CN101102922B - 一种用于安全气囊的气体发生器 - Google Patents
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Abstract
一种用于安全气囊的气体发生器，该气体发生器包括含有加压气体的一单个气瓶(1)。该加压气体是包括至少一种可氧化气体和至少一种氧化气体的混合物。该气体发生器结合有用于打开气瓶以使气体可以从气瓶流至安全气囊(13)内部的机构(20)。在安全气囊内具有一火花发生器形式的启动装置(30)，该火花发生器产生穿过电极(31)的火花以点燃来自气瓶的气体混合物。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于安全气囊，诸如设置在汽车内、在发生事故时为汽车驾乘者提供保护的安全气囊的气体发生器。
背景技术
业内已经提到提供包括两个含有加压气体的瓶或压力容器的安全气囊气体发生器。各瓶可以用金属箔片密封。在一在先提及的内容中，金属箔片最初通过一种保持在靠着箔片的外部适当位置的支持构件支持。当安全气囊待充气时，支持构件从金属箔片移开，使箔片破裂从而允许气体从气瓶逸出而流入安全气囊的内部以对安全气囊充气。
在在先提及的、此种普通类型的气体发生器中，一气瓶可含有可氧化气体的形式的燃料，另一瓶可以含有氧化气体。当气体从气瓶逸出时混合。随后，当气体引入安全气囊时，气体可以点火以完成安全气囊的充气。
WO96/10496公开了此种类型的装置。来自碰撞传感器的启动信号启动开启机构以打开两个气瓶，通过气流导管将贮藏的气体释放至安全气囊中。设有一点火装置以点燃安全气囊中的混合气体，该点火装置安装在气体导管中，与面向安全气囊的气体导管的出口邻近。已经发现此种装置相对较重且复杂。
EP-A-0,856,440公开了一种不同的装置，在该装置中，可氧化气体和氧化气体在一单个压力容器中混合且容纳在该容器中。在压力容器内设有一启动器，在发生事故时，启动启动器以点燃可氧化气体。当可氧化气体燃烧时，其加热压力容器中剩余的气体从而提高压力容器中气体的压力，将加压气体导入安全气囊中以对安全气囊充气。在可氧化气体的燃烧过程中，压力容器得足够地坚固以承受压力容器内的压力。可以理解：如果使用烟火启动器，由于所使用烟火材料重量和粒径的变化可能导致热点变化，点火可靠性可能变劣。
现有技术的另一问题在于：如果在气瓶内具有加压气体的气体发生器在遇到很高的温度时，例如安装有气体发生器的汽车着火时，气瓶可能有***的危险。当然，这对任何困在汽车内的人，或灭火的消防员而言是极其不利的。
发明内容
本发明寻求提供一种改进的气体发生器。
根据本发明，提供了一种用于安全气囊的气体发生器，该气体发生器包括：含有加压气体混合物的一单个气瓶，该加压气体混合物包括至少一种可氧化气体和一种氧化气体，所述气体发生器结合有用于打开气瓶以使气体可以从气瓶流至安全气囊内部的装置，具有点燃来自气瓶的气体的启动装置，该启动装置设置成当气体在安全气囊的内部时点燃气体。
在本发明的实施方案中，当安全气囊使用气体发生器充气时，气体首先从气瓶流至安全气囊的内部，当气***于安全气囊的内部时，启动装置点燃气体。因此，启动装置可以位于远离气瓶的位置，这使在发生火灾时所导致的或由静电引起的不希望的事故的危险减至最少。此外，相对于在气体混合物从气瓶出现时点燃气体混合物的方式，通过在当气体混合物在安全气囊内时点燃气体混合物，气瓶内气体混合物点着的危险被减至最少。
在本发明优选实施方案中，启动装置根据一信号启动，当来自气瓶的气体已经流进安全气囊的内部时，信号发生器产生信号。
从而可以理解：只有当安全气囊已经由来自气瓶的气体部分充气时，才启动启动装置。
优选地，启动装置为火花点火器。
有利地，启动装置位于安全气囊内。
在本发明一可选实施方案中，启动装置为烟火装置，该烟火装置安装在安全气囊的外部，一导管将来自烟火装置的火焰引导至安全气囊的内部。
所述烟火装置可以为设置成专用于形成启动装置部件的烟火装置。在该实施方案中，该烟火装置可以安装在任何方便的位置，当然，该烟火装置可以根据信号发生器产生的信号启动，当来自气瓶的气体已经流进安全气囊的内部时，安全气囊将再次部分充气，然后将点燃安全气囊内的气体。
在一可选装置中，烟火装置形成设置用于打开气瓶的装置的部件。将火焰从烟火装置引导至安全气囊内部的导管可以设置成在来自烟火装置的火焰可以点燃流动的气体前使安全气囊得至少部分地充有来自气瓶的气体。
有利地，气瓶最初通过可破裂的箔片密封，并且开启装置可用于使箔片破裂。
在一实施方案中，开启装置结合有安装于在不破裂状态支持所述箔片的位置的支持构件，该支持构件通过活塞元件的部件保持位置，该活塞元件在最初的位置与支持构件直接配合，活塞元件与一点火管相连接以从最初位置驱动活塞元件至一释放位置，活塞元件在该释放位置与支持构件不再配合，允许支持构件移动至箔片将破裂的位置以允许气体从气瓶选出。
优选地，支持构件以支持臂的形式形成支架的部件，该支持臂从底部基本上垂直地延伸。
方便地，支持构件为可屈服的，并且设置成根据所述瓶内气体的、超过预定阀值的压力屈服，从而允许箔片破裂。
有利地，支持构件具有一机械弱点线(a line of mechanicalweakness)，以使当气瓶内的气体压力超过预定的阀值时，该机械弱点线将断裂并且支持构件的至少一部分将屈服，从而允许箔片破裂。
在一可选的实施方案中，开启机构结合有活塞，活塞与点火管相联合，以从最初的位置驱动活塞至第二位置，活塞具有轴，该轴最初位于与箔片邻近的位置，活塞设置为当活塞移动至第二位置时箔片将破裂。
方便地，气瓶中的气体混合物包括作为可氧化气体的氢气、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷或其混合物。
优选地，气瓶中的气体混合物含有作为氧化气体的氧气或二氧化氮。
有利地，气瓶中的气体混合物含有空气。
方便地，气瓶中的气体混合物包括一种惰性气体。
优选地，该惰性气体为氦气、氩气、氮气或其混合物。
本发明也涉及一种设有上述类型的气体发生器的安全气囊。
附图说明
为了使本发明更易于得到理解，并且使本发明更多的特征得到理解，现将通过实施例、参照附图描述本发明，其中：
图1是气体发生器和安全气囊组合的部分的示意图，其描述了第一状态下的气体发生器，
图2是与图1相对应的视图，其描述了第二状态下的气体发生器，
图3是与图1相对应的局部视图，其描述了另一状态下的气体发生器，
图4是与图3相对应的视图，其描述了气体发生器的一种可选择的形式，以及
图5是与图4相对应的视图，其描述了气体发生器的另一种可选择的形式。
具体实施方式
首先参照附图中的图1，气体发生器包括气瓶1(部分气瓶以虚线示出)，气瓶1具有侧壁2和底部3，底部3设有填充孔4。气瓶1的开口端固定在壳5上。壳具有两个间隔的直立平壁6、7，在直立平壁6、7之间限定有腔8，腔8由端壁密封，端壁之一在描述的截面中未示出。孔9形成在侧壁7的中部、由箔片10密封。
气瓶1与壳5的侧壁7以下述方式固定：气瓶内部与开口9连通，从而气瓶由金属箔片10有效地封闭和密封。
壳5与法兰12在气瓶1上方的位置连接，法兰12形成包含安全气囊13的壳的部件。从而壳5的上部延伸至安全气囊13的内部。壳的上部设有四个气体出口孔，图1中只可见其中的三个，即形成于侧壁6中的第一孔14，形成于一端壁中的第二孔15和形成于另一侧壁7中的第三孔16。
一种用于打开气瓶1的装置安装在侧壁6和7之间的腔8内，该装置包括一点火管装置17。点火管装置17包括一安装在管状支撑件19内的烟火点火管18。管状支撑件19在点火管上方向上延伸，从而限定一圆形横截面的腔。管状支撑件19的上部支持一“U”形的支架20，支架20具有(在图示的方向中)一水平底部21和两个从底部垂直延伸的、直立的平面臂22、23。在描述的实施方案中，直立臂23设有一机械弱点线24，臂与底部21在该位置连接。支架20可以由弯曲或折叠而具有适当形状的平面金属条形成，或由塑料材料模制。在底部21的中部设有孔24′，该孔位于烟火点火管18的上方(在图示的方向中)。如将描述的，活塞元件25的一部分穿过孔24′延伸。
活塞元件25设有一活塞头26，该活塞头26容纳在由管状支撑件19在点火管18上方限定的圆形横截面腔内。活塞包括穿过孔24′从活塞头26向上延伸的活塞杆27，活塞杆27的上端带有两个指向外侧的支持法兰28、29，支持法兰28、29向外延伸，并且在所描述的部件的初始位置直接与支架20的臂23、24的最上端配合。
支架20的臂23紧接有效地密封气瓶1的箔片10，并且臂23作为一支持构件而支持箔片。从而臂23阻止箔片破裂。
点火器30安装在法兰的一部分上。点火器30设有两个分隔的电极31，点火器30还设有一个信号发生器32以产生电信号，该电信号将作为火花在电极31之间传送。
气瓶包含一种气体混合物。一种气体为氧化气体或燃气，可以为氢气、甲烷、乙烷、丙烷或丁烷或此类气体的一种或多种的混合物。混合气体还包括诸如氧气或二氧化氮的氧化气体。通过以压缩空气的形式将空气引入瓶中就可以提供氧气。优选地，瓶内的气体混合物还包括至少一种惰性气体，例如氦气、氩气、氮气或其混合物。容器内气体的压力可以使气体为部分液化的形式。
当安全气囊待充气时，将启动点火管18。由点火管18产生的气体将施加一作用力至活塞头26，向上推动活塞25。从而活塞25移动至一位置，活塞头26在该位置与支架20的底部21的下表面配合。在该位置，指向外侧的法兰28、29已经向上移动至支架臂22、23上端的上方。因此，支架臂23在其上端不再受到支持。这使臂23根据箔片10作用在其上的压力而绕机械弱点线24向内枢轴转动，从而移除作用在箔片10上的支持物，从而箔片10破裂。
如图2的箭头所示，来自气瓶1中的气体混合物流经现打开的开口9，通过活塞25的、指向外的法兰28、29，穿过气流孔14、15、16流出，然后进入安全气囊的内部。当气体混合物流入安全气囊时，安全气囊开始胀大。在开始充气后一选定的时刻，当气体混合物已经至少部分地对安全气囊充气时，信号发生器32产生一信号，并且该信号作为火花在电极31之间传送以在安全气囊内点燃混合气体。从而，气体混合物中的可氧化气体发生氧化，这大大提高了气体混合物的温度，从而提增加了充气中的安全气囊内气体的压力。
如果气瓶1内气体的压力提高至不可接受的水平，例如当会产生汽车着火的结果时，机械弱点线24可能断裂，然后支架20的臂23将从箔片10移开，从而可以使箔片10破裂、允许气体从瓶1逸出，从而排除瓶1***的危险。这在图3中得到了描述。
可选择地，臂23可以设有一由机械弱点线围住的中央区域。如果箔片对臂23施加高的压力，该中央区域将移位，随着机械弱点线断裂，然后箔片10将破裂。可以理解：在本发明描述的实施方案中，结合了电极31的火花点火器装置位于安全气囊内，距气瓶1很远的距离。由于火花点火器位于距气瓶很远的距离，在气瓶内存在最小限度的、诸如由静电引起的气体过早点火的危险。
图4描述了本发明一个修改的实施方案，在该方案中设有用于打开气瓶的不同开启装置。在图4的实施方案中，气瓶1和壳5具有和图1中的实施方案相同的设计。法兰12和火花产生装置30也与之前描述的相同。然而，在图4的实施方案中，密封孔9的箔片10是自承式箔片，因此比参照图1至图3所描述的实施方案中的箔片稍厚。壳5的修改在于：壳5设有一带有点火管装置40的气瓶开启装置，该点火管装置40在与孔10直接相对的位置安装在壳的侧壁6上。点火管装置40包括一大致为圆柱状的壳41，该壳41包含一烟火点火管42。壳41与壳5的腔8的内部相连通。活塞43安装在壳41内，在与烟火点火管42最初邻近的位置，活塞43具有位于壳1内的活塞头44，活塞43还具有带有尖端46的轴45，轴45在壳5内横跨腔8延伸以使轴45的尖端46位于与箔片10邻近的位置。
在发生事故时，启动烟火点火管42，从而如图4所示，移动活塞43至右边，以使轴45的尖端46穿透和刺破箔片10。当箔片10已经破裂时，来自气瓶1内的气体将流入壳5内的腔8中，从而穿过气体出口孔14、15、16而进入安全气囊13的内部。当气体已经部分地充进安全气囊13时，信号发生器32将产生一信号，从而产生在电极31之间传送的火花，该火花将点燃部分充气的安全气囊内的气体。可氧化气体发生氧化，从而安全气囊内气体的温度升高，这大大增加了安全气囊内气体的压力。
在描述的本发明的实施方案中，启动装置为火花点火器，并且该启动装置实际上位于安全气囊内。然而，在本发明的其它实施方案中，可以使用不同类型的启动装置。例如，设想可以使用烟火装置或烟火点火管形式的启动装置。当启动时，该烟火装置或烟火点火管产生火焰。因此设想：可以设置从该点火管延伸至安全气囊内一点的导管，以使当安全气囊部分充气时，由于气体混合物对安全气囊充气，来自烟火装置的火焰可以穿过导管，从而点燃安全气囊内的气体。
同时可以设有一独立的点火管，由来自与信号发生器32相等同的一信号发生器的信号启动，以使点火管在安全气囊已经开始部署后在实际启动预定的时间段，如图4所示，在本发明的一个具体实施方案中，烟火装置用作启动装置的部件，该启动装置结合在设置用于打开气瓶的装置中。
图5与图4基本上相对应，因此将不再详细地重新描述图5的实施方案。然而，可以观察到，在图5中，设有从壳41延伸至法兰12的导管50，壳41包含烟火点火管42，从而导管50形成烟火点火管42和安全气囊内部之间的连通。
在发生事故时，启动烟火点火管42，产生火焰和热的气体。如图5所示，气体推动活塞至右边以使轴的尖端穿透和刺破箔片10。当箔片10已经破裂时，来自瓶1内的气体将流进壳5内的腔8内，从而穿过气体出口孔14、15、16而进入安全气囊的内部。当最初折叠时，安全气囊可以有效地封闭位于法兰12内的导管的末端。然而，当安全气囊开始胀大时，通过导管50在烟火点火管42和安全气囊的内部之间建立完整的连通。来自的确燃烧足够长时间的烟火装置42的火焰有效地流经导管50以点燃安全气囊内的气体混合物。可氧化气体被氧化，从而安全气囊内气体的温度升高，这大大增加了安全气囊内气体的压力。
在本发明的实施方案中，气体混合物仅仅在远离含有气体混合物的气瓶的位置点火。仅当气体混合物已经在安全气囊内、已流经壳8且也已通过气体出口孔14、15、16时，才点燃气体混合物。从而点燃气体的火焰“回燃”至气瓶1内的气体的危险减到最少。
当在本申请的说明书和权利要求书中使用术语“包括(comprises)”、“包含(comprising)”和其变体时，意味着包括特定的特征、步骤或整数。这些术语不能理解成排除其它特征、步骤或部件的存在。
Claims (12)
1.一种用于安全气囊(13)的气体发生器，所述气体发生器包括：含有加压气体混合物的一单个气瓶(1)，所述加压气体混合物包括至少一种可氧化气体和一种氧化气体，所述气体发生器结合有用于打开气瓶以使气体可以从气瓶流至安全气囊内部的装置，具有点燃来自气瓶的气体的启动装置(30)，所述启动装置设置成当气体在安全气囊的内部时点燃气体，其特征在于，所述启动装置(30)位于安全气囊(13)内；
所述气瓶最初通过可破裂的箔片(10)密封，并且所述用于打开气瓶的装置可操作，以使箔片(10)破裂；
所述用于打开气瓶的装置结合有支持构件(23)，所述支持构件(23)安装在将箔片支持在不破裂状态的适当位置，所述支持构件通过活塞元件(25)的部件(29)保持在适当位置，所述活塞元件(25)在最初的位置与支持构件直接配合，活塞元件与点火管(18)相联合以从最初位置驱动活塞元件至一释放位置，活塞元件在所述释放位置与支持构件不再配合，从而允许支持构件移动至箔片将破裂的位置以允许气体从气瓶逸出。
2.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，所述启动装置(30)根据一信号启动，当来自气瓶的气体已经流进安全气囊的内部时，信号发生器(32)产生所述信号。
3.根据权利要求2所述的气体发生器，其特征在于，所述启动装置(30)为火花点火器。
4.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，所述支持构件(23)以支持臂的形式形成支架(20)的部件，所述支持臂从支架(20)的底部(21)与底部(21)基本上垂直地延伸。
5.根据权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，所述支持构件(23)为可屈服的，并且设置成根据所述瓶内气体的、超过预定阀值的压力屈服，从而允许箔片(10)破裂。
6.根据权利要求5所述的气体发生器，其特征在于，所述支持构件(23)具有一机械弱点线(24)，以使当气瓶内的气体压力超过预定的阀值时，所述机械弱点线将断裂并且支持构件的至少一部分将屈服，从而 允许箔片破裂。
7.根据权利要求1、2或3之任一项所述的气体发生器，其特征在于，气瓶(1)中的气体混合物包括作为可氧化气体的氢气、甲烷、丙烷、丁烷或其混合物。
8.根据权利要求1、2或3之任一项所述的气体发生器，其特征在于，气瓶(1)中的气体混合物含有作为氧化气体的氧气或二氧化氮。
9.根据权利要求1、2或3之任一项所述的气体发生器，其特征在于，气瓶(1)中的气体混合物含有空气。
10.根据权利要求1、2或3之任一项所述的气体发生器，其特征在于，气瓶(1)中的气体混合物包括一种惰性气体。
11.根据权利要求10所述的气体发生器，其特征在于，所述惰性气体为氦气、氩气、氮气或其混合物。
12.一种设有根据任一前述权利要求所述气体发生器的安全气囊。
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