用于充气式约束装置的双驱动系统

申请号 CN201380061052.3 申请日 2013-11-08 公开(公告)号 CN104812632B 公开(公告)日 2017-03-08
申请人 奥托里夫ASP股份有限公司; 发明人 达里奥·G.·布里西盖拉; S·C.·戈登; V·科拉罗西;
摘要 一种用于气囊充气机的双点火引爆器,包括初级引爆器和次级引爆器两者用以电连接至约束控 制模 块 。在该双点火引爆器中, 电流 被以正向极性传导经过初级引爆器以驱动初级引爆器,并且电流被以反向极性传导经过次级引爆器以驱动至少次级引爆器。
权利要求

1.一种用于气囊充气机的双点火引爆器,所述双点火引爆器包括:
用于电连接至约束控制模的初级引爆器和次级引爆器两者;以及
其中以正向极性传导电流经过所述初级引爆器以驱动所述初级引爆器,并且以反向极性传导电流经过所述次级引爆器以驱动至少所述次级引爆器,
其中,二极管和所述次级引爆器并联连接;
所述初级引爆器与所述二极管和所述次级引爆器的并联连接相串联连接;以及其中以正向极性传导电流经过所述二极管和所述初级引爆器以驱动所述初级引爆器,并且以反向极性传导电流经过所述初级引爆器和所述次级引爆器以驱动至少所述次级引爆器。
2.根据权利要求1所述的双点火引爆器,还包括容纳所述初级引爆器和所述次级引爆器两者的共同壳体。
3.根据权利要求2所述的双点火引爆器,其中所述初级引爆器和所述次级引爆器容纳在注塑体中。
4.根据权利要求1所述的双点火引爆器,其中以反向极性传导电流经过所述初级引爆器和所述次级引爆器以连续地驱动所述初级引爆器和所述次级引爆器。
5.根据权利要求4所述的双点火引爆器,其中所述二极管包括标准整流二极管
6.根据权利要求4所述的双点火引爆器,其中所述二极管包括肖特基二极管
7.一种用于气囊充气机的双点火引爆器,所述双点火引爆器包括:
用于电连接至约束控制模块的初级引爆器和次级引爆器两者;以及
其中以正向极性传导电流经过所述初级引爆器以驱动所述初级引爆器,并且以反向极性传导电流经过所述次级引爆器以驱动至少所述次级引爆器,
其中:所述初级引爆器并联连接至置于第一节点和第二节点之间的稳压二极管/二极管对,其中所述稳压二极管/二极管对包括与二极管串联连接的稳压二极管;
所述次级引爆器与所述第二节点和第三节点之间的第二二极管并联连接;以及其中从所述第一节点向所述第二节点并向所述第三节点以正向极性传导电流,并从所述第三节点向所述第二节点并向所述第一节点以反向极性传导电流,并且其中,以正向极性传导电流经过所述初级引爆器和所述第二二极管以驱动所述初级引爆器,并以反向极性传导电流经过所述次级引爆器和所述初级引爆器及所述稳压二极管/二极管对中的至少一个以驱动至少所述次级引爆器。
8.根据权利要求7所述的双点火引爆器,其中所述稳压二极管/二极管对包括连接至所述第一节点的所述稳压二极管的阳极,连接至所述二极管的阴极的所述稳压二极管的阴极,以及连接至所述第二节点的所述二极管的阳极。
9.根据权利要求7所述的双点火引爆器,还包括:
与所述次级引爆器和所述第二二极管并联连接的第二稳压二极管/二极管对,所述第二稳压二极管/二极管对包括与第三二极管串联连接的第二稳压二极管,其中所述第二稳压二极管的阴极与所述第三二极管的阴极连接。
10.一种用于充气式约束装置的双驱动系统,所述系统包括:
权利要求1或7所述的双点火引爆器,及
与所述双点火引爆器操作性电连接的约束控制模块。

说明书全文

用于充气式约束装置的双驱动系统

技术领域

[0001] 本发明大体涉及充气式约束系统,更具体地涉及例如用于充气式装置的膨胀的驱动系统,所述充气式装置例如为用在充气式约束系统中的充气式车辆乘员约束气囊垫。

背景技术

[0002] 充气式安全约束装置通常采用充气设备来产生膨胀气体用以在碰撞事件中为车辆乘员约束气囊垫充气。这种充气设备通常包括储存在充气设备壳体中的气体发生材料以及与壳体结合并驱动气体发生材料的引爆器。引爆器通常包括与电连接器结合的反应性填料。经过电连接器发送的信号驱动反应性填料,反应性填料产生反应产物,该反应产物驱动气体发生材料。
[0003] 考虑到可能改变操作环境并且转而可能改变所需的性能特征,充气式安全约束技术导致称作“自适应”或“智能”充气设备和相应的充气式约束系统的发展。在自适应充气设备中,输出参数(例如膨胀气体的数量、供应以及供应速率中的一个或多个)能够基于选定的操作状态(例如环境温度、乘员存在、座位安全带使用以及机动车的减速率中的一个或多个)进行选择性地并且适当地改变。
[0004] 烟火式充气机通常可以有一个或多个含有气体发生剂的腔室。在两个腔室中具有气体发生材料(它们通过各自的引爆器或点火器独立点燃)的自适应烟火充气机已被称为“双阶段”充气机。在实践中,每一个这样的含气体发生材料的腔室通常被称为“燃烧室”,包含在其中的气体发生材料燃烧或反应以产生或形成气体(例如用于为相关充气式约束气囊垫充气)。
[0005] 双阶段充气机能够具有多个预定驱动或点火方案。在第一个这样的方案中,只有第一或初级腔室中的气体发生材料和关联的引爆器设备被驱动,固定数量的膨胀气体由此产生。在第二个可能的方案中,第一或初级引爆器被首先驱动,由此第一腔室中的气体发生材料首先反应,开始产生或形成膨胀气体,在一预定或预选延迟之后,次级引爆器接着被驱动,由此第二腔室中的气体发生材料反应也产生或形成膨胀气体。在第三个可能的方案中,初级和次级引爆器均被驱动,由此在第一腔室中的气体发生材料和第二腔室中的气体发生材料被同时驱动,从而从每个腔室的气体发生材料产生或形成膨胀气体。
[0006] 可以理解,通过这类驱动或点火方案的选择和使用,充气机输出参数(例如膨胀气体的数量、供应、和供应率中的一个或多个)能够基于选定的操作条件(例如环境温度、乘员存在、座位安全带使用以及机动车减速率中的一个或多个)被选择性地且适当地改变。
[0007] 目前的用于气囊充气机的采用两个阶段的“智能”系统或双阶段系统通常采用两个单独的引爆器组件。在汽车气囊技术的现有状态,通常采用专用布线来将来自约束控制模(RCM)的安全装置功能信号导向被命令进行部署的每个设备。此外,每个单独的引爆器组件通常是注塑或卷曲到各自的支撑适配器中。每个引爆器组件通常包括或具有将操作电流导向各自引爆器的专用引脚和关联的连接器。因此,该技术到用于气囊充气机的采用两个阶段的“智能”系统或双阶段系统的演变,导致了提供或导致用于特定充气式约束系统的所需操作范围所需的单独驱动或点火回路、连接器、输出引脚和RCM连接器的数量的增加。因此,这种双阶段系统通常比所期望的包装尺寸更大、重量更重、操作更复杂。
[0008] 因此,对于双阶段系统及其部件以及相关操作方法,需要并要求操作和设计更加简易和可靠。特别地,对于双阶段系统及其部件以及相关操作方法,需要并要求其以费用少和/或更有效的方式(例如尺寸减小、重量减小和/或操作复杂性减小中的一个或多个)具体地提供或形成期望的膨胀性能方案。

发明内容

[0009] 本发明提供了一种改进的驱动系统,具体地提供了一种改进的双驱动系统,例如用于充气式设备(例如用在充气式约束系统中的充气式车辆乘员约束气囊垫)的膨胀。
[0010] 根据一个方面,提供了一种用于气囊充气机的双点火引爆器。所述双点火引爆器包括用于电连接至约束控制模块(RCM)的初级引爆器和次级引爆器两者。对于双点火引爆器,以正向极性传导电流经过初级引爆器以驱动所述初级引爆器,以反向极性传导电流经过次级引爆器以驱动至少次级引爆器。
[0011] 根据一个实施例,双点火引爆器包括并联连接的二极管和次级引爆器。初级引爆器与二极管和次级引爆器的并联连接相串联连接。对于该双点火引爆器,以正向极性传导电流经过二极管和初级引爆器以驱动初级引爆器,以反向极性传导电流经过初级引爆器和次级引爆器以驱动至少次级引爆器。
[0012] 根据另一实施例,双点火引爆器包括与第一二极管串联连接的初级引爆器。双点火引爆器还包括与第二二极管串联连接的次级引爆器,所述次级引爆器和第二二极管与初级引爆器和第一二极管并联连接。在该双点火引爆器中,第二二极管相比于第一二极管被反向偏压。以正向极性传导电流经过第一二极管以驱动或点燃初级引爆器。转而以反向极性传导电流以驱动或点燃次级引爆器。
[0013] 根据又一实施例,双点火引爆器包括并联连接至置于第一节点和第二节点之间的稳压二极管/二极管对的初级引爆器。稳压二极管/二极管对包括与二极管串联连接的稳压二极管。双点火引爆器还包括与第二节点和第三节点之间的第二二极管并联连接的次级引爆器。对于该双点火引爆器,从第一节点向第二节点并向第三节点以正向极性传导电流,并从第三节点向第二节点并向第一节点以反向极性传导电流。另外,以正向极性传导电流经过初级引爆器和第二二极管以驱动初级引爆器,并以反向极性传导电流经过次级引爆器和初级引爆器及稳压二极管/二极管对中的至少一个以驱动至少次级引爆器。
[0014] 还描述了这样的实施例,例如特别适于至少处理由引爆器中的一个的作用可能导致的特定潜在的故障模式。下文将更全面地描述,这种实施例例如能够有利地提供针对初级端启动后接地短路情况的解决方案,其中初级端二极管将接地路径隔离,以使得次级端启动在RCM的适当要求下仍能发生。
[0015] 通过以下结合所附权利要求附图做出的详细说明,本领域技术人员将更了解其它目标和优势。

附图说明

[0016] 图1为示出包括根据本发明的一个实施例的双点火引爆器的驱动系统的示意图。
[0017] 图2为示出结合根据本发明的另一方面的双点火引爆器的图1所示驱动系统的示意图。
[0018] 图3为示出包括根据本发明的另一实施例的双点火引爆器的驱动系统的示意图。
[0019] 图4为示出结合根据本发明的再一方面的双点火引爆器的图3所示驱动系统的示意图。
[0020] 图5为示出包括根据本发明的再一实施例的双点火引爆器的驱动系统的示意图。
[0021] 图6为示出结合根据本发明的又一方面的双点火引爆器的图5所示驱动系统的示意图。
[0022] 图7为示出结合根据本发明的又另一方面的双点火引爆器的图5所示驱动系统的示意图。
[0023] 图8为示出包括根据本发明的另一实施例的双点火引爆器的驱动系统的示意图。
[0024] 图9为示出结合根据本发明的又另一方面的双点火引爆器的图8所示驱动系统的示意图。
[0025] 图10为根据本发明的一个方面的双点火引爆器的立体图。

具体实施方式

[0026] 如下文详细描述的,本发明提供了一种双点火引爆器,例如用于充气式设备的膨胀,所述充气式设备例如为用在充气式约束系统中的充气式车辆乘员约束气囊垫。
[0027] 图1示出根据本发明的一方面并大体由附图标记120标记的驱动系统。驱动系统120包括约束控制模块(RCM)122,该约束控制模块电连接至根据本发明的一方面并大体由附图标记124标记的双点火引爆器。
[0028] 如下文将详细描述的,双点火引爆器124包括初级引爆器126、二极管130和次级引爆器134。二极管130和次级引爆器134并联连接。初级引爆器126与并联连接的二极管130和次级引爆器134串联连接。
[0029] 在标准的双阶段充气机系统中,初级阶段引爆器的功能是向相邻的充气机烟火材料中排放热量和压以引发充气机产生气体的形成,该充气机产生气体从充气机逸出并填充相关联的充气式设备,例如气囊。次级阶段引爆器用作由RCM指定的次级设备,通过再一次引发次级反应(例如通过排放热量和压力至第二充气机烟火材料中)来增强充气机气体的整体产生。实际上,此类系统通常在车辆构造的需求下构造为在输出性能方面80%/20%或70%/30%的划分。不同的车辆事故场景决定RCM如何确定两个阶段应该被引发。二极管的作用是基于电流流向的极性将由RCM施加的电流导向初级和次级引爆器。
[0030] 如图1所示,初级引爆器126的功能能够通过将电流(I1)经过二极管130导向初级引爆器126来实现。
[0031] 图2示出驱动系统120,但是现在处于发生以下情况或事件的情景中,即需要双点火引爆器124的初级和次级引爆器126和134中每一个分别连续点火。这类事件发生时,RCM 122以反向极性传导电流(I2)经过初级引爆器126和次级引爆器134,以点燃至少初级引爆器126,优选地以连续的方式或模式将初级引爆器126和次级引爆器134都点燃。
[0032] 图3示出根据本发明的另一实施例且由附图标记320标记的驱动系统。驱动系统320包括约束控制模块(RCM)322,其电连接至根据本发明的一个方面且大体由附图标记324标记的双点火引爆器。
[0033] 如下文将详细描述的,双点火引爆器324包括初级引爆器326、第一二极管330、次级引爆器334和第二二极管338。初级引爆器326与第一二极管330串联连接。类似地,次级引爆器334与第二二极管338串联连接,但是,第二二极管338相比于第一二极管330反向偏压。而且,次级引爆器334和第二二极管338与初级引爆器326和第一二极管330并联连接。
[0034] 如图3所示,一旦发生要求或需求仅初级引爆器326的驱动的事件,电流能够经由RCM 322以正向极性进行施加。第一二极管330正向偏压并允许电流(I1)流经初级引爆器326(一旦超出二极管阈值电压,例如典型的二极管阈值电压是0.7V)。第二二极管338被反向偏压并且通过该电流流向不允许电流流向次级引爆器334。
[0035] 如图4所示,一旦初级引爆器326发挥作用,初级引爆器326通常变为开路,然后能够使用RCM 322以反向极性提供的电流驱动次级引爆器334。作为保护措施,如果在部署期间初级引爆器变为短路而不是开路,第一二极管330不会允许电流流动,因此电流仍将被迫流经次级引爆器334。
[0036] 图5至图7示意性示出根据本发明的另一实施例且大体由附图标记520标记的驱动系统。驱动系统520包括电连接至根据本发明的一个方面且大体由附图标记524标记的双点火引爆器的约束控制模块(RCM)522。双点火引爆器524利用整流和稳压二极管以在或者引爆器或爆管或其它中的任一个变为开路或在部署之后“开放”的意外情况下做好准备。
[0037] RCM 522能够以正向极性和反向极性传导电流。在电流以正向极性传导的驱动系统520中,电流从第一节点(大体标记为540)向第二节点(大体标记为544)向第三节点(大体标记为548)传导。在电流以反向极性传导的驱动系统520中,电流从第三节点548向第二节点544向第一节点540传导。
[0038] 在驱动系统520中,初级引爆器526并联连接至置于第一节点540和第二节点544之间的第一稳压二极管/二极管对550。稳压二极管/二极管对550包括与二极管562串联连接的稳压二极管552。次级引爆器534与第二节点544和第三节点548之间的第二二极管570并联连接。
[0039] 更具体地,稳压二极管/二极管对550具有连接到第一节点540的稳压二极管552的阳极553,连接到二极管562的阴极564的稳压二极管552的阴极554,以及连接到第二节点544的二极管562的阳极566。
[0040] 驱动系统520还包括在第二节点544和第三节点548之间的与次级引爆器530和第二二极管570并联连接的第二稳压二极管/二极管对580。
[0041] 第二稳压二极管/二极管对580包括与第三二极管584串联连接的第二稳压二极管582,其中第二稳压二极管582的阴极586与第三二极管584的阴极588连接。
[0042] 参照图5,如果仅需要初级引爆器或爆管526驱动或部署,将由RCM522以正向偏压提供电流。电流(I1)会流经初级引爆器或爆管526,随后经由二极管570(例如整流二极管)输送至负极端子
[0043] 下面参照图6,如果需要随后运行次级引爆器或爆管534,电流将以反向偏压经过次级引爆器或爆管534施加并经由与稳压二极管552串联的二极管562(例如整流二极管)输送至负极端子,所述稳压二极管电压值以这样一种方式选定以影响流经该路径的电流。
[0044] 转至图7,如果初级和次级引爆器的连续点火是优选的,电流(I3)能够被反向偏压,使得其连续流经初级引爆器或爆管526和次级引爆器或爆管534。如果一个爆管在第二爆管作用之前将进入开放状态,稳压二极管(552或582)其中之一能够用于确保电流平行于该开放路径流动(例如由初级引爆器或爆管526或次级引爆器或爆管534中任一个导致)。
[0045] 下面转至图8,其中示出根据本发明的另一实施例且由附图标记820标记的驱动系统。驱动系统820包括约束控制模块(RCM)822,其电连接至大体由附图标记824标记的双点火引爆器。
[0046] 驱动系统820和双点火引爆器824在一定程度上类似于驱动系统320和双点火引爆器324(参照图3示出并讨论的)。例如,双点火引爆器824包括初级引爆器826、第一二极管830、次级引爆器834和第二二极管838。但是,在双点火引爆器824中,第一和第二二极管830和838优选地为肖特基(Schottky)型二极管。而且,存在对初级引爆器826和第一二极管830的稍微重排。该布置处理由初级引爆器826的运作导致的潜在的故障模式。
[0047] 图9示出驱动系统820如何处理这样一个潜在的故障模式,其中初级引爆器826的运作被转换为接地电气短路作为启动的结果。这种情况的发生率通常取决于引爆器如何被安装在较高组装平的充气机中以及引爆器和充气机设计中使用的材料。
[0048] 在图9所示的设置中,第一二极管830将接地短路从运行次级引爆器834所需的电流路径隔离(如果或当这种情况要求次级引爆器834的驱动)。如果第一二极管相对于初级引爆器处于之前的位置(参见图3),打算供次级启动的电流将采用接地的直接路径,绕过次级引爆器。图8和图9所示的设置消除了这种潜在的故障。即,图8所示的引爆器和二极管的特定设置有利地提供了针对初级端启动后接地短路情况的解决方案,其中初级端二极管将接地路径隔离,以使得次级端启动在RCM的适当要求下仍能发生。
[0049] 如上文提到的,图8示出的电路利用肖特基二极管。肖特基二极管不同于标准整流二极管之处在于,肖特基二极管需要明显较低的阈值电压(大约0.2V而不是0.7V)来导通并传导电流。当考虑一协议用以例如在车辆内诊断测试的情况下检查电路完整性时,这种特性能够显得尤其有利。
[0050] 图10是根据本发明的一个方面的双点火引爆器200的立体图。
[0051] 双点火引爆器200包括初级和次级阶段引爆器,202和204,以及第一和第二二极管,206和208,它们能够被注塑(injection molded)在共同壳体210中。双点火引爆器200示出具有两个弯的连接引脚220。本领域技术人员以及受到本文提供的教导指导的那些人员能够理解,本发明的更广泛的实践不必限制于此。例如,如果特定应用需要或要求,替代地也可采用直的连接引脚。而且尽管双点火引爆器200示出引爆器202和204具有相反定向的放电,其中引爆器彼此偏置,再次地,本发明的更广泛的实践不必限制于此。例如,如果特定应用需要或要求,合适的双点火引爆器能够包含或包括初级和次级引爆器,它们在同一总方向上放电或者其中引爆器彼此直接相对而不是偏置。
[0052] 尽管上文已经描述了本发明具体涉及包含或包括了初级和次级引爆器两者的双点火引爆器,可以理解这还涵盖了并且包括了双阶段引爆器,例如能够用在如双阶段充气机中。
[0053] 本领域技术人员以及那些受到本文提供的教导指导的人员能够理解这里所描述的“双点火”方法(例如,如定义为其中信号能够在两个连接之间的两个方向上流动的系统)有助于解决至少部分上述问题,如通过将RCM输出引脚、独立接线回路、连接器和用于双阶段充气机系统的引爆器输入引脚的数量减半。通过在针对极性反向部署电路结合RCM部署驱动器结构中使用二极管,单一专用线对然后能够用信号通知充气机中的两个单独阶段的点火。
[0054] 如本文提供并描述的“双点火”设置能够提供或给予多种优势。例如,通过将两个引爆器包装在单一部件实施体中,即注塑成型体中,根据本发明的第一和第二阶段引爆器装置的尺寸能够明显小于使用两个单独的引爆器和连接器腔的传统装置。此外,只需要单一两或三引脚连接来将RCM信号导向两个引爆器或爆管。这为充气机节省了空间,从而还有机会减轻重量。此外,对充气机的连接需求越少意味着包括点火电路和连接板引脚输出的RCM内更少的专用电路。这也增加了RCM在能够配合的相同封装尺寸设备数量方面的功能性,即相同数量的引脚输出将有能力运行更多设备。同时,单一连接器插座的使用可以除去针对RCM的连接器和相关点火回路或布线中的一个,从而降低系统成本和重量。
[0055] 双点火方法的应用也创造了利用具有双点火能力的RCM和智能充气机来改造现有车辆平台的机会,而无需改变对现有单阶段约束装置的现有布线。由于双点火概念包括与内置整流二极管关联的极性反向,单一组布线(点火回路)可用于极性相反的两个单独的点火信号。
[0056] 进一步,本文采用的极性反向设置可以用来解决当前的RCM引脚输出连接器限制。这种极性反向的利用能够本质上使能够提供的点火信号的数量加倍,从而使用电流连接板引脚输出方案来激活安全装置。这样,消费者能够扩展RCM的功能而不会增加包装尺寸或布线需求。
[0057] 本文阐述性地公开的本发明可以适当地在缺少未在本文具体公开的任意元件、部件、步骤、组件或要素的情况下进行实施。
[0058] 尽管在上述详细描述中,本发明已经结合其某些优选的实施例进行说明,已经列举了许多细节用于说明目的,但是对于本领域技术人员来说显而易见的是,本发明容许附加实施例,在不背离本发明的基本原理的情况下能够对所述的某些细节进行很多改变。
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