JP2019206331A - ガス発生器 - Google Patents

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Abstract

【課題】ガス発生器のハウジング内における燃焼ガス等の燃焼生成物の流れを好適に制御する技術を提供する。【解決手段】第1点火器及び第2点火器を有し、第1点火器により燃焼される第1ガス発生剤が充填される第1空間と、第2点火器により燃焼される第2ガス発生剤が充填される第2空間とを、ハウジング内を画定する隔壁部材と、第1点火器を収容し一端部に連通部を有する内筒部材とを備える、ガス発生器である。そして、ガス発生器は、内筒部材の内壁面と第1点火器の固定部の外壁面との間に形成され連通部から第1空間まで通じる第3空間を、第1空間側から閉塞する閉塞部材であって、第1空間側からの加圧に対してはその変形が阻害され、第3空間側からの加圧に対してはその変形が許容され第1空間と第3空間との間の閉塞状態を解消するように構成される閉塞部材を、更に備える。【選択図】図1

Description

本発明は、点火器の作動によりガス発生剤を燃焼させて燃焼ガスを発生させるガス発生器に関する。
燃焼室内に充填されたガス発生剤を燃焼させ、燃焼ガスを発生するガス発生器において、その燃焼ガスの排出量や排出時間等をパラメータとする特性(以下、「放出特性」という)を所望の特性とするために2つの点火器が使用され、各点火器に対応するガス発生剤の燃焼タイミングを制御する技術が開発されている。例えば、特許文献1に示すガス発生器では、そのハウジングの中に2つの点火器(第1点火器と第2点火器)が配置されている。第1点火器と第2点火器のそれぞれには、燃焼対象となるガス発生剤がそれぞれ別の燃焼室に配置されており、そこで発生したそれぞれの燃焼ガスは、ハウジングに共通に設けられた排出口から外部に排出される構成となっている。ここで、第1点火器は、キャップ内に充填されている第1点火薬を最初に燃焼させるように配置されている。第1点火薬の燃焼前の状態では、当該キャップの周壁によって、第1点火器で最終的に燃焼される第1ガス発生剤が収容されている空間に繋がる連通孔が塞がれた状態となっている。そして、第1点火器が作動して第1点火薬が燃焼されると、キャップが燃焼圧力により上方に摺動し、塞いでいた連通孔が開口する。その結果、第1点火薬の燃焼生成物が連通孔を通って第1ガス発生剤に接触し、当該第1ガス発生剤の燃焼が開始されることになる。なお、第1点火器より遅れて作動する第2点火器については、当該第2点火器に対応する第2ガス発生剤の燃焼を行うが、その第2ガス発生剤は、第1点火器で燃焼される第1点火薬や第1ガス発生剤とは隔離されている空間に収容されている。
また、特許文献2には、1台の点火器を有するガス発生器が開示されている。当該ガス発生器では、内筒部材の内側に設けられる点火器によって最初に燃焼される伝火薬で発生した燃焼生成物を、内筒部材の外側に設けられる別室のガス発生剤側に導く際に、その燃焼生成物が当該別室の底面に導かれるように、内筒部材に連通孔を設けている。この連通孔を通過した燃焼生成物により、別室のガス発生剤が下から上に向かって着火していく。
米国特許第6543805号明細書 特開2010−163025号公報
2つの点火器を有するガス発生器において、それぞれの点火器に対応するガス発生剤の燃焼タイミングがずれてしまうとガス発生器による燃焼ガスの放出特性が、所望の特性からずれてしまい好ましくない。特に、ガス発生剤の燃焼により生じた燃焼ガスが、ガス発生器のハウジング内で想定とは異なる流路でハウジング内を流れてしまうと、ガス発生器による燃焼ガスの放出特性が大きく変動し得る。例えば、一方の点火器の作動により生じた燃焼ガスが、想定された流れに対して逆流し他方の点火器に対応しているガス発生剤を燃焼させてしまうと、ガス発生器による燃焼ガスの放出特性は著しく悪化する。
従来技術のように、点火薬の燃焼生成物による圧力上昇を利用してハウジング内でキャップを摺動させて、燃焼生成物の流れを制御する構成(すなわち、連通孔の開閉を制御する構成)を利用する場合、所定の圧力や荷重でキャップが摺動可能となるようにハウジン
グ内に適切に配置する必要があり、ガス発生器の組立が容易ではない。また、ハウジング内でキャップが傾く等、ハウジング内でのキャップの配置が適切に行われないと、点火器の作動にもかかわらずキャップの摺動が好適に行われなくなり、場合によってはハウジング内の圧力が過剰に上昇してしまう虞がある。
本発明は、上記した問題に鑑み、ガス発生器のハウジング内における燃焼ガス等の燃焼生成物の流れを好適に制御する技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、2つの点火器を有するガス発生器のハウジング内での燃焼生成物が流れる第3空間の閉塞、開放を、閉塞部材の変形を介して制御する構成を採用する。すなわち、一方の方向からの加圧に対しては変形しにくく、且つ他方の方向からの加圧に対しては変形しやすく閉塞部材を構成することで、当該第3空間を介して燃焼生成物の流れを好適に制御することができる。その結果、それぞれの点火器において、想定通りのタイミングで対応するガス発生剤を燃焼させ、且つ、その燃焼生成物を好適にガス発生器から放出させることができ、その放出特性を好適に発揮することができる。
具体的には、本発明は、前記ハウジング内に配置される第1点火器と、前記ハウジング内に配置され、前記第1点火器と同時に又は該第1点火器よりも遅れて作動される第2点火器と、前記第1点火器が収容され、且つ該第1点火器により燃焼される第1ガス発生剤が充填される第1空間と、前記第2点火器が収容され、且つ該第2点火器により燃焼される第2ガス発生剤が充填される第2空間とを、前記ハウジング内に画定する隔壁部材と、前記ハウジングに設けられ、前記第1空間と該ハウジングの外部とを連通する排出孔と、前記第1点火器を収容する筒状の内筒部材であって、該内筒部材の内側空間は、前記第1空間の一部である内筒部材と、を備える、ガス発生器である。そして、前記ハウジングは、該ハウジングの底面から頂面に向かって延在し前記第1点火器を固定する固定部を含み、前記内筒部材は、該内筒部材の前記固定部側の端部である一端部に、該内筒部材の前記内側空間と該内筒部材の外側の前記第2空間とを連通する連通部を有し、前記内筒部材の内壁面と前記固定部の外壁面との間に形成され前記連通部から前記第1空間まで通じる第3空間を、前記第1空間側から閉塞する閉塞部材であって、前記第1空間側からの加圧に対してはその変形が阻害され、前記第3空間側からの加圧に対してはその変形が許容され前記第1空間と前記第3空間との間の閉塞状態を解消するように構成される閉塞部材を、
更に備える。
本発明のガス発生器には、第1点火器と第2点火器が備えられ、それぞれ第1点火器により第1ガス発生剤が燃焼され、第2点火器により第2ガス発生剤が燃焼される。なお、第1点火器は固定部によりハウジングに対して固定されるが、当該固定部はハウジングと一体であり該ハウジングの一部を形成するものであってもよく、別体として形成されたものが接続されてハウジングを形成してもよい。第1ガス発生剤と第2ガス発生剤は、同種類、同一形状、同一寸法のガス発生剤であってもよく、別種類、別形状、別寸法のガス発生剤であっても構わない。それぞれに対してどのようなガス発生剤を採用するかについては、ガス発生器としての燃焼生成物の放出特性に応じて適宜選択すればよい。ここで、ハウジング内には第1ガス発生剤を収容する第1空間と第2ガス発生剤を収容する第2空間とを、原則として隔離された空間として形成する隔壁部材が配置される。また、内筒部材が第1点火器を収容することにより、内筒部材が第1空間と第2空間とを隔離している。この隔壁部材及び内筒部材により、各ガス発生剤が、対応しない点火器の作用により直接燃焼されることを回避でき、以て、各点火器による、対応するガス発生剤の燃焼を所望通りに制御しやすくなる。
一方、内筒部材の一端部には連通部が設けられており、この点において第1空間と第2
空間とは、隔離した状態とはならない。これは連通部を利用して、燃焼により発生した燃焼生成物を第2空間から第3空間を介して第1空間に移すためである。なお、第3空間は、内筒部材と固定部と閉塞部材とで囲まれ連通部を介して第2空間と繋がる空間であるが、第1ガス発生剤及び第2ガス発生剤は充填されていない。上記ガス発生器では、第1空間は排出孔を介して外部と繋がっているが、第2空間は直接に排出孔を介して外部とは繋がっていない。すなわち、上記ガス発生器においては、第1空間において第1ガス発生剤の燃焼で生じた燃焼生成物は、排出孔を介して外部に排出されるが、第2空間において第2ガス発生剤の燃焼で生じた燃焼生成物は、連通部及び第3空間を介して一旦第1空間に移動した後に排出孔から外部に排出されることになる。このように想定される燃焼生成物の流れが生じることで、ガス発生器として設計された放出特性を発揮することが可能となる。
換言すれば、第1空間において第1ガス発生剤が燃焼したときは、その燃焼生成物が第3空間及び連通部に流れ込んでしまうと、排出孔からの燃焼生成物の放出特性が想定と異なってしまうとともに、第2空間において第2ガス発生剤が燃焼したときは、その燃焼生成物が連通部及び第3空間に流れ込まないと、やはり排出孔からの燃焼生成物の放出特性が想定と異なってしまう。すなわち、燃焼生成物の放出特性の観点から、連通部及び第3空間における燃焼生成物の流れは、第1空間及び第2空間でのガス発生剤の燃焼に応じた流れとなる必要がある。
そこで、本発明のガス発生器では、連通部及び第3空間における燃焼生成物の流れを好適に制御するために閉塞部材が備えられている。閉塞部材は、第3空間を第1空間側から閉塞する部材である。閉塞部材により閉塞された状態となっている場合には、第3空間と第1空間との間の燃焼生成物の流れは阻害されることになる。ここで、閉塞部材は、第1空間側からの加圧に対しては内筒部材及び固定部によってその変形が阻害されるように構成されている。すなわち、第1空間において第1ガス発生剤が燃焼されてそこの圧力が上昇しても、閉塞部材による第3空間の閉塞状態は維持されることになる。このとき、第1ガス発生剤の燃焼で生じた燃焼生成物は、第3空間及び連通部には流れ込まない。なお、本願における閉塞部材の変形とは、該閉塞部材による閉塞状態を解消する、該閉塞部材の形状や状態の変化を意味する。したがって、閉塞部材の折れ曲がり等による形状の変化に加えて、閉塞部材の一部の破壊、破裂、溶融、穿孔等の状態の変化も本願における閉塞部材の変形に含まれる。一方で、閉塞部材は、第3空間側からの加圧に対してはその変形は許容され、且つ閉塞部材による第3空間の閉塞状態が解消されるように構成されている。なお、第3空間は、第1空間側から閉塞部材によって閉塞されるため、第2空間で第2ガス発生剤が燃焼されて発生した燃焼生成物は連通部及び第3空間に進入可能である。そのため、第2ガス発生剤が燃焼されて第2空間での圧力が上昇すると、第3空間での圧力も上昇する。そして、当該燃焼により第3空間での圧力が上昇すると、閉塞部材が変形されて連通部及び第3空間を介してその燃焼生成物が第2空間から第1空間へと移動可能な状態となる。このように構成される閉塞部材によって、連通部及び第3空間における燃焼生成物の流れは、各空間でのガス発生剤の燃焼に応じた流れとなるように制御される。
このように構成されるガス発生器によれば、第1点火器の作動により第1ガス発生剤が燃焼されると、閉塞部材により第3空間は閉塞された状態に維持されるため第1ガス発生剤の燃焼生成物は第3空間に流れ込むことなく、排出孔から外部に放出される。また、第1点火器の作動時以降に作動される第2点火器により第2ガス発生剤が燃焼されると、閉塞部材は変形することで第3空間の閉塞状態が解消される。そのため第2ガス発生剤の燃焼生成物は連通部及び第3空間を介して第1空間に流れ込み、そして排出孔から外部に放出される。このように、上記ガス発生器では、ハウジング内における燃焼生成物の流れが所望通りに制御され、想定される放出特性が実現される。
ここで、上記のガス発生器において、前記内筒部材は、前記内側空間に向けて突出して前記固定部に形成された筒部に当接する突起部を、有し、前記内筒部材の内壁面であって前記筒部に当接していない内壁面と、前記筒部の外壁面とで形成される空間が前記第3空間とされてもよい。突起部が固定部の筒部に当接することにより、固定部に対する内筒部材の相対位置が決まるため、ガス発生器の組立が容易となる。一方、内筒部材の内壁面であって筒部と当接していない内壁面は、固定部の筒部の外壁面と距離があるため、当該内壁面と筒部との間に隙間(すなわち、第3空間)が形成される。そのため、第2ガス発生剤の燃焼生成物は、第3空間を通って第1空間に流れ込むことができる。
また、上記のガス発生器において、前記連通部は、前記内筒部材の前記一端部と、前記ハウジングの底面との隙間により形成されてもよい。内筒部材の一端部はハウジングの底面側に設けられている。この内筒部材の一端部において、その一部または全部がハウジングの底面と離れて隙間を形成していれば、この隙間により第2空間と第3空間とを連通させることができる。
上記のガス発生器において、前記内筒部材の前記一端部は、周縁が部分的に切除された切除部を、有し、前記連通部は、前記切除部と前記ハウジングの底面との隙間により形成されてもよい。このような切除部を有することにより、内筒部材の一端部をハウジングの底面に例え当接させたとしても、切除部はハウジングの底面と離れているため切除部とハウジングの底面との間に隙間が形成される。この隙間により第2空間と第3空間とを連通させることができる。このような構成によれば、内筒部材の一端部をハウジングの底面に当接させたとしても連通部が形成されるため、内筒部材の位置決めが容易となり、その結果、ガス発生器の組み立てが容易となる。また筒状部材の周壁部に連通部となる孔を形成する場合と比べ、上記ガス発生器は、ハウジングの底面と当該筒状部材で形成されるコーナー部分に連通部が形成されるため、連通部周囲に空間が形成されやすく、第2ガス発生剤からの燃焼ガスの閉塞が発生しにくい。
ここで、上述までのガス発生器において、前記閉塞部材は、前記内筒部材の、前記第1空間側の内壁面に位置しており、前記第3空間の、該第1空間側の開口部を閉塞するように配置されてもよい。このように閉塞部材が第1空間側の内壁面に位置することにより第3空間を第1空間側から閉塞した状態を形成できるため、ガス発生器の組立が容易となる。特に、第3空間の閉塞状態の解消は、閉塞部材の変形によるものであり、従来技術のように閉塞部材の摺動を生じさせる必要はない。そのため、閉塞部材や内筒部材の加工公差の影響を受ける挿入力を厳密に管理する必要はなく、ガス発生器の組立手順の簡略化を図ることができる。なお、第3空間の閉塞状態が解消されるかぎりにおいては、閉塞部材の変形とともにその摺動が生じても構わず、そのような場合も本願の開示の範疇に属する。
また、上記のガス発生器において、前記閉塞部材は、前記内筒部材に沿って延在する周壁面と、前記周壁面の延在方向における一方の端部近傍から前記内筒部材の半径方向内側に前記固定部まで延出し、前記第3空間の、前記第1空間側の開口部を閉塞する延出部と、を有してもよい。すなわち、延出部は内筒部材の内壁面から固定部まで延出して、第1空間側から第3空間を閉塞している。このような構成によれば、第2ガス発生剤の燃焼生成物により、第3空間側から閉塞部材の延出部に対して圧力が作用する。ここで、延出部の内筒部材側(外周縁側)の端部は、周壁面が設けられているために相対的に剛性が高められている。一方、延出部の固定部側(内周縁側)の端部は相対的に剛性が低い。そのため、第2ガス発生剤の燃焼生成物により、第3空間側から閉塞部材の延出部に対して圧力が作用すると、固定部側の延出部が速やかに変形して、当該燃焼生成物が第3空間から第1空間に移動することを可能にする。一方、第1ガス発生剤の燃焼生成物により、延出部が第1空間側から第3空間側へ変形する方向に圧力が作用しても、延出部が固定部に当接していることにより、この変形が抑制される。したがって、第1ガス発生剤の燃焼生成物
が第1空間から第3空間に移動することを抑制できる。
また、上記のガス発生器において、前記延出部は、該延出部の他の部位より強度が弱められ、且つ、前記第2ガス発生剤の燃焼生成物により前記許容された変形を可能とする脆弱部を、含んでもよい。脆弱部を含むことで、第2ガス発生剤の燃焼生成物により圧力が作用した際に、延出部を速やかに変形させることができ、以てその燃焼生成物の第3空間から第1空間への速やかな移動が可能となる。
ここで、上述までのガス発生器の具体的な構成について例示的に言及する。例えば、前記隔壁部材は、前記ハウジングの内部空間を上部空間と下部空間とに分割する上下隔壁部材を、含んでもよい。その場合、前記内筒部材は、前記上下隔壁部材を貫通し、該内筒部材の前記一端部は前記下部空間に位置し、且つ、該内筒部材の前記一端部とは反対側の端部である他端部は前記上部空間に位置し、前記内筒部材の前記内側空間が前記上部空間と繋がることで、前記第1空間が形成され、前記下部空間のうち前記内筒部材の周囲の空間が、前記第2空間とされてもよい。なお、上述の具体的な構成は例示的なものであり、その他の構成を本願発明のガス発生器に適用することは妨げられない。
また、上述までのガス発生器において、前記第1空間に、前記第1ガス発生剤及び前記第2ガス発生剤の燃焼生成物を冷却又は濾過するフィルタを、更に含んでもよい。上記ガス発生器では、第1空間は排出孔を介して外部と繋がっているが、第2空間は直接に排出孔を介して外部とは繋がっていない。そのため、第1空間にフィルタを配置しておけば、第1ガス発生剤の燃焼生成物の冷却又は濾過と、第2ガス発生剤の燃焼生成物の冷却又は濾過とが1つのフィルタで可能になる。このため、各ガス発生剤の燃焼生成物に対応したフィルタを夫々配置する場合と比較すると、部品点数を低減することができる。また、第2空間にフィルタを配置するスペースを用意する必要がないため、ガス発生器の小型化が可能になる。
本発明によれば、ガス発生器のハウジング内における燃焼ガス等の燃焼生成物の流れを好適に制御することが可能となる。
第1の実施例のガス発生器の高さ方向の断面図である。 図1に示すガス発生器に組み込まれる内筒部材の一端部の概略構成図である。 図1に示すガス発生器に組み込まれる閉塞部材の概略構成図である。 図3に示す閉塞部材が変形したときの状態を示す図である。 図1に示すガス発生器に適用可能な、閉塞部材の変形例を示す図である。 図5に示す閉塞部材が変形したときの状態を示す図である。
以下に、図面を参照して本発明の実施形態に係るガス発生器について説明する。なお、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明はこれらの実施の形態の構成に限定されるものではない。
<実施例1>
図1は、ガス発生器1の高さ方向の断面図である。ガス発生器1は、上部シェル2及び下部シェル3で形成されるハウジング4内に充填されたガス発生剤を燃焼させて、その燃焼生成物である燃焼ガスを放出するように構成されている。なお、図1における上側をガス発生器1の上側とし、図1における下側をガス発生器1の下側とする。上部シェル2は
周壁部2cと頂面部2dを有し、これらにより凹状の内部空間を形成する。頂面部2dは、後述の下部シェル3の底面部3bとともに、上面視で概ね円形状を有しており、周壁部2c及び後述の下部シェル3の周壁部3aは、それぞれ頂面部2d、底面部3bの周囲を囲み、各面部から概ね垂直に延在した環状の壁面を形成している。上部シェル2の内部空間は、後述するように第1ガス発生剤22が充填される空間である。周壁部2cの一端側に頂面部2dが接続し、その他端側は上部シェル2の開口部となる。そして、周壁部2cの当該他端側には、当該開口部から順に、嵌合壁部2a、突き当て部2bが設けられている。嵌合壁部2aによる内部空間の半径は、頂面部2d寄りの周壁部2cによる内部空間の半径より大きく形成され、嵌合壁部2aは、突き当て部2bを介して周壁部2cへと繋がっている。
また、下部シェル3は周壁部3aと底面部3bを有し、これらにより凹状の内部空間を形成する。当該内部空間は、後述するように第2ガス発生剤26が充填される空間である。周壁部3aの一端側に底面部3bが接続し、その他端側は下部シェル3の開口部となる。そして、周壁部3aによる内部空間の半径は、上部シェル2の周壁部2cによる内部空間の半径と概ね同じである。また、下部シェル3の底面部3bには、第1点火器23と第2点火器27がそれぞれ固定される第1固定部3c及び第2固定部3dが設けられている。第1固定部3cは、筒状の筒部3c1を有しており、該筒部3c1は底面部3bから概ね垂直に延在するように頂面部2dに向かって形成されている。同様に、第2固定部3dは、筒状の筒部3d1を有しており、該筒部3d1は底面部3bから概ね垂直に延在するように頂面部2dに向かって形成されている。第1固定部3cの頂面部2d側の端部には、筒部3c1から該筒部3c1の中心軸に向かって底面部3bと概ね平行に延在する頂部3c2が設けられている。同様に、第2固定部3dの端部には、筒部3d1から該筒部3d1の中心軸に向かって底面部3bと概ね平行に延在する頂部3d2が設けられている。なお、第1固定部3cと第2固定部3dについて、別法として、底面部3bとは別体で構成されてもよい。この場合、別体の第1固定部3cや第2固定部3dは、底面部3bに対して溶接等の適切な固定方法によって固定される。
更に、ハウジング4内には、上部シェル2と下部シェル3との間に上下隔壁部材10と内筒部材40が配置されている。上下隔壁部材10と内筒部材40とは協働してハウジング4内の空間を、第1ガス発生剤22が充填される第1空間21(上部空間)と、第2ガス発生剤26が充填される第2空間25(下部空間)とに分割することとなる。そして、内筒部材40は、内部に空間を有する筒状の部材であって、下部シェル3の底面部3bに接合される一端部41と、その一端部41から上方に延在し且つ内側空間の直径が第1固定部3cの筒部3c1の外径より大きい第1周壁部42と、第1周壁部42に繋がる第1接続部43と、第1接続部43と繋がり更に上方に延在し且つ内側空間の直径が第1周壁部42より小さい第2周壁部44と、第2周壁部44に繋がる第2接続部45と、第2接続部45と繋がり更に上方に延在し且つ内側空間の直径が第2周壁部44より小さい嵌合壁部46と、嵌合壁部46に繋がり内部空間側に曲がって終端し、その端縁によって開口部を形成する他端部47とを有する。図1に示すように、一端部41が下部シェル3の第1固定部3cの近傍の位置に、且つ、第1固定部3cに固定された第1点火器23が内筒部材40の内部に収容されるように内筒部材40が底面部3bに組み付けられると、第1周壁部42、第2周壁部44及び嵌合壁部46は底面部3bに対して概ね垂直に且つ頂面部2dに向かって延在した状態となる。
また、内筒部材40の第1周壁部42には内筒部材40の内側空間と外側空間とを連通する連通孔48が設けられている。ここで、図2は、内筒部材40の一端部41の概略構成図である。内筒部材40の一端部41には、周縁の一部を切除した凹部48a、および、周縁を切除していない箇所である凸部48bが内筒部材40の周方向に交互に複数形成されている。なお、図2における凹部48aは、内筒部材40の半径方向から見て長方形
となるように一端部41を切除することにより形成されている。内筒部材40の周方向には、夫々同形状の凹部48a及び凸部48bが均等に複数形成されている。凸部48bは、下部シェル3の底面部3bに当接している。凹部48aと下部シェル3の底面部3bとには隙間があり、この隙間が連通孔48として機能する。そして、この連通孔48が、本発明における連通部に相当する。また、凹部48aは、本発明における切除部に相当する。また、凹部48aは第2ガス発生剤26が通り抜けないような大きさに調整されている。
また、内筒部材40には、該内筒部材40の中心軸方向に向かって該内筒部材40の内壁面が突出する突起部49が、該内筒部材40の周方向に均等に複数設けられている。突起部49は、内筒部材40の外部から内部に向かって該内筒部材40を打ち出すことにより形成される。第1固定部3cを収容するように内筒部材40を配置したときに、各突起部49が第1固定部3cの筒部3c1の外壁面に当接するように、突起部49の配置及び突出量が調整されている。突起部49が形成されていない箇所の内筒部材40の内壁面と、第1固定部3cの筒部3c1の外壁面との間には隙間が形成されるため、その隙間を燃焼ガスが流通可能となる。また、図1に示すように内筒部材40の内側空間には、閉塞部材50が設けられている。閉塞部材50は、連通孔48から第1空間21に至る空間の開口部を閉塞するように配置される。閉塞部材50の詳細については、後述する。連通孔48から閉塞部材50までの内筒部材40の内側空間を第3空間51とする。
また、上下隔壁部材10は、終端部15と、その終端部15から下部シェル3の周壁部3aに沿って延在する嵌合壁部14と、嵌合壁部14に繋がりハウジング4内を概ね上下の空間に分割する分割壁部13と、分割壁部13に繋がり上部シェル2の頂面部2dに向かって延在する周壁部12とを有する。なお、周壁部12の開放端部11によって、上下隔壁部材10には内筒部材40が貫通する開口部が形成されている。そして、図1に示すように、終端部15が下部シェル3の周壁部3aの終端面上に置かれて上下隔壁部材10がハウジング4に取り付けられたとき、開放端部11によって形成される上下隔壁部材10の開口部に、内筒部材40の嵌合壁部46が嵌入された状態となる。その結果、上下隔壁部材10は、下部シェル3の周壁部3aと内筒部材40とによって支えられた状態でハウジング4内に配置されることになり、その配置状態では、分割壁部13は、上部シェル2の頂面部2dや下部シェル3の底面部3bに概ね平行となる壁面を形成している。
ガス発生器1の組立については、下部シェル3の第1固定部3c及び第2固定部3dにそれぞれ第1点火器23、第2点火器27を固定し、内筒部材40が第1点火器23を収容するようにその内筒部材40を下部シェル3に対して当接する。このときに閉塞部材50も取り付けられる(閉塞部材50は内筒部材40を下部シェル3に取り付ける前に一端部41側から挿入される)。このように内筒部材40が配置されることで、その外側に第2空間25が形成されることになり、そこに第2ガス発生剤26が充填される。そして、第2ガス発生剤26が充填されると、下部シェル3及び内筒部材40に対して上下隔壁部材10が取り付けられる。このとき、上下隔壁部材10と充填されている第2ガス発生剤26との間には、第2ガス発生剤26の振動を抑制するためのクッション29が配置される。また、第2ガス発生剤26と下部シェル3との接触により第2ガス発生剤26の粉化を抑制するための、樹脂製のシート部材28が下部シェル3の周壁部3aの内壁面に配置されている。
そして、上下隔壁部材10が取り付けられると、フィルタ32を配置し、その内側に第1ガス発生剤22を充填するとともに上部シェル2が取り付けられる。上記の通り、上部シェル2の嵌合壁部2aによる内部空間の半径は、周壁部2cによる内部空間の半径より大きく形成されているため、上部シェル2は、その突き当て部2bが上下隔壁部材10の終端部15に突き当たるまで、下部シェル3に対して嵌め込まれる。上部シェル2の突き
当て部2bが終端部15に突き当たった状態において、嵌合壁部14は下部シェル3の周壁部3aに嵌合された状態となる。なお、ハウジング4において、上部シェル2、下部シェル3の接触部位は、内部に充填されるガス発生剤の防湿等のために好適な接合方法(例えば、溶接等)により接合される。
このようにハウジング4においては、上下隔壁部材10と内筒部材40とによってその内部空間が概ね上下に2つの空間、すなわち第1空間21と第2空間25に分割されることになる。なお、内筒部材40の内部空間は、他端部47による開口部を介して上部シェル2側の内部空間と繋がることで、第1空間21が形成されることになる。ハウジング4の内部空間のうち第1空間21には、第1点火器23、第1ガス発生剤22が配置され、第2空間25には、第2点火器27、第2ガス発生剤26が配置されることで、ガス発生器1は2つの第1点火器23、第2点火器27を備えるデュアルタイプのガス発生器として構成されている。なお、第1点火器23は、第1点火器23の側方が内筒部材40に囲まれ、且つその頂部が内筒部材40の他端部47から上部シェル2側に飛び出さないように、内筒部材40内に収められた状態となっている。
ここで、第1空間21では、内筒部材40による収容空間には第1点火器23が収容されるため、その上方の空間(概ね、上下隔壁部材10より上方の空間)に第1ガス発生剤22が充填されることになるが、その第1ガス発生剤22を取り囲むように環状のフィルタ32が配置されている。また、第1ガス発生剤22が第1空間21内で不要に振動しないように付勢するクッション31が、上部シェル2の頂面部2dの内側に配置されている。第1ガス発生剤22は、比較的燃焼温度の低いガス発生剤を使用している。第1ガス発生剤22の燃焼温度は、1000〜1700℃の範囲にあることが望ましく、例えば、硝酸グアニジン(41重量%)、塩基性硝酸銅(49重量%)及びバインダーや添加物からなる、単孔円柱状のものを用いることができる。
なお、フィルタ32は、ステンレス鋼製平編の金網を半径方向に重ね、半径方向及び軸方向に圧縮して形成されており、第1ガス発生剤22による燃焼ガスを冷却すると共に、その燃焼残渣を捕集する。フィルタ32として、その他に針金を心棒に多層に巻いて形成された巻線タイプの構造のものを採用してもよい。なお、フィルタ32は、第2空間25に充填された第2ガス発生剤26による燃焼ガスも冷却すると共に、その燃焼残渣も捕集する。また、上部シェル2の周壁部2cとフィルタ32との間に形成された間隙33により、フィルタ32の周囲に半径方向断面に環状のガス通路が形成される。そして、この間隙33により、燃焼ガスはフィルタ32の全領域を通過し、フィルタ32の有効利用と燃焼ガスの効果的な冷却・浄化が達成される。間隙33を流れる燃焼ガスは、周壁部2cに設けられたガス排出孔5に至る。また、ハウジング4内に外部より湿気が侵入するのを阻止するために、ガス発生器1の作動前では、アルミニウムテープ34によりガス排出孔5がハウジング4の内部から塞がれている。
また、第2空間25では、第2固定部3dに固定された第2点火器27に対応して、第2ガス発生剤26が充填されている。第2ガス発生剤26にも、第1ガス発生剤22と同様に、硝酸グアニジン(41重量%)、塩基性硝酸銅(49重量%)及びバインダーや添加物からなる、単孔円柱状のものを用いることができる。
このような構成により、ガス発生器1では第1点火器23の作動による第1ガス発生剤22の燃焼と、第2点火器27の作動による第2ガス発生剤26の燃焼とによって、比較的多量の燃焼ガスを生成し、外部に放出することができる。また、本実施例においては、第2点火器27は、第1点火器23の作動タイミング以降の所定のタイミングで作動される。各点火器の作動タイミングは、そこで発生する燃焼ガスの外部への放出タイミングに相関する。したがって、ガス発生器1に対して求められる燃焼ガスの放出特性に応じて、
各点火器の作動タイミングは決定され、それによってガス発生器1全体の出力性能が決まる。ここで、ガス発生器1では、第1点火器23が作動すると、第1ガス発生剤22が燃焼し、第1空間21で生じた燃焼ガスは、フィルタ32を経由してガス排出孔5を経て外部へと放出されることが想定されている。一方で、第1点火器23以降に作動する第2点火器27によって第2ガス発生剤26が燃焼されると、第2空間25で生じた燃焼ガスは、連通孔48を経て第3空間51へ移り、そこからさらに第1空間21へ移り、そしてフィルタ32およびガス排出孔5を経て外部へと放出されることが想定されている。したがって、ガス発生器1では、第1点火器23の作動時と第2点火器27の作動時のそれぞれにおいて、第3空間51における燃焼ガスの流れが適切に制御されなければ、ガス発生器1として想定された燃焼ガスの放出特性を発揮することができなくなる。
<閉塞部材50について>
そこで、ガス発生器1では、上述したように第3空間51における燃焼ガスの流れを好適に制御できるように、閉塞部材50が配置されている。閉塞部材50について図3及び図4に基づいて説明する。図3に示すように、閉塞部材50は、円筒状の周壁面50aと、周壁面50aの底面部3b側の端部から半径方向内側に延出した板状の延出部50bとを有している。延出部50bはその中心部に第1点火器23を貫通させる孔を有した環状であり、さらに延出部50bは、周壁面50aに対して折り曲げられて接続しているため、閉塞部材50全体において、その接続部位の近傍は比較的剛性が高く形成されている。そして、周壁面50aは、内筒部材40の第2周壁部44の内側に圧入される。また、延出部50bは、内筒部材40の一端部41が下部シェル3の底面部3bに当接した状態のときに、第1固定部3cの頂部3c2に沿って該頂部3c2に接するように配置される。この結果、周壁面50aの外表面が第2周壁部44の内周面に接した状態、且つ、延出部50bの外表面が第1固定部3cの頂部3c2の上面に接した状態となるため、閉塞部材50が第3空間51の開口部を第1空間21側から閉塞した状態で内筒部材40に対して固定される。
このように内筒部材40に対して固定された閉塞部材50は、第1空間21で第1点火器23が作動して第1ガス発生剤22が燃焼すると、そこで発生した燃焼ガスが周壁面50aを内筒部材40の第2周壁部44に押し付けるように加圧し、且つ、燃焼ガスが延出部50bを第1固定部3cの頂部3c2に押し付けるように加圧する。しかし、加圧された周壁面50aの概ね全面は、内筒部材40の第2周壁部44によって支持され、延出部50bの概ね全面は、第1固定部3cの頂部3c2によって支持されるため、その変形は阻害されることになり、以て、第3空間51が閉塞部材50によって閉塞された状態は維持されることになる。その結果、第1ガス発生剤22の燃焼ガスが、第1空間21から第3空間51に流れ込むことが抑制される。
一方で、第2空間25で第2点火器27が作動して第2ガス発生剤26が燃焼すると、そこで発生した燃焼ガスは、連通孔48を介して第3空間51へと導かれる。図4に示すように、第2ガス発生剤26の燃焼ガスが第3空間51を通り延出部50bに当たることで、延出部50bは、周壁面50aとの接続部位の近くの部位50cで上方向に折り曲げられる。このように延出部50bが変形すると、第3空間51が閉塞部材50によって閉塞された状態は解消されることになる。その結果、第2ガス発生剤26の燃焼ガスが、第3空間51から第1空間21に流れ込むことができる。
閉塞部材50についてまとめると、第1点火器23が作動するまでの期間、及び第1点火器23が作動してから第2点火器27が作動するまでの期間においては、図3に示すように、延出部50bは変形することなく、第1固定部3cの頂部3c2に接した状態を維持している。このため、第1ガス発生剤22の燃焼ガスは、第3空間51に流れ込むことなく、フィルタ32を通過した後、ガス排出孔5から外部へ放出されていく。そして、そ
の後に第2点火器27が作動すると、図4に示すように、第3空間51を閉塞している延出部50bが変形する。この変形により、第1固定部3cの頂部3c2と閉塞部材50との間に間隙が形成され、第2ガス発生剤26の燃焼ガスが第3空間51から第1空間21へと流れ込むことができるようになる。第1空間21へ流れ込んだ当該燃焼ガスは、フィルタ32を通過した後、ガス排出孔5から外部へ放出されていく。
このようにガス発生器1は、閉塞部材50を備えることで、第1点火器23の作動により生じる第1ガス発生剤22の燃焼ガスが第3空間51に逆流することを抑制できる。これにより、第2ガス発生剤26が第1ガス発生剤22の燃焼ガスに接することにより燃焼を始めることを抑制できる。したがって、ガス発生器1は、第1点火器23の作動により生じる第1ガス発生剤22の燃焼ガスを的確にその外部に放出させ、且つ、第2点火器27の作動により生じる第2ガス発生剤26の燃焼ガスも的確にその外部に放出させることを可能とする。すなわち、2つの点火器を有するガス発生器1において、第3空間51における燃焼ガスの流れが好適に制御され、想定されている燃焼ガスの放出特性を実現することが可能となる。また、第2ガス発生剤26の燃焼ガスが、第1空間21に配置されるフィルタ32を通過するため、第2空間25にフィルタを配置する必要がない。そのため、部品点数を低減することが可能となり、且つガス発生器1の小型化が可能となる。なお閉塞部材50の変形は、上述のような状態に限定されるものではない。上記ガス発生器1は、作動時に閉塞部材50の変形とともに閉塞部材50が内筒部材40に沿って上方へ移動(摺動)することを除外するものではない。ガス発生器1の作動時に少なくとも作動前と異なった形や状態になることを伴うことで、第1空間と第3空間の連通状態が形成される場合も、本実施例に含まれるものとする。
また、第2ガス発生剤26の燃焼ガスによって第3空間51の圧力が高まると、内筒部材40に圧力が作用して該内筒部材40が頂面部2d側に移動することが考えられる。このとき第3空間51は環状となり、その径方向の幅を筒部の高さ方向にわたって一定にした場合に内筒部材40が移動したとしても、内筒部材40は、内筒部材40及び筒部3c1の中心軸方向に移動するため、内筒部材40の内壁面と、第1固定部3cの筒部3c1の外壁面との距離は一定に維持される。そのため、第3空間51における燃焼ガスの流路面積(すなわち、内筒部材40の中心軸と直交する方向に第3空間51を切断したときの断面積)は変化しない。したがって、第3空間51にて第2ガス発生剤からの燃焼ガスの流量を調整する場合は、第2ガス発生剤26の燃焼ガスの流量が、内筒部材40の移動によって変化することが抑制されるため、ガス発生器1の燃焼ガスの放出特性が変化することを抑制できる。すなわち、内筒部材40が移動してしまうような圧力を発生させる事態が生じたとしても、燃焼ガスの放出特性が変化することを抑制できる。そして、燃焼ガスの圧力が高くなるほど、第2ガス発生剤26が燃焼し易くなるため、燃焼ガスの圧力がより高くなる第2ガス発生剤26を採用することにより、安定した燃焼が可能となり、ガス発生器1から安定して燃焼ガスを排出させることができる。このため、固定部3cの筒部3c1、および内筒部材40のうち当該筒部3c1に対向する部分(第1周壁部42)は、内筒部材40の移動する方向に平行に延在するように形成される。
また、凹部48aと下部シェル3の底面部3bとの隙間により連通孔48が形成されるため、連通孔48の開口面積を比較的大きくすることができる。ここで、第2点火器27の作動初期には、第2点火器27付近の第2ガス発生剤26は燃焼しているが、連通孔48付近の第2ガス発生剤26は燃焼していない状態となり得る。このときに、仮に連通孔48の開口面積が小さいと、未燃の第2ガス発生剤26によって連通孔48が塞がれて、燃焼ガスが連通孔48に流入し難くなる虞がある。一方、凹部48aと下部シェル3の底面部3bとの隙間により連通孔48を形成すれば、開口面積を比較的大きくすることが可能となるため、連通孔48付近に未燃の第2ガス発生剤26が存在している場合であっても、燃焼ガスが連通孔48に円滑に流れ込む。したがって、ガス発生器1から燃焼ガスを
円滑に排出させることができる。そのため、連通孔48の開口部に第2ガス発生剤26が接近しないように例えばフィルタを配置する必要もないので、部品点数を低減することができる。
また、第2ガス発生剤26による燃焼ガスは、内筒部材40からクッション31に向けて流れるため、クッション31に第2ガス発生剤26の燃焼残渣が付着する。そのため、フィルタ32を通り抜ける燃焼残渣の量を低減させることができる。
<閉塞部材50の変形例>
ここで、閉塞部材50の変形例について、図5及び図6に基づいて説明する。本変形例の閉塞部材50も、図3に示す形態と同様に、円筒状の周壁面50aとそれより半径方向内側に延出する延出部50bを有しており、周壁面50aは、内筒部材40の第2周壁部44の内側に圧入され、延出部50bは、第1固定部3cの頂部3c2に沿って該頂部3c2に接する。また、本変形例の閉塞部材50には、延出部50b上に脆弱部50dが形成されている。この脆弱部50dは、延出部50bの他の部位よりも強度が弱められた部位であり、具体的には、延出部50bの内側端部(周壁面50aが接続されていない端部)から始まり、その外側端部(周壁面50aと接続している端部)の近くまで至る破断線である。延出部50bには、放射状に複数の脆弱部50dが形成されている。
このような閉塞部材50を用いた場合でも、第1点火器23が作動するまでの期間、及び第1点火器23が作動してから第2点火器27が作動するまでの期間においては、延出部50bは変形することなく、第1固定部3cの頂部3c2に接した状態を維持できる。このため、第1ガス発生剤22の燃焼ガスは、第3空間51に流れ込むことなく、ガス排出孔5から外部へ放出されていく。そして、その後に第2点火器27が作動すると、第2ガス発生剤26の燃焼ガスによる圧力で脆弱部50dが破断する。その結果、図6に示すように、延出部50bは、周壁面50aとの接続部位の近くの部位50cで上方向に折れ曲がって変形する。この変形により第2ガス発生剤26の燃焼ガスが第3空間51から第1空間21へと流れ込むことが可能となり、以て、第1空間21へ流れ込んだ当該燃焼ガスは、ガス排出孔5から外部へ放出されていく。したがって、図5及び図6に示す閉塞部材50を用いたガス発生器1においても、第3空間51における燃焼ガスの流れが好適に制御され、想定されている燃焼ガスの放出特性を実現することが可能となる。そして、脆弱部50dを設けることで、第1空間と第3空間との閉塞状態をより円滑に解消することができる。なお閉塞部材50の変形は、上述のような状態に限定されるものではない。上記ガス発生器1は、作動時に閉塞部材50の変形とともに閉塞部材50が内筒部材40に沿って上方へ移動(摺動)することを除外するものではない。ガス発生器1の作動時に少なくとも作動前と異なった形や状態になることを伴うことで、第1空間と第3空間の連通状態が形成される場合も、本実施例における変形に含まれるものとする。
<内筒部材40の変形例>
内筒部材40の変形例について説明する。図2には、凹部48a及び凸部48bが内筒部材40の周方向に均等に配置されているが、凹部48a及び凸部48bは、内筒部材40の周方向に均等に配置される必要は必ずしもない。例えば、第2ガス発生剤26の燃焼ガスが、内筒部材40から第3空間に均等に流れ込むように、凹部48a及び凸部48bの形状及び配置を調整してもよい。ここで、第2点火器27が作動すると、第2点火器27を起点として第2ガス発生剤26が燃焼する。そのため、内筒部材40において第2点火器27と距離が近い箇所には、第2ガス発生剤26の燃焼ガスは早く到達し、内筒部材40において第2点火器27と距離が遠い箇所には、第2ガス発生剤26の燃焼ガスは遅く到達する。したがって、内筒部材40の周方向で、第2ガス発生剤26の燃焼ガスが到達する時期が異なるため、仮に内筒部材40の周方向に凹部48a及び凸部48bを均等に配置した場合には、第3空間51における燃焼ガスの流れが不均一になり得る。これに
より、所望の燃焼ガスの放出特性が得られない場合には、凹部48a及び凸部48bの形状及び配置を調整することにより、第3空間51における燃焼ガスの流れをより均一に近づけることができるため、所望の放出特性を得ることが可能となる。この場合、例えば、第2点火器27に近いほど連通孔48が小さくなるように、凹部48a及び凸部48bを配置することにより、内筒部材40において第2点火器27と距離が近い箇所に多くの燃焼ガスが流れ込むことを抑制できる。
また、凸部48bの一部又は全ては、下部シェル3の底面部3bに当接する必要はない。すなわち、凸部48bの突出量が異なっていてもよい。また、図1及び図2に係る連通孔48は、内筒部材40の周縁の一部を切除した凹部48aと下部シェル3の底面部3bとの隙間により形成されているが、これに代えて、内筒部材40の周縁を切除せず、周縁よりも上側に内筒部材40の内側空間と外側空間とを連通する貫通孔を形成し、この貫通孔を連通孔48としてもよい。また、凹部48aは、内筒部材40の半径方向から見て矩形となるように一端部41を切除することにより形成されているが、切除する形状はこれに限らず、正方形、円形、楕円形、多角形等の任意の形状にすることができる。何れの場合であっても、第2ガス発生剤26が第3空間51に進入しないように、すなわち、連通孔48の大きさが第2ガス発生剤26の大きさよりも小さくなるように、連通孔48を形成する。
また、内筒部材40に形成されている突起部49は必ずしも必要ではない。例えば、上下隔壁部材10の周壁部12によって内筒部材40の位置決めが可能であったり、または、内筒部材40の凸部48bを下部シェル3の底面部3bに接合(例えば、溶接または接着)することにより内筒部材40の位置決めが可能であったりする場合には、突起部49を省略したとしても第3空間を好適に形成することができる。
1 :ガス発生器
4 :ハウジング
5 :ガス排出孔
10 :上下隔壁部材
21 :第1空間
22 :第1ガス発生剤
23 :第1点火器
25 :第2空間
26 :第2ガス発生剤
27 :第2点火器
40 :内筒部材
48 :連通孔
49 :突起部
50 :閉塞部材
50a :周壁面
50b :延出部
50d :脆弱部
51 :第3空間

Claims (9)

  1. ハウジングと、
    前記ハウジング内に配置される第1点火器と、
    前記ハウジング内に配置され、前記第1点火器と同時に又は該第1点火器よりも遅れて作動される第2点火器と、
    前記第1点火器が収容され、且つ該第1点火器により燃焼される第1ガス発生剤が充填される第1空間と、前記第2点火器が収容され、且つ該第2点火器により燃焼される第2ガス発生剤が充填される第2空間とを、前記ハウジング内に画定する隔壁部材と、
    前記ハウジングに設けられ、前記第1空間と該ハウジングの外部とを連通する排出孔と、
    前記第1点火器を収容する筒状の内筒部材であって、該内筒部材の内側空間は、前記第1空間の一部である内筒部材と、
    を備える、ガス発生器であって、
    前記ハウジングは、該ハウジングの底面から頂面に向かって延在し前記第1点火器を固定する固定部を含み、
    前記内筒部材は、該内筒部材の前記固定部側の端部である一端部に、該内筒部材の前記内側空間と該内筒部材の外側の前記第2空間とを連通する連通部を有し、
    前記内筒部材の内壁面と前記固定部の外壁面との間に形成され前記連通部から前記第1空間まで通じる第3空間を、前記第1空間側から閉塞する閉塞部材であって、前記第1空間側からの加圧に対してはその変形が阻害され、前記第3空間側からの加圧に対してはその変形が許容され前記第1空間と前記第3空間との間の閉塞状態を解消するように構成される閉塞部材を、更に備える、
    ガス発生器。
  2. 前記内筒部材は、前記内側空間に向けて突出して前記固定部に形成された筒部に当接する突起部を、有し、
    前記内筒部材の内壁面であって前記筒部に当接していない内壁面と、前記筒部の外壁面とで形成される空間が前記第3空間とされる、
    請求項1に記載のガス発生器。
  3. 前記連通部は、前記内筒部材の前記一端部と、前記ハウジングの底面との隙間により形成される、
    請求項1又は請求項2に記載のガス発生器。
  4. 前記内筒部材の前記一端部は、周縁が部分的に切除された切除部を、有し、
    前記連通部は、前記切除部と前記ハウジングの底面との隙間により形成される、
    請求項3に記載のガス発生器。
  5. 前記閉塞部材は、前記内筒部材の、前記第1空間側の内壁面に位置しており、前記第3空間の、該第1空間側の開口部を閉塞するように配置される、
    請求項1から請求項4の何れか1項に記載のガス発生器。
  6. 前記閉塞部材は、
    前記内筒部材に沿って延在する周壁面と、
    前記周壁面の延在方向における一方の端部近傍から前記内筒部材の半径方向内側に前記固定部まで延出し、前記第3空間の、前記第1空間側の開口部を閉塞する延出部と、
    を有する、
    請求項5に記載のガス発生器。
  7. 前記延出部は、該延出部の他の部位より強度が弱められ、且つ、前記第2ガス発生剤の燃焼生成物により前記許容された変形を可能とする脆弱部を、含む、
    請求項6に記載のガス発生器。
  8. 前記隔壁部材は、
    前記ハウジングの内部空間を上部空間と下部空間とに分割する上下隔壁部材を、
    含み、
    前記内筒部材は、前記上下隔壁部材を貫通し、該内筒部材の前記一端部は前記下部空間に位置し、且つ、該内筒部材の前記一端部とは反対側の端部である他端部は前記上部空間に位置し、
    前記内筒部材の前記内側空間が前記上部空間と繋がることで、前記第1空間が形成され、
    前記下部空間のうち前記内筒部材の周囲の空間が、前記第2空間とされる、
    請求項1から請求項7の何れか1項に記載のガス発生器。
  9. 前記第1空間に、前記第1ガス発生剤及び前記第2ガス発生剤の燃焼生成物を冷却又は濾過するフィルタを、更に含む、
    請求項1から請求項8の何れか1項に記載のガス発生器。
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