JP2005343341A - エアバッグ用ガス発生器 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型、薄型化が可能なエアバッグ用ガス発生器の提供
【解決手段】 加圧媒質を収容したボトル部の開口端部に取り付けられたディフューザには、ガス発生器軸方向に形成された第1ガス出口を形成する。第1ガス排出口は破裂板で閉塞されており、その破裂板を破壊する点火器が取り付いた点火器カラーがディフューザに取り付けられる。点火器カラーには更にハウジングの軸方向に開口した第1ガス排出口を形成するため、ガス発生器の幅方向に突出した部材が設けられず、ガス発生器全体が小型・薄型化される。
【選択図】図1

Description

本発明は、自動車両に搭載するエアバッグシステム用として適したガス発生器に関する。
車両衝突時の衝撃から乗員を保護する装置の一つとして、エアバッグシステムが知られている。エアバッグシステムはエアバッグに瞬時に気体を導入してエアバッグを膨張させることで、乗員と車両構成物(例えばステアリングホイール)との間に緩衝手段を呈するものである。
近年車両衝突時の衝撃に対しての乗員の安全性を向上させる目的で、運転席用、助手席用、側面衝突用、車両横転用等のエアバッグシステムが提唱されている。そこに用いられているガス発生器は、瞬時にガスを発生させるという条件を満たす必要があるが、特に側面衝突用においては、車両構造物と乗員との間隔が狭いため、衝撃感知からエアバッグへのガス排出開始までの時間が迅速である必要がある。またガス発生器自体の取り付けスペースの問題から、ガス発生器を幅方向に薄い構造とする必要がある。さらに車両横転用(カーテン)エアバッグシステムにおいても取り付けスペースの問題から、ガス発生器の幅方向に薄い構造とすることが望ましい。
本発明に関する先行技術として、米国特許公開公報2002/0109339がある。
米国特許公開公報第2002/0109339
本発明が解決しようとする課題は、特にサイド(側面衝突保護)用、あるいはカーテン用エアバッグのガス発生器、あるいはその他の小型ガス発生器等において、構造が簡略で、特にスペースが小さなところに取り付けるのに適したエアバッグ用ガス発生器の提供を課題とする。
本発明は、衝突感知からガス排出開始までを迅速に行なう必要のある側面衝突用のエアバッグガス発生器、あるいはカーテンエアバッグ用ガス発生器に使用されることを記載したが、特にそれらにはこだわらず、運転席用、助手席用、あるいはニーボルスター用エアバッグガス発生器に使用することも出来る。
本発明は、加圧媒質を収容したボトル部と、該ボトル部の片端部に取り付けられて、ボトルの軸方向にガス出口を形成し、該ガス出口が破裂板で閉塞されたディフューザとからなるインフレータハウジングに、該破裂板を破壊する点火手段が前記破裂板に対向するように点火器カラーに固定され、前記ディフューザに取り付けられており、前記ガス出口から排出された加圧媒質がインフレータハウジングの略軸方向に排出されるように、前記点火器カラーに第1ガス排出口が形成されており、点火手段と第1ガス排出口がそれぞれ点火器カラーの中心から偏在しているエアバッグ用ガス発生器である。
ガス発生器としては、加圧ガスのみを使用したもの(ストアードガス発生器)、固形ガス発生剤を使用したもの(パイロ式ガス発生器)、加圧ガスと固形ガス発生剤の両方を使用したもの(ハイブリッドガス発生器)がある。そのうちストアードガス発生器と、ハイブリッドガス発生器は、加圧媒質をハウジング内部に封入するための破裂板を有しており、その破裂板を破壊することで、ガスの放出を開始する(エアバッグへガスを噴出する)。この機構のため、衝撃感知からガス排出開始を迅速に行なうためには、上記のようなハイブリッドガス発生器、あるいはストアードガス発生器が有利である。したがって本発明はストアードガス発生器、およびハイブリッドガス発生器についてのものとする。
加圧媒質はボトル部に封入されており、該ボトル部は一端が閉塞され、反対端部にディフューザが取り付けられて、インフレータハウジングとなっている。ここでいうボトルの一端側の閉塞とは、ガス発生器の組み立て前に開口した状態のものを、スピニング法やマンネスマン加工によって閉塞させたり、別部材を取り付けることで閉塞させることを含む。またガス発生器組み立て前から一端部が閉塞された状態で市販されているものを使用しても構わない。
ボトルの反対端部は開口しており、ここにディフューザが取り付く。ディフューザにはボトル内の加圧媒質を排出するガス出口が形成され、ボトルの軸方向に向かって開口するように配置するのが好ましい。このガス出口は、ガス発生器の作動前は、破裂板で閉塞されている。あるいはディフューザのガス出口が破裂板で閉塞される代わりに、上記ボトルの反対端部の一部を開口させて、それを破裂板で閉塞させるものであっても良い。
またディフューザには、破裂板を破壊する点火手段が取り付いた点火器カラーが組み込まれる。このとき点火手段が破裂板に対向するように配置している。さらに点火器カラーには第1ガス排出口が形成される。この第1ガス排出口は、点火器カラーをディフューザに取り付けたときに、加圧媒質がハウジングの略軸方向に排出されるように、点火器カラーに形成される。例えば点火器カラーの厚さ方向に形成されることが出来る。なお点火手段と第1ガス排出口は点火器カラーの中心に対して偏在している。このような配置にすることで、ガス発生器の半径方向の幅を薄くすることが出来、車両の狭いスペースにもガス発生器を取り付けることができる。ここでいう略軸方向とは、実質的にハウジングの軸と第1ガス排出口の軸方向が平行になる状態であるが、実質的に加圧媒質がハウジングの軸方向に流れるものであれば、各々の軸が交差していても本発明で言う略軸方向に含めるものとする。
よってガス出口がハウジング軸方向に開口するように形成され、さらに破裂板で閉塞されている状態で、点火手段がその破裂板に対向するように配置されていることから、点火手段はハウジングの略軸方向から取り付いていることになる。よってガス発生器の幅方向(半径方向)に突起するものがなく、取り付けスペースの制約から開放される。
さらに点火器カラーに第1ガス排出口が形成され、それがハウジングの略軸方向にガスを排出するように開口されていることから、ガス排出部分においてもハウジング幅方向に何ら突起するものがなく、比較的狭い取り付けスペースであっても容易にガス発生器を取り付けることが出来る。
なお破裂板に対向する点火手段の取り付け向きは、その中心軸がインフレータハウジングの軸方向に平行になるように取り付けるのが好ましいが、破裂板の破壊可能となる配向であり、かつハウジング幅方向に突起を形成しない状態であれば、特に限定されるものではない。
さらに本発明のガス発生器では、点火手段が着火信号を受けて作動する電気式点火器のみからなっており、該電気式点火器が樹脂により前記点火器カラーと一体に形成され、ディフューザに対して前記点火器カラーがカシメにより取り付けられているのが好ましい。
点火手段を電気式点火器のみとすることで、ガス発生器の構造が簡素化される。また点火器を点火器カラーに対して、樹脂で固定するようにすると、点火器組立体(点火器カラーと点火器を合わせたもの)の製造が容易となる。
さらに点火器カラーをディフューザに対してカシメで固定するため、溶接などの熱を使用せず、安全に製造することが出来る。特に電気式点火器と接合箇所が近接している場合、溶接熱による誤着火を起こしたり、樹脂が溶融する可能性があるが、カシメ方法によれば、そのような問題がない。
また本発明のガス発生器では、前記電気式点火器と前記破裂板が互いに対向する向きになるように、点火器カラーとディフューザの少なくともいずれかに、位置決め手段が形成されていることが好ましい。
このようにすることで、点火器カラーとディフューザとの組みつけや位置決めが容易に行なうことができる。位置決め手段としては、点火器カラーに凸部(または凹部)を形成し、それに補合する凹部(または凸部)をディフューザに形成して、ディフューザに対して点火器カラーが一通りの配向のみ可能とするほか、点火器カラー全体の形状を瓢箪型、変形楕円形状、非対称形状などとし、ディフューザもそれに補合する形状とすることができる。
さらに本発明のガス発生器は、前記点火器カラーのうち、前記第1ガス排出口が形成された部分に、さらに一端部が閉塞した管状のガス排出ポートが取り付けられており、当該一端部近傍の周壁面には円周方向に均等間隔で多数の第2ガス排出口が形成されているものであることが好ましい。
管状のガス排出ポートを用いることにより、エアバッグとの接続が容易となる。ガス排出ポートの一端部周壁面に形成される第2ガス排出口は、推力を相殺するような配置であることが好ましい。これによりガス発生器の輸送の際に誤って作動したときにも、ガス発生器自体がロケットになって飛ぶということが防止出来る。なおガス排出ポートを点火器カラーに固定する場合は、溶接(抵抗溶接などの既存の溶接方法)にて固定する他、ガス排出ポートにネジを形成し、点火器カラーに対してネジ込み固定する方法、あるいはガス排出ポートの開放端部に外向きフランジを、点火器カラーに環状の突起をそれぞれ設けて、かしめ固定する方法が可能である。
またガス排出ポートの全体あるいは一部と点火器カラーとを一体の部品で形成してもよい。例えば、点火器カラーのうち、第1ガス排出口を取り囲むように周壁部を形成し、その先端が開放されている状態のものに対して、一端部が閉塞し、その閉塞端部寄りの周壁面に第2ガス排出口を形成したガス排出ポートを上述の方法で固定した構造や、第1ガス排出口から伸びた周壁部の先端を開放しておき、その開放端部寄りの周壁部に第2ガス排出口を形成し、別部材のクロージャにて該開放端を閉塞する構造のものでも良い。
さらに本発明のガス発生器では、前記電気式点火器は、着火電流によって発熱する発熱部を保持するヘッダー部上に、発熱部と接触するように着火薬が配置され、ヘッダ部に取り付けられた有底カップによって密閉されている構造であり、前記有底カップの底は、脆弱部位となっている構造とすることが好ましい。
点火器のヘッダー部には着火電流で発熱する発熱部が形成されており、着火薬はこの発熱部に接触した状態でヘッダ部上に配置され、有底カップによって密閉されている。脆弱部とは電気式点火器が作動したときに、少なくとも最初に破壊、破裂するものであり、好ましくは点火器作動後においてもその部分以外は破壊、破裂しない構造が好ましい。脆弱部位を形成するには、カップの底部分の少なくとも一部を周壁部分よりも薄く形成し、底部分のみを破裂し易くするもの、カップの厚さ(肉厚)は均一で、底部分にノッチを入れた構造、あるいはカップの厚さ(肉厚)は均一で、カップの内側(ヘッダ上)に環状の補強を配置し、実質的にカップの周壁部分を厚くしたのと同じ効果を奏する構造とることが可能である。
このようにカップ底部分の少なくとも一部、あるいは全体に脆弱部位を有することで、着火薬が着火した時に、その火炎や衝撃波、高温ガスの発生する方向を規制することができる。よってこの方向を破裂板に向けておけば、点火器から発生するエネルギーを破裂板に集中させることが出来るため、インフレータを確実に作動させることが出来る。
本発明により、ガス発生器の取り付けスペースの確保に関する課題を効果的に解決することが出来る。とくにサイド用、あるいはカーテン用エアバッグシステムに使用するガス発生器のように、その取り付けスペースの制約が存在しても、ガス発生器の取り付け・固定を確実に行なう事が出来る。
以下、本発明の実施形態を示した図面により、本発明を詳しく説明する。図1は本発明のガス発生器100の一実施形態を示す断面図を表す。
本発明のガス発生器100では、エアバッグ膨張用の加圧媒質11を収容するボトル10は一端側に開口部12を有し、他端側は閉塞されており、内部空間16には、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス、窒素ガスや二酸化炭素からなる加圧媒質が充填圧30,000から70,000kPa程度で充填されている。ボトル10は幅方向の断面が円形であり、開口部12も同様に円形であるが、これらの形状は特に問わない。したがって断面形状が多角形であっても良い。またハウジング形状が中心軸13に対して対象であることが好ましい。
ボトル10は、既存のガスボンベを利用することができる他、パイプをスエージ加工、スピニング加工、あるいはマンネスマン加工して一端(図1向かって左側端部)を閉塞するように製造することもできる。
ボトル10の開口部12には、ディフューザ20が取り付いている。このディフューザ20にはボトル10内部の加圧媒質を排出するガス出口21が破裂板22により閉塞されている。破裂板22はディフューザ20のガス出口21に形成された内側突出部分23に抵抗溶接などの溶接方法で固着されており、ボトル10内部の加圧媒質11の圧力により、その中心部が外側に膨出した状態である。
さらにディフューザ20にはボトル内部に加圧媒質を充填する充填ノズル24が形成されており、加圧媒質の充填後はピン25によって封止されている。ピン25はディフューザ20に対して溶接により固定されている。これによって加圧媒質11はボトル10内部(内部空間16)に密閉された状態で配置されることになる。
あるいは充填ノズル24をボトル10に設け、同じようにピン25によって封止する構造であっても良い。または充填ノズル24をボトル10やディフューザ20に設けずに、ボトル10の開口部12から加圧媒質を充填する構造であっても良い。この場合、ガス出口21を予め破裂板22により封止した状態で、ディフューザ20を開口部12近傍に配置しておき、加圧媒質11を充填し、所定の量の加圧媒質11が充填された後に、ディフューザ20により開口部12を閉塞する。図1のガス発生器100は、ボトル10にディフュザー部20(ガス出口21は破裂板22で閉塞された状態)を接続した後、充填ノズル24に取り付けたピン25の隙間から(ピン25と充填ノズル24の間に隙間を設けて)加圧媒質11を充填し、その後、ピン25をディフューザ20に対して溶接して完全に閉塞する。
ボトル10とディフューザ20は、溶接により接続してもよいし、ボトル10端部外周面に雄ネジ部を設け、ディフュザー部20の端部内周面に雌ネジ部を設けて、雄ネジ部と雌ネジ部において螺じ合わせて接続してもよい。
ディフュザー部20には、破裂板22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20に嵌め込まれて取り付けられている。点火器26をディフューザ20に取り付ける際には、一旦点火器カラー27に点火器26を取り付け、ディフューザ20に形成された開口部28に点火器カラー27を取り付ける。この際点火器26が破裂板22に対向するように取り付ける。点火器カラー27にはその周壁部に環状の突出部29が形成されており、ディフューザ20の段付部31に当接するように配置後、カシメ30によって固定される。図1では点火器26は点火器カラー27の中心に対して偏心した位置に配置されている。これは破裂板22(ガス出口21)がディフューザ20の中心に対して偏心した位置に配置されており、破裂板22に対向する位置に点火器26を取り付けるためである。このようにすることで、点火器26から発生したエネルギーが破裂板22に効率的に当たり、破裂板22を確実に破ることが可能となる。ただし、点火器26で破裂板22が確実に破れる限りにおいては、破裂板22に対して点火器26が斜めに向いていても、破裂板22と点火器26の中心同士が多少ずれていても問題ない。
点火器カラー27はディフューザ20に対して取り付けるとき、点火器26と破裂板22が対向するように取り付ける必要があるため、位置決め手段を形成することが好ましい。位置決め手段はディフューザ20に対して点火器カラー27の取り付く配向を規制するもので、例えば点火器カラー27の周囲に凸部(あるいは凹部)を形成し、それに補合する凹部(或いは凸部)をディフューザ20に形成する他、点火器カラー27全体を非対称形状に形成し、ディフューザ20の開口部28もそれに補合する形状とすれば、常に一定の向きで点火器カラー27をディフューザ20に取り付けることが可能となる。この位置決め手段については後ほど述べる。
さらに点火器カラー27には、ガス出口21を通過した加圧媒質がガス発生器外部へ排出されるように第1ガス排出口32が形成されている。第1ガス排出口32も点火器カラー27の中心点火器カラー偏った位置に配置されている。即ち、点火器カラー27には破裂板22を破裂させる点火器26が取り付けられるとともに、ボトル10内部の加圧媒質を外部へ排出する第1ガス排出口32が形成されており、点火器26と第1ガス排出口32のこのような配置により、ガス発生器100の高さ方向(図1に於ける上下方向)の寸法を抑えることが出来る。したがってガス発生器100全体が小型化(薄型化)されるため、車両内部でガス発生器の取り付け空間に制限を伴う部分であっても、ガス発生器を取り付けることが出来る。ディフューザ20の外形は、ボトルの最外径より小さいほうが好ましい。
さらに、上記に述べたようなガス出口21と破裂板22、および第1ガス排出口32の配置関係により、ディフューザ20内部における加圧媒質の流れが複雑(ジグザグ)になる。よって仮に破裂板の破片等が加圧媒質とともに流れても、ディフューザ20内部で捕捉され易い構造となる。
点火器カラー27にはさらに、一端41が閉塞されたガス排出ポート40が接続されており、その閉塞41端部側の周壁部には複数の第2ガス排出口42が形成されている。エアバッグ(図示せず)はこの部分に接続することで、ガス発生器100からエアバッグ内部へ加圧媒質を排出することが出来る。ガス排出ポート40は開放端部43を点火器カラー27に抵抗溶接などの溶接方法により固定・接続している。なおガス排出ポート40には凸部44が形成されており、エアバッグをこの凸部44に係るように取り付け、ガス排出ポート40の周壁部の回りにバンドによって固定することで、作動時にエアバッグがガス排出ポートから抜けることがない。
なおガス発生器100の作動の際にボトル10内の加圧媒質が全量第1ガス排出口32から排出される(エアバッグ以外に供給されることがない)ように例えば、点火器カラー27とディフューザ20との当接面(突出部29と段付部31との間)にOリングなどのシール部材を配置してもよい。
ガス排出ポート40は、ボトル10の中心軸(図1中の一点鎖線)と、ガス排出ポート40の中心軸が平行になるように取り付けられている。
ガス排出ポート40は、他端側に形成された第2ガス排出口42が異物(例えば破裂板22の破片)を除去するためのフィルタの役目を兼ねている。または、第2ガス排出口42の開口径を大きく形成しておき、その内側に多数の小孔を形成したパンチングメタルやエキスパンドメタル、金網などを配置して、フィルタとすることも可能である。フィルタの設置場所は、流出する加圧媒質中の異物を除去できれば特に限定されるものではない。
第2ガス排出口42はガス排出ポート40の周壁部に均等に設けられていることが好ましい。このようにすることで、ガス発生器100の輸送、運搬中に万が一作動しても、推力が相殺されるため、ガス発生器がロケットのように飛んでいくことを防止出来る。
なお図1に示す実施例においては、第2ガス排出口42の総開口面積は、第1ガス排出口32の開口面積より大きく設定している。またガス出口21よりも第1ガス排出口32を小さく設定しており、第1ガス排出口32によって加圧媒質の流出量を調整している。
さらに図1の実施例では、第2ガス排出口42は、ガス排出ポート40の一端41から間隔をおいて(好ましくは、破裂板22の半径以上の距離を置いて)形成されていると、一端41部分が異物(たとえば破裂板22の破片)の捕集をおこなうポケットの働きを呈するため、好ましい。
本実施形態のガス発生器100においては、破裂板22の破壊性をより高めるため、図2に示される様に点火薬36を周囲から包み込むようにして、環状部37が設けられており、破裂板19に対向する側は開口されている。この環状部37は金属製のヘッダー39と同じ材質で形成されている。またヘッダ39と一体に形成されていても良い。ヘッダ39には着火電流で発熱するブリッジワイヤ(図示せず)が取り付けられており、これにより点火薬36を着火させる。この環状部37によって、点火薬の燃焼で生じる爆轟波に指向性が付与される。なお、38は環状部37の開口を閉塞するカップである。点火器26の作動の際には、環状部37の開口部を閉塞する部分が容易に破壊されるように、カップの厚みを調整(カップの底部分の肉厚を周壁部の肉厚より薄く)したり、カップの底部分にノッチを設けたりすることができる。
図3、図4には、点火器カラー27をディフューザ20に組み付けるときに、点火器26と破裂板22が常に対向するような配置となるように、点火器カラー27に位置決め手段を形成した例を示す。図3、図4とも図2に示す構造を向かって右から見たところを模式的に表している。
図3に示す構造は円形の点火器カラー27に対して、向かって上側に点火器26が、下側に第1ガス排出口32が形成されたものである。なお26'は点火器に着火電流を送る導電ピンを表す。
図3では突出部29は点火器カラー27の周面に渡って形成されており、その突出部29よりもさらに突出する位置決め部50が形成されている。一方ディフューザ20のうち点火器カラー27が組み込まれる部分には、この位置決め部50の突起と補合する凹部(図示せず)が形成され、位置決め部50とこの凹部をあわせるように点火器カラー27をディフューザ20内部に配置すると、点火器26と破裂板22とが常に対向するように配置される。
また図4では、点火器カラー27の周面に形成された突起29の一部が切り欠いた状態であり、この部分が位置決め部51として作用する。即ちディフューザ20において点火器カラー27が組み込まれる部分には、この位置決め部51の切欠きと補合する凸部(図示せず)を形成しておき、位置決め部51とこの凸部をあわせるように点火器カラー27をディフューザ20内部に配置すると、点火器26と破裂板22とが常に対向するように配置される。
次に、本発明のガス発生器100の動作について説明する。車両搭載時、ガス発生器100は、衝撃センサ及びコントロールユニット点火器カラーなる作動信号出力手段と、前記のガス発生器100と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。エアバッグは、ガス排出ポート40の第2ガス排出口42部分で接続されている。
まず、車両が衝撃を受けた場合、前記システムの衝撃センサ点火器カラーの信号を受け、点火器26が作動し、点火薬が着火燃焼することで破裂板22が破壊される。
破裂板22の破壊によってガス出口21が開放されるため、内部空間16内の加圧媒質は第1ガス排出口32から流出し、ガス排出ポート40内に流入し、第2ガス排出口42から流出して、エアバッグを膨張させる。
本発明のガス発生器としては、側面衝突用エアバッグシステム、カーテンエアバッグシステムなどのガス発生器として使用できるほか、運転席用エアバッグシステム、助手席用エアバッグシステム、ニーボルスターシステム、インフレータブルシートベルトのガス発生器としても使用することが出来る。
なお図1に示すガス発生器は加圧媒質のみを使用したガス発生器を示したが、固形ガス発生剤をも使用したハイブリッドタイプのガス発生器にも適応することが出来る。
本発明のエアバッグガス発生器の断面図。 本発明の点火器カラー部分の拡大断面図。 本発明の点火器カラー部分の拡大図 本発明の点火器カラー部分の別の態様を示す拡大図
符号の説明
100 ガス発生器
10 ボトル
20 ディフューザ
21 ガス出口
22 破裂板
26 点火器
27 点火器カラー
32 第1ガス排出口
37 環状部
40 ガス排出ポート

Claims (5)

  1. 加圧媒質を収容したボトル部と、該ボトル部の片端部に取り付けられて、ボトルの軸方向にガス出口を形成し、該ガス出口が破裂板で閉塞されたディフューザとからなるインフレータハウジングに、該破裂板を破壊する点火手段が前記破裂板に対向するように点火器カラーに固定され、前記ディフューザに取り付けられており、前記ガス出口から排出された加圧媒質がインフレータハウジングの略軸方向に排出されるように、前記点火器カラーに第1ガス排出口が形成されており、点火手段と第1ガス排出口のそれぞれが点火器カラーの中心から偏在しているエアバッグ用ガス発生器。
  2. 点火手段が着火信号を受けて作動する電気式点火器のみからなっており、該電気式点火器が樹脂により前記点火器カラーと一体に形成され、ディフューザに対して前記点火器カラーがカシメにより取り付けられている請求項1のエアバッグ用ガス発生器。
  3. 前記電気式点火器と前記破裂板が互いに対向する向きになるように、点火器カラーとディフューザの少なくともいずれかに、位置決め手段が形成されている請求項1または2のエアバッグ用ガス発生器。
  4. 前記点火器カラーのうち、前記第1ガス排出口が形成された部分にはさらに一端部が閉塞した管状のガス排出ポートが取り付けられており、当該一端部近傍の周壁面には円周方向に均等間隔で多数の第2ガス排出口が形成されている請求項1または2のエアバッグ用ガス発生器。
  5. 前記電気式点火器は、着火電流によって発熱する発熱部を保持するヘッダー部上に、発熱部と接触するように着火薬が配置され、ヘッダ部に取り付けられた有底カップによって密閉されている構造であり、前記有底カップの底は、脆弱部位となっている請求項1〜3いずれか1記載のエアバッグ用ガス発生器。
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