点火器壳体的制作方法

[0001]
本发明总体涉及一种烟火点火器，并且更具体地涉及在这些点火器中使用的金属壳体及其制造方法，烟火点火器可以用于不同的烟火装置中，特别是组装在车辆中。


背景技术：

[0002]
烟火点火器已与车辆安全装置(诸如可充气安全气囊和安全带预紧器)结合使用多年，以进行快速展开。例如，安全气囊系统将包括具有烟火点火器以展开安全气囊的充气机。充气机包括气体发生材料，气体发生材料能够快速产生一定数量的充气气体，以在展开期间对安全气囊充气。涌入安全气囊的气体使安全气囊膨胀，从而展开到车辆中。
[0003]
为了快速展开安全气囊，充气机包括引发器或点火器。引发器包括在壳体或杯子内的药料，药料响应于意外事件而触发。壳体通常是包围药料的薄壁结构。已知在壳体的侧壁中设置弱区以形成排气孔。弱区呈现侧壁厚度局部减小的形状。当壳体的内部受到压力时，剩余材料的厚度使得排气孔在低于侧壁的破裂压力的压力下打开。药料的激活在壳体内产生内部压力，内部压力从壳体释放，并进而激活气体发生材料。
[0004]
限定弱区的这种厚度减小的精度有助于所制造的点火器与并入有点火器的装置之间的可重复和可再现的运行。弱区的实现中的缺陷会导致排气孔不良地打开，这会导致壳体的劣化，并可能导致其所在装置的性能下降。
[0005]
为了保证弱区的良好实现，已知形成平面区，平面区在实现弱区之前形成在点火器的侧表面上，并且足够大以随后在制造壳体时接纳弱区。平面区上的击打使得实现保留在弱区底部的材料厚度所需的公差。通过击打平面区上的弱区最佳地实现此类公差。平面区的必要性需要互补工具，并产生维护成本。另外，平面区减小了壳体的有用内部容积。此外，平面区的实现引起外壳表面的变形。这些变形对于随后的外部塑料罩的定位是有问题的，外部塑料罩通常用于在插入玻璃横向件期间使点火器壳体与点火器的外部环境电绝缘，在玻璃横向件上焊接壳体期间以及当点火器接纳包覆成型件时，外部塑料罩将闭合点火器，这是因为然后必须通过点火器尽可能正确地限定工具。最后，某些弱区的形状可能会使侧壁材料移位太多，从而可能发生壳体材料对冲压工具的挤压，并可能导致缩回时冲压工具的故障。
[0006]
因此，仍然需要对相关技术的持续改进。


技术实现要素：

[0007]
本发明的总的目的是应对上述现有技术的缺点。一个特别的目的是提出一种烟火点火器壳体，该烟火点火器壳体具有弱区，该弱区支持快速的制造方法，该制造方法可以被精确地重复而不会造成过度的冲压工具磨损。
[0008]
为此，本发明的第一方面涉及一种用于制造烟火点火器的金属壳体的工艺，该金属壳体包括：壁，该壁包括至少一个弱区；和内表面，该内表面在壳体中，该内表面具有面对至少一个弱区的至少一个部分。其制造工艺包括以下步骤：将壳体定位在包括平面区的模
具或基体上，并且在单次击打运动中用至少一个冲头击打壁。单次击打运动使内表面的面对至少一个弱区的至少一部分变形，限定了至少一个初始向内弯曲区，以便使其进入平面区，从而以这种方式形成平面内表面，并形成至少一个弱区。
[0009]
该工艺被简化，因为不再需要在击打弱区之前在壳体上实现平面区的步骤，因为工艺使这两个操作在一个相同的击打运动中进行。此外，这使得限制由击打壳体壁上的弱区而产生的变形，同时使得形成精确且可再现的弱区。实际上，在每个击打步骤中应考虑到要制作的工件(piece)与基体之间的游隙。这些游隙必须被要制作的工件吸收。因此，任何消除步骤都会消除游隙，从而限制了不期望的变形。还应注意，塑性变形仅施加一次，这限制了对材料的整个冷锤击的变化。
[0010]
位于壁上的弱区被设计成在比壁的破裂压力低的预定压力下断裂。壁有利地为侧壁。工艺对于在侧壁上比在端部上实现弱区更有利，因为对于侧面击打，需要壳体在基体上有更多的定位游隙。因此，消除步骤更加有趣。
[0011]
壳体有利地是通过冷成形工艺(诸如冲压)制成的工件。壳体可以由标准nf-en-10130标准化的软镀镍钢(诸如dc04或dc06)制成。一旦壳体被冲压，在形成弱区之前，壳体的外表面和壳体的内表面根据已知的冲压公差而平行。因此，与具有向内弯曲区的内表面相对的外表面也具有向内弯曲区。
[0012]
壁有利地以限定装料容积的方式设计。至少一个弱区限定了排气孔，其中工艺的特征在于，使内表面的面对至少一个弱区并包括至少一个初始内向弯曲区的至少一部分变形的步骤使排气孔的至少一部分向内弯曲，以使装料容积最大。
[0013]
由于工艺仅使形成弱区所需的表面变形，因此将壁的变形限制到最小，这限制了弱区的形成对壳体外部环境的影响。因此有利于增加诸如保护罩的部件，或者有利于应用进一步工艺，诸如插入玻璃横向件以及将壳体焊接在玻璃横向件上。换句话说，仅壁的要接纳弱区的部分变形(变平)，并且如果弱区在圆弧中形成一条线，则壁的位于圆弧中的部分将保持在至少部分向内弯曲。
[0014]
有利地，壁是壳体的侧壁，并且工艺包括在击打步骤之后，根据壳体的排出轴线从基体中排出壳体的步骤，并且其中形成内平面表面的步骤包括形成相对于取出方向具有间隙角的内平面表面的步骤。间隙角可以在0
°
和1
°
之间，并且有利地在0
°
和0.5
°
之间，包括边界值。
[0015]
有利地，工艺的特征在于，用至少一个冲头击打侧壁的步骤允许同时形成两个、三个或四个弱区。
[0016]
壁有利地包括壳体的外表面，其中至少一个弱区由沿着包括在平面中的曲线延伸的轮廓限定，并且击打壁的步骤包括使外表面的至少一个初始向内弯曲的部分变形的步骤，以使其进入平面并形成至少一个弱区。
[0017]
同时形成内平面表面和由沿着包括在平面中的曲线延伸的轮廓限定的弱区使得可以确保弱区的预定破裂压力，破裂压力是受控的并且可再现的。实际上，制造和调整其击打表面为平面的工具更简单和容易。因为可以更易于实现击打表面，所以用不同工具制造的壳体的弱区彼此更相似，并且总体产品较少分散。
[0018]
外表面的至少一部分的变形步骤有利地是在外表面的平面与内平面表面之间施加非零角度的步骤。
[0019]
外表面的平面与内表面平面之间的非零角度的组合使得壁的位置被控制，在壁处，内平面表面与外表面的平面之间的距离将是最小的。在这个位置处，对弱区破裂的抵抗最弱。因此，当壳体承受的压力大于弱区的预定破裂压力时，这使得确保壳体的受控且可再现的打开。
[0020]
本发明的第二方面涉及一种根据本发明的第一方面的工艺制造的烟火点火器的金属壳体。该金属壳体包括壁和至少一个弱区。壁被设计为限定装料容积。至少一个弱区由沿着位于壁上的曲线延伸的轮廓限定，并且被设计成在比壁的破裂压力低的预定压力下破裂。至少一个弱区限定排气孔。曲线包含在平面中，并且排气孔的至少一部分以装料容积被最大化的方式向内弯曲。换句话说，排气孔具有内表面和外表面，并且排气孔的内表面的至少一部分是向内弯曲的(因此，如同排气孔的外表面也是向内弯曲的)。
[0021]
壁可以是圆柱形的、沿着轴线具有圆形基部，并且壳体可以包括围绕轴线均匀分布的单个弱区或两个、三个或四个弱区。均匀的分布使得避免包括壳体的点火器在其操作期间必须被平衡。
[0022]
本发明的第三方面涉及一种烟火点火器，该烟火点火器包括根据本发明第二方面的壳体和玻璃横向件，该壳体焊接在玻璃横向件上。该烟火点火器可以有利地包括绝缘罩和/或包覆成型件。
[0023]
本发明的第四方面涉及一种气体发生器，该气体发生器包括根据本发明的至少一个烟火点火器。
[0024]
本发明的第五方面涉及一种汽车，该汽车包括根据本发明的至少一个烟火点火器。
[0025]
根据第六方面，本发明提供了一种用于车辆安全装置的气体发生器的烟火点火器的金属壳体，该金属壳体包括外围侧壁、封闭端和外围侧壁中的弱区。该弱区沿着连续迹线延伸，该连续迹线具有第一端部、第二端部以及位于第一端部和第二端部之间的中间部分。该连续迹线的第一端部和第二端部二者从具有第一侧壁深度的第一点过渡到具有第二侧壁深度的第二点。该第二侧壁深度大于第一侧壁深度。该弱区被构造用于响应于金属壳体内的压力增加而打开外围侧壁中的排气口。
附图说明
[0026]
通过阅读以下仅通过非限制性示例的方式给出并通过附图示出的对本发明实施方案的详细描述，本发明的其他特性和优点将变得更加显而易见，在附图中：
[0027]
图1是根据本发明的第三方面的通过根据本发明的第一方面的工艺制造的烟火点火器的侧视图。
[0028]
图2是图1的烟火点火器的壳体的沿着轴线b-b的截面的详细视图。
[0029]
图3是在根据本发明的第一方面的工艺的步骤中示出的图1的点火器壳体的截面视图。
[0030]
图4是在根据本发明的第一方面的工艺的步骤中沿着图1所示的段h-h示出的弱区的一部分的高度处的折返截面视图。
[0031]
图5是根据本教导内容的包括至少一个弱区的另一烟火点火器壳体的侧视图。
[0032]
图6是图5的细节6的放大视图。
[0033]
图7是沿图5的线7-7截取的截面视图。
[0034]
图8是图7的细节8的放大视图。
具体实施方式
[0035]
图1示出了烟火点火器1的侧视图，烟火点火器包括通过焊接线11被焊接到具有两个连接销13和13'的玻璃横向件的壳体10。烟火点火器1可以并入到车辆安全装置(诸如可充气安全气囊或安全带预紧器)的气体发生器中。
[0036]
壳体10具有大体圆柱形的侧壁12和带有轴线a的圆形基部，并且还具有封闭的端部或底部19。壳体10的侧壁12包括三个可见的排气孔14、14'、14”以及在图中看不到并且与排气孔14在直径上相对的第四个排气孔。四个排气孔围绕轴线a均匀分布。均匀的分布使得在同时击打几个排气孔时平衡击打应力，并使得点火器1避免在其操作期间变得不平衡。
[0037]
壳体10可以通过冷击打工艺来成形，例如通过对软镀镍钢板(诸如dc04或dc06)进行冲压而形成。壳体10的厚度在0.3mm和0.6mm之间，有利地在0.35mm和0.5mm之间，包括边界值。
[0038]
壳体的外径优选地大于7mm，有利地大于10mm，并且优选地在12mm和15mm之间，包括边界值。
[0039]
排气孔14、14'、14”由四个弱区15限定，这四个弱区是侧壁12的厚度的局部减小。这些弱区15由在图2中可见并随后详细描述的轮廓16限定，轮廓沿着曲线17延伸。曲线17具有u形的形状，其两端以形成铰链区的方式朝u的内部折返，这将使得排气孔14、14'、14”在打开时与壳体10的侧壁12保持一体。
[0040]
实际上，在通过连接销13和13'通过从装有点火器1的汽车的计算机发送电脉冲来点燃点火器1之后，容纳在壳体10内的烟火材料的燃烧使得点火器1中的压力增加。壳体10在弱区15的高度处的厚度减小导致排气孔14、14'、14”在预定压力下打开，其中预定压力由剩余材料和壳体材料的厚度限定，其中预定压力低于壳体10不具有弱区15时的壳体的破裂压力。
[0041]
这使得排气孔14、14'、14”被受控打开，这使得燃烧气体仅在期望压力下被释放，同时保证点火器1在其操作期间的完整性。这种完整性很重要，并且使得确保点火器1的颗粒不会干扰安装有点火器的装置的操作。
[0042]
图2示出了排气孔14的根据图1的烟火点火器的壳体沿位于排气孔14、14'、14”的高度处的轴线b-b的截面的详细视图。
[0043]
弱区15的轮廓16是三角形，在弱区15的底部具有截断点。弱区15的开口角度d有利地在50度和70度之间，并且优选地为60度。轮廓16的截断点e的宽度在0.1mm和0.2mm之间。截断区被包含在平面c中。
[0044]
保留在弱区15的底部的在平面c和壳体10的平面122之间的材料的厚度在0.05mm和0.2mm之间，优选在0.07mm和0.15mm之间。
[0045]
重要的是注意，排气孔14具有表面141(包括在图2的两个轮廓16之间)，表面是向内弯曲的并且基本上是圆柱形的。这使得壳体10的内部容积最大化。
[0046]
图3示出了根据本发明的第一方面在工艺的步骤过程期间壳体10的截面。壳体10位于包括平面区21的基体或模具20上。壁12的内表面121的一部分(包括至少一个向内弯曲
区，面对至少一个弱区15)沿着击打方向f位于模具20的平面区21和冲头30上存在的弱区15的互补形状之间。
[0047]
由于壳体10具有大体圆柱形的横向外表面18(其具有带有轴线a的圆形基部)，所以在壳体10的内表面121与平面区21之间存在最大距离d。距离d将根据待实现的弱区15的尺寸来调节，以便尽可能地薄弱，从而将壳体10的变形在击打期间减小到最小，并以这种方式使得壳体10的内部容积最大化。例如，对于要在内径11.7mm的壳体10上击打的包括3mm乘以5mm的矩形的弱区15(5mm是沿着销13和13'的总体方向的尺寸)，距离d将为0.4mm。
[0048]
因此，根据本发明的工艺提出直接击打整个圆柱形壳体10，以形成弱区15，即弱区具有轮廓16并且还具有为平面的内表面122，轮廓具有延伸到平面c中的截断点。因此，击打步骤同时形成轮廓16、平面c和内平面表面122，同时使排气孔14的表面141向内弯曲。
[0049]
图4示出了根据本发明的工艺在壁12上击打出弱区之后并且在从基体20排出壳体10之前，在弱区15的一部分的高度处的折返截面。
[0050]
基体20的平面区21与壳体的取出方向i具有间隙角g。在实施方案中，取出方向i平行于壳体10的轴线a，并且定向成与未示出的销13和13'相反的方向。间隙角可以在0
°
和1
°
之间，有利在0
°
和0.5
°
之间，包括边界值。
[0051]
间隙角g根据曲线17的形状和内表面121的曲率而导致外表面18的平面c与内表面122之间的距离变化。因此，根据图1中所示的弱区15的实施方案，间隙角将允许确保外表面18的平面c和内平面表面122之间的最小距离将在最靠近销13和13'的区内的u的下部区中。因此，弱区15的下部区将对壳体10内部存在的压力具有最小的抵抗。因此，确保了排气孔14、14'、14”将在这些下部区中开始打开，然后裂口将沿着曲线17传播。这改善了制造的点火器的操作的可再现性。此外，在弱区15的其余部分在平面c和内平面表面122之间具有较厚的厚度的情况下，这使得在打开排气孔14、14'、14”期间裂口的传播被减速并确保在点火器操作后这些排气孔14、14'、14”保持与壁12的其余部分连接。
[0052]
转到图5至图8，根据本教导内容的另一烟火点火器壳体总体以附图标记200标识。点火器壳体200与点火器壳体10的主要区别在于，其并入了用于排气孔的替代弱区202。如同较早描述的点火器壳体10，点火器壳体200具有外围侧壁204和底端或封闭端206。侧壁204可以包括在点火器壳体200的具有第一外径的封闭端处的第一部分或远侧部分204a、在点火器壳体200的具有第二较大外径的开口端处的第二部分或近侧部分204b以及在第一部分204a和第二部分204b之间过渡的肩部204c。点火器壳体200优选地由金属(包括但不限于镀镍钢和铝合金)一体地构造。在所示的实施方案中，点火器壳体200是薄壁的金属壳体，具有约为0.6mm的标称厚度。壳体200的其他一般特征(未另外示出或描述)将被理解为类似于壳体10的对应特征。
[0053]
点火器壳体200被示出为包括多个弱区202。具体地，点火器壳体200包括围绕侧壁204的周边等距间隔的四个弱区202。在替代应用中，点火器壳体200可以包括更多或更少数量的弱区202。在所示的实施方案中，弱区202基本相同，因此将仅详细描述弱区中的一个弱区。在以下描述中，提供各种尺寸以用于详细说明本教导内容的一种特定应用的目的。尽管尺寸中的一些尺寸或尺寸之间的比率对于本教导内容的某些方面可能是关键的，但是总体上，可以在本教导内容的范围内修改示例性尺寸。进一步说明，示例性弱区202的特定尺寸已经适合于侧壁204具有大约0.6mm的标称厚度的一种应用。
[0054]
弱区202沿着连续迹线208延伸，迹线总体包括第一端部208a、第二端部208b以及在第一端部208a与第二端部208b之间的中间部分208c。弱区202的轮廓总体为三角形，在弱区202的底部具有截断点210。弱区202限定了开口角度α。开口角度α在50度和70度之间，并且优选地为大约60度。
[0055]
截断点210包括平面并且具有宽度。在整个迹线的中间部分208c中，迹线208的截断点210处的宽度是大约0.14mm的第一宽度w1。材料的厚度t保留在弱区202的底部、位于由截断点210限定的平面和点火器壳体200的内表面212之间。材料的厚度t沿着迹线208变化(如将在本文中解决的)，并且替代地被称为迹线208的侧壁深度。
[0056]
在所示的实施方案中，第一端部208a和第二端部208b基本相同，并且是第一u形部分208a和第二u形部分208b。迹线208的第一u形部分208a和第二u形部分208b总体在第一方向上开口。第一方向朝向点火器壳体200的封闭端。迹线208的第三部分208c总体在相反的第二方向上开口，第二方向朝向点火器壳体200的开口端。
[0057]
第一部分208a和第二部分208b由第一半径r1限定，并且各自从第一点a延伸通过至少135度、优选地至少160度、更优选地至少大约180度到第二点。第一半径r1约为0.6mm。第一点a邻近第三部分208c的相应端。迹线208的侧壁深度从第一点a处的第一侧壁深度过渡到第二点b处的第二侧壁深度。这样，迹线208的第一端部208a和第二端部208b在远离中间部分208c的方向上从第一侧壁深度过渡至第二侧壁深度。在第一点a和第二点b之间的侧壁深度的过渡可以是连续过渡。随着侧壁深度在第一点a和第二点b之间从第一侧壁深度过渡到第二侧壁深度，迹线208的截断点处的宽度w1从第一宽度w1过渡到第二宽度w2。如上所述，第一宽度w1大约为0.14mm。第二宽度w2大约为0.72mm。随着迹线208的凹部的深度减小(例如，侧壁深度增加)，迹线208的截断点处的宽度的这种过渡保持了开口角度α。
[0058]
第二侧壁深度大于第一侧壁深度。在所示的实施方案中，第一侧壁深度不大于大约0.15mm、优选地为约0.1mm，并且第二侧壁深度为至少0.5mm，优选地至少为0.55mm，并且更优选地为约0.6mm。因此，在标称侧壁厚度为0.6mm的示例性应用中，迹线208在第二点a处的深度不大于0.2mm，并且优选地为约0.1mm。
[0059]
迹线208的第三部分208c由两个第二半径r2和中央段214限定。第二半径r2均为大约1.57mm，并且二者均从第一部分208a和第二部分208b中的相邻一个部分的第一点a延伸通过大约90度到中央段214。中央段214是长度l为大约0.46mm的线性段。迹线208的第三部分208c具有沿点火器壳体200的轴线的第一尺寸d1和垂直于第一尺寸d1的第二尺寸d2。第一尺寸d1大约为2.17mm，并且第二尺寸d2大约为3.6mm。
[0060]
迹线208的中间部分208c可以具有在第一部分208a和第二部分208b之间延伸的均匀侧壁深度。迹线208的中间部分208c的均匀侧壁深度大约等于在第一部分208a和第二部分208b的点a处的第一侧壁深度。这样，均匀侧壁深度不大于大约0.15mm，优选地约0.1mm。
[0061]
弱区202的迹线208通过将点火器壳体200定位在模具上并用冲头击打外围侧壁来制造。在单次击打运动中，冲头限定迹线208的第一端部208a和和第二端部208b，以从具有第一侧壁深度的第一点a过渡到具有第二侧壁深度的第二点b。示例性实施方案的多个弱区202可以利用多个冲头同时限定在点火器壳体200中。弱区202的均匀分布使得当若干弱区202同时被击打时击打应力被平衡，并且还使得点火器在其操作期间保持平衡。
[0062]
点火器壳体200可以被并入到用于车辆安全装置(诸如可充气安全气囊或安全带
预紧器)的烟火点火器中。点火器壳体200内压力的预定增加将首先导致迹线208的中间部分208c处的弱区202失效。弱区202的失效将沿着第一部分208a和第二部分208b从中间部分208c迅速传播。迹线208的形状形成铰链区，铰链区允许形成对应排气孔的移位的侧壁材料在打开时与点火器壳体200的侧壁204保持一体。以这种方式，气体可以有利地被引导用于安全装置的操作。
[0063]
已经出于说明和描述的目的提供了实施例的前述描述。前述描述并不旨在穷举或限制本公开。特定实施例的单个元件或特征通常不限于该特定实施例，但在适用情况下是可互换的并且可用于所选的实施例中，即使没有特别示出或描述。同样的实施例可以许多方式改变。此类变型形式不被认为是偏离本公开，并且所有此类修改形式都旨在被包括在本公开的范围内。