專利名稱：煙火驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于車輛乘客約束保護系統(tǒng)的煙火驅(qū)動器，包括汽缸，可移動地安放在所設置的汽缸中的活塞，產(chǎn)生加壓氣體的煙火推進劑裝藥，和引火藥，用來點燃推進劑裝藥，該活塞具有一個承壓面區(qū)域，為了驅(qū)動活塞而將加壓氣體作用在該承壓面區(qū)域上。本發(fā)明也涉及一種具有這種類型的驅(qū)動器的安全帶收放器和一種操作這種類型的煙火驅(qū)動器的方法。
背景技術(shù)：
在圖1中，描述了這種煙火驅(qū)動器的一個例子，是在相關技術(shù)的安全帶張緊器驅(qū)動器的基礎上進行描述的。在圖1中的安全帶張緊器10具有汽缸12，在其內(nèi)可移動地對活塞14進行引導，和氣體發(fā)生器22，用來產(chǎn)生對驅(qū)動活塞14的加壓氣體。氣體發(fā)生器22具有推進劑裝藥52，其是由發(fā)生器殼體70圍繞的。為了點燃推進劑裝藥52，以發(fā)火管68的形式提供引火藥，依次用封蓋58來圍繞該發(fā)火管68以防其變潮濕和發(fā)生危險。將氣體發(fā)生器22安放在活塞14的凹部40的內(nèi)部空間中，該凹部與活塞移動方向垂直的一個壁形成了承壓面區(qū)域42。為了觸發(fā)安全帶張緊器驅(qū)動器10，點燃發(fā)火管68。在封蓋58爆裂后，推進劑裝藥52開始燃燒并且產(chǎn)生加壓氣體。當達到最小壓力時，發(fā)生器殼體70爆裂，氣體壓力就作用在活塞14的承壓面區(qū)域42上，使后者移動。活塞14具有齒30，其通過小齒輪34驅(qū)動安全帶張緊器的帶盤。在圖5中，在曲線i中，示意性地表示了承壓面區(qū)域42上的時間壓力曲線。在發(fā)生器殼體70爆裂之前，通常要經(jīng)過3毫秒。只有在這之后，活塞14才開始移動。由于到時間點t2時已經(jīng)在發(fā)生器殼體70中建立起了高壓，該壓力隨后突然作用在活塞14上，正如圖5所示出的壓力急劇上升，所以在與安全帶張緊器配合后，活塞14以及齒30和小齒輪34均承受著很高的壓力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種煙火驅(qū)動器，其在減少元件壓力的很短的時間內(nèi)得到更大的張緊動力。
為了實現(xiàn)這個目的，在上述類型的驅(qū)動器中，在引火藥和承壓面區(qū)域之間具有氣流連接。這樣，引火藥所產(chǎn)生的壓力就能夠用來使活塞加速，所以在點火后很短的時間內(nèi)活塞就已經(jīng)開始移動了。因此，就能非常早地提供活塞的驅(qū)動力。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供一種安全帶張緊器，其具有這種類型的煙火驅(qū)動器。在點燃后的短時間內(nèi)，就可以利用由引火藥所產(chǎn)生的推力，其明顯弱于由推進劑裝藥所產(chǎn)生的推力。因此最初活塞是由較小的力進行加速的，但是正由于時間點較早，加速階段的元件就只是受到較小的壓力。當只在加速階段中張緊驅(qū)動器與安全帶收放器配合，如使用與小齒輪嚙合的齒時，其就具有特別的先進性。因而利用較小的壓力就可完成配合，而張緊階段利用了推進劑裝藥的全部能量。
根據(jù)另外一個方面，本發(fā)明也提供了一種操作這種類型驅(qū)動器的方法，其中由引火藥燃燒所產(chǎn)生的氣體推動活塞完成第一驅(qū)動距離，然后由在點燃推進劑裝藥期間產(chǎn)生的氣體推動活塞完成第二驅(qū)動距離。這種方法減少了元件上的應力并且快速有效地提供推動力。另外，能夠得到引火藥和推進劑裝藥的最佳的能量利用。
從屬權(quán)利要求能更清楚地表示優(yōu)選實施例。


下面將在優(yōu)選實施例基礎上具體描述本發(fā)明。下文中將結(jié)合附圖進行參考，其中-圖1描述了具有根據(jù)相關技術(shù)的安全帶張緊器驅(qū)動器的安全帶收放器的縱剖圖；-圖2描述了在第一種情況下，根據(jù)本發(fā)明的安全帶收放器的縱剖圖；-圖3描述了圖2中III部分的放大圖；-圖4描述了在第二種情況下，圖2的安全帶收放器的縱剖圖；-圖5描述了根據(jù)相關技術(shù)的煙火驅(qū)動器和根據(jù)本發(fā)明的煙火驅(qū)動器的壓力曲線的比較示意圖。
具體實施例方式
如圖2所示的安全帶收放器100裝備有煙火驅(qū)動器110，以張緊安全帶。安全帶張緊器驅(qū)動器110有汽缸112和活塞114，該活塞能夠沿著縱軸A在其中移動。
汽缸112具有前方的、開放端116和具有端壁118的尾端，在其內(nèi)形成氣體發(fā)生器122的接受器120。用隔板124將汽缸112分為活塞室126和齒條室128兩部分，隔板124從汽缸112的端壁118平行于縱軸A大概延伸到汽缸112的中心。
活塞114具有齒條部分130，其位于汽缸112的齒條室128中。在齒條部分130的前端通過橋132與活塞114相連接，所以當活塞114移動時，齒條部分就沿著其進行傳動并且能與小齒輪134嚙合，以用相似的方式來驅(qū)動安全帶收放器100的帶盤。
活塞114還具有發(fā)生器室140，即一個從活塞114的尾端平行于縱軸A延伸進活塞114中的空腔。在發(fā)生器室140的前端，與縱軸A垂直的壁形成了承壓面區(qū)域142。圖2中所描述的安全帶張緊器驅(qū)動器110在停業(yè)狀態(tài)下，活塞114停靠在端壁118上，并且圍繞著氣體發(fā)生器122，也就是說，氣體發(fā)生器122位于發(fā)生器室140中。另外，在活塞114的殼體后部上有一密封件146，其與活塞室126的殼體內(nèi)部相接觸。
氣體發(fā)生器122具有基座150、推進劑裝藥152和引火藥154，該氣體發(fā)生器通過基座安放在汽缸112中的接受部120中。基座150具有連接銷156，如用其將氣體發(fā)生器連接到控制單元上?；?50安放在引火藥套筒158上，該套筒中裝有引火藥154。引火藥套筒158是由罐狀的塑料殼體組成的，其具有由端壁162密封的殼體160。在另一端，殼體160壓放在基座150上，基座150的直徑比引火藥套筒158的直徑要大。另外，如在圖2和3中看到的那樣，發(fā)生器室140的橫截面是依照汽缸112尾端的臺階而形成的。在這一端，基座150也具有一個密封環(huán)164，其將發(fā)生器室與活塞室126密封地隔開。
引火藥154由增強劑裝藥166和發(fā)火管168組成，其位于基座150中，并且與連接銷156相連接。
與引火藥套筒158軸向鄰近的地方，具有推進劑裝藥套筒170，其也有塑料殼體。該殼體具有外殼，其后部與引火藥套筒158的端壁162相鄰接。推進劑裝藥套筒170裝有推進劑裝藥152，如該推進劑裝藥是推進劑裝藥微粒形式的。引火藥套筒158和推進劑裝藥套筒170優(yōu)選制成一體。為了節(jié)省材料，也可以減少推進劑裝藥套筒170的壁厚，因為相對于引火藥154而言，推進劑裝藥152對機械應力并不是很敏感。
引火藥套筒158和推進劑裝藥套筒170分別形成對引火藥164和推進劑裝藥152的保護套筒，以避免機械損害?？蛇x擇地，它們也可以用另一種材料來制造，如金屬薄片。至少在端壁162的區(qū)域中，引火藥套筒158能夠透過氣體，這樣在引火藥154和承壓面區(qū)域142之間就具有流動連接，其在圖3中用箭頭F來表示。
為了避免變潮濕，也可以將引火藥或者推進劑裝藥密封在薄片中，如其由塑料或金屬制成。另外，用傳送安全裝置172將引火藥套筒在其自由端的前方封閉，該裝置也是薄片的形式。當點燃引火藥154時，即使很輕微的壓力也會使薄片層受到損壞，該薄片層位于引火藥154和承壓面區(qū)域142之間，以確保氣流連接F。
在圖5中，如前面所敘述的，根據(jù)本發(fā)明的不具有增強劑裝藥(曲線ii)和具有增強劑裝藥166(曲線iii)的驅(qū)動器的時間壓力曲線與傳統(tǒng)煙火驅(qū)動器曲線(曲線i)相比較。
為了觸發(fā)安全帶張緊器驅(qū)動器110，首先點燃發(fā)火管168。如圖5中的曲線ii所示，做為發(fā)火管168燃燒的結(jié)果，在點燃氣體發(fā)生器122后大概0.5ms的時間點t1時，產(chǎn)生一個在氣流連接的基礎上能對活塞114施壓推力的壓力，該氣流連接是位于引火藥154和承壓面區(qū)域142之間的。所以，在點燃引火藥后，活塞114已經(jīng)開始移動了一段很短的時間。經(jīng)過一個短暫的時間后，通過燃燒發(fā)火管168而點燃的增強劑裝藥166產(chǎn)生了能夠進一步利用的壓力，其導致推力增加。
所以，增強劑裝藥166就確保能夠可靠地克服活塞114的慣性和摩擦力，并且在任何情況下均能推進活塞114經(jīng)過第一驅(qū)動路段Z1(圖5)，直到齒條部分130開始與小齒輪134相嚙合。
最后引火藥154的燃燒點燃了足夠大量的推進劑裝藥152。后者產(chǎn)生加壓氣體體積，其用最大推力來推動活塞114，該動作通過小齒輪134傳遞到安全帶收放器100的帶盤，以使安全帶以傳統(tǒng)的方式盡可能快地進行收放。
當活塞114繼續(xù)移動時，基座150就從發(fā)生器室140的延伸部分、活塞114的橫斷面中露出來，其對于燃燒氣體膨脹的壓力是有效的。如果在以前，由于上述原因，對于加壓氣體來說只把承壓面積區(qū)域142作為有效橫斷面，但是，現(xiàn)在由推進劑裝藥152所產(chǎn)生的加壓氣體還能夠附加作用在另一個承壓面區(qū)域176上，該承壓面區(qū)域位于活塞114的尾端，所以，全部的有效承壓面區(qū)域與活塞114沿著縱軸A的垂直其移動方向的橫斷面相符合。這樣就得到可以利用的增加了的推力，使活塞114進一步移動并且因此最終使安全帶張緊。
在齒條部分130還沒有與小齒輪相嚙合134時，只需要很小的推力，因為還不必驅(qū)動安全帶收放器100的帶盤。所以，就可以優(yōu)選選擇承壓面區(qū)域142，以使其最大為全部活塞橫斷面的30％。其具有這樣的優(yōu)點，即使用很少量的加壓氣體體積也能推動活塞114經(jīng)過足夠的距離，其中該加壓氣體體積是由引火藥154產(chǎn)生的。
通過選擇適當形狀的推進劑裝藥154微粒和將推進劑裝藥套筒170和承壓面區(qū)域142之間的余隙容積178最小化，能夠?qū)⑺绤^(qū)體積最小化，以使引火藥154產(chǎn)生的氣體壓力得到最佳利用。如果發(fā)火管168的推力足夠，甚至有可能在沒有增強劑裝藥166的情況下進行工作。
根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動器的另一個優(yōu)點還在于，做為由引火藥產(chǎn)生的最初的較小的推力的結(jié)果，元件只受到輕微的壓力，特別是齒條部分130和小齒輪134的第一齒。為了進一步促進齒條部分130與小齒輪134的嚙合，齒條部分130的第一齒可以縮短大概50％。所以，活塞114還能夠在靜止狀態(tài)下被布置成更接近小齒輪134，從而得到更小的驅(qū)動器110的全長。
另外，做為推動活塞114經(jīng)過第一驅(qū)動路段Z1的結(jié)果，擴大了推進劑裝藥152的燃燒室，因為擴大了余隙容積178(見圖5)。另一方面，如上所述，承壓面區(qū)域142的橫斷面總計只是活塞114全部橫斷面的一小部分，其確保在活塞114的第一推進階段中的燃燒室不會過分擴大。對推進劑裝藥152的完全燃燒來說一個優(yōu)化的擴大是有利的，因此有助于包含在推進劑裝藥152中的能量的優(yōu)化利用。
根據(jù)另一個可選擇的實施例，為了節(jié)省材料和減輕重量，可以將推進劑裝藥直接放在發(fā)生器室中，所以只用保護套筒來圍繞引火藥。
通過基于安全帶收放器的實施例來描述根據(jù)本發(fā)明的張緊器驅(qū)動器和方法。但是，它們也適用于所有必須得到高收放力的應用，如帶有帶扣的固定收放器或引擎蓋防震系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛乘客約束系統(tǒng)的煙火驅(qū)動器(110)，包括汽缸(112)，可移動地安放在汽缸中的活塞(114)，用來產(chǎn)生加壓氣體的煙火推進劑裝藥(152)，和用來點燃推進劑裝藥的引火藥(154)，該活塞具有承壓面區(qū)域(142)，加壓氣體能夠作用在其上以驅(qū)動活塞(114)，其中在引火藥(154)和承壓面區(qū)域(142)之間具有氣流連接(F)。
2.如權(quán)利要求1所述的煙火驅(qū)動器，其中引火藥(154)裝在一個保護套筒(158)中，其至少有一部分能透過氣體，以能夠進行氣流連接(F)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的煙火驅(qū)動器，其中引火藥(154)具有增強劑裝藥(166)。
4.如任一前述權(quán)利要求所述的煙火驅(qū)動器，其中活塞(114)具有發(fā)生器室(140)，在其內(nèi)裝有推進劑裝藥(152)。
5.如任一前述權(quán)利要求所述的煙火驅(qū)動器，其中推進劑裝藥(152)裝在一個保護套筒(170)中，該保護套筒至少有一部分能透過氣體，以能夠進行氣流連接。
6.如權(quán)利要求2或5所述的煙火驅(qū)動器，其中保護套筒(156；158)是金屬薄片套筒。
7.如權(quán)利要求2到5之一所述的煙火驅(qū)動器，其中至少有一個保護套筒(156，158)是塑料殼體。
8.如任一前述權(quán)利要求所述的煙火驅(qū)動器，其中活塞和發(fā)生器室(140)均有垂直于活塞(114)移動方向的橫斷面積，發(fā)生器室的橫斷面積最大為活塞橫斷面的20％。
9.如任一前述權(quán)利要求所述的煙火驅(qū)動器，其中在引火藥(164)和承壓面區(qū)域(142)之間具有一個防潮薄片，其對引火藥(154)的點燃做出響應而受到破壞，以允許氣流連接(F)。
10.具有任一前述權(quán)利要求所述的煙火驅(qū)動器的安全帶收放器(100)。
11.如任一前述權(quán)利要求所述的煙火驅(qū)動器(110)的操作方法，其中通過由引火藥(154)燃燒所產(chǎn)生的氣體來推動活塞(114)經(jīng)過第一驅(qū)動距離(Z1)，然后通過在推進劑裝藥(152)燃燒過程中所產(chǎn)生的氣體來推動活塞(114)經(jīng)過第二驅(qū)動距離。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中由引火藥(154)的燃燒所產(chǎn)生的氣體的壓力產(chǎn)生推力，其要比在推進劑裝藥(152)燃燒期間所產(chǎn)生的氣體壓力而產(chǎn)生的推力要弱。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中由引火藥(154)的燃燒所產(chǎn)生的氣體壓力得到的弱的推力作用在承壓面區(qū)域上，該區(qū)域只與活塞(114)的橫斷面的一部分相對應。
全文摘要
在一種車輛乘客約束系統(tǒng)的煙火驅(qū)動器(110)中，包括氣缸(112)，可移動地安放在其中的活塞(114)，用來產(chǎn)生加壓氣體的煙火推進劑裝藥(152)，和用來點燃推進劑裝藥的引火藥。該活塞具有承壓面區(qū)域(142)，加壓氣體能夠作用在其上以驅(qū)動活塞(114)。在引火藥(154)和承壓面區(qū)域(142)之間，具有氣流連接。還提出了具有這種類型的煙火驅(qū)動器的安全帶收放器(100)和操作這種類型的煙火驅(qū)動器(110)的方法。在這種方法中，通過由引火藥燃燒所產(chǎn)生的氣體來推動活塞(114)經(jīng)過第一驅(qū)動距離，并且然后通過由推進劑裝藥(152)燃燒所產(chǎn)生的氣體來推動活塞經(jīng)過第二驅(qū)動距離(Z1)。
文檔編號F15B15/08GK1647977SQ20041009518
公開日2005年8月3日 申請日期2004年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月12日
發(fā)明者弗朗茨·維爾 申請人:Trw汽車股份有限公司