專利名稱：可變氣體流量節(jié)流閥和該節(jié)流閥與充氣器的組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于為安全氣囊充氣的充氣器。
背景技術(shù)：
安全氣囊充氣器設計成在幾毫秒內(nèi)釋放大量氣體以在車輛碰撞時填充安全 氣囊。安全氣囊充氣器可含有壓縮氣體、火藥或壓縮氣體和火藥兩者的結(jié)合， 更通常指混合式充氣器或混合式氣體充氣器。所有這些充氣器對環(huán)境條件敏感 并具有作為發(fā)生器儲存的環(huán)境條件參數(shù)的壓力曲線和氣體體積流率曲線的變
化。在非常冷的溫度下到約25'C的環(huán)境儲存溫度下，壓力輪廓和氣體流率小 于儲存在較高溫度下的氣體。因此當充氣器儲存在更高溫度下時安全氣囊可更 迅速地充氣具有更大的力。
由于發(fā)生劑儲存的溫度范圍而發(fā)生器性能變化的問題是本領(lǐng)域已知的。 在EP0800967A2、 US5489117A禾卩US5366242A中已經(jīng)講了技術(shù)方案，如 在保持在充氣器中的模塊設備上提供到空氣的閥門。其他人已經(jīng)嘗試了如 US5743558A中的復雜旋轉(zhuǎn)閥或通氣環(huán)或者滑動閥和溫度調(diào)節(jié)金屬元件，它在 啟動流動之前溫度響應于環(huán)境溫度的變化，如US6176518B1和US6062598A 所述。
US6655712B1揭示了一種充氣器，其中具有奧氏體精煉溫度(Tf)的形狀 記憶合金提供有至少一個當在溫度Tf時具有流體流動第一區(qū)域(A。且當在 溫度大于Tf時具有流體流動第二區(qū)域(A2)的通路13。因此該合金響應升高 的溫度。
這些概念每個都采用了各種增加設備成本的復雜部件和特殊材料，以及由 于制造公差，導致當涉及基于環(huán)境儲存條件的變化控制壓力輪廓和氣體流率時 性能值的范圍較寬。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型提供用于具有氣體儲存容器的充氣器的可變氣體流量節(jié)流閥， 可變氣體流量節(jié)流閥具有帶有通過其中的至少一個氣體流路的底部，可變氣體 流量節(jié)流閥底部的氣體流道的尺寸通過一凸片可變，該凸片從底部延伸且可通 過氣體儲存容器中的預定最小壓力向氣體流道彎曲到至少部分阻塞通過底部 的氣體流道，凸片相對于底部傾斜60?；蚋?。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)充氣器的縱向剖視圖。
圖2是根據(jù)本實用新型第一實施例的充氣器的縱向剖視圖。
圖3是圖2中示出的第一實施例的從充氣器的氣體出口端的橫截面圖。
圖4是圖3的第一實施例的視圖，其中氣體流道的面積響應壓力增加而降低。
圖5是圖1的具有常規(guī)單通道不可變氣體流量節(jié)流閥的現(xiàn)有技術(shù)設備的熱、 冷和環(huán)境溫度對時間曲線。
圖6是采用了根據(jù)本實用新型第一實施例的圖2-4的可變氣體流量節(jié)流閥 的熱、冷和環(huán)境溫度對時間曲線。
圖7和8是本實用新型第二實施例的橫截面圖。
具體實施方式
圖1示出了 W099/12775A中講的現(xiàn)有技術(shù)充氣器90，它可用于用從容器 來的壓縮氣體為安全氣囊充氣。 一種氣體儲存容器IOO包括鄰近出口開口 103 的充氣頭104。出口開口由可為金屬箔的密封元件115密封。密封元件115連 結(jié)在位于出口開口 103內(nèi)的支撐盤118上。支撐盤118反過來由中心設置的在 支座122處的鎖定元件121支撐抵靠由儲存氣體的容器100內(nèi)的氣體壓力施加 在密封元件115上的力。開口設備裝有觸發(fā)機構(gòu)130，當它致動時，移動鎖定 元件121和密封元件115，由此打開容器開口 103并通過排氣出口殼體150向 安全氣囊提供充氣氣體。鎖定元件121可通過由觸發(fā)機構(gòu)130的活塞131產(chǎn)生 的側(cè)向作用力移除鎖定位置，以打開氣體出口開口 103。具有通過其中氣體流
道132的非可變氣體流量節(jié)流閥件149提供在儲存氣體容器100內(nèi)在氣體可從 出口開口 103通過向上游流出充氣器的流路中，具有位于非可變氣體流量節(jié)流 閥149和瓶頸內(nèi)出口開口 103之間的壓力腔146。氣體流路132具有面積Ae。 在已知設備中，由受壓氣體產(chǎn)生的在支撐盤118上的負載通過位于中心的鎖定 元件121傳遞到與容納受壓氣體的容器剛性連結(jié)的支座122上。為此，設備部 件有必要具有精確尺寸以避免從在鎖定元件的縱向軸線上的力傳遞偏離。
圖2、 3、 7和8示出了根據(jù)本實用新型用于為安全氣囊充氣的充氣器91、 92。每個新充氣器采用可變氣體流量節(jié)流閥件2、 33用于響應充氣器內(nèi)預定最 小氣體壓力Pe降低可變氣體流量節(jié)流閥件內(nèi)氣體流路13、 33的橫截面積A,。 如圖所示用于降低氣體流路13、 33面積的裝置是在流出氣流方向上彎曲的凸 片10、 30，當暴露于力或預定最小氣體壓力P。時至少部分阻塞通路13、 33 并通過可變氣體流量件2、 22降低氣體流動面積。
參照圖2-4，圖1中示出的現(xiàn)有技術(shù)充氣器90已經(jīng)更改成通過用本實用新 型的可變氣體流量節(jié)流閥件2替換非可變氣體流量節(jié)流閥件149產(chǎn)生充氣器 91。
參照圖2和圖3中放大的視圖，可變氣體流量節(jié)流閥件2具有凸片10，它 彎曲遠離并相對于可變氣體流量節(jié)流閥件2的盤形底部4以約60°或更小、 較佳地約45°的角度e傾斜。彎曲凸片IO延伸入氣體儲存容器1。如圖所示 凸片10具有通過其中的通路12，它的形式為具有比可變氣體流量節(jié)流閥件2 中的氣流通路13的橫截面積A、小的橫截面積A2的孔或開口 。通過將凸片10 彎曲遠離可變氣體流量節(jié)流閥件2的盤形底部4，除了凸片中示出的開口面積 A2、具有面積A,的最初的流體流路13在凸片10和底部4之間的空間形成。
參照圖4，充氣器91在致動時可使凸片10響應由儲存容器1中的氣體產(chǎn) 生的力或壓力Pe或更大壓力而彎曲或移動，所述氣體將通過開口氣體流路13 流過面積A,和A2。由于凸片彎曲或向可變氣體流量節(jié)流閥件2的盤形底部4 移動，面積A,減小。如圖4所示，凸片IO移動到完全關(guān)閉位置使得面積A, 有效地為零，由此消除了通路13。在該位置所有氣體通過具有面積A2的開口 12。
再參照圖4，凸片10的一個或多個邊緣11和可變氣體流量節(jié)流閥件2的
盤形底部4的相應邊緣或諸邊緣3，從它們凸片被切割或者形成可如圖所示的 傾斜使得凸片10僅可在一個方向彎曲或僅從可變氣體節(jié)流閥件2的一側(cè)彎曲。 這確保了當相應壓力Pe或更大壓力時凸片10將關(guān)閉或減小氣流通路13的面
積并在傾斜邊緣或可變氣體流量節(jié)流閥件2的盤形底部4的邊緣3處被擋住，
因此提供正向阻擋裝置。沒有這種特征的凸片io可繼續(xù)在排出氣體的方向彎
曲擴大氣流通路13開口，基本上使降低可變氣體流量節(jié)流閥件2內(nèi)氣流面積 的目的失敗。
可變氣體流量節(jié)流閥件2可由任何耐高溫的材料制成。由于它的設計和操 作，整個可變氣體流量節(jié)流閥件2，包括凸片10，可包括單一材料。根據(jù)本實 用新型的充氣器如圖所示制造，其中可變氣體流量節(jié)流閥由金屬材料，尤其是 鋼合金FeP02 (DIN EN 10130材料第10347號)制成。如圖所示可變氣體流 量節(jié)流閥件2從一張具有規(guī)格厚度約2-4mm的一張材料上沖壓?？筛淖兺蛊?IO的尺寸、形狀、厚度或材料強度來改變啟動將凸片10向后彎曲至更關(guān)閉的 位置所需的壓力Pe或力。
操作原理使得凸片10在儲存氣體溫度低或正常環(huán)境溫度時不移動以降低 氣流通路13的橫截面積或關(guān)閉氣流通路13。在這些情況下，逸出氣體的壓力 或力低于Pe且具有開口面積A,的通路13和具有面積A2的通路12足以允許 氣體通過而不產(chǎn)生足以使凸片10彎曲的壓力Pe或更大的壓力。當氣體儲存在 熱的環(huán)境中時，更有排出氣體的攻擊性的氣流將引起凸片IO彎曲并在施加的 壓力Pe或更大壓力下引起凸片IO朝向部分阻塞或關(guān)閉通路13的位置彎曲。 這截留了氣體的流出并確保了安全氣囊逐漸地更慢并在更長時間內(nèi)充氣。
在圖2中，示出的充氣器91在儲存狀態(tài)，準備由通過碰撞傳感器(未示出) 送到觸發(fā)機構(gòu)130的信號致動。圖3示出了充氣器在觸發(fā)機構(gòu)收到致動信號之 后。點燃火藥材料，產(chǎn)生引起活塞131在箭頭指示的方向移動的氣體，使得活 塞沖擊鎖定元件121并移走鎖定元件。鎖定元件121移動使它不再卡在支座 122和支撐盤118之間，這允許支撐盤移動并打開出口開口 103。在圖3中， 凸片IO沒有移動，或者因為氣體壓力還沒到臨界點以上而氣體壓力不足以使 它移動，或者因為氣體壓力在臨界點以上和對凸片太早還沒有移動。在圖4 中凸片10己經(jīng)被氣體壓力移動以改變氣體流路的橫截面積并改變了安全氣囊
的充氣過程。
參照圖5和6，圖相應地表示出了圖1的現(xiàn)有技術(shù)充氣器90和圖2的可變 充氣器91的示例性壓力輪廓?？梢姮F(xiàn)有技術(shù)具有恒定通路13幵口 Ae，非可 變氣體流量節(jié)流閥件149對于熱、冷、環(huán)境溫度曲線具有三個不同的且迅速上 升的壓力曲線。熱和冷儲存氣體情況下壓力在10毫秒的變化是71kPa。該變 化非常大是問題的典型情況，其中儲存在環(huán)境溫度約25"C工作正常但在熱儲 存環(huán)境下安全氣囊將在短時間內(nèi)非常快速地并攻擊性地展幵，且當冷的時候安 全氣囊將更慢充氣并可能對于攻擊性碰撞來說太慢。
理想地，三種壓力輪廓曲線應當重合。這幾乎不可能實現(xiàn)，但是，與圖1 的現(xiàn)有技術(shù)充氣器90 —樣，但經(jīng)改進而具有圖2的可變氣體流量節(jié)流閥2的 充氣器91被提出并實現(xiàn)如圖6所示的壓力輪廓，其中在IO毫秒從熱到冷的儲 存情況壓力增量降低到52kPa。該壓差的降低是因為儲存情況的變化通過最初 流動面積A,達到基本上等于現(xiàn)有技術(shù)充氣器流量面積A。， A。具有6.5mm的 直徑且其中A,和Ac是約33.2mm、巨A2具有約3.5mm的直徑。由于在更改的 充氣器91中壓力上升到Pe或更大，凸片IO移動到關(guān)閉通路13，迫使所有剩 余的氣體通過開口面積A2， A2約9.6mm2。
如圖所示對于凸片彎曲需要的壓力P約200kPa且通過減小通路13的氣體 流動面積，熱儲存氣體的壓力輪廓很近地跟隨環(huán)境情況下產(chǎn)生的輪廓。于是使 用本實用新型的充氣器91可通過確保所有的運行標準基于環(huán)境和冷儲存情況 的結(jié)合通過可變氣體流量節(jié)流閥2自動地消除熱溫度儲存情況的影響而最優(yōu) 化。
參見圖7和8，可變氣體流量節(jié)流閥概念也可用在扁平形或盤形充氣器中。 圖7和8中示出的充氣器92具有充氣器殼體，充氣器殼體包括通過焊接或其 它適當方法聯(lián)結(jié)在一起的兩殼體件20、 21。圖7和8示出的在充氣器92中， 當充氣器殼體內(nèi)的壓力達到所要求的水平引起在殼體內(nèi)覆蓋通路爆裂薄片50 破裂，如本技術(shù)領(lǐng)域已知的那樣，氣體從充氣器釋放。本實用新型的氣體流動 節(jié)流閥概念與已知的爆裂薄片技術(shù)結(jié)合使用。如圖所示可變氣體流量節(jié)流閥件 22可由為環(huán)形套筒23的底部形成，其中凸片30可彎曲離開，但在排氣開口 40上方定向以產(chǎn)生限定通路33的開口空間。如圖所示充氣器殼體件21具有
以約45°間隔環(huán)繞殼體圓周定向的八個氣體通路40。可變氣體流動節(jié)流閥件
23的環(huán)形底部具有通過其中的四個氣體通路，它們在四個排氣出口上方對齊 (如圖所示剖視圖中的兩個)。四個凸片30從環(huán)形底部延伸并在四個排氣出 口 4()上方等距離地以約90°定位，以形成推力中立情況。在該實例中，凸片 30沒有流體流動開口 A2，但取而代之依靠與四個排氣開口 40對齊的四個開口 24，但不與凸片30對齊以在達到預定壓力Pc時提供減小的流動面積由此彎曲 和關(guān)閉凸片30來阻塞八個排氣出口 40中的四個。正向阻擋特征由充氣器殼體 件21提供。當關(guān)閉時凸片30具有大于排氣出口 40的面積，并因此在關(guān)閉時 將推入充氣器殼體件21因此以可靠的方式停止。或者設計如果需要可在每個 排氣出口 40提供具有開口 A2的凸片30以實現(xiàn)本實用新型所要求的可變氣體 流量節(jié)流閥概念。在本實用新型的每個實施例中，可變氣體流動節(jié)流閥件2、 22具有由在凸片10、 30和節(jié)流閥件2之間的開口空間限定的至少一個氣體流 動通路13、 33，具有流體流動面積A,的氣流通路13響應充氣器內(nèi)預定氣體 壓力P或更大的壓力接近降低的流動面積。降低的流體流動面積接近小于A, 的面積到完全關(guān)閉或阻塞位置?？勺儦怏w流量節(jié)流閥件2、 22或充氣器91還 可具有至少一個第二氣體流動通路或具有恒定流體流動面積八2的開口。在致 動充氣器91、 92之前，初始流體流動面積主要被一個或多個具有大開口面積 A！的最小限制性的通路13、 33影響或控制。在暴露到預定壓力Pe或更大壓力 之后，流動面積A,可完全關(guān)閉，因此所有通過面積A2的流動與實施例中相同， 其中凸片IO、 30彎曲并完全關(guān)閉流體流動通路的流動面積這里使用的最
終開口面積A2理解為一個開口的面積A2或者如果不止一個開口理解為開口面
積的總和。如圖所示，流體流動面積A2可為在可變氣體流量節(jié)流閥件2、 22 上通過凸片10、 30或通過充氣器殼體20、 21的通路。較佳地凸片10、 30可 通過采用正向推力擋件而阻擋，該擋件防止凸片10、 30彎曲超出完全關(guān)閉位 置。正向推力擋件可通過使用凸片10上補償傾斜的邊緣或斜面3、 ll和如圖 4所示的可變氣體流量節(jié)流閥件2或者通過使用如圖7和8所示的充氣器殼體 本身形成。
凸片IO、 30的彎曲可導致通路13、 33的完全關(guān)閉或可設計成部分關(guān)閉以 實現(xiàn)所要求的流量限制。
采用本實用新型可變氣體流量節(jié)流閥充氣器這些和其它變化有可能實現(xiàn)具 有在啟動從充氣器的氣體流動時響應氣體儲存容器中的力或預定壓力Pe降低 流體流動面積所要求的結(jié)果。上述概念也可用在壓縮氣體充氣器、火藥型充氣 器或采用壓縮氣體和火藥結(jié)合的混合式充氣器。
權(quán)利要求1.一種可變氣體流量節(jié)流閥(2、33)，該可變氣體流量節(jié)流閥(2、33)用于具有氣體儲存容器(100)的充氣器(91、92)，其特征在于，可變氣體流量節(jié)流閥具有底部(4、23)，底部(4、23)具有通過其中的氣流通路(13、33)，所述可變氣流節(jié)流閥(2、33)的底部(4、23)中的氣流通路(13、33)的尺寸可通過凸片(10、30)改變，所述凸片(10、30)從所述底部(4、23)延伸并可通過氣體儲存容器(100)內(nèi)的預定最小氣壓(Pc)朝向所述氣流通路(13、33)彎曲到至少部分阻塞通過所述底部(4、23)的所述氣流通路(13、33)，所述凸片(10、30)相對所述底部(4、23)傾斜60°或更少。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于充氣器(91、 92)的可變氣體流量節(jié)流閥(2、 33)，其特征在于，所述可變氣體流量節(jié)流閥具有兩個通過其中的氣流通路(12、 13， 33、 24)。
3. 如權(quán)利要求2所述的用于充氣器(91、 92)的可變氣體流量節(jié)流閥(2、 33)，其特征在于，所述氣流通路(12)中的一個延伸穿過所述凸片(10)。
4. 如權(quán)利要求2所述的用于充氣器(91、 92)的可變氣體流量節(jié)流閥(2、 33)，其特征在于，所述氣流通路(12)中的一個延伸穿過所述底部(23)。
5. 如權(quán)利要求1所述的用于充氣器(91、 92)的可變氣體流量節(jié)流閥(2、 33)，其特征在于，所述可變氣流節(jié)流閥的所述凸片(10)和所述底部(4) 的互補的傾斜邊緣(3、 11)用作正阻擋以防止所述凸片(10、 30)延伸穿過 所述底部(4)。
6. 如權(quán)利要求l一5任一項所述的用于充氣器(91、 92)的可變氣體流量節(jié) 流閥(2、 33)，其特征在于，與充氣器(91、 92)組裝在一起，其中所述可 變氣體流量調(diào)節(jié)閥的所述底部中的所述氣流通路(13、 33)是氣體流路的這樣 一部分，當所述充氣器致動時充氣氣體能夠通過該部分以排出所述充氣器。
7. —種如權(quán)利要求6所述的可變氣體流量節(jié)流閥(2)與充氣器(91)的組 件，其特征在于，所述可變氣體流量調(diào)節(jié)閥的所述底部(4)中的所述氣流通 路(13)位于所述氣體儲存容器(100)和排氣殼體(150)之間。
8. —種如權(quán)利要求6所述的可變氣體流量節(jié)流閥(2)與充氣器(92)的組 件，其特征在于，所述可變氣體流量節(jié)流閥的底部(23)的所述氣流通路(33) 與充氣器殼體件(21)內(nèi)的排氣出口 (40)對齊并鄰近。
專利摘要一種安全氣囊充氣器(91)，具有位于氣體流路內(nèi)的可變氣體流量節(jié)流閥(2)。該節(jié)流閥(2)具有至少一個通過其底部(4)的氣體通路(13)。凸片(10)從底部(4)延伸并可通過選擇的氣壓量朝向底部(4)彎曲以關(guān)閉或至少部分關(guān)閉氣流通路。凸片(10)可具有另一個通過其中的氣體通路(12)。
文檔編號B60R21/26GK201056191SQ20062016474
公開日2008年5月7日 申請日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月19日
發(fā)明者G·克勒頓海莫爾, J·維爾赫格恩, M·拉德馬赫, T·羅斯巴赫 申請人:關(guān)鍵安全體系股份有限公司