用于气囊的气体发生器以及气囊系统

本发明涉及一种用于防止乘客碰撞的气囊的气体发生器，以及一种气囊 系统。尤其是，本发明涉及一种用于气囊的气体发生器，其中包在一个外壳 中的气体发生剂的固体总表面积A对通过该外壳而形成的气体释放口的总开 口面积At的比率(A/At)被控制在一特定的范围内。

在常规的气囊气体发生器中，将当碰撞感应器检测到碰撞后启动的点火 装置，通过点火装置点燃的并燃烧产生燃烧气体的气体发生剂，以及冷却该 燃烧气体和/或清除燃烧残余物的过滤装置装在带有气体释放口的外壳中。在 此类型的气体发生器中，当点燃装置因检测到碰撞而启动时，气体发生剂被 点燃并燃烧产生燃烧气体。通过外壳中的过滤装置冷却并纯化该燃烧气体， 再通过气体释放口释放出外壳。用于产生燃烧气体的气体发生剂可大致分成 含叠氮化合物的气体发生剂，及不含叠氮化合物的其它气体发生剂。

含叠氮化物的气体发生剂(如NaN3/CuO)具有相对高的线性燃烧速度， 例如：在70kg/cm2的压力下，大约45-50mm/秒。相应地，即使该气体发 生剂被制成能保持高度稳定的相对大的片状或盘状，例如用于装在司机座位 一侧的气囊的气体发生器中时，该气体发生片或盘可在期望的时间(即40- 60毫秒)内彻底燃烧。

另一方面，非叠氮化物气体发生剂通常的线性燃烧速度为30mm/秒或更 低。例如，若将该气体发生剂制成直径为2mm的片状，或者厚度为2mm的 盘状，这种气体发生片或盘能维持高度的稳定性，但当其线性燃烧速度为大 约20mm/秒时，其要花费比期望的40-60毫秒更长的大约100毫秒的时间 以燃烧该气体发生剂。当线性燃烧速度为约20mm/秒时，为了达到期望的燃 烧时间需要该气体发生片的直径或气体发生盘的厚度控制在大约1mm。当线 性燃烧速度为10mm/秒或更低时，该气体发生片或盘的厚度必需降至0.5mm 或更小。然而，实际上不可能生产如此直径或厚度的能耐受汽车长期的振动 并维持工业稳定状态的片状或盘状的气体发生剂。含该气体发生片或盘的气 体发生器不能令人满意地完成其功能。因此，难以研制一种含有非叠氮化物 气体发生剂并能有利于实际应用的气体发生器。

因此，本发明的一个目的是提供一种气囊气体发生器，其能使其中的气 体发生剂在所需的时间内彻底燃烧，并表现出满意的操作性能。

由于外壳内部基于启动气体发生器的最大压力随着外界空气或大气的 温度而变化，所以难以提供表现出稳定的操作性能并基本上不依赖于大气温 度的气囊气体发生器。

因此，本发明的另一目的是提供一种气囊气体发生器，其能在低制造成 本得到，并能以不依赖于大气温度的高稳定性工作。

本发明的气囊气体发生器的特征是其贮存于外壳中的气体发生剂的固 体物总表面积A对通过该外壳而形成的气体释放口的总开口面积At的比率 (A/At)被控制在特定的范围内。

更具体地，在本发明的气囊气体发生器中，将能在碰撞感应器检测到碰 撞时而启动的点火装置，被点火装置点燃并燃烧产生燃烧气体的气体发生 剂，以及冷却该燃烧气体并清除该燃烧残留物的过滤装置装于带有气体释放 口的外壳中，气体发生剂的固体物的总表面积A对该气体释放口的总开口面 积At的比率(A/At)被控制为大于300。

若将气体发生剂的总表面积A对该气体释放口的总开口面积At的比率 (A/At)控制为大于300，那么在使用容积为60升的容器的容器压力试验中的 在85℃和20℃下的最大输出压力的差异以及在20℃和-40℃下的最大输 出压力的差异可分别为在20℃下的容器试验中的最大输出压力的25％或更 低。特别地，最大输出压力间的差异优选为不超过40kPa。在用于司机座位 和乘客座位的气囊的气体发生器中，可将气体发生剂的总表面积A对气体释 放口的总开口面积At的比率(A/At)控制为大于300但不超过1300，并优选 地控制在450到1300的范围内，更优选地在450-1000的范围内。

本发明的A/At实际上取决于气体释放口和气体发生剂。不可能考虑其 它因素。建议将本发明的气胀器作必要的设计并且在该气胀器中没有安装其 它对A/At有任何实质性影响的装置的条件下工作。比如，建议在阻塞气流并 控制内部燃烧压力的元件上游不安装具有大的阻力的构件。

比如，如下文中的实施方案所述，冷却器/滤器一般装在燃烧压力控制装 置即气体释放口之前以便冷却所产生的气体并清除(捕获)该气体的固态残留 物。

该冷却器/滤器是由金属线通过形成多孔网件而制成的以便该气体可以 通过该构件内部并使该冷却器/滤器表现出所述功能。所产生的气体和该冷却 器/滤器间的物理接触导致热交换和残留物收集，并同时对气流产生阻力。在 控制内部燃烧压力的气体释放口也表现出类似的流动阻力。当该冷却器/滤器 的流动阻力低于该气体释放口的流动阻力时，可在安装该冷却器/滤器时如上 所述准确地设计并测定A/At的比率。

气体释放口的流动阻力与其开口面积有相关性。而冷却器/滤器的流动阻 力则与气体通过的面积有相关性。这些相关性的例子在下文中有描述。

上述司机座位的气囊气体发生器具有适于安装在司机旁边的结构，比 如，在方向盘上等。因而司机座位的气囊气体发生器是一种用于气囊系统以 通过启动该气囊系统而保护司机的气体发生器。另一方面，例如紧靠着司机 的前排乘客座位的气囊气体发生器具有适于安装在乘客旁边(比如，在仪表板 附近等)的结构。因而，乘客座位的气囊气体发生器是一种用于气囊系统通过 启动乘客旁边的该气囊系统而保护该乘客的气体发生器。

上述的外壳可以通过铸造或锻造，或者通过压制一个带有可使该气体发 生剂燃烧所产生的气体释放的气体释放口的扩散壳，和一个带有中心孔的密 闭壳，该中心孔内装有点火装置，以及通过诸如等离子焊接，摩擦焊接，多 点凸焊，电子束焊接，激光焊接和钨极惰性气体保护电弧焊(TIG)焊接的各种 焊接方法将这些壳连接起来而制成。因此，压制形成的外壳容易以低成本制 造。例如，扩散壳和密闭壳都可用厚度为1.2-3.0mm的不锈钢片制成。司 机座位的气囊气体发生器外壳的容积要在60-130ml的范围内，乘客座位的 气囊气体发生器外壳的容积要在150-600ml的范围内。通过此外壳而成的 气体释放口理想地是内径为2-5mm的圆形孔，而这些释放口的总开口面积 对司机座位和乘客座位的气囊的气体发生器来说分别为50-200mm2和60 -500mm2。

该外壳的气体释放口优选地用宽度为每个释放口直径的2-3.5倍的铝 带封闭以防止外部的湿气进入到该外壳中。该铝带可以是一种粘性铝带，或 者通过各种如通过热熔以牢固地粘接的粘合剂而粘附在该外壳上。例如，可 用一种热熔粘合剂将该铝带粘附在该外壳上。

当气体发生剂在70kg/cm2的压力下，其线性燃烧速度介于7-30mm/ 秒的范围内，优选地介于7-15mm/秒的范围内时，用于本气体发生器更有 效。例如，具有该特性的气体发生剂是一种含有含氮有机化合物，氧化剂， 和成渣剂的非叠氮化物气体发生剂。含氮的有机物在该气体发生剂中的含量 介于25-60％的重量，而氧化剂的含量为介于40-65％的重量，成渣剂 的含量为介于1-20％的重量。

含氮的有机化合物作为燃料和氮源。该含氮的化合物可选自：四唑，三 唑，或这些含氮的有机化合物的金属盐或其类似物，以及含氧的氧化剂如作 为主要组分的硝酸碱金属盐，硝酸三氨基胍，碳酰肼，硝基胍和其它。在本 发明中，尤其优选的是硝基胍。虽然含氮的化合物在该气体发生剂中的含量 随着其分子式中的C元素，H元素和其它被氧化的元素的数目而变化，但一 般为介于25-60％，优选地介于30-40％的重量。虽然含氮化合物含量 的绝对值随着所用的氧化剂的类型而变化，但是所产生的气体中较少的CO浓度增加的绝对值高于完全氧化的理论值，而所产生气体中较少的NOx浓度 增加的绝对值则等于或低于完全氧化的理论值。相应地，最优选地控制该含 氮化合物的含量在这些浓度是最佳平衡的范围内。

这些产气的组合物中的成渣剂的功能是将特别是由产气组合物中的氧 化剂分解产生的液态的碱金属或碱土金属氧化物转变成固态以将该氧化物 保留在燃烧室中并因此防止烟雾态的氧化物被排出该充气器。可选择最佳的 成渣剂以适于将该金属组分转变成固态。该成渣剂可由至少一种选自含有氨 基硅酸盐作为主要组分的天然粘土，如皂土和高岭土，以及人造粘土如人造 云母，人造高岭土，以及人造绿土，以及如一种含水的硅酸镁矿物的滑石而 制成。本发明中优选地使用酸性粘土作为成渣剂。该成渣剂在气体发生剂中 的含量介于1-20％，并且优选地为3-7％的重量。若该成渣剂的含量 太高，则线性燃烧速度降低，结果是降低了产气效率。若该含量太低，则该 成渣剂不能充分地完成其成渣功能。

该氧化剂可选自本领域周知的碱金属或碱土金属的硝酸盐，氯酸盐，以 及高氯酸盐。尤其是，该氧化剂优选地含有至少一种选自含有阳离子的碱金 属或碱土金属的硝酸盐。例如，优选地使用硝酸锶。虽然氧化剂在该气体发 生剂中的含量的绝对值随着所用的产气化合物的种类和数量而变化，鉴于如 所述的CO和NOx浓度，则氧化剂的含量优选为40-65％，特别是45- 60％的重量。

因此，本发明可使用的非叠氮化物气体发生剂由31.5％重量的硝基胍， 51.5％重量的Sr(NO3)2，10.0％重量的羧甲基纤维素钠盐和7.0％重量的酸 性粘土所组成。或者也可使用由31.0％重量的硝基胍，54.0％重量的 Sr(NO3)2，10.0％重量的羧甲基纤维素钠盐以及5％的酸性粘土所构成的非 叠氮化物气体发生剂。

该气体发生剂还可进一步含有一种精选的已知粘合剂，由此该气体发生 剂被制成能提供固态物体的特定形状。

可将该气体发生器制成带有单孔的圆柱形，而在此情况下能增加每个气 体产生剂的表面积。为使该气体发生剂能在所需的燃烧时间内彻底燃烧，优 选地将该气体发生体的圆柱壁的最小厚度控制到0.01-2.5mm，更优选地控 制到0.01-1.0mm。例如当此厚度是0.85mm时，该带有单孔的圆柱形气体 发生体的外径可以为2.5mm，而内径则为0.8mm。若此厚度为1.2mm时， 该带有单孔的圆柱形气体发生体可有3.2mm的外径和0.8mm的内径。

该气体发生器中所含的气体发生剂的量在用于司机座位和乘客座位的 气囊中时分别优选地在20-50g和50-190g的范围内。

若在该外壳中的气体发生剂是一种非叠氮化物型气体发生剂时，其在 70kg/cm2的压力下的线性燃烧速度为5-30或者7-30mm/秒。当该气体发 生剂是用于装在汽车上的气囊的气体发生器时，该气体发生剂需要在40- 60毫秒内完全燃烧以充胀司机座位的气囊，在50-80毫秒内完全燃烧以充 胀乘客座位的气囊。因此，为了控制该气体发生剂的燃烧，需要将该气体发 生剂的固态物体的总表面积A对该气体释放口的总开口面积的比率(A/At)控 制到高于300。在用在司机座位和乘客座位边的气囊的气体发生器中，此A/At 比率可控制在高于300但不超过1300，而优选地控制在介于450-1300的 范围内，更优选地介于450-1000的范围内。在此情况下，该气体发生剂可 在上述时间内彻底燃烧。

若该A/At比率超过最大值，该气体发生器中的压力极度升高，该气体 发生剂的燃烧速度也异常的高。另一方面，若该A/At比率低于最小值，该气 体发生器中的压力较低，燃烧速度也极低。在这两种情况下，该气体发生剂 的燃烧时间均在所需的范围之外，并且不能提供可操作的气体发生器。

当如上述控制该气体发生剂的总表面积A对该气体释放口的总开口面 积At的比率(A/At)时，在用容积为60升的容器进行容器压力试验中，在85 ℃和20℃时的最大输出压力的差异以及在20℃和-40℃时的最大输出压力 的差异都是在20℃的容器压力试验中的最大输出压力的25％或更少，并且 不能高于40kPa。因此，该外壳中因启动气体发生器而产生的最大压力不依 赖于大气的温度，因此本发明的气囊气体发生器表现出稳定的工作性能。

在容器压力试验中，将含有已成形的气体发生剂的气体发生器固定到由 SUS(不锈钢：按日本工业标准)制成的且容积为60升的容器内部。当该容器 密封后，将气体发生器联接到一个外部点火线路中。通过用一种固定在该容 器中的压力传感器，测定容器内从0到200毫秒内压力的升高或变化(这里的 零时间是指合上点火线路的开关时)。测量数据经计算机处理，并最终表示为 容器压力/时间曲线，从该曲线上可评价该气体发生器的工作性能。在此试验 中，例如可于燃烧后取出容器中一部分气体作样品以分析其CO和NOx组 分。在本发明中，在-40℃，20℃和85℃时进行该容器压力试验以从容器 压力/时间曲线上得出每个温度下的最大输出压力(即，最大容器压力)，并计 算出85℃与20℃时的容器压力试验中的最大输出压力的差异以及20℃和- 40℃时的容器压力试验中的最大输出压力的差异。

当该气体发生剂在该外壳中燃烧时，其燃烧性能取决于安装该气体发生 剂的环境。尤其是压力指数(即方程rb＝a·pn中的指数“n”，方程中：“rb” 是燃烧速率，“a”是取决于该气体发生剂的初始温度的常数，而“p”是外 壳中内压)是气体发生剂的燃烧速率的一个因数。若该压力指数大，则燃烧环 境的压力(外壳中内压)越大，该燃烧速率也就越快。常用的含叠氮化物的气 体发生剂的压力指数为较低的0.2-0.5。因而，环境压力对燃烧速率的影响 较小。含非叠氮化物的气体发生剂的压力指数比叠氮化物气体发生剂的高， 为0.4-0.7，并因此使得其燃烧速率随着燃烧过程中外壳中内压(环境压力) 的变化而显著地改变。

就燃烧速率本身来说，已知如NaN3和CuO的叠氮化物气体发生剂在常 压下具有相对高的45-50mm/秒的燃烧速率。另一方面，非叠氮化物气体发 生剂具有的燃烧率通常不超过30mm/秒。换句话说，叠氮化物气体发生剂几 乎不受燃烧过程中压力变化的影响而能维持相对高的燃烧速率。非叠氮化物 气体发生剂的燃烧率随着燃烧过程中压力的变化而变化。因此，在低起始燃 烧温度下，外壳中内压变低并从而使得非叠氮化物气体发生剂难以燃烧。相 反，在高起始燃烧温度下，外壳中内压变高并从而使得燃烧速率变快。若用 具有如此特征从而使得燃烧速率随着环境温度而显著变化的非叠氮化物气体 发生剂制备气体发生器(气胀器)，将会出现比含有含叠氮化物气体发生剂的 气胀器更多的问题，以下所示结构优选地解决了上述问题。

首先，为了实现即使是在低燃烧速率下也能在给定时间内及时彻底燃 烧，建议将气体发生剂制得尽可能的薄并缩短燃烧距离。在此情况下，为避 免燃烧所致的自身碰撞以及外界振动所致的毁坏和破碎，可优选地调节制成 带孔，特别是单孔的圆柱体的气体发生剂的厚度。

因此，为了在给定时间内彻底燃烧，建议改进气体发生剂的可燃性。一 个方法是扩大或增加该气体发生剂的表面积(A)。因此，该燃烧能力可通过减 少燃烧过程中外壳内压力的变化而变得恒定。为此目的，建议将出口面积(At) 调整到满足该非叠氮化物气体发生剂的表面积的需要。    

非叠氮化物气体发生剂的燃烧速率以相同于含叠氮化物气体发生剂的 方式根据不同的起始温度而改变。该温度依赖性在两种发生剂中几乎是相同 的。然而，非叠氮化物气体发生剂依赖于由不同的起始温度所致的燃烧后不 同的环境压力而有不同的燃烧效率。为尽可能地减少这些燃烧性能的差异， 建议通过控制A/At而将外壳中压力尽可能地维持恒定。

关于非叠氮化物气体发生剂，上述问题可通过将A/At值设置为高于含 叠氮化物气体发生剂的相应值而解决。

过滤装置的功能是除去该气体发生剂燃烧产生的燃烧残留物，并冷却该 燃烧气体。基于该过滤装置的这些功能，可使用纯化所产生气体的常用滤器 和/或冷却所产生气体的冷却器，或者使用由合适的材料制成的金属丝网筛挤 压成环形的成层结构而得到的层状的金属丝网筛滤器或其类似物。比如，该 成层的金属丝网筛滤器可通过在径向叠加几层平面缝合的金属丝网筛，并将 其在径向和轴向压成环形。如此而成的该过滤装置具有复杂的多孔结构，并 提供卓越的净化效果。因此，该过滤装置提供了具有冷却和净化功能的冷却 器/滤器构件。更具体地，将由不锈钢制成的平面缝合的金属丝网筛形成一个 圆柱体，并且该圆柱体的一个末端部分向外重复折叠形成环形的成层体，然 后，在模中压成过滤装置。在另一方法中，将由不锈钢制成的平面缝合的金 属丝网筛或筛网片制成圆柱体，并将该圆柱体在径向压成平面状构体，然后， 再经多次圆柱形滚压成一多层体。再将该成层体在模中压成过滤装置。用作 金属丝网筛材料的不锈钢可选自SUS 304，SUS 310S，SUS 316(参照日本工业 标准)。尤其是作为奥氏体不锈钢的SUS 304(18Cr-8Ni-0.06C)表现出卓 越的抗腐蚀性能。

已将不锈钢指定为用于冷却器/滤器的金属丝筛材料。但不局限于此，从 成本等角度看，用铁也是有利的。

该过滤装置可以具有由成层的金属丝网筛体所构成的内层或外层的双 层结构。该内层具有保护该过滤装置免于受由该气体发生剂燃烧产生的热燃 烧气体的功能。该外层具有防止该过滤装置由于该气体发生器的启动而产生 的气压所致的向外膨胀或扩张，以及封闭该过滤装置和该外壳的外周壁间形 成的一个空间的功能。该过滤装置与该外壳内部周边表面间隔开，即所述空 间是在该过滤装置的外部周边表面和该外壳的内部周边表面间形成，此空间 的功能为气体通路，其允许该燃烧气体通过该过滤装置的全部区域使得在此 通路中有效地冷却和净化该气体。

该冷却器/滤器具有优选地为3.0-5.0g/cm3，更优选地为3.5-4.5/cm3 的容积密度。金属网的线性金属丝的直径优选地为0.3-0.6mm。比如，不 锈钢网可具有直径为0.3-0.6mm的金属线的平面缝合结构。在此平面缝合 结构中，所有的缝合用金属线如多重环状朝一个方向牵引。具有此结构的线 网彼此径向叠加，然后模压成冷却器/滤器。该线材并非局限于不锈钢，也可 用铁丝制成所述结构的冷却器/滤器。

本发明的冷却器/滤器因所述复杂结构也可提供清除燃烧残留物的作 用。这就是它对气体流动具有一定量阻力(压力损失)的理由。通过下文的图8 所述的测定冷却器/滤器压力损失的方法测量的阻力值在20℃的大气中对每 1000升/分钟的气流优选地介于10mmH2O-2000mmH2O，即1×10-3kgf/cm2 -2×10-1kgf/cm2间。

建议在优选的实施方案中的本发明的过滤装置的压力损失值应低于该 外壳的气体释放口的压力损失并且不应该是A/At测量的任何影响因素。换句 话说，适于本发明使用的过滤装置不应该干扰实际气体流动和控制内部燃烧 压力。

本发明的气囊气体发生器可使用任何感应碰撞和启动点火系统的装 置，条件是该气体发生器如所述构造。即该碰撞感应和点火系统可以是机械 点火型，其中的点火装置仅通过在碰撞感应器检测到碰撞时的机械装置启动 而产气，或可以是电子点火型，其中的点火装置响应于源自检测到碰撞的碰 撞感应器传出的电子信号而启动产气。

在使用机械点火装置的机械点火型气体发生器中，在该外壳中装有仅通 过机械装置感应碰撞的机械感应器，比如，适于发射基于重量移动的活塞的 感应器。该外壳形成有多个气体释放口，并装有当由机械感应器发射的活塞 进入引燃剂中而点燃并燃烧的引燃剂；含有传导药(transfer charge)的并由引 燃剂火焰点火和燃烧的点火装置；由该传导药燃烧火焰点燃并燃烧以产生气 体的产气装置；以及冷却并净化该生成的气体的过滤装置。另一方面，在用 电子点火装置的电子点火型气体发生器中，该带有气体释放口的外壳中装有 包括响应感应器检测到碰撞而传出的电子信号而启动的点火器的点火装置； 由该点火器的启动而点火并燃烧的传导药；由该传导药产生的火焰点燃并燃 烧产生气体的气体发生装置；以及冷却并净化所产生的气体的过滤装置。可 选择使用除上述外，工作性能更有利的其它机械点火型或电子点火型气体发 生器。

本发明的气体发生器可包括除所述以外的其它构件，条件是如所述控制 安装于该外壳中的气体发生剂的固态物体的总表面积A对该气体释放口的总 开口面积At的比率(A/At)。比如，该气体发生器可使用包围该过滤装置外周 的多孔圆柱形板以防止该过滤装置变形，以及包围在该过滤装置的内部周边 的上端和/或下端以防止所生成的气体短路通过该过滤装置和该外壳的内部 表面间的空隙的防短路装置(板件等)。该气体发生器也可包括具有圆柱形状 并多孔的穿孔筒，其包围该滤器的内部周边以防止该气体发生装置和该过滤 装置的直接接触。

如上所述的气囊气体发生器，以及由通过气体发生器产生的气体充胀的 气囊装在一个模制壳中从而提供一个气囊系统。该气囊系统中还含有一个检 测碰撞并启动该气体发生器的碰撞感应器。若该气体发生器是机械点火型 的，则该碰撞感应器由一机械感受器构成并与点火装置一起存于该外壳中。 另一方面，若该气体发生器是电子点火型的，例如，碰撞感应器则可由装在 控制盒(console box)外面的半导体加速感受器构成。在此半导体型加速感应器 中，四个半导体应变仪装在一个适于基于加速作用而偏转的硅质杆上以使这 些应变仪连成桥形。该杆基于其受到的加速作用而偏转，并在该杆表面发生 应变。该半导体应变仪的阻力由于应变而改变，以电压信号检测其阻力变化， 并且该信号与施用的加速作用成正比。特别是在使用电子点火型气体发生器 时，该气囊系统还可包括一个安装在模制壳外部的控制元件。该控制元件装 有一个点火决定线路，其从半导体型加速感应器上接受信号。当源自碰撞感 应器的碰撞信号超过一个确定值时，该控制元件开始计算，并在计算结果超 过一个确定值时发出启动信号到该气体发生器。

在该气囊系统中，该气体发生器的启动与碰撞感应器感应到的碰撞相 关，为的是通过其气体释放口释放燃烧气体，该燃烧气体被排进气囊并破碎 该模件盖充胀该气囊，结果是该充胀的气囊在车辆的硬结构和乘客间形成一 个软垫。

附图的简要说明

图1是本发明的一个实施方案的气体发生器的剖面图；

图2是本发明的另一个实施方案的气体发生器的剖面图；

图3是本发明的再一个实施方案的半个气体发生器的剖面图；

图4是本发明的又一个实施方案的半个气体发生器的剖面图；

图5是本发明的适于乘客座位的气囊系统的气体发生器的剖面图；

图6是显示本发明的气囊系统的结构；

图7是显示容器压力试验结果的曲线图；

图8是冷却器/滤器的压力损失测量装置的示意图；

图9是该气体释放口的气流阻力(压力损失)的测量装置的示意图。 参照数字的说明 1.扩散器壳 2.封闭壳 3.外壳 4.点火器 6.气体发生剂 7.冷却器/滤器 11.气体释放口

参照附图，下文描述了本发明的优选的实施方案。

图1和图2显示司机座位边气囊的气体发生器。图1是本发明的气囊气 体发生器的剖面图。本气体发生器包括由扩散壳1与封闭壳2构成的外壳3， 点火装置，即装在该外壳3中贮存空间的点火器4和传导药5，通过点火装 置点燃并产生燃烧气体的气体发生剂6，以及限定了用于贮存该气体发生剂 6的燃烧室28的过滤装置，即冷却器/滤器7。

该扩散器壳1是通过将不锈钢片压制而成的，并含有圆形部分12，在 该圆形部分12的外部周边形成的环形壁部分10，以及在该环形壁部分10 的远端形成从该部分10向外径向延伸的凸缘部分19。在本实施方案中，穿 过该环形壁10形成了16个直径3mm的气体释放口11(该气体释放口的总面 积At＝113mm2)，这些气体释放口11彼此等间隔地设置在外圆周方向上。 该扩散器壳1包括提供在圆形部分12的中段形成的向外凸出的圆形部分13 的倾斜部分49。该倾斜部分49用于增加该外壳，尤其是形成该外外壳的顶 端部分的扩散器壳的圆形部分12的硬度，也用于增加该外壳的贮存空间的体 积。用于贮存传导药5的传导药容器53夹在凸出的圆形部分13和点火器4 间。

封闭壳2是通过压制不锈钢片而成的，并含有圆形部分30，通过圆形 部分30的中央部分形成的中央孔15，在圆形部分30的外周边形成的环形壁 部分47，以及在环形壁部分47处形成并从此处向外径向延伸的凸出部分 20。该中央孔15是通过从圆形部分30轴向延伸的封闭壳的轴向弯曲部分14 所限定的。该弯曲部分14用于增加中央孔15的周边部分的硬度，和提供相 对大的待连接到中央圆柱件16上的表面。该中央圆柱件16是与该中央孔15 相适应的以致于该中央圆柱件16的一个对立末端面17与该弯曲部分14的末 端面18平齐。

扩散器壳1和封闭壳2通过在该外壳的轴向中间位置叠加该扩散器壳1 的凸出部分19和该封闭壳2的凸出部分20并进行激光焊接21以形成外壳3 而相连。这些凸出部分19，20用于增加外壳3，特别是其外部环形壁8的 硬度，从而防止该外壳由于所产生的气体的压力而变形。

该中央圆柱件16是由两端开口的并有一端通过电子束焊接22固定到扩 散器壳1的凸出的圆形部分13上的不锈钢管构成。点火装置贮存室23在此 中央圆柱体件16的内部形成，而点火器4和传导药容器53置于该点火装置 贮存室23中。点火器4响应于来自感应器(未显示)的信号而启动，而装在传 导药容器53中的传导药5由该点火器4点燃或点火。该中央圆柱件16有一 固定该点火器4的固定件24，而该固定件由用于限制该点火器4轴向移动的 向内凸出部分25，其中装有点火器并且固定到中央圆柱件16的内部圆周表 面的圆柱体部分26，以及通过卷曲并与向内凸出部分25一起将点火器4在 轴向固定到合适位置的卷边部分27所构成。该中央圆柱件16还含有在一个 末端部分形成的远离该固定件24的通孔54。在本实施方案中，在圆周方向 上以规则间隔形成直径为2.5mm的6个通孔54。

该中央圆柱件16是通过将不锈钢片轧压成管而制成的。在电子点火型 气体发生器中，该中央圆柱件16是通过将厚度为1.2-3.0mm的不锈钢片轧 压成管形，并焊接其接头以制成外径为17-22mm的管而制成。在机械点火 型气体发生器中，该中央圆柱件16是通过将厚度为1.5-7.0mm的不锈钢片 轧压成管形，并焊接其接头形成外径为19-30mm的管而制成的。此焊接管 可通过UO压制法(其中：先将该片压成U形，然后再压成O形，随后再焊 接其接头)制成，或者制成电阻焊接管(通过将该片制成环形，并在压力下通 过大的电流产生电阻热而焊接)。

将该冷却器/滤器环绕该气体发生剂6配置，并环绕该中央圆柱件16形 成一个环形室，即燃烧室28。该冷却器/滤器7是通过在径向叠加几层由不 锈钢制成的平面缝合的金属丝网筛并在径向和轴向压该金属丝网筛而制成。 在此冷却器/滤器7中，每层均有被压变形的环状网，且这些层彼此在径向辗 压成薄片。因此，该冷却器/滤器7具有复杂的多孔结构，并提供卓越的净化 性能。由成层的金属丝网结构构成的外层29在该冷却器/滤器7的外部形成。 此外层29作为防止该冷却器/滤器7的由于气体发生器启动而致的气压的向 空间9的膨胀或扩张的装置，从而空间9不被该冷却器/滤器7所封闭。此外 层29也有冷却功能。例如，此外层29包括多孔圆柱体和带状层，被称作膨 胀抑制器。该冷却器/滤器7限定形成了燃烧室28，并在清除或捕获燃烧残 渣的同时，用于冷却该燃烧室28中所产生的燃烧气体。

该封闭壳2包括一个在圆周方向上形成的倾斜部分31以围绕其环形部 分30。此倾斜部分31用于防止该冷却器/滤器7的径向移动，以及还可用于 形成在该外壳的外部环形壁8和冷却器/滤器7间的空间。

气体发生剂6的大量固态物体装在燃烧室28中。每个气体发生剂6单 体是中空的圆柱形状，这对同时发生在其外部和内部表面的燃烧是有益的， 该气体发生剂6的总表面积在燃烧过程中不会有显著变化。在本实施方案 中，气体发生剂含有25-60％重量的硝基胍，40-65％重量的硝酸锶， 以及1-20％重量的酸性粘土，并被制成外径为2.4mm，内径为0.8mm， 且长度为2mm的中空的圆柱形。该外壳的燃烧室28装有37克该气体发生剂 (在70kgf/cm2的压力下的线性燃烧速度为11mm/秒，气体燃烧剂物体的总表 面积：A＝56804mm2)。

板件32，33分别装在该冷却器/滤器7的上端部分和下端部分。该板件 32是由封闭该冷却器/滤器7的上端部分的开口40的环形部分36，以及和环 形部分36结合形成并与该冷却器/滤器7的内部环形周边表面41毗邻的环形 周边部分34所构成的。该环形部分36含有一个装在该中央圆柱体件16的外 部周边的中央孔35。该环形壁部分34与喷出点火装置中火焰的通孔54相 对，并覆盖面对该通孔54的冷却器/滤器7的内部环形周边表面41。此环形 壁部分34防止该冷却器/滤器7被朝其喷射的火焰所损坏，并且还能改变喷 射的火焰的方向以致使该火焰在气体发生剂6中充分传播。该板件32被固定 到限制该板件32径向移动的中央圆柱体件16上，并因此用作在该气体发生 器的装配过程中把冷却器/滤器7定位的装置。该板件32也用作防止该燃烧 气体短路通过该外壳内表面37和该冷却器/滤器7的端表面38间的空隙的防 短路通过装置，而该空隙可以由于气体发生器的启动所致的燃烧气体的压力 而出现。

该板件33由封闭该冷却器/滤器7的下端部分的开口42的环形部分50， 以及与环形部分50一起结合形成并与该冷却器/滤器7的内部周边表面41毗 邻的环形壁部分51所构成。该环形部分50带有一个装在中央圆柱体件16 的外周边上的中央孔39，并与气体发生剂6的固态物体接触以防止这些气体 发生体的移动。该板件33由中央圆柱体件16和冷却器/滤器7间的弹力所夹 住支撑，并防止燃烧气体经过该冷却器/滤器7的与所述末端表面38相对的 末端面。该板件33还用作焊接过程中的焊接保护板。

在该外壳的外部环形壁8和冷却器/滤器7的外层29间形成空隙9。该 空隙9因此提供了一个在径向剖面图中所看到的围绕该冷却器/滤器7形成的 环形气体通路。将在该径向剖面图中所测的气体通路面积St制得大于该扩散 器壳的气体释放口11的开口面积S的总和At。若存在围绕该冷却器/滤器7 的气路，则该燃烧气体通过朝向该气路的冷却器/滤器7的整个区域，从而实 现该冷却器/滤器7的有效使用并有效地冷却和净化该燃烧气体。由冷却剂/ 滤器7如此冷却和净化的燃烧气体通过所述气路到达该扩散器壳1的气体释 放口11。

将铝带52贴到扩散器壳1上以密封气体释放口11，从而防止外部的湿 气进入外壳3中。

在本实验方案的气体发生器中，A对At的比率(A/At)为502，其中 A(56804mm2)是气体发生剂6的固态物体的表面积总和或总表面积，而 At(113mm2)是扩散器壳1的气体释放口11的总开口面积。一般将此比率A/At 控制在450-1000的范围内。在如此控制的比率A/At下，将气体发生剂的 燃烧速度控制到适用于司机座位的气囊，而装在本气体发生器中的气体发生 剂可在期望时间内完全燃烧。该气体发生器也不太可能受大气温度的变化影 响，因而确保了稳定的工作性能。

在装配本实施方案的气体发生器中，将连接有中央圆柱体件16的扩散 器壳1装在其由凸出的环形部分13提供的底部，而将该板件32经过该中央 圆状体件16。然后，将冷却器/滤器7装在该板件32的环形壁部分的外部， 从而通过板件32将冷却器/滤器定位。将该气体发生剂6的固态物体装入冷 却器/滤器7的内部空间，并再用板件33覆盖。然后，通过该封闭壳2的中 央孔15插入中央圆柱件16而将封闭壳2装在板件33上，而将该封闭壳2 的凸出部分20叠加到扩散器壳1的凸出部分19上。在此状态下，通过激光 焊接21将该扩散器1连接到封闭壳2，并通过激光焊接44将该封闭壳2连 接到中央圆柱体件16上。在最终步骤中，将传导药容器53和点火器4插入 中央圆柱体件16，并卷曲该点火器支持件的卷边部分27以便将该容器53 和点火器4固定于适当位置。

在结构如所述的本气体发生器中，当感应器(未显示)检测到碰撞时，信 号从感应器传送到点火器4，然后其启动点燃传导药容器53中的传导药5， 从而产生高温火焰。该火焰通过通孔54发射以点燃该通孔54周围的气体发 生剂，然后，直接点燃位于该燃烧室下部的气体发生剂6。结果，气体发生 剂6燃烧产生高温，高压气体，并且所产生的燃烧气体通过冷却器/滤器7的 整个区域，而在此通路中，该气体能被有效地冷却并且能清除或捕获燃烧残 渣。如此冷却并纯化的燃烧气体通过该气路(空隙9)，并冲破铝带52通过排 气口11喷出或排出，充入气囊(未显示)。然后，吹胀该气囊并在乘客和坚硬 结构间形成衬垫，从而防止乘客的碰撞。

图2是本发明的另一个实施方案的气囊气体发生器的剖面图。本气体发 生器包括由扩散器壳61和封闭壳62所组成的外壳63，置于该外壳63的贮 存空间的点火器64，被点火器64点燃并产生燃烧气体的气体发生剂66， 以及划定出贮存气体发生剂66的燃烧室84的冷却器/滤器67。

该扩散器壳61是通过压制不锈钢片而制成的，其具有环形部分78，在 环形部分78的外周形成的环形壁部分76，以及在该环形壁部分76的远端形 成的并从此处向外径向延伸的凸出部分86。穿过该环形壁部分76在外周方 向以规则间距形成多个排气口77。该扩散器壳61的环形部分78在径向上有 多个拱状加固部分79。这些拱状加固部分79用于增加该外壳，尤其是作为 该外壳的顶部分的扩散器壳的环形部分78的硬度，从而防止该外壳的由于气 压的变形。

该封闭壳62是通过压制不锈钢片而制成的，并具有环形部分71，在该 环形部分71的外周边形成的环形壁部分72，以及在该环形壁的远端形成的 并向外径向延伸的凸出部分87。该环形部分71具有与在其中央部分的阶梯 状部分48一起形成的凹进部分73，以及穿过该凹进部分73的中央部分所形 成的中央孔74。该中央孔74是由在封闭壳62的内周边形成的轴向弯曲部分 75所限定的。该弯曲部分75具有其中装有点火器的燃烧筒部分80的内周表 面81，以及与该点火器的安装部分82接合的末端表面83。该轴向弯曲部分 75的内周表面81提供了一个相对大的密封该外壳的内层的面积。为确保该 外壳的气密性，可在该点火器的燃烧筒部分80和该弯曲部分75的内周表面 间的界面填充密封材料，或者可将该点火器的安装部分82焊接到该弯曲部分 75的末端表面83上。与该点火器安装部分接合的末端面83用于防止该点火 器64由于燃烧室84中的气压而被拔出外壳。该封闭壳62的阶梯部分48增 加了外壳，特别是作为该外壳底部的环形部分71的硬度。至于如所述形成的 凹进部分73，该点火器的一个连接管底面85装于环形部分71的外表面的内 部。该弯曲部分75用于增加该中央孔74的周边部分的硬度。

该外壳63是通过将该扩散壳61的凸出部分86和封闭壳62的凸出部分 87在该外壳63的中间位置轴向彼此叠加而成的，并用激光束焊接88，从而 连接扩散器壳61和封闭壳62。这些凸出部分86，87用于增加该外壳的外周 壁68的硬度，从而防止该外壳的由于所产生的气体的压力而变形。

点火器64包括常用的适于响应于来自感应器(未显示)的信号而启动的 的电子点火器。该电子点火器由于其结构简单，无机械构造，并且体积和重 量较小而比机械点火器更优选。在本实施方案中，由于气体发生剂66具有良 好的点火和燃烧性能，点火器64(其在10毫升的密封耐压容器中的压力输出 是300-1500磅/英寸2(psi))不带有如图1所示的传导药容器53或者类似物。 该气体发生剂具有中空的圆柱形状，其对发生在其内、外表面的燃烧是有益 的，并且该气体发生剂的总表面积不会随着燃烧过程而发生显著变化。

该冷却器/滤器67同心地具有中央孔74，并与外壳63一起限定了燃烧 室84。该冷却器/滤器67是通过将几层由不锈钢制成的平面缝合的金属丝筛 网在径向叠加，并在径向和轴向压制而成。该限定了燃烧室84的冷却器/滤 器67用于冷却燃烧室84中所产生的燃烧气体，并清除或截留燃烧残留物。 由成层的金属丝网结构构成的外层89是在冷却器/滤器67的外部形成的，并 用于加固该冷却器/滤器并冷却燃烧气体。

测定冷却器/滤器的压力损失的方法描述于下文。

图8是冷却器/滤器的压力损失的测量装置的示意图。这是一个测定由不 锈钢丝辊制成圆柱形而制成的冷却器/滤器300的压力损失值的方法的实施 方案。将一定量的空气吹出待测的冷却器300的内部。如图所示，该冷却器/ 滤器在一端装有带有充气管的支持板303，而在另一端装有带压力计的支持 板303，从而避免气体泄漏。因此，通过装到连接在该圆柱形的冷却器/滤器 300的一端的支持板上的管302所吹的气体必须穿过该冷却器/滤器300的圆 柱形面。在此情况下，有一定量的气体通过的管302具有足够大的横截面积 和光滑的内壁以获得压力损失的准确结果。305的参考数字是送出恒量的气 体到冷却计/滤器中的流量计。将诸如填料的密封剂施用到支持板和冷却器/ 滤器的侧端间的接触表面以便使得冷却器/滤器牢固地插入支持板间并且气 体不会从接触表面间泄漏。当在这些条件下吹入给定量的气体时，部分吹入 冷却器/300的气体从圆柱形冷却器/滤器300的侧面泄露，并伴有测得的压力 降低。这是冷却器/滤器的气流阻力检测。换句话说，气压计的值显示出冷却 器/滤器300的压力损失。

已知在气流量为1000升/分钟的情况下的由直径为0.5mm的不锈钢丝制 成的外径为60mm，内径为47mm并且高为29.5mm的冷却器/滤器的气流阻 力的值。当形状和金属丝直径一定时，冷却器/滤器的气流阻力基于其表观松 装密度(重量/体积)而定。比如，松装密度为3g/cm3时的气流阻力为 70mmH2O(0.007kgf/cm2)。4g/cm2时为300mmH2O(0.030kgf/cm2)。5g/cm3时 为800mmH2O(0.080kgf/cm2)。已知该冷却器/滤器的气流阻力与密度相关性良 好。

此外，有可能测定排气口或气体节流装置的气流阻力。测定排气口的气 流阻力的方法见图9。此测量方法基本上相同于如图8所示的冷却器/滤器的 压力损失的测量方法。即图9中装在带排气口的扩散器壳307上的气压计 304，其等价于图8中的置于冷却器/滤器的上端的带有气压计304的上部支 持板。为了精确地测定排气口的气流阻力，有必要防止通过管302流入扩散 器壳307的气体从排气口外的任何装置泄漏。因此，该扩散器壳307借助于 在两者中间的O形环306压于支持板303上。在图9中，将扩散器壳307用 螺钉挤压固定到支持板303上，其是通过形成于该扩散器壳的凸出部分的气 囊组件连接孔72而完成的。该O形环306防止气体从扩散器壳307和支持 板303间泄漏。并且为了精确测量压力损失，管302具有图8中所述的克服 气流量的足够大的横截面积，以及光滑的内壁。在这些条件下，当一定量的 气体流入管302时，部分进入扩散器壳的气体从排气口301处排出并且可观 测到压力降低。结果，排气口的气流阻力取自气压计显示的值(压力损失)。 若通过上述方法所得的排气口气流阻力与冷却器/滤器的气流阻力相比足够 大，则A/At的比值可精确地限定和测量。排气口的气流阻力对总开口面积为 50mm2的排气口而言为12000mmH2O(1.2kgf/cm2)，对100mm2的排气口而言 为2500mmH2O(0.25kgf/cm2)，而对200mm2的排气口而言则为 1000mmH2O(0.1kgf/cm2)。该排气口的气流阻力与其总开口面积良好地相关。

在本发明的一个实施方案中发现总开口面积为91mm2的排气口的气流 阻力为4000mmH2O(0.4kgf/cm2)而密度为4g/cm3的冷却器/滤器的气流阻力为 300mmH2O(0.030kgf/cm2)。

通过压制处理而成的封闭壳62包括在圆周方向形成的以包围其环形部 分71的倾斜部分90。此倾斜部分90用于定位冷却器/滤器67并防止冷却器 /滤器67的径向移动，而且还用作在该外壳63的外部环形壁68和冷却器/滤 器的外层89间形成空隙69的装置。

燃烧室84中装有大量的每一个均为中空的圆柱形状的气体发生剂66的 固态物体。该气体发生剂66的固态物体直接置于毗邻于点火器64的燃烧室 84的内部空隙中，而其运动则受到封闭由冷却器/滤器67的一个末端部分所 限定的开口45的板件91的环形部分92的限制。该板件91带有环形部分92， 以及与该环形部分92共同形成的并且毗邻于所述的冷却器/滤器的一个末端 部分的内周表面以覆盖该内周表面的环形壁部分93。该板件91防止燃烧气 体短路通过冷却器/滤器的一个端面94和扩散壳的环形部分78间的空隙。不 带有板件91的该冷却器/滤器的另一端面95通过焊接固定于该外壳的内表面 46，从而防止燃烧气体通过该端面95。由于该冷却器/滤器的端面95被焊接 到该外壳的内表面46，从而使其与该外壳的内表面46间不需要由硅橡胶或 类似物制成的具有耐火性能以及弹性的填料。

空隙69形成于该外壳的外周环形壁68和冷却器/滤器的外层89间从而 形成了如径向剖面图所示的围绕着该冷却器/滤器67的环形气路。在如图1 所示的气体发生器中，将在径向剖面图中所测的气路面积做得大于该扩散器 壳的排气口77的总开口面积。由于冷却器/滤器周围的气路的存在，该燃烧 气体通过直接对着该气路的整个区域，从而实现了冷却器/滤器77的有效利 用以及有效冷却和净化该燃烧气体。通过冷却器/滤器67如此冷却和净化的 燃烧气体通过所述气路到达扩散器壳61的排气口77。在该外壳的内层粘附 有铝带以封闭该扩散器壳的排气口77。

在本实施方案的气体发生器中，将A对At的比率(A/At)控制在450到 1000的范围内，而且如图1的气体发生器，其中的A是气体发生剂66的固 态物体的总表面积，而At是扩散器壳61的排气口77的总开口面积。在如此 控制的A/At比率下，将气体发生剂的燃烧速率控制到适用于装在司机座位旁 边的气囊，并且装于在气体发生器中的气体发生剂能在期望的时间内彻底燃 烧。本气体发生器也几乎不受气温变化的影响，从而确保了稳定的工作性能。

在装配本实施方案的气体发生器中，将封闭壳62定在合适位置使得其 环形部分71置于底部，以及点火器64置于中央孔74中。然后将冷却器/滤 器67置于封闭壳62上，并且将气体发生剂66装入冷却器/滤器67的内部空 隙处，然后再盖上板件91。最后，将扩散器壳和封闭壳的凸缘部分86和87 彼此叠加，经激光焊接88以使该扩散器壳61和封闭壳62连接在一起。

在结构如所述的本气体发生器中，当感应器(未显示)检测到碰撞时，信 号从该感应器传到点火器64，然后其再启动点燃燃烧室84中的气体发生剂 66。结果，该气体发生剂66燃烧产生高温、高压气体，并且如此产生的燃 烧气体穿过冷却器/滤器67的整个区域，在该冷却器/滤器中，能有效地冷却 该气体并清除或捕获燃烧残渣。如此冷却和净化的燃烧气体通过空隙69所提 供的气路，并破裂铝带96经过排气口77喷射流入气囊(未显示)中。然后， 气囊在乘客和坚硬结构间充胀形成一个衬垫，从而防止乘客碰撞。

图3显示了一个类似于图1的气体发生器的实例，其中的扩散器壳1′和 封闭壳2′是用铝合金铸造而成的。该扩散器壳1′带有环形部分12′，与环形部 分12′形成整体的中央圆柱体部分16′，在该环形部分12′的外周形成的环形壁 部分10′，以及在该环形壁部分10′的远端并从此处向外径向延伸形成的凸缘 部分19′。该封闭壳2′带有环形部分30′，穿过该环形部分30′的中间部分而形 成的中央孔15′，在该环形部分30′的外周边形成的环形壁部分47′，以及在该 环形壁部分47′的远端并从此处向外径向延伸形成的凸缘部分20′。该中央圆 柱体部分16′置于该封闭壳的中央孔15′中。该扩散器壳和封闭壳的凸缘部分 彼此叠加并激光焊接21′以使该扩散器壳1′和封闭壳2′连接在一起形成外壳 3′。图3中与图1所用的相同的参照数字用于识别该相同元件而略去了其详 细描述。

图4显示了一个类似于图2的气体发生器实例，其含有用铝合金通过铸 造而成的扩散器壳61′和封闭壳62′。该扩散器壳61′带有环形部分78′，在该 环形部分78′的外周形成的环形壁部分76′，以及在该环形壁部分76′的远端形 成并从此处向外径向延伸的凸缘部分86′。该封闭壳62′带有环形部分71′，在 该环形部分71的外周边形成的环形壁部分72′，以及在该环形壁部分72′的远 端形成并从此处向外径向延伸的凸缘部分87′。穿过该环形部分71′形成中央 孔74′。该点火器64的燃烧筒部分80置于封闭壳62′的中央孔74′中，而点火 器64的安装部分82接合于封闭壳62′的环形部分71′的内表面129。该扩散 器壳和封闭壳的凸缘部分彼此叠加并激光焊接88′以使该扩散器壳61′和封闭 壳62′连接在一起形成外壳63′。图4中与图2所用的相同的参照数字用于识 别该相同元件而略去了其详细描述。

图5显示用于乘客座位的旁边的气囊的气体发生器。该气体发生器带有 一个外壳104，其包括圆柱体部分101以及在该圆柱体部分101的两端的侧 壁部分102，103。穿过该圆柱体部分101形成多个排气口100并使其在圆周 方向和轴向上排列。传送管105置于该外壳104的中央部分，并且有许多盘 状气体发生剂106彼此平行排列装于该传送管105的外表面。而且，在该气 体发生剂106的周围包有冷却器/滤器107。点火装置(包括传导药108和点 火器109)安装于一个侧壁部分102，并装于传送管105中。用于将充胀器固 定到模制件上的螺栓110固定于另一个侧壁部分103。该传送管105上带有 许多开口111(从中可喷出传导药产生的火焰)使得其穿过该传送管105的圆柱 形壁而以规则间距形成。用铝带124密封该外壳104的内表面以使其至少盖 住该外壳104的形成排气口100的一个区域。该铝带124密封排气口以防止 潮气从外部经该排气口100进入该外壳。

板件112，113分别装于图5所示冷却器/滤器107的右侧和左侧。该板 件112由用于封闭该冷却器/滤器107的右侧端部分的开口144的环形部分 115，以及与该环形部分115共同构成的并毗邻于该冷却器/滤器107的内周 表面116的环形壁部分117所组成。该环形部分115带有装有传送管105的 中央孔118。该板件113带有类似于板件112的环形部分121，环形壁部分 122，以及中央孔123。这些板件112，113被固定于传送管105上使得其 径向移动被该管105所限制，并因此用于在该气体发生器装配过程中定位该 冷却器/滤器107。板件112，113也用作防止该冷却器/滤器的由于车辆振动 所致的移动的装置以及作为防止基于该气体发生器启动而产生的燃烧气体短 路通过该外壳的内表面119和该冷却器/滤器的端面120间的空隙的防短路装 置。

在该外壳的圆柱体部分101和冷却器/滤器107间形成空隙125。基于该 空隙125，如径向剖面图所示在该冷却器/滤器107的周围形成环形气路。将 如该径向剖面图中所测的气路面积St做得大于该圆柱体部分的排气口100的 开口面积S的总和At。基于该气路的存在，该燃烧气体通过指向气路的该冷 却器/滤器的整个区域从而实现该冷却器/滤器的有效使用以及该燃烧气体的 有效冷却和净化。通过冷却器/滤器107如此冷却和净化的燃烧气体通过所述 气路到达该外壳的圆柱体部分的排气口100处。

在本气体发生器中，将比率A/At控制在450到1000的范围内，其中的 A是气体发生盘106的总表面积，而At是该圆柱体部分的排气口100的总开 口面积。在该实施方案中，其中形成了32个内径为3mm的排气口，其开口 面积总和At为226mm2，而该外壳中装有100g如图1所示的气体发生剂， 其总表面积A为153524mm2，所得的比率A/At为679。在如此控制的A/At 比率下，将气体发生剂的燃烧速率控制到适用于装在乘客座位旁边的气囊， 并且装于气体发生器中的气体发生剂能在期望的时间内彻底燃烧。本气体发 生器也几乎不受外部气温变化的影响，从而确保了稳定的工作性能。

当感应器(未显示)检测到碰撞时，信号从该感应器传到点火器109，然 后其再启动点燃传导药108产生高温火焰。该火焰通过传送管105的开口111 喷出并点燃开口111周围的气体发生盘106。结果，该气体发生剂106燃烧 产生高温、高压气体。如此产生的燃烧气体穿过冷却器/滤器67的整个区域， 在此中，能有效地冷却该气体并清除或捕获燃烧残渣。如此冷却和净化的燃 烧气体通过气路(空隙125)，并破裂铝带124经过排气口100喷射入气囊(未 显示)中。然后，气囊在乘客和坚硬结构间膨胀形成一个衬垫，从而防止乘客 碰撞。

图6显示了一个带有本发明的气体发生器的气囊系统的实例。该气囊系 统包括气体发生器200，碰撞感应器201，控制元件202，模制壳体203以 及气囊204。

上文中参照图1说明的气体发生器用作气体发生器200。

例如，该碰撞感应器201可由半导体型加速感应器构成。在此半导体型 加速感应器中，有四个半导体应变仪装在一个适于因加速作用而偏转的硅质 杆上以使这些应变仪连成桥形。该杆因该处的加速作用而偏转，并在该杆表 面发生应变。该半导体应变仪的电阻由于应变而改变，而以电压信号检测的 电阻变化与施用的加速作用成正比。

该控制元件202包括一个决定点火与否的线路，其从半导体型加速感应 器上接收信号。当源自碰撞感应器的碰撞信号超过一个预定值时，该控制元 件开始计算，并在计算结果超过一个预定值时发出启动信号到该气体发生器 200的点火器4。

该模制壳体203例如是由聚亚胺酯制成的，并包括模制盖205。将该气 囊204和气体发生器200装于模制壳体203中，从而提供了一个附着于车辆 的方向盘207上的衬垫模制件。

气囊204是由尼龙(比如，尼克66)，聚酯或其它材料制成，并折叠固定 到该气体发生器的凸缘部分，而其开口206包围着该气体发生器的排气口。

当该半导体型加速感应器201检测到一个因撞车的碰撞时，来自该感应 器201的输出信号被传送到控制元件202，而该控制元件202在该源来感应 器的碰撞信号超过所述预定值时开始计算。然后，该控制元件202在计算结 果超过所述预定值时产生一个启动信号到该气体发生器200的点火器4。结 果，点火器4启动点燃气体发生剂使得该气体发生剂燃烧产生燃烧气体。该 如此产生的气体喷入气囊204以破裂模制盖205同时吹胀气囊204使得该吹 胀的气囊在方向盘207和乘客间形成衬垫以吸收碰撞。

在结构如所述的本发明的气体发生器中，气体发生器中的气体发生剂可 在期望时间内彻底燃烧，而该外壳中基于启动该气体发生器的最大压力不太 可能受气温变化的影响，从而确保该气体发生器的稳定的工作性能。 [0074]

                        实施例

                   “容器压力试验”

使用容积为60升的容器的容器压力试验是在85℃，20℃和-40℃下 用司机座位的气体发生器进行，其中的气体发生剂的固态物体的总表面积A 和排气口的总开口面积At分别控制到如下文所示的值。试验结果如图7所 示。 -气体发生器-

该排气口的总开口面积At(16个排气口，每个内径为3.0mm)为113mm2。

冷却器/滤器的松密度为4.03g/mm3。

冷却器/滤器在20℃下的对1000升/分钟的气流的压力损失为 300mmH2O(0.03kgf/cm2)。 -气体发生剂-

组合物(重量比)：

硝基胍/Sr(NO3)2/羧甲基纤维素钠盐/酸性粘土＝31.0/54.0/10.0/5.0

每个中空圆柱体形的气体发生剂药柱的外径为2.35mm，内径为0.69mm 并且长度为3.0mm。

在70kg/cm2压力下的线性燃烧速率为11mm/秒。

该气体发生剂药柱的总表面积为56804mm2(37g)。

该气体发生剂药柱的总表面积A对排气口的总开口面积At的比率(A/At) 为502。

“评价”

对如图7所示的容器压力试验的结果的计算数值显示其中的A/At等于 所述实施例的502时，该容器内的在85℃和20℃下的最大压力的差异约为 30kPa，而在20℃和-40℃下的压力差则为20kPa。因此，在85℃下与20 ℃下以及20℃与-40℃下最大容器压力的差异小于40kPa，这意味着该气 体发生器的工作性能几乎不受气温变化的影响。

而且，在85℃和20℃下以及20℃和-40℃下的最大容器内压的差异 均为在20℃下的最大输出压力(约为160kPa)的25％或更小。

通过如此描述的本发明，明显的是其可有许多变化方式。该变化并不被 认为是脱离了本发明的精神和范围，而所有的对本领域的熟练技术人员来说 显而易见的修改也包括在下列权利要求书的范围内。