ГЕНЕРАТОР ГАЗА ДЛЯ ПОДУШКИ БЕЗОПАСНОСТИ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2014 года по МПК B60R21/26 B60R21/264 B60R21/136 B60R21/134 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к пиротехническому газогенератору, содержащему пиротехнический заряд и предназначенному для надувания автомобильной подушки безопасности, называемой также аварийной предохранительной подушкой. В частности, изобретение относится к пиротехническому газогенератору с двумя режимами функционирования и приведением в действие командой перед ударом или во время удара.

Уровень техники

За два последних десятилетия в автомобильной промышленности были разработаны системы надувных подушек, предназначенных для защиты пассажиров машин в случае столкновения. Эти надувные подушки обычно надуваются с помощью горячих газов, подаваемых пиротехническими газогенераторами. В случае столкновения подушка должна надуваться быстро и оставаться надутой достаточно долго после удара. Соответственно, пиротехнические газогенераторы предназначены для срабатывания в короткий промежуток времени порядка нескольких десятков миллисекунд.

В настоящее время большинство автомобилей оснащены системами безопасности типа подушек безопасности, из которых большая часть срабатывает в тот момент, когда автомобиль приходит в действительный контакт с препятствием, то есть в случае совершившегося столкновения.

Это функционирование реализуется с помощью расположенных на конструкции автомобиля (обтекателях, боковых деталях) акселерометров, которые информируют об аварии центральную электронную систему управления. После проверки и обратной связи центральная система управления посылает электрический сигнал на пиротехнические системы надувной подушки.

Далее системы должны срабатывать в очень короткий промежуток времени и надувание подушек безопасности вынужденно происходит резко (примерно от 50 до 100 литров за 30-40 мс), что может травмировать пассажиров, если они неудачно расположены внутри автомобиля.

С недавнего времени стали использоваться новые детекторные системы на основе бесконтактных детекторов (видеокамер, датчиков инфракрасного излучения или сверхвысокочастотных датчиков и т.д.), позволяющих предсказать столкновение. Связанные с системой компьютерной обработки сигналов, эти детекторные системы позволяют надежно оценить неизбежность столкновения. По оценкам современного уровня знаний эти детекторные системы способны приводить в действие системы безопасности без риска ошибки за несколько сотен миллисекунд до столкновения. Благодаря тому что эти новые детекторные системы обеспечивают возможность срабатывания систем безопасности, в частности надувной подушки или подушек, раньше, чем в описанных традиционных системах, они позволяют производить надувание подушек за более длительное время, порядка 150 миллисекунд. При этом система работает менее резко, что снижает риск для пассажиров, неудачно расположенных внутри автомобиля в момент удара.

Однако поскольку эти новые детекторные системы обнаружения неизбежного столкновения еще не укоренились в практике, для конструкторов автомобилей желательно в данное время располагать двухрежимными пиротехническими системами, которые могут функционировать в зависимости от типа обнаружения, а именно срабатывать традиционным образом при обнаружении совершившегося столкновения, то есть надувать подушки безопасности быстро, например за время от 30 до 40 миллисекунд, или срабатывать «медленно» при обнаружении неизбежного столкновения, когда длительность надувания может составлять от 120 до 150 миллисекунд. Центральная система управления должна выбирать режим функционирования в зависимости от типа обнаружения и на основе данных, передаваемых различными датчиками.

Уже предложены технические решения для управления давлением внутри автомобильных подушек безопасности. Так например, в патентных документах US 5234229 и ЕР 1661766 описаны подушки безопасности, оснащенные пиротехническим газогенератором, позволяющим производить спуск газа помимо подушки. В этих системах осуществляется регулирование «утечки» из камеры сгорания в соответствии с желаемым режимом функционирования. В этих решениях не предусматривается управление самим пиротехническим газогенератором в зависимости от момента обнаружения столкновения.

Раскрытие изобретения

Соответственно, задачей изобретения является создание пиротехнического газогенератора, который обеспечивает возможность адаптации скорости надувания подушки безопасности автотранспортного средства в зависимости от того, обнаруживает ли детекторная система неизбежное столкновение или совершившееся столкновение.

Более конкретно, изобретение относится к пиротехническому газогенератору для автомобильной надувной подушки безопасности, отличающемуся тем, что он дополнительно содержит пиротехнический инициатор, расположенный в камере сгорания и выполненный с возможностью его привода в действие первой детекторной системой, предназначенной для обнаружения состояния неизбежного столкновения, и/или второй детекторной системой, предназначенной для обнаружения состояния совершившегося столкновения, проход для истечения газов между камерой сгорания и надувной подушкой, по меньшей мере, один клапан, выполненный с возможностью перемещения из первого положения, в котором он определяет первое проходное сечение истечения, ко второму положению, в котором он определяет второе проходное сечение истечения, бóльшее, чем первое проходное сечение истечения, или обратно, причем этот клапан приводится в действие таким образом, чтобы определять бóльшее проходное сечение истечения, если пиротехнический инициатор приводится в действие первой детекторной системой.

Скорость надувания подушки безопасности тем выше, чем больше расход газа на выходе камеры сгорания газогенератора. В свою очередь расход зависит от давления в камере сгорания, а давление зависит от соотношения между площадью прохода истечения газов от камеры сгорания внутрь подушки безопасности и площадью поверхности сгорания пиротехнического заряда. Для регулировки расхода на выходе камеры сгорания в соответствии с изобретением предложено изменять проходное сечение истечения газов от камеры сгорания внутрь подушки безопасности с помощью подвижного клапана. При этом в зависимости от типа обнаружения столкновения (предстоящего или произошедшего) можно определять первое проходное сечение истечения, обеспечивающее возможность «медленного» надувания подушки безопасности, или второе проходное сечение истечения, обеспечивающее возможность «быстрого» надувания. В том случае, когда столкновение обнаруживается детекторной системой неизбежного столкновения, газогенератор запускается командой перед ударом, и проходное сечение истечения газов регулируется таким образом, что надувание может производиться «медленно» и мягко, по сравнению с традиционными детекторными системами, благодаря использованию промежутка времени, полученного за счет предсказания удара. Другими словами, если пиротехнический инициатор приводится в действие детекторной системой определения состояния неизбежного удара, клапан устанавливается в положение определения наибольшего проходного сечения истечения. В противоположность этому в том случае, когда столкновение обнаруживается детекторной системой совершившегося столкновения, проходное сечение истечения газов регулируется таким образом, что надувание подушки безопасности производится достаточно быстро для защиты пассажиров во время и после удара. Другими словами, если пиротехнический инициатор приводится в действие детекторной системой определения совершившегося удара, клапан устанавливается в положение определения наименьшего проходного сечения истечения.

Пиротехнический заряд, встроенный в пиротехнический газогенератор по изобретению, должен быть пригоден для «медленного» или «быстрого» сгорания в зависимости от типа обнаружения столкновения (предстоящего или нет). В патентном документе FR 2915746 А1 описан состав пиротехнического заряда, пригодного для этих двух режимов сгорания.

Проход истечения газов может быть образован, например, по меньшей мере, двумя отверстиями, образованными в камере сгорания, а клапан выполнен с возможностью закрытия, по меньшей мере, одного из этих отверстий.

Клапан может быть выполнен, например, с возможностью перемещения из первого положения во второе или обратно под действием газа, высвобожденного пиротехническим зарядом, воспламененным пиротехническим инициатором привода.

В качестве примера клапан может быть выполнен в виде ползуна, который имеет возможность перемещения по прямолинейной траектории. Клапан может также представлять собой поворотный ползун, содержащий, по меньшей мере, одно отверстие, которое может быть установлено напротив, по меньшей мере, одного отверстия камеры сгорания, и, по меньшей мере, один направляющий скос, причем поворотный ползун выполнен с возможностью перемещения под действием поршня, приводимого газами, высвобожденными пиротехническим зарядом, воспламененным пиротехническим инициатором привода, во взаимодействии с направляющим скосом. Клапан может также быть выполнен в виде игольчатого клапана.

Согласно другому примеру осуществления изобретения клапан поджат пружиной в предварительно напряженном состоянии и освобождается инерционным устройством, активизирующимся при переходе порога замедления.

Согласно следующему примеру осуществления изобретения клапан поджат пружиной в предварительно напряженном состоянии и освобождается посредством плавкого предохранителя, соединенного с электрической цепью.

Согласно следующему примеру осуществления изобретения клапан поджат пружиной в предварительно напряженном состоянии и освобождается электромагнитным спусковым механизмом.

Изобретение относится также к комбинации надувной автомобильной подушки безопасности и описанного выше пиротехнического газогенератора, к которому присоединена эта надувная подушка.

Изобретение относится также к системе безопасности, предназначенной для надувания автомобильной подушки безопасности, содержащей описанный выше пиротехнический газогенератор, первую детекторную систему, предназначенную для обнаружения состояния неизбежного столкновения, и вторую детекторную систему, предназначенную для обнаружения состояния совершившегося столкновения.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение и его преимущества будут подробно описаны со ссылками на прилагаемые чертежи на примерах осуществления, не имеющих ограничительного характера. На чертежах:

фиг.1А и 1В изображают газогенератор в первом примере выполнения,

фиг.2А-2С изображают газогенератор во втором примере выполнения,

фиг.3А и 3В изображают газогенератор в третьем примере выполнения,

фиг.4А и 4В изображают газогенератор в четвертом примере выполнения,

фиг.5А и 5В изображают газогенератор в пятом примере выполнения,

фиг.6А и 6В изображают газогенератор в шестом примере выполнения,

фиг.7А и 7В изображают газогенератор в восьмом примере выполнения.

Осуществление изобретения

На фиг.1А и 1В показан пиротехнический газогенератор 10, предназначенный для надувания автомобильной подушки 12 безопасности. Газогенератор 10 содержит камеру 14 сгорания, которая сообщается с внутренней полостью подушки 12 безопасности через множество отверстий 16, 18, образующих проходы для истечения газов.

Для удобства описания осевое направление газогенератора 10 наружу определено как направление, в котором растягивается надувная подушка 12 безопасности, когда она надувается под действием газов, выходящих и камеры 14 сгорания (это направление представлено стрелкой D на фиг.1А). И наоборот, осевое направление внутрь определено как направление к конструкции, на которой укреплен газогенератор (например, приборная панель).

Далее, «быстрое» надувание или «медленное» надувание подушки безопасности определено следующим образом: считается, что надувание подушки 12 безопасности является «медленным», когда она начинает надуваться при обнаружении неизбежного столкновения. В этот момент удар еще не произошел. Соответственно, надувание производится более мягко с использованием имеющегося в распоряжении дополнительного промежутка времени в предвидении столкновения. В противоположность этому надувание подушки 12 безопасности считается быстрым, когда она начинает надуваться после обнаружения совершившегося столкновения.

В представленном примере осуществления камера 14 сгорания имеет кольцевую форму с осью А. Наружная торцевая стенка 20 камеры 14 сгорания, которая обращена к подушке 12 безопасности, имеет центральную часть 22, окруженную периферийной частью 24. Центральная часть 22, определенная в плоскости, перпендикулярной оси А камеры 14 сгорания, расположена с небольшим отступом внутрь газогенератора 10 по отношению к периферийной части 24. В показанном примере выполнения периферийная и центральная части наружной торцевой стенки 20 параллельны друг другу. В качестве варианта возможна коническая форма периферийной части 24 наружной торцевой стенки 20 камеры сгорания с расширением от центральной части 22 к наружной поверхности газогенератора 10.

В газогенераторе по фиг.1А и 1В два диаметрально противоположных отверстия 18 предусмотрены в периферийной части 24 и одно отверстие 16 образовано в центральной части 22. В качестве варианта может быть предусмотрено множество отверстий, распределенных по окружности на периферийной части 24 наружной торцевой стенки 20 камеры 14 сгорания. Можно также предусмотреть множество отверстий, распределенных на центральной части 22 камеры 14 сгорания.

В камере 14 сгорания помещен пиротехнический заряд 26, например блок твердого ракетного топлива или гранулированный заряд. Этот пиротехнический заряд 26 может быть воспламенен действием пиротехнического инициатора 28, расположенного в камере 14 сгорания.

Как показано на фиг.1А, пиротехнический инициатор 28 связан с двумя детекторными системами 30, 32 обнаружения столкновения и приводится в действие той из двух систем, которая срабатывает первой. Для удобства описания принято, что первая детекторная система 30 позволяет обнаруживать неизбежное столкновение благодаря бесконтактным датчикам типа видеокамеры или датчика инфракрасного излучения. Вторая детекторная система 32 предназначена для обнаружения совершившегося столкновения. В качестве примера на конструкции транспортного средства могут быть предусмотрены акселерометры (не показаны). Они информируют о столкновении центральную электронную систему управления, которая посылает на пиротехнический инициатор 28 электрический сигнал срабатывания.

Как показано на фиг.1А, газогенератор 10 содержит, по меньшей мере, один ползун, образующий клапан 34, расположенный в камере 14 сгорания и установленный с возможностью перемещения внутри нее по прямолинейной траектории, в частности вдоль оси А. Для этого ползун 34 содержит юбку 36, которая имеет высоту h1, меньшую высоты h2 камеры 14 сгорания, и может скользить вдоль радиальной стенки 38 камеры 14 сгорания. Ни нижнем по оси конце юбка 36 ползуна 34 содержит кольцевой буртик 40, отходящий по углом 90° внутрь ползуна 34. Как показано на фиг.1А, этот кольцевой буртик 40 может входить в кольцевую канавку 42 ответной формы во внутренней торцевой стенке 44 камеры 14 сгорания.

Благодаря описанному решению ползун 34 может перемещаться вокруг пиротехнического заряда 26 между первым положением по фиг.1А, в котором ползун 34 упирается во внутреннюю торцевую стенку 44 камеры 14 сгорания, и вторым положением по фиг.1В, в котором ползун 34 может упираться в центральную часть 22 наружной торцевой стенки 20 камеры 14 сгорания, закрывая отверстие 16 в этой центральной части 22.

В любом положении ползуна 34 внутри камеры 14 сгорания истечение генерируемых пиротехническим зарядом 26 газов наружу от ползуна 34 и затем внутрь подушки 12 безопасности обеспечивается через отверстия 48, предусмотренные в наружной торцевой стенке 46 ползуна 34. Предпочтительно отверстия 48 расположены напротив отверстий 18 в периферийной части 24 наружной торцевой стенки 20 камеры 14 сгорания. По дальнейшему описанию будет понятно, что отверстия 48 не должны быть расположены напротив центральной части 22. Когда ползун 34 находится в первом положении, совокупность отверстий 16, 18 наружной торцевой стенки камеры 14 сгорания образует первое проходное сечение истечения газов. Когда ползун 34 находится во втором положении, второе проходное сечение истечения газов, меньшее чем первое, определяется только отверстиями 18 в периферийной части 24 наружной поверхности 20 камеры 14 сгорания.

Массовый расход потока от блока твердого ракетного топлива или гранулированного заряда тем больше, чем больше давление Р в камере 14 сгорания, при этом давление Р зависит от соотношения между площадью отверстий 16, 18 истечения газов и площадью поверхности блока твердого ракетного топлива или гранулированного заряда. Таким образом, для одного и того же блока твердого ракетного топлива в камере 14 сгорания расход газов, истекающих к подушке 12 безопасности, тем больше, чем меньше проходное сечение истечения газов, поскольку давление Р внутри камеры 14 сгорания при этом выше. Из этого следует, что подушка 12 безопасности надувается быстрее в том случае, когда ползун 34 находится в своем втором положении, чем в том случае, когда ползун 34 находится в своем первом положении.

На фиг.1А пиротехнический газогенератор 10 показан в исходном состоянии. Ползун 34 находится в своем первом положении, и проходное сечение истечения газов между камерой 14 сгорания и надувной подушкой 12 безопасности максимально.

Как было указано выше, пиротехнический инициатор 28 связан как с первой, так и со второй детекторными системами 30, 32. В том случае, когда первая детекторная система 30 срабатывает первой, то есть если обнаружено предстоящее неизбежное столкновение, пиротехнический инициатор 28 воспламеняет пиротехнический заряд 26 до удара и подушка 12 безопасности надувается «медленно» под действием газов, выходящих через множество отверстий 16, 18 камеры 14 сгорания.

Рассмотрим случай, когда первая детекторная система 30 не сработала. Вторая, более надежная детекторная система 32 обнаруживает столкновение в момент удара и немедленно приводит в действие пиротехнический инициатор 28, который воспламеняет пиротехнический заряд 26. В этот момент, если бы газогенератор 10 оставался в исходном положении (фиг.1А), расход газов, исходящих из камеры 14 сгорания, был бы слишком низок и не позволил бы вовремя полностью надуть подушку 12 безопасности. Подушка 12 безопасности не была бы достаточно надутой для защиты пассажиров транспортного средства от воздействия удара.

Соответственно, в газогенераторе 10 по изобретению предусмотрено, что образующий клапан 34 ползун может переместиться из своего первого положения (фиг.1А) во второе положение (фиг.1В) при обнаружении совершившегося столкновения второй детекторной системой 32. Для этого на внутренней боковой стороне камеры 14 сгорания помещен пиротехнический инициатор 50 привода, связанный со второй детекторной системой 32 и приводимый в действие исключительно этой системой. Когда пиротехнический инициатор 50 привода приводится в действие, он высвобождает газ в полость, образованную кольцевой канавкой 42 камеры 14 сгорания и кольцевым буртиком 40 ползуна 34. Этот газ, передавая усилие на кольцевой буртик 40, вызывает перемещение ползуна 34 из первого положения во второе. В этом втором положении проходное сечение истечения газов, первоначально образуемое совокупностью отверстий 16, 18 камеры сгорания, уменьшается (на площадь отверстия 16 в центральной части 22), так что расход газов на выходе камеры 14 сгорания увеличивается. Таким образом, когда обнаружено совершившееся столкновение, газогенератор 10 обеспечивает «быстрое» надувание подушки 12 безопасности, что позволяет обезопасить пассажиров транспортного средства.

Может быть также предусмотрено, что пиротехнический инициатор 50 привода приводится в действие второй детекторной системой 32 даже в том случае, когда перед этим правильно сработала первая детекторная система 30. При этом надувание подушки 12 безопасности будет производиться в два этапа, «медленно» до срабатывания второй детекторной системы 32, а затем более быстро.

На фиг.2А-2С газогенератор по изобретению показан во втором примере выполнения. Числовые обозначения элементов, которые являются общими с первым примером выполнения, одинаковы во всем последующем описании.

Во втором примере выполнения камера 14 сгорания снабжена четырьмя отверстиями 18, 18', распределенными диаметрально противоположно на наружной торцевой стенке 20. Очевидно, что в других примерах выполнения в камере сгорания может быть выполнено другое число отверстий с другим их расположением.

Внутри камеры 14 сгорания образующий клапан ползун 34 установлен с возможностью поворота вокруг оси 56, проходящей по оси А.

Для привода поворота ползуна 54 газогенератор 10 содержит пиротехнический инициатор 66 привода. В ответ на передаваемый детектором столкновения сигнал привода в действие пиротехнический инициатор 66 привода может воспламенять высвобождающий газы пиротехнический заряд, что позволяет перемещать поршень 70. Как показано на фиг.2С, поршень 70 установлен напротив направляющего скоса 72 поворотного ползуна 54. Таким образом, когда пиротехнический инициатор 66 привода приводится в действие, поршень 70 упирается в направляющий скос 72 ползуна 54, вызывая поворот ползуна 54 внутри камеры 14 сгорания.

На своем наружном осевом конце ползун 54 содержит кольцевой буртик 58, который прижат к наружной торцевой стенке 20 камеры 14 сгорания. С другой стороны донная стенка 60 ползуна 54 прижата ко внутренней торцевой стенке 44 камеры 14 сгорания. На чертежах видно, что в донной стенке 60 ползуна 54 предусмотрено отверстие 62 для связи между пиротехническим инициатором 28 и пиротехническим зарядом 26, помещенным в камере 14 сгорания и окруженным ползуном 54.

Кольцевой буртик 58 ползуна 54 снабжен двумя отверстиями 64, каждое из которых может устанавливаться напротив отверстия 18 камеры 14 сгорания. Радиальная ширина L1 кольцевого буртика предусмотрена такой, чтобы он не перекрывал два отверстия 18', расположенные радиально ближе к центру камеры 14 сгорания.

В данном примере выполнения отверстия 18 камеры 14 сгорания и отверстия 64 ползуна могут устанавливаться таким образом, что для первого углового положения ползуна 54 внутри камеры 14 сгорания они определяют первое проходное сечение истечения газов между камерой 14 сгорания и надувной подушкой 12 безопасности. В рассматриваемом примере это первое проходное сечение истечения газов равно сумме проходных сечений совокупности отверстий 18, 18' камеры 14 сгорания. Два смещенных радиально внутрь отверстия 18' не имеют контакта с кольцевым буртиком 58 и открыты. Два других отверстия 18, расположенных радиально ближе к наружной части камеры 14 сгорания, сообщаются с отверстиями 64 ползуна 54 и за счет этого также обеспечивают истечение газов.

Путем углового перемещения в камере 14 сгорания поворотный ползун 54 может смещаться во второе положение, в котором определено второе проходное сечение истечения газов, меньшее первого проходного сечения истечения, определенного выше. Когда ползун 54 находится в своем втором положении, два отверстия 18 камеры 14 сгорания, расположенных напротив кольцевого буртика 58 ползуна 54, оказываются закрытыми этим буртиком, в то время как два других отверстия 18' продолжают обеспечивать проход газов между камерой 14 сгорания и внутренней полостью подушки 12 безопасности.

На фиг.2А газогенератор 10 показан в своем исходном состоянии. Ползун 54 находится в своем первом угловом положении, так что проходное сечение истечения максимально. Как и в первом примере выполнения, пиротехнический инициатор связан с двумя детекторными системами 30, 32 столкновения, а пиротехнический инициатор 66 привода связан только со второй детекторной системой 32. Если первая детекторная система 30 обнаруживает неизбежное столкновение, пиротехнический инициатор 28 приводится в действие и воспламеняет пиротехнический заряд 26. Проходное сечение истечения газов остается максимальным, так что подушка 12 безопасности надувается «медленно».

В случае срабатывания второй детекторной системы 32 она одновременно приводит в действие пиротехнический инициатор 66 привода. При этом пиротехнический инициатор 66 привода воспламеняет пиротехнический заряд, высвобождающий газы в полость 76 поршня. Расположенный напротив направляющего скоса 72 ползуна 54 поршень 70 перемещается наружу в осевом направлении А под действием газов, высвобожденных пиротехническим зарядом. Благодаря направляющему скосу 72 поршень 70 приводит во вращение ползун 54. При этом проходное сечение истечения газов уменьшается, что вызывает повышение давления внутри камеры 14 сгорания и повышение расхода выхода газов, а следовательно, и повышение скорости надувания подушки 12 безопасности, которая надувается «быстро».

На фиг.3А и 3В пиротехнический газогенератор по изобретению показан в третьем примере выполнения. Как и в двух предыдущих примерах выполнения, пиротехнический газогенератор 10 содержит пиротехнический инициатор 28, который связан с первой детекторной системой 30 и второй детекторной системой 32 и может приводиться в действие той из двух детекторных систем 30, 32, которая срабатывает первой.

Как показано на фиг.3А, сходным образом с первым примером выполнения, описанным со ссылками на фиг.1А и 1В, камера 14 сгорания имеет наружную торцевую стенку 20, содержащую периферийную часть 24, в которой образованы два отверстия 18 для выхода газов, и центральную часть 22, в которой образовано одно отверстие 16 для выхода газов. Разумеется, в других примерах выполнения камера сгорания может имеет другое число выпускных отверстий с другим их расположением.

Напротив отверстия 16, образованного в центральной части 22 торцевой стенки 20 камеры 14 сгорания, предусмотрен пиротехнический инициатор 80 привода, связанный со второй детекторной системой 32. На нем установлен цилиндрический стержень 82, который оканчивается образующей клапан иглой 84. Цилиндрический стержень 82 установлен с возможностью скольжения в цилиндрической направляющей опорной поверхности 86, предусмотренной в камере 14 сгорания. Путем воспламенения заряда пиротехнический инициатор 80 привода вызывает высвобождение газов внутри цилиндрического стержня 82. Под действием высвобожденных газов она скользит внутри направляющей опорной поверхности 86 в осевом направлении А наружу, так что игла 84 закрывает отверстие 16 камеры 14 сгорания.

Как и в двух предыдущих примерах выполнения, газогенератор 10 выполнен таким образом, что в его исходном состоянии совокупность отверстий 16, 18 камеры 14 сгорания обеспечивает проход газов к подушке 12 безопасности и определяет первое проходное сечение истечения газов. Проходное сечение истечения уменьшается, если срабатывает вторая детекторная система 32. Это может осуществляться, когда первая детекторная система 30 не сработала правильно или если генератор 10 предусмотрен для того, чтобы вторая детекторная система 32 срабатывала при ударе, даже когда первая детекторная система 30 уже запустила «медленное» надувание подушки 12 безопасности. В последнем случае надувание осуществляется в два этапа: «медленная» фаза перед уларом и «быстрая» фаза после удара.

На фиг.4А и 4В показан четвертый пример выполнения.

Как показано на фиг.4А, здесь газогенератор 10 содержит клапан 90, выполненный с возможностью упора в наружную поверхность наружной торцевой стенки 20 камеры 14 сгорания, чтобы закрывать отверстие 16, образованное в центральной части 22. В варианте выполнения клапан 90 может быть предназначен для закрытия любого другого отверстия в камере 14 сгорания.

Клапан 90 соединен в центре с поршневым штоком 92, который проходит через отверстие 16 камеры 14 сгорания. Этот шток соединен с поршнем, который может скользить в кольцевой обойме 96, предусмотренной в камере 14 сгорания газогенератора и образующей поршневую полость 98.

Газогенератор содержит пиротехнический инициатор 100 привода, который здесь приводится в действие первой детекторной системой 30 и предусмотрен для воспламенения пиротехнического заряда для высвобождения в поршневой полости 98 газов, предназначенных для перемещения поршня в осевом направлении А.

Функционирование газогенератора происходит обратным образом по сравнению с предыдущими примерами выполнения.

Первоначально клапан 90 позиционирован на закрытие отверстия 16 центральной части 22 камеры 14 сгорания и за счет этого определяет ограниченное проходное сечение истечения газов, что обеспечивает возможность «быстрого» надувания подушки безопасности.

Как было указано выше, пиротехнический инициатор 28 связан с двумя детекторными системами 30, 32, в то время как пиротехнический инициатор 100 привода связан только с первой детекторной системой 30 обнаружения неизбежного столкновения.

Если первая детекторная система 30 обнаруживает неизбежное столкновение, она приводит в действие одновременно пиротехнический инициатор 28 и пиротехнический инициатор 100 привода. Пиротехнический инициатор 28 инициирует воспламенение пиротехнического заряда 26, расположенного в камере 14 сгорания, и, следовательно, надувание подушки 12 безопасности. В то же самое время пиротехнический инициатор 100 привода воспламеняет пиротехнический заряд, расположенный в поршневой полости 98, что вызывает перемещение поршня 94 и клапана 90 наружу от газогенератора 10 в направлении по стрелке D. При этом отверстие 16 в центральной части 22 открывается, и проходное сечение истечения газов на выходе камеры 14 сгорания увеличивается. За счет такого решения можно обеспечивать «медленное» надувание подушки 12 безопасности в том случае когда обнаружено предстоящее столкновение.

В случае неполадок в работе первой детекторной системы 30 вторая детекторная система 32 приводит в действие пиротехнический инициатор 28 и клапан 90 остается в своем исходном положении закрытия отверстия 16, обеспечивая «быстрое» надувание подушки безопасности.

На фиг.5А и 5В пиротехнический газогенератор 10 по изобретению показан в пятом примере выполнения.

Как и в четвертом примере выполнения, газогенератор 10 приводится в действие таким образом, что проходное сечение истечения газов отрегулировано по умолчанию на обеспечение «быстрого» надувания подушки 12 безопасности.

На фиг.5А газогенератор 10 показан в своем исходном состоянии. Отверстие 102 образовано в наружной торцевой стенке камеры 14 сгорания. В исходном состоянии отверстие 102 частично закрыто клапаном 108, который благодаря шарнирному креплению выполнен с возможностью поворота вокруг оси В, перпендикулярной оси А камеры сгорания. Этот шарнир может быть образован простым надрезом, выполненным в наружной торцевой стенке камеры сгорания, что придает клапану определенное сопротивление потоку газов, высвобожденных в камере 14 сгорания.

Газогенератор 10 здесь также содержит пиротехнический инициатор 28, который связан с первой и второй детекторными системами 30, 32 и может приводиться в действие любой из двух систем, которая срабатывает первой.

Кроме того, газогенератор 10 содержит связанный с первой детекторной системой 30 пиротехнический инициатор 104 привода, над которым предусмотрен цилиндрический газоотвод 106, выходящий на клапан 108 в наружной торцевой стенке камеры 14 сгорания. Как показано на фиг.5А, ширина L2 клапана больше диаметра D1 цилиндрического газоотвода 106.

Под действием газов, высвобожденных в цилиндрическом газоотводе 106 пиротехническим зарядом, воспламененным пиротехническим инициатором 104 привода, клапан 108 может поворачиваться вокруг оси В в наружную сторону от газогенератора 10. Поскольку клапан 108 имеет ширину больше цилиндрического газоотвода 106, проходное сечение истечения газов из камеры 14 сгорания увеличивается.

В описанном выше случае, когда шарнир клапана 108 образован простым надрезом в наружной торцевой стенке 20 камеры 14 сгорания, приданное клапану 108 сопротивление таково, что он поднимается только под действием газов, высвобожденных в газоотводе 106 в результате срабатывания пиротехнического инициатора 104 привода.

Когда первая детекторная система 30 идентифицирует предстоящее столкновение, она одновременно приводит в действие пиротехнический инициатор 28 и пиротехнический инициатор 104 привода для того, чтобы, с одной стороны, вызвать надувание подушки 12 безопасности и, с другой стороны, вызвать поворот клапана 108 под действием высвобожденных в цилиндрическом газоотводе 106 газов для увеличения проходного сечения истечения газов. При этом давление внутри камеры 14 сгорания снижается, расход выхода газов уменьшается и подушка 12 безопасности надувается «медленно».

В случае нарушения работы первой детекторной системы 30 вторая детекторная система 32 приводит в действие только пиротехнический инициатор 28, который высвобождает газы, выходящие к подушке безопасности через отверстие 102, сечение которого в этот момент минимально. Соответственно, подушка безопасности надувается «быстро».

На фиг.6А и 6В показан шестой пример осуществления изобретения.

В этом примере осуществления в исходном состоянии отверстие 16 для истечения газов, предусмотренное в центральной части камеры 14 сгорания, закрыто клапаном 110, который упирается в наружную поверхность наружной торцевой стенки 20 камеры 14 сгорания. Этот клапан 110 соединен со штоком 112, который проходит через камеру 14 сгорания и заканчивается на противоположном конце, расположенном снаружи камеры сгорания, головкой 114, в которой образован паз 116 фиксации. В примере осуществления по фиг.6А и 6В паз 116 фиксации выполнен в виде окружной канавки.

Клапан 110 прижимается наружу от газогенератора 10 в осевом направлении А пружиной 118 сжатия, которая упирается с одной стороны в нижнюю внутреннюю поверхность 120 головки 114 и с другой стороны в стенку 122 газогенератора 10, противоположную нижней внутренней поверхности 120.

Когда газогенератор 10 находится в исходном состоянии по фиг.6А, отверстие 16 камеры сгорания закрыто клапаном 110. Клапан удерживается в этом положении против действия толкающей его наружу пружины 118 фиксирующим стержнем 124, который проходит перпендикулярно штоку 112 клапана 110 и в исходном состоянии входит в паз 116 фиксации головки 114.

Фиксирующий стержень 124 проходит через неподвижную опору 127, предусмотренную в газогенераторе 10. Дополнительно стержень 124 снабжен упором 125, который взаимодействует с возвратной пружиной 126, упирающейся с одной стороны в неподвижную опору 127 и с другой стороны в упор 125, для удержания фиксирующего стержня в пазе 116 фиксации головки 114.

Фиксирующий стержень 124 изготовлен из намагничиваемого материала, например из мягкой стали. Как показано на фиг.6А, он окружен электромагнитной катушкой 130, связанной с первой детекторной системой 30 обнаружения неизбежного столкновения.

Под действием электрического импульса электромагнитная катушка 130 может вызывать радиальное перемещение фиксирующего стержня наружу против возвратного действия пружины 126.

Образованный фиксирующим стержнем 124 и пазом 116 фиксации узел образует электромагнитный спусковой механизм.

Газогенератор 10 функционирует следующим образом.

В исходном положении клапан 110 закрывает отверстие 16 камеры сгорания. В этой конфигурации проходное сечение истечения газов равно сумме проходных сечений отверстий 18, образованных в периферийной части 24 наружной торцевой стенки 20. В случае обнаружения совершившегося столкновения газогенератор 10 обеспечивает «быстрое» надувание подушки 12 безопасности.

Электромагнитная катушка 130 питается от источника тока, связанного с первой детекторной системой 30 обнаружения неизбежного столкновения. Если первая детекторная система 30 срабатывает, пиротехнический инициатор 28 приводится в действие для инициирования сгорания пиротехнического заряда 26 и одновременно электрический импульс посылается на электромагнитную катушку 130. Посредством магнитных сил электромагнитная катушка 130 вызывает перемещение фиксирующего стержня 124 в радиальном направлении, показанном стрелкой F на фиг.6В. При своем радиальном перемещении фиксирующий стержень 124 выходит из паза 116 фиксации и за счет этого допускает осевое перемещение клапана 110, который прижимается пружиной 118 наружу от газогенератора 10 в осевом направлении А. Ход штока 112 ограничен упором головки 114 во внутреннюю торцевую стенку 44 камеры 14 сгорания. В этот момент клапан 110 удален от отверстия 16 камеры 14 сгорания, и проходное сечение истечения газов увеличивается, так что подушка 12 безопасности может надуваться «медленно».

Следует заметить, что в трех последних описанных примерах осуществления со ссылками на фиг.4А-6В невозможен режим, при котором генератор 10, запущенный на выполнение «медленного» надувания подушки безопасности, на втором этапе выполняет ее быстрое надувание после срабатывания второй детекторной системы. Для этих трех примеров осуществления и в том случае, когда первая детекторная система 30 функционирует нормально, надувание подушки безопасности может производиться только с «медленной» скоростью.

Согласно седьмому примеру осуществления, близкому к описанному шестому примеру, электромагнитный спусковой механизм заменен плавким предохранителем, связанным с электрической цепью. Плавкий предохранитель, как и фиксирующий стержень по фиг.6А и 6В, позволяет удерживать шток 112 клапана 110 в его оттянутом положении посредством захода в паз 116 фиксации головки 114. При обнаружении неизбежного столкновения первая детекторная система посылает в электрическую цепь электрический импульс, в результате чего плавкий предохранитель нагревается и плавится, освобождая шток 112 клапана 110. Поскольку клапан поджат предварительно напряженной пружиной 118, он мгновенно выдвигается наружу от газогенератора 10 и освобождает отверстие 16 камеры 14 сгорания.

На фиг.7А и 7В газогенератор по изобретению показан в восьмом примере выполнения.

Как и в шестом примере осуществления, показанном на фиг.6А и 6В, газогенератор содержит клапан 130, который может закрывать отверстие 16, образованное в наружной торцевой стенке 20 камеры 14 сгорания. Клапан продолжен штоком 132, заканчивающимся головкой 134, в которой образован паз 136 фиксации. Как и в описанном выше шестом примере осуществления, клапан 130 прижимается наружу от газогенератора 10 предварительно напряженной пружиной 138, которая упирается в нижнюю внутреннюю поверхность 140 головки 134 и в опорную стенку 142 газогенератора 10, противоположную внутренней поверхности 140.

Как показано на фиг.7А, здесь клапан 130 выполнен в виде иглы.

В состоянии покоя клапан 130 удерживается в положении открытия отверстия 16 камеры 14 сгорания. В этом положении газогенератор 10 настроен на режим «медленного» надувания подушки безопасности, когда проходное сечение истечения газов из камеры 14 сгорания максимально.

Клапан 130 удерживается в своем положении фиксирующим стержнем 144, конец которого вставлен в паз 136 фиксации штока 134 клапана 130. Фиксирующий стержень заканчивается грузом 146 и опирается на шар 148, помещенный в углублении 150, образованном в стенке 142 газогенератора 10. Эти элементы образуют инерционное устройство, активизирующееся при переходе порога замедления.

Во время удара под действием резкого замедления транспортного средства шар 148 выходит из углубления 150, в которое он помещен. Под действием груза 146, соединенного со стержнем 144, стержень поворачивается вокруг оси J поворота, выводя свой конец из паза 136 фиксации в головке 134 штока 132.

Клапан 130, прижимаемый наружу от газогенератора в осевом направлении А пружиной 138 сжатия, перемещается внутри камеры сгорания до положения закрытия отверстия 16. В этом состоянии проходное сечение истечения газов уменьшается, давление внутри камеры сгорания и расход выходящих газов повышаются и надувание подушки 12 безопасности осуществляется быстро.

Как показано на чертежах, пиротехнический инициатор 28 связан с двумя детекторными системами 30 и 32. Когда срабатывает первая детекторная система 30, надувание может начинаться с первой, «медленной» фазы. Затем, когда происходит столкновение, инерционное устройство освобождает клапан 130 и надувание продолжается более быстро. В случае отказа первой детекторной системы 30 вторая детекторная система 32 приводит в действие пиротехнический инициатор 28 в момент удара и инерционное устройство обеспечивает такой режим газогенератора, что надувание подушки безопасности может выполняться достаточно быстро.

Группа изобретений относится к пиротехническому газогенератору (10) для автомобильной надувной подушки (12) безопасности, а также к узлу надувной подушки и системе безопасности для надувания подушки с таким газогенератором. Газогенератор содержит пиротехнический заряд и пиротехнический инициатор (28), расположенный в камере (14) сгорания и выполненный с возможностью его приведения в действие первой детекторной системой (30), предназначенной для обнаружения состояния неизбежного столкновения, и/или второй детекторной системой (32), предназначенной для обнаружения состояния совершившегося столкновения, проход (16, 18) для истечения газов между камерой (14) сгорания и надувной подушкой (12) и, по меньшей мере, один клапан (34), выполненный с возможностью перемещения из первого положения, в котором он определяет первое проходное сечение истечения, ко второму положению, в котором он определяет второе проходное сечение истечения, большее, чем первое проходное сечение истечения, или обратно. В частности, клапан (34) приводится в действие таким образом, чтобы определять большее проходное сечение истечения, когда пиротехнический инициатор (28) приводится в действие первой детекторной системой (30). Обеспечивается возможность адаптации скорости надувания в зависимости от того, совершено столкновение или оно неизбежно. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Пиротехнический газогенератор для автомобильной надувной подушки безопасности, содержащий пиротехнический заряд, отличающийся тем, что дополнительно содержит:
- пиротехнический инициатор, расположенный в камере сгорания и выполненный с возможностью приведения его в действие первой детекторной системой, предназначенной для обнаружения состояния неизбежного столкновения, и/или второй детекторной системой, предназначенной для обнаружения состояния совершившегося столкновения;
- проход для истечения газов между камерой сгорания и надувной подушкой и
- по меньшей мере, один клапан, выполненный с возможностью перемещения из первого положения, в котором он определяет первое проходное сечение истечения, во второе положение, в котором он определяет второе проходное сечение истечения, большее, чем первое проходное сечение истечения, или наоборот, причем этот клапан выполнен таким образом, чтобы определять большее проходное сечение истечения, если пиротехнический инициатор приводится в действие первой детекторной системой.

2. Пиротехнический газогенератор по п.1, отличающийся тем, что проход для истечения газов образован, по меньшей мере, двумя отверстиями, образованными в камере сгорания, а клапан выполнен с возможностью закрытия, по меньшей мере, одного из этих отверстий.

3. Пиротехнический газогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что клапан выполнен с возможностью перемещения под действием газа, высвобожденного пиротехническим зарядом, воспламененным пиротехническим инициатором привода.

4. Пиротехнический газогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что клапан выполнен в виде ползуна, который имеет возможность перемещения по прямолинейной траектории.

5. Пиротехнический газогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что клапан выполнен в виде поворотного ползуна, содержащего, по меньшей мере, одно отверстие, которое может быть установлено напротив, по меньшей мере, одного отверстия камеры сгорания, и, по меньшей мере, один направляющий скос, причем поворотный ползун выполнен с возможностью перемещения под действием поршня, приводимого в движение газами, высвобожденными пиротехническим зарядом, воспламененным пиротехническим инициатором привода, во взаимодействии с направляющим скосом.

6. Пиротехнический газогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что клапан выполнен в виде игольчатого клапана.

7. Пиротехнический газогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что клапан поджат пружиной в предварительно напряженном состоянии, которая освобождается инерционным устройством, срабатывающим при превышении порога замедления.

8. Пиротехнический газогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что клапан поджат пружиной в предварительно напряженном состоянии, которая освобождается посредством плавкого предохранителя, соединенного с электрической цепью.

9. Пиротехнический газогенератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что клапан поджат пружиной в предварительно напряженном состоянии, которая освобождается электромагнитным спусковым механизмом.

10. Узел надувной автомобильной подушки безопасности и связанного с ней пиротехнического газогенератора, охарактеризованного в любом из пп.1-9.

11. Система безопасности для надувания автомобильной подушки безопасности, содержащая:
пиротехнический газогенератор, охарактеризованный в любом из пп.1-9,
первую детекторную систему для обнаружения состояния неизбежного столкновения и
вторую детекторную систему для обнаружения состояния совершившегося столкновения.