保护盖21作为火花防护。焊接保护盖21布置在燃烧室基部19上并且覆盖通道31。这防止在该另一第二破裂元件保持件23的焊接过程中火花与推进剂填料18接触。

焊接保护盖21不是由粘接在燃烧室基部19上的传统填塞物构成。相反，焊接保护盖21设置为柔性的和/或关于在透气性方面是可渗透的，以便允许压力罐20与燃烧室16之间的压力补偿。焊接保护盖21自身可以是柔性的或者可以至少被柔性地支撑。

如通过附图显而易见地，在点火器10与第一破裂元件14以及相应地第一破裂片之间，布置有由含有增压填料15的点火室30。例如，增压填料15可以是点火推进剂的点火混合物。通过将第一破裂元件24撕裂或破裂来触发用于打开第二破裂元件24所需的冲击波sw。第一破裂元件14的尺寸设计或修整到适合点火器10与增压填料15，使得仅当点火器10与增压填料15都被点火时第一破裂元件14破裂，并且在点火室30内积聚相应的压力。可以在燃烧室16内触发冲击波sw。特别地，例如，在根据图1和图3的实施方式的情形中，可以在推进剂填料18的纵向端部之间形成冲击波sw。点火室30在通道31中延伸不超过推进剂填料18的大约一半。在任意情形中，冲击波sw都不经过整个通道31而是形成在通道31内部。可以在通道31的大约一半长度处形成冲击波sw。

在根据图1和图3的实施方式中，在混合动力充气机的轴向纵向方向a上在第一平面e1与第二平面e2之间形成冲击波sw，其中第一平面在其面向点火器10的端部处界定推进剂填料18，第二平面e2在其远离点火器10的端部处界定推进剂填料18。

换句话说，推进剂填料18具有在轴向纵向方向a上从点火器10观察的由第一平面e1界定的始端，并且其具有由平面e2界定的终端，其中两个平面e1和e2与轴向纵向方向a垂直地对准。根据图1和图3，在推进剂填料18的始端与终端之间，优选地仅当点火器10与增压填料15之前已经都被点火时，可以触发或启动冲击波sw。

根据图2和图4的实施方式在它们的结构设计上与根据图1和图3的实施方式的主要不同在于：点火室30与破裂元件保持件13相应地完全地延伸通过通道31，并且在压接部28的区域中布置有偏转件25。例如，偏转件25可以是金属偏转件。优选地，偏转件25包括环形凸起26与通孔27。环形凸起26在通孔27周围延伸。换句话说，通孔27共轴地布置在环形凸起26内部。凸起26被对准，使得偏转件25总体上在混合动力充气机的轴向纵向方向(a)上凸出地延伸。偏转件25相对于压缩气体罐20的纵向轴线共轴地布置。

在根据图2和图4的实施方式中，冲击波sw仅形成在推进剂填料18的下游或者从在背离点火器10的其端部处界定推进器填料18的上述第二平面e2开始。具体地，第一破裂元件14可以布置在平面e2中，此平面也可以理解为是用于推进剂填料18的虚拟边界。换句话说，推进剂填料18以及相应地燃烧室16终止于与压缩气体罐20的轴向纵向方向a垂直地对准的所述平面e2处。通过此种方式，确保直到在所述平面e2中或从所述平面e2或者在所述平面e2的下游在轴向纵向方向(a)上才形成冲击波。相应地，优选地仅当点火器10与增压填料15之前已经都被点火时形成冲击波sw。

设置通孔27以便允许冲击波不受阻地经过偏转件25。优选地，通孔27的尺寸设计为使得其直径与第一破裂元件14的直径基本上相应。在此方面，通孔27被对准为与第一破裂片14共轴并且平行。在推进剂填料18的端部处形成之后，冲击波朝向偏转件25延伸。冲击波sw经过偏转件15穿过通孔27。随后冲击波sw传播通过压缩气体罐20。然后冲击波sw撞击在过滤器29以及布置在其后面的第二破裂元件24上。在第二破裂元件24的区域中由冲击波sw导致的压力增加确保第二破裂元件24破裂并且由此释放压缩气体罐20中的用于压缩气体的出口开口。

通过其环形凸起26，偏转件25使得燃烧气体在打开第一破裂元件14之后逸出点火室30，以沿着纵向轴线偏转并返回到燃烧室16。在通过金属偏转件25偏转之后，燃烧气体由此与轴向纵向方向a相反地流动通过燃烧室16并点火推进剂填料18。到目前为止，推进剂填料18共轴地布置在点火室30周围。

值得一提的是，偏转件25具有已处于空闲状态的环形凸起26。尽管不排除混合动力充气机启动时由压力冲击引起的额外变形，然而此额外变形对于获得点火气体的期望偏转来说不是必需的。

根据图3和图4的实施方式与根据图1和图2的实施方式的不同仅在于推进剂填料的类型。在根据图1和图2的实施方式中，推进剂填料18由随意布置在保持架17中的推进剂弹丸18a构成。在根据图3和图4的实施方式中，由于推进剂填料18由推进剂环18b构成，因此保持架17是非必要的。推进剂环18b同样地形成已经通过推进剂环18b的成形限定的通道31。推进剂环18b至少部分地分别围绕点火室30与破裂元件保持件13。换句话说，破裂元件保持件13以及相应地点火室30延伸通过由沿着纵向轴线堆叠并且相应地彼此相邻布置的推进剂环18b的内周向区域界定的通道31。

在根据图1和图3的实施方式中，在燃烧室16内部，尤其在通道31内部，形成冲击波sw。在任意情形中，在所有实施方式中，仅在分别地除了点火器10之外还致动并点火增压填料15之后，形成冲击波sw。只有增压填料15的点火才引起点火室30内部的压力足够高的增加，使得第一破裂元件14破裂。在根据图2和图4的实施方式中，冲击波设置为仅在推进剂填料18的下游(尤其是通道31的下游)触发。

附图标记列表

10点火器

11点火器载体

12销钉

13破裂元件保持件

14第一破裂元件

15增压填料

16燃烧室

17保持架

18推进剂填料

18a推进剂弹丸

18b推进剂环

19燃烧室基部

20压缩气体罐

21焊接保护盖

22扩散器

23另一第二破裂元件保持件

24第二破裂元件

25偏转件

26凸起

27通孔

28压接部

29过滤器

30点火室

31通道

sw冲击波

a轴向纵向方向

e1第一平面

e2第二平面