JP2010149711A - ガス発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジング内に間隙を設けることで、ガスの噴出を円滑とするとともに、小型化や軽量化も可能とすることができるガス発生装置を提供する。
【解決手段】ガス発生装置１の内側にはハウジング２が配置され、ハウジング２の内側にはガス発生剤７が収容された筒部材６が配置され、筒部材６内でガス発生剤７の燃焼により発生した膨張用ガスをハウジング２と筒部材６との間に設けた間隙Ｓ内に流入させてから、ハウジング２の外周面に穿たれた複数の貫通孔２２から噴出させる。複数の貫通孔２２の開口面積の総和は、間隙Ｓのハウジング２の径方向の断面積より大きく設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エアバッグの膨張のための膨張用などのガスを供給するガス発生装置に関する。

従来、ガス発生装置としては、外周面にガス噴出のための複数の開口を設けたハウジングの内部に、円筒状のカートリッジに収納した環状のガス発生剤をハウジングの軸方向に並列状に配置し、カートリッジの外周面とハウジングの内周面との間の間隙にはフィルター部材（冷却組立体）が配置したものが知られており、ハウジングの一端側に配置された点火器の作動時によって、点火器の熱が環状のガス発生剤で形成された中央通路を伝播し、ガス発生剤が燃焼してガスを発生させ、ガスはフィルター部材（冷却組立体）内を経由して複数の開口からハウジングの外方へ噴出されるものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。

また、別の従来技術として、筒状のカートリッジとして、金属箔、引き延ばした金属、セルロース、ポリオレフィン等の収縮性等熱可塑性材料等からなるシート材料の包み部材を用いて、複数の環状に形成されたガス発生剤を包み込んだものをハウジングの内側に配置したものも知られている。（例えば、特許文献２参照。）

しかし、従来技術のガス発生装置においては、ハウジングの内周面とカートリッジの外周面との間にはフィルター部材（冷却組立体）が隙間なく配置されている。ガス発生剤によって発生したガスは、カートリッジを通過してフィルター部材内に流入するが、フィルター部材は流動抵抗が大きくガスの流動が阻害され、ガスの流動は、比較的流動抵抗の小さいハウジングのガス噴出用の開口へ向かって優先的に流動するため、ガス発生剤の外方へ円滑に噴出されないこともある。また、ガスの流れがハウジングの開口へ向かって優先的に流動するため、ガス発生剤の全長にわたってフィルター部材（冷却組立体）が有効にか活用できないこともある。また、従来技術のフィルターは嵩張るものであるため、ガス発生装置の小型化や軽量化の抑制も阻害されることも考えられる。
特開平６−１９１３７１号公報 登録実用新案第３０３９６０６号公報

解決しようとする課題は、ガス発生剤の燃焼により発生したガスを円滑にガス発生装置の外方に向けて円滑に噴出することができないことがあり、さらに、小型化や軽量化が困難なことである。

本発明の請求項１に係るガス発生装置においては、外周面にガス噴出のための複数の貫通孔が穿たれるとともに両端側が閉塞部材によって閉塞された円筒状のハウジングと、前記ハウジング内の軸方向に沿って配置された外径が前記ハウジングの内径より小径でかつ中央に開口部を有する筒状に形成されたガス発生剤と、前記ハウジングを両端を閉塞するいずれか一方の前記閉塞部材には前記ハウジングの内方側に向けて配設されるともに閉塞部材の外側まで延びる電源線が取り付けられた点火器と、からなるガス発生装置において、前記ハウジング内には外径が前記ハウジングの内径より小さくかつ内径が前記ガス発生剤の外径とほぼ同じかまたは若干大きくされるとともに外周に複数のガス放出用の開口が設けられた金属製の筒部材が配設され、前記開口は前記貫通孔とは重なり合わないようずらした位置に設けられ、前記ガス発生剤は前記筒部材の内部に収納された状態で前記ハウジング内に配置されており、さらに、前記筒部材の外周面と前記ハウジングの内周面との間には全体がほぼ均一な間隙部が形成されるよう前記ハウジング内に配設されることを主旨とする。

請求項１のガス発生装置においては、筒部材の外周面とハウジングの内周面との間はフィルター部材等を配置しない間隙部とする構成とした。さらに、筒部材は金属製とするとともに複数のガス放出用の開口が設けられており、ガス発生剤の燃焼により発生したガスはこの開口から間隙部へ流入して、このガスによって破壊や溶融されない強度を有するものである構成とした。こうすることにより、ガス発生剤の燃焼で発生したガスは、筒部材の開口から、一旦間隙部内に流入し、一端、この間隙内で、ほぼ均一な状態になってからハウジングの外周面に穿たれた貫通孔からガス発生装置の外方に向けて噴出されるので、フィルターを用いた場合に比較して、ガスはハウジングの外周面から円滑に噴出されることができる。さらに、ガス発生剤は燃焼時には燃焼残渣が発生し、ガスと一緒に開口から間隙部内に流出することもあるが、ハウジングの貫通孔と筒部材の開口とは重なり合わないようずらした位置に設けられているので、ガスがハウジングの内壁面に衝突してこの内壁面に燃焼残渣が付着し、効果的に燃焼残渣を捕集することができる。

本発明の請求項２に係るガス発生装置においては、請求項１に記載のガス発生装置に加えて、複数の前記ガス発生剤の前記開口部によって中央通路が形成され、前記中央通路の内側には前記点火器の作動による熱によって燃焼することで前記ガス発生剤に熱を伝播させる伝火剤が配置されていることを主旨とする。

請求項２のガス発生装置では、ガス発生剤の開口部によって形成される中央通路に、伝火剤を配置する構成としたので、点火器が作動すると、中央通路内で伝火剤が燃焼し、この燃焼熱がガス発生剤に伝播し、ガス発生剤の迅速かつ円滑な燃焼を可能にすることができる。

本発明の請求項３に係るガス発生装置においては、請求項２に記載の発明に加えて、前記中央通路には前記点火器の作動および前記伝火剤の燃焼によって発生する熱または衝撃力によって溶融または破壊可能な保持管が挿通され、前記伝火剤は前記保持管の内部に収容された状態で前記中央通路内に配置されていることを主旨とする。

請求項３のガス発生装置では、伝火剤は、伝火剤の燃焼によって発生する熱または衝撃力によって溶融または破壊可能な保持管の内部に収容された状態で中央通路内に配置される構成としたため、ガス発生装置の製造時において、予め、保持管の内部に伝火剤を収容した保持管の予備組付体を準備しておき、この予備組付体を中央通路に挿通することで、ガス発生装置の製造作業をより容易に行うことが可能とすることができる。

請求項４に係るガス発生装置においては、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明に加えて、前記ハウジングの外周面に穿たれた複数の前記貫通孔の開口面積の総和は、前記筒部材の外周面と前記ハウジングの内周面との間に形成される前記間隙部の前記ハウジングの径方向の断面積より大きいことを主旨とする。

請求項４のガス発生装置では、ハウジングの外周面に穿たれた複数の貫通孔の開口面積の総和は、筒部材の外周面とハウジングの内周面との間に形成された間隙部のハウジングの径方向の断面積より大きい構成とした。ガス発生剤の燃焼によって発生したガスは、一旦間隙部内に流入した後、貫通孔からガス発生装置の外方に噴出されるが、この際に、複数の貫通孔の開口面積の総和は間隙部のハウジングの径方向の断面積より大きく形成され、この間隙部内には、ガスの流れを阻害する要因がなく間隙部内にはガスがほぼ均一な状態に流入し、その後、ハウジングの複数の貫通孔から外方へ噴出されるので、より円滑なガスの噴出が可能となる。さらに、間隙部材には、嵩張るフィルター部材を配置する必要がないので、ハウジングの小径化や軽量化にも寄与することができる。

請求項５に係るガス発生装置においては、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の発明に加えて、前記筒部材は複数の層を備え、前記層間はガスが通過可能とされていることを主旨とする。

請求項５のガス発生装置では、筒部材を複数の積層を備えた構成としたので、ガス発生剤の燃焼で発生したガスは、複数の積層内を通過する際に、より効果的に残渣を捕捉することが可能となるばかりでなく、ガスは効果的に冷却されて、エアバッグ内に噴出されたような場合でも、過度に高温となるのを抑制することが可能となる。

本発明のガス発生装置は、筒部材内で発生したガス発生剤の燃焼ガスは、一旦、筒部材の外周面とハウジングの内周面との間に形成された間隙部に流入し、間隙部材内でほぼ均一な状態とされた後、ハウジングの外周面に形成された貫通孔からガス発生装置の外方に噴出されるので、ガス発生装置からのガスの噴出が円滑にすることができる。さらに、ガスが噴出するハウジングの貫通孔の開口面積の総和は、間隙部のハウジングの径方向の断面積より大きいので、貫通孔から噴出されるガスの流動抵抗を小さくして、より円滑な噴出が可能となる。さらに、従来のフィルター部材を省略することも可能なため、ガス発生装置の小型化や軽量化も可能とすることができる。

（第1実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１及び図２に従って説明する。
図１に示すガス発生装置１は、自動車が、他の自動車等の障害物や歩行者等と干渉した際に、通常は車室内外に折り畳んで配置された状態から展開膨張して、車室内の乗員や歩行者を拘束する図示しないエアバッグに、膨張用ガスを供給するものである。

図１（ａ）は、本発明の第１実施形態におけるガス発生装置１の軸方向の断面図を示す。図１（ｂ）は、図１（ａ）の要部拡大図を示す。図２は、第１実施形態におけるガス発生装置１の部分破断斜視図を示す。

ガス発生装置１は、通常は折り畳まれて自動車の車室内の各所に配置される図示しないエアバッグの内部に配置されており、図１に示すように、外筒が両端が開口した円筒状の金属製のハウジング２で形成されている。ハウジング２の両端２０，２１は閉塞部材としての円柱状の金属製キャップ３，４で閉塞されている。金属製キャップ３，４は外周部の全周に亘って略Ｖ字状の凹溝３０，４０が形成されており、ハウジング２の両端の開口に挿嵌された状態で、凹溝３０，４０の位置でハウジング２を外周面側からかしめることによって、金属製キャップ３，４をハウジング２に対して固定して、ハウジング２の両端の開口を閉塞している。また、ハウジング２の外周面には、後述する膨張用ガスをガス発生装置１の外方に向けて噴出させるための複数の貫通孔２２が穿たれている。

金属製キャップ３，４は、それぞれハウジング２の内側に向けた一端面３１，４１とハウジング２の外側に向けた他端面３２，４２とを備えている。また、一方の金属製のキャップ４には、ハウジング２の軸方向に沿って貫通口４３が開口している。そして、この貫通口４３には、点火器５が嵌挿されている。なお、点火器５と貫通口４３とは、図示しないＯリング等でシールされハウジング２の内側を密封状態にしている。さらに、一端面３１，４１には、キャップ３，４の外径より若干小径の突起３４，４４が形成され、金属製キャップ３，４の一端側３１，４１面に環状の段差部３５，４５を形成している。

点火器５の一端側５０は、ハウジング２の内側に向けた状態で配置され、他端側５１は、ハウジング２の外側に向けた状態で配置されており、他端側５１には、図示しない衝突センサーまたは衝突予測センサーからの信号を受信して点火器５を作動させるための電源線５２が連結されている。

ハウジング２の内側には、ハウジング２の軸方向に沿って、両端側が開口した金属製の筒部材６が配置されている。金属製の筒部材６の外径は、ハウジング２の内径よりやや小さく形成されており、金属製の筒部材６の外周面とハウジング２の内周面との間に間隙部Ｓを形成している。また、金属製の筒部材６の全長は、キャップ３，４のハウジング２の内側に面した一端面３１，４１との間の距離とほぼ同等かあるいはわずかに小さく設定されている。また、筒部材６の内径は、突起３４，４４とほぼ同等かわずかに大径とされて、両端側の開口が突起３４，４４よって形成された段差部３５，４５に係合することによって金属製の筒部材６がハウジング２の内部に支持されている。また、金属製の筒部材６の外周面には、後述する膨張用ガスを間隙部Ｓ内に向けて放出させるための複数の開口６０が形成されている。なお、第１実施形態においては、間隙部Ｓは、金属製の筒部材６の外周面にほぼ均一となるようにに形成されている。

金属製の筒部材６の内側には、中央に開口部７ａを有して筒状に形成されたガス発生剤７が筒部材６の軸方向に沿って配置されている。第１実施形態においては、ガス発生剤７は、中央に開口を備えた環状に形成されて、複数（個数は、ガス発生装置の全長や径を考慮して適宜決定すればよいが、１０〜１５個とするのが望ましい。）のガス発生剤７が筒部材６の内側の軸方向に沿って隣接するガス発生剤どうしが互いにほぼ密着するように並列状に配置されている。従って、ガス発生剤７の外径は、金属製のハウジング２の内径より小径とされている。ガス発生剤７は、燃焼することによりエアバッグを膨張させるための膨張用ガスを発生させるもので、例えば、硝酸塩を主成分とした薬剤を中央に開口を有する筒状または環状にプレス成形して形成したものである。そして、ガス発生剤７は中央に開口部７ａを有することで、中央通路７０を形成している。そして、点火器５の一端側５０は、この中央通路７０に面して配置されている。

中央通路７０の内部には、円柱粒状の伝火剤８が充填されている。伝火剤８は、両端が封止された円筒状の保持管９内に保持されており、この保持管９が中央通路７０に挿通されることによって伝火剤８を中央通路７０内に保持している。保持管９は、伝火剤の燃焼によって発生する熱等のエネルギーによって溶融または破壊することができるような材料（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等の軽金属やポリアミド等の高分子材料）で形成されている。保持管９の軸方向の一端側面は、点火器５に面している。伝火剤８は、点火器５によって燃焼させられることにより、ガス発生剤７に熱を伝播させるもので、例えば、黒色火薬系の薬剤で、略円柱形の粒状に形成されている。また、保持管９は、伝火剤８の熱によって溶融や破壊されやすいように、孔や薄肉の脆弱部を設けても良い。

さらに、貫通孔２２の形状は、ハウジング２の外周面に円形状に形成されており、その径はハウジング２の厚み方向ではほぼ一定の径になるように形成されている。さらに、複数の貫通孔２２の開口面積の総和は、ハウジング２の径方向における間隙部Ｓの断面積より大きく設定されている。第1実施形態においては、ハウジング２の外周面には、直径Ｄが３．４ｍｍの貫通孔２２が１２個穿たれており、その開口面積の総和は約１０８．９ｍｍ^２となる。また、ハウジング２の内径Ａ１を２０ｍｍ，筒部材６の外径Ａ２を１６．６ｍｍに設定されており、間隙部Ｓの寸法は１．７ｍｍとなって、その断面積は約９７．７ｍｍ^２となる構成とした。

次に、第1実施形態におけるガス発生装置１が作動した時の状態を説明する。

図示されていない自動車に配置された衝突センサーまたは衝突予測センサーが、自動車の衝突を検知または予測すると、その信号を図示しないＥＣＵが受信する。ＥＣＵは図示しないエアバッグ装置に信号を発信する。その信号は、電源線５２から点火器５に送られる。点火器５が作動すると保持管９内の伝火剤８が着火して燃焼を開始する。伝火剤８の燃焼の熱等のエネルギーによって保持管９は溶融または破壊され、伝火剤８の熱はガス発生剤７に伝播することとなり、ガス発生剤７が燃焼して、膨張用ガスが発生する。膨張用ガスは、筒部材６の開口６０から間隙部Ｓ内に流入し、さらに、間隙部Ｓからは、貫通孔２２を通過してハウジング２の外側に向けて噴出することとなる。

ここで、間隙部Ｓ内では、膨張用ガスの流動を阻害するものがないため、間隙部Ｓ内には円滑に流入し、間隙部Ｓ内全体でほぼ均一な状態になることができる。さらに、１２個設けられた貫通孔２２の開口面積の総和は、間隙部Ｓの断面積より大きく設定されているため、間隙部Ｓ内に流入した膨張用ガスは、間隙部Ｓ内で過剰に滞留することはなく、貫通孔２２からハウジング２の外側へ向けて円滑に噴出される。この際、貫通孔２２から噴出する膨張用ガスは、貫通孔２２の開口面積の総和が間隙部Ｓの断面積より大きいため、噴出速度が適度に調整される。このため、膨張用ガスが流入して膨張するエアバッグの内圧も適度な圧力に保持することが可能となる。

なお、第1実施形態においては、筒部材６の複数の開口６０の位置と、ハウジング２の複数の貫通孔２２との位置とを、互いに重なり合わないように、開口位置をずらして設けている。こうすることにより、膨張用ガスは、筒部材６から間隙部Ｓ内に流入した際に、ハウジング２の内壁面に衝突した後に貫通孔２２からハウジング２の外方に噴出される。このため、ガス発生剤７が燃焼して発生した膨張用ガスは、筒部材６の複数の開口６０から直接ハウジング２の外方に向けて噴出されることが抑えられるため、ガス発生剤７の燃焼による残渣を効果的に捕集することができる。

また、ハウジング２の１２個の貫通孔２２は、ハウジング２の外周面にほぼ均等となるように、４個の貫通孔２２をハウジング２の軸方向に一列に設け、この４個を一列とした貫通孔２２を、ハウジング２の周方向に１２０°ずらして３列にわたって設けている。さらに、３列の貫通孔２２の内、隣接する列において、貫通孔２２の位置はハウジング２の周方向の同じ位置とならないようにオフセットした位置に設けている。

（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態について図３及び図４に従って説明する。第２実施形態については、各所の材料等の基本的な部分は第１実施形態と同じであるため、第１実施形態と異なる点についてのみについて説明を行い、同一の部材については同じ部材番号を付して説明する。

図３は、本発明の第２実施形態におけるガス発生装置１の軸方向断面図の要部拡大図を示す。図４は、第２実施形態における部分破断斜視図を示す。

第２実施形態のガス発生装置１においては、金属製の筒部材１１が第１実施形態とは異なる。第２実施形態における金属製の筒部材１１は、複数の開口６１，６１’を有する金属板を巻き回して形成されており、第２実施形態では、３つの層１１ａ，１１ｂ，１１ｃを備えて形成されている。なお、開口６１，６１’は、金属板を巻き回した際に、一番外側でハウジング２の内壁面に面したの層１１ａに配置される開口６１として、貫通孔２２と重なり合わないよう位置をずらして配置すればよく、内側に配置される層１１ｂ，１１ｃに配置される開口６１‘は、ガスは通過可能な範囲で、配置位置は任意とすることができる。

なお、３つの層１１ａ，１１ｂ，１１ｃの層間は、ガスが通過可能に隙間を設けた状態とされている。

第２実施形態でにおいては、３つの層１１ａ，１１ｂ，１１ｃを有しているので、燃焼残渣は、この３つの層１１ａ，１１ｂ，１１ｃ間でも捕集されるので、なお一層、燃焼残渣の捕集効率を高めることができる。

なお、第２実施形態においては、第１実施形態と同様に、貫通孔２２の開口面積の総和は、間隙部Ｓの断面積より大きく設定されている。さらに、第２実施形態における、貫通孔２２の個数、貫通孔２２の直径Ｄ、ハウジングの内径、筒部材の直径の各所の寸法等は、第1実施形態と同じとした。また、貫通孔２２の配置も第１実施形態と同じとした。

また、第２実施形態における筒部材１１は、好ましくは、特開２００８−２７３３０５号の公開公報に記載された積層体を 採用することができる。

第２実施形態のガス発生装置１においては、ガス発生剤７で発生した膨張用ガスは、複数（３層）の積層１１ａ，１１ｂ，１１ｃを通過して間隙部Ｓ内に流入するので、より一層のガス発生剤７の燃焼残渣の捕捉効果を発揮することができるとともに、膨張用ガスの冷却効果も期待することができるので、エアバッグの損傷を抑制することができ、積層の数や厚みを調整することで、エアバッグの内圧の調整も容易となる。

本発明のガス発生装置は、上記の実施形態に限られるものではなく、以下のように変形して実施することもできる。
（１）ハウジングの貫通孔は、四角形等の多角形や楕円形あるいは不定形の貫通孔とすることができる
（２）ハウジングの開口は、ハウジングの厚み方向で径を除変させるよう形成することができる。この場合、貫通孔の開口面積は、厚み方向で除変させた最も小径部分を開口面積とする。
（３）伝火剤は、保持管を省略して、直接中央通路内に配置してもよい。この場合、伝火剤の形状は、円柱筒状以外に、中央通路内に配置できる形状、大きさであれば任意の形状とすることが可能で、例えば、環状、角柱状等の形状とすることができる。
（４）ハウジングの内周面と筒状部材の外周面との間には、間隙が形成されていれば良く、筒状部材に替えて従来用いられているフィルター状部材を用いることもできる。
（５）第２実施形態で、積層は３層としたが、積層の数は任意に設定することが可能で、２層以上であれば良い。
（６）本発明におけるガス発生装置は、自動車のエアバッグに用いる以外に、自動車の車室内において、乗員を拘束するシートベルトのプリテンショナーにも用いることができる。

ガスの噴出が円滑にできるとともに、小型化や軽量化も可能なガス発生装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態における軸方向断面図である。 本発明の第１実施形態における部分破断斜視図である。 本発明の第２実施形態における軸方向断面図である。 本発明の第２実施形態における部分破断斜視図である。

符号の説明

１ ガス発生装置
２ ハウジング
３，４ キャップ（閉塞部材）
５ 点火器
６，１１ 筒部材
７ａ ガス発生剤の開口部
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 層
２２ 貫通孔
６０，６１ 筒部材の開口
７ ガス発生剤
７０ 中央通路
８ 伝火剤
９ 保持管
Ａ１ ハウジングの内径
Ａ２ 筒部材の外径
Ｓ 間隙部

Claims (5)

1. 外周面にガス噴出のための複数の貫通孔が穿たれるとともに両端側が閉塞部材によって閉塞された円筒状のハウジングと、前記ハウジング内の軸方向に沿って配置された外径が前記ハウジングの内径より小径でかつ中央に開口部を有する筒状に形成されたガス発生剤と、前記ハウジングを両端を閉塞するいずれか一方の前記閉塞部材には前記ハウジングの内方側に向けて配設されるともに閉塞部材の外側まで延びる電源線が取り付けられた点火器と、からなるガス発生装置において、前記ハウジング内には外径が前記ハウジングの内径より小さくかつ内径が前記ガス発生剤の外径とほぼ同じかまたは若干大きくされるとともに外周に複数のガス放出用の開口が設けられた金属製の筒部材が配設され、前記開口とは前記貫通孔と重なり合わないようずらした位置に設けられ、前記ガス発生剤は前記筒部材の内部に収納された状態で前記ハウジング内に配置されており、さらに、前記筒部材の外周面と前記ハウジングの内周面との間には全体がほぼ均一な間隙部が形成されるよう前記ハウジング内に配設されることを特徴とするガス発生装置。
2. 複数の前記ガス発生剤の前記開口部によって中央通路が形成され、前記中央通路の内側には前記点火器の作動による熱によって燃焼することで前記ガス発生剤に熱を伝播させる伝火剤が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のガス発生装置。
3. 前記中央通路には前記点火器の作動および前記伝火剤の燃焼によって発生する熱または衝撃力によって溶融または破壊可能な保持管が挿通され、前記伝火剤は前記保持管の内部に収容された状態で前記中央通路内に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のガス発生装置。
4. 前記ハウジングの外周面に穿たれた複数の前記貫通孔の開口面積の総和は、前記筒部材の外周面と前記ハウジングの内周面との間に形成される前記間隙部の前記ハウジングの径方向の断面積より大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のガス発生装置。
5. 前記筒部材は複数の層を備え、前記層間はガスが通過可能とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のガス発生装置。
   

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