JP2002145004A - インフレータ - Google Patents

インフレータ

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JP2002145004A
JP2002145004A JP2001109473A JP2001109473A JP2002145004A JP 2002145004 A JP2002145004 A JP 2002145004A JP 2001109473 A JP2001109473 A JP 2001109473A JP 2001109473 A JP2001109473 A JP 2001109473A JP 2002145004 A JP2002145004 A JP 2002145004A
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pressurized medium
opening
inflator housing
housing
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JP2001109473A
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English (en)
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Nobuyuki Katsuta
信行 勝田
Masayuki Nakayasu
雅之 中安
Naoki Matsuda
直樹 松田
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Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Chemical Industries Ltd
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Priority to US10/332,067 priority patent/US7252303B2/en
Priority to PCT/JP2001/007370 priority patent/WO2002018182A1/ja
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  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周囲温度の変化に影響されずにカーテン状エ
アバッグを膨張できるインフレータの提供。 【解決手段】 カーテン用インフレータ10は、インフレ
ータハウジング12内に音速400m/sec以上の不活性ガスか
らなる加圧媒質が充填されているので、常温以下の低い
温度雰囲気においても、カーテン状エアバッグを瞬時に
膨張できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種車両等に搭載
される、主として車両が横方向から衝撃を受けたときに
乗員を保護するためのインフレータに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】自動車
両の膨張式安全システム用のインフレータには、運転
席、助手席等の車両内の座席位置等に応じて最適な乗員
保護ができるよう、運転席のエアバッグ用インフレー
タ、助手席のエアバッグ用インフレータ、サイドエアバ
ッグ用インフレータ、カーテン用インフレータ、ニーボ
ルスター用インフレータ、インフレータブルシートベル
ト用インフレータ、チューブラーシステム用インフレー
タ、プリテンショナー用インフレータ等の各種インフレ
ータが知られている。
【0003】これらのインフレータの中でカーテン用イ
ンフレータは、車両が横方向からの衝撃を受けたとき
に、瞬時に車両の窓側に厚さが数cm程度のカーテン状
のエアバックを膨張展開させるものである。このカーテ
ン状エアバッグは、車両の横方向からの衝撃、更に車両
が横転したときの衝撃から乗員を保護することを目的と
するものであるため、エアバッグが膨張するまでの時間
は前方又は後方からの衝撃を受けた場合に比べて短くす
る必要があり、更に横転時間を考慮すると膨張持続時間
を数秒程度に設定する必要がある。
【0004】このようにカーテン用インフレータは、エ
アバッグを膨張させるまでの時間を短くし、かつ膨張持
続時間を長くする必要があるため、ガス発生剤を使用せ
ずに、加圧媒質のみによってエアバッグを膨張させる方
式を採用している。ガス発生剤の燃焼ガスを利用する場
合、瞬時に膨張させることはできるが、膨張したエアバ
ッグ内部は高温になっているため、周囲温度との温度差
によって冷却され、直ちにしぼんでしまう。
【0005】一方、加圧媒質のみを利用する場合、圧力
が開放されることで加圧媒質温度が低下するので、エア
バッグ内部の温度も低下しており、周囲温度との温度差
によって暖められ、膨張時間を数秒程度まで持続でき
る。しかし、加圧媒質のみによる膨張では、周囲の環境
温度が低い場合には、膨張時間が遅れる恐れがあり、製
品としての信頼性を高める上で改善の余地がある。更
に、横方向からの衝撃に対する乗員の保護を確実にする
ため、より短時間でエアバッグを膨張させることも要望
されている。このようなカーテン用インフレータは、例
えば、後部座席のピロー部分に取り付けられるものであ
り、設置場所の制限から出来るだけ小型化することが要
求され、更には車両自体の軽量化の観点からも小型軽量
化が要求されている。
【0006】なお、関連する先行技術として、USP
5,527,066号明細書には、ヘリウムと水素を併
用し、フレキシブル容器を膨張させる装置が開示されて
おり、同5,782,486号明細書には、加圧された
不活性ガスを用いたエアバッグ用のガス流装置が開示さ
れており、同3,680,886号明細書には、窒素又
はヘリウムでエアバッグを膨張させるエアバッグ装置が
開示されている。
【0007】本発明は、作動性能が向上され、周囲の環
境温度に影響されることなく、最大圧力までの到達時間
が短くかつ最大圧力の維持時間が長いため、エアバッグ
の膨張速度及び膨張時間を好適に維持できるインフレー
タを提供することを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のインフレータ
は、側面衝突に対するカーテン用インフレータ及びサイ
ドインフレータのいずれとしても適用できるものである
が、以下においては、カーテン用インフレータとして適
用した場合に基づいて説明する。
【0009】本発明は、上記課題の解決手段として、加
圧媒質が充填され、一端側に開口部を持つインフレータ
ハウジングと、インフレータハウジングの開口部側に固
着され、作動時に開口部から流出する加圧媒質を外部に
放出するためのガス排出口を備えたディフュザー部とを
有しており、インフレータハウジングの開口部とディフ
ュザー部との間の加圧媒質の流出経路が破裂板で閉塞さ
れ、更に前記破裂板の破壊手段が備えられているインフ
レータであり、下記の要件(a)、(b)及び(c)の
うち1、2又は3つを具備するインフレータを提供す
る。
【0010】要件(a):インフレータハウジング内に
充填された加圧媒質が、0℃、1013.25hPaに
おける音速が400m/sec以上のものであること;
車両は、夏季から冬季までの幅広い温度範囲で使用され
るため、各種インフレータも幅広い温度範囲で確実に作
動できることが重要となる。加圧媒質の音速が小さい
と、常温以下では加圧媒質の放出速度が小さくなって、
カーテン状エアバッグの膨張が遅れるような事態も考え
られるが、要件(a)を具備することで、周囲の環境温
度に関係なく、カーテン状エアバッグを瞬時にかつ確実
に膨張させ、しかも数秒程度の膨張時間を確保でき、更
にエアバッグの膨張時間をより短くすることができる。
【0011】加圧媒質は、0℃、1013.25hPa
(1atm)における音速が700m/sec以上のも
のが好ましく、900m/sec以上のものがより好ま
しい。
【0012】加圧媒質は、0℃、1013.25hPa
における音速を400m/sec以上にできるものであ
れば特に限定されないが、安全性等の観点から、ヘリウ
ム(970m/sec)、ネオン(435m/se
c)、アルゴン(319m/sec)、窒素ガス(33
7m/sec)等の不活性ガスのみから選ばれる単独の
もの又は2以上の混合物が好ましく、ヘリウム及び/又
はネオンがより好ましいが、それ以外にも、例えばヘリ
ウムに窒素ガス及び/又は二酸化炭素を加えた組成の混
合ガスでもよい。なお、加圧媒質の20℃の充填圧力
は、最大圧で35,000kPa程度にすることができ
る。
【0013】加圧媒質がアルゴン単独のようなものの場
合には、圧力が急激に開放されることに伴ってインフレ
ータハウジング内部が冷却状態になって、圧力の上昇時
間が長くなるという問題があり、この問題を解消するに
は、火薬等の燃焼手段を燃焼させることで内圧を高める
必要があるが、要件(a)は、このような加圧媒質を加
熱するための燃焼手段を不要にすることができる。
【0014】要件(b):インフレータハウジング内の
加圧媒質の20℃の充填圧力が、40,000kPa以
上であること;従来のインフレータの場合、加圧媒質の
充填圧は最大でも35,000kPaであるが、長さ方
向への寸法を縮めて充填圧を40,000kPa以上に
まで高めることで、インフレータハウジング部分の軽量
小型化が達成できる。加圧媒質の充填圧は、好ましくは
50,000kPa以上であり、上限値は最大で20
0,000kPaにすることができる。
【0015】要件(c):ガス排出口の総面積(A1
と開口部面積(A2)が、A1/A2≦1になるように設
定されていること;要件(c)をA1/A2≦1にするこ
とによって、作動時における加圧媒質の放出圧力を適切
な圧力に制御している。ここでA1/A2が1以上である
と、A2によってのみ膨張速度が決定されるため、膨張
速度を容易に調整できないが、膨張速度の調整が不要な
場合はA1/A2が1以上であってもよい。要件(c)
は、A 1/A2<1が好ましく、A1/A2≦0.95がよ
り好ましく、A1/A2≦0.85が更に好ましく、A1
/A2の下限値は最小で0.015にすることができ
る。なお、A2はできるだけ大きい方が加圧媒質の放出
が円滑になされるので好ましく、最大でインフレータハ
ウジングの幅方向への断面積と同程度にまですることが
望ましい。
【0016】また本発明は、上記課題の他の解決手段と
して、加圧媒質が充填され、一端側に開口部を持つイン
フレータハウジングと、インフレータハウジングの開口
部側に固着され、作動時に開口部から流出する加圧媒質
を外部に放出するためのガス排出口を備えたディフュザ
ー部とを有しており、インフレータハウジングの開口部
とディフュザー部との間の加圧媒質の流出経路が破裂板
で閉塞され、更に前記破裂板の破壊手段が備えられてい
るインフレータであり、ガス排出口が開放され、ディフ
ュザー部内が常圧であるインフレータを提供する。
【0017】この発明においても、上記した要件
(a)、(b)及び(c)から選ばれる1、2又は3つ
を具備することが好ましい。
【0018】上記各発明においては、破裂板の破壊手段
がディフュザー部に設けられている構造にすることがで
き、そのほか破裂板、破壊手段とディフュザー部とがイ
ンフレータハウジングの長さ方向両端付近に配置された
構造にすることもできる。
【0019】上記各発明においては、ディフュザー部が
フィルタを有しており、加圧媒質がフィルタを通ってガ
ス排出口から外部に放出される構造にすることができ
る。
【0020】インフレータはガス発生剤の燃焼を伴わな
いので、高温の燃焼ガスが発生したりすることはない
が、破裂板の破壊手段として点火薬を含む点火器を使用
した場合、上記のとおりフィルタを備えていると、燃焼
残差等がガス排出口から外部に放出されることを防止で
き、更に破裂板の破片がガス排出口から外部に放出され
ることを防止できる。
【0021】上記各発明においては、インフレータハウ
ジングとして、パイプの一端側が閉塞され、他端側にデ
ィフュザー部が接続されたものを使用することができ
る。
【0022】このようにインフレータハウジングを1本
のパイプで製造することで、1枚の板材を加工したもの
に比べると、長さ方向への継ぎ目がないので、耐圧性、
耐久性を高めることができる。
【0023】上記各発明においては、破裂板はインフレ
ータハウジングの開口部側又はディフュザー部側に取り
付けることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施形態を説明する。図1は、本発明のカーテン用イン
フレータ10の長さ方向への断面図である。
【0025】まず、第1の実施形態について説明する。
インフレータハウジング12は、一端側には開口部14
を有し、他端側は閉塞されており、内部空間16には、
0℃、1013.25hPaにおける音速が400m/
sec以上の不活性ガスのみからなる加圧媒質が充填さ
れている。加圧媒質は、インフレータハウジング12端
部の細孔から充填し、前記細孔にはシールピンを嵌入し
た後、溶接等により閉塞する。40は細孔が溶接によっ
て閉塞された状態を示す。なお、インフレータハウジン
グ12は幅方向の断面が円形であり、開口部14も同様
に円形である。
【0026】インフレータハウジング12の開口部14
側には、接合部18において、ディフュザー部20が溶
接によって固着されている。ディフュザー部20はディ
フュザーハウジング28により外殻が形成され、作動時
に開口部14から流出する加圧媒質を外部に放出するた
めのガス排出口22と、ガス排出口22を内側から覆う
ように設けられた金網製のフィルタ24を有している。
よって、加圧媒質は、必ずフィルタ24を通ってガス排
出口22から外部に放出される。
【0027】ガス排出口22の総面積(A1)とインフ
レータハウジング12の開口部14の面積(A2)は、
1/A2≦1、好ましくはA1/A2<1、より好ましく
はA1/A2≦0.95、更に好ましくはA1/A2≦0.
85になるように設定されており、A1/A2の下限値は
0.015であることが望ましい。
【0028】インフレータハウジング12の開口部14
は、ディフュザー部20に取り付けた破裂板19で閉塞
されており、作動前においては、インフレータハウジン
グ12の内部空間16は高圧の気密状態に維持されてお
り、ディフュザー部20側は常圧である。このようなイ
ンフレータハウジング12は、均一径のパイプを用い、
鍛造法(スエージ加工)を適用して製造できる。
【0029】ディフュザー部20には、破裂板19の破
壊手段として、点火薬を備えた点火器26が設けられて
いる。この点火器26は、ディフュザーハウジング28
に嵌め込まれてディフュザー部20に取り付けられ、デ
ィフュザーハウジング28の端部29をかしめることで
固定されている。30は点火器26に通電するための導
電性ピン、31はOリング、破線で示した32は、車両
搭載時に電源と接続するためのコネクタである。
【0030】次に、カーテン用インフレータ10の作動
時の動作について説明する。車両搭載時、カーテン用イ
ンフレータ10は、衝撃センサ及びコントロールユニッ
トからなる作動信号出力手段と、ケース内に前記のカー
テン用インフレータ10とカーテン状のエアバッグが収
容されたモジュールケース等と組み合わせたシステムと
して設置される。そして、車両が衝撃を受けた場合、前
記システムの衝撃センサからの信号を受け、点火器26
が作動し、点火薬が着火燃焼することで破裂板19が破
壊される。
【0031】破裂板19の破壊によって開口部14が開
放されるため、内部空欄16内の加圧媒質は、フィルタ
24を通ってガス排出口22から排出され、カーテン状
エアバッグを膨張させる。このとき、加圧媒質の放出圧
はガス排出口22により制御され、点火薬の燃焼残差、
破裂板19の破裂片は、フィルタ24の存在により、カ
ーテン状エアバッグ内部への放出が防止される。
【0032】加圧媒質は音速が400m/secである
ため、車両内の温度に影響されることなく、10〜20
msec程度でエアバッグを膨張展開させることができ
る。そして、加圧媒質は高圧状態から一気に圧力が開放
されるため、膨張したエアバッグ内の温度は低下してい
るが、周囲温度との差によって暖められるため、数秒間
程度はエアバッグの膨張が持続される。
【0033】次に、第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態と第1の実施形態のカーテン用インフレ
ータ10の構成はほぼ同一であるため、異なる構成につ
いてのみ説明する。
【0034】インフレータハウジング12の内部空間1
6には、不活性ガスからなる加圧媒質が40,000k
Pa以上の圧力で充填されており、上限値は最大で20
0,000kPaにすることができる。そして、充填圧
力を高めるため、この実施形態では、加圧媒質の充填圧
が35,000kPaの場合に比べて、インフレータハ
ウジングは同一直径で、長さを70%程度短くしてい
る。
【0035】第2の実施形態のカーテン用インフレータ
10は、第1の実施形態のものと同様の動作をなすもの
である。
【0036】なお、本発明のインフレータをサイドイン
フレータとして適用する場合は、ガス排出口22の部分
に直接又は適当なアダプターを介してエアバッグを接続
する。
【0037】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳しく説明
するが、本発明はこれらの実施例により限定されるもの
ではない。
【0038】実施例1 図1で示すインフレータを使用し、加圧媒質としてヘリ
ウム(音速970m/sec)を充填圧50,000k
Paで充填した。このインフレータを常用されるエアバ
ッグシステム(エアバッグの最大膨張容積が25L)に
組み込み、温度20℃の雰囲気で作動させたところ、エ
アバッグは約10msecで最大膨張し、最大膨張の状
態は約10秒間持続された。
【0039】比較例1 ヘリウムに替えてアルゴン(319m/sec)を使用
した他は実施例1と同様にして、温度20℃の雰囲気で
作動させたところ、エアバッグは約80msecで最大
膨張し、最大膨張の状態は約10秒間持続された 実施例2、3、比較例2、3 図1で示すインフレータで、加圧媒質及び充填圧力を下
記のとおりにしたものを使用し、温度23℃で60Lタ
ンクを用いたタンク内圧力試験を行った。インフレータ
ハウジングの容量は、実施例2が104.5ml(直径
30×長さ232mm)、実施例3は142.2ml
(直径30×長さ294mm)、比較例1は104.5
ml(直径30×長さ232mm)、比較例2は14
2.2ml(直径30×長さ294mm)であった。得
られた圧力カーブの経時変化を図2に示す。
【0040】 加圧媒質 充填圧力(kPa) 実施例2 ヘリウム100% 50,000 実施例3 ヘリウム100% 32,000 比較例2 アルゴン96%、残部へリウム 50,000 比較例3 アルゴン96%、残部ヘリウム 32,000 図2から明らかなとおり、実施例2、実施例3は、比較
例2、3と比べると最大圧力までの到達時間が短くなっ
ていた。
【0041】実施例4、5、比較例4 図1で示すインフレータで、A1/A2を下記のとおり調
整したものを使用し、いずれも充填圧力50,000k
Paでヘリウムを充填した。これらのインフレータを使
用し、温度23℃で60Lタンクを用いたタンク内圧力
試験を行った。得られた圧力カーブの経時変化を図3に
示す。
【0042】 実施例4 A1/A2=33mm2/33mm2=1.0 実施例5 A1/A2=15.7mm2/33mm2=0.47 比較例4 A1/A2=63.5mm2/33mm2=1.9 図3から明らかなとおり、実施例4、5は、A1の面積
を変化させてA1/A2を1以下に調整することにより、
加圧媒質の放出速度を変化させることができ、一方、比
較例4は、A1/A2が1を超えているため、A1の面積
を大きくしたにも拘わらず、加圧媒質の放出速度は上昇
しなかった。
【0043】
【発明の効果】本発明のインフレータは、周囲温度の変
化に影響されることなく、瞬時にかつ確実にエアバッグ
を膨張させることができる。しかも、最大圧力までの到
達時間を短く、かつ最大圧力の維持時間を長くできる。
更に、加圧媒質の放出速度を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のインフレータの長さ方向への断面
図。
【図2】 実施例2、3、比較例2、3で行った60L
タンク内圧力試験における圧力の経時変化を示す図であ
る。
【図3】 実施例4、5、比較例4で行った60Lタン
ク内圧力試験における圧力の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
10 インフレータ 12 インフレータハウジング 19 破裂板 20 ディフュザー部 26 点火器

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加圧媒質が充填され、一端側に開口部を
    持つインフレータハウジングと、インフレータハウジン
    グの開口部側に固着され、作動時に開口部から流出する
    加圧媒質を外部に放出するためのガス排出口を備えたデ
    ィフュザー部とを有しており、インフレータハウジング
    の開口部とディフュザー部との間の加圧媒質の流出経路
    が破裂板で閉塞され、更に前記破裂板の破壊手段が備え
    られているインフレータであり、下記の要件(a)、
    (b)及び(c)のうち1つを具備するインフレータ。 (a)インフレータハウジング内に充填された加圧媒質
    が、0℃、1013.25hPaにおける音速が400
    m/sec以上のものであること; (b)インフレータハウジング内の加圧媒質の20℃の
    充填圧力が、40,000kPa以上であること; (c)ガス排出口の総面積(A1)と開口部面積(A2
    が、A1/A2≦1になるように設定されていること。
  2. 【請求項2】 加圧媒質が充填され、一端側に開口部を
    持つインフレータハウジングと、インフレータハウジン
    グの開口部側に固着され、作動時に開口部から流出する
    加圧媒質を外部に放出するためのガス排出口を備えたデ
    ィフュザー部とを有しており、インフレータハウジング
    の開口部とディフュザー部との間の加圧媒質の流出経路
    が破裂板で閉塞され、更に前記破裂板の破壊手段が備え
    られているインフレータであり、下記の要件(a)と
    (b)、要件(b)と(c)又は要件(a)と(c)を
    具備するインフレータ。 (a)インフレータハウジング内に充填された加圧媒質
    が、0℃、1013.25hPaにおける音速が400
    m/sec以上のものであること; (b)インフレータハウジング内の加圧媒質の20℃の
    充填圧力が、40,000kPa以上であること; (c)ガス排出口の総面積(A1)と開口部面積(A2
    が、A1/A2≦1になるように設定されていること。
  3. 【請求項3】 加圧媒質が充填され、一端側に開口部を
    持つインフレータハウジングと、インフレータハウジン
    グの開口部側に固着され、作動時に開口部から流出する
    加圧媒質を外部に放出するためのガス排出口を備えたデ
    ィフュザー部とを有しており、インフレータハウジング
    の開口部とディフュザー部との間の加圧媒質の流出経路
    が破裂板で閉塞され、更に前記破裂板の破壊手段が備え
    られているインフレータであり、下記の要件(a)、
    (b)及び(c)の全てを具備するインフレータ。 (a)インフレータハウジング内に充填された加圧媒質
    が、0℃、1013.25hPaにおける音速が400
    m/sec以上のものであること; (b)インフレータハウジング内の加圧媒質の20℃の
    充填圧力が、40,000kPa以上であること; (c)ガス排出口の総面積(A1)と開口部面積(A2
    が、A1/A2≦1になるように設定されていること。
  4. 【請求項4】 要件(a)の加圧媒質が、0℃、101
    3.25hPaにおける音速が900m/sec以上の
    ものである請求項1〜3のいずれか1記載のインフレー
    タ。
  5. 【請求項5】 要件(a)の加圧媒質が、不活性ガスの
    みから選ばれる1又は2以上の混合物である請求項1〜
    4のいずれか1記載のインフレータ。
  6. 【請求項6】 要件(a)の加圧媒質が、ヘリウム及び
    /又はネオンである請求項1〜5のいずれか1記載のイ
    ンフレータ。
  7. 【請求項7】 加圧媒質を加熱するための燃焼手段を備
    えていない請求項1〜6のいずれか1記載のインフレー
    タ。
  8. 【請求項8】 要件(c)が、A1/A2≦0.95であ
    る請求項1〜7のいずれか1記載のインフレータ。
  9. 【請求項9】 加圧媒質が充填され、一端側に開口部を
    持つインフレータハウジングと、インフレータハウジン
    グの開口部側に固着され、作動時に開口部から流出する
    加圧媒質を外部に放出するためのガス排出口を備えたデ
    ィフュザー部とを有しており、インフレータハウジング
    の開口部とディフュザー部との間の加圧媒質の流出経路
    が破裂板で閉塞され、更に前記破裂板の破壊手段が備え
    られているインフレータであり、ガス排出口が開放さ
    れ、ディフュザー部内が常圧であるインフレータ。
  10. 【請求項10】 更に、下記の要件(a)、(b)及び
    (c)から選ばれる1、2又は3つの要件を具備する請
    求項9記載のインフレータ。 (a)インフレータハウジング内に充填された加圧媒質
    が、0℃、1013.25hPaにおける音速が400
    m/sec以上のものであること; (b)インフレータハウジング内の加圧媒質の20℃の
    充填圧力が、40,000kPa以上であること; (c)ガス排出口の総面積(A1)と開口部面積(A2
    が、A1/A2≦1になるように設定されていること。
  11. 【請求項11】 破裂板の破壊手段がディフュザー部に
    設けられている請求項1〜10のいずれか1記載のイン
    フレータ。
  12. 【請求項12】 ディフュザー部がフィルタを有してお
    り、加圧媒質がフィルタを通ってガス排出口から外部に
    放出される請求項1〜11のいずれか1記載のインフレ
    ータ。
  13. 【請求項13】 インフレータハウジングが、パイプの
    一端側が閉塞され、他端側にディフュザー部が接続され
    たものである請求項1〜12のいずれか1記載のインフ
    レータ。
  14. 【請求項14】 破裂板が、インフレータハウジングの
    開口部側又はディフュザー部側に取り付けられている請
    求項1〜13のいずれか1記載のインフレータ。
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