专利名称：气体发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于车辆约束系统的气体发生器(inflator)。相关领域的说明在汽车的约束装置上，例如驾驶席或前排乘客席气囊装置、侧向碰撞气囊装置、帘 式气囊装置、膝垫气囊装置、以及用于保护行人安装在车辆外部的装置等上，装配有气体发 生器。已知的气体发生器包括使用固体气体发生剂(gas generating agent)产生气体的 气体发生器(烟火型气体发生器)、释放在压力下保存的气体的气体发生器(储存型气体发 生器)和同时使用固体气体发生剂和压缩气体(pressurized gas)的气体发生器(混合型 气体发生器)。在这些气体发生器中，储存型气体发生器和混合型气体发生器运用瓶储存压缩气 体，且压缩气体必须保存于瓶中，并且在车辆的使用期限(例如10年)内不发生泄漏。为 了确保耐压性(pressure resistence)，瓶的厚度必须增加。另外，为了作动约束系统如气囊装置，应当供给一定量(摩尔数量)的气体，但当 相应量(摩尔数量)的气体作为压缩气体保存时，瓶的尺寸增加，导致气体发生器自身重量 的增加。向预定容积的瓶中填充气体时，为了填充更多量的气体，如不增加瓶的厚度则无 法保证耐压性。另外，当不增加填充压力而填充入气体时，瓶的内部容积(瓶的尺寸)应当 增加，因此使用压缩气体的气体发生器常常面临与瓶重量和容积有关的问题。对于装配到 车辆的装置，存在特别强烈的降低重量的要求以改善车辆的燃油消耗，但至今使用压缩气 体的气体发生器尚不能充分满足该要求。JP-A 61-144495公开了将吸附剂引入密封的高压气体容器中并以低压向容器充 气或以未变压力充入更大量的气体。JP-A 61-144495未公开任何关于用于车辆约束系统的 气体发生器。发明概述本发明提供一种气体发生器，其使用压缩气体并用于车辆约束系统，该气体发生 器包括填充入气体发生器的充气室的吸附剂和气体，所述气体吸附至吸附剂并且还被填充 入不存在吸附剂的空间。换言之，本发明为车辆约束系统的气体发生器，包括吸附剂和压缩气体，其填充入 气体发生器的充气室，部分气体吸附至吸附剂上，另一部分填充入不存在吸附剂的空间。
从下文给出的详细说明和附图将更全面地理解本发明，附图仅通过阐述的方式给 出，因此不限制本发明，其中图1显示根据本发明的气体发生器的长度方向的剖面图；和图2显示根据本发明另一实施方式的气体发生器的长度方向的剖面图。发明详述
使用压缩气体的气体发生器需要厚度足以经受高压的瓶，但其成为难以满足降低 重量的要求的主要原因。降低气体发生器的重量导致降低汽车的总重，改善了汽车的燃油 消耗就可相应地减少燃料消耗。由此，可以减少(X)2的产生量，其具有极大的社会意义。本发明提供用于车辆约束系统的气体发生器，其使用吸附剂减少压缩气体填充量 或实现压缩气体以更低压力充入，由此减少重量和所需部件量。通过以该方式使用吸附剂，可以比只是简单将气体填充入气体发生器的情况填充 入更大量的气体。因此，可以降低充气室的容量和厚度。因此，即使在考虑到装入吸附剂而 增加重量的情况下，也总体减少了尺寸和重量。另外，可以降低单个气体发生器的质量，并因此增加气体发生器的数量，同时维持 安装在车辆内的约束装置的总质量。因此改善了约束性能。另外，当本发明的气体发生器以多个用于单一车辆时，可以降低每个气体发生器 的质量，并因此还降低安装在车辆内的约束装置的总质量，导致车辆总重量的降低。在最近 几年，在单个车辆装配多个约束装置已经成为普遍现象，并因此其对降低车辆的重量的贡 献是巨大的。因此，就燃油消耗和能耗而言可获得非常有利的效果。本发明优选提供气体发生器，其中所述气体发生器使用压缩气体和通过气体发生 剂的燃烧产生的燃烧气体。即，本发明的气体发生器还可包含气体发生剂，使得所述气体发 生器产生压缩气体和通过气体发生剂的燃烧产生的燃烧气体。本发明还优选提供气体发生器，其中所述吸附剂采取块状形式。从气体发生器容易组装的角度，所述吸附剂优选采取块状形式。然而，根据气体发 生器的充气室的内部结构等，吸附剂也可为颗粒状、棒状、盘状等。本发明还优选提供气体发生器，其中所述气体发生器具有设置在气体排放通道中 的滤器，用于拦截(trap)吸附剂。使用滤器时，避免吸附剂经过气体排放口排出和流入气囊中。使用压缩气体的气 体发生器通常具有用于拦截可破裂板的碎片的滤器，如使用这样的滤器，可避免吸附剂的 排出并且不增加气体发生器的质量。具有根据本发明的气体发生器，可以降低气体发生器的总尺寸和/或总重量，同 时维持相同的气体产生量。因此，可以降低安装了使用所述气体发生器的气囊装置或相似 装置的车辆的总重量，从而由于降低能消和改善燃油消耗而削减(X)2排放量。(1)图1的气体发生器在下文使用图1描述本发明的一个实施方式。图1为根据本发明的帘式气体发生 器10的长度方向的剖面图。图1所示的气体发生器的基本结构与JP-A 2002-145004的图 1所示的气体发生器的基本结构相同。气体发生器外壳12在一个端部侧具有开口部分14，且在另一端部侧被封闭，由此 其内部空间形成充气室16。气体发生器外壳12在宽度方向的横截面为圆形，且开口部分 14具有相同的圆形。扩散器部分20通过在接头部分18焊接而固定在气体发生器外壳12的开口部分 14上。通过扩散器外壳观形成扩散器部分20的外壳，而且扩散器部分20包括排气口 22 和金属丝网滤器对，排气口 22用于将在作动时通过开口部分14流出至外面的压缩气体排 出，金属丝网滤器M用于从内侧覆盖排气口 22。因此，压缩气体经排气口 22排出至外面前总是通过滤器24。气体发生器外壳12的开口部分14被附接到扩散器部分20上的可破裂板19封闭， 使得在作动前，气体发生器外壳12的充气室16维持在高压气密状态，且扩散器部分20维 持在环境压力。在扩散器部分20中设置有包括点火药(ignition charge)的点火器沈，以便破裂 可破裂板19。点火器沈通过安装到扩散器外壳观中而附接到扩散器部分20上，并通过卷 曲扩散器外壳观的末端部分四而固定。附图标记30表示用于传送电流至点火器沈的传 导销。标记31表示0-环。以虚线表示的标记32，表示当气体发生器10安装在车辆内时连 接至电源的连接器。在气体发生器10中，将吸附剂和由惰性气体构成的压缩气体(未显示在图中)装 入充气室16中。吸附剂可密集地装入，也可为确保到未装入吸附剂的空间而装入吸附剂。可从各种原料获得的活性炭、沸石、碳黑、硅胶等可用作吸附剂，只要所述吸附剂 为多孔的且能吸附气体。吸附剂优选以块状形式提供，而粉末形式的吸附剂是不希望的。对其形状没有特 别限制，可以使用任何可密集装入的形状，例如颗粒状、球形、圆柱形、在长度方向具有穿孔 的圆柱形等等。当使用块状形式的吸附剂时，其直径(在非球形的情况下为最大直径)优 选调节至大约Imm至10mm。另外，当使用块状形式的吸附剂时，其直径调节至确保吸附剂可 被滤器M拦截。而且，可以使用多个盘状模制体或圆环状模制体的组合，其外径对应于充 气室16的内径；可以使用多个棒状模制体的组合，其长度对应于充气室16的长度；或单个 模制体，其具有与充气室16的内部形状基本相同的形状。当吸附剂密集装入与可破裂板19接触的位置时，可破裂板19的破裂可能不能顺 利进行，因此可附接图2显示的气体发生器100中使用的帽144。将压缩气体通过气体发生器外壳12的末端部分中形成的小孔填充入已装入吸附 剂的压缩气体充气室16中。然后将密封栓装入小孔中，之后小孔通过焊接或类似手段密 封。附图标记40指示小孔已被焊接密封的状态。或者，吸附剂可装入单独的容器后，气体以低温吹入容器中且吸附至吸附剂。如 此，包括压缩气体和吸附剂可在附接扩散器部分20之前填充入气体发生器外壳12内。此 外，可经过气体发生器外壳12中形成的充气孔进行充气，随后封闭孔。当使用该充气方法 时，如果需要的话，可以在组装之后经过气体发生器外壳12中的小孔填充入补充气体，以 及如果不需要补充气体，则不必要在气体发生器外壳12中形成小孔。在气体发生器10中，压缩气体充气室16中的压缩气体被吸附并保持在吸附剂上， 且气体还存在于吸附剂之间的间隙或未装入吸附剂的空间中。下面描述当作动帘式气体发生器10时的工作情况。当安装在车辆内时，所述帘式 气体发生器10被提供为组合了作动信号输出装置及模块箱等的系统，所述作动信号输出 装置包括碰撞传感器和控制单元，在所述模块箱中装入了帘式气体发生器10和帘式气囊。 当车辆受到碰撞时，从系统的碰撞传感器接收信号，并因此作动点火器26，导致点火药点火 和燃烧，使得可破裂板19破裂。当可破裂板19破裂后，开口部分14打开，并因此压缩气体充气室16中的压力迅 速降低。因此，吸附剂中吸附的气体迅速释放出。释放出的气体通过滤器对，然后经过排气口 22放出，以膨胀帘式气囊。此时，压缩气体的排出压力受排气口 22控制，使得通过滤器 M避免点火药的燃烧残余物和可破裂板19的碎片排入帘式气囊的内部。由于滤器M，吸 附剂不能经排气口 22排出。(2)图2的气体发生器使用图2描述另一个实施方式。图2为气体发生器的轴向方向的剖面图。图2显 示的气体发生器的基本结构与JP-A 2003-226219的图1中所示的气体发生器的基本结构 相同。气体发生器100包括压缩气体室120、气体发生器130和扩散器部分150。压缩气体室120的外壳由管状压缩气体室外壳122构成。将与图1所示的气体发 生器10中相同的吸附剂装入压缩气体室(压缩气体充气室)120中，且同样在此填充入如 氩气或氦气这样的气体。压缩气体室外壳122在轴向方向和径向方向是对称的，并因此在 组装时不必调整其在轴向方向和径向方向的取向。压缩气体填充孔IM形成于压缩气体室外壳122的侧面中，且一旦填充入压缩气 体后，所述压缩气体填充孔IM被销1 封闭。气体发生器130包括点火装置(电点火器)134和气体发生剂136，它们装在气体 发生器外壳132中并连接至压缩气体室120的一个端部侧。气体发生器外壳132和压缩气 体室外壳122在接头部分149处被电阻焊(resistence-welded)。当将气体发生器100装 入气囊系统时，点火装置134通过连接器和导线连接至外部电源。气体发生剂136的实例可包括34重量％的硝基胍作为燃料，56重量％的硝酸锶作 为氧化剂，以及10重量％的羧甲基纤维素钠作为粘合剂，并具有700至1630°C的放出气体 温度。当具有上述组成的气体发生剂136燃烧时，产生氧化锶(熔点M30°C )作为燃烧残 余物。因此，燃烧残余物变硬成为块状形式(熔渣形式)而不进入熔化状态。形成于压缩气体室120和气体发生器130之间的第一连通孔138通过第一可破裂 板140封闭，其受到压缩气体的压力时变形为碗形，并因此气体发生器130的内部被保持在 环境压力。第一可破裂板140在周围边缘部分140a处被电阻焊到气体发生器外壳132上。第一可破裂板140从压缩气体室120的侧面被具有气体喷射孔142的帽144覆盖。 通过附接帽144以便覆盖第一可破裂板140，经气体发生剂136燃烧产生的燃烧气体总是通 过帽144，然后经气体喷射孔142喷射出。吸附剂未装入帽144中，且气体喷射孔142的尺 寸被调节以确保吸附剂不进入帽144。帽144具有凸缘部分146，其开口周围边缘部分向外弯曲，且帽144通过卷曲气体 发生器外壳132的部分(卷曲部分)148而在凸缘部分146处被固定。扩散器部分150，其包括排气孔152用于排放出压缩气体和燃烧气体，连接至压缩 气体室120的另一端部，且扩散器部分150和压缩气体室外壳122在接头部分IM处进行 电阻焊。需要时，可以在扩散器部分150中布置金属网或类似物制成的滤器，以拦截燃烧残 余物和吸附剂。形成于压缩气体室120和扩散器部分150之间的第二连通孔156被第二可破裂板 158封闭，该第二可破裂板158受到压缩气体的压力时变形为碗形，并因此扩散器部分150 的内部被保持在环境压力。第二可破裂板158在周围边缘部分158a处被电阻焊到扩散器 部分150上。注意可以附接与帽144相同的部件，以覆盖第二可破裂板158，借此确保吸附剂不接触第二可破裂板158。下面描述安装在汽车内的气囊系统内的图2所示的气体发生器100的工作情况。当汽车在碰撞中接受冲击时，通过作动信号输出装置将点火器134作动并点火， 借此气体发生剂136燃烧以产生高温燃烧气体。此时，气体发生剂136的燃烧产生的燃烧 残余物的熔点高于气体发生剂136产生气体的排出温度，并因此燃烧残余物不可能熔化且 保持为固态。当气体发生器130的内部压力通过高温燃烧气体升高时，第一可破裂板140破裂， 使得包括燃烧残余物的燃烧气体流进帽144中并经气体喷射孔142喷出。此时，压缩气体 室120中的吸附剂携带的压缩气体和燃烧气体之间的温度差很大，并因此燃烧气体迅速冷 却，导致高温燃烧残余物冷却和凝固。喷射的燃烧气体碰撞吸附剂或压缩气体室外壳122 的内壁122a，并因此燃烧残余物不可能排出至气体发生器100的外部。然后，第二可破裂板158由于压缩气体室120的内部压力升高而破裂，并因此压缩 气体和燃烧气体通过第二连通孔156并经排气孔152放出，从而使气囊膨胀。此外，即使在点火器134作动时经气体发生剂136的燃烧产生的高温气接触到吸 附剂(例如活性炭)，所述吸附剂也不燃烧，这是由于压缩气体室120中不存在氧气以及气 体发生器130中的氧气和气体发生剂136的氧化剂已经耗尽。
实施例实施例1，比较例1制造了图1和表1所示的气体发生器10。在实施例1中，将吸附剂和氩气填充入 气体发生器外壳12中，在比较例1中，仅氩气被填充入气体发生器外壳12中。此外，实施 例1和比较例1的气体发生器外壳具有相同外径。使用具有0. 001g/cm3的密度和1. 34X IO^mol/mm3的可吸附氩气比的活性炭作为 吸附剂。在实施例1中，氩气填充压力设定为IOMpa且压缩系数设定为1. M。在比较例1 中，氩气填充压力设定为58Mpa且压缩系数设定为0. 95。表 1
权利要求
1.一种气体发生器，其使用压缩气体并用于车辆的约束系统，该气体发生器包括填充 入气体发生器的充气室的吸附剂和气体，所述气体被吸附至所述吸附剂并且也填充入不存 在吸附剂的空间。
2.根据权利要求1的气体发生器，其中所述气体发生器使用压缩气体和通过燃烧气体 发生剂所产生的燃烧气体。
3.根据权利要求1或2的气体发生器，其中所述吸附剂采用块状形式。
4.根据权利要求1 3中任一项的气体发生器，其中所述气体发生器具有滤器，其设置 在气体排放通道中用来拦截吸附剂。
全文摘要
本发明提供一种用于车辆约束系统的、使用压缩气体的气体发生器(10，100)，其包括填充入气体发生器(10，100)的充气室(16，120)的吸附剂和气体，该气体吸附至所述吸附剂并且也填充入不存在吸附剂的空间。
文档编号B60R21/268GK102066161SQ20098012349
公开日2011年5月18日 申请日期2009年6月11日 优先权日2008年7月4日
发明者小田慎吾, 山崎征幸 申请人:大赛璐化学工业株式会社