JP3650347B2 - ガス発生器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両安全の分野に関し、詳細にはエアバッグを膨張させる火工技術的ガス発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くの特許に開示されている現在のガス発生器は一般的にガスを発生するプロペルゴル（ｐｒｏｐｅｒｇｏｌ；燃料）を含む燃焼チャンバを有し、『ハイブリッド式』のガス発生器の場合には圧縮ガス源と組み合される。これらガス発生器は一般的に電気式の起爆装置により起爆される。例えばＰＣＴ特許出願ＷＯ９２／２２４４１号および米国特許第５，３０１，９７８号はこうした『ハイブリッド式』のガス発生器に対応するものである。
【０００３】
最近、新たなガス発生器が登場した。これらガス発生器は２つの別個の燃焼チャンバ内に載置された２つの電気式の起爆装置によりガス発生器の流量を温度、衝撃の特性とその強さ、乗客の体の大きさとその位置などの種々のパラメータの関数で調整することができるものである。２つの起爆装置の起動は時間的に数ミリ秒だけオフセットさせるのが一般的である。このオフセットはガス発生器からの流量を最適化してバッグ内の圧力レベルを最適化するように時的にプログラムされて電気的に実行される。
【０００４】
米国特許第３，９７２，５４５号は『乗客』用のガス発生器を開示する。このガス発生器は火工火薬を備えた２つのチャンバを備える。これらチャンバは焼尽可能な仕切壁により隔絶され、それぞれ起爆装置を含む。衝撃の強さにより１つの電源に接続された２つの起爆装置が異なる時点で起動される。低電圧の電気信号が発せられたときには電気点火装置を用いて１つのチャンバのみが燃焼され、第２のチャンバは２つのチャンバを隔絶する仕切壁が焼尽されたときに燃焼される。一方、高電圧の電気信号が発せられたときには２つの電気点火装置が起動され、両チャンバが同時に燃焼せしめられる。したがっていずれの場合においても放出される気体の体積は同じであることは明らかである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらシステムにはその大きさやコスト等の点で多くの欠点があるので特に『運転者』用のシステムとしての応用は相当に制限される。この点、今日において種々の特許文献および刊行物に記述されているガス発生器は本質的に『乗客』用のガス発生器に関し、こうしたガス発生器はサイズや重量の点で『運転者』用のガス発生器よりも制限を受けない。欧州特許出願０６０９９８１号は火工火薬の燃焼持続時間を変化させることができる“運転者”用のガス発生器を開示しているが、これは２つの起爆装置を用いて連続的、或いは同時に燃焼されるものである。しかしながら独立した別体の２つの起爆装置を使用すると別体の電源も必要となり、コストが増し、サイズが大きくなる。
【０００６】
こうした問題は全て斯かるテクノロジーを低コストで小さなガス発生器に応用することが極めて困難であり、特に“運転者”用のガス発生器に応用することが極めて困難であることを意味する。したがって当業者といえどもコストや寸法の制約に一層適した手段を用いて同一の機能を維持し達成する解決策を得ることはできない。本発明の目的は正にこうしたガス発生器を提案することにある。
【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１番目の発明では、ボディと、該ボディ内を二つの燃焼チャンバに仕切るための仕切り壁と、これら燃焼チャンバそれぞれに収容される火薬と、該火薬を点火するための点火装置とを具備するガス発生器において、前記点火装置が一方の燃焼チャンバに収容されている火薬のみを点火する第１の点火動作と、両方の燃焼チャンバに収容されている火薬を点火する第２の点火動作とを選択的に実行することができるように構成する。
【０００８】
２番目の発明では１番目の発明において、両方の燃焼チャンバに収容されている火薬を点火するときにこれら火薬を異なる時点で点火することができるようにする。
【０００９】
３番目の発明では１番目の発明において、上記点火装置が二つの燃焼ヘッドを具備し、これら燃焼ヘッドによりそれぞれ対応する燃焼チャンバ内に収容されている火薬を点火するようにする。
【００１０】
４番目の発明では３番目の発明において、上記燃焼ヘッドがそれぞれ抵抗を有し、これら抵抗の抵抗値が異なる。
【００１１】
５番目の発明では３番目の発明において、上記燃焼ヘッドがそれぞれ抵抗と、ダイオード回路と、スイッチとを有し、これら抵抗、ダイオード回路、およびスイッチが切換ブリッジにより一体化せしめられ、上記スイッチを選択的に閉成することにより上記燃焼チャンバのいずれか一方に収容されている火薬を点火することことができるようにする。
【００１２】
６番目の発明では５番目の発明において、上記スイッチがトランジスタからなる。
【００１３】
７番目の発明では６番目の発明において、上記トランジスタを一つのモジュール内に一体化する。
【００１４】
８番目の発明では１〜７番目の発明において、上記ボディに該ボディの内側と外側とを連通するオリフィスを設ける。
【００１５】
９番目の発明では８番目の発明において、上記火薬により発生せしめられたガスを安定化して拡散させるためのチャンバを上記オリフィス周りに設ける。
【００１６】
１０番目の発明では３番目の発明において、上記ヘッドが一つの電源に接続される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に図１〜図９を参照して本発明を詳細に説明する。第１実施例のガス発生器１０の例が図１〜図３に示されている。ガス発生器１０は『運転者』用であり、その寸法容量は現在市場に存在するものと互換性のある寸法容量である。その合計質量は５００ｇ程度であり、既存システムの全てに対して互換性を有する。
【００１８】
『運転者』用のガス発生器１０は２つの独立した燃焼チャンバ１からなり、詳細には仕切壁９により隔てられると共にペレット２ａまたはモノリス２ｂの形態の固体プロペルゴル２を含む２つの独立したチャンバ１ａ，１ｂからなる。プロペルゴル２は複合プロペルゴル、または二塩基プロペルゴル、または代替的にアジ化ナトリウムに基づくプロペルゴルである。各チャンバ１ａ，１ｂ内に含まれるプロペルゴル２の質量は所望効果の関数として変更され得るものであり、例えば６０リットル〜８０リットルの体積のバッグの膨張に対応するものである。２つの燃焼チャンバ１ａ，１ｂは同一の電流を用いて二重ヘッド起爆装置３により起爆される。したがって抵抗の異なる二重ヘッド起爆装置３の各ヘッド４，５により、例えば１０ｍｓともなり得る２つのチャンバ１ａ，１ｂ間の起爆のオフセットが得られる。この時間遅延は電子ユニットから供給される電流の強さによっても調節可能である。以下の例はこの種の起爆装置の作動原理の理解を容易なものとし得よう。
【００１９】
チャンバ１ｂ：
抵抗＝Ｒ₁
非燃焼電流＝２００ｍＡ
全燃焼電流＝８００ｍＡ／２ｍｓ
チャンバ１ａ：
抵抗＝Ｒ₂
非燃焼電流＝１０００ｍＡ
全燃焼電流＝１６００ｍＡ／２ｍｓ
したがって利用し得る種々の作動形式は以下の如くであるが、これは電子ユニットにより供給される燃焼電流に依存し、また２つのヘッド４，５は並列に取り付けられるものとする。
【００２０】
ｘが並列抵抗Ｒ₁，Ｒ₂を起爆するのに十分な値（３０００ｍＡ程度）に対応し、Ｉ＞ｘｍＡであるＩに対してはヘッド４，５の同時起爆（ｔ＜２ｍｓ）であり、ｙが抵抗Ｒ₁のみを起爆するのに十分な値（１０００ｍＡ程度）に対応し、２００ｍＡ＜Ｉ＜ｙｍＡであるＩに対してはヘッド４のみの起爆（ｔ＜２ｍｓ）であり、ｘとｙとの間であるＩに対してはヘッド４（ｔ＜２ｍｓ）と、所定遅延を伴うヘッド５の同時的な起爆である。
【００２１】
したがって例えば８０リットルのバッグの完全な膨張を許容する最大流量を得るべく両チャンバを同時に起爆するか、または低い流量を得るべく一方のチャンバのみを起動すると共にバッグを例えば６０リットルなどに部分的に膨張するかのいずれかを容易に行うことが可能である。また用途や要件により校正後に必要であれば時間遅延を変更し調節することにより電子ユニットにより供給される電流の関数として連続的にガス発生器の流量を変更し調節することが可能である。
【００２２】
図４〜図９に本発明の第２実施例のガス発生器の例を示した。『運転者』用のガス発生器１００は２つの燃焼チャンバ１０１からなり、詳細には起爆装置１０３を耐漏的に囲繞して所定位置に保持する仕切壁１０９により隔絶されると共に上記したものと同一の火工火薬を含むチャンバ１０１ａ，１０１ｂからなる。火工技術的ガス発生器１００の中空ボディの内側には円筒状の絶縁外被１１３が配置され、その自由端は中空ボディの内面と閉塞リングとの間に捕捉されている。起爆装置１０３のヘッド４，５は４つのスイッチＱ₁〜Ｑ₄からなる切換ブリッジに一体化され、これらスイッチは『対』として切り換えられると共にダイオードＤ₁，Ｄ₂の回路により構成された多方向スイッチ回路と組み合わされている。
【００２３】
図９に以下で説明する点火プレート１１５の作用を詳細に示した。各スイッチ対Ｑ₁，Ｑ₂およびＱ₃，Ｑ₄は燃焼電圧Ｖａと回路の電気アースＶ₀との間に取り付けられる。各アームの中間点Ｐ₁およびＰ₂は２つのヘッド４，５からなる起爆装置ユニットＩ₁に接続され、これらヘッド４，５はそれぞれ共に接続された抵抗Ａ₁，Ａ₂と２つのダイオードＤ₁，Ｄ₂を含み、これにより燃焼電圧ＶＲの極性に依存してヘッド４，５の一方が絶縁されてスイッチＱ₁〜Ｑ₄が交互に閉成され、或いは開成され、これは以下のテーブルに従って行われる。
【００２４】
スイッチＱ₁，Ｑ₄が閉成され、スイッチＱ₂，Ｑ₃が開成されると電圧ＶＲは正となり、ダイオードＤ₁は電流を通過させて抵抗Ａ₁は電流に晒され、したがってヘッド４が燃焼する。ダイオードＤ₂は電流の通過を許容せず抵抗Ａ₂は電流を受けない。
【００２５】
スイッチＱ₂，Ｑ₃が閉成され、スイッチＱ₁．Ｑ₄が開成されると電圧ＶＲは負となり、ダイオードＤ₂は電流の通過を許容して抵抗Ａ₂が電流に晒され、したがってヘッド５が燃焼する。ダイオードＤ₁は電流の通過を許容せず抵抗Ａ₁は電流を受けない。
【００２６】
図６に示したサブアセンブリＥ₁，Ｅ₂はスイッチＱ₁〜Ｑ₄とダイオードＤ₁，Ｄ₂の組合せに対応する。すなわちサブアセンブリＥ₁はスイッチＱ₁，Ｑ₄およびダイオードＤ₁を備え、サブアセンブリＥ₂はスイッチＱ₂，Ｑ₃およびダイオードＤ₂を備える。スイッチＱ₁〜Ｑ₄は単一モジュール内に組み立てられるトランジスタからなるのが好ましい。
【００２７】
したがって２つのチャンバを順次に起爆することにより所定時間遅延をもってバッグをその最大限度まで膨張し、或いは選択により一方のチャンバを起爆することによりバッグを小さく膨張させるかのいずれかを容易に行うことができる。
【００２８】
起爆後、ガス発生器１０，１００は従来のガス発生器と同一の原理で作動し、すなわちメンブレン６が吹き飛ばされ、ディフューザ７と、対称的に分布された孔８によるガス出口とを備えた安定化チャンバ内にガスが入り込む。
【００２９】
したがって前述のものと同様の効果を達成し得る２種類の２室式のガス発生器が開発された。これら２つのチャンバは２つのヘッドを備えた単一の起爆装置を用いて独立して起爆される。また二重起爆装置は電子制御ユニットからの単一の電気回路を用いて通常的に駆動される。
【００３０】
したがって第１実施例における２つのヘッドの起爆間の遅延はそれらの個々の配置設定により提供される。起爆装置のヘッドの反応時間を変更する簡素な手法としては例えば電気抵抗の異なる破裂用フィラメントを使用することである。こうすれば電子ユニットにより供給される電流の強度に関しては起爆装置の２つのヘッドを同時に起動し、或いは時的にプログラムされたオフセットをもって起動するかを行うことが可能である。
【００３１】
第２実施例に関しては２つのヘッドの一方に対する選択的な起爆、または抵抗がそれぞれ異なる２つのヘッドの起爆時点の間の遅延はこれらヘッドを切換ブリッジに組み入れることにより確実なものとされ、この切換ブリッジはダイオード回路により形成された多方向スイッチ回路と組み合わされたスイッチ対として切り換えられる４つのスイッチを備える。したがって電子ユニットにより供給された電流の方向によって起爆装置の２つのヘッドのいずれか一方を起動し、或いは時間遅延をもって両者を起動することが可能となる。
【００３２】
したがってこれらガス発生器は必要な電源は１つであるという利点を有し、故に今日における習用のものと極めて類似した配置構成内に実用的に一体化され得るものである。これは２つの独立した回路を有する２つの起爆装置に代用され得ることになるが、この事実によってもこれらのシステムのコストが相当に削減される。
【００３３】
この種のテクノロジーは『運転者』用のシステムに関する場合など大きさや重量が重要なパラメータとなる用途において特に有効なものである。
【００３４】
これらの原理が『乗客』用のシステム、並びに側部保護用の新たなガス発生器に対しても好都合に応用されることは明らかである。
【００３５】
これら火工技術的なガス発生器は特に極めて簡素で且つ安価でありながらもハイブリッド式のガス発生器、または液化ガスもしくは反応性ガスを使用した他の種類のガス発生器にも使用され得る製品に対する研究が優先されるテクノロジーに対して適したものである。
【００３６】
さらに本発明の第２実施例は第１実施例に比べて幾つかの利点、すなわち２つの異なる種類の点火装置を開発かつ製造するという負担を或る程度緩和し、点火装置の接続において生じる欠陥の診断を可能とし、漏水の場合でも点火装置が隔離され、例えば『ＳＣＢ』タイプの点火装置などのシリコン支持部上の点火装置に関し、ダイオードが火工技術的起爆装置要素と同一の基材内に一体化され得るという利点を有する。この試みにより起爆装置の製造コストが最適化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１好施例のガス発生器の線Ａ−Ａに沿った破断正面図である。
【図２】図１に示したガス発生器の線Ｂ−Ｂに沿った部分破断底面図である。
【図３】図１に示したガス発生器の線Ｃ−Ｃに沿った側断面図である。
【図４】本発明の第２実施例のガス発生器の線Ａ−Ａに沿った破断正面図である。
【図５】図４に示したガス発生器の線Ｂ−Ｂに沿った部分破断上面図である。
【図６】図４に示したガス発生器の点火プレートの底面図である。
【図７】図４に示したガス発生器の点火プレートの上面図である。
【図８】図６および図７に示した点火プレートの線Ｃ−Ｃに沿った破断正面図である。
【図９】図４に示したガス発生器の２つのヘッドを燃焼する電気装置の電気回路図である。
【符号の説明】
１…燃焼チャンバ
２…プロペルゴル
３…二重ヘッド起爆装置
９…仕切り壁

Claims (11)

1. 中空のボディを具備し、該中空のボディが蓋部と側壁とを有し、該側壁が上記蓋部とは反対側の端部に開口を有し、該開口内に閉塞リングが締着され、上記中空のボディが独立した２つのガス発生用火工火薬を収容し、また、上記中空のボディが該中空のボディの内側と該中空のボディの外側とを連通するオリフィスを有し、また、上記中空のボディが該中空のボディ内に独立した２つの燃焼チャンバ（１ａ、１ｂ；１０１ａ、１０１ｂ）を形成する気密仕切壁（９；１０９）を有し、各燃焼チャンバが上記独立した２つのガス発生用火工火薬のうちの１つずつを収容し、上記閉塞リングが電子点火装置（３，１０３）を支持し、該電気点火装置が、第１の点火動作では上記独立した２つの燃焼チャンバ（１ａ、１ｂ；１０１ａ、１０１ｂ）内に収容されている上記２つのガス発生用火工火薬のうちの一方のみを点火し、第２の点火動作では上記独立した２つの燃焼チャンバ（１ａ、１ｂ；１０１ａ、１０１ｂ）内に収容されている上記２つのガス発生用火工火薬を異なる時点で点火する火工技術的ガス発生器。
2. 上記気密仕切壁（９；１０９）が上記電気点火装置（３，１０３）を耐漏的に囲繞して該電気点火装置（３，１０３）を所定位置に保持する請求項１に記載の火工技術的ガス発生器。
3. 上記電気点火装置（３，１０３）が１つである請求項１に記載の火工技術的ガス発生器。
4. 上記電気点火装置（３，１０３）が２つの点火ヘッド（４，５）と、これら２つの点火ヘッド用の１つだけの電源とを有し、上記電気点火装置（３，１０３）が、上記電源の電流に応じて、上記第１の点火動作では上記独立した２つの燃焼チャンバ（１ａ、１ｂ；１０１ａ、１０１ｂ）内に収容されている上記２つのガス発生用火工火薬のうちの一方のみを点火し、上記第２の点火動作では上記独立した２つの燃焼チャンバ（１ａ、１ｂ；１０１ａ、１０１ｂ）内に収容されている上記２つのガス発生用火工火薬を異なる時点で点火することができる請求項１に記載の火工技術的ガス発生器。
5. 各点火ヘッド（４，５）が抵抗を有し、該抵抗（４，５）の抵抗値が異なる請求項４に記載の火工技術的ガス発生器。
6. 上記第１の点火動作と上記第２の点火動作とが上記電源の電流値に応じる請求項４に記載の火工技術的ガス発生器。
7. 上記電気点火装置（３，１０３）が、上記電源の電流値に応じて、第３の点火動作において上記独立した２つの燃焼チャンバ（１ａ、１ｂ；１０１ａ、１０１ｂ）内に収容されている上記２つのガス発生用火工火薬を同時に点火することができる請求項６に記載の火工技術的ガス発生器。
8. 上記２つの点火ヘッドの各々が切換ブリッジに一体化された別体の抵抗（Ａ ₁ 、Ａ ₂ ）を有し、上記切換ブリッジがダイオード回路（Ｄ ₁ ，Ｄ ₂ ）を用いて形成された多方向スイッチ回路と組み合わされ且つ対で切り換え可能な４つのスイッチ（Ｑ ₁ ，Ｑ ₂ ，Ｑ ₃ ，Ｑ ₄ ）を有する請求項４に記載の火工技術的ガス発生器。
9. 上記第１の点火動作と上記第２の点火動作とが上記電源の電流の方向に応じる請求項８に記載の火工技術的ガス発生器。
10. 上記スイッチがトランジスタからなる請求項８に記載の火工技術的ガス発生器。
11. 上記トランジスタが１つのモジュール内に一体化されている請求項１０に記載の火工技術的ガス発生器。

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