JP2017065373A - エアバッグ装置のインフレータ、およびエアバッグ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インフレータの作動時に固形物の飛散を防止する。
【解決手段】
エアバッグ装置のインフレータは、円筒状の筒部材（内筒部材１０４）と、前記内筒部材１０４内に充填された粒状のガス発生剤１０７と、前記内筒部材１０４内に同軸状に設けられ、前記ガス発生剤１０７を内筒部材１０４の軸方向に押し付けるコイルスプリング１２１と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等に搭載される乗員保護装置としてのエアバッグ装置に用いられるインフレータに関するものである。

エアバッグ装置は、自動車の衝突事故時に、インフレータ内の推進薬（火薬）に点火してガスを爆発的に発生させ、このガスによりエアバッグを膨張、展開させて、そのクッション効果により乗員が受ける衝撃を緩和し乗員の安全を図るものである。

上記インフレータは、長尺円筒状や短円筒状のハウジング内に火薬が充填されて構成されている。上記火薬としては、顆粒状や、ペレット状、円柱状、ディスク状などに成形したものが用いられる。また、上記顆粒状などに成形された火薬が振動等によって破砕され、粉状化することを防止するために、セラミックファイバーや発泡シリコン、金属製、ガラス繊維製などのクッション材によって軽く押し付けられた状態に保つ技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。また、上記のような火薬に粒状のクッション材を混在させる技術も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００５−３１３７５２号公報 特開２０１５−２４６８１号公報 特開２０１０−２４７７５４号公報

上記のようにクッション材として発泡シリコンなどが用いられる場合には、インフレータの作動時に、火薬の燃焼に伴って飛散するのを防止することが困難である。また、クッション材として不燃材料が用いられる場合でも、インフレータの内部は高温高圧となるため、破砕されて飛散することを確実に防止することは困難である。さらに、火薬に粒状のクッション材を混在させる場合には多数のクッション材を用いることになるため、製造コストの増大も招くことになる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ハウジング内でのガス発生剤の破砕等を防止するとともに、インフレータの作動時に固形物の飛散を容易に防止できるようにすることを目的としている。

第１の発明は、
エアバッグ装置のインフレータであって、
円筒状の筒部材と、
前記筒部材内に充填された粒状のガス発生剤と、
前記筒部材内に同軸状に設けられ、前記ガス発生剤を筒部材の軸方向に押し付けるコイルスプリングと、
を備えたことを特徴とする。

これにより、筒部材内でのガス発生剤の破砕等を防止するとともに、インフレータの作動時に固形物の飛散を容易に防止できる。

第２の発明は、
第１の発明のエアバッグ装置のインフレータであって、
前記コイルスプリングは、コイル径が一方側の端部に向けて縮径する円錐状部を有していることを特徴とする。

これにより、上記円錐部によって、ガス発生剤の粒を密に充填しつつ、筒部材内の充填効率を容易に高くすることができる。

第３の発明は、
第２の発明のエアバッグ装置のインフレータであって、
前記コイルスプリングは、前記筒部材内に設けられた状態で、前記円錐状部における隣り合う線材間の距離が、前記ガス発生剤の粒よりも狭く設定されていることを特徴とする。

第４の発明は、
第２の発明または第３の発明のエアバッグ装置のインフレータであって、
前記コイルスプリングは、さらに、コイル径がさらに前記一方側の端部に向けて拡径する逆円錐状部を有していることを特徴とする。

これらにより、上記円錐部や逆円錐状部によって、ガス発生剤の粒を容易に密に充填することができる。

第５の発明は、
第２の発明から第４の発明のうち何れか１つのエアバッグ装置のインフレータであって、
前記コイルスプリングは、筒部材の軸方向に圧縮されたときに、前記円錐状部の１巻き以上の線材、および前記逆円錐状部の１巻き以上の線材の少なくとも一方が同一平面に接触し得る形状に形成されていることを特徴とする。

第６の発明は、
第４の発明のエアバッグ装置のインフレータであって、
前記コイルスプリングは、筒部材の軸方向に圧縮されたときに、前記円錐状部の１巻き以上の線材、および前記逆円錐状部の１巻き以上の線材が同一平面に接触し得る形状に形成されていることを特徴とする。

これらにより、筒部材内のガス発生剤の充填効率を一層高くすることが容易にできる。

第７の発明は、
第２の発明から第６の発明のうち何れか１つのエアバッグ装置のインフレータであって、
前記コイルスプリングは、他方側に、コイル径が一定の円筒状部を有していることを特徴とする。

これにより、ガス発生剤をより密に充填することなどが容易にできる。

第８の発明は、
第１の発明から第７の発明のうち何れか１つのエアバッグ装置のインフレータであって、
前記筒部材は、長尺円筒状、または短円筒状の外形を有していることを特徴とする。

これにより、種々の形態のインフレータにおいて、上記のように筒部材内でのガス発生剤の破砕等を防止するとともに、インフレータの作動時に固形物の飛散を容易に防止できる。

本発明によれば、ハウジング内でのガス発生剤の破砕等を防止するとともに、インフレータの作動時に固形物の飛散を容易に防止できる。

実施形態１のインフレータの構成を示す縦断面図である。 コイルスプリングの構成を示す正面図である。 コイルスプリングと内筒部材１０４のガス流通孔１０４ｄとの位置関係を示す部分拡大図である。 コイルスプリングの他の例を示す部分拡大図である。 コイルスプリングの他の例を示す部分拡大図である。 コイルスプリングの他の例を示す部分拡大図である。 コイルスプリングの他の例を示す部分拡大図である。 コイルスプリングの他の例を示す部分拡大図である。 実施形態２のインフレータの構成を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態において、他の実施形態と同様の機能を有する構成要素については同一の符号を付して説明を省略する。

（実施形態１）
本発明の実施形態１として、シリンダ型などと呼ばれる長尺円柱状のインフレータの例について説明する。この種のインフレータは、自動車の助手席用エアバッグ装置やサイドエアバッグ装置等に好適に用いられるが、これらに限定されるものではない。

インフレータ１００は、図１に示すように、一端が閉塞された長尺円筒状のハウジング１０１内に、内筒部材１０４が設けられ、その内部に、顆粒状や、ペレット状、円柱状、ディスク状などに成形されたガス発生剤１０７が収容されて構成されている。ハウジング１０１の開放側端部は、点火器１０２が埋め込まれた端部閉塞部材１０３によって閉塞されている。ハウジング１０１の側壁には、ガス発生剤１０７の燃焼によって生成され浄化、冷却された作動ガスを外部に噴出させるガス排出口１０１ａが形成されている。

内筒部材１０４は、基部１０４ａと、大径部１０４ｂと、小径部１０４ｃとを有し、基部１０４ａは、内外周部が端部閉塞部材１０３の外周部およびハウジング１０１の内周部に密着している。大径部１０４ｂと小径部１０４ｃとの内部空間は、ガスの流通可能な隔壁１０５によって区画されている。内筒部材１０４の小径部１０４ｃには、作動ガスを外周側に流出させるガス流通孔１０４ｄが形成されている。

上記小径部１０４ｃの内部には、その内周部に接し、またはわずかな隙間を空けてコイルスプリング１２１が設けられ、ガス発生剤１０７は、上記コイルスプリング１２１の内周側に充填されている。コイルスプリング１２１は、例えば断面円形状で線径が０．４〜０．７ｍｍのピアノ線や、硬鋼線、ばね用ステンレス鋼線から成り、図２に示すように、コイル径が一定の円筒状部１２１ａと、点火器１０２側の端部に向けてコイル径が縮径したくびれ部１２１ｂと、さらに拡径した端部１２１ｃとを有し、上記円筒状部１２１ａとくびれ部１２１ｂとの間に円錐状部が形成され、くびれ部１２１ｂと端部１２１ｃとの間に逆円錐状部が形成されている。上記円錐状部における隣り合う線材間の距離は、ガス発生剤１０７の粒よりも小さく設定され、この円錐部によって、ガス発生剤１０７が点火器１０２と反対側に押し付けられて、ガス発生剤１０７が密に充填されるようになっている。

上記コイルスプリング１２１の円筒状部１２１ａのピッチは、図３に示すように、ハウジング１０１内に設けられた状態で内筒部材１０４のガス流通孔１０４ｄの直径よりも小さく設定されている。

上記円錐状部、および逆円錐状部は、例えば軸方向に圧縮されたときに少なくとも一方の１巻き以上の線材が同一平面に接触し得る形状に形成される場合には、ガス発生剤１０７が充填されていない領域を大幅に抑制して充填効率を向上させることが容易にできる。特に、円錐状部と逆円錐状部とで巻き線の方向を逆方向にして、円錐状部の１巻き以上の線材、および前記逆円錐状部の１巻き以上の線材が同一平面に接触し得る形状、すなわち円錐状部、および逆円錐状部の各渦巻き状の線材の隙間に、互いに逆円錐状部、または円錐状部の線材が嵌まり込むように、コイルのピッチや縮径、拡径程度が設定されることによって、例えば図１に示すコイルスプリング１２１の円錐状部や逆円錐状部におけるハウジング１０１の軸方向の長さを、最短で線材の直径と同じにすることなどができ、コイルスプリング１２１の充填効率を一層向上させることが容易にできる。

上記小径部１０４ｃの外側には、中空円筒状のフィルタ部材１０６が嵌装されている。上記フィルタ部材１０６としては、特に限定されないが、例えば、突起部の先端がつぶされて平坦化されたフック金属板が筒状に多層巻きされて成るものや、金属板に切り込みが入れられて広げられることにより網目状の孔部が形成されたエキスパンドメタルが多層巻きされて形成さたもの、鉄鋼等の線材が巻き回されたものやプレス加工されることにより円筒状に押し固められたもの、円筒状のメリヤス編み金網がメッシュ圧縮成形されて成るもの、線材を円筒状に成形（巻き付け編み上げて円筒体とするなど）して焼結により固めたものなどが用いられる。

上記内筒部材１０４の大径部１０４ｂ（作動ガス生成部）、およびフィルタ部材１０６（作動ガス流通部）の外周部には、コイルスプリング１１１が巻回され、これによって内筒部材１０４とフィルタ部材１０６とが結合されている。上記コイルスプリング１１１は、例えば線径がおおよそ０．８ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下などの鋼硬線や、ピアノ線、これらに亜鉛メッキ等の防錆処理をしたもの、または、ばね用ステンレス鋼線から形成されている。

なお、コイルスプリング１１１の線径や巻き数、ピッチなどは、特に限定されず、種々に設定することにより、各部材の固着強度や作動ガスの通過間隙を調整することなどができる。また、コイルスプリング１１１の線材の断面形状は、特に限定されず、断面四角形状や、断面楕円形状などの異形線から形成されたものが用いられてもよいが、断面円形状の場合には、ハウジング１０１の内周面とコイルスプリング１１１とが線接触するので、コイルスプリング１１１によってガス排出口１０１ａが塞がれるのを防止しやすい点で好ましい。また、例えば断面円形状の場合には、ハウジング１０１に挿入する場合に、端面の外周側に面取りやｒ（丸み）を設けた場合と同じように挿入を容易にする効果を得ることもできる。

コイルスプリング１１１の両端部には、例えば、それぞれ２巻き以上などの座巻が形成されている。なお、このような座巻は必ずしも設けなくてもよく、また、座巻に限らず、内筒部材１０４とフィルタ部材１０６との結合部分などコイルスプリング１１１の中間部分で部分的に密着巻の箇所を設けたり、ピッチを密にするなど不等ピッチにしたりしてもよい。また、コイルスプリング１１１の端部の処理は、クローズドエンドにしてもよいし、無研削でもよいし、研削されていてもよい。

コイルスプリング１１１は、フィルタ部材１０６等に確実に取り付けるためには、フィルタ部材１０６等の外径よりもわずかに小さな内径を有していることが好ましい。そのためには、例えば、線材の巻線後に低温焼鈍（テンパー）を施工する際、残留応力解放により径が小さくなる特性を利用して、フィルタ部材１０６等へのはめ込みが容易な程度の内径に形成されたコイルスプリング１１１をフィルタ部材１０６等に嵌め込んだ後に低温焼鈍して、強力な固着が得られるようにすることができる。また、コイルスプリング１１１を軸方向に圧縮すると内径が増大することを利用して、コイルスプリング１１１を圧縮した状態でフィルタ部材１０６等に嵌め込んだ後伸張させてフィルタ部材１０６等に固着されるようにしてもよい。さらに、フィルタ部材１０６等をコイルスプリング１１１の巻回方向とは逆の方向に回しながらコイルスプリング１１１に挿入すれば、内径が広がるので、比較的容易に挿入することができる。

上記のように、コイルスプリング１２１の円錐状部によってガス発生剤１０７が点火器１０２と反対側に押し付けられることによって、顆粒状などに成形されたガス発生剤１０７が破砕等されるのが防止される。しかも、コイルスプリング１２１の線径が例えばおおよそ０．３ｍｍを超える程度であれば、作動（薬剤着火）時の温度や、圧力により飛散しないようにすることが容易にできる。

なお、ガス発生剤１０７を密に充填できるようにするためには、円筒状部１２１ａは必ずしも形成されなくてもよい。また、逆円錐状部も必ずしも形成されていなくてもよい。ただし、円筒状部１２１ａが形成されていない場合には、互いに同一の形状の（逆向きにしても組み込み得る形状の）円錐部と逆円錐部とを設けることにより、内筒部材１０４への組み込み時にハウジング１０１の軸方向の向きを管理しなくてもよくでき、組み付け行程を簡素化することができる。

また、円筒状部１２１ａが設けられない場合には、円錐状部等におけるハウジング１０１の軸方向の位置は、必ずしも点火器１０２側端部付近に限らず、他端側や中央部付近など、他の軸方向位置に設けてもよい。

また、上記コイルスプリング１２１の端部の円錐状部や逆円錐状部の形状における円錐の語は、図４に示すように母線が直線の数学的に正確な円錐に限定する意味ではなく、例えば図５〜図８に示すような、鼓形状や樽形状など、ガス発生剤１０７の粒を押し付け得る形状であればよい。

（実施形態２）
上記のような長尺円柱状のインフレータに限らず、例えば図９に示すように短円筒状のインフレータ２００にコイルスプリング１２１を設けてもよい。より詳しくは、インフレータ２００は、一端側が開口した短円筒状のハウジング２０１と、周壁にガス排出口２０２ａが形成され、上記ハウジング２０１の開口部を覆うハウジング２０２とを備え、その内部に円筒状のフィルタ２０３、点火器１０２、およびガス発生剤１０７が設けられて構成されている。

ハウジング２０１・２０２内には、また、コイルスプリング１２１が設けられ、ガス発生剤１０７を点火器１０２に向けて押し付けるようになっている。

上記のようにコイルスプリング１２１によりガス発生剤１０７を密に充填し得るようにすることによって、やはり、ガス発生剤１０７の破砕等を防止するとともに、インフレータの作動時に固形物の飛散を容易に防止できる。

なお、本実施形態２においても、実施形態１で説明したようにコイルスプリング１２１の形状等を種々に設定することができる。

１００ インフレータ
１０１ ハウジング
１０１ａ ガス排出口
１０２ 点火器
１０３ 端部閉塞部材
１０４ 内筒部材
１０４ａ 基部
１０４ｂ 大径部
１０４ｃ 小径部
１０４ｄ ガス流通孔
１０５ 隔壁
１０６ フィルタ部材
１０７ ガス発生剤
１１１ コイルスプリング
１２１ コイルスプリング
１２１ａ 円筒状部
１２１ｂ くびれ部
１２１ｃ 端部
２００ インフレータ
２０１ ハウジング
２０２ ハウジング
２０２ａ ガス排出口
２０３ フィルタ

Claims (9)

1. 円筒状の筒部材と、
   前記筒部材内に充填された粒状のガス発生剤と、
   前記筒部材内に同軸状に設けられ、前記ガス発生剤を筒部材の軸方向に押し付けるコイルスプリングと、
   を備えたことを特徴とするエアバッグ装置のインフレータ。
2. 請求項１のエアバッグ装置のインフレータであって、
   前記コイルスプリングは、コイル径が一方側の端部に向けて縮径する円錐状部を有していることを特徴とするエアバッグ装置のインフレータ。
3. 請求項２のエアバッグ装置のインフレータであって、
   前記コイルスプリングは、前記筒部材内に設けられた状態で、前記円錐状部における隣り合う線材間の距離が、前記ガス発生剤の粒よりも狭く設定されていることを特徴とするエアバッグ装置のインフレータ。
4. 請求項２または請求項３のエアバッグ装置のインフレータであって、
   前記コイルスプリングは、さらに、コイル径がさらに前記一方側の端部に向けて拡径する逆円錐状部を有していることを特徴とするエアバッグ装置のインフレータ。
5. 請求項２から請求項４のうち何れか１項のエアバッグ装置のインフレータであって、
   前記コイルスプリングは、筒部材の軸方向に圧縮されたときに、前記円錐状部の１巻き以上の線材、および前記逆円錐状部の１巻き以上の線材の少なくとも一方が同一平面に接触し得る形状に形成されていることを特徴とするエアバッグ装置のインフレータ。
6. 請求項４のエアバッグ装置のインフレータであって、
   前記コイルスプリングは、筒部材の軸方向に圧縮されたときに、前記円錐状部の１巻き以上の線材、および前記逆円錐状部の１巻き以上の線材が同一平面に接触し得る形状に形成されていることを特徴とするエアバッグ装置のインフレータ。
7. 請求項２から請求項６のうち何れか１項のエアバッグ装置のインフレータであって、
   前記コイルスプリングは、他方側に、コイル径が一定の円筒状部を有していることを特徴とするエアバッグ装置のインフレータ。
8. 請求項１から請求項７のうち何れか１項のエアバッグ装置のインフレータであって、
   前記筒部材は、長尺円筒状、または短円筒状の外形を有していることを特徴とするエアバッグ装置のインフレータ。
9. 請求項１から請求項８のうち何れか１項のインフレータと、
   前記インフレータから放出された作動ガスが導入されるエアバッグと、
   を備えたことを特徴とするエアバッグ装置。

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