專利名稱:氣體發(fā)生器的點火裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及起爆器和雷管，并特別是涉及熱線起爆器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的汽車需要許多致動各種安全系統(tǒng)的電子起爆器。最為人們所熟知的是各種類型的安全氣囊，不過也有需要起爆器的其它裝置，包括座椅安全帶張緊器以及用以減少行人災(zāi)禍的發(fā)動機(jī)罩升降器。高可靠度、低成本以及最小的環(huán)境污染是這些裝置需要重點考慮的問題。由基于有毒金屬的引炸藥所導(dǎo)致的環(huán)境污染是人們特別關(guān)注的，盡管在單個雷管中所使用的量是很少的。起爆藥料所產(chǎn)生的氣體可能會引入車輛乘坐者在其中呼吸的車輛中，至少在理論上會產(chǎn)生有毒金屬外泄的問題。人們對可能的有毒金屬污染問題更加敏感，且已引出了控制諸如包含鉛和汞的有毒金屬化合物的使用的規(guī)定。
人們需要一種用于氣體發(fā)生器的起爆器，它成本低廉、可靠且不使用有毒金屬化合物。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明提供一種起爆器和氣體發(fā)生器，它包括基本為矩形且呈平板形式的一電路板，該電路板有一長向尺寸和一短向尺寸，并且一第一跡線沿著電路板的長向尺寸從一引線端延伸到一熱線端，基本平行于第一跡線的一第二跡線沿著電路板的長向尺寸從引線端延伸到熱線端；在引線端連接至第一跡線的一第一電源連接結(jié)構(gòu)；在引線端連接至第二跡線的一第二電源連接結(jié)構(gòu)；在電路板的熱線端處連接在第一跡線和第二跡線之間的一熱線電阻；連接在第一跡線和第二跡線之間的、一用于抑制高壓的裝置，且該裝置位于電路板的第一端與第二端之間；圍繞第一電源連接結(jié)構(gòu)和第二電源連接結(jié)構(gòu)的一鐵氧體磁芯，且該磁芯位于電路板附近；一模制的塑料插塞，其中，鐵氧體磁芯、電路板的第一端以及齊納二極管位于該模制的塑料插塞內(nèi)，模制塑料插塞具有形成一密封表面的部分；覆層熱線電阻的一定量的起爆組合物；以及含有一定量的氣體生成顆粒的一罐子，該罐子定位成接納電路的第二端和熱線電阻，且在密封表面處對模制的塑料插塞氣密封。
本發(fā)明的一個特征是提供一種成本低廉的起爆器。
本發(fā)明的另一個特征是提供一種不含有毒金屬化合物的起爆器。
本發(fā)明的再有一個特征是提供一種保護(hù)免受射頻和靜電放電影響的起爆器。



結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)的說明，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得清楚。
圖1是本發(fā)明起爆器的剖視的前視圖，示出其安裝在汽車的一固定裝置內(nèi)的情況。
圖2是圖1所示起爆器的分解的等軸視圖。
圖3是圖1所示起爆器的裝配方法的流程圖。
具體實施方式
參見圖1-3，其中用相同的標(biāo)號標(biāo)示相似的零件，圖1中示出了一起爆器20。起爆器20具有一矩形電路板22，兩銅跡線24設(shè)置在該電路板上。導(dǎo)線26在電路板22的一第一端28處連接至各銅跡線24。導(dǎo)線26在連接到電路板22之前先穿過鐵氧體磁芯30中的孔40，然后向下延伸穿過電路板中的孔32，所述孔32設(shè)置在銅跡線24的開始部分之前，如圖1和2所示。然后導(dǎo)線向上穿過電路板22中的孔34，所述孔34也穿過銅跡線24。導(dǎo)線26設(shè)有覆蓋其的覆層36。導(dǎo)線26的剝?nèi)ジ矊拥牟糠?8向上延伸穿過孔34。剝?nèi)ジ矊拥牟糠?8通過回流焊接工藝焊接在銅跡線24上。
鐵氧體磁芯30構(gòu)造成單個零件，并帶有接納導(dǎo)線26的兩個孔40。鐵氧體磁芯30定位在電路板22的第一端28附近。鐵氧體磁芯30的電感阻止諸如由電磁干擾所產(chǎn)生的高頻電壓的傳輸。導(dǎo)線26和銅跡線24形成延伸穿過一塑料插塞58的導(dǎo)電裝置。
電路板22設(shè)有一第二或熱線端42，該端部被在兩銅跡線24之間的一狹槽46分成兩個部分44。銅跡線24在狹槽46的兩側(cè)形成加大的焊接墊48。一電橋電阻50包括沉積的一氮化鉭或Nichrome的一表面，并安裝在銅跡線24的焊接墊48之間。橋接電阻較佳的是安裝成其上形成電阻的表面52面對焊接墊48。這樣的安裝方式有利于電橋電阻的回流焊接或波動焊接安裝，并且因為這樣安裝而設(shè)置狹槽46，以使起爆藥料56可與形成電阻50的表面52相接觸。為了說明的目的，電阻50在圖1和2中所示為面向離開電路板22，但較佳的是如上所述面向電路板的。
一齊納二極管54安裝成橫跨銅跡線24，并定位在電橋電阻50與焊接在銅跡線24上的導(dǎo)線26的剝?nèi)ジ矊拥牟糠?8之間。齊納二極管54選擇成在一電壓下沿向前方向傳導(dǎo)，該電壓稍稍超過致動起爆組合物或藥料56所需的向前全火力電壓。在向后方向，齊納二極管以非常小的施加電壓進(jìn)行傳導(dǎo)。以這種方式，齊納二極管防止點火器被任何極性不正確的電壓、或者任何被超過向前全火力電壓的電壓起爆。因為對于大部分的半個交變施加電壓的循環(huán)而言，齊納二極管54起作一短路件的作用，故將任何交變電壓限制為全火力電壓的一半左右。因此，齊納二極管形成用于抑制對導(dǎo)線26施加高壓電流的裝置。
電路板22、鐵氧體磁芯30以及導(dǎo)線部分38包含在玻璃填充的尼龍6，6插塞58內(nèi)。通過鑲嵌模制來形成尼龍插塞58，亦即鐵氧體磁芯和電路板放置在注塑模具中，并將尼龍注塑到圍繞磁芯和電路板的一凹腔中。尼龍插塞58的外表面60包括一第一圓柱表面62，該圓柱表面62鄰接一第一徑向表面64。罐子66用極軟的、薄型規(guī)格的低合金鋁構(gòu)造而成。鋁罐66有一上圍緣68，該圍緣基本鄰接第一徑向表面64。鋁罐66通過一定量的粘結(jié)劑70來粘合到第一徑向表面62，該粘結(jié)劑70可以是可從美國印第安納州Lord Corporation ofIndianapolis購得的雙部件PolyAmid環(huán)氧樹脂、并結(jié)合使用其輔助的Thermoset，所述環(huán)氧樹脂的零件號為WHJ-03-240-A，所述環(huán)氧樹脂催化劑的零件號為WHJ-03-148-B。鋁罐包含一定量的氣體生成劑72，諸如5-氨基四唑。
起爆器20通常通過壓接(crimp)在一固定裝置74內(nèi)(如圖1所示)而安裝在一安全氣囊殼體(未示出)或其它氣體致動的裝置上。固定裝置74可以是安全氣囊殼體或者其它安全系統(tǒng)的一部分，且包括緊挨地位于鋁罐66的圓柱壁78上并支承該壁78的部分76。固定裝置74還具有一圓筒形部分80，該部分80沿著尼龍插塞58的一第二圓柱表面82延伸，并在第一徑向表面64與基本平行于第一徑向表面64且與之間隔開的一第二徑向表面84之間延伸。固定裝置圓筒形部分80有一唇緣86，該唇緣向內(nèi)卷邊在形成于第二圓筒表面82和第二徑向表面84之間的一圓形邊緣88之上。尼龍插塞58通過唇緣86和固定裝置部分76中的一面向內(nèi)的圓形臺階90而相對固定裝置74固定。鋁罐66有一圓形底部92，該底部92沒有被固定裝置74包住，允許氣體生成劑72所產(chǎn)生的氣體炸裂圓形底部92而流出罐子66。
根據(jù)圖3中所示的框圖來構(gòu)造起爆器20。首先，設(shè)計和構(gòu)造電路板(94)，然后將導(dǎo)線26焊接到電路板(96)，并且將鐵氧體磁芯30放置在導(dǎo)線26之上(98)?；蛘?，可以將鐵氧體磁芯預(yù)先放置在導(dǎo)線26上，并在導(dǎo)線焊接到電路板上后再將其滑動到位。通過回流焊接技術(shù)，將一諸如齊納二極管54之類的靜電放電抑制裝置橫跨銅跡線24安裝到電路板22(100)，也可以使用回流技術(shù)將導(dǎo)線26焊接到電路板跡線。將安裝有抑制裝置54和導(dǎo)線26的電路板與位于電路板一端28附近的鐵氧體磁芯30一起放置在充裝有玻璃填充的尼龍6，6的一模具中(102)，以形成插塞58。插塞58可包括包含在形成插塞的尼龍中的大約30％重量的玻璃纖維。
然后通過回流焊接技術(shù)將電橋電阻50橫跨狹槽46安裝到加大的焊接墊48，所述焊接墊連接到跡線24。電橋電阻50安裝有面向焊接墊的鎳鉻合金或氧化鉭電阻。
用高氯酸鋯鉀和一至三重量百分比的Viton彈性體的混合物(108)包覆電橋電阻50(106)。將該混合物溶解在諸如Methylisobutylketone(甲基異丁酮)之類溶劑中，以形成合適的粘性液體，從而當(dāng)電橋電阻50浸入液體時，在電阻上形成合適厚度的高氯酸鋯鉀(ZPP)層。ZPP/Viton混合物可干燥(110)，以形成起爆藥料56。在起爆藥料或組合物56上包覆(112)溶解在一溶劑(例如乙酸乙酯)中的硝化纖維混合物(114)，以形成抗防潮的低粘性漆膜。然后干燥硝化纖維層(116)。將氣體生成顆粒裝入鋁罐66(118)。將粘結(jié)劑施加在第一圓柱表面62上，并將裝載好的鋁罐66組裝到插塞58上(124)。固化粘結(jié)劑(126)，并電氣地測試起爆器(128)，并將其包裝起來以進(jìn)行運輸(130)。
本發(fā)明的起爆器20包括具有兩根銅跡線24和一個Nichrome瞇氧化鉭的電橋電阻50的電路板，且電橋電阻在電路板的一端處橫跨銅跡線安裝。在放置電阻處的銅跡線之間形成一電路板中的間隙。在電路板的另一端，導(dǎo)線引線或銷連接至導(dǎo)線跡線。在導(dǎo)線引線和橋接電阻50之間放置一齊納二極管。當(dāng)銅跡線施加的電壓超過高壓全火力電壓一選擇的量時，如在靜電電荷施加在導(dǎo)線引線上所發(fā)生的這樣情況時，齊納二極管起作橫跨銅跡線的一短路件的作用。就在緊接導(dǎo)線引線到達(dá)電路板之前，導(dǎo)線引線穿過一鐵氧體磁芯3，該磁芯3阻擋住可能導(dǎo)致過早點火或起爆的高頻信號。導(dǎo)線引線、鐵氧體磁芯以及電路板(除了電橋電阻50所安裝的端部之外)鑲嵌模制在玻璃填充的尼龍6，6體中。該尼龍體大體呈圓柱形，并安裝到一圓筒形軟鋁罐66，該鋁罐66蓋住電橋電阻。鋁罐粘合到形成在尼龍體上的一圓周凹槽。該粘合在鋁罐66和尼龍本體之間形成一氣密封。在鋁罐粘合到位之前，對橋接電阻50覆層一無鉛和汞的引炸藥，如高氯酸鋯鉀，并在罐子中裝入諸如5-氨基四唑之類的氣體生成顆粒。氣體生成顆粒無需與起爆藥料直接接觸，不過它們可以取決于起爆器的定向。起爆器是熱線型的，其特點是快速燃燒或稱爆燃。這與用超聲爆震波觸發(fā)的炸藥形成對比。
可使用起爆器20來起爆一氣體發(fā)生器藥筒，它例如用以充脹安全氣囊，或者可以直接產(chǎn)生足夠的氣體以驅(qū)動各種氣體操動的機(jī)構(gòu)，如座椅安全帶收縮器或類似裝置。
可以使用除了一齊納二極管54之外的抑制元件，例如可以使用一火花隙放電結(jié)構(gòu)。
鋁可以壓接O形圈或其它彈性體裝置，以形成鋁罐與塑料插塞之間的氣密封。
當(dāng)指定為特定的材料或塑料時，可以使用已知為基本上可互換或執(zhí)行類似功能的其它的塑料。
權(quán)利要求
1.一種起爆器(20)和氣體發(fā)生器，它包括基本為矩形且呈平板形式的一電路板(22)，該電路板有一長向尺寸和一短向尺寸，并且一第一跡線(24)沿著電路板的長向尺寸從一引線端延伸到一熱線端，基本平行于第一跡線的一第二跡線(24)沿著電路板(22)的長向尺寸從引線端延伸到熱線端；在引線端連接至第一跡線(24)的一第一電源連接結(jié)構(gòu)(38)；在引線端連接至第二跡線(24)的一第二電源連接結(jié)構(gòu)(38)；在電路板(22)的熱線端處連接在第一跡線(24)和第二跡線(24)之間的一電橋電阻(50)；連接在第一跡線(24)和第二跡線(24)之間的、一用于抑制高壓的裝置(54)，且該裝置位于電路板(22)的第一端與第二端之間；圍繞第一電源連接結(jié)構(gòu)(38)和第二電源連接結(jié)構(gòu)(38)的一鐵氧體磁芯(30)，且該磁芯位于電路板(22)附近；一模制的塑料插塞(58)，其中，鐵氧體磁芯(30)、電路板(22)的第一端以及用于抑制高壓的裝置(54)位于該模制的塑料插塞內(nèi)，模制塑料插塞具有形成一密封表面的部分；覆層電橋電阻(50)的一定量的起爆組合物(56)；以及含有一定量的氣體生成顆粒(72)的一罐子(66)，該罐子定位成接納電路(22)的第二端和電橋電阻(50)，且在密封表面處對模制的塑料插塞(58)氣密封。
2.如權(quán)利要求
1所述的起爆器(20)和氣體發(fā)生器，其特征在于，罐子(66)用鋁制成。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的起爆器(20)和氣體發(fā)生器，其特征在于，起爆組合物(56)主要包括高氯酸鋯鉀。
4.如權(quán)利要求
1-3中任一項所述的起爆器(20)和氣體發(fā)生器，其特征在于，起爆組合物(56)是高氯酸鋯鉀與一彈性體的混合物。
5.如權(quán)利要求
1-4中任一項所述的起爆器(20)和氣體發(fā)生器，其特征在于，用于抑制高壓的裝置是一齊納二極管(54)。
6.如權(quán)利要求
1-5中任一項所述的起爆器(20)和氣體發(fā)生器，其特征在于，模制的塑料插塞(58)用玻璃填充的尼龍6，6制成。
7.如權(quán)利要求
1所述的一種起爆器(20)和氣體發(fā)生器通過以下方法來制造(a)構(gòu)造一具有兩導(dǎo)電跡線(24)的電路板(22)；(b)將一導(dǎo)線各焊接到電路板(22)的各跡線(24)上；(c)將一鐵氧體磁芯(30)定位在導(dǎo)線之上并靠近電路板(22)；(d)橫跨導(dǎo)電跡線(24)安裝一用來抑制高壓的裝置(54)；(e)將電路板(22)、抑制裝置(54)以及鐵氧體磁芯(30)定位在一模腔中，以使電路板的一第一部分以及兩導(dǎo)電跡線(24)的一第一部分從模腔伸出；(f)充注模腔以形成一插塞(58)，且電路板(22)的第一部分以及兩導(dǎo)電跡線(24)的第一部分從該插塞伸出；橫跨導(dǎo)電跡線(24)從插塞(58)伸出的部分安裝一電橋電阻(50)；(g)在電橋電阻(50)上形成一起爆藥料；(h)將氣體生成顆粒裝入一罐子(66)；以及(i)將罐子(66)附接到插塞(58)，以使當(dāng)將電流通過電橋電阻(50)而點燃起爆藥料時，點燃?xì)怏w生成顆粒(72)。
專利摘要
一種起爆器(20)和氣體發(fā)生器，它包括一電路板(22)，該電路板的一端設(shè)有兩間隔開的銅跡線(24)和一Nichrome
文檔編號F42B3/12GKCN1678479SQ03820933
公開日2005年10月5日 申請日期2003年6月9日
發(fā)明者E·O·何塞, K·林 申請人:關(guān)鍵安全體系股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan