JP3544724B2

JP3544724B2 - エアバッグ用ガス発生器

Info

Publication number: JP3544724B2
Application number: JP33060494A
Authority: JP
Inventors: 耕造太田; 裕二伊藤
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 1994-12-06
Filing date: 1994-12-06
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: JPH08156737A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、衝撃から乗員を保護するエアバッグ用のガス発生器に係わり、特にガス発生剤燃焼室の内圧を可逆的に制御できるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のエアバッグ用ガス発生器は、従来、アジ化系のガス発生剤を使用していた。このため、ガス発生剤燃焼時にスラグ（燃焼残滓）が発生し、これを除去するためにガスフィルタを必要とし、ガス発生器の重量及び形状が増大するという欠点があった。そこで、スラグのほとんど発生しない、例えばトリアミノグアニジン系、テトラゾール系等からなる非アジ化系の新ガス発生剤が開発され、この新ガス発生剤を使用したガス発生器も開発されている。この新ガス発生剤を使用したガス発生器の具体例を断面図である図９及び図１０により説明する。図９は助手席用ガス発生器を示したものである。図９において、助手席用ガス発生器１は、周面にガス孔８が開口する長尺の円筒部材２ａの両端に蓋部材２ｂ、２ｃが嵌合されてハウジング２を形成している。そして、ハウジング２の内部に、周面にガス孔９が開口する円筒状の核ハウジング６が同心状に配設され、その内部にガス発生剤７が収納されている。この核ハウジング６がガス発生剤７の燃焼室を構成する。そして、核ハウジング６の一端には、ガス発生剤７に隣接して伝火薬１２、スクイブ１１が、蓋部材２ｃの中央部に突設された収納部５内に順に配置され、これらが点火装置３を構成している。１３はスクイブ１１を図示されない衝突検知部に接続するリード線である。この助手席用ガス発生器１は、衝突が発生すると、スクイブ１１が衝突検知部により通電加熱されて発火し、この点火により伝火薬１２が着火してガス発生剤７を点火する。ガス発生剤７が燃焼すると高温のガスが発生し、この発生ガスは燃焼室６の存在により昇圧され、ガス孔９から燃焼室６とハウジング２と間の空間１４に流出し、拡散されて減圧・冷却された後、ハウジング２のガス孔８から放出され、図示されないエアバッグに供給される。
【０００３】
また、図１０は運転席用ガス発生器を示したものである。図１０において、助手席用ガス発生器２１は、ハウジング２２の形状が短円筒状であり、かつ外周に取り付け用のフランジ２４が設けられている点が図９の助手席用ガス発生器２１と主に相違し、他の点は同様である。すなわち、短円筒状のハウジング２２内に、円筒状の点火装置収納室２６及び円筒状の核ハウジング２３が同心配置され、収納室２６内に伝火薬１２とスクイブ１１からなる点火装置３が、核ハウジング２３内にガス発生剤７がそれぞれ収納されている。収納室２６、核ハウジング２３、ハウジング２２にはガス孔２７、２５、２４がそれぞれ設けられている。この運転席用ガス発生器２１の作動は図９の助手席用ガス発生器１と同様であり、その説明を省略する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ガス発生剤の燃焼速度は燃焼時の圧力に応じて増大する。このため、図９において、ガス発生剤７を燃焼室６内で燃焼させ、ガス孔の開口面積を所定値に設定して、発生したガスの圧力を高く保持できるようにしている。しかしながら、上述の新ガス発生剤は圧力依存性が特に高いため、このように、開口面積を一定とすると、ガス発生剤７の燃焼による燃焼室６内の圧力（内圧）上昇とこの内圧上昇による燃焼速度の増大との循環作用により、該ガス発生剤７が爆発的に燃焼するおそれがある。このため、このガス発生剤７の燃焼を安定的に行わせる手段が別途必要であるという問題点があった。
【０００５】
この場合に、上述のような新ガス発生剤対応を目的とするのではなく、エアバッグ装置の環境温度による影響を排除することを目的として、燃焼室のガス孔に燃焼室の内圧上昇を抑制する手段を設けることによりガス発生剤の燃焼速度を抑制できるガス発生器が提案されている（特開平２−７４４４２号公報参照）。しかし、このガス発生器の内圧上昇抑制手段は、非可逆的であり、一度ガス孔の開口面積を増大させると再度これを減少させることができず、ガス発生剤の燃焼終了時において燃焼室の内圧を上昇させることはできない。
【０００６】
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃焼室の内圧を可逆的に制御することを可能にして、圧力依存性の高いガス発生剤を安定的に燃焼させることができるエアバッグ用ガス発生器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のエアバッグ用ガス発生器は、収納されたガス発生剤を燃焼させてガスを発生させるとともに発生したガスを昇圧させる燃焼室と、前記ガスを放出するため燃焼室の壁に設けられるガス孔と、前記燃焼室の内圧を制御するための圧力制御手段とを備えてなるエアバッグ用ガス発生器において、前記圧力制御手段は、開口したままの第１ガス孔と、開口面積が増減する第２ガス孔を有し、前記圧力制御手段は、内圧の増加とともに前記第２ガス孔の開口面積を増やし、内圧の減少とともに前記第２ガス孔の開口面積を減らすものであるものとすることができる。
【０００８】
また、前記圧力制御手段は、第１容器及びこの第１容器に対して移動可能に設けられた第２容器とで形成される前記燃焼室と、この燃焼室の内圧に応じた第２容器の移動量とするため、前記第２容器に設けられた付勢手段と、前記第１又は第２容器の相対移動部分に設けられ、移動とともに開口面積が増大するガス孔とからなるものとすることができる。
【００１０】
【作用】
上記構成によれば、燃焼室の内圧が増加すると、第２ガス孔の開口面積が増えて、該内圧の増加を抑制してガス発生剤の燃焼速度を抑制することができる。一方、燃焼室の内圧が減少すると、第２ガス孔の開口面積が減って、該内圧の減少を食い止めてガス発生剤の燃焼速度の減少を抑制する。よってガス発生剤を安定的に燃焼させることができる。
また、発生したガスは第１ガス孔から完全に放出されるので、ガス発生剤燃焼終了後に圧力制御手段の与圧により燃焼室に内圧が残存するのを防止することができる。
【００１２】
また、圧力制御手段は、第１容器及びこの第１容器に対して移動可能に設けられた第２容器とで形成される燃焼室と、この燃焼室の内圧に応じた第２容器の移動量とするため、前記第２容器に設けられた付勢手段と、前記第１又は第２容器の相対移動部分に設けられ、移動とともに開口面積が増大するガス孔とからなるものとすると、ガス孔の開口面積は第１及び第２容器の相対移動量で設定され、該移動量と燃焼室の内圧との対応関係は、付勢手段で設定されるので、内圧とガス孔の開口面積との対応関係を正確に設定することができる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明する。まず第１実施例を図１〜図５に基づき説明する。図１は本発明のエアバッグ用ガス発生器の構成及び作動を示す縦断面図、図２は燃焼室の内圧の経時変化を示すグラフ図、図３はガス孔形状の変形例を示す図、図４は付勢手段の変形例を示す断面図、図５は第１容器の変形例を示す断面図である。なお、図１において、図９と同様な作用を有する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１４】
まず、構成を図１により説明する。本実施例は、助手席用ガス発生器への適用例を示すものである。図１において、図９と実質的に異なる点は、燃焼室４０が相対移動可能な第１及び第２容器３４、３５からなり、そのうち移動可能な方の第２容器３５の底面に圧縮バネ３７が配置されている点である。すなわち、ハウンジング２は底部２ｂを一体的に有する円筒部材２ａに蓋部材２ｃが螺合されてなり、周面にガス孔８が開口している。前記蓋部材２ｃの中央部には、伝火薬１２、スクイブ１１からなる点火装置３の収納部５が突設されている。ガス発生剤７を収納する燃焼室（核ハウジング）４０は、ハウジング２に同心状に蓋部材２ｃに突設された円筒状の第１容器３４と、この第１容器３４に摺動自在に内挿される有底円筒状の第２容器３５とからなり、該第２容器３５の底部３５ａ中央には摺動孔３５ｂが設けられている。そして、この摺動孔３５ｂが摺動自在に嵌入するセンターポール３６がハウジング２の底部２ｂの中央に突設されている。このセンターポール３６は第２容器３５の摺動を補助するためのものである。そして、前記第２容器の底部３５ａとハウジングの底部２ｂとの間に、該第２容器３５を図面上方に付勢する圧縮バネ３７が適数個介装されている。なお、第１容器３４と第２容器３５との摺動部には、必要に応じてガス漏れ防止用の適宜なシール手段が設けられる。
【００１５】
第１容器３４の内周には段部３８が設けられ、図示するように、該段部３８に第２容器３５の開口端が当接するようになっている。従って、第２容器３５は、図示する初期位置から、その底部３５ａがハウジングの底部２ｂに当接する限度位置までの間をストロークＳで移動可能である。そして、第２容器３５は燃焼室４０の内圧Ｐにより図面下方に押圧され、圧縮バネ３７の図面上方への付勢力と均衡する位置まで移動する。すなわち、第２容器３５はその内圧に応じて図面下方▲１▼に移動するようになっている。そして、第１容器のガス孔３３は、例えば図示するように、多数の小孔が４列に設けられており、第１列のガス孔（第１ガス孔）３３ａは前記段部３８の図面上方に設けられ、他の３列のガス孔（第２ガス孔）３３ｂ〜３３ｄは、該段部３８から前記の第２容器３５のストロークＳの距離内に所定の間隔ｄで設けられている。従って、第１列のガス孔３３ａは、第２容器３５の移動にかかわらず開口したままであるが、第２列〜第４列のガス孔３３ｂ〜３３ｄは、第２容器３５が図示する初期位置から▲１▼方向に移動するにつれて該第２容器３５で遮蔽される部分が減少してその開口面積が増加し、逆に▲２▼方向に移動するにつれて第２容器３５で遮蔽される部分が増加してその開口面積が減少する。従って、開口面積は、初期に比べ最大４倍まで増加するようになっている。
【００１６】
ところで、このガス発生器３１が内圧Ｐを自己抑制する程度は、内圧Ｐの増加に対するガス孔３３ｂ〜３３ｄの開口面積の増加割合により決まり、この内圧Ｐと開口面積増加割合との関係は、上記の圧縮バネ３７のバネ定数、ガス孔３３ｂ〜３３ｄの形状、配置等により決まる。従って、これらは、この内圧Ｐを自己抑制しようとする程度に応じて適宜設定される。なお、圧縮バネ３７に与圧を付与してもよく、また上記ガス孔３３の配置は、図示するような列状の他、格子状、千鳥状、あるいはランダムなものであってもよい。
【００１７】
つぎに、このような構成のガス発生器３１の作動を図１により説明する。図１において、初期状態では、第２容器３５は図示する位置にあり、ガス孔３３は第１列３３ａが開口しているのみである。つぎに、点火装置３によりガス発生剤７が点火されて燃焼を開始すると、燃焼室４０の内圧Ｐが増加し、第２容器３５が、圧縮バネ３７の付勢力に抗して▲１▼方向に移動する。そして、例えば、距離Ｌだけ移動したとすると（二点鎖線の位置）、第２列のガス孔３３ｂが開口する。これによりガス孔３３の全開口面積は初期の２倍に増加し、内圧Ｐは減少するので、第２容器３５は開口面積と内圧Ｐの均衡するこの近傍の位置に位置する。これにより、内圧Ｐはその増加が抑制され、ガス発生剤７の燃焼速度の増加が抑制される。そして、さらに内圧が増加すればそれに応じて第２容器３５が▲１▼方向に移動しガス孔３３の開口面積がさらに増加して、ガス発生剤７の燃焼速度の増加が抑制される。そして、ガス発生剤７の燃焼が終了に向かい、内圧Ｐが減少すると第２容器３５は▲２▼方向に移動しガス孔３３の開口面積が減少して、内圧Ｐの減少が食い止められ、ガス発生剤７の燃焼速度の減少が抑制される。そして、ガス発生剤７の燃焼が終了すると第２容器３５は図示する初期位置に復帰する。この場合、第１列のガス孔３３ａが開口しているので、圧縮バネ３７に与圧が付与されていても、燃焼室４０内にガス圧が残存するおそれはない。
【００１８】
つぎに、この圧力制御手段の効果を図２のグラフにより説明する。図２は新ガス発生剤を用いて場合の燃焼室の内圧の経時変化を示す。図２において、曲線６０は圧力制御手段を設けない場合、曲線６１は本実施例の圧力制御手段を設けた場合、曲線６２は従来の技術で述べた非可逆的な圧力制御手段を設けた場合を示す。圧力制御手段を設けない場合６０は図示するように、急峻なピークを有する曲線となるが、本実施例の圧力制御手段を設けた場合６１は、この曲線の立ち上がり時に内圧の上昇が抑制され、かつ立ち下がり時に内圧の減少が抑制されるので平坦部分６１ａを有する曲線となる。なお、従来の非可逆的な圧力制御手段を設けた場合６２は曲線の立ち上がり時に内圧の上昇が抑制される点では本実施例と同様であるが、一旦増大した開口面積を減少させることができないため立ち下がり時に内圧の減少を抑制することができず、平坦部分が少なくなる。なお、この平坦部分６１ａの大きさは、上述のように、内圧Ｐの上昇に対するガス孔の開口面積の増加割合を変化させることにより、所望のものに設定することができる。
【００１９】
図３は、第１容器に設けるガス孔の変形例を示す。すなわち、図１の周方向に多数列設した小孔を軸方向に４列に配置したガス孔３３に代えて、図３（ａ）に示すような軸方向に延在する長方形のガス孔４３を周方向に単数又は複数設けることができる。このようにすると、図１の第２容器３５の移動に対し、ガス孔４３の開口面積を連続的に変化させることができる。この結果、スムーズに燃焼室４０の内圧を調整することができる。また、図３（ｂ）に示すような軸方向に延在する台形のガス孔５３を周方向に単数又は複数設けると、第２容器３５の移動に対し、ガス孔５３の開口面積をより急激に変化させることができる。この結果、燃焼室の内圧の変化をより抑制することができ、図２の平坦部分６１ａを大きくすることができる。
【００２０】
図４は、第２容器の付勢手段の変形例を示す。図４（ａ）において、図１と異なる点は、センターポール３６を撤去するとともに、付勢手段として圧縮バネ３７に代えて円柱状のゴム部材４６を設けた点である。このような構成としても、図１の場合と同様な効果を得ることができるとともに、その構成を簡略化することができる。また、図４（ｂ）において、図１と異なる点は、センターポール３６を撤去するとともに、付勢手段として複数の圧縮バネ３７に代えて単独の圧縮バネ４７を設けた点である。このようにすると、図１の場合に比べて、その構成を簡略化することができる。
【００２１】
図５は第１容器の変形例示す。図５において、図１と異なる点は、第１容器５５の周壁５５ａがハウジング２の底部まで延び、かつその端部に底部５５ｂを有し、この底部５５ｂに第２容器３５に対するセンターポール５６、圧縮バネ３７が設けられている点である。このような構成とすると、第２容器底部と第１容器底部５５ｂとの間の空間７０が気密状態となり、第２容器の移動に対し、この空間７０内の空気を空気バネとして作用させることができる。この結果、圧縮バネ３７の小型化等、その構成を簡略化することができる。
【００２２】
つぎに、第２実施例を図６〜図８により説明する。本実施例は、内圧の検知機能とガス孔の開閉機能とを併有する圧力制御手段を設ける構成を運転席用ガス発生器に適用した場合の実施例である。図６は本発明の運転席用ガス発生器の断面図、図７は図６のＡ矢視図、図８は図７のＢ−Ｂ断面図である。なお、図７において、図１０と同様の作用を有する部分には同一の符号を付してその説明を省略する。図７において、図１０と異なる点は、燃焼室２３のガス孔２５の外側に圧力制御部材６２を配設した点である。この圧力制御部材６２は、ステンレス等の耐熱性弾性板材からなる環状部材であり、図７に示すように、幅方向中央部の周方向に、図６のガス孔２５に対応する所定の間隔で十文字に切り込み６３が設けられ、該切り込み６３の中央部には小孔６５が設けられている。図７、図８に示すように、この切り込み６３は、ガス孔２５の径に対応する大きさとなっている。そして、その切片６３ａは、燃焼室２３からの内圧Ｐを受けると、その基部６４から外方▲３▼に曲がり、中央部の開口面積６６が増加する。そして、その曲がり程度は、その曲げ弾性により内圧Ｐの大きさに応じたものとなる。なお、小孔６５は、切片６３ａの存在により、ガス発生剤７の燃焼終了後、燃焼室２３内部にガス圧が残存するの防止するためのものである。
【００２３】
このようなガス発生器６１の作動を図８により説明する。図８において、ガス発生剤７が燃焼を開始して燃焼室２３の内圧Ｐが立ち上がると、切片６３ａは外方▲３▼に曲がり、その内圧Ｐに応じた位置（例えば二点鎖線位置）まで曲がる。するとガス孔２５の開口面積６６が増加するので、内圧Ｐの増加が抑制される。そして、ガス発生剤７の燃焼が終了に向かい、内圧Ｐが立ち下がると、切片６３ａが内方▲４▼に復帰してきてガス孔２５の開口面積６６が減少し、内圧Ｐの減少が食い止められる。この結果、簡単な構成で、図２と同様の平坦な圧力曲線が得られ、ガス発生剤を安定的に燃焼させることができる。なお、この圧力曲線の平坦度（図２の６１ａに相当）は、切片６３の曲げ弾性を変化させることにより所望のものに設定することができる。また、該切片６３の曲げ弾性は、材料厚、材質等を選択することにより所望値に設定することができる。
【００２４】
上述の第１実施例では、本発明を助手席用ガス発生器に適用した場合を、第２実施例では、本発明を運転席用ガス発生器に適用した場合をそれぞれ説明したが、第１実施例における本発明を運転席用ガス発生器に、また第２実施例における本発明を助手席用ガス発生器にそれぞれ同様に適用することができる。また、上述の実施例では、圧力の依存性の高い新ガス発生剤を用いたガス発生器に適用した場合を説明したが、従来のガス発生剤を用いガス発生器にも同様に適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のエアバッグ用ガス発生器は、上述のように、燃焼室の内圧を制御するための圧力制御手段を備えたエアバッグ用ガス発生器において、圧力制御手段は、内圧の増加とともにガス孔の開口面積を増やし、内圧の減少とともにガス孔の開口面積を減らすものであるので、内圧を可逆的に制御することができる。このため、ガス発生剤を安定的に燃焼させることができ、特に新ガス発生剤の如き圧力依存性の高いガス発生剤を用いる場合に顕著な効果を奏する。
また、圧力制御手段が、開口したままの第１ガス孔と、圧力に応じて開口面積が増減する第２ガス孔とを有しているものとすると、ガス発生剤燃焼終了後に圧力制御手段の与圧により燃焼室に内圧が残存するのを防止することができる。
【００２７】
また、圧力制御手段は、第１容器及びこの第１容器に対して移動可能に設けられた第２容器とで形成される燃焼室と、この燃焼室の内圧に応じた第２容器の移動量とするため、前記第２容器に設けられた付勢手段と、前記第１又は第２容器の相対移動部分に設けられ、移動とともに開口面積が増大するガス孔とからなるものとすると、内圧とガス孔の開口面積との対応関係を正確に設定することができるので、ガス発生剤の燃焼速度を、より正確に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエアバッグ用ガス発生器の構成及び作動を示す縦断面図である。
【図２】燃焼室の内圧と時間との関係を示すグラフ図である。
【図３】ガス孔形状の変形例を示す図である。
【図４】付勢手段の変形例を示す断面図である。
【図５】第１容器の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の運転席用ガス発生器の断面図である。
【図７】図６のＡ矢視図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】従来の助手席用のエアバッグ用ガス発生器の縦断面図である。
【図１０】従来の運転席用のエアバッグ用ガス発生器の縦断面図である。
【符号の説明】
Ｐ内圧
７ガス発生剤
３１助手席用ガス発生器（エアバッグ用ガス発生器）
３３ガス孔
３３ａガス孔（第１ガス孔）
３３ｂ〜３３ｄガス孔（第２ガス孔）
３４第１容器（圧力制御手段）
３５第２容器（圧力制御手段）
３７圧縮バネ（圧力制御手段、付勢手段）
４０燃焼室
６３切り込み（圧力制御手段）

Claims

収納されたガス発生剤７を燃焼させてガスを発生させるとともに発生したガスを昇圧させる燃焼室４０と、前記ガスを放出するため燃焼室４０の壁に設けられるガス孔３３と、前記燃焼室４０の内圧を制御するための圧力制御手段３４、３５、３７とを備えてなるエアバッグ用ガス発生器３１において、前記圧力制御手段３４は、開口したままの第１ガス孔３３ａと、開口面積が増減する第２ガス孔３３ｂ〜３３ｄを有し、前記圧力制御手段３４、３５、３７は、内圧Ｐの増加とともに前記第２ガス孔３３ｂ〜３３ｄの開口面積を増やし、内圧Ｐの減少とともに前記第２ガス孔３３ｂ〜３３ｄの開口面積を減らすものであることを特徴とするエアバッグ用ガス発生器。
前記圧力制御手段は、第１容器３４及びこの第１容器３４に対して移動可能に設けられた第２容器３５とで形成される前記燃焼室４０と、この燃焼室４０の内圧Ｐに応じた第２容器３５の移動量とするため、前記第２容器３５に設けられた付勢手段３７と、前記第１又は第２容器３４、３５の相対移動部分に設けられ、移動とともに開口面積が増大するガス孔３３とからなる請求項１に記載のエアバッグ用ガス発生器。