一种低成本的柱状安全气囊气体发生器的制作方法

1.本发明涉及汽车用安全气囊发生器领域，特别涉及一种低成本的柱状安全气囊气体发生器，用于对汽车安全气囊膨胀充气，尤其是侧面气囊用烟火式安全气囊发生器。


背景技术：

2.汽车的安全保护缓冲系统一般包括撞击传感器、控制器、气体发生器、气袋等，当汽车发生碰撞时，传感器测出汽车发生碰撞产生的惯性加速度，并将信号传导至控制器，控制器判断碰撞加速度的大小和持续时间，如果加速度的大小和持续时间超过或达到预定极限值，控制器发出点火信号启动气体发生器，气体发生器启动后产生大量气体充入气袋，气袋迅速膨胀展开在乘员侧面，避免了乘员由于惯性冲击力与汽车其它硬物碰撞而产生伤亡，能够有效减小事故对人体胸部或者头部的伤害，从而保护驾驶者及乘车者的生命安全。
3.随着技术进步，在满足输出性能的前提下，对发生器成本控制越来越高，优化发生器设计，降低产品的成本，才能提高产品的竞争力。通常的气体发生器原理都是点火器点火，引燃传火药，传火药引燃产气药，产气药燃烧后产生大量气体，再通过过滤网对残渣进行过滤后，对气囊充气。一般的柱状发生器都装配有传火药和过滤网，药剂种类多，结构复杂，成本较高。中国专利cn112109657a提供了一种低成本的柱状气体发生器，发生器主要结构是药杯内装填传火药，并且有固定药杯结构，爆破盘与筒体进行焊接固定，过滤网放置在爆破盘下级。该技术方案的缺点是：1.结构件较多，设计有装配传火药的药杯及固定结构，装配过滤网的结构及固定结构。2.药剂类型多，有点火药、传火药、自动点火药和产气药。3.爆破盘破裂后，药剂快速移动至过滤网进行燃烧，移动过程产生的冲击会造成药粒破碎，影响燃烧稳定性。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是减少气体发生器零件、降低发生器成本、优化装配工艺，提供一种低成本的烟火式柱状气体发生器，该发生器具有初始压力建立快、燃烧室内压低，出口压力稳定、过滤良好、出口温度低、粉尘少，且体积小成本低的优点，从而完成本发明。
5.本发明提供的技术方案如下：
6.一种低成本的柱状安全气囊气体发生器，包括筒体、电爆管组件、产气药5、自动点火药和排气组件，所述筒体作为气体发生器的壳体，为两端开口的中空柱状结构；所述电爆管组件通过卡边、焊接或注塑方式固定在筒体4的一侧端口处，包括电爆管1、弹簧2和挡片，弹簧一端套在电爆管1外周，另一端顶在挡片3的端面上；所述排气组件固定在另一侧端口处，包括节流阀7、爆破片8和排气端盖9，节流阀和排气端盖9围成燃烧-排气腔体，爆破片8位于节流阀7和排气端盖9之间，将燃烧-排气腔体分隔为靠近节流阀7的第二燃烧室42和靠近排气端盖9的第三燃烧室43；节流阀7与挡片3之间形成第一燃烧室41，产气药5和自动点火药6自由散布在第一燃烧室41内并被挡片3压紧，产气药5在电爆管1引爆后引燃，在第一
燃烧室41内燃烧产气，气体进入第二燃烧室42使室内压力上升导致爆破片8爆破，气体自第二燃烧室42经第三燃烧室43进入气袋。
7.根据本发明提供的一种低成本的柱状安全气囊气体发生器，具有以下有益效果：
8.(1)本发明提供的一种低成本的柱状安全气囊气体发生器，电爆管组件采用卡边、焊接方式与筒体固定连接，卡边和焊接后再采用注塑工艺，或者直接采用整体注塑方式与筒体固定连接，降低成本，提高了筒体的密封可靠性；
9.(2)本发明提供的一种低成本的柱状安全气囊气体发生器，无过滤网设计，通过排气组件结构设计，燃气通过节流阀与筒体间隙形成第一次过滤；燃气在节流阀打孔位置转折形成第二次过滤，通过排气端盖孔排气口转折排出进行第三次过滤，简化了结构设计；
10.(3)本发明提供的一种低成本的柱状安全气囊气体发生器，无传火药，无需设计固定传火药的结构设计，进一步简化了结构，降低了成本；
11.(4)本发明提供的一种低成本的柱状安全气囊气体发生器，排气组件的模块化设计，提高了装配效率和密封可靠性；选用爆破片的设计，提高了初始点火内压及高低温燃烧一致性；
12.(5)本发明提供的一种低成本的柱状安全气囊气体发生器，药剂工作时不发生冲击，且中孔药剂作为产气药剂，发生器内压较低，提高了燃烧稳定性。
附图说明
13.图1为本发明中一种柱状安全气囊气体发生器的结构示意图，电爆管组件通过卡边方式与筒体连接；
14.图2为本发明中一种柱状安全气囊气体发生器的结构示意图，电爆管组件通过焊接方式与筒体连接；
15.图3为本发明中一种柱状安全气囊气体发生器的结构示意图，电爆管组件通过注塑方式与筒体连接；
16.图4为卡边注塑电爆管组件的结构图；
17.图5为焊接注塑电爆管组件的结构图；
18.图6为整体注塑电爆管组件的结构图；
19.图7为排气组件的结构图；
20.图8为柱状安全气囊气体发生器的工作过程示意图。
21.附图标号说明
22.1-电爆管；2-弹簧；3-挡片；4-筒体；5-产气药；6-自动点火药；7-节流阀；8-爆破片；9-排气端盖；11-圆环形金属基座；12-注塑件i；13-注塑件ii；14-几字形金属基座；15-注塑件iii；41-第一燃烧室；42-第二燃烧室；43-第三燃烧室。
具体实施方式
23.下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
24.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各
种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
25.本发明提供了一种低成本的柱状安全气囊气体发生器，如图1、2、3所示，包括筒体4、电爆管组件、产气药5、自动点火药6和排气组件，所述筒体4作为气体发生器的壳体，为两端开口的中空柱状结构；所述电爆管组件通过卡边、焊接或注塑方式固定在筒体4的一侧端口处，包括电爆管1、弹簧2和挡片3，弹簧2一端套在电爆管1外周，另一端顶在挡片3的端面上；所述排气组件固定在筒体4的另一侧端口处，包括节流阀7、爆破片8和排气端盖9，节流阀7和排气端盖9围成燃烧-排气腔体，爆破片8位于节流阀7和排气端盖9之间，将燃烧-排气腔体分隔为靠近节流阀7的第二燃烧室42和靠近排气端盖9的第三燃烧室43；节流阀7与挡片3之间形成第一燃烧室41，产气药5和自动点火药6自由散布在第一燃烧室41内并被挡片3压紧，产气药5在电爆管1引爆后引燃，在第一燃烧室41内燃烧产气，气体进入第二燃烧室42使室内压力上升导致爆破片8爆破，气体自第二燃烧室42经第三燃烧室43进入气袋。
26.在一种优选的实施方式中，如图4所示，所述筒体4一端收口，使筒体4与电爆管组件通过卡边方式固定连接。电爆管组件还包括圆环形金属基座11和注塑件i12，圆环形金属基座11固定于电爆管1针脚的外围，内孔为多边形，防止注塑成型后电爆管1发生转动，内孔的外接圆直径小于电爆管1外径，在承受内压时候起到支撑作用，大于电爆管1针脚间距，防止短路；圆环形金属基座11的内外两端面上加工有环形槽，槽宽0.5mm～2mm，槽深0.5mm～1.5mm；注塑件i12通过注塑方式形成于电爆管1与圆环形金属基座11上，将两者连为一体并与筒体4内表面配合，封闭筒体4的端口。所述注塑件i12在靠近第一燃烧室的一端套设有o形圈，用于提高对端口的密封性，在尾端形成外翻的凸沿，凸沿外径大于筒体4内径、小于筒体4外径，与收边的端口起到轴向限位作用。
27.电爆管组件固定至筒体4时，先将电爆管1和圆环形金属基座11注塑形成一体，在注塑件i12上套设o形圈，再置于筒体4一端，端口收紧后与电爆管组件卡边连接。
28.在一种优选的实施方式中，如图5所示，所述电爆管组件通过焊接方式与筒体4固定连接。电爆管组件还包括几字形金属基座14和注塑件ii 13，几字形金属基座14固定于电爆管1的针脚外围，中部腰段与筒体4内表面贴合，底端外翻部位与筒体4端面对接，并焊接固定；几字形金属基座14的头部开设内孔，内孔为多边形，内孔的外接圆直径小于电爆管1的外径，大于电爆管1针脚间距；几字形金属基座14头部的内外两侧端面上加工有环形槽，槽宽0.5mm～2mm，槽深0.5mm～1.5mm；注塑件ii 13通过注塑方式形成于电爆管1与几字形金属基座14上，将两者连为一体。
29.电爆管组件固定至筒体4时，通过几字型金属基座与筒体环焊连接，再进行电爆管注塑，将电爆管与筒体注塑为一体。
30.在一种优选的实施方式中，如图6所示，所述电爆管组件通过注塑方式与筒体4固定连接。电爆管组件还包括注塑件iii 15，筒体4的端部加工成带底结构，底结构中心开设内孔，用于伸出电爆管1的针脚，内孔为多边形，内孔的外接圆直径小于电爆管1外径，大于电爆管1针脚间距；筒体4的底结构上加工环形槽，并开设有若干贯穿孔，孔径φ2～φ4，且环形槽在贯穿孔外围。注塑件iii 15通过注塑方式将电爆管1与筒体4底部固定连接。
31.在一种优选的实施方式中，如图7所示，所述节流阀7和排气端盖9为开口端相对的u型结构，两u型结构的开口端外径增大形成大端，用于与筒体4的端口形成过渡配合，排气端盖9的大端与筒体4的端口焊接连接，实施端口密封；节流阀7的小端上加工有进气口，并
与筒体内径形成间隙，排气端盖9的小端上加工有排气口，用于气体排出；爆破片8在排气端盖9和节流阀7中间位置，通过激光焊接成一体结构。将爆破片安装在排气端盖和节流阀中间位置，通过激光焊接将三个零件接连为一个部件，无需固定节流阀，提高产品装配工艺性。
32.优选地，节流阀7与筒体4内径之间的阀缝隙起到过滤作用，减小缝隙尺寸或者增加缝隙长度可以提高过滤效率。试验证明，节流阀7与筒体4的内径间隙为0.5mm～1.5mm，间隙长度大于15mm，可以起到过滤效果。
33.优选地，排气端盖9的排气口中心至爆破片8的长度h大于爆破片半径r*1.2，r*1.2小于(排气口中心至排气端盖内侧面的长度h 排气端盖内径r)。排气端盖与节流阀可以具备同样的尺寸结构，达到降低成本目的。排气端盖排气口的位置设计，保证爆破片爆破后花瓣不堵塞孔，爆破片整体脱离后不会造成堵塞，设计上保证气体发生器的安全性。
34.优选地，爆破片8上设计有若干个均匀分布的刻槽，使爆破片8的爆破压力为10mpa-25mpa。
35.在一种优选的实施方式中，气体发生器中无传火药，电爆管1直接引燃产气药5，电爆管装药量在180mg～500mg。本发明没有装配传火药和安装传火药的结构，简化设计降低成本。由于采用无传火药设计，爆破片可以提高初始燃烧内压，提高燃烧速度，而且结合适当的爆破膜爆破压力，可以增大初始燃面，有助于解决发生器高低温的燃烧一致性。
36.在一种优选的实施方式中，产气药5为柱状中孔结构，内径在1.5mm～2.5mm，外径4.0mm～7mm，高度3mm～6mm。选择中孔药可以有效降低发生器的内压，使筒体可以选择更薄的钢管或者有缝钢管，从而降低成本。
37.如图8所示。工作时电爆管1接收电流脉冲信号，引爆后引燃产气药5，产生气体在第一燃烧室41和第二燃烧室42内，气体发生器内部压力急剧上升，爆破片8在刻槽薄弱位置爆破，呈现花瓣状。燃气通过节流阀7与筒体4间隙，形成第一次过滤。燃气在节流阀7进气口位置转折形成第二次过滤。未完全燃烧的燃气在第二燃烧室42和第三燃烧室43内继续燃烧后，通过排气端盖9的排气口转折排出进行第三次过滤，进入气袋。
38.实施例
39.实施例1
40.如图1、4和7所示，气体发生器从左到右依次设有电爆管1、弹簧2、挡片3、筒体4、产气药5、自动点火药6、节流阀7、爆破片8和排气端盖9。电爆管1位于筒体4的左端，且与筒体4收边连接，排气端盖9与筒体4右侧焊接在一起，位于筒体4的右端。节流阀7与挡片3之间形成第一燃烧室41，产气药5和自动点火药6自由散布在第一燃烧室41内。
41.节流阀7爆破片8和排气端盖9组装在一起，采用激光焊接或者储能焊接的方式焊接为一体，形成排气组件。排气组件外径与筒体内径紧配合连接，装配后将排气组件焊接在筒体4上，装配后节流阀7与筒体4内径间隙为0.5mm～1.5mm，间隙长度大于15mm，排气端盖9的排气口中心距离爆破片8的长度h大于爆破片半径r*1.2，r*1.2小于(排气口中心至排气端盖内侧面的长度h 排气端盖内径r)。装配自动点火药6和产气药5，安装挡片3和弹簧2，注塑后的电爆管1套入o型圈，装配在筒体内，收边筒体4，注塑件i12的凸沿起到轴向限位作用，完成装配。
42.实施例2
43.如图2、5和7所示，气体发生器从左到右依次设有电爆管1、弹簧2、挡片3、筒体4、产气药5、自动点火药6、节流阀7、爆破片8和排气端盖9。所述注塑电爆管1位于筒体4的左端，且与筒体4焊接连接，排气端盖9与筒体4右侧焊接在一起，位于筒体4的右端。节流阀7与挡片3之间形成第一燃烧室41，产气药5和自动点火药6自由散布在第一燃烧室41内。
44.节流阀7、爆破片8和排气端盖9组装在一起，采用激光焊接或者储能焊接的方式焊接为一体，形成排气组件。排气组件外径与筒体内径紧配合连接，装配后将排气组件焊接在筒体4上，装配后节流阀7与筒体4内径间隙为0.5mm～1.5mm，间隙长度大于15mm，排气端盖9的排气口中心距离爆破片8的长度h大于爆破片半径r*1.2，r*1.2小于(排气口中心至排气端盖内侧面的长度h 排气端盖内径r)。装配自动点火药6和产气药5，安装挡片3和弹簧2，将几字形金属基座14和筒体4焊接在一起，通过注塑工艺，将电爆管1与基座连接。
45.实施例3
46.如图3、6和7所示，气体发生器从左到右依次设有电爆管1、弹簧2、挡片3、筒体4、产气药5、自动点火药6、节流阀7、爆破片8和排气端盖9。所述电爆管1位于筒体4的左端，且与筒体4注塑在一起，排气端盖9与筒体4右侧焊接在一起，位于筒体4的右端。节流阀7与挡片3之间形成第一燃烧室41，产气药5和自动点火药6自由散布在第一燃烧室41内。
47.节流阀7、爆破片8和排气端盖9组装在一起，采用激光焊接或者储能焊接的方式焊接为一体，形成排气组件。排气组件外径与筒体内径紧配合连接，装配后将排气组件焊接在筒体4上，装配后节流阀7与筒体4内径的间隙为0.5mm～1.5mm，间隙长度大于15mm，排气端盖9的排气口中心距离爆破片8的长度h大于爆破片半径r*1.2，r*1.2小于(排气口中心至排气端盖内侧面的长度h 排气端盖内径r)。装配自动点火药6和产气药5，安装挡片3、弹簧2和电爆管1，通过注塑工艺，将电爆管1与筒体4连接。
48.以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
49.本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。