JP2005335649A - ガス発生器 - Google Patents

Abstract

【課題】 全体を小型化できるエアバッグ用ガス発生器の提供。
【解決手段】 ガス排出口19が設けられた領域と筒状フィルタ35の長さは近似している。第１燃焼室20のガスにより、筒状フィルタ35全体が温められ、第２燃焼室30のガスは過度に冷却されないので、温度による圧力上昇効果が得られる。このため、第２ガス発生剤31を減量しても、エアバッグの膨張性には影響を与えない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車のエアバッグシステムに使用するガス発生器に関する。

自動車のエアバッグシステムにおいて、助手席用ガス発生器は、設置場所（例えば、ダッシュボードの周辺）の制約から、細長い形状のものが使用されており、ガス発生器は、モジュール内にエアバッグと共に収納された状態で設置される。

自動車の衝突時において、エアバッグは助手席の乗員に向かって膨張展開されるが、このとき、乗員保護の観点から、左右対称に膨張展開することが重要となる。このため、細長い形状のガス発生器を使用する場合、長さ方向の中央部付近からガスが噴出されることが望ましいことになる。

特許文献１には、２つの燃焼室を有し、両方の燃焼室で発生したガスが同じガス排出口から排出される構造の細長い形状のガス発生器が開示されている。
ＵＳ２００３／０１２２３５５Ａ１

特許文献１の図１では、ガス排出口４０は一端側に偏って設けられ、筒状フィルタはガス排出口４０がない部分にまで延長されており、同図２では、ガス排出口は中央部付近に設けられているが、筒状フィルタはガス排出口がない部分にまで延長されている。よって、図１、図２の形態では、筒状フィルタの全面が利用されにくいことから、全発生ガスを筒状フィルタの全面で濾過・冷却するように設計されているのであれば、濾過・冷却が不十分となり、筒状フィルタの一部で濾過・冷却するような設計であれば、コスト面において著しい無駄となる。

更に、特許文献１のガス発生器は、図１、図２から明らかなとおり、筒状フィルタが長いこと、その他の部品点数が多いこと、組立作業が煩雑となること、質量が増加すること等の問題がある。

本発明は、部品点数が少なく、構造が簡略化されており、ガス発生器も小型化できるようになる、助手席用ガス発生器として構造上好適なガス発生器を提供する。

本発明は、課題の解決手段として、
ガス排出口を有する筒状ハウジング内において、第１燃焼室と第２燃焼室が閉塞部材で閉塞された連通孔を有する隔壁で仕切られて軸方向に配置されており、
第１燃焼室内には第１ガス発生剤と第１点火器が配置され、第２燃焼室内には第２ガス発生剤と第２点火器が配置されており、
第１燃焼室内には、筒状フィルタが筒状ハウジングとの間に間隔をおいて軸方向に配置されており、筒状ハウジングの長さ方向の中央部を含む領域に複数のガス排出口が設けられ、筒状フィルタの軸方向の長さがガス排出口を有する領域長さの２倍以下のものであるガス発生器を提供する。

閉塞部材は、第１燃焼室において第１ガス発生剤が着火燃焼されたときに、第２燃焼室内の第２ガス発生剤が着火燃焼する誤作動を防止するためのものであり、第２ガス発生剤が着火燃焼したときには脱落して、連通孔を開放するものである。このような機能を得るため、閉塞部材は連通孔よりも少し大きなものを使用し、第１燃焼室側から隔壁に固定することが好ましい。

閉塞部材は、鉄、ステンレス、アルミニウム等の金属製のものである。閉塞部材の形状、大きさは、隔壁に設けられた連通孔の形状、大きさと関連して決定されるものであり、連通孔を完全に閉塞できる形状、大きさであればよい。

閉塞部材の隔壁への固定方法は特に制限されず、閉塞部材の上から金属製の粘着テープを貼り付ける方法、閉塞部材自体を粘着剤で隔壁に固定する方法、閉塞部材を抵抗溶接等の方法で隔壁に固定する方法等を適用できる。

第１ガス発生剤と第２ガス発生剤の充填量、組成（構成成分及びその割合）、形状、寸法は、同一でも異なっていてもよく、第１点火器及び第２点火器は、電気式点火器のみでもよいし、電気式点火器とエンハンサ剤を組み合わせたものでもよい。

筒状フィルタは第１燃焼室内にのみ配置されており、筒状フィルタの設置位置とガス排出口の形成位置は関連づけられている。

即ち、複数のガス排出口は、筒状ハウジングの長さ方向の中央部を含む領域にのみ設けられており、筒状フィルタの軸方向の長さ（Ｌ_１）は、前記のガス排出口を有する領域長さ（Ｌ_２）の２倍以下（Ｌ_１／Ｌ_２≦２。但し、Ｌ_１≧Ｌ_２）のものである。Ｌ_１／Ｌ_２は１．８倍以下が好ましく、１．６倍以下が好ましい。

ガス排出口を有する領域長さは、筒状ハウジングの軸方向に複数のガス排出口が並べて形成されているときは、一端のガス排出口から他端のガス排出口までの長さであり、筒状ハウジングの周方向に複数のガス排出口が１列に形成されているときは、ガス排出口の直径の大きさとなる。

第１燃焼室で発生したガスと第２燃焼室で発生したガスは、同じ筒状フィルタにより濾過冷却される。よって、第２燃焼室で発生したガスが筒状フィルタを通過するとき、筒状フィルタは第１燃焼室で発生したガスにより温度が上昇しているため、ガスの冷却を過剰に行うものではないが、濾過機能は十分に発揮される。
このため、第２燃焼室で発生したガスが過度に冷却されることなくガス排出口から放出されることになるから、ガス発生量（第２ガス発生剤のモル数）ではなく、ガス温度による圧力上昇効果が得られ、温度で圧力を稼ぐような状態になるため、第２ガス発生剤の量を減少させた場合でもエアバッグの膨張には影響しない。

そして、ガス排出口の形成領域と筒状フィルタの長さを関連づけることにより、より筒状フィルタの長さを短くし、狭い領域でガスを濾過冷却するようになるため、第２燃焼室で発生したガスが過剰に冷却されずに（十分な濾過はされている）ガス排出口から放出されるので、上記したとおり、第２ガス発生剤を減量化することができ、その結果、ガス発生器自体を小型化することができる。

本発明のガス発生器は、ガス排出口が、筒状ハウジングの長さ方向中央部から両端部方向に均等間隔で設けられており、筒状ハウジングの全体長さを基準とすると、筒状ハウジングの長さ方向中央部から両端部方向にそれぞれ３０％の（より好ましくは２５％、更に好ましくは２０％）長さ領域内に設けられており、
筒状フィルタが、ガス排出口と対向する位置に配置され、ガス排出口が形成された領域長さと同等以上で２倍以下の長さを有するものにすることができる。

このようにガス排出口を、筒状ハウジングの中央部を基準とした所定領域内に設け、更に筒状フィルタの長さと関連づけることにより、上記したとおり、エアバッグを左右対称に膨張展開できるので、特に助手席用のガス発生器として好適となり、最終的にガス発生器自体を小型化することにも大きく寄与できる。

本発明のガス発生器は、閉塞部材で閉塞された連通孔を有する隔壁が、ガス排出口の形成領域を除く位置に配置され、第１燃焼室と第２燃焼室の間を仕切っているものにすることができる。

ガス排出口は中央部に設けられているため、隔壁はいずれか一方に偏って配置されることになり、第１燃焼室と第２燃焼室の容積は異なることになる。しかし、それぞれに充填する第１ガス発生剤と第２ガス発生剤の充填量、組成（構成成分及びその割合）、形状、寸法等を調整することで、容積に拘わらず、ガス発生量（それぞれの燃焼室における出力）は所望範囲に調整できる。

本発明のガス発生器は、第１燃焼室内には筒状リテーナが軸方向に配置されており、筒状リテーナと筒状ハウジングの間に筒状フィルタが配置されているものにすることができる。

本発明のガス発生器は、筒状リテーナが、一端開口部が隔壁に当接され、他端開口部が筒状ハウジング内周面に当接されているものにすることができる。

このようにリテーナを使用すると、筒状フィルタの位置決めが容易となり、ガス排出口との位置関係の調整も容易となる。なお、隔壁とリテーナの間に別部材を介在させ、リテーナが間接的に隔壁に当接されるようにしてもよい。

本発明のガス発生器は、筒状リテーナが、小径部と、小径部から段差を経て形成された大径部とを有するものであり、小径部側の開口部が隔壁に当接され、大径部側の開口部が筒状ハウジング内周面に形成された環状凸部に当接されているものにすることができる。

環状凸部（筒状ハウジングの内側方向への凸部）を設けることにより、リテーナ自体の位置決めが容易となるので、筒状フィルタの位置決めも一層容易となり、ガス排出口との位置関係の調整も一層容易となる。

リテーナは、小径部と大径部との境目に段差が無く、徐々に径が増加するような構造にしてもよい。

本発明のガス発生器は、助手席用として好適であるが、それ以外の公知のガス発生器にも適用できる。

本発明のガス発生器は、ガス排出口が長さ方向中央部付近に設けられ、更にガス排出口の形成領域と筒状フィルタの長さが関連づけられているので、第２燃焼室で発生したガス温度が筒状フィルタにより過度に低下させられることなく、エアバッグ内に導入される。このため、ガス温度による圧力上昇効果が得られるので、第２ガス発生剤を減量した場合であっても、エアバッグの膨張展開性能には影響がない。その結果、第２燃焼室の容積を小さくすることができ、ガス発生器自体も小さくすることができる。更にエアバッグを左右対称に膨張展開できるので、特に助手席エアバッグ用として適している。

図１により、本発明のガス発生器の実施形態を説明する。図１は、ガス発生器１０の軸方向への断面図である。

筒状ハウジング１１は、一端側開口部が第１クロージャ１７で閉塞され、他端側開口部が第２クロージャ１８で閉塞されており、内部には、軸方向に第１燃焼室２０と第２燃焼室３０が配置されており、２つの燃焼室間は中央隔壁４０で仕切られている。

中央隔壁４０は、ガス排出口１９が形成されていない図面左側に偏った位置において、筒状ハウジング１１と共に外側からレーザー溶接することで、固定されている。その他、筒状ハウジング１１の内周面に段付部を設けて中央隔壁４０を係合させたり、筒状ハウジング１１の中央隔壁４０に当接する部分を外側からかしめて固定する方法を適用してもよい。

第１クロージャ１７は、予め周縁部に設けられている環状溝において、筒状ハウジング１１をかしめる（カシメ部１２）ことで固定されており、カシメ部１２には、防湿のためのＯ−リング１３が嵌め込まれている。

第２クロージャ１８は、予め周縁部に設けられている環状溝において、筒状ハウジング１１をかしめる（カシメ部１４）ことで固定されており、カシメ部１４には、防湿のためのＯ−リング１５が嵌め込まれている。

筒状ハウジング１１の第１燃焼室２０側の周面には、複数のガス排出口１９が設けられている。複数のガス排出口１９は、筒状ハウジング１１の長さ方向中央部（図中のＸ線）から両端部方向に均等間隔で３つずつ設けられており、筒状ハウジング１１の全体長さ（第１クロージャ１７の外側面から第２クロージャ１８の外側面までの長さ＝Ｌ）を基準とすると、筒状ハウジングの長さ方向中央部から両端部方向にそれぞれ１０〜２０％の長さ領域内に設けられている（即ち、Ｌ_２／２×100／Ｌ＝１０〜２０％となる）。なお、ガス排出口１９は、筒状ハウジング１１内への湿気侵入防止のため、作動前は、内側からアルミニウムテープ１８で閉塞されている。

第１燃焼室２０内には、所要量の第１ガス発生剤２１が、外部からの振動により移動しない程度に密に充填されており、第１クロージャ１７に設けられた貫通孔の開口部周縁をかしめることで第１点火器２２が取り付けられている。

第１燃焼室２０内には、軸方向に筒状リテーナ２５が挿入されている。筒状リテーナ２５は、小径部２６と、小径部２６から段差２７を経て形成された大径部２８とを有するものである。小径部２６には、複数の通気孔２９が設けられている。なお、図面では、一部通気孔の表示を略している。

筒状リテーナ２５は、小径部２６側の開口部が隔壁４０に当接され、大径部２８側の開口部が筒状ハウジング１１内周面に突き出して形成された環状凸部１１ａに当接され、軸方向に移動しないようになっている。環状凸部１１ａは、連続に形成されていてもよいし、不連続に形成されていてもよい。中央隔壁４０とリテーナ２５の開口部との間に別部材を介在させ、リテーナ２５が間接的に中央隔壁４０に当接されるようにしてもよい。

筒状ハウジング１１と筒状リテーナ２５との間の環状空間に、高温ガスの濾過及び冷却機能を有する筒状フィルタ３５が配置されている。筒状フィルタ３５は、内周面が筒状リテーナ２５の外周面に当接され、更に一端面が隔壁４０側に当接され、他端面が段差２７に当接されている。筒状フィルタ３５の外周面と筒状ハウジング１１の内周面との間には間隙が設けられている。

筒状フィルタ３５の軸方向長さ（Ｌ_１）と、複数のガス排出口１９が設けられた領域の長さ（Ｌ_２）の比率（Ｌ_１／Ｌ_２）は、約１〜１．８に設定されている。なお、一般的にはＬ_１＞Ｌ_２であることが好ましいが、本発明では筒状リテーナ２５を用いることでガス流が筒状フィルタ３５を通過するように誘導できるため、実質的にＬ_１＝Ｌ_２にした場合であっても、十分な濾過・冷却機能を発揮することができる。

ガス発生器１０の組立時には、筒状フィルタ３５を筒状リテーナ２５に嵌め込んだ状態で、第１クロージャ１７を取り付ける前に挿入した後、筒状ハウジング１１をかしめて環状凸部１１ａを形成すればよい。

第２燃焼室３０内には、所要量の第２ガス発生剤３１が、外部からの振動により移動しない程度に密に充填されており、第２クロージャ１８に設けられた貫通孔の開口部周縁をかしめることで第１点火器３２が取り付けられている。

図示するとおり、中央隔壁４０は一方向側に偏った位置に設けられているので、第２燃焼室３０の容積は、第１燃焼室２０の容積よりも小さくなっている。このため、最適な状態で乗員保護ができるよう、第１ガス発生剤２１と第２ガス発生剤３１の充填量、組成（構成成分及びその割合）、形状、寸法等を調整することで、第１燃焼室２０と第２燃焼室のガス発生量（それぞれの燃焼室における出力）を調整する。

中央隔壁４０には、円形の連通孔４１が設けられており、連通孔４１は、第１燃焼室２０側から閉塞部材４２で塞がれている。

閉塞部材４２の固定方法は、第１燃焼室２０内で発生したガス圧により脱落乃至は破壊されず、第２燃焼室３０内で発生したガス圧により容易に脱落できる方法であればよい。このような固定方法として、閉塞部材４２の上から金属製粘着テープを貼り付けることにより、閉塞部材４２を中央隔壁４０に固定する方法を適用できる。

閉塞部材４２は、ステンレス又は鉄製の円盤であり、円周部が連通孔４１のない中央隔壁４０表面に当接できるよう、連通孔４１の径よりも一回り大きな径になるように設定されている。

金属製粘着テープを用いるときは、閉塞部材４２の破壊強度を金属製粘着テープの破壊強度より大きくする。このような関係にすることで、作動後において、金属製粘着テープは、周縁が隔壁４０に接着した状態で中央部が開裂し、閉塞部材４２が破壊されることなくそのまま脱落される。

具体的な組み合わせ例としては、閉塞部材４２として、厚さ０．５〜２ｍｍのＳＵＳ製の直径１５ｍｍの円盤（連通孔４１の径９ｍｍ）を用い、金属製粘着性テープとして、基材厚さ５０〜８０μｍで、粘着剤厚さ４０〜６０μｍ、直径３６ｍｍの円形のアルミニウムテープを用いることができる。

第２燃焼室３０側の連通孔４１には、金網を貼り付けることができる。金網は、第２ガス発生剤３１が連通孔４１に入り込むことを防止でき、かつ閉塞部材４２を破壊乃至は脱落させることに支障を来さない程度の目の大きさのものである。但し、金網は、第２ガス発生剤３１の燃焼時の圧力で、変形、移動、破損等しないような十分な耐圧性のある部材（線径、製造方法）であることが好ましい。

次に、図１により、ガス発生器１０を自動車のエアバッグシステムに適用した場合であり、第１点火器２２と第２点火器３２が時間差（１０〜４０ミリ秒程度）をおいて作動する場合の動作を説明する。なお、ガス発生器１０は、図２に示すように、モジュールケース５１内にエアバッグ５２と共に収容された状態で、自動車内の所定場所に取り付けられる。

車両の衝突時、最初に第１点火器２２が作動して、第１燃焼室２０内の第１ガス発生剤２１が着火燃焼され、ガスが発生する。第１ガス発生剤２１の燃焼により発生したガスは、筒状リテーナ２５の通気孔２９を通り、筒状フィルタ３５を通って、ガス排出口１９から排出され、エアバッグを膨張させる。

このとき、筒状リテーナ２５の存在により、ガスが筒状フィルタ３５を経由せずにガス排出口１９から排出されることが防止される。また、図２からも明らかなとおり、ガス排出口１９が中央部付近に設けられているので、エアバッグ５２は前方に膨張展開すると共に、左右均等に膨張展開される。

続いて、僅かな時間差をおいて第２点火器３２が作動して、第２燃焼室３０内の第２ガス発生剤３１が着火燃焼され、ガスが発生する。発生したガスは、連通孔４１に流入して、閉塞部材４２に圧力を加える。その結果、金属製粘着テープが破裂して、閉塞部材４２が脱落して連通孔４１が開放される。

その後、ガスは開放された連通孔４１を通り、筒状リテーナ２５の通気孔２９を通り、筒状フィルタ３５を通って、ガス排出口１９から排出され、エアバッグを更に膨張させる。このとき、筒状フィルタ３５は、既に第１燃焼室２０で発生したガスを濾過・冷却することで温められているため、第２燃焼室３０で発生したガスは、濾過はなされるものの、余り冷却されることなく、ガス排出口１９から排出される。

このため、第２燃焼室３０で発生したガスが過度に冷却されることなくガス排出口１９から放出されることになるから、ガス発生量（第２ガス発生剤３１のモル数）ではなく、温度による圧力上昇効果により、温度で圧力を稼ぐような状態になるため、一定容量のエアバッグ５２であれば、第２ガス発生剤３１の量を減少させた場合でもエアバッグの膨張には全く影響しない。

図１のガス発生器１０では、上記したとおり、ガス排出口１９が形成された領域の長さと、筒状フィルタ３５の長さが近似しているため、第１燃焼室２０で発生したガスは筒状フィルタ３５の全面を通過する。このため、筒状フィルタ３５の全面が温められているので、第２燃焼室３０で発生したガスの温度がより低下しにくくなる。

このように、ガス排出口１９の形成領域と筒状フィルタ３５の長さを関連づけることにより、より筒状フィルタ３５の長さを短くし、狭い領域でガスを濾過冷却するようになるため、第２燃焼室３０で発生したガスが余り冷却されずに（十分な濾過はされている）ガス排出口１９から放出できるようになる。このため、第２ガス発生剤３１の減量化を達成することができ、その結果、第２燃焼室３０を小さくすることができるので、ガス発生器１０自体を小型化することができる。

なお、図２において、ガス発生器１０に設けられたガス排出口１９は、要求されるエアバッグの膨張展開性能に応じて、筒状ハウジング１１の全面に設けてもよいし、一部面にのみ設けてもよいし、更に不均一に（一部にガス排出口１９を偏在させた状態）設けてもよい。例えば、モジュールケース５１の壁面に対向する面、又はその反対面にはガス排出口１９を設けずに、残部の面にのみ設けることができ、更に残部の面においても、エアバッグの飛び出し方向に相当する筒状ハウジング面に、より多くのガス排出口が位置するようにしてもよい。

ガス発生器の軸方向への断面図。 ガス発生器の使用方法の説明図。

符号の説明

１０ エアバッグ用ガス発生器
１１ 筒状ハウジング
１９ ガス排出口
２０ 第１燃焼室
２１ 第１ガス発生剤
２２ 第１点火器
２５ 筒状リテーナ
３０ 第２燃焼室
３１ 第２ガス発生剤
３２ 第２点火器
３５ 筒状フィルタ
４０ 隔壁
４１ 連通孔
４２ 閉塞部材

Claims (6)

1. ガス排出口を有する筒状ハウジング内において、第１燃焼室と第２燃焼室が閉塞部材で閉塞された連通孔を有する隔壁で仕切られて軸方向に配置されており、
   第１燃焼室内には第１ガス発生剤と第１点火器が配置され、第２燃焼室内には第２ガス発生剤と第２点火器が配置されており、
   第１燃焼室内には、筒状フィルタが筒状ハウジングとの間に間隔をおいて軸方向に配置されており、筒状ハウジングの長さ方向の中央部を含む領域に複数のガス排出口が設けられ、筒状フィルタの軸方向の長さがガス排出口を有する領域長さの２倍以下のものであるガス発生器。
2. ガス排出口が、筒状ハウジングの長さ方向中央部から両端部方向に均等間隔で設けられており、筒状ハウジングの全体長さを基準とすると、筒状ハウジングの長さ方向中央部から両端部方向にそれぞれ３０％の長さ領域内に設けられており、
   筒状フィルタが、ガス排出口と対向する位置に配置され、ガス排出口が形成された領域長さと同等以上で２倍以下の長さを有するものである、請求項１記載のガス発生器。
3. 閉塞部材で閉塞された連通孔を有する隔壁が、ガス排出口の形成領域を除く位置に配置され、第１燃焼室と第２燃焼室の間を仕切っている、請求項１記載のガス発生器。
4. 第１燃焼室内には筒状リテーナが軸方向に配置されており、筒状リテーナと筒状ハウジングの間に筒状フィルタが配置されている、請求項１〜３のいずれかに記載のガス発生器。
5. 筒状リテーナが、一端開口部が隔壁に当接され、他端開口部が筒状ハウジング内周面に当接されている、請求項４記載のガス発生器。
6. 筒状リテーナが、小径部と、小径部から段差を経て形成された大径部とを有するものであり、小径部側の開口部が隔壁に当接され、大径部側の開口部が筒状ハウジング内周面に形成された環状凸部に当接されている、請求項４記載のガス発生器。
   
   

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