JP2010070073A - ガス発生器 - Google Patents

Abstract

【課題】 組立が簡単で高性能である、エアバッグ装置用のガス発生器を提供する。
【解決手段】 ハウジング11内に燃焼室カップ部材30が配置されている。燃焼室カップ部材30は２つの連通孔32を有する周面30cが金属製のカバー部材36で覆われている。作動時において、燃焼ガスの圧力を受けたカバー部材36が半径方向に膨脹変形して燃焼室カップ部材周面30cとカバー部材36との隙間が生じ、それがガス通路となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の人員拘束装置に使用するガス発生器に関する。

車両の人員拘束装置に使用するガス発生器としては、２つの燃焼室を有する構造のものがあり、このようなガス発生器には、ハウジング内部に配置した筒部材やカップ部材により、２つの燃焼室を形成しているものが知られている。

前記の筒部材やカップ部材には、内部の燃焼室からガスを流出させるための貫通孔が形成されているが、この貫通孔は、作動前にはガス発生剤が外部に漏れ出ないようにするためと、燃焼時においてガス発生剤の燃焼圧力をある程度まで高めるため、金属製の粘着テープで閉塞されている。しかし、粘着テープを貫通孔に貼り付ける作業は位置決めの必要もあって煩雑であり、粘着テープの粘着力が経年劣化するという問題も考えられる。

特許文献１の図７Ａには、第１室１１１が第２室１１２を内包したエアバッグインフレータが示されている。第２室１１２のガス出口オリフィス１２４ｂは、第２室１１２を形成するカップ１１０ｂの周壁面に形成されており、作動前にはキャップ１２０ｂで閉塞されている。そして第２室が作動したときには、図７Ｂに示すようにキャップ１２０ｂが上方向にスライドし、オリフィス１２４ｂが開口する。なお、記載上は「カップ１１０ｂ」となっているが、図面上及び機能上から見て、カップではなく、筒であると認められる。
ＵＳ７，３７４，２０４ Ｂ２

特許文献１のインフレータは、第２室１１２が作動したとき、第２室１１２内の圧力が高められ、カップ１１０ｂが上昇するが、同時にオリフィス１２４ｂからもガスが放出される。このため、オリフィス１２４ｂからのガス圧により、カップ１１０ｂの周面は半径方向に膨脹変形することが考えられ、変形した周面が近接する壁面に接触することにより、カップ１１０ｂの上昇が阻害され、オリフィス１２４ｂが第１室１１１側に充分に露出されないおそれもある。このため、人員保護用に使用するインフレータとしては、作動確実性の点から改善の余地がある。

本発明は、高い性能及び品質を維持したまま、構造を簡略化することで、組立作業を容易にできるガス発生器を提供することを課題とする。

〔請求項１〕
請求項１の発明は、ガス排出口を有するハウジング内において、前記ハウジング底面側に開口部側が被せられるようにして燃焼室カップ部材が配置されており、
前記燃焼室カップ部材が、周面の少なくとも１箇所に連通孔を有し、前記連通孔を有する周面が金属製のカバー部材で覆われたものであり、
前記燃焼室カップ部材の内部には、ガス発生剤と点火手段が収容された燃焼室が形成されており、
作動時において、前記カバー部材が主として半径方向に膨脹変形することで、前記燃焼室カップ部材周面と前記カバー部材との間に生じた隙間が、前記燃焼室と前記燃焼室外に至るガス通路となる、ガス発生器を提供する。

燃焼室カップ部材が有している連通孔が２箇所以上に形成されているときは、均等間隔をおいて形成されていることが望ましい。１箇所に形成されている連通孔は、例えば、大きな連通孔が１個形成されていてもよいし、複数の小さな連通孔が形成されていてもよい。１箇所に複数の連通孔が形成されているときは、複数の小さな連通孔が一纏めになって形成されている（例えば、複数の小さな連通孔が１つの円内に収まるようにかたまって形成されている）ことが好ましい。

燃焼室カップ部材における連通孔の形成位置は、本発明の課題を解決できるのであれば、特に制限されるものではない。

金属製のカバー部材は、全ての連通孔を覆うことができる形状及び大きさのものであればよく、筒状でもよいし、カップ状でもよい。金属製のカバー部材は、厚み０．２〜１ｍｍ程度のステンレス、アルミニウム等から形成することができる。なお、カバー部材がカップ状のものの場合には、燃焼室カップ部材に取り付け易くするため、底面に空気抜き用の孔を形成することができる。

燃焼室カップ部材の底面は、ハウジングの天井面側に位置しているが、前記底面と前記天井面が当接された状態であってもよく、カップ状のカバー部材を用いた場合には、前記カップ状のカバー部材底面がハウジングの天井面に当接乃至圧接された状態であってもよい。

燃焼室内（燃焼室カップ部材内）のガス発生剤が燃焼したとき、発生する燃焼ガスが連通孔を通ってカバー部材を押し広げるため、カバー部材の周壁面が膨脹し、変形（カバー部材が部分的に開裂することも含む）する。前記膨脹・変形によって、作動前には密着されていた燃焼室カップ部材周面とカバー部材との間に隙間や開裂が生じ、前記隙間や開裂部分が燃焼室内部から外部に至るガス通路となる。

このようにガス通路をガス（ガス発生器の内部では、火炎、高温ガス、ミスト状の未燃焼物等を含む燃焼生成物である）が通過するとき、燃焼室カップ部材の外周面とカバー部材の内周面に接触するため、ガスとこれらの周面との間に熱交換が起こり、ガス温度が低下される。更にガス中に含まれる高温の燃焼残渣（ミスト）が存在する場合、燃焼残渣が前記周面に接触したときにそこに付着して捕捉される。

本発明のガス発生器は、燃焼室カップ内と前記カップ外に２つの燃焼室を有するものにすることできるほか、燃焼室カップ内のみに燃焼室を有するものにすることもできる。

〔請求項２〕
請求項２の発明は、前記カバー部材が、少なくともハウジング底面側の開口部周縁に脆弱部を有している、請求項１記載のガス発生器を提供する。

脆弱部は、他の部分よりも強度が劣り、力が加わったときに優先的に開裂する部分であり、傷が付けられたり、薄肉にされたりしている部分である。作動時には、カバー部材は、前記脆弱部から開裂され、前記開裂により、燃焼室内部から外部に至るガス通路の形成が容易になる。

脆弱部は、カバー部材の開口部から開裂されやすくするため、開口部周縁から軸方向に延びるように形成されていることが好ましい。

〔請求項３〕
請求項３の発明は、前記カバー部材が、ハウジング底面側の開口部周縁に拡径部を有しており、少なくとも前記拡径部に脆弱部を有している、請求項１記載のガス発生器を提供する。

拡径部は、カバー部材の周面よりも外径が大きな部分であり、拡径部を形成することで、カバー部材を燃焼室カップ部材に嵌め込みやすくなる。拡径部は、２段以上の段差からなるもの、傾斜面からなるもの、前記の段差と傾斜面の両方を有するもの等にすることができる。拡径部を有するときは、拡径部の強度が他の部分よりも高くなるため、拡径部に脆弱部を設ける。

〔請求項４〕
請求項４の発明は、前記燃焼室カップ部材が、周面に１箇所の連通孔を有しており、
前記カバー部材が、少なくともハウジング底面側の開口部周縁に拡径部を有し、前記拡径部の前記連通孔と半径方向に対向する位置に脆弱部を有している、請求項１記載のガス発生器を提供する。

脆弱部はガス通路を形成するために効果的な構成要素であるが、脆弱部が多数形成されていると、ガスとカバー部材との接触面積が減少して、上記したような燃焼残渣の捕捉効果が低下する場合がある。このため、１箇所の連通孔と、前記連通孔と半径方向に対向する位置の拡径部に形成された脆弱部を有している構成にすることで、ガス通路の確保と燃焼残渣の捕捉効果の両方を達成することができる。

〔請求項５〕
請求項５の発明は、前記燃焼室カップ部材が２箇所の連通孔を有しており、
前記カバー部材が、少なくともハウジング底面側の開口部周縁に拡径部を有し、前記拡径部に２箇所の脆弱部を有しており、
前記２箇所の連通孔と前記２箇所の脆弱部が周方向に等間隔をおいて４箇所に形成されており、
前記２箇所の連通孔が半径方向に正対する位置に形成され、前記２箇所の脆弱部が半径方向に正対する位置に形成されている、請求項１記載のガス発生器を提供する。

請求項４の発明と同様に、ガス通路の確保と燃焼残渣の捕捉効果の両方を達成することができる。

〔請求項６〕
請求項６の発明は、前記カバー部材の脆弱部が、厚さ方向に貫通した又は非貫通の線状の切り込みを含むものである、請求項３〜５のいずれか１項記載のガス発生器を提供する。

作動時、脆弱部において容易に開裂できるようにするため、脆弱部は線状の切り込みや薄肉部を含むものが良く、更にカバー部材の開口部周縁又は拡径部に形成された三角形状の切り込みと線状の切り込み又は薄肉部を組み合わせたものが望ましい。

本発明のガス発生器は、組立が簡単であり、エアバッグ装置等の人員拘束装置として高い性能を有している。

＜図１で示されるガス発生器＞
図１は、本発明のガス発生器１０の軸方向の断面図である。ガス発生器１０は、ディフューザシェル１２とクロージャシェル１３が溶接部１４においてレーザー溶接されたハウジング１１を有している。ハウジング１１内には、周知の筒状フィルタ２０が配置されている。ディフューザシェル１２は、天板１２ａと周壁部１２ｂを有し、クロージャシェル１３は、底板１３ａと周壁部１３ｂを有している。

ディフューザシェル１２には、所要数のガス排出口１７が設けられており、防湿のため、アルミニウムのシールテープ１８で内側から閉塞されている。ディフューザシェルの天板１２ａ側には、リテーナ３４が嵌め込まれている。

クロージャシェル１３の底板１３ａの中心部には中央孔が形成され、カラー４１が嵌め込まれて溶接固定されており、カラー４１には点火器４０が取り付けられている。クロージャシェルの底板１３ａ側には、リテーナ５２が嵌め込まれている。

ハウジング１１内には、ハウジング１１と同心円状になるように燃焼室カップ部材３０が配置されている。燃焼室カップ部材３０は、底面３０ａがディフューザシェルの天板１２ａに対向し、開口部３０ｂ側がカラー４１に嵌め込まれている。

燃焼室カップ部材３０の内部空間は第１燃焼室３５となり、その外側の空間（フィルタ２０で囲まれた空間）が第２燃焼室５０となっている。第１燃焼室３５内には、所要量の第１ガス発生剤３９が収容され、第２燃焼室５０内には、所要量の第２ガス発生剤５１が収容されている。第１ガス発生剤３９と第２ガス発生剤５１は、いずれも周知のものを用いることができ（例えば、特開２００５−１９９８６７号公報に記載のもの）、第２ガス発生剤５１は、燃焼温度が第１ガス発生剤３９の燃焼温度よりも低いものを使用している。

燃焼室カップ部材３０の周壁３０ｃには、連通孔３２が形成されている。連通孔３２は、一定の開口面積になるように１つの連通孔として形成されていてもよく、複数の連通孔として形成されているものでもよい。図１では、２つの連通孔３２が半径方向に正対する位置に形成されている。

燃焼室カップ部材３０には、底面３０ａ側からカップ状のカバー部材３６が被せられている。カバー部材３６は、肉厚が０．４ｍｍのステンレス製のものであり、底面３６ａ、底面３６ａに正対する開口部、周面３６ｃを有しており、開口部周縁には拡径部３６ｂが形成されている。拡径部３６ｂを設けることにより、カバー部材３６を燃焼室カップ部材３０に嵌め込みやすくなる効果もある。

カバー部材３６の底面３６ａとリテーナ３４との間には隙間が形成されているが、前記隙間は、第２ガス発生剤５１が入り込まない間隔にすることが好ましい。なお、カバー部材３６の底面３６ａとリテーナ３４が接触するようにしてもよい。

次に、図２（ａ）、（ｂ）により、燃焼室カップ部材３０とカバー部材３６の組み合わせをより詳細に説明する。図２（ａ）は、燃焼室カップ部材３０にカップ状のカバー部材３６を被せた状態を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、別実施形態の斜視図である。

図２（ａ）に示す燃焼室カップ部材３０とカバー部材３６の組み合わせでは、燃焼室カップ部材３０の底面側からカバー部材３６が被せられており、カバー部材の周面３６ｃにより、燃焼室カップ部材３０に形成された２つの連通孔３２が覆われている。カバー部材の周面３６ｃと燃焼室カップ部材３０の周壁３０ｃは、互いに密着されている。

カバー部材の周面３６ｃには、作動時に拡径部３６ｂから開裂されやすいように、拡径部３６ｂから開始され、軸方向に延ばされた２つの脆弱部３８が形成されている。脆弱部３８は、カバー部材の周面３６ｃを貫通していない溝状のものである。２つの連通孔３２同士は正対しており（図中のＺ軸方向に正対している）、２つの脆弱部３８同士は正対している（図中のＹ軸方向に正対している）。２つの連通孔３２と２つの脆弱部３８は、周方向に均等間隔になるように形成されている（図中のＹ軸とＺ軸は直交している）。

図２（ｂ）に示す燃焼室カップ部材３０とカバー部材３６の組み合わせでは、燃焼室カップ部材３０の底面側からカバー部材３６が被せられており、カバー部材の周面３６ｃにより、燃焼室カップ部材３０に形成された１つの連通孔３２が覆われている。カバー部材の周面３６ｃと燃焼室カップ部材３０の周壁は、互いに密着されている。

カバー部材の周面３６ｃには、拡径部３６ｂに形成された三角形状の切り込み３８ａと、前記切り込み３８ａの頂点の延長線上に形成された、カバー部材の周面３６ｃを貫通していない溝状の切り込み３８ｂからなる脆弱部３８を有している。連通孔３２と脆弱部３８は対向する位置に形成されている。

次に、図１に示すガス発生器１０を自動車のエアバッグ装置に組み込んだ場合の動作を説明する。

〔図２（ａ）で示す燃焼室カップ部材３０とカバー部材３６を組み合わせた実施形態〕
図１、図２（ａ）、図３により、動作を説明する。自動車が衝突したとき、衝撃センサからの指令を受け、点火器４０が作動して、第１燃焼室３５内の第１ガス発生剤３９が着火燃焼され、燃焼生成物を発生させる。燃焼生成物は、カップ状部材３０に設けられた２つの連通孔３２を通って、第２燃焼室５０内に噴射され、第２ガス発生剤５１を着火燃焼させ、ガス排出口１７からエアバッグ（図示せず）に排出され、エアバッグを膨張させる。

この動作過程において、燃焼室カップ部材３０とカバー部材３６は、作動前の状態では、図３（ａ）に示すような状態にある。但し、図３（ａ）では、理解し易いように、燃焼室カップ部材３０とカバー部材３６の間に実際にはない隙間を示している。

点火器４０の作動によって第１ガス発生剤３９が燃焼すると、発生した燃焼生成物が２つの連通孔３２から排出され、カバー部材３６はＺ軸方向に押圧される。そして、２つの脆弱部３８に対してＺ軸方向に引っ張り応力が作用するため、脆弱部３８において容易に開裂され、図３（ｂ）に示すような状態となる。その結果、燃焼室カップ部材３０とカバー部材３６との間にガス通路となる隙間が形成され、その隙間と開裂部を図３（ｂ）に示すようにガスが流れ、第２燃焼室５０へ到達する。また燃焼生成物は、燃焼室カップ部材３０とカバー部材３６に接触しながら流れることから、燃焼生成物は冷却され、燃焼生成物に含まれる燃焼残渣が捕捉されるため、フィルタ２０にまで至る燃焼残渣量が減少される。

〔図２（ｂ）で示す燃焼室カップ部材３０とカバー部材３６を組み合わせた実施形態〕
図１、図２（ｂ）、図４により、動作を説明する。自動車が衝突したとき、衝撃センサからの指令を受け、点火器４０が作動して、第１燃焼室３５内の第１ガス発生剤３９が着火燃焼され、燃焼生成物を発生させる。燃焼生成物は、カップ状部材３０に設けられた１つの連通孔３２を通って、第２燃焼室５０内に噴射され、第２ガス発生剤５１を着火燃焼させ、ガス排出口１７からエアバッグ（図示せず）に排出され、エアバッグを膨張させる。

この動作過程において、カバー部材３６と燃焼室カップ部材３０は、作動前の状態では、図４（ａ）に示すような状態にある。但し、図４（ａ）では、理解し易いように、燃焼室カップ部材３０とカバー部材３６の間に実際にはない隙間を示している。

点火器４０の作動によって第１ガス発生剤３９が燃焼すると、発生した燃焼生成物が１つの連通孔３２から排出され、カバー部材３６は一方向に押圧される。そして、脆弱部３８に引っ張り応力が作用するため、脆弱部３８において容易に開裂され、図４（ｂ）に示すような状態となる。その結果、燃焼室カップ部材３０とカバー部材３６との間にガス通路となる隙間が形成され、その隙間と開裂部を図４（ｂ）に示すようにガスが流れ、第２燃焼室５０へ到達する。また燃焼生成物は、燃焼室カップ部材３０とカバー部材３６に接触しながら流れることから、燃焼生成物は冷却され、燃焼生成物に含まれる燃焼残渣が捕捉されるため、フィルタ２０にまで至る燃焼残渣量が減少される。

＜図５で示されるガス発生器＞
本発明は、公知のガス発生器に対しても適用することができ、その一例を図５に示す。図５は、特開２００７−１１８７８８号公報の図３に示されたガス発生器１００において使用されているカップ状の薄膜部材１４７に代えて、燃焼室カップ部材１４１の底部１４１ａ側から、図２（ａ）、（ｂ）に示すカバー部材３６を被せた状態を示している。

図５で示すガス発生器１００は、カバー部材３６を使用し、カップ状の薄膜部材１４７を使用していないほかは、前記公報の図３と全く同一のものである。

なお、図２（ｂ）のカバー部材３６を使用したときは、燃焼室カップ部材１４１の連通孔１４２は、フィルタ１４５の方を向くように配置してもよい。また、燃焼室カップ部材１４１とカバー部材３６は、図２（ａ）、（ｂ）に示す燃焼室カップ部材３０とカバー部材３６の組み合わせに代えることもできる。

図５で示されるガス発生器では、第２燃焼室１３５内のガス発生剤が先に燃焼したときには、カバー部材３６が図３、図４のように変形して、第２燃焼室１３５と第１燃焼室１３１が連通されるが、第１燃焼室１３１のガス発生剤が先に燃焼したときには、カバー部材３６は変形されない。

本発明のガス発生器の軸方向断面図。 図２（ａ）は燃焼室カップ部材とカバー部材の組み合わせを示す斜視図、図２（ｂ）は（ａ）とは別実施形態の燃焼室カップ部材とカバー部材の組み合わせを示す斜視図。 図３（ａ）、（ｂ）は、図２（ａ）の組み合わせを用いた場合の動作の説明図。 図４（ａ）、（ｂ）は、図２（ｂ）の組み合わせを用いた場合の動作の説明図。 本発明の別実施形態であるガス発生器の軸方向断面図。

符号の説明

１０ ガス発生器
１１ ハウジング
１７ ガス排出口
２０ フィルタ
３０ 燃焼室カップ部材
３２ 連通孔
３５ 第１燃焼室
３６ カバー部材
３８ 脆弱部
５０ 第２燃焼室

Claims (6)

1. ガス排出口を有するハウジング内において、前記ハウジング底面側に開口部側が被せられるようにして燃焼室カップ部材が配置されており、
   前記燃焼室カップ部材が、周面の少なくとも１箇所に連通孔を有し、前記連通孔を有する周面が金属製のカバー部材で覆われたものであり、
   前記燃焼室カップ部材の内部には、ガス発生剤と点火手段が収容された燃焼室が形成されており、
   作動時において、前記カバー部材が主として半径方向に膨脹変形することで、前記燃焼室カップ部材周面と前記カバー部材との間に生じた隙間が、前記燃焼室と前記燃焼室外に至るガス通路となる、ガス発生器。
2. 前記カバー部材が、少なくともハウジング底面側の開口部周縁に脆弱部を有している、請求項１記載のガス発生器。
3. 前記カバー部材が、ハウジング底面側の開口部周縁に拡径部を有しており、少なくとも前記拡径部に脆弱部を有している、請求項１記載のガス発生器。
4. 前記燃焼室カップ部材が、周面に１箇所の連通孔を有しており、
   前記カバー部材が、少なくともハウジング底面側の開口部周縁に拡径部を有し、前記拡径部の前記連通孔と半径方向に対向する位置に脆弱部を有している、請求項１記載のガス発生器。
5. 前記燃焼室カップ部材が２箇所の連通孔を有しており、
   前記カバー部材が、少なくともハウジング底面側の開口部周縁に拡径部を有し、前記拡径部に２箇所の脆弱部を有しており、
   前記２箇所の連通孔と前記２箇所の脆弱部が周方向に等間隔をおいて４箇所に形成されており、
   前記２箇所の連通孔が半径方向に正対する位置に形成され、前記２箇所の脆弱部が半径方向に正対する位置に形成されている、請求項１記載のガス発生器。
6. 前記カバー部材の脆弱部が、厚さ方向に貫通した又は非貫通の線状の切り込みを含むものである、請求項３〜５のいずれか１項記載のガス発生器。

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