JP2008137475A - インフレータ - Google Patents

Abstract

【課題】 出力が安定したインフレータの提供。
【解決手段】 加圧ガス室20、点火器34とガス発生剤36を含むガス発生器30、ガス排出孔52のあるディフュザー部50からなり、第１連通路38が第１破裂板40で閉塞されている。加圧ガス室20にはガス孔42をもつキャップ44があり、ガス孔42の最小径がガス発生剤36の最小径と同等以下であるから、燃焼途中のガス発生剤36がキャップ44内に流入してもそこで焼尽され、ガスのみがキャップ44外に流出される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の人員拘束システム用として適したインフレータに関する。

固形ガス発生剤と加圧ガスを組み合わせたハイブリッドインフレータは、側面衝突保護エアバッグ用として使用されることがあり、ガス発生剤を迅速に燃焼させる必要がある。そのため、多数の粒状のガス発生剤が燃焼室に配置された構造のものが知られている。

燃焼室内部に充填された粒状のガス発生剤は、点火手段によって着火され、燃焼が開始される。ガス発生剤は、燃焼室内で完全に焼尽させることが必要であるが、多数の粒状のガス発生剤を使用する場合は、燃焼途中のものや未燃焼のものが燃焼室外に出てしまい、出力がばらつき、性能が不安定になる原因となる。

特許文献１には、加圧ガスを収容したボトル２２と、ガス発生剤を収容したガス発生器ハウジング３２を有するハイブリッドインフレータが開示されている。ガス発生器ハウジング３２には、粒状のガス発生剤３６が収容され、点火手段３４によって着火、燃焼させる。加圧ガス室ボトル２２には、側面に排出孔４２を形成したキャップ４４が取り付けられおり、燃焼残渣や破裂板４０の破片などを捕集する。

特許文献２には、ハイブリッドインフレータが開示されている。第１ガス発生室１２０と加圧媒質が充填された内部空間１０３が、ガス発生器ハウジング１０５に形成された第１連通孔１２５によって連通されている。この連通孔１２５は、ガス発生剤１２４から発生する燃焼ガスを通過させるが、ガス発生剤１２４の外部への漏出を防止するような大きさである。
特開２００３−２２６２２２号公報 特開２００１−３４１６１０号公報

特許文献１の発明は、燃焼残渣や破裂板の破片が漏れ出すことを防止することが開示されているが、未焼尽のガス発生剤の漏出を防止すること、またその具体的な手段については開示がない。特許文献２の発明は、重量軽減、製造工程の簡略化及びガス流の制御が解決課題であり、未焼尽のガス発生剤の漏出及びそれによるガス発生器の性能の不安定化については開示がない。

つまり、両文献とも、未焼尽のガス発生剤が漏出すること、またそれによって生じる課題については開示しておらず、これら文献が解決しようとする課題は、本発明が解決しようとする課題とは全く異なるものである。

本発明は、多数の粒状のガス発生剤成型体と加圧ガスを併用するインフレータにおいて、燃焼途中や未燃焼状態のガス発生剤成型体が発生することを防止して、安定した出力が得られるようにできるインフレータを提供することを課題とする。

〔請求項１〕
本発明は、課題の解決手段として、
筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室と、前記加圧ガス室の一端側に接続され、ガス発生器ハウジング内に収容された点火手段とガス発生剤成型体を含むガス発生器と、前記加圧ガス室の他端側に接続されたガス排出孔を有するディフュザー部を有しており、
前記加圧ガス室と前記ガス発生器との間の第１連通路が第１破裂板で閉塞されており、前記加圧ガス室と前記ディフュザー部との間の第２連通路が第２破裂板で閉塞されているものであり、
前記加圧ガス室内には、前記加圧ガス室から第１破裂板を覆うようにして、ガスを通過させる複数のガス孔を有するキャップが被せられおり、前記ガス孔の最小径（ｄmin）が前記ガス発生剤成型体の最小径（Ｄmin）及び長さ（Ｌ）の大きい方と同等以下のものである、インフレータを提供する。

本発明のインフレータをエアバッグ装置に適用したとき、点火手段の作動により、燃焼室内のガス発生剤成型体が燃焼し、大気圧と同等であった燃焼室内の圧力が、燃焼ガスによって上昇し、第１破裂板が破壊され、第１連通路が開放されるため、高温ガスがキャップを通って加圧ガス室内に流入する。そして、加圧ガス室内の圧力の上昇を受けて第２破裂板が破壊され、第２連通路が開放されるため、加圧ガスと高温ガスがディフューザ部を通ってガス排出孔から排出され、エアバッグを膨張させる。

ガス発生剤成型体は、燃焼室内で焼尽して、ガスのみが加圧ガス室内に流入することが望ましい。しかし、流量を確保するため及び第１破裂板を確実に破裂させるため、第１連通路は大きく形成されており、一部のガス発生剤成型体が焼尽しないで燃焼途中のままで、第１連通路が開放されて生じるガス流に乗って燃焼室から排出される場合がある。

それに対して、本発明のインフレータでは、キャップが設けられ、かつキャップのガス孔とガス発生剤成型体の大きさが関連づけられているため、燃焼室から燃焼途中のガス発生剤成型体が排出された場合でも、燃焼途中のガス発生剤成型体はキャップ内で焼尽された後で、ガスのみが加圧ガス室内に排出される。このため、インフレータの出力が安定する。

キャップのガス孔は、円形が好ましいが、楕円形等にしてもよい。円形の場合、最小径（ｄmin）は直径であり、楕円形の場合、最小径（ｄmin）は短径である。

ガス発生剤成型体は公知のものであり、ディスク状、円柱状、貫通孔を有する円柱状、非貫通孔（窪み）を有する円柱状等のものを用いることができる。ディスク状のものの場合、最小径（Ｄmin）は直径であり、円柱状のものの場合、最小径（Ｄmin）は端面の直径である。

なお、ガス発生剤成型体が円柱状のものである場合は、Ｄmin＜ｄminであっても、Ｌ＞ｄminであれば、同等の効果が期待できる。このため、ガス孔の最小径（ｄmin）がガス発生剤成型体の最小径（Ｄmin）及び長さ（Ｌ）の大きい方と同等以下であればよい。固形ガス発生剤が球状であれば、Ｄmin＝Ｌ≧ｄminとなる。

〔請求項２〕
本発明は、課題の他の解決手段として、
前記キャップが、開口部側が第１破裂板に被せられ、キャップ底面が前記第１破裂板に正対しており、キャップ周面にのみ複数のガス孔が形成されているものであり、
前記キャップ底面から前記キャップ底面に最も近接した位置にあるガス孔端部までの間隔（Ｗ）と、前記ガス発生剤成型体の最小径（Ｄmin）との関係が、Ｄmin／２＜Ｗの関係を有している、請求項１記載のインフレータを提供する。

上記した動作過程において、第１連通路が開放され、燃焼室から燃焼途中のガス発生剤成型体が排出されたとき、第１破裂板（即ち、第１連通路）に正対するキャップ底面に衝突することになる。このため、Ｄmin／２＜Ｗの関係を満たしていると、燃焼途中のガス発生剤成型体は、キャップ底面付近で焼尽された後、ガスのみがガス孔を通って加圧ガス室内に流入されることになる。

上記関係を有していると、燃焼途中のガス発生剤成型体がキャップ底部付近で留まり易くなる（引っかかり易くなる）。燃焼室外であっても、できるだけ燃焼室近傍で維持しておく方が、ガス発生剤の燃焼には好ましい。それにより、燃焼途中のガス発生剤成型体は焼尽されるため、キャップの外に出ることはない。

〔請求項３〕
本発明は、課題の他の解決手段として、
前記キャップが、開口部側が第１破裂板に被せられ、キャップ底面が前記第１破裂板に正対しており、キャップ周面にのみ複数のガス孔が形成されているものであり、
前記キャップ底面から前記キャップ底面に最も近接した位置にあるガス孔端部までの間隔（Ｗ）と、前記ガス発生剤成型体の長さ（Ｌ）との関係がＬ／２＜Ｗの関係を有している、請求項１記載のインフレータを提供する。

上記関係を有していると、燃焼途中のガス発生剤成型体がキャップ底部付近で留まり易くなる（引っかかり易くなる）。燃焼室外であっても、できるだけ燃焼室近傍で維持しておく方が、ガス発生剤の燃焼には好ましい。それにより、燃焼途中のガス発生剤成型体は焼尽されるため、キャップの外に出ることはない。

本発明のインフレータによれば、全てのガス発生剤成型体が燃焼室内で焼尽されず、一部が燃焼室外に流出した場合でも、それらはキャップで捕捉され、キャップ内で焼尽され、ガスを発生させる。このため、インフレータ内のガス発生剤成型体は完全に燃焼されるため、設計どおりの出力が安定して発揮される。

図１により、１つの実施形態を説明する。図１は、本発明のインフレータの軸方向の断面図、図２（ａ）は図１の部分拡大図、図２（ｂ）は図１のガス発生剤成型体の斜視図である。

インフレータ１０は、加圧ガス室２０と、ガス発生器３０、ディフュザー部５０とを有している。

加圧ガス室２０は、筒状の加圧ガス室ハウジング２２により外殻が形成されており、アルゴン、ヘリウムの混合物からなる加圧ガスが充填されている。加圧ガス室ハウジング２２は、軸方向及び半径方向に対して対称形となっているので、組み立て時に軸方向及び半径方向への向きを調整する必要がない。

加圧ガス室ハウジング２２の側面には、加圧ガスの充填孔２４が形成されており、加圧ガスを充填した後にピン２６により閉塞されている。ピン２６の先端部２６ａは加圧ガス室２０内に突出されており、突出部はガス発生剤成型体３６の燃焼ガス流が衝突される長さを有している。このピン２６の突出部の長さを調整することで、ピン２６自体に燃焼ガスを衝突させて、燃焼残渣を付着させることができる。図１においては、ピン２６の先端部２６ａが対向する壁面２２ａに当接するまで延長することができる。

ガス発生器３０は、ガス発生器ハウジング３２内に収容された点火手段（電気式点火器）３４とガス発生剤成型体３６とを含んでおり、加圧ガス室２０の一端側に接続されている。ガス発生剤成型体３６が充填された空間が燃焼室３５となる。ガス発生器ハウジング３２と加圧ガス室ハウジング２２は、接合部４９において抵抗溶接されている。インフレータ１０をエアバッグシステムに組み込むとき、点火手段３４は、コネクタ、導線を介して、外部電源に接続される。

ガス発生剤成型体３６は、公知のものを用いることができる。図示したガス発生剤成型体３６は円柱状であるから、最小径（Ｄmin）は端面の直径となる。

加圧ガス室２０とガス発生器３０との間の第１連通路３８は、加圧ガスの圧力を受けて椀状に変形した第１破裂板４０で閉塞されており、ガス発生器３０内は常圧に保持されている。第１破裂板４０は、周縁部４０ａにおいてガス発生器ハウジング３２に抵抗溶接されている。

第１破裂板４０には、キャップ４４が加圧ガス室２０側から被せられている。このキャップ４４は、第１破裂板４０（即ち、第１連通路３８）を覆うことにより、ガス発生剤成型体３６の燃焼により生じた燃焼ガスが必ずキャップ４４を経由してガス孔４２から噴出されるように取り付けられている。

キャップ４４は、断面が円形のものであり、周面４４ａにのみ複数のガス孔４２が形成されており、底面４４ｂは第１破裂板４０（即ち、第１連通路３８）に正対している。

周面４４ａに形成されたガス孔４２は円形であり、直径ｄminはガス発生剤成形体３６の最小径（Ｄmin）と同等以下の大きさであり、好ましくはガス発生剤成形体３６の最小径（Ｄmin）よりも小さいものである。

キャップ底面４４ｂと、キャップ底面４４ｂに最も近接した位置にあるガス孔４２ａ（図２（ｂ）参照）端部までの間隔（Ｗ）と、ガス発生剤成型体３６の最小径（Ｄmin）との関係は、Ｄmin／２＜Ｗであることが好ましく、Ｄmin／Ｗがより好ましい。

キャップ４４は、開口周縁部が外側に折り曲げられたフランジ部４６を有しており、フランジ部４６においてガス発生器ハウジング３２の一部（かしめ部）４８をかしめることで固定されている。

加圧ガス室２０の他端側には、加圧ガス及び燃焼ガスを排出するガス排出孔５２を有するディフュザー部５０が接続されており、ディフュザー部５０と加圧ガス室ハウジング２２は、接合部５４において抵抗溶接されている。

ディフュザー部５０は、ガスを通過させる複数のガス排出孔５２を有するキャップ状のものである。加圧ガス室２０とディフュザー部５０との間の第２連通路５６は、第２破裂板５８で閉塞されており、ディフュザー部５０内は常圧に保持されている。第２破裂板５８は、周縁部５８ａにおいてディフュザー部５０に抵抗溶接されている。

次に、図１、図２に示すインフレータ１０を自動車に搭載したエアバッグシステムに組み込んだ場合の動作を説明する。

自動車が衝突して衝撃を受けたとき、作動信号出力手段により、点火器３４が作動点火して、燃焼室３５内のガス発生剤成型体３６を燃焼させ、高温の燃焼ガスを発生させる。

その後、高温の燃焼ガスによるガス発生器３０内の圧力上昇により、第１破裂板４０が破壊され、第１連通路３８が開放されるため、燃焼ガスはキャップ４４内に流入し、ガス孔４２から噴出され、加圧ガス室２０に流入する。

その後、加圧ガス室２０内の圧力上昇により、第２破裂板５８が破壊されるので、加圧ガス及び燃焼ガスは、第２連通路５６を経て、ガス排出孔５２から排出され、エアバッグを膨張させる。

上記の動作において、燃焼室３５内に燃焼途中又は未燃焼状態のガス発生剤成形体３６が存在したとき、ガス流に乗り、開放された第１連通路３８を通ってキャップ４４内に排出される。そして、燃焼途中又は未燃焼状態のガス発生剤成形体３６はキャップ底面４４ｂに衝突し、そこで捕捉される。この状態では、未焼尽のガス発生剤３６は、燃焼室３５の近傍に存在するため、燃焼室３５からの燃焼ガス（高温ガス）により、焼尽し易い。つまり、キャップ４４のガス孔４２を未焼尽のガス発生剤３６が通り抜け、第２連通路５６の辺りまで流された場合には、高温の燃焼ガスの影響が小さく、途中で燃焼が中断する。

このように燃焼途中又は未燃焼状態のガス発生剤成形体３６がキャップ４４のガス孔４２から排出されることが防止され、ガス発生剤３６が加圧ガス室２０内に到達する前に焼尽する。よって、設計どおりの出力が安定に得られることになる。

本発明のインフレータの縦断面図。 （ａ）は図１の部分拡大図、（ｂ）は図１のガス発生剤の斜視図。

符号の説明

１０ インフレータ
２０ 加圧ガス室
２２ 加圧ガス室ハウジング
３０ ガス発生器
３２ ガス発生器ハウジング
３４ 点火器
３５ 燃焼室
３６ ガス発生剤成型体
３８ 第１連通路
４０ 第１破裂板
４２ ガス孔
４４ キャップ
４４ａ キャップ周面
４４ｂ キャップ底面
５０ ディフュザー部
５２ ガス排出孔
５６ 第２連通路
５８ 第２破裂板

Claims (3)

1. 筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室と、前記加圧ガス室の一端側に接続され、ガス発生器ハウジング内に収容された点火手段とガス発生剤成型体を含むガス発生器と、前記加圧ガス室の他端側に接続されたガス排出孔を有するディフュザー部を有しており、
   前記加圧ガス室と前記ガス発生器との間の第１連通路が第１破裂板で閉塞されており、前記加圧ガス室と前記ディフュザー部との間の第２連通路が第２破裂板で閉塞されているものであり、
   前記加圧ガス室内には、前記加圧ガス室から第１破裂板を覆うようにして、ガスを通過させる複数のガス孔を有するキャップが被せられおり、前記ガス孔の最小径（ｄmin）が前記ガス発生剤成型体の最小径（Ｄmin）及び長さ（Ｌ）の大きい方と同等以下のものである、インフレータ。
2. 前記キャップが、開口部側が第１破裂板に被せられ、キャップ底面が前記第１破裂板に正対しており、キャップ周面にのみ複数のガス孔が形成されているものであり、
   前記キャップ底面から前記キャップ底面に最も近接した位置にあるガス孔端部までの間隔（Ｗ）と、前記ガス発生剤成型体の最小径（Ｄmin）との関係が、Ｄmin／２＜Ｗの関係を有している、請求項１記載のインフレータ。
3. 前記キャップが、開口部側が第１破裂板に被せられ、キャップ底面が前記第１破裂板に正対しており、キャップ周面にのみ複数のガス孔が形成されているものであり、
   前記キャップ底面から前記キャップ底面に最も近接した位置にあるガス孔端部までの間隔（Ｗ）と、前記ガス発生剤成型体の長さ（Ｌ）との関係がＬ／２＜Ｗの関係を有している、請求項１記載のインフレータ。
   
   
   
   

Images