JP3996806B2 - インフレータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の膨張式安全システム用のインフレータに関し、特に構造の複雑化を生じさせることなく、エアバッグを膨張させるためのガスを確実に排出することができ、且つ排出されるガスは、実質的に燃焼残渣を含まずクリーンなものとしたインフレータに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
自動車両の膨張式安全システム用インフレータの発展に伴い、加圧ガスとガス発生剤を併用するハイブリッドインフレータが注目されており、このハイブリッドインフレータは、加圧ガスの密閉状態を開放して加圧ガスを放出してエアバッグを膨張させるものである。
【０００３】
かかる車両の膨張式安全システムは、必要時において確実に作動する必要があり、当然にそれに用いられるインフレータについても作動確実性が求められる。
【０００４】
特に、加圧ガスを用いてなるインフレータでは、その作動確実性を担保する為に、ハウジング内部に充填された加圧ガスの密閉状態を開放する為の機構を確実に作用させることが必要となる。多くの場合、加圧ガスの密閉手段としては破裂板が用いられており、密閉状態の開放にはこの破裂板を破裂させることによって行われている。そして破裂板の破裂には、通常、固形のガス発生剤の燃焼により生じた火炎（または熱、以下同じ）やガスにより上昇された加圧ガス収容空間内の圧力、飛翔体などによる密閉部材の破損、あるいは点火器の作動の際に発生する衝撃波、火炎、ガスなどが用いられている。この内、簡易な構成としてインフレータの軽量化を図る上では、特に点火器の作動の際に発生する衝撃波、火炎、ガス等を用いるものが望ましく、従来様々なものが提案されている。
【０００５】
例えば、USP6,217,065号公報には、点火器の作動によって生じた燃焼生成物（衝撃波、火炎、ガス等）を加圧媒質収容室内部に導く入口と、加圧媒質収容室内の加圧ガスをガス排出口まで導く出口とを１枚の破裂板で覆い、この破裂板を、点火器の作動によって破壊することが記載されている。そして実施例に示されたものは、作動前において、破裂板は加圧媒質の圧力を受けて点火器側に膨らんで変形した状態となっている。しかし、この文献に記載されたものは、破裂板の周縁部だけが溶接で固定されいることから、必然的に溶接半径が大きくなり、その結果、点火器が作動しても、破裂板は最初の状態（点火器側に膨らんだ状態）から、溶接箇所の部分を基点として反対側（点火器とは反対側）に膨張あるいは変形するだけで破れないということもある。
【０００６】
更にUSP6,062,599号公報には、前記USP6,217,065号公報と同じように、加圧ガス室に対する入口と出口とを一枚の破裂板で覆い、この破裂板を２箇所で溶接して固定したり、破裂板の周縁部だけを溶接して破裂板に脆弱部を形成したりする組合せが開示されている。この文献に記載されたものは、何れも破裂板の破裂に貢献するものであるが、余分な溶接工程が必要になり、また破裂板に脆弱部を設けることが必要になることから、その加工コストが高くなる。
【０００７】
また加圧ガスを用いてなるインフレータでは、作動時においてエアバッグを迅速に膨張させるために、効率的にガスを排出することが望ましく、その為にはハウジング内における効率的なガスの流れを実現するようにハウジングの内部構造が設計されることも重要である。特に固形のガス発生剤の燃焼によって生じる火炎やガスが利用されるハイブリッドインフレータでは、ガス発生剤の燃焼により生じる火炎やガスを効率的に利用する上でも効果的なガスの流れを実現することは重要である。
【０００８】
更にハイブリッドインフレータの作動に際し、ガス発生剤の燃焼で生じるガスは高温であることから、作動時における安全性を向上させるために、ガス発生剤の燃焼によって生じるガスがそのまま排出されないように形成することが望ましい。そしてガス発生剤の燃焼によって生じる固形の燃焼生成物（燃焼残渣）も高温であり、そのまま排出された場合にはエアバッグ（袋体）に損傷を与えることも危惧されることから、かかる燃焼残渣は、エアバッグを膨張させる為の作動ガスの流れにのってそのままハウジング外に流れ出ないようにする、即ち、ハウジング外に排出されるガスは残渣が少なく、クリーンなガスであることが望ましい。
【０００９】
そして、インフレータ構造の複雑化は製造工程や製造コストの増加をもたらし、またインフレータ容積の増大は配置スペースとの関係で不都合を生じさせることから、インフレータ構造の複雑化や容器の増大も避ける必要がある。
【００１０】
しかし、エアバッグを効果的に作動させること、即ち所定の時間で所定の大きさに膨張させることのみならず、必要時における作動確実性や作動安全性を確保し、更に製造容易とした車両の膨張式安全システム用のインフレータに関しては、未だ開発の余地を残すものとなっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、エアバッグを膨張させる為のガスを確実に排出する為に、簡易な構造で、破裂板を確実に破裂させることができ、またガス発生剤を用いた場合でも、その燃焼によって生じた残渣をハウジング外に排出することなく、更にガス発生剤の燃焼により生じる火炎やガスを効率的に利用することができ、構造が簡易で且つ小型・軽量化を実現した膨張式安全システム用のインフレータ及びそれを用いたエアバッグシステムを提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のインフレータは、エアバッグを膨張させる為のガスを効率よく排出し、ガス発生剤を用いた場合でも、その燃焼により生じる火炎やガスを効率的に利用することができると共に、インフレータの作動を開始する点火器の作動エネルギーを案内する流路（以下に示す「第１流路」）と、エアバッグを膨張させるためのガスを案内する流路（以下に示す「第２流路」）とを異ならせて作動時における確実性を向上させ、更に第１通路と第２通路を閉塞する破裂板を、両通路を区画している２つのリテーナで挟み込んで簡易且つ確実に固定して、点火器の作動によって生じるエネルギーを効率よく破裂板に伝えることのできるインフレータとする。
【００１３】
即ち本発明に係るインフレータは、ガス排出口を有するインフレータハウジング内に、加圧媒質が充填された加圧媒質空間を設けると共に、加圧媒質から区画された点火器室を設けた車両の膨張式安全システム用のインフレータであって、ハウジング内には、点火器の作動エネルギーを導く第１通路と、加圧媒質をガス排出口に導く第２通路とが、軸方向に隣り合わせて配置された、筒状周壁部を有する２つのリテーナの内外に区画して設けられており、前記加圧媒質空間を封止する破裂板は、前記軸方向に隣り合う２つのリテーナ間に挟持されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明のインフレータは、点火器の作動エネルギー、即ち点火器の作動によって生じる火炎やガスあるいは衝撃波などによって、破裂板を破り、作動するものとして形成されている。このように破裂板を点火器の作動エネルギーで破ることにより、インフレータの内部構造をより簡易なものとすることができ、且つ軽量化も図ることができる。
【００１５】
そして、点火器の作動エネルギーを導く第１通路は、第１通路に存在する破裂板の一部分（以下、第１破裂部）で閉じられており、この第１破裂部の周囲は、筒状周壁部を有する２つのリテーナで挟持されていることから、点火器の作動エネルギーを受けた場合、第１破裂部が点火器とは反対側に変形膨出することがリテーナにより阻止されることになり、更なる作動エネルギーを受けると、第１破裂部は、その膨出を阻止しているリテーナの内周縁部近傍で確実に破れることになる。即ち、リテーナにより、破裂板全体の加圧媒質収容室への変形や膨出を制限することで、点火器作動時に於ける第１破裂部の破壊を確実に行うことができる。
【００１６】
上記の通り、本発明に係るインフレータは、作動に際してリテーナで破裂板の変形や膨出を押さえ、点火器の作動エネルギーで破裂板を破ることから、破裂板としては、ノッチ・その他の脆弱部を有しない破裂板でも使用する事ができる。むしろノッチ・その他の脆弱部を有しない破裂板を使用する事により、製造コストを抑えることができ、好ましいものとなる。
【００１７】
従って、本発明により、リテーナの溶接箇所をより少なくし、且つ破裂板に脆弱部を設けることなく、点火器の作動エネルギーで確実にリテーナを破ることのできるインフレータが実現する。この場合、より確実にこの第１破裂部を破る為には、点火器を第１破裂部と対向状に設け、更に両者間には障害となるものが存在しないことが望ましい。
【００１８】
上記破裂板を挟持する２つのリテーナーは、共に筒状周壁部を有して形成されており、両リテーナを、その軸方向に隣り合わせて設けることで、両者間で破裂板を挟持することができる。この場合、何れかのリテーナは破裂板によって区画されている加圧媒質空間内に存在し、他のリテーナは、この加圧媒質空間の外に存在している。
【００１９】
また、第１通路と第２通路とを同心円状に設け、円筒状の周壁部を備えるリテーナで両通路を区画することが望ましい。このように形成すればインフレータの小型化が実現できる上、更に第１通路と第２通路を単一の部材（破裂板）で閉塞することもでき、製造容易なものとすることができる。第２破裂部が第１破裂部の周囲を囲んで存在するようにして破裂板を一体形成すれば、破裂板を容易に製造することができ、その結果製造コストの低減を図ることができる。
【００２０】
リテーナで第１通路と第２通路とを区画することにより、その内側には前記第１通路が設けられ、その外側には第２通路が設けられることになる。そして両通路は、この２つのリテーナにより気体流通することなく区画されることになる。これにより、点火器が作動した場合においても、その作動エネルギーが第２通路内に流入することなく、ほぼ全てが破裂板を破る為に作用することになる上、インフレータ作動中における第１、第２通路内のガス同士の干渉がないため、作動が確実なインフレータとなる。
【００２１】
軸方向に隣り合う２つのリテーナは、加圧媒質収容室の外側に存在する第１リテーナと、加圧媒質収容室の内側に存在する第２リテーナとして具体化することができる。この場合、破裂板は第１リテーナと第２リテーナとの間に挟持されることになる。
【００２２】
第１リテーナを配置する際、その軸方向一端部で点火器先端部を周方向に包囲し、他端部を破裂板に接触させて配置した場合には、点火器の作動によって生じた作動エネルギーは、全て破裂板に導かれることになり、破裂板を確実に破ることができるため望ましいものとなる。
【００２３】
点火器の作動エネルギーを案内する第１リテーナは、破裂板側の端部に向かって徐々に内径を小さくした傾斜部を有するものとして形成することが望ましい。このように形成すれば、点火器の作動エネルギーを集中させて、破裂板をより確実に破裂させることができる為である。
【００２４】
また、インフレータハウジングの軸方向端部に、当該ハウジングの一部を構成する端部閉塞部材を設け、この端部閉塞部材内に点火器室を区画して設け、またこの端部閉塞部材に、放射状に貫通するガス排出口を形成することで、インフレータの組立を容易に行うことができる。この場合、端部閉塞部材に破裂板の周縁部分を溶接等により固定するのが好ましい。
【００２５】
本発明のインフレータでは、望ましくはハウジング内にガス発生剤を収容する１又は２の燃焼室を設けたハイブリッドインフレータとする。燃焼室は加圧媒質空間内外の何れに配置する事もできるが、ガス発生剤の燃焼により生じる燃焼ガスや熱を効果的に利用するには、燃焼室は加圧媒質空間内であることが望ましい。加圧媒質空間内に燃焼室を設ける場合、前記第１通路は点火器室と燃焼室との間に設けることができる。
【００２６】
ハイブリッドインフレータにおいては、点火器が作動すると、その作動エネルギーは第１通路内に存在する破裂板の一部（第１破裂部）を破って、加圧媒質空間内に到達し、この空間内に存在する燃焼室内のガス発生剤を着火燃焼させる。
【００２７】
この一連の作動において、本発明のインフレータでは、破裂板が２つのリテーナで挟持されていることから、第１破裂部が破裂して、もはやリテーナ間に存在しなくなると、その場所（即ちリテーナ同士の突合せの部分）には破裂板の厚みに相応する隙間（連通空間）が生じてしまうことになる。このような隙間が生じると、ガス発生剤の燃焼ガス及び燃焼残渣が、この隙間を通って直接第２通路内に流出する（以下「ショートパス」）ことも考えられる。
【００２８】
そこで本発明においてハイブリッドインフレータとする場合には、作動時に於ける加圧媒質空間内の圧力によって移動し、破裂板が破裂した後にリテーナ間に生じ得る第１通路と第２通路との連通空間を閉塞する通路閉塞部材を設けることが望ましい。これにより、リテーナ間に生じる隙間から燃焼ガス及び燃焼残渣が第２通路にショートパスすることを無くすことができる。特に、ハイブリッドインフレータでは、ガス発生剤の燃焼によりハウジング内は一時的に高圧になることから、その圧力により前記通路閉塞部材で第１通路を塞ぎ、前記リテーナ間の隙間における通路同士の連通を阻止することによる効果は有効である。
【００２９】
破裂板の破裂後における第１通路と第２通路との連通空間を閉塞するには、この連通空間よりも燃焼室側における第１通路を閉塞することが望ましい。この為、通路閉塞部材は、インフレータ作動時に活性化された加圧媒質空間内の圧力によって移動し、少なくとも第１通路を閉塞することのできる大きさ、形状、質量のものとして形成されることが望ましい。係る通路閉塞部材としては、例えば金属球や略円錐形状の金属部材等を使用することができ、特に移動後の向きに係わらず確実に第１通路を閉塞できる点では球状のものが望ましい。
【００３０】
通路閉塞部材は、加圧媒質収容空間内、より望ましくは燃焼室の破裂板側に配置される。このように配置することで、通路閉塞部材はガス発生剤の燃焼によって生じる燃焼ガスの圧力、あるいは燃焼ガスによって上昇した加圧媒質空間内の圧力を受けて、リテーナ間に生じる隙間を閉じる方向に移動することとなる。
【００３１】
特にガスの排出口とリテーナ間に生じる隙間が近接している場合、隙間を通過した燃焼残渣がそのままガス排出口からハウジング外部へと排出されることになるため、通路閉塞部材による隙間の閉塞は必要不可欠となる。
【００３２】
前記通路閉塞部材で第１通路を塞ぐ為には、例えば第１通路を形成する２つのリテーナの内、作動前に加圧媒質収容空間内に存在するリテーナ（即ち第２リテーナ）の破裂板側に、その筒状周壁部よりも内径の小さい開口を形成する曲折部を設け、この曲折部と移動後の通路閉塞部材とを押圧させて行うことができる。これにより、燃焼室内で生じた燃焼ガスは、曲折部と通路閉塞部材との間でシールされ、リテーナ間に生じる隙間から第２通路にショートパスすることがなくなる。
【００３３】
その結果、ガス発生剤の燃焼ガスを含み、エアバッグを膨張させる全てのガスが第２通路を通ってガス排出口から排出されることになり、燃焼ガスが直接排出されることのないハイブリッドインフレータが提供されることになる。更に全ての作動ガスが第２通路を通る結果、ガス発生剤の燃焼によって生じた気体以外の燃焼生成物（以下、燃焼残渣）は、燃焼室から排出されて第２通路を通過する際にハウジング内壁などに衝突して作動ガス中から除去されることになり、燃焼残渣がガス排出口から排出される可能性を極力抑えることができる。
【００３４】
特に、ガス発生剤の燃焼によって生じた燃焼残渣を、より効果的にハウジング内に残留させるためには、作動ガスの流れ方向転換箇所を多く設けることが望ましい。例えば、燃焼室を区画する筒状容器の周面に、燃焼室から燃焼ガスを排出するための貫通孔を形成する際、この貫通孔をハウジング内面に直交する向きに形成したり、燃焼ガスが、燃焼室からガス排出口に到達する迄の間に、ガスの流れ方向を転換する流れ方向転換部を、少なくとも２箇所以上設けることが望ましい。
【００３５】
また、ガス発生剤をより確実に着火するためには、燃焼室内の何れかの部分に、点火器の作動エネルギーで着火・燃焼する伝火薬を配置することが望ましい。この場合、点火器による伝火薬の着火性を向上させるため、破裂板と伝火薬との間には、通路閉塞部材のような点火器の作動エネルギーの移動に関して障害となるものが存在しないことが望ましい。
【００３６】
そして上記の如く構成された本発明のインフレータでは、ハウジング内を流通する全てのガスが一方向に流れ、ハウジング内を流通する１のガスの流れによって他のガスの流れが乱されることはなくなることから、ハウジング内におけるガスの流れは乱されることなく一定の方向に流れ、その結果エアバッグを膨張させる為のガスを効率的に排出することができる。
【００３７】
またハイブリッドインフレータとした場合には、第１通路と第２通路とを別に設けることで、ガス発生剤の燃焼火炎や燃焼ガスを一層有効利用することができる上、ガス発生剤の燃焼によって生じた火炎や熱ガスがそのまま排出される事がないため、作動安全性の点でも一層好ましいものとなる。特に、点火器の作動エネルギーを案内する第１通路は、軸方向に隣り合う２つのリテーナの内側に設けられ、２つのリテーナ（特に第２リテーナ）によって加圧媒質空間の内部にまで延伸されていることから、点火器の作動エネルギーは加圧媒質空間内においても案内され、その結果、加圧媒質空間内に配置したガス発生剤を着火するのに好都合となる。即ち、２つのリテーナで破裂板を挟持し、何れかのリテーナが加圧媒質空間内に存在するものとした本発明の特徴は、点火器の作動エネルギーを加圧媒質空間内の燃焼室まで案内し得ることから、特にハイブリッドインフレータに好適なものとなる。
【００３８】
本発明で使用することのできる加圧媒質は、従来公知のものを使用する事ができ、例えばアルゴン、ヘリウム等の不活性ガス（本発明では窒素も不活性ガスに含まれるものとする）からなり、実質的に酸素を含まない組成のものを使用することができる。この場合、アルゴンは加圧媒質の熱膨張を促進するように作用し、ヘリウムを含有させておくと加圧媒質の漏れの検出が容易となるので、不良品の流通を防止することができる。加圧媒質の充填圧力は、好ましくは１０，０００〜７０，０００ｋＰａ、より好ましくは３０，０００〜６０，０００ｋＰａである。
【００３９】
また、本発明のインフレータをハイブリッドインフレータとする場合に使用されるガス発生剤は、従来公知のガス発生剤を使用する事ができる。但しより効果的に燃焼残渣（気体以外の燃焼生成物）を除去する為には、ガス発生剤の燃焼によって生じるガスの排出温度よりも高い融点の燃焼生成物を生じさせるガス発生剤が望ましい。このようにガス発生剤から発生するガスの排出温度と燃焼ガスに含まれる燃焼残渣の融点とを関連づけることで、塊状（スラグ状）の燃焼残渣の生成を促進させることができ、このスラグ状の燃焼残渣を含むガスをハウジング内面などに衝突させる事により、ガス中から燃焼残渣を除去することができる。特に、第２通路を第１通路の周りに設け、この第２通路をガスが通過するものとして形成した場合には、ガス中に含まれる燃焼残渣が第２通路の壁面に衝突して捕集されることになる為、望ましいものとなる。
【００４０】
ガス発生剤の排出ガス温度は、通常所定容量のタンク内で燃焼させたときのタンク内圧力（実測値）と発生ガス量、更に発生ガスの比熱などから求めることができる。残渣の融点の方が排出ガス温度よりも十分に高くなる（１００℃以上、好ましくは５００℃以上）と、燃焼残渣は固化して塊状（スラグ状）になり易く、インフレータ内に留まって、インフレータ外に放出されることが抑制される。
【００４１】
本発明に使用し得るガス発生剤としては、例えば、燃料及び酸化剤を含むもの、又は燃料、酸化剤及びスラグ形成剤を含むものを、必要に応じて結合剤と共に混合し、所望形状に成型したものを使用することができ、このようなガス発生剤を用いた場合は、その燃焼により発生するガスを、加圧媒質と共にエアバッグの膨張展開に供することができる。特にスラグ形成剤を含むガス発生剤を用いた場合は、よりスラグを形成し易くなるので、インフレータから排出されるミスト状の燃焼残渣の量を大幅に低減できる。ただし、充填されるガス発生剤量が少なく、発生する残渣が少ないときには、ガス発生効率を考えるとスラグ形成剤は用いなくても良い。
【００４２】
燃料としては、ニトログアニジン（ＮＱ）、グアニジン硝酸塩（ＧＮ）、グアニジン炭酸塩、アミノニトログアニジン、アミノグアニジン硝酸塩、アミノグアニジン炭酸塩、ジアミノグアニジン硝酸塩、ジアミノグアニジン炭酸塩、トリアミノグアニジン硝酸塩等のグアニジン誘導体等から選ばれる１又は２以上が好ましい。また燃料として、テトラゾール及びテトラゾール誘導体等から選ばれる１又は２以上のものも用いることができる。
【００４３】
酸化剤としては、硝酸ストロンチウム、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、過塩素酸カリウム、酸化銅、酸化鉄、塩基性硝酸銅等から選ばれる１又は２以上が好ましい。
【００４４】
スラグ形成剤としては、酸性白土、タルク、ベントナイト、ケイソウ土、カオリン、シリカ、アルミナ、ケイ酸ナトリウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ヒドロタルサイト及びこれらの混合物から選ばれる１又は２以上が好ましい。
【００４５】
結合剤としては、カルボキシルメチルセルロースのナトリウム塩、ヒドロキシエチルセルロース、デンプン、ポリビニルアルコール、グアーガム、微結晶性セルロース、ポリアクリルアミド、ステアリン酸カルシウム等から選ばれる１又は２以上が好ましい。
【００４６】
上記した組成の加圧媒質とガス発生剤を使用した場合、加圧媒質の量（Ａモル）とガス発生剤の燃焼により発生するガス量（Ｂモル）とのモル比（Ａ／Ｂ）が、好ましくは０．２〜１０、より好ましくは０．４〜４になるように調整することが望ましい。
【００４７】
このように加圧媒質の量と、ガス発生剤の燃焼により発生するガス量とのモル比を調整することにより、加圧媒質の充填量を減少させることができる。よって、加圧媒質空間を小さくしてハウジングの容積を減少させた（即ち、ハウジングの長さ及び／又は幅（直径）を減少させた）場合でも、加圧媒質の充填圧力（＝加圧媒質空間の内圧）を高めることなく、容積を減少させる前と同圧に維持することができる。なお、本発明において、ハイブリッドインフレータとする場合における加圧媒質の重量（Ｘ）とガス発生剤の重量（Ｙ）との重量比（Ｘ／Ｙ）は、好ましくは０．１〜７であり、より好ましくは０．５〜５である。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施形態を説明する。
【００４９】
図１は、本発明に係るインフレータの好ましい実施の形態を示す軸方向断面図であり、図２はインフレータの作動開始後の状態を示す軸方向断面図である。
【００５０】
本実施の形態に係るインフレータは、作動に際し、固形のガス発生剤4の燃焼によって生じる熱やガスを利用するハイブリッドインフレータとした態様であり、特に独立して作動する２つの点火器5を設けたデュアルタイプ（多段式）のハイブリッドインフレータの例を示している。
【００５１】
このハイブリッドインフレータは、筒状のインフレータハウジング1内に、加圧媒質が充填された加圧媒質空間2を設け、この加圧媒質空間2内にガス発生剤4を収容する燃焼室3を設け、インフレータハウジング1の軸方向両端部には点火器5,5'を配置している。
【００５２】
インフレータハウジング1は、圧力室（即ち加圧媒質空間2）内で発生する圧力の上昇に耐え得る強度を有する筒状部材6と、その端部開口を閉塞する２つの端部閉塞部材7,7'とで構成されており、それぞれの端部閉塞部材7,7'内には、点火器5,5'を収容する為の点火器室8,8'が設けられている。そして２つの端部閉塞部材7,7'の内、後述のリテーナ9,10が設けられる側（即ち、図面左側）の端部閉塞部材7（以下、第１端部閉塞部材7）には、放射方向に貫通するガス排出口11が設けられている。
【００５３】
インフレータハウジング1内に設けられる加圧媒質空間2は、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを含ませたものが充填されて圧力室となっており、この圧力室はハウジング1と第１端部閉塞部材7の加圧媒質空間2側の端面に存在する破裂板12で閉じられて、気密状態が保たれている。そして加圧媒質空間2内には、軸方向を二分する様に設けられた仕切り板30が設置されている。この仕切り板30は二分された空間同士を連通する複数の貫通孔を備えている。
【００５４】
加圧媒質空間2内には、周面に複数の貫通孔22が設けられた筒状容器23が配置され、この中にガス発生剤4を充填して燃焼室3としている。ガス発生剤4の燃焼により生じる火炎、熱、燃焼ガス等は筒状容器23の貫通孔22から排出されて、加圧媒質を膨張させることになる。このガス発生剤4は、従来公知のものを使用する事ができるが、特に望ましくは、燃焼に際してガス以外の生成物（液状、固体状、半固体状など）を生じないか、あるいは作動ガスがハウジング1内面などに衝突する事で除去される燃焼生成物（燃焼残渣）を生じさせるものが好適に使用される。特に貫通孔22が形成される筒状容器23は、ハウジング1を構成する筒状部材6の内面と対向状に配置され、貫通孔22は筒状部材6の内面に直交する向きに形成されていることから、貫通孔22から排出される燃焼残渣は、この筒状部材6の内面に衝突して除去されることになる。更にこの実施の形態では、ハウジング1の内面に衝突して流れ方向が転換されたガスは、今度は第１端部閉塞部材7に衝突して流れ方向が転換されることになる。即ち、ハウジング1を構成する筒状部材6の内面と第１端部閉塞部材7が、ガスの流れ方向を転換する流れ方向転換部として機能しており、この流れ方向の転換によりガス中に含まれる燃焼残渣が除去されることになる。
【００５５】
第１端部閉塞部材7に設けられる点火器（以下、第１点火器5）からハウジング1の内側に向かって繋がるように２つのリテーナ9,10が設けられている。この２つのリテーナ9,10は、共に筒状周壁部を備えるものとして形成されており、軸方向に隣り合う２つのリテーナ9,10間で、前記加圧媒質空間2を気密状態に閉じる破裂板12を挟持している。本実施の形態に於いて、加圧媒質空間2の外、即ち破裂板12よりも点火器5側に存在するリテーナを第１リテーナ9、加圧媒質の内側に存在するリテーナを第２リテーナ10とする。
【００５６】
第１リテーナ9と第２リテーナ10の内側には、点火器5の作動エネルギー（火炎、ガス、衝撃波など）を案内する第１通路15が確保され、その外側には、第１端部閉塞部材7の内周壁との間に、エアバッグを膨張させるための作動ガスを案内する第２通路16が確保されている。即ちこの第１通路15と第２通路16とは２つのリテーナ9,10によって区画されている。
【００５７】
特にこの実施の形態に於いて、点火器5の作動エネルギーを破裂板12に導く第１リテーナ9は、その筒状に形成された周壁（筒状周壁部）を点火器5から破裂板12に向かって内径を小さくした傾斜部として形成している。これにより点火器5の作動エネルギーを集中させることができ、より確実に破裂板12を破ることができる。この傾斜部は第１リテーナ9のうち破裂板に接する部分近傍付近のみに設けられていてもよい。
【００５８】
加圧媒質空間2を封止している破裂板12は、円形に形成された１枚の金属板が使用されており、この１枚の金属板（破裂板12）で、第１通路15と第２通路16とを閉塞している。そしてこの１枚に形成された破裂板12は、２つのリテーナ9,10間に挟持されていることから、第１通路15の周りで溶接しなくとも点火器5の作動エネルギーを受けたときの破裂板の加圧媒質空間側への膨らみを阻止することができ、またノッチなどの切れ目を入れなくとも、点火器5の作動時において、確実に破裂板12を破裂させることができる。点火器5の作動エネルギーを受けたときの破裂板12の膨らみを阻止し、破裂板を確実に破るためには、第２リテーナにおける破裂板12に接する部分の内径（第１通路15の内径）が、第１リテーナにおける破裂板12に接する部分の内径（第１通路15の内径）とほぼ同じであることが望ましいが、図３のように第２リテーナのうち、破裂板に接する部分の内径が、第１リテーナにおける破裂板に接する部分の肉厚の分だけ大きくなっていても良い。
【００５９】
このとき破裂板12は、図３に示すように、加圧媒質の圧力を受けて第１リテーナ9に対して押し付けられた形で変形している。この状態で点火器が作動したとき、その作動エネルギーは加圧媒質の圧力に打ち勝って、図４に示すように破裂板12の第１破裂部分13が燃焼室３側（即ち、加圧媒質空間側）に膨らむように変形する。この時、破裂板12は第２リテーナ10のエッジ部28に接する様になり、エッジ部28が破裂板12全体の変形を防ぐように作用する。更に点火器からのエネルギーが第１破裂部13に加わると、第１破裂部13はエッジ部28で剪断されて切り取られる。このとき第１破裂部13は、図５に示すようにほぼ一体となって切り取られる。ただし、切り取られる部分の形状は破裂板のエッジ部28に対応する部分を中心にジグザグ（ギザギザ）に切り取られることもある。
【００６０】
第１破裂部13が破れた影響で、加圧媒質の圧力を受けている第２通路16内に存在する破裂板部分（第２破裂部14）も破れることになる。これにより破裂板12を挟持しているリテーナ9,10同士の突き合わせ部分に、図２に示すような連通空間17が生じてしまうこともある。
【００６１】
そこで、本実施の形態に示すインフレータでは、図２に示すように、作動時に於ける加圧媒質空間2内の圧力によって移動し、破裂板12の破裂後における第１通路15と第２通路16との連通空間17を閉塞するための通路閉塞部材（金属球18）を配置している。この金属球18は、インフレータ作動前においては図１に示すように燃焼室3の破裂板12側に設けられ、インフレータ作動後には図２に示すように、ガス発生剤4の燃焼時に於ける圧力、又は活性化した加圧媒質の圧力を受けて、連通空間17を塞ぐ方向に移動することになる。
【００６２】
そして第１通路15における連通空間17よりも加圧媒質空間2側（具体的には、第２リテーナ10内）には、移動した金属球18との密接により第１通路15を閉塞する曲折部19が設けられており、この曲折部19と金属球18とが押圧されることで、第１通路15から第２通路16への作動ガス或いは燃焼残渣のショートパスが防止される。なお、図２中、鎖線はガスの流れを示している。
【００６３】
第１通路15内には、点火器5の作動エネルギーで着火・燃焼する伝火薬20が配置されており、金属球18はこの伝火薬20と共に燃焼室3を区画する支持部材21で押圧支持されている。この支持部材21には、金属球18の一部を収容する窪みが形成されており、金属球18はこの窪みに収容されて作動前における移動が阻止されている。この金属球18は、第２リテーナ10に接触して直接保持されることなく、金属球18と第２リテーナ10との間には隙間27が設けられている。この隙間27は伝火薬20の火炎を燃焼室3に導くために機能することになる。なお、伝火薬20の火炎を燃焼室3内に導くため、支持部材21には複数の貫通孔26が形成されるか、あるいは金網などを用いて支持部材21を形成する。
【００６４】
この実施の形態に係るインフレータの作動を示せば、作動信号を受領して点火器5が作動すると作動エネルギーを生じさせ、これが第１リテーナ9内（第１通路15）を通って第１破裂部13に到達し、これを破る。この時、第２破裂部14も加圧媒質の圧力を受けて破裂し、加圧媒質空間2が第２通路16及びガス排出口11を介して、ハウジング1外と連通する事になる。第２破裂部14の破裂と殆ど同時に、点火器5の作動エネルギーは第２リテーナ10内の伝火薬20を着火させて、その火炎が第２リテーナ10内（第１通路15）を通って、燃焼室3内のガス発生剤4を着火し、燃焼させる。ガス発生剤4の燃焼により、加圧媒質空間2内の圧力は上昇し、同時に金属球18はガス発生剤4の燃焼ガスや加圧媒質の圧力を受けて破裂板12の存在していた方向に向かって移動し、且つ第２リテーナ10の曲折部19に密接して第１通路15を閉塞する。これによりリテーナ9,10同士間に出現する連通空間17から第２通路16への燃焼ガス、燃焼残渣及び加圧媒質の流出がシールされる。その結果、燃焼室3内で生じた燃焼ガスや加圧媒質（作動ガス）は、その全てが第２通路16を通って、ガス排出口11から排出されることになる。そしてハウジング1内における作動ガスの通路には、ガスの流れ方向を転換する流れ方向転換部（筒状部材6の内面と第１端部閉塞部材7）が設けられていることから、ガス中に含まれる燃焼残渣は除去され、クリーンなガスが排出されることになる。また全ての燃焼ガスが加圧媒質空間2内を流通することから、ガス発生剤4の燃焼による熱や燃焼ガスは効果的に活用されることになる。
【００６５】
インフレータハウジング1において、前記第１端部閉塞部材7とは反対側に設けられた端部閉塞部材7'に固定されている点火器5'は、必要に応じて適宜作動させるものであり、作動させる場合には、第１点火器5と同時か、あるいは僅かに遅れて作動させるものである。
【００６６】
なお本実施の形態では、２つの点火器5,5'を備えるインフレータについて示したが、本発明に係るインフレータは、更に図１における左半分だけの構造で、即ちハウジングの筒状部内に設けられた仕切り板30よりも左半分（燃焼室が存在する側）だけで構成されるシングル型構造とすることができ、この場合には、仕切り板30に換えて孔のない端部を閉塞する部材で閉塞した構造として形成することができる。更にガス発生剤４を用いない構造であっても、破裂板の両側を第１リテーナ9と第２リテーナ10で挟持した構造により、第１破裂部13と第２破裂部14を、点火器の作動で生じるガス、熱、衝撃波などで破裂させることが可能である。この場合、残渣は発生しないため金属球は必要としない。
【００６７】
上記ハイブリッドインフレータを組み込んで、本発明のエアバッグシステムとすることができる。即ち、衝撃センサ及びコントロールユニットからなる作動信号出力手段と、モジュールケース内にハイブリッドインフレータとエアバッグが収容されたモジュールとを備えたエアバッグシステムとする。ハイブリッドインフレータは、ハウジング1の両端に存在する点火器5,5'において作動信号出力手段（衝撃センサ及びコントロールユニット）に接続し、エアバッグを取り付けたモジュールケース内には、スタッドボルトをねじ込むことにより接続固定する。そして、かかる構成のエアバッグシステムにおいて、作動信号出力手段における作動信号出力条件を適宜設定することにより、衝撃の程度に応じてガス発生量を調整し、エアバッグの膨張速度を調整することができる。
【００６８】
本発明のハイブリッドインフレータは、運転席のエアバッグ用インフレータ、助手席のエアバッグ用インフレータ、サイドエアバッグ用インフレータ、カーテン用インフレータ等の各種インフレータに適用できる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、簡易な構造でエアバッグを膨張させる為のガスを確実に排出させることができ、また燃焼してガスを生じさせる固形のガス発生剤を用いた場合でも、燃焼によって生じた残渣をハウジング外に排出することなく、更にガス発生剤の燃焼により生じる火炎やガスを効率的に利用することができると共に、構造が簡易で且つ小型・軽量化を実現した膨張式安全システム用のインフレータ及びそれを用いたエアバッグシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ハイブリッドインフレータの実施の形態を示す軸方向断面図。
【図２】 図１の作動開始後の状態を示す軸方向断面図。
【図３】 作動開始状態を示す要部断面図。
【図４】 作動開始状態を示す要部断面図。
【図５】 作動開始状態を示す要部断面図。
【符号の説明】
１ インフレータハウジング
２ 加圧媒質空間
３ 燃焼室
４ ガス発生剤
５ 点火器
９ 第１リテーナ
１０ 第２リテーナ
１２ 破裂板
１３ 第１破裂部
１４ 第２破裂部
１５ 第１通路
１６ 第２通路
１７ 連通空間
１８ 金属球
１９ 曲折部

Claims (3)

1. 一端側がガス排出口（１１）を有する閉塞部材（７）で閉塞され、他端側が閉塞部材（７’）で閉塞された筒状のインフレータハウジング（１）を有しており、
   前記インフレータハウジング（１）内には、少なくとも一端側に点火器（５）が収容された点火器室（８）が設けられ、更に加圧媒質が充填された加圧媒質空間（２）を有しており、
   前記点火器室（８）と前記加圧媒質空間（２）との間は破裂板（１２）で閉塞されており、前記破裂板（１２）が、第１破裂部１３と第２破裂部１４を有し、それらを除く周縁部が閉塞部材（７）に固着されたものであり、
   前記加圧媒質空間（２）内には、一端側が閉塞され、他端側が開口した、周面に複数の貫通孔（２２）を有する筒状容器（２３）が、開口部が前記破裂板（１２）を覆い、かつ開口部が閉塞部材（７）に固着されて配置されており、
   前記点火器室（８）から前記破裂板（１２）までの間には筒状の第１リテーナ（９）が配置され、前記第１リテーナ（９）は、一端側開口部が前記点火器（５）に被せられ、他端側開口部が前記破裂板（１２）の第１破裂部（１３）に当接されており、
   前記破裂板（１２）の前記筒状容器（２３）に面した側には筒状の第２リテーナ（１０）が配置され、前記第２リテーナ（１０）は一端側開口が前記破裂板（１２）の第１破裂部（１３）に当接され、他端開口部が前記筒状容器（２３）の内周面に当接されており、
   前記筒状容器（２３）と前記第２リテーナ（１０）で囲まれた空間内にはガス発生剤（４）が充填された燃焼室（３）が形成されており、
   前記第１リテーナ（９）の内側が、前記点火器（５）が作動して発生させる作動エネルギーを前記破裂板（１２）に導くための第１通路（１５）を形成しており、前記点火器室（８）内の前記第１リテーナ（９）の外側空間が前記ガス排出口（１１）からガスを排出するための第２通路（１６）となるものである、インフレータ。
2. 前記筒状のインフレータハウジング（１）が、軸方向を二分するように設けられた、複数の貫通孔を有する仕切り板（３０）を有しており、前記閉塞部材（７’）側にも点火器（５’）が収容された点火器室（８’）を有しており、前記点火器室（８’）と前記加圧媒質空間（２）との間が破裂板で閉塞されている、請求項１記載のインフレータ。
3. 前記第２リテーナ（１０）内には伝火薬（２０）と金属球（１８）が配置され、前記金属球（１８）が、燃焼室（３）を区画する複数の貫通孔（２６）を有する支持部材（２１）で支持されている、請求項１又は２記載のインフレータ。

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