專利名稱：正駕駛氣體發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種向汽車的安全保護緩沖系統(tǒng)提供充氣氣流的正駕駛氣體發(fā)生器。
背景技術(shù)：
汽車的安全保護緩沖系統(tǒng)一般包括撞擊傳感器、控制器、氣體發(fā)生器、氣袋等，如圖1所示，當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時，傳感器測出汽車發(fā)生碰撞產(chǎn)生的慣性加速度，并將信號傳導(dǎo)至控制器，控制器判斷碰撞加速度的大小和持續(xù)時間，如果加速度的大小和持續(xù)時間超過或達到預(yù)定極限值，控制器發(fā)出點火信號啟動氣體發(fā)生器，氣體發(fā)生器啟動后產(chǎn)生大量氣體充入氣袋，氣袋迅速膨脹展開在乘員前面，避免了乘員由于慣性沖擊力與汽車其它硬物碰撞而產(chǎn)生傷亡。
為更好保護乘員，汽車的安全保護緩沖系統(tǒng)要求氣體發(fā)生器的初始壓力建立快、燃燒室內(nèi)壓低，出口壓力重復(fù)穩(wěn)定、過濾良好、粉塵少、出口溫度低。
美國專利US6257617提供了壓力可調(diào)式氣囊發(fā)生器，利用氣體發(fā)生器的變形控制出口壓力，但該美國專利主要存在的問題是(1)由于發(fā)生器內(nèi)部壓力較高，對殼體強度要求很高，存在著殼體破裂的安全隱患；(2)對殼體內(nèi)部的零件尺寸要求很高，零件尺寸誤差較大時存在密封不嚴(yán)的問題；(3)由于需要殼體變形來形成氣流通道，所以殼體的機械力學(xué)性能對燃燒室內(nèi)的產(chǎn)氣劑燃燒影響較大，就不能保證一個穩(wěn)定的燃燒性能，而使產(chǎn)生的氣體不能獲得一個穩(wěn)定的輸出曲線或特征；(4)由于燃燒室內(nèi)的過濾網(wǎng)受燃燒室尺寸限制，不能很好的起到冷卻和過濾的作用，而導(dǎo)致出氣燃溫和殘渣較多，容易燒穿氣袋，存在對乘員燒傷的隱患；(5)發(fā)生器工作時由于變形較大，發(fā)生器有可能從系統(tǒng)中脫落，對乘客存在燙傷的危險。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明技術(shù)解決問題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有初始壓力建立快、燃燒室內(nèi)壓低，出口壓力穩(wěn)定、過濾良好，出口溫度低、粉塵少，且體積小的正駕駛氣體發(fā)生器。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種正駕駛氣體發(fā)生器，其主體由一上下壓裝在一起的外殼體和下殼體構(gòu)成，主體內(nèi)從中心軸沿徑向依次設(shè)有點火室、環(huán)狀燃燒室和過濾室，點火室內(nèi)有點火殼體、點火管、引燃藥，其特征在于所述外殼體的環(huán)形周面上排列有出氣孔，所述出氣孔內(nèi)側(cè)粘貼有金屬箔片；所述的環(huán)狀燃燒室由過濾網(wǎng)的內(nèi)壁、點火室的外壁、端蓋及下內(nèi)殼體構(gòu)成，環(huán)抱圍繞在點火室的周圍，同時過濾網(wǎng)的上下端部分別通過端蓋和下內(nèi)殼體定位，環(huán)狀燃燒室內(nèi)裝有氣體發(fā)生劑；所述的過濾室由過濾網(wǎng)的外壁和外殼體的內(nèi)圓環(huán)構(gòu)成。
所述的出氣孔均勻排列，孔徑可根據(jù)氣體發(fā)生劑性能要求調(diào)節(jié)。當(dāng)孔徑增大可以減少發(fā)生器作用時的內(nèi)壓，而孔徑減少則能增加發(fā)生器的內(nèi)壓。
所述金屬箔片形狀為環(huán)形，其寬度為出氣孔孔徑的2～3倍，這樣能夠起到密封作用。金屬箔片一般采用不銹鋼和鋁箔片。
所述的過濾網(wǎng)為環(huán)形，由金屬絲編制后模具壓制而成，外圓為臺階結(jié)構(gòu)。本發(fā)明直接利用了過濾網(wǎng)的內(nèi)部空間作為燃燒室，減少了零件，減輕了重量，并且通過臺階結(jié)構(gòu)能將過濾網(wǎng)固定限位??；此外過濾網(wǎng)直接作為燃燒壁，有利于降低發(fā)生器內(nèi)部的內(nèi)壓，同時由于過濾面積較大，對燃燒后的殘渣和固定顆粒也具有良好的過濾作用。因此該過濾網(wǎng)使本發(fā)明具有了內(nèi)壓低、過濾性良好的特點。
所述的外殼體頂部為上凸圓弧形，圓弧面最外側(cè)向下彎曲，再軸向延伸一定距離后徑向延展成一環(huán)形平臺。上凸形圓弧面具有良好的力學(xué)性能，應(yīng)力不易集中，抗拉強度高，并且用模具成形也比平面形容易；環(huán)形平臺則便于與連接法蘭緊密配合方便焊接；因此該外殼體為本發(fā)明提供了一個良好的輪廓空間。
所述下殼體的底部為凹圓弧形，圓弧面最外側(cè)向上彎曲后軸向延伸至所需要的距離。凹圓弧形同樣具有良好的力學(xué)性能，應(yīng)力不易集中，抗拉強度高，并且模具成形也比平面形容易，該下殼體為本發(fā)明起到了封閉內(nèi)部空間的作用。
所述的下殼體上部壓入外殼體的下部形成一環(huán)帶狀重合周面；外殼體向軸向彎曲的圓弧面和下殼體向上彎曲的圓弧面構(gòu)成適于焊接的V型焊接坡口。V型焊接坡口焊接能正好形成一V型的焊縫，該形狀能使焊縫熔池較深，使焊縫具有良好的抗拉強度，同時對焊接配合精度要求較低，比其它幾型的焊接坡口更具有優(yōu)勢，因此此焊接坡口良好的抗拉強度使本發(fā)明能承受較高的內(nèi)壓。
所述的點火管通過卡圈與點火殼體緊配合，被固定壓在點火殼體的下部。
所述的過濾網(wǎng)、點火殼體、內(nèi)下殼體與下殼體之間均通過密封膠或密封墊來密封。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于(1)本發(fā)明充分巧妙利用了發(fā)生器內(nèi)部空間，將出氣孔開在外殼體周面，這樣膨脹的氣體直接進入氣袋，對乘員直到安全防護作用；同時在外殼體內(nèi)周面貼有金屬箔片，不但起到密封的作用，而且能保證氣體發(fā)生劑被點燃后，燃燒室的初始壓力建立快、內(nèi)壓較低，解決了殼體由于內(nèi)部壓力高發(fā)生器變形的問題。這主要是因為當(dāng)發(fā)生器被啟動后，氣體發(fā)生劑被點燃后，燃燒室的壓力迅速增加，氣流通過濾網(wǎng)，沖破外殼體內(nèi)周面金屬箔片進入到氣袋中，因此沖破金屬箔片的壓力即為殼體內(nèi)部壓力極限值，而沖破金屬箔片的壓力并不高，一般能控制在5MPa～20MPa之間，也就解決了殼體內(nèi)部高壓的問題。
(2)適應(yīng)性強，能夠適應(yīng)不同燃速的氣體發(fā)生劑性能要求。由于出氣孔的孔徑和金屬箔片特性與燃燒室內(nèi)部壓力有線性關(guān)系，產(chǎn)生適合緩沖系統(tǒng)工作的理想壓力輸出曲線，而且采用不同孔徑的出氣孔和不同強度的金屬箔片可以調(diào)節(jié)燃燒室壓力。
(3)由于過濾網(wǎng)直接作為燃燒室外壁，固定在氣體發(fā)生劑周圍，充分利用了發(fā)生器內(nèi)部的空間，使發(fā)生器體積減??；而且過濾網(wǎng)為圓筒形，外圓有臺階，能直接定位在發(fā)生器下殼體內(nèi)，更有效減小了氣體發(fā)生器體積。另外，過濾網(wǎng)由金屬絲編制而成，本身具有彈性，作為燃燒室壁，能夠彌補點火殼體尺寸的誤差，保證底部密封墊的嚴(yán)密性，而且過濾網(wǎng)可以根據(jù)性能需要適當(dāng)加厚或增加密度，有利于高溫氣體的冷卻和殘渣的過濾。
(4)定位可靠，裝配簡單、方便。采用了有彈性的燃燒室蓋，有利于燃燒室的定位，再配合內(nèi)下殼體，保證了點火殼體和氣體發(fā)生劑的裝配方便。


圖1為安全保護緩沖系統(tǒng)工作流程圖；圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的工作狀態(tài)示意圖；圖4為本發(fā)明的過濾網(wǎng)主視剖視圖；圖5為本發(fā)明的過濾網(wǎng)的俯視圖；
圖6為本發(fā)明在60L密閉容器內(nèi)點火后的壓力曲線圖(+23℃)；圖7為本發(fā)明工作后的過濾網(wǎng)圖。
其中，1主體，2外殼體，3過濾網(wǎng)，4端蓋，5氣體發(fā)生劑，6點火殼體，7點火殼體帽，8引燃藥，9鋁箔片，10外殼體內(nèi)表面，11金屬箔片，12出氣孔，13外殼體翻邊凸緣，14連接法蘭，15焊接坡口，16密封墊，17內(nèi)下殼體，18下殼體中心孔，19點火殼體底面凸臺，20塑料插件，21點火管插腳，22氣體發(fā)生器，23點火管，24小密封墊，25點火殼體底面，26點火殼體底部凸臺外徑，27下殼體，28下殼體環(huán)形周面，29卡圈，30點火殼體出氣小孔，31點火殼體帽翻邊周面，32燃燒室，33點火殼體周面，34點火殼體圓錐面，35外殼體上圓弧面，36外殼體周面，37下殼體圓弧底面，38點火殼體徑向延展面，39點火室，40下殼體內(nèi)圓弧面，41內(nèi)下殼體圓弧底面，42內(nèi)下殼體周面，43內(nèi)下殼體中心圓孔，44點火殼體小凸臺，45端蓋底面，46端蓋周面，47點火殼體內(nèi)周面，48點火殼體帽翻起凸邊，49過濾網(wǎng)上周面，50過濾網(wǎng)下周面，51過濾網(wǎng)內(nèi)周面，52過濾室。
具體實施例方式
如圖2、圖3所示，本發(fā)明由主體1構(gòu)成，其主體1由一上下壓裝在一起的外殼體2和下殼體27構(gòu)成，外殼體2的形狀類似倒置的杯狀，其頂部為上凸圓弧形，圓弧面最外側(cè)向下彎曲，再軸向延伸一定距離后徑向延展成一環(huán)形平臺。外殼體2的周面36為圓柱形，一定數(shù)量的出氣孔12按環(huán)形排列均勻地分布在外殼體2的周面上，外殼體2的翻邊凸緣13位置在出氣孔12下(參見圖2)，翻邊凸緣13的作用主要為了便于外殼體2與連接法蘭14貼合后焊接。在外殼體2周面上的出氣孔12內(nèi)側(cè)，粘貼著一層不銹鋼箔片11，該金屬箔片11為環(huán)形，正好能將氣孔的外部與發(fā)生器的內(nèi)部隔絕開來，保證發(fā)生器內(nèi)部的密封。
下殼體27的底部為凹圓弧形，由圓弧形底面37和環(huán)狀周面28組成，底面37為下凹圓弧形，在其中心有一圓孔18，構(gòu)成與信號線插頭聯(lián)接的通道。圓弧底面37最外側(cè)向上彎曲后軸向延伸至一定距離。下殼體27的周面28的外徑與外殼體2的周面36內(nèi)徑大致相等，下殼體27上部壓入外殼體2的下部形成一環(huán)帶狀重合周面，外殼體2向軸向彎曲的圓弧面和下殼體27向上彎曲的圓弧面構(gòu)成適于焊接的V型焊接坡口15。
主體1內(nèi)從中心軸沿徑向依次設(shè)有點火室39、燃燒室32、過濾室52，點火室39內(nèi)有點火殼體6、點火管23、引燃藥8、點火殼體帽7，卡圈29被壓入點火管23和點火殼體6的周面33之間將點火管23固定住，點火室39頂部的點火殼體帽7將引燃藥8密封在點火殼體6內(nèi)，殼體帽7有一凸起翻邊48，翻邊周面31與點火殼體內(nèi)周面相配合。引燃藥8為硼/硝酸鉀。
點火殼體6為管狀結(jié)構(gòu)，由周面33、底面25、圓錐面34、周面小凸臺44和底部凸臺19組成，點火殼體6周面上有圓周分布的小孔30作為出氣通道，連通了點火室39和點火殼體6外部空間，出氣小孔30外側(cè)用環(huán)形的鋁箔片9粘接密封，點火殼體6底面的凸臺19卡在下殼體27底面的中心孔18內(nèi)。點火管23和點火殼體6之間有一層小密封墊24，起到了對點火室39的密封作用。
點火殼體6的底面25為點火室周面33向外延展部位，底面25周面有小凸臺44，下內(nèi)殼體17將小凸臺44限制在其上方，底面25的下側(cè)壓在下殼體27的內(nèi)圓弧表面40上。橡膠密封墊或者密封材料16放置在點火殼體底面部分25和下殼體27的內(nèi)表面40之間，通過下殼體27壓在底面25上的力使密封墊16變形，從而起到密封防潮的作用。
環(huán)狀燃燒室32由過濾網(wǎng)3的內(nèi)壁、點火室39的外壁、端蓋4及下內(nèi)殼體17構(gòu)成，環(huán)抱圍繞在點火室39的周圍，同時過濾網(wǎng)3的上下端部分別通過端蓋4和下內(nèi)殼體17定位，環(huán)狀燃燒室32內(nèi)裝有氣體發(fā)生劑5。端蓋4位于燃燒室頂部，由底面45和周面46組成，底面45為圓弧形，與外殼體2的內(nèi)表面10圓弧大致相等，周面46外徑與過濾網(wǎng)3內(nèi)周面51內(nèi)徑基本相等，端蓋4的周面46能夠套入到過濾網(wǎng)3內(nèi)。內(nèi)下殼體17位于燃燒室32底部，由圓弧底面41和周面42組成，內(nèi)下殼體17的周面42外徑與過濾網(wǎng)3的內(nèi)周面51的內(nèi)徑大致相等，而且內(nèi)下殼體17的周面42套入到過濾網(wǎng)3的內(nèi)周面51內(nèi)下殼體17的底面41外圓弧面壓在下殼體27的內(nèi)表面40上，中間隔了一層密封墊16。內(nèi)下殼體17中心有一圓孔43，點火殼體6的底部外徑26套在圓孔43中間，并與之間隙配合。
如圖4、5所示，過濾網(wǎng)3為環(huán)形結(jié)構(gòu)，外圓有臺階，由上周面49和下周面50組成。過濾網(wǎng)3作為燃燒室32室外壁固定在下殼體27內(nèi)，過濾網(wǎng)3下周面50的外徑小于下殼體周面28內(nèi)徑，過濾網(wǎng)3下周面50能套入在下殼體27的周面28內(nèi)側(cè)，中間隔了一層密封墊16，能起到隔熱和密封的作用。過濾網(wǎng)3外周面與外殼體出氣孔有一定空隙，過濾網(wǎng)的3內(nèi)周面直接構(gòu)成燃燒室壁32，可以充分發(fā)揮過濾網(wǎng)的降溫和過濾的作用。
過濾室52由過濾網(wǎng)3的外壁52和外殼體2的內(nèi)圓環(huán)構(gòu)成。
當(dāng)發(fā)生碰撞事故，產(chǎn)生的加速度達到或超過控制器的預(yù)設(shè)極限值時，本發(fā)明就被安全氣囊系統(tǒng)發(fā)出的點火信號啟動，參見圖3的氣流箭頭方向。引燃藥8被點燃后，高溫氣流通過小孔30沖破點火殼體6周面上的鋁箔片9，進入到燃燒室32。高溫氣流引燃燃燒室32內(nèi)的氣體發(fā)生劑5，氣體發(fā)生劑5燃燒產(chǎn)生大量氣體，在封閉的燃燒室32內(nèi)形成高壓，在燃燒室32的壓強約在5MPa～20MPa之間，在此高壓下氣流通過過濾網(wǎng)3，再沖破外殼體2內(nèi)周面上的不銹鋼箔片11，然后進入到如安全氣囊系統(tǒng)的氣袋內(nèi)，氣袋膨脹展開，對乘員起到安全防護作用。
在外殼體2和內(nèi)下殼體17形成的圓周焊接坡口15處用激光焊接機焊上從而構(gòu)成完整的氣體發(fā)生器。發(fā)生器在23℃溫度下保溫4小時后在60L密閉容器中用電流點火，數(shù)據(jù)如圖6所示。
容器內(nèi)壓力為P1max＝0.186MPa，達到P1max的95％時間t95％max＝51.7ms，容器壓力起始時間6.1ms。過濾網(wǎng)上收集了大量固體殘渣，如圖7所示。
權(quán)利要求
1.一種正駕駛氣體發(fā)生器，其主體(1)由一上下壓裝在一起的外殼體(2)和下殼體(27)構(gòu)成，主體(1)內(nèi)從中心軸沿徑向依次設(shè)有點火室(39)、環(huán)狀燃燒室(32)和過濾室(52)，點火室(39)內(nèi)有點火殼體(6)、點火管(23)、引燃藥(8)，其特征在于所述外殼體(2)的環(huán)形周面(36)上排列有出氣孔(12)，所述出氣孔(12)的內(nèi)側(cè)粘貼有金屬箔片(11)；所述的環(huán)狀燃燒室(32)由過濾網(wǎng)(3)的內(nèi)壁、點火室(39)的外壁、端蓋(4)及下內(nèi)殼體(17)構(gòu)成，環(huán)抱圍繞在點火室(39)的周圍，過濾網(wǎng)(3)的上下端部分別通過端蓋(4)和下內(nèi)殼體(17)定位，環(huán)狀燃燒室(32)內(nèi)裝有氣體發(fā)生劑(5)；所述的過濾室(52)由過濾網(wǎng)(3)的外壁(52)和外殼體(2)的內(nèi)圓環(huán)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)生器，其特征在于所述的出氣孔(12)均勻排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)生器，其特征在于所述金屬箔片(11)的形狀為環(huán)形，其直徑為出氣孔(12)孔徑的2～3倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)生器，其特征在于所述的過濾網(wǎng)(3)為環(huán)形，由金屬絲編制后模具壓制而成，外圓為臺階結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)生器，其特征在于所述的外殼體(2)頂部為上凸圓弧形，圓弧面最外側(cè)向下彎曲，再軸向延伸一定距離后徑向延展成一環(huán)形平臺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)生器，其特征在于所述下殼體(27)的底部為凹圓弧形，圓弧面最外側(cè)向上彎曲后軸向延伸至所需要的距離。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)生器，其特征在于所述的下殼體(27)上部壓入外殼體(2)的下部形成環(huán)帶狀重合周面；外殼體(2)外側(cè)軸向下向彎曲的圓弧面和下殼體外側(cè)向上彎曲的圓弧面構(gòu)成適于焊接的V型焊接坡口(15)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)生器，其特征在于所述的點火管(23)通過卡圈(29)與點火殼體(6)緊配合，被固定壓在點火殼體(6)的下部。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)生器，其特征在于所述的過濾網(wǎng)(3)、點火殼體(6)、內(nèi)下殼體(17)與下殼體(27)之間均通過密封膠或密封墊來密封。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正駕駛氣體發(fā)生器，其特征在于所述的點火室(39)內(nèi)還有卡圈(29)和點火體帽(7)，卡圈(29)被壓入點火管(23)和點火殼體(6)的周面(33)之間，將點火管(23)固定住，點火殼體帽(7)是被插入點火殼體(6)內(nèi)的，點火殼體帽(7)下面是被壓緊的引燃藥(8)。
全文摘要
一種正駕駛氣體發(fā)生器，其主體由一上下壓裝在一起的外殼體和下殼體構(gòu)成，主體內(nèi)從中心軸沿徑向依次設(shè)有點火室、環(huán)狀燃燒室和過濾室，點火室內(nèi)有點火殼體、點火管、引燃藥，其特征在于所述外殼體的環(huán)形周面上排列有出氣孔，所述出氣孔內(nèi)側(cè)粘貼有金屬箔片；所述的環(huán)狀燃燒室由過濾網(wǎng)的內(nèi)壁、點火室的外壁、端蓋及下內(nèi)殼體構(gòu)成，環(huán)抱圍繞在點火室的周圍，同時過濾網(wǎng)的上下端部分別通過端蓋和下內(nèi)殼體定位，環(huán)狀燃燒室內(nèi)裝有氣體發(fā)生劑；所述的過濾室由過濾網(wǎng)的外壁和外殼體的內(nèi)圓環(huán)構(gòu)成。本發(fā)明氣體具有建立初始壓力快、燃燒室內(nèi)壓低，出口壓力重復(fù)穩(wěn)定、過濾良好、粉塵少、出口溫度低及適應(yīng)各類氣體發(fā)生劑等優(yōu)點。
文檔編號B60R21/264GK1817697SQ20061001147
公開日2006年8月16日 申請日期2006年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月10日
發(fā)明者姚俊, 柴玉萍, 葉峻, 范智, 羅運強 申請人:中國航天科技集團公司第四研究院第四十二所