专利名称：空气囊气体发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及保护乘客免受冲击的用于空气囊的气体发生器，特别涉及点火装置的密封结构。
图6表示了用于空气囊的传统的气体发生器在装有点火装置的区域内的密封结构。包括点火装置的引发器430由套管431，和所述套管431公母密接432并在两端开口的套筒433，以及装进这个套筒433的雷管(点火器)/增强器(传爆剂)434组成。这个引发器430和外壳的孔部分435之间的间隙用设置在所述孔部分435下部的台阶439和所述套管431顶部端面440之间的O型圈438密封。按照需要，所述O型圈438用弹性材料等成形。在装配这个引发器430时，把O型圈438放入外壳的孔部分435内部；然后，把套筒433和套管431插入外壳的孔部分435并靠弯边部分436固定；把雷管/增强器放入所述套筒433内部；在此之后，把密封材料437倒入套筒433内部的空间。
用于空气囊的上述传统的气体发生器中，在装有点火装置的区域内的这种密封结构中，由于其结构，必须在所述外壳内形成能容纳O型圈的孔。因此，必须把用来容纳所述外壳的点火装置的区域做得比较厚，在力求减少用于空气囊的气体发生器的重量时，这是一个障碍。还有，在构成具有上述传统的密封结构的空气囊的气体发生器时，随着把O型圈放入在外壳中形成的孔中，放入引发器。如果O型圈被凹凸不平地放入孔中，在放入所述引发器时，可能会卡住O型圈，从而使密封失效。因此，必须非常小心地装配所述O型圈和放入引发器。此外，如上所述，由于O型圈可能被要放入的引发器卡住，如果O型圈被卡住，它将向引发器的放入方向伸出。但是，这不能从外壳的外部检验。
此外，在传统的密封结构中，由于到引发器顶端通过O型圈的放置位置而且保持在正常位置上的放入距离很长，在放入所述引发器时可能会卡住O型圈，使密封失效。
因此，本发明的目的就是提供一种用于空气囊的新型气体发生器，它能解决已知技术中存在的上述问题。
在本发明的用于空气囊的气体发生器中，在装有点火装置区域内的密封结构中，在用来安装到点火装置的外圆周上的筒形套管构件的内圆周面和/或外圆周面上沿着圆周方向形成凹槽，在所述凹槽内部有象O型圈或填料等等之类的密封构件。通过把这个装入点火装置安装构件，装有点火装置的区域就被密封了。
也就是说，在本发明的用于空气囊的气体发生器中，包括具有气体排放口的外壳，由冲击触发的点火装置，以及由所述点火装置点火的气体生成剂，后者燃烧并生成燃烧气体。其特征在于具有所述点火装置，在其外圆周上装有附加的筒形套管构件；具有装有点火装置安装构件的所述外壳，该构件具有所述筒形套管构件与之配合的筒形内圆周面；具有在圆周方向上设有凹槽的所述筒形套管构件的内圆周面和/或外圆周面；以及具有靠压配合在所述凹槽中而安装的密封构件。
筒形套管用来在外壳内部安装所述点火装置，把点火装置安装在套管内部，而把点火装置安装构件装配在其外部。此外，在本发明的气体发生器中，在所述筒形套管的内圆周面和/或外圆周面上沿圆周方向设有凹槽，并把将在下面提到的密封构件安装在所述凹槽内部。也就是说，对于所述筒形套管来说，凹槽可在安装点火装置一侧的表面(内圆周面)，或在点火装置安装构件一侧的表面(外圆周面)，或者在这两个表面上形成。
至于密封构件，可使用O型圈或填料等等，所述密封构件的作用在于密封筒形套管和点火装置之间以及/或者筒形套管和点火装置安装构件之间所产生的间隙。当压配合在凹槽内部时，这种密封构件能显示出充分的密封作用。
点火装置安装构件把设置其中的点火装置与外壳连接。例如，可通过在外壳底部形成能容纳和固定点火装置安装构件的安装孔，把上述点火装置安装构件装在所述安装孔中，并用焊接或其它传统的方法把它固定，从而把这个点火装置安装构件装入外壳。当把其一端连接外壳顶部内表面的大致上成圆筒形状的内筒形构件安装在外壳内部，并把所述外壳内部分隔成两个或更多的腔时，可把所述内筒形构件用作点火装置安装构件。从另一方面来说，当没有为所述点火装置安装构件分隔所述外壳的内部时，可利用大致上圆筒形的而且其轴向长度没有把外壳内部分隔成两个腔的点火装置安装构件。
至于装入上述筒形套管的点火装置，可使用电点火型或机械点火型，前者用从检测冲击的冲击传感器传送来的电信号触发，而后者则全部靠机械装置检测冲击来启动。
机械点火型点火装置由机械传感器，引燃剂和传爆剂组成。机械传感器用纯粹的机械方法来检测冲击，例如借助于重物等等的运动的撞针点火。在受到由所述机械型传感器引发的撞针碰撞时，引燃剂被点火并随着燃烧。而传爆剂则被来自所述引燃剂的火焰点火并燃烧。另一方面，电点火型点火装置则由专门用电方法检测冲击的电传感器，用从检测冲击的传感器传送的电信号触发的点火器，以及靠点火器触发而点火并随后燃烧的传爆剂组成。至于这种电传感器，例如，有半导体型加速度传感器等等。这种半导体型加速度传感器具有在硅衬底的杆上形成的四个半导体应变仪，硅衬底杆设计成能在出现加速度时弯曲。这些半导体应变仪被桥式连接。当发生加速度时，杆被弯曲，表面变形。由于此变形，半导体应变仪的电阻改变，这个电阻变化以与加速度成正比的电压信号的形式被检测到。在电点火型点火系统中，特别可能包括具有点火评价电路的控制器。来自上述半导体型加速度传感器的信号作为点火评价电路的输入；当这个冲击信号超过一定值时，控制器开始其计算；当计算结果超过一定值时，它把触发信号输出到气体发生器。
当所述点火装置是电点火型时，把点火器装入上述筒形套管。
在这个发明中，当由于冲击而触发气体发生器的点火装置是不特别需要引发器套管的机械点火型的时，也就是说，当用于空气囊的气体发生器包括具有气体排放口的外壳，靠冲击触发的机械点火装置，以及由所述点火装置点火并燃烧和产生燃烧气体的气体生成剂时，包括在所述机械点火型点火装置中的机械传感器的外圆周具有设置在圆周方向上的凹槽。通过把密封构件压配合在所述凹槽中，可使装有所述点火装置的区域密封。
在本发明的气体发生器中，如果装有点火装置的区域内的密封结构是如上所述的凹槽和密封构件的组合时，根据需要可使用气体发生器运行所需的其它结构和构件以及有利于操作气体发生器的结构和构件。至于操作气体发生器所需的结构和构件，例如，有被用作气体发生器的密封容器的“外壳”；靠上述点火装置触发而点火并燃烧和生成燃烧气体的“气体生成剂”；净化并冷却生成的燃烧气体的“过滤器装置”，等等。从另一方面来说，优选地建议用来有效操作气体发生器的结构和构件有，例如装在外壳内并把内部分隔，以便形成点火装置贮藏室的“内筒形构件”；设置在所述内筒形构件和过滤器装置之间并支撑所述过滤器装置的“过滤器支承构件”；把过滤器装置的内圆周的顶端和/或底端密封并防止生成的气体通过过滤器装置和外壳内表面之间的间隙的那种情况的“短路防止装置(平板构件等等)”；设置在气体生成剂的上面和/或下面，以便防止气体生成剂移动的“缓冲构件”；具有许多孔，在外形上大致为筒形，设置在过滤器装置内侧，以便防止气体生成剂与过滤器装置直接接触，而且还保护所述过滤器装置以防止由于气体生成剂燃烧所产生的火焰的“多孔筐”；设置在过滤器装置的外表面和外壳侧壁的内表面之间并起气体通道作用的“压力空间”；等等。
可用铸造，锻造，压力加工等等形成外壳，最好通过焊接具有气体排放口的扩散壳体和具有点火装置贮藏孔的封闭壳体来形成它。可用不同的焊接方法连接两个壳体，例如电子束焊接，激光焊接，钨极惰性气体保护焊接，凸出焊接，等等。当通过模压象不锈钢薄板等等之类的钢板形成扩散壳体和封闭壳体时，两种壳体的生产容易而且可降低生产成本。而且，通过把两种壳体形成简单的圆筒形状，模压变得容易制作。在这项发明中，尤其在装有点火装置区域内的密封结构中，在筒形套管面上形成凹槽，因而对于外壳不需要采取任何特殊措施。即使通过压力加工形成外壳，也将不会影响上述区域内的密封效果。至于扩散壳体和封闭壳体的材料，不锈钢板是合乎要求的，但是，例如，也可使用镀镍钢板。
可使用的气体生成剂是基于无机叠氮化物的一种。这个一直在广泛使用，尤其是叠氮化钠，它是叠氮化钠和氧化铜的等价混合物，或者非叠氮化物气体生成剂。曾建议了各种非叠氮化物气体生成剂的成分。例如，已知成分是主要由以下物质组成的一些象tetrazole，triazole之类的含氮有机化合物，或这些化合物等等的金属盐，以及象碱金属的硝酸盐等等之类的含氧氧化剂；作为它们的燃料氮源，使用的成分有硝酸三氨基胍，碳氢叠氮化物，nitroguanizine，等等，作为它们的氧化剂，使用的有碱金属或碱土金属的硝酸盐，氯酸盐，高氯酸盐，等等。可把这些之中的任一种，但不局限于这些，用作本发明中的气体生成剂。根据燃烧速率，无毒性和燃烧温度的要求按照需要来选择它们。气体生成剂以适当的形式使用，例如颗粒，圆片，空心圆筒，多孔状，盘片，等等。
被容纳和安装在外壳内的过滤器装置大致上是圆筒形状，其作用是排除由气体生成剂燃烧所产生的燃烧残余物。过滤器装置还冷却燃烧气体。通常使用过滤器用来净化外壳中生成的气体，以及/或者冷却剂用来冷却生成的气体；除这些以外，也可使用通过模压用适当材料构成的丝网的环形层压形式而形成的层压丝网过滤器，等等。更准确地说，通过把平针的不锈钢丝网加工成圆筒形式，通过把这个圆筒形式的一端重复向外弯曲，并通过在模子中压塑这个分层形式而形成圆形分层结构，可模压成这种分层丝网过滤器。它也可通过下述方法做成把平针的不锈钢丝网加工成圆筒形式，通过在半径方向压平这个圆筒形式而把其形成薄片，通过把这个薄片多次滚压成圆筒形状并在模子中压塑这个分层形式等等，来形成层压结构。用于丝网的材料可能是不锈钢，如SUS 304，SUS 310S，SUS 316(日本工业规格标准代码)等等。SUS 304(18Cr-8Ni-0.06C)作为奥氏体不锈钢，显示出极好的抗腐蚀性。
可把双重结构用于过滤器装置，其内侧或外侧具有由分层丝网形式构成的薄层。内层可具有过滤器装置保护功能，以便保护过滤器装置以防来自点火装置冲向过滤器装置的火焰，并保护它以防被这个火焰点燃并燃烧的气体生成剂的燃烧气体。外层可起到防止过滤器装置膨胀的作用，以便在气体发生器运行中当过滤器装置由于气体压力而膨胀时，防止堵塞在过滤器装置和外壳的外周壁之间所产生的压力空间。顺便说，通过用分层丝网形式，多孔圆筒形式，圆形带形式等等构成的外层来支撑所述过滤器装置的外圆周，能实现防止过滤器装置膨胀的功能。
上述用于空气囊的气体发生器与空气囊一起被放置在舱体内部，从而构成空气囊系统。通过引入由所述气体发生器产生的气体使空气囊充气。
在这种空气囊系统中，用检测冲击的冲击传感器触发气体发生器，而燃烧气体则从外壳的气体排放口排出。此燃烧气体冲入空气囊，由此，空气囊冲破舱盖并充气。它在车辆内部的硬结构和乘客之间产生用来缓冲冲击的缓冲气垫。
在本发明中，把O型圈或填料等等之类的密封构件安装到设置在筒形套管上的凹槽内。然后将此密封，使得在外壳一侧不需要形成凹槽。因此，所述外壳无需具有不必要的厚度。还有，当把点火装置设置到外壳内时，有可能避免所述点火装置卡住密封构件，象O型圈等等。此外，即使O型圈等从凹槽中出来，这个O型圈等等从点火装置放入孔相对于其放入方向伸出到外面，使得其能被容易确认。
由于O型圈等等是靠收缩固定在所述凹槽内，在把它放入时还可能避免所述密封构件变得不平整的情况，这将有助于空气囊气体发生器的生产。
此外，在本发明的气体发生器中，凹槽设置在筒形套管的面上，然后固定象O型圈等等之类的密封构件。用这种结构，筒形套管的放入距离短。因此，在放入所述套管时，可避免象O型圈等等之类的密封构件从凹槽中出来并卡在间隙中。
图1是展示这种气体发生器的一个最佳实施例的垂直剖面图；图2是展示这种气体发生器的另一个最佳实施例的垂直剖面图；图3是展示固定另一种点火装置的方法的实质部分的放大剖面图；图4是展示这种气体发生器的又一个最佳实施例的垂直剖面图；图5是本发明的空气囊系统的结构；以及图6是展示用于空气囊的传统的气体发生器中的密封结构的主要部分的垂直剖面图。
下面将参照附图描述本发明的最佳实施例。
图1是根据本发明的最佳实施例的用于空气囊的气体发生器的剖面图。作为主要包括具有大约70毫米外径的外壳的气体发生器，这个实施例是有效的。这个气体发生器包括由扩散壳体1和封闭壳体2构成的外壳3，设置在这个外壳3的贮藏空间内的点火装置，即点火器4以及传爆剂5，由点火装置点火并产生燃烧气体的气体生成装置，即固态气体生成剂6，以及分隔燃烧室28，以便容纳气体生成剂6的过滤器装置，即冷却剂/过滤器7。
点火装置在其外圆周上设有用于固定的筒形套管构件100，后者在内圆周面和/或外圆周面上沿圆周方向设有凹槽101。特别在这个实施例中，由于把电点火型点火装置用作上述点火装置，点火器4被安装在所述筒形套管构件100内。O型圈102被压配到设置在所述筒形套管构件100的外圆周面上的凹槽101内，并固定到点火装置安装构件(中央的筒形构件16)的筒形内圆周面103上，点火装置安装构件设置在下面提到的外壳内。它把所述筒形内圆周面103和筒形套管构件100之间的间隙密封。在这个实施例中，在筒形套管构件的内圆周面上也形成凹槽104，并把O型圈105通过压配安装到所述凹槽104内。用这个凹槽104和O型圈105的组合，也把安装在筒形套管构件100内的点火器4和筒形套管构件100之间的间隙密封。顺便说，不用O型圈105，通过把衬圈等等之类的已知密封构件装入所述凹槽内，也可把这个点火器4和筒形套管构件100之间的间隙密封。在本实施例中，利用弹性材料恰当地形成上述O型圈(102，105)。
通过冲压不锈钢板形成扩散壳体1。它具有环形区域12，在这个环形区域12的外圆周部分上形成的圆周壁区域10，以及位于这个圆周壁区域10的顶端并沿着半径方向向外延伸的凸缘区域19。在这个实施例中，圆周壁区域10在圆周方向上以相等的间距设有其直径为3毫米的18个气体排放口11。在这个扩散壳体1的环形区域12的中央形成由于加强台阶49而向外凸出的凸出圆形区域13，加强台阶49的作用是保持外壳，特别是形成其顶部区域的扩散壳体环形区域12的刚性，同时也增加贮藏空间的容量。装有传爆剂5的传爆剂贮存器53被保持在凸出的环形区域13和点火器4之间。扩散壳体的凸缘区域19具有固定区域98，以便固定缓冲垫舱的金属配件。这个固定区域98以90度的间隔设置在凸缘区域19的圆周方向上并具有供螺栓用的固定孔99。
封闭壳体2通过冲压不锈钢板而形成并具有环形区域30，在其中心形成中央孔15，在上述环形区域30的外圆周区域形成圆周壁区域47，以及位于这个圆周壁区域47顶端并沿半径方向向外延伸的凸缘区域20。中央孔15的边缘沿轴线方向弯曲。这个弯曲区域保持中央孔15边缘的刚性并还提供与中央筒形构件16的较大的接合面。把中央筒形构件16咬合地装入这个中央孔15。这个中央筒形构件16一端的端面17和中央孔边缘的弯曲区域的端面18构成一个平面。
至于扩散壳体1和封闭壳体2，扩散壳体的凸缘区域19和封闭壳体的凸缘区域20沿外壳3的轴线方向在靠近中央截面处搭接，并通过激光焊接21连接，以便构成外壳3。这些凸缘区域19和20保持外壳的刚性，特别是其外圆周壁8的刚性，防止由于气体压力外壳变形。
在这个实施例中，通过提供中央筒形构件16把外壳内部分隔，以便形成两个或更多的腔。中央筒形构件16用不锈钢管构成，它具有固定到扩散外壳的凸出的环形区域13上的一个折边端和一个开口端。中央筒形构件16在其内部形成点火装置贮藏室23，在其外部形成燃烧室28。在这个点火装置贮藏室23内部设有点火器4和传爆剂贮存器53，点火器4由来自传感器(图中未表示)的信号触发，把用这个点火器4点火的传爆剂5装入贮存器53中。燃烧室28装满气体生成剂6。由于把点火装置设置在中央筒形构件16内部，把点火器4安装在其内部的上述筒形套管构件100也被固定在所述中央筒形构件16内部，即筒形内圆周面103上。因此，正如在这个实施例中那样，当通过用设置在外壳内的中央筒形构件16分隔而形成点火装置贮藏室23时，所述中央筒形构件16可被用作点火装置安装构件。
把点火器4装入其中的上述筒形套管构件100可通过，例如，把中央筒形构件16的另一端卷边予以固定。
中央筒形构件16由管子构成并可能具有17到22毫米的外径，管子通过把1.2-3.0毫米厚的不锈钢板滚压成管形并焊接而成。这类焊接管可用UO压制方法(把薄板形成U型，然后形成O型，把接缝焊接)，电接缝管方法(把薄板模压成圆形，在给接缝施加压力的同时，通过施加大电流用电阻热焊接接缝)等等形成。除了这些以外，所述中央筒形构件16可通过铸造，锻造，或冲压，或切削加工等等，或这些方法的组合形成。还有，中央筒形构件16在另一端的侧面具有火焰传播孔54。在这个例子中，沿圆周方向以相等的间隔设有6个直径2.5毫米的火焰传播孔，而所述火焰传播孔54被密封带52′封闭。
冷却剂/过滤器7环绕气体生成剂6而设，并在中央筒形构件16周围形成圆形室，即燃烧室28。这个冷却剂/过滤器7通过把平针的不锈钢丝网在径向重叠，并在径向和轴向把它压缩而形成。这个冷却剂/过滤器7具有一种形状，其中在每一层中已使环状针咬合。这些在径向构成层。因此，冷却剂/过滤器的间隙结构是复杂的，以使这个冷却剂过滤器7具有极好的捕捉效果。在气体发生器运行时，为了防止压力空间9由于气体压力所引起的冷却剂/过滤器7的膨胀而被堵塞，在冷却剂/过滤器7的外侧形成外层29，它起到防止冷却剂/过滤器膨胀的防止装置的作用。这个外层29，例如，可利用分层丝网形式，或利用在圆周壁表面上具有许多通孔的多孔筒形构件构成。当外层29是利用分层丝网形式构成时，所述外层29还可能具有冷却功能。在冷却剂/过滤器7里面形成燃烧室28，冷却剂/过滤器7冷却燃烧室中生成的燃烧气体并收集燃烧剩余物。
围绕封闭壳体的环形区域30，沿圆周方向形成倾斜区域31；此倾斜区域31起着防止冷却剂/过滤器7移动的防止移动装置的作用。这个区域31还起着在外壳的外圆周壁8和冷却剂/过滤器7之间形成压力空间的装置的作用。
在燃烧室28中设有许多固态气体生成剂6。气体生成剂6在形状上是空心圆筒，而且由此形状，燃烧在外表面和内表面上发生。这个形状具有一个优点，当燃烧进行时，整个气体生成剂的表面区域变化很小。
在冷却剂/过滤器7和气体生成剂6之间设有多孔筐32。它保护所述冷却剂/过滤器7以防火焰并促进气体生成剂的有效燃烧。这个多孔筐32由在圆周方向和轴向具有通孔40的大致上筒形的圆周壁区域34和在所述圆周壁的扩散壳体一侧引入顶端开口的大致上平的和圆形的顶区域36构成。可使顶区域36形成一种形状，它能补充并与设有所述多孔筐32的外壳的顶圆形区域13的内表面相联系。此外，在中央可形成大孔38，以便通过该处穿过上述中央筒形构件16。在圆周壁区域34有限制地形成孔眼40，以便不妨碍生成的气体通过并还能排除暴露于从中央筒形构件16的火焰传播孔54冲出的火焰的区域。基于这种结构，所述多孔筐32具有保护冷却剂/过滤器7以防从中央筒形构件16的火焰传播孔54冲出的火焰的冷却剂/过滤器保护功能，以及试图使所述火焰的方向偏转并使火焰向气体生成剂6充分扩散的燃烧促进功能。此外，这个多孔筐32借助顶区域36的孔38被固定到中央筒形构件16上，以防止在径向移动。在装配气体发生器时，这种结构起到使冷却剂/过滤器7定位的装置的作用，而且还起到防止燃烧气体的所谓短路的短路防止装置的作用。也就是说，在气体发生器运行时，当在外壳的内表面37和冷却剂/过滤器的端面38之间由于燃烧气体的压力而产生间隙时，燃烧气体不通过冷却剂/过滤器，相反，它穿过间隙。
在冷却剂/过滤器7的内侧，在封闭壳体一侧设有平板构件33。这个平板构件33由封闭冷却剂/过滤器7底端上的孔的环形区域50以及引入这个环形区域50并直接接触冷却剂/过滤器的内圆周面的圆周壁区域51组成。环形区域50具有与中央筒形构件16的外圆周配合的中央孔39，它直接接触现有的气体生成剂，以防止气体生成剂移动。这个平板构件33靠弹性力被保持在中央筒形构件16和冷却剂/过滤器7之间，防止燃烧气体在端面沿冷却剂/过滤器7的底部方向短路通过，在焊接时还起到焊接保护板的作用。
在外壳的外圆周壁8和冷却剂/过滤器的外层29之间形成压力空间9。这个压力空间9在冷却剂/过滤器7周围形成气体通道，其径向的截面为环形。在这个实施例中，气体通道的径向截面面积是不变的，但是，例如通过把冷却剂/过滤器形成锥形，有可能当靠近气体排放口11时，增加气体通道的径向截面面积。在这种情况下，关于气体通道的径向截面面积，可使用平均值。使气体通道的径向截面面积St大于扩散壳体的每个气体排放口11的孔面积的总和At。由于在冷却剂/过滤器7周围有气体通道，燃烧气体通过冷却剂/过滤器的整个区域并向气体通道移动。由此，实现了冷却剂/过滤器的有效利用以及燃烧气体的有效冷却和净化。已经被冷却和净化的燃烧气体通过上述气体通道并到达扩散壳体的气体排放口11。
顺便说，在这个例子中，参照在外壳的外圆周壁和冷却剂/过滤器之间形成有压力空间的例子给出了说明，但是，没有这个空间也是容许的。
为了防止外部的水分进入外壳3内部，扩散壳体的气体排放口11用铝带52密封。
在装配这个气体发生器时，把中央筒形构件16已经与其连接的扩散壳体1放到使其凸出的圆形区域13位于下面的位置上。多孔筐32的开口孔38被插入中央筒形构件16。把冷却剂/过滤器7安装到确定冷却剂/过滤器7位置的所述多孔筐的圆周壁区域34的外面，而多孔筐的内部装满固态气体生成剂6。在此上面设有平板构件33。然后，把封闭壳体的中央孔15插入中央筒形构件16；把封闭壳体的凸缘区域20放到扩散壳体的凸缘区域19上面。提供激光焊接21和44，以便把扩散壳体1和封闭壳体2以及封闭壳体2和中央筒形构件16连接起来。最后，在把传爆剂贮存器53放入中央筒形构件16之后，放入设置在筒形套管构件100中的点火器4，O型圈102通过把它压配合在凹槽101内而被安装到筒形套管构件100上，借助点火器安装构件的卷边区域27把这些固定。通过把O型圈105压配合在筒形套管构件100的内圆周面上形成的凹槽104内而设置O型圈105，使筒形套管构件100和点火器4之间的间隙密封。
在具有这样结构的气体发生器中，当传感器(图中未表示)检测到冲击时，它的信号就被传送到点火器4，以便触发它；由此，传爆剂贮存器53内的传爆剂5被点燃并产生高温火焰。这个火焰从通孔54喷出并点燃通孔54附近的气体生成剂6，还点燃燃烧室下部区域内的气体生成剂，其方向被圆周壁区域34偏转。由此，气体生成剂燃烧并产生高温/高压气体；这个燃烧气体通过冷却剂/过滤器7的整个区域，它被有效冷却，其燃烧剩余物被收集；已被冷却和净化的燃烧气体通过气体通道(压力空间9)，冲破铝带52的壁，从气体排放口11喷出，并流入空气囊(图中未表示)。由此，空气囊充气并在乘客和硬结构之间形成缓冲气垫，从而保护乘客免受冲击。扩散壳体环形区域的上述台阶49以及封闭壳体环形区域的上述弯曲区域14保持外壳的顶部和底部区域的刚性，以防止由于气压外壳变形。同样，沿外壳轴向在靠近中央截面处重叠和连接在凸缘区域19和20保持外壳外圆周壁8的刚性，以便防止由于气体压力外壳变形。此外，在冷却剂/过滤器的端面形成间隙时，靠上述多孔筐32以及平板构件33以防止燃烧气体短路通过。
图2是用于空气囊的气体发生器的另一个实施例的截面，其中在外壳中没有提供内筒形构件，外壳内部由一个腔构成。作为主要包括外径大约60毫米的外壳的气体发生器，这个实施例中的气体发生器是有效的。这个气体发生器包括由扩散壳体61和封闭壳体62构成的外壳63，设置在这个外壳63的贮藏空间内的点火器64，由这个点火器64点火并生成燃烧气体的固态气体生成剂66，以及通过分隔形成装有这些气体生成剂66的燃烧室84的冷却剂/过滤器67。把点火器64装入筒形套管构件100′，而把其中已经安装好所述点火器64的这个筒形套管构件100′装入大致上筒形的点火装置安装构件16′。在这个筒形套管构件100′的外圆周面上沿外圆周方向形成凹槽101′，通过压配合在所述凹槽101′中安装好O型圈102′。这个O型圈102′把筒形套管构件100′和点火装置安装构件16′之间的间隙密封。
扩散壳体61通过冲压不锈钢板而形成并具有环形区域78，在其外圆周区域形成圆周壁区域76，以及位于其顶端并沿半径方向向外延伸的凸缘区域86。圆周壁区域76沿圆周方向以相等的间隔设有气体排放口77。在这个扩散壳体61的环形区域78沿径向设有许多加强结构79，在本实施例中有6个，每个在径向具有肋条形状。这些肋形加强结构79保持外壳，特别是形成其顶部区域的扩散壳体环形区域78的刚性，它们防止由于气体压力外壳变形。扩散壳体的凸缘区域86具有固定区域98′，以便固定缓冲垫舱的金属配件。这个固定区域98′以90度的间隔设置在凸缘区域86的圆周方向上，并具有放螺栓用的固定孔99′。
通过冲压不锈钢板形成封闭壳体62。它具有环形区域71，在其外圆周区域形成的圆周壁区域72，位于其顶端且沿半径方向向外延伸的凸缘区域87。在环形区域71的中央靠台阶48形成凹部73，在这个凹部73的中央形成中央孔74。这个中央孔74在其边缘有一个弯曲区域75，沿轴向弯曲。这个弯曲区域75具有把点火装置安装构件16′的圆筒80装入其中的内圆周面81，以及固定点火装置安装构件16′的凸缘82的端面83。由于轴向弯曲区域75的内圆周面81的结构，获得了较大的密封面。为了解决气密性，在点火装置安装构件16′的圆筒80和内圆周面81之间的间隙内可填满密封材料。同样，可把点火装置安装构件16′的凸缘82和端面83焊接，凸缘82和端面83之间的接合面的外圆周可用铝带等等密封。固定凸缘82的端面83防止点火装置被燃烧室84内的气体压力推出。台阶48保持外壳，特别是形成其底部区域的封闭壳体环形区域71的刚性。在凹部73，把点火器的连接底面85放在比环形区域71的外表面更向里的位置上。弯曲区域75还保持中央孔74边缘的刚性。
扩散壳体的凸缘区域86和封闭壳体的凸缘区域87在靠近沿外壳轴向的中央截面处重叠。扩散壳体61和封闭壳体62用激光焊接88连接，以便构成外壳63。这些凸缘区域86和87保持外壳的外圆周壁68的刚性，以防止由于气体压力外壳变形。
点火器64是用从传感器(图中未表示)来的信号触发的传统的电气型点火器。由于电气型点火器不使用机械方法，但是具有简单的结构，而且体积小，重量轻，它比机械型点火器更可取。这个点火器64(例如，输出在10立方厘米的封闭压力容器中300-1500磅/英寸2)不具有图1所示的传爆剂贮存器53，或其它类似容器。这是由于气体生成剂66良好的点火和燃烧特性。气体生成剂66具有空芯圆筒的形状。由此，燃烧发生在外表面和内表面上。在燃烧进行时，整个气体生成剂的表面积变化很小；这是一个优点。
冷却剂/过滤器67被放在与中央孔74以及外壳63同心的位置上，它分隔以致形成燃烧室84。通过在径向重叠平针的不锈钢丝网，并在径向和轴向压缩它而形成这个冷却剂/过滤器67。借助于这个冷却剂/过滤器67，通过分隔形成燃烧室84。冷却剂/过滤器67冷却燃烧室中生成的燃烧气体并收集燃烧气体中的燃烧剩余物。在这个冷却剂/过滤器67的外侧形成由分层丝网形式构成的外层89。这个外层89起加强冷却剂/过滤器以及冷却气体的作用。
由于封闭壳体是模压而成，在圆周方向自然形成倾斜区域90，从而围住其环形区域71。这个倾斜区域90起到使冷却剂/过滤器67定位或防止其移动的装置的作用。它还起到在外壳的外圆周壁68和冷却剂/过滤器的外层89之间形成压力空间69的装置的作用。
在燃烧室84中设有许多固态气体生成剂66，每个的形状为空心圆筒。气体生成剂66直接装满燃烧室内的空间并被放在靠近点火器64处。它们的移动受到平板构件的圆形区域92的限制，平板构件堵住冷却剂/过滤器67一端的孔45。平板构件91具有上述圆形区域92以及圆周壁区域93，后者跟上述圆形区域92结合并直接接触冷却剂过滤器67一端的内圆周面，以便覆盖所述内圆周面。借助于这个平板构件91，防止燃烧气体在冷却剂/过滤器一端的端面94和扩散壳体环形区域78之间短路通过。把没有设置平板构件91的冷却剂/过滤器另一端的端面95通过焊接固定到外壳的内表面46上。由此，防止了端面95上的短路。由于焊接，阻燃和弹性的例如用硅橡胶制的密封件就成为不必要的了。在冷却剂/过滤器的端面和外壳的内表面之间通常设有这个。
在外壳的外圆周壁68和冷却剂/过滤器的外层89之间形成压力空间69，这个压力空间69在其径向截面为环形的冷却剂/过滤器67周围形成气体通道。就象图1所示的气体发生器那样，使气体通道的径向截面面积大于扩散壳体的每个气体排放口77的孔面积的总和。由于在冷却剂/过滤器周围有气体通道，燃烧气体穿过冷却剂/过滤器的整个区域并向气体通道运动。由此，实现了冷却剂/过滤器的有效利用以及燃烧气体的有效冷却和净化。被冷却和净化的燃烧气体通过上述气体通道并到达扩散壳体上的气体排放口77。为了防止外部的水分进入外壳63内部，扩散壳体的气体排放口77从外壳内侧用铝带96密封。
在装配这个气体发生器，例如，把点火器64装入筒形套管构件100′时。把点火装置安装构件16′安装到封闭壳体62的中央孔74中。把筒形套管构件100′装入所述点火装置安装构件16′的筒形内圆周面103′。使所述点火装置安装构件16′的下孔卷边，以便把筒形套管构件100′固定到点火装置安装构件16′中。把扩散壳体61的环形区域78放在其底面上，在其内部设置冷却剂/过滤器67。把其内侧装满固态气体生成剂66，在此之后把平板构件91放在它上面。最后，放上已把上述点火装置固定其上的封闭壳体。把凸缘区域86叠放在封闭壳体的凸缘区域87上。采用激光焊接88，以便连接扩散壳体61和封闭壳体62。顺便说，关于在点火装置安装构件16′内固定筒形套管构件100′的装置，除了这个以外，已经装入点火装置安装构件16′的筒形内圆周面103′的筒形套管构件100′可用装入或拧入单独的筒形内圆周面103′的环105支承和固定，如图3(a)所示。或者，装入点火装置安装构件16′的筒形内圆周103′的筒形套管构件100′可用装入或拧入所述点火装置安装构件16′的外圆周的单独形成的支承构件151支承和固定，如图3(b)所示。
在具有这种结构的气体发生器中，当传感器(图中未表示)检测到冲击时，其信号被传送到点火器64，以便触发点火器64。这个点燃燃烧室84内的气体生成剂66。由此，气体生成剂燃烧并产生高温/高压气体。这个燃烧气体从冷却剂/过滤器67的整个区域进入冷却剂/过滤器67并通过冷却剂/过滤器67，在此期间它被冷却，其燃烧剩余物被收集。已被冷却和净化的燃烧气体通过由压力空间69形成的气体通道，冲破铝带96的壁，从气体排放口77喷出，流入空气囊(图中未表示)。由此，空气囊充气并在乘客和硬结构之间形成缓冲气垫，从而保护乘客免受冲击。点火装置安装构件16′和筒形套管构件100′之间的间隙用配备在所述筒形套管构件100′外圆周上凹槽101′内的O型圈102′密封。同样，扩散壳体环形区域的上述肋条结构79以及封闭壳体环形区域的上述台阶48和弯曲区域75保持外壳的顶部和底部区域的刚性，以防止由于气体压力外壳变形。沿外壳轴向在靠近中央截面处重叠和连接的凸缘区域86和87保持外壳的外圆周壁68的刚性，以防止由于气体压力外壳变形。此外，在冷却剂/过滤器的端面形成间隙时，靠上述平板构件91防止燃烧气体短路通过。由于在相对一侧的端面95已通过焊接固定到外壳内表面上，在这两者之间没有产生间隙。
可把借助于上述凹槽和密封构件的组合的密封结构应用于适于为乘客侧面提供的空气囊气体发生器，它在轴向是长的，如图4所示。
也就是说，图4所示的用于空气囊的气体发生器具有在轴向较长的圆筒形状。通过把大致上已经形成杯形的杯形构件303的圆形顶部区域332插入大致上已经形成圆筒形状的筒形构件302的另一端开口323，然后把这两部分焊接成一个结构，而形成其外壳301。
筒形构件302大致上是圆筒形状。在其一端的侧面321上形成装有点火装置的中央孔326。把所述中央孔326沿着外壳301的轴向弯曲，使之具有点火装置固定区域327。筒形构件302的圆周壁322设有沿圆周和轴的方向配置的气体排放口328以及曲拐形状区域324，后者形成所述圆周壁322在径向扩大的扩大了的圆周壁区域325。
杯形构件303由面向筒形构件302的一端侧面321的侧端平面区域331和引入所述侧端平面区域331的周缘并插入筒形构件302的另一端开口323的圆形顶部区域332组成。在这个杯形构件303的侧端平面区域331的中央还形成沿所述杯形构件303的轴向延伸的气体发生器安装构件333。
以这种方式形成的外壳301根据需要包括以其外圆周面向外壳301的圆周壁面内侧而放置的过滤器装置，即冷却剂/过滤器305；围绕所述冷却剂/过滤器305的外圆周并防止其变形的穿孔板306；起着在检测到冲击时被触发的点火装置作用的点火器304；被所述点火装置点火并产生燃烧气体的气体生成装置，即气体生成剂307；以及支撑所述气体生成剂的缓冲垫构件309。为了防止外部水分进入外壳，把铝带310附加在筒形构件302的气体排放口328上，以便密封所述气体排放口328。
在上述点火器304的下部区域设有引发器套管350，在所述引发器套管周围形成沿圆周方向配置的凹槽351，通过压配合把O型圈352安装在所述凹槽内。因此，所述O型圈能可靠地密封在中央孔326上形成的点火装置固定区域的内圆周面和引发器套管350的外圆周面之间存在的间隙。
在这幅图所示的实施例中，在上述筒形构件302的圆周壁322上形成的曲拐形状区域324的目的在于具有扩大了的圆周壁区域325，该区域在筒形构件302的径向仅仅扩大了杯形构件303的圆顶区域332的厚度，以便使上述冷却剂/过滤器305能被圆周壁322的内表面-除了筒形构件302的扩大了的圆周壁区域325以外-和杯形构件303的圆顶区域332的内表面支撑，并在外壳301的圆周壁内表面和过滤器装置305之间形成压力空间308。由于压力空间308起气体通道的作用，生成的气体能穿过冷却剂/过滤器305的整个区域，并被有效地冷却和净化。
装配这个气体发生器时，首先把点火器304，穿孔板306，冷却剂/过滤器305，以及气体生成剂307放入筒形构件302中，然后用杯形构件303封闭所述筒形构件的另一端开口。在以这种方式形成的气体发生器中，当传感器(图中未表示)检测到冲击时，其信号被传送到点火器304，以便触发所述点火器304。由此，气体生成剂307被点燃，燃烧并生成燃烧气体。由于在冷却剂/过滤器305外侧形成的压力空间308起气体通道的作用，这个燃烧气体穿过所述冷却剂/过滤器305的整个区域，在此期间它被有效冷却，或者它的燃烧剩余物被收集。它冲破附加在气体排放口328上面的铝带310的壁，并从所述气体排放口328喷出。这个喷出的气体流入空气囊(图中未表示)，以便使所述气囊充气。它在乘客和硬结构之间形成缓冲气垫。
图5展示包括利用电点火型点火装置的气体发生器的本发明的空气囊系统的一个实施例。这个空气囊系统包括气体发生器200，冲击传感器201，控制器202，舱体203以及空气囊204。
把按照图1说明的气体发生器用作气体发生器200，设有点火装置的区域用设置在筒形套管中的凹槽和O型圈的组合可靠密封。
冲击传感器201由，例如，半导体型加速度传感器组成。这个半导体型加速度传感器具有在硅衬底杆上形成的四个半导体应变仪，硅衬底杆被设计成能在加速度时弯曲。这些半导体应变仪被桥式连接。当发生加速度时，杆被弯曲，表面变形。由此变形，半导体应变仪的电阻改变，电阻的这个变化作为与加速度成正比的电压信号被检测到。
控制器202具有点火评价电路，把从上述半导体型加速度传感器来的信号输入这个点火评价电路。在此冲击信号超过一定值的时刻控制器202开始其计算。当计算结果超过一定值时，它把触发信号输出到气体发生器200的点火器4。
用聚氨酯制成的舱体203，例如，包括舱盖205。把空气囊204和气体发生器200安装在舱体203内，以便构成缓冲垫舱。把这个缓冲垫舱固定到汽车的驾驶盘207上。
空气囊204用尼龙(例如，尼龙66)或聚酯等等构成，并固定到气体发生器的凸缘区域，当叠合时，使空气囊的孔206围住气体发生器的气体排放口。
当半导体加速度传感器201在汽车碰撞的时候检测到冲击时，其信号被传送到控制器202，控制器202在来自传感器的冲击信号超过一定值时开始其计算。当计算结果超过一定值时，它把触发信号输出到气体发生器200的点火器4。由此，触发点火器4，以点燃气体生成剂，后者随后燃烧并生成气体。这个气体喷入空气囊204，借此空气囊突破舱盖205并充气，从而在驾驶盘207和乘客之间形成吸收冲击的缓冲气垫。
虽然本发明是如此描述的，显而易见，可用多种方法改变本发明。不能认为这些变化脱离了本发明的精神和范围，所以准备把本领域技术者来说显而易见的所有这些变更都包括在下列权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种用于空气囊的气体发生器，包括在冲击时被触发的点火器，所述点火器在其外圆周上具有筒形套管构件；具有气体排放口的外壳，所述外壳包括具有筒形内表面以便在其中安放所述筒形套管的点火器安装构件；在所述筒形套管构件的内表面和外表面之中的至少一个面上沿其圆周方向设置的凹槽；以及设置在所述凹槽中的密封构件。
2.根据权利要求1的气体发生器，其中所述筒形套管构件在连接所述点火器的所述内表面上具有所述凹槽，所述密封构件被压配到所述凹槽内。
3.根据权利要求1的气体发生器，其中所述外壳在其底面上具有固定孔，所述外壳在所述固定孔中容纳并且固定所述点火器安装构件。
4.根据权利要求3的气体发生器，其中所述筒形套管构件在连接所述点火器安装构件的所述外表面上具有所述凹槽，所述密封构件被压配合在所述凹槽中。
5.根据权利要求1的气体发生器，其中所述点火器安装构件是一个把所述外壳的内部空间分隔成至少两个腔的内圆筒，所述点火器安装构件实质上是筒形，其一端固定到所述外壳上部的内表面上。
6.根据权利要求1的气体发生器，其中所述点火器安装构件实质上是圆筒形状并具有不足以分隔所述外壳的内部空间的长度。
7.一种用于空气囊的气体发生器，包括具有气体排放口的外壳；在冲击时被触发的机械型点火器，所述点火器在其圆周方向具有凹槽；以及设置在所述凹槽内的密封构件。
8.根据权利要求7的气体发生器，其中所述密封构件是O型圈和填料之中的任意一种。
9.一种空气囊系统，包括由气体发生器生成的气体充气的空气囊；供安装所述空气囊用的舱，所述气体发生器包括在冲击时被触发的点火器，所述点火器在其外圆周上具有筒形套管构件，具有气体排放口的外壳，所述外壳包括具有筒形内表面的点火器安装构件，以便在其中安放所述筒形套管，设置在所述筒形套管构件的内表面和外表面中的至少一个面上沿其圆周方向的凹槽，以及在所述凹槽中配置的密封构件。
10.根据权利要求1的气体发生器，还包括由所述点火器点燃以便产生燃烧气体的气体生成剂。
11.根据权利要求1的气体发生器，其中所述密封构件被压配合在所述凹槽中。
12.根据权利要求7的气体发生器，还包括由所述点火器点燃以便产生燃烧气体的气体生成剂。
13.根据权利要求7的气体发生器，其中所述密封构件被压配合在所述凹槽中。
全文摘要
一种用于空气囊的气体发生器,包括具有气体排放口的外壳,靠冲击触发的点火装置,由点火装置点燃并燃烧和产生燃烧气体的气体生成剂,点火装置配有固定在其外圆周上的筒形套管构件;具有设有点火装置安装构件的外壳,该构件具有把筒形套管构件装在其中的筒形内圆周面;具有在圆周方向上配有凹槽的筒形套管构件的内圆周面和/或外圆周面;还具有通过压配合在固定到凹槽内的密封构件。
文档编号B60R21/26GK1207996SQ9811605
公开日1999年2月17日 申请日期1998年7月15日 优先权日1997年8月12日
发明者胜田信行, 富山升吾 申请人:大赛璐化学工业株式会社