專利名稱：單級安全氣囊充氣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安全氣囊充氣器，更具體地涉及單級駕駛員惻充氣器。充氣器使用 點燃時迅速產(chǎn)生大量但可控制釋放的熱氣體以填充安全氣囊的氣體發(fā)生劑。
背景技術(shù)：
圖1示出了典型的現(xiàn)有技術(shù)單級安全氣囊充氣器，它具有起爆器，該起爆器通 常為裝入充滿助爆藥的起爆器殼體中的雷管。當(dāng)觸發(fā)起爆器時，它點燃起爆器殼體 中的助爆藥。助爆藥產(chǎn)生熱微粒和氣體，點燃盤形殼體內(nèi)的氣體發(fā)生劑。該現(xiàn)有技 術(shù)裝置中心對稱地填充藥劑。該起爆器在殼體的中心線的中心，且氣體發(fā)生劑圍繞 起爆器殼體，并可方便地均勻點燃，因此用中性或幾乎中性的推力向外迅速燃燒。
US 6 796 579 Bl中揭示了一種這樣的裝置。
更常用但更復(fù)雜的是雙級安全氣囊充氣器。雙級充氣器需要兩個起爆器和分開 的助爆藥和氣體發(fā)生劑腔。起爆器可首先點燃一個然后稍后點燃第二個，或也可僅 點燃一個起爆器而根本不點燃第二個起爆器，或兩個起爆器可同時點燃。US 6 648 370 Bl中揭示了一種這樣的裝置。
雙級充氣器比單級充氣器更復(fù)雜且更昂貴。雙級充氣器通常需要較大的助爆藥 以使展開順序能夠以連續(xù)的方式充分進(jìn)行，在展開時具有充分的停留時間。單級充 氣器基于較少部件從而設(shè)計上簡單得多和點火起爆更簡單。雙級充氣器對乘客提供 可變范圍的保護(hù)，這是單級充氣器不能提供的。當(dāng)考慮對乘客保護(hù)的各種要求時， 使用單級充氣器的設(shè)計復(fù)雜程度完全不簡單。盡管有成本、可靠性和簡單的優(yōu)點， 單級充氣器的使用已經(jīng)減少。
相關(guān)的考慮是生產(chǎn)雙級充氣器的組裝線與生產(chǎn)對單級充氣器的設(shè)備不能方便 地兼容。藥用兩個分開的生產(chǎn)線， 一個用于單級充氣器，且一個用于雙級充氣器需 要大的資金投入。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供具有一個起爆器的單級充氣器，它具有諸如位于起爆器殼體中的雷 管之類的單個起爆器，該起爆器殼體相對于盤形充氣器殼體的中心線偏置。該設(shè)計 可與自動雙級充氣器生產(chǎn)線兼容，大大地降低了第二個多余組裝線所需要的資金成 本。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)單級盤形充氣器的仰視圖。
圖2是沿線2-2的圖1的充氣器的剖視圖。
圖3是新型單級充氣器的仰視圖。
圖4是沿線4-4的圖3的充氣器的剖視圖。
圖5是第一發(fā)生劑藥劑的壓力對時間的曲線圖。
圖6是第二發(fā)生劑藥劑的壓力對時間的曲線圖。
具體實施例方式
圖1和2示出了現(xiàn)有技術(shù)單級盤形安全氣囊充氣器100，具有單個中心定位的 起爆器殼體組件140。充氣器IOO具有殼體101，該殼體具有焊接或以其它方式連 結(jié)在一起的頂部104和底部102。圍繞殼體101的這兩部分102， 104的是安裝凸 緣106，該凸緣具有用于附連充氣器100的多個安裝孔107。如圖所示，這些盤形 充氣器100通常附連到安全氣囊模塊(未示出)以設(shè)置在方向盤中。
殼體101的頂部104具有由箔型爆裂盤覆蓋或密封的多個通氣孔108。金屬絲 網(wǎng)或類似材料的圓柱形環(huán)狀過濾器110從殼體101的頂部104延伸到殼體101的底 部102。當(dāng)點燃充氣器氣體發(fā)生劑時，過濾器110阻止燃燒微粒穿過通氣孔108。 密封件124設(shè)置在環(huán)狀過濾器110內(nèi)部，氣體發(fā)生劑丸粒120與自點火丸粒122 一起設(shè)置在密封件124上方。在殼體101的底部102的中心位置有起爆器殼體組件 140。起爆器殼體組件140具有單個起爆器142(這里是雷管)，突出的電連接器143， 144適于連接到配線連接器(未示出)。起爆器142具有封裝的爆炸炸藥， 一端由 助爆藥150包圍，助爆藥150包括小丸粒152。當(dāng)致動起爆器142點燃時，引起助 爆藥150點燃，又引起起爆器殼體141內(nèi)部壓力上升，迫使熱微粒和膨脹氣體通過 小開口 164，由此點燃發(fā)生劑丸粒120和自點火丸粒122。這就使壓力進(jìn)一步上升， 引起箔109爆裂且氣體在展開時充入安全氣囊(未示出)。起爆器殼體141具有由 端板160密封的開口 162。盡管正常展開不需要自點火丸粒，但它也在展開時被消
耗。在充氣器由外部源加熱的情況下，自點火丸粒會開始以預(yù)定水平燃燒，引起充 氣器展開而不會有結(jié)構(gòu)損壞。
圖3和4示出了根據(jù)本發(fā)明的單級盤形充氣器10，具有單個偏置定位的起爆 器。如圖所示的充氣器lO具有盤形殼體ll，該盤形殼體11具有焊接或以其它方 式連結(jié)在一起的頂部14和底部12。圍繞殼體11的兩個部分12， 14的是安裝凸緣 16，該安裝凸緣16具有用于附連充氣器10的多個安裝孔17。該盤形充氣器10可 附連到安全氣囊模塊(未示出)，以設(shè)置在方向盤中。
在殼體11的頂部14示出有由箔型爆裂帶19覆蓋或密封的多個通氣孔17。示 出金屬絲網(wǎng)或類似材料的環(huán)形過濾器21從殼體11的頂部14延伸到殼體11的底部 12。當(dāng)點燃充氣器氣體發(fā)生劑時，環(huán)形過濾器21阻止燃燒微粒穿過通氣孔18。密 封件24設(shè)置在環(huán)狀過濾器21內(nèi)部，氣體發(fā)生劑丸粒20與可以是丸粒的自點火化 合物22 —起設(shè)置在密封件24上方。在殼體11的底部12的中心偏置位置有起爆器 殼體組件40。起爆器殼體組件40具有起爆器殼體41，該殼體具有諸如雷管之類的 起爆器42，而突出的電連接器43， 44適于連接到配線連接器(未示出)。起爆器 42具有封裝的爆炸炸藥， 一端由助爆藥50包圍，助爆藥50包括小丸粒。當(dāng)致動 起爆器42點燃時，引起起爆器殼體41內(nèi)的助爆藥50點燃，接著又引起起爆器殼 體41內(nèi)部壓力上升，迫使熱微粒和膨脹氣體通過起爆器殼體41上的小開口 64， 由此點燃發(fā)生劑丸粒20和自點火丸粒22。這就使壓力進(jìn)一步上升，引起箔19爆 裂且氣體在以單級方式展開時充入安全氣囊(未示出)。起爆器殼體41具有由端板 60密封的開口62。盡管正常展開不需要自點火丸粒，但它也在展開時被消耗。在 充氣器由外部源加熱的情況下，自點火丸粒會開始以預(yù)定水平燃燒，引起充氣器展 開而不會有結(jié)構(gòu)損壞。
參見圖3，充氣器10由鋼制成。發(fā)生劑丸粒20較佳地由非疊氮化物氣體發(fā)生
劑制成。本發(fā)明充氣器殼體內(nèi)有用的代表性氣體發(fā)生劑成份包括諸如氨基噻唑、四 唑、雙四唑(bitetrazole)、三唑、及其金屬鹽、胍硝酸鹽、硝基胍、氨基胍硝酸鹽 (aminoguanidine nitrate)、及其混合物之類的燃料；與諸如堿、和堿土金屬或過渡 金屬元素硝酸鹽、氯酸鹽、高氯酸鹽、硝酸氨及其混合物。優(yōu)選的氣體發(fā)生劑包括 硝基胍與鍶和硝酸鉀的混合物之類的氧化劑的組合。通常，氣體發(fā)生劑或氣體產(chǎn)生 物質(zhì)可包括約15至約80重量％的燃料，約2至約80重量％的氧化劑和約1至約 30重量％的其它物質(zhì)，其它物質(zhì)諸如冷卻劑、催化劑、粘合劑和過程助劑。氣體 發(fā)生劑可用本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的各種技術(shù)形成各種形狀。
理想的是把氣體發(fā)生劑成份制成丸狀。這樣可采用高達(dá)約5.0重量％、通常為
0.2-5重量％的壓緊助劑或粘合劑。這些可從已知的用于該目的的材料中選擇，這 些材料包括二硫化鉬、石墨、彈性體、聚酯、氮化硼、二氧化硅、滑石、硬脂酸鈣 和粘土。
氣體發(fā)生劑成份可選地包含高達(dá)約3重量％，通常在約1至約2重量％之間的 催化劑。氧化銅是代表性燃燒催化劑。
起爆器殼體41具有定向成用強大但有方向性的推力將排氣直接引入氣體發(fā)生 劑丸粒20的多個通氣孔或開口 64。這些開口 64分布在起爆器殼體41的所示氣體 發(fā)生劑丸粒20方向小于270度，較佳地小于180度的外圍。為了抵消該強大的方 向性推力，殼體ll的充氣器殼體頂部14上的孔18以間隔形式繞360。徑向定向， 且因這些氣體徑向向外移動，總體推力幾乎變成中性，具有幾乎無法測量的與起爆 器殼體41相對向的偏置推壓力。
在圖3中示出了偏置的單級盤形充氣器10，具有與充氣器的中心位置(C)隔 開距離(d)的起爆器殼體組件40。偏置很獨特之處在于它將起爆器42從中心點 火位置移到非?？拷h(huán)形過濾器21的位置。因而，開口64也偏置，意味著通過充 氣器IO噴出的熱微粒和氣體被直接定向。開口 64較佳地定向在起爆器殼體41的 暴露于氣體發(fā)生劑丸粒20和自點火丸粒22的部分上。這樣，起爆器殼體41的開 口 64使熱微粒和氣體定向以利于氣體發(fā)生劑丸粒20的燃燒。
在測試本發(fā)明的充氣器IO時，考慮安全氣囊展開的適當(dāng)性能，確定助爆藥可 增加到約2.0g，且起爆器藥劑在180至260mg鋯鉀高氯酸鹽(ZPP)的范圍內(nèi)。超 過260mg的起爆器增強劑是不必要的，且實際上由于壓接(crimp)的超速爆裂壓 力會潛在地?fù)p壞起爆器殼體。較少量的，180mg以下的增強劑會使氣體發(fā)生劑燃燒 延遲并導(dǎo)致不合要求的安全氣囊展開壓力或充氣速率。
經(jīng)驗研究顯示增強劑的丸粒的大小可有利地改變成增加或提高快速燃燒率的 表面面積。從壓力對時間分析總發(fā)現(xiàn)具有4mm直徑和1.2mm長的增強劑的丸粒是 理想的。
圖5是具有260mg起爆器增強劑52、 1.80g的增強劑丸粒50、和33.5g的8.0mm 直徑乘1.7mm長尺寸的氣體發(fā)生劑丸粒20的充氣器10的壓力對時間的曲線圖。 每個線表示充氣器10的單次測試。
圖6是使用相同重量比例的壓力對時間的曲線圖，但其中33.5g的氣體發(fā)生劑 丸粒20具有8.0mm直徑乘2.0mm長的尺寸。
從這些圖中很明顯，對于偏置的充氣器10，更佳的氣體發(fā)生劑丸粒20具有 8.0mm直徑乘2.0mm長的尺寸
為了比較的目的，具有兩個起爆器的雙級充氣器使用180mg的起爆器增強劑， 且主起爆器殼體中的增強劑是l.lg，次級起爆器殼體中是1.3g。本發(fā)明使用180 至260mg的起爆器增強藥劑和2.0g的增強劑。這表示增強劑的量減少0.4g。增強 劑丸粒50比發(fā)生劑丸粒20更昂貴且燃燒具有更多毒性，因此減少增強劑裝載是一 種改進(jìn)。
單級偏置設(shè)計的另一優(yōu)點是它具有比雙級充氣器多20%的自由體積。如果進(jìn) 一步要求小型化，充氣器殼體的高度可減小至少10%。新型充氣器使用鋁的內(nèi)部 間隔件來占據(jù)自由體積空間。上部和下部殼體部分幾乎與雙級殼體相同，使任何類 型都能用在相同生產(chǎn)線上。
權(quán)利要求
1.一種單級安全氣囊充氣器(10)，包括盤形殼體(11)；氣體發(fā)生劑(20)和增強劑(50)，設(shè)置在所述盤形殼體內(nèi)部；以及單個起爆器殼體組件(40)，包括單個起爆器(42)，所述單個起爆器(42)、所述起爆器殼體組件(40)與所述盤形殼體(11)的中心位置(C)隔開距離(d)。
2. 如權(quán)利要求1所述的單級安全氣囊充氣器(10)，其特征在于，還包括相鄰 或靠近于所述盤形殼體(11)的環(huán)形側(cè)壁設(shè)置的環(huán)形過濾器(21)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的單級安全氣囊充氣器(10)，其特征在于，所述單 級充氣器(42)相鄰或靠近于所述環(huán)形過濾器(21)的內(nèi)側(cè)周界部分設(shè)置。
4. 如權(quán)利要求3所述的單級安全氣囊充氣器(10)，其特征在于，所述起爆器 殼體(41)保持所述起爆器(42)和所述增強劑(50)。
5. 如權(quán)利要求4所述的單級安全氣囊充氣器(10)，其特征在于，所述起爆器 殼體(41)具有多個通氣孔或開口 (64)，所述孔或開口定向成將點火器和增強劑 排氣從所述環(huán)形過濾器(21)引出并進(jìn)入所述氣體發(fā)生劑(20)。
6. 如權(quán)利要求1所述的單級安全氣囊充氣器(10)，其特征在于，所述增強劑 (50)重約2.0g或以下。
7. 如權(quán)利要求6所述的單級安全氣囊充氣器(10)，其特征在于，所述增強劑 (50)是具有約4mm直徑乘約1.2mm長度的尺寸的丸粒的形式。
8. 如權(quán)利要求1所述的單級安全氣囊充氣器(10)，其特征在于，所述氣體發(fā) 生劑(20)是具有約8.0mm直徑乘約2.0mm長度的尺寸的丸粒的形式。
9. 如權(quán)利要求1所述的單級安全氣囊充氣器(10)，其特征在于，還包括設(shè)置 在所述盤形殼體(11)內(nèi)部的自點火化合物(22)。
全文摘要
一種單級充氣器(10)，具有盤形充氣器殼體(11)和位于起爆器殼體(41)內(nèi)的諸如雷管之類的單個起爆器(42)。起爆器殼體(41)相對于盤形充氣器殼體(11)的中心線偏置。
文檔編號B60R21/26GK101184655SQ200680018468
公開日2008年5月21日 申請日期2006年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月1日
發(fā)明者A·J·柯蒂斯, A·P·沃爾, E·O·何塞, J·H·亞當(dāng)斯, M·E·凱利 申請人:關(guān)鍵安全體系股份有限公司