双级充气机的制作方法

1.本公开总体上涉及一种充气机，该充气机用于为可充气车辆安全装置(诸如可充气安全气囊)提供充气气体。更具体地，本发明涉及一种用于可充气车辆安全气囊的双级充气机。


背景技术：

2.本章节提供了与本公开相关的背景信息，该背景信息不一定是现有技术。
3.机动车辆上通常包括可充气乘员约束装置或安全气囊，以为机动车辆的乘员提供冲击保护。在发生事故的情况下，车辆内的一个或多个传感器测量例如异常减速，并且在几毫秒内利用通常被称为“充气机”的装置产生的气体来触发安全气囊充气。已充气的安全气囊缓冲机动车辆乘员受到的冲击力并保护机动车辆乘员免受冲击力的伤害。
4.在现有技术中已经公开了用于安全气囊充气的各种类型的充气机。在共同转让的美国专利号6,189,927(
‘
927专利)中示出并描述了一种已知的充气机装置。
‘
927专利的充气机是一种适应性烟火充气机或双级充气机，在两个腔室中具有气体发生材料。气体发生材料由两个点火装置独立地激活。此类点火器的包含气体发生材料的腔室可以被称为“燃烧腔室”，因为其中的气体发生材料被燃烧或以其他方式反应，以产生用于给相关的乘员约束装置充气的气体。美国专利号6,189,927据此以引用的方式并入，如同在本文中完全阐述一样。
5.虽然已知的用于可充气乘员约束装置的充气机(包括美国专利号6,189,927的充气机)通常被证明适用于其的预期用途，但是在相关技术中仍然需要不断改进。


技术实现要素：

6.本章节提供了对本公开的一般概述，并不是对其全部范围或所有特征的全面公开。
7.本教导内容的总体目的是提供一种具有燃烧杯部的双级充气机，该燃烧杯部包括盖，并且具有增加的用于气体发生剂装载的容积。
8.根据一个具体实施方案，本教导内容提供了一种用于可充气车辆安全装置的双级充气机，该双级充气机包括壳体，该壳体限定包含第一气体发生材料的第一腔室。点火器杯部设置在第一腔室中，并且限定包含点火器材料的内部。第一点火器装置延伸到点火器杯部的内部。燃烧杯部和盖设置在第一腔室中，并且协作以限定包含第二气体发生材料的第二腔室。燃烧杯部包括在第一轴向端和第二轴向端之间延伸的杯部侧壁。第一轴向端是开口端。盖通常相对于燃烧杯部处于关闭位置以关闭燃烧杯部的开口端，并且可以响应于燃烧杯部内的压力增加而远离燃烧杯部移动，以将燃烧气体排出燃烧杯部。第二点火器装置延伸到燃烧杯部中，并且封闭燃烧杯部的第二轴向端。燃烧杯部包括邻近第一轴向端的具有第一外径的第一轴向延伸部分和邻近第二轴向端的具有大于第一外径的第二外径的第二轴向延伸部分。盖包括盖侧壁，该盖侧壁在轴向方向上延伸，并且与燃烧杯部的包括第一
外径的至少一部分径向重叠。
9.根据另一个具体实施方案，本教导内容提供了一种用于可充气车辆安全装置的充气机，该充气机包括具有杯部侧壁和开口端的杯部。杯部侧壁在第一轴向端和第二轴向端之间延伸。盖与杯部侧壁协作以限定燃烧腔室。盖通常关闭燃烧腔室，并且可以远离杯部侧壁移动以从燃烧腔室排出燃烧气体。气体发生剂设置在燃烧腔室内。点火装置延伸到燃烧腔室中。杯部包括邻近第一轴向端的具有第一外径的第一轴向延伸部分和邻近第二轴向端的具有较大第二外径的第二轴向延伸部分。盖包括轴向延伸的盖侧壁，该盖侧壁在轴向方向上延伸，并且与杯部的包括第一外径的至少一部分径向重叠。
10.根据本文提供的描述，其他适用领域将变得显而易见。本发明内容中的描述和具体示例仅用于例示说明的目的，并非旨在限制本公开的范围。
附图说明
11.本文描述的附图仅用于所选实施方案而不是所有可能的实施方式的说明性目的，而无意限制本公开的范围。
12.图1是根据本教导内容的用于可充气车辆安全装置的充气机的剖视图，示出了在激活之前的充气机。
13.图2是图1的充气机的另一个剖视图，为了说明的目的，该充气机被示出为没有点火器材料并且没有气体发生材料。
14.图3是沿图1a的线3-3截取的剖视图。
15.图3a是图3的剖视图的放大部分。
16.图4是图1的充气机的第二级盖的透视图。
17.图5是用于图1的充气机的另选第二级盖的透视图。
18.图6是包括第二级充气装置的燃烧腔室的相对于时间的压力曲线图。
具体实施方式
19.现在将参考附图更充分地描述一个或多个示例性实施方案。提供一个或多个示例性实施方案使得本公开将是透彻的，并且将向本领域技术人员充分传达范围。阐述了许多具体细节，诸如具体部件、装置和方法的示例，以提供对本公开的实施方案的透彻理解。对于本领域技术人员将显而易见的是，不需要采用具体细节，并且示例性实施方案不应被解释为限制本公开的范围。本文没有详细描述熟知的过程、熟知的装置结构和熟知的技术。
20.短语“连接到”、“联接到”和“与...连通”是指两个或更多个实体之间的任何形式的相互作用，包括机械相互作用、电相互作用、磁相互作用、电磁相互作用、流体相互作用和热相互作用。两个部件可彼此联接，即使它们彼此不直接接触。术语“相邻”指的是彼此物理上非常接近的物品，尽管这些物品不一定直接接触。如本文所用的“示例性”是指用作典型的或代表性的示例或实例，并且不一定是指特别的或优选的。
21.总体参照附图，示出了根据本教导内容的用于可充气乘员保护装置(诸如安全气囊)的双级充气机，并且该双级充气机通常用附图标记10表示。附图中所示的充气机10是特别适用于乘客侧前安全气囊的双级充气机。然而，应当理解，本教导内容的各个方面可以容易地适于与驾驶员侧前安全气囊和其他安全气囊一起使用。
22.充气机10通常示出为具有圆柱形外部轮廓，并且包括由两个结构部件形成的壳体12，即第一壳体部分或基部部分14和第二壳体部分或扩散器盖部分16。因此，壳体12可具有大致圆形的横截面。第一壳体部分14和第二壳体部分16可以由铝或其它合适的材料形成，并且可以通过例如惯性焊接和焊接彼此固定，或以其他方式适当地彼此连接。在所示的特定实施方案中，壳体12可具有大约65.8mm的直径和大约68mm的长度l。
23.如附图中所示，第二壳体部分16可以被认为是上壳体部分，并且第一壳体部分16可以被认为是下壳体部分。关于壳体部分14和16以及本文其它地方关于其它特征或元件所使用的这些描述符(例如，上和下)将被理解为仅仅是为了便于参考附图，并且将不被理解为限制性的。第二壳体部分16为大致倒碗形状，并且包括端壁20和圆柱形侧壁22。侧壁22包括多个间隔开的气体出口24。
24.第一壳体部分14包括分别由附图标记26和28表示的第一安装开口和第二安装开口，其使用将在下文更详细地讨论。第一壳体部分14可以一体地形成为包括从壳体12径向向外延伸的外周安装托架32。
25.壳体12构造成限定第一腔室34。第一腔室可以是大致圆柱形的腔室34。第一腔室34包含或容纳一定量的第一气体发生材料36，其通常为烟火形式的气体发生材料，诸如已知用于安全气囊充气机中的气体发生材料。过滤器40围绕第一气体发生材料36。过滤器40可由多层或多圈的金属筛网形成。背胶箔密封件42围绕过滤器40，并且大致邻近侧壁22的内表面。背胶箔密封件42可以将气体发生材料36气密地密封在充气机10内，从而保护气体发生材料不受环境条件(例如湿气)的影响。充气机10还可以包括保持器44，以将充气机部件以适当相对布置保持在充气机10内。
26.点火器杯部46设置在第一腔室34内。如图所示，第一点火器杯部46限定点火腔室47，并且可以包括圆柱形侧壁48。点火器材料49包含在点火器杯部46内。第一点火器装置50经由第一安装开口26在第一腔室34内的位置安装到壳体12上。就本教导内容而言，应当理解，第一点火器装置50可以采用已知的烟火引发装置的形式。因此，第一点火器装置50可以包括一个点火管52、一个点火管适配器或保持器54，由此第一点火器装置50包括一个点火管密封件56。点火器装置50通常通过点火管适配器或保持器54安装在壳体12上或与该壳体配合。点火管密封件56通常利用适配器54密封点火管52。
27.如图所示，点火器杯部46可以包括由间隔构件58封闭的开口上端。间隔构件58可以是具有封闭下端的大致圆柱形形状。间隔构件或点火器管盖58可以用于防止点火器发生剂49从点火器杯部46中脱出。该间隔构件58在底部具有孔，这些孔允许燃烧产生的气体点燃发生剂。另选地，点火器杯部46可以一体地形成为包括封闭的上端。
28.点火器杯部46可以由不透气材料(诸如金属)形成，圆柱形侧壁48包括多个间隔开的、优选地大致均匀间隔开的气体出口孔60。气体出口孔60通常可以被覆盖(例如，当充气机处于静止状态或在启动状态之前)，并且通过压敏覆盖物或屏障(诸如通过本领域公知的背胶箔密封包装等)来防止材料通过其中。众所周知，覆盖物可以被选择为当从点火器杯部46的内部施加预定压力时打开或破裂。
29.当启动时，点火器材料49的点火导致点火器杯部46内部的压力增加，随后覆盖物如预定地破裂或打开，以允许由点火器材料49的燃烧产生的点火产物通过出口孔60从第一点火器装置50到达包含在第一腔室34内的气体发生材料36。造成的点火产物与第一气体发
生材料36之间的接触导致第一气体发生材料36的点火和反应。产生的充气气体穿过过滤器40，使箔密封件42破裂，并穿过气体出口24(如图3中的箭头a所示)，并离开充气机10进入相关的安全气囊垫(未示出)。
30.第一腔室34还容纳或包含燃烧杯部62或第二级杯部和盖64。燃烧杯部62和盖64协作以限定副腔室或第二腔室或燃烧腔室66。第二腔室包含第二气体发生材料68。第二气体发生材料68可以是烟火材料的形式，并且与第一气体发生材料36相比，在组成、形状、尺寸或形式上可以相同或不同。
31.燃烧杯部62包括杯部侧壁69、第一轴向端70和第二轴向端72。第一轴向端是开口端70。在所示的实施方案中，杯部侧壁是圆柱形侧壁69。盖64通常相对于杯部侧壁69处于关闭位置以关闭燃烧杯部62的开口端70。如下文将进一步讨论的，盖64可以响应于燃烧杯部62内的压力的增加而在远离杯部侧壁69的轴向方向上移动，用于将燃烧气体排出燃烧杯部62。轴向方向将被理解为上下方向，如附图中所示。与点火器杯部46一样，燃烧杯部62可由不透气材料形成，诸如金属。
32.在所示的实施方案中，燃烧杯部62被示出为包括邻近第一端70的第一轴向延伸部分74和邻近第二端72的第二轴向延伸部分76。第一轴向延伸部分74具有第一外径d1，并且第二轴向延伸部分76具有第二外径d2。第一外径d1小于第二外径d2。杯部侧壁64包括在第一轴向延伸部分74和第二轴向延伸部分76之间的锥形部分78。锥形部分78从第一外径d1逐渐变细到第二外径d2。在所示的特定实施方案中，第一外径d1为大约27.8mm，并且第二外径d2为大约31mm。
33.盖64包括端部分80和盖侧壁82。盖侧壁82在轴向方向上延伸，并且与燃烧杯部62的第一轴向部分74的至少一部分径向重叠。盖侧壁82具有第三外径d3。在某些应用中，第三外径d3不大于第一外径d1。在所示的实施方案中，第三外径d3基本上等于第一外径d1。盖侧壁82具有壁厚。燃烧杯部62的第二轴向延伸部分76可以定位成比盖侧壁82的厚度更靠近过滤器40。以这种方式，燃烧杯部62内的容积可以有效地增加，以容纳更大量的第二气体发生材料68。在所示的实施方案中，燃烧腔室66的容积由燃烧杯部62和盖64共同限定。
34.燃烧杯部62的第二端72由第二点火器装置84封闭。在所示的实施方案中，燃烧杯部62被示出为包括在第二端72处的轴向延伸周向凸缘86。端壁87在燃烧杯部62的轴向延伸周向凸缘86和第二部分76之间径向延伸。轴向延伸周向凸缘86限定接收第二点火器装置84的开口88。开口88具有比第一直径d1小的第四直径d4。轴向延伸周向凸缘86被示出为远离燃烧杯部62的第二部分76延伸。另选地，轴向延伸周向凸缘86可以延伸到燃烧杯部62的第二部分76中。第二点火器装置84通过第二点火管适配器或保持器90安装到壳体12上或与该壳体配合。第二点火管密封件92利用适配器90密封第二点火管84。
35.盖64和杯部侧壁69中的至少一者包括用于从燃烧杯部62排出燃烧气体的排气几何构造。根据本教导内容，盖64和杯部侧壁69中的至少一者可以包括轴向伸长排气几何构造，该轴向伸长排气几何构造响应于盖64远离杯部侧壁69的移动而逐渐显露。轴向伸长排气几何构造可以是至少一个轴向伸长孔94、至少两个轴向间隔开的孔96、或其组合的形式。在所示的实施方案中，轴向伸长排气几何构造设置在盖侧壁82中。
36.特别参照图3和图3c以及图4的剖视图，盖64被示出为包括多个轴向伸长孔94。在所示的实施方案中，盖64包括六个轴向伸长孔94，这些孔围绕盖侧壁82周向等距间隔开。在
该特定实施方案中，轴向伸长孔94可类似地成形。应当理解，在本教导内容的范围内，盖64可以包括更多或更少数量的轴向伸长孔94。还应当理解，孔94可以具有不同的形状或不同的尺寸。
37.转向图5，示出了根据本教导内容的另选盖98。与盖64不同，盖98包括多个轴向间隔开的孔96形式的细长排气几何构造。如图所示，孔96是圆形的。另选地，孔96可以是细长的或任何其它形状。孔96可布置成周向延伸的排。如图所示，盖98的侧壁82包括三排孔。周向延伸的孔排可以彼此轴向间隔开。
38.应当理解，根据本教导内容的充气机10可以根据特定可充气约束系统设备和应用所需要或期望的选定操作条件来提供操作性能。更具体地，本教导内容的充气机10可以以这样的方式被启动，使得充气气体产生的量或速率中的一者或两者可以被适当地改变，诸如在车辆碰撞或碰撞事故时，以考虑一个或多个乘员存在的条件。此类充气机性能适应性结果由本教导内容的充气机10的两个分离的且弹道隔离的气体发生材料腔室提供。
39.例如，可以操作此类充气机10以具有第一级排放，其中点火器材料49被点燃以产生燃烧产物，该燃烧产物被传送到第一腔室34以燃烧第一气体发生材料36。以此方式，充气气体可以在第一输出水平下产生，而不启动或点燃第二点火器装置84，或者反应或不激活包含在第二腔室66中的气体发生材料68。如将理解的，此类操作可能是期望的，以提供最小化的或减小的充气机输出，诸如例如在低速碰撞的情况下可能是期望的。另选地，可以操作根据本教导内容的充气机10，使得第一点火器装置50和第二点火器装置84都被启动。
40.如将理解的，第一点火器装置50和第二点火器装置84以及第一气体发生材料36和第二气体发生材料68的此类操作和点火可以包括第一点火器装置50和第二点火器装置84的同时或接近同时的启动和点火。此类同时或接近同时的启动可能是期望的，以提供相关联的安全气囊垫的快速充气和展开。例如，响应于高速或严重的车辆碰撞，该快速充气和展开可能是期望的。另选地，响应于检测到中度严重的车辆碰撞，第一点火器装置50和第二点火器装置84的顺序启动和点火可能是期望的。此外，如本领域技术人员所理解的，通过此类顺序启动和点火，第一点火管和第二点火管的启动和点火之间的时间滞后或延迟以及进而第一气体发生材料36和第二气体发生材料68的燃烧可以被调整以满足特定的可充气约束系统设备的特定要求。因此，此类充气机组件特别适于作为自适应输出充气机的应用，因为它们通常可以根据一个或多个选定的操作条件来制造，诸如例如环境温度、乘员存在、座椅安全带使用以及机动车辆的减速速率。
41.随着第二点火器装置84的启动，第二气体发生材料68被燃烧以产生反应产物，导致杯部内部66内的压力增加。杯部内部66内的压力的增加使盖64远离燃烧杯部62移位，以逐渐显露盖侧壁82中的伸长排气几何构造。如图6(燃烧腔室66内的压力相对于时间的曲线图)中所示，伸长排气几何构造的逐渐显露用于更长时间地保持燃烧腔室66内的压力。结果，第二气体发生材料68可以更彻底地燃烧，并且减少了相关的流出物。
42.因此，本教导内容提供了一种双级充气机10，其具有带盖80的燃烧杯部62，与具有恒定直径的传统燃烧杯部相比，该燃烧杯部具有增加的用于气体发生剂装载的容积。在本文所描述的特定应用中，本教导内容的双级充气机10可实现至少5％、优选至少10％、更优选至少15％的容积增加。在一个示例中，本教导内容提供了约19.85％的容积增加。
43.虽然已经示出和描述了本公开的具体实施方案和应用，但是应当理解，本发明不
限于本文公开的精确构造和部件。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开的方法和系统的布置、操作和细节进行对本领域技术人员显而易见的各种修改、改变和变化。

技术特征：
1.一种用于可充气车辆安全装置的双级充气机(10)，所述双级充气机(10)包括：壳体(12)，所述壳体限定包含第一气体发生材料(36)的第一腔室(34)；点火器杯部(46)，所述点火器杯部设置在所述第一腔室(34)中，并且限定包含点火器材料(49)的内部；第一点火器装置(50)，所述第一点火器装置延伸到所述点火器杯部(46)的所述内部；燃烧杯部(62)和盖(64)，所述燃烧杯部和盖设置在所述第一腔室(34)中，并且协作以限定包含第二气体发生材料(68)的第二腔室(66)，所述燃烧杯部(62)包括在第一轴向端(70)和第二轴向端(72)之间延伸的杯部侧壁(69)，所述第一轴向端(70)是开口端，所述盖(64)通常相对于所述燃烧杯部(62)处于关闭位置以关闭所述燃烧杯部(62)的所述开口端(70)，所述盖(64)能够响应于所述燃烧杯部(62)内的压力增加而远离所述燃烧杯部(62)移动以将燃烧气体排出所述燃烧杯部(62)；和第二点火器装置(84)，所述第二点火器装置延伸到所述燃烧杯部(62)中，并且封闭所述燃烧杯部(62)的所述第二轴向端(72)；其特征在于：所述燃烧杯部(62)包括邻近所述第一轴向端(70)的具有第一外径的第一轴向延伸部分(74)和邻近所述第二轴向端(72)的具有第二外径的第二轴向延伸部分(76)，所述第一外径小于所述第二外径，并且其中所述盖(64)包括盖侧壁(82)，所述盖侧壁在轴向方向上延伸，并且与所述燃烧杯部(62)的包括第一外径的至少一部分径向重叠。2.根据权利要求1所述的双级充气机(10)，其特征在于，所述杯部侧壁(69)包括位于所述第一轴向延伸部分(74)和所述第二轴向延伸部分(76)之间的锥形部分(78)。3.根据前述权利要求中的一项所述的双级充气机(10)，其特征在于，所述盖侧壁(82)包括用于从所述第二腔室(66)排出燃烧气体的排气几何构造，所述排气几何构造响应于所述盖(64)远离所述杯部侧壁(69)的移动而显露。4.根据前述权利要求中的一项所述的双级充气机(10)，其特征在于，所述盖侧壁(82)具有第三外径，所述第三外径不大于所述第一外径。5.根据前述权利要求中的一项所述的双级充气机(10)，其特征在于，所述盖侧壁(69)具有第三外径，所述第三外径基本上等于所述第一外径。6.根据前述权利要求中的一项所述的双级充气机(10)，其特征在于，过滤器(40)径向位于所述杯部侧壁(69)和所述壳体(12)之间。7.根据权利要求6所述的双级充气机(10)，其特征在于，所述盖侧壁(82)在径向方向上具有厚度，所述燃烧杯部(62)的所述第二轴向延伸部分(76)定位成在所述径向方向上比所述盖侧壁(82)的所述厚度更靠近所述过滤器(40)。8.根据前述权利要求中的一项所述的双级充气机(10)，其特征在于，所述燃烧杯部(62)进一步包括位于所述第二轴向端(72)处的轴向延伸周向凸缘(86)，所述轴向延伸周向凸缘(86)限定接收所述第二点火器装置(84)的开口，由所述轴向延伸周向凸缘(86)限定的所述开口具有第四直径，所述第四直径优选小于所述第一外径。9.根据权利要求8所述的双级充气机(10)，其特征在于，所述轴向延伸周向凸缘(86)远离所述燃烧杯部(62)的所述第二轴向延伸部分(72)延伸。
10.根据权利要求8所述的双级充气机，其特征在于，所述燃烧杯部(62)进一步包括在所述轴向延伸周向凸缘(86)和所述第二轴向延伸部分(72)之间径向延伸的端壁(87)。

技术总结
本公开提供了一种用于可充气车辆安全装置的双级充气机(10)，该双级充气机包括壳体(12)，该壳体限定包含第一气体发生材料(36)的第一腔室(34)。点火器杯部(46)设置在第一腔室(34)中，并限定包含点火器材料(49)的内部。第一点火器装置(50)延伸到点火器杯部的内部。燃烧杯部(62)和盖(64)设置在第一腔室中，并协作以限定包含第二气体发生材料(68)的第二腔室(66)。燃烧杯部包括在第一轴向端(70)和第二轴向端(72)之间延伸的杯部侧壁(69)。第一轴向端是开口端。盖通常相对于燃烧杯部处于关闭位置以关闭燃烧杯部的开口端，并可响应于燃烧杯部内的压力增加而远离燃烧杯部移动，以将燃烧气体排出燃烧杯部。第二点火器装置(84)延伸到燃烧杯部中，并封闭燃烧杯部的第二轴向端(72)。燃烧杯部包括邻近第一轴向端的具有第一外径的第一轴向延伸部分(74)和邻近第二轴向端的具有大于第一外径的第二外径的第二轴向延伸部分(76)。盖包括盖侧壁(62)，该盖侧壁在轴向方向上延伸，并与燃烧杯部的包括第一外径的至少一部分径向重叠。少一部分径向重叠。少一部分径向重叠。


技术研发人员：R
受保护的技术使用者：奥托立夫ASP公司
技术研发日：2022.03.09
技术公布日：2023/10/15