JP4303132B2 - インフレータ - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

関連する特許の相互参照
本出願は、２００２年４月１９日付出願の米国特許仮出願第６０／３７４，０９５号の利益を主張するものである。

発明の分野
本発明は、例えば車両乗員保護システム内のエアバッグを膨張させるのに使用される、ガス発生装置に関し、より具体的には、エアバッグの適切な展開を保証し、同時にその製造を簡略化するために、複式チャンバインフレータの推進剤チャンバ同士を切り離すための改良型構造を包含する、改良型複式チャンバガス発生装置に関する。

発明の背景
車両内のエアバッグを展開するための膨張システムは、一般に、膨張していないエアバッグと流体連通する単一のガス発生装置を使用する。通常、加速度感応慣性スイッチを使用するなどにより感知される車両加速度が、所定の閾値を超えると、発火回路がガス発生装置をトリガーする。

しかしながら、単一ガス発生装置を使用するエアバッグ膨張システムは、乗員位置に関係する特定の膨張時間を達成するために、一般に、攻撃的な初期膨張を与えるように、開始初期加圧／膨張速度が設定されるという欠点がある。攻撃的な加圧の開始速度は、乗員が正規位置にいない状況において問題となる。より具体的には、エアバッグの急速な開始加圧によって、エアバッグが、必要以上に大きな力で乗員と衝突することがある。要するに、エアバッグ容積および膨張能力は、大柄な乗員および小柄な乗員の両方を保護するように設計されており、通常、単一のガス発生器内では可変ではない。場合によっては、単一のガス発生器を使用するエアバッグが展開されるときに、小柄な乗員、通常は子供および小柄な成人が保護されるが、時には必要以上の力が伴う。したがって、すべての体格の乗員を保護する一般化した力を使用するのではなく、それぞれの乗員に作用する力を、目的に合わせた力に低下させるために絶え間ない努力が払われている。

共有の米国特許第５，４００，４８７号には、複数のガス発生装置を使用することによって上記の問題を克服する膨張システムが開示されており、このガス発生装置は、制御可能に点火することによって、任意所定の乗員重量および／または位置、および任意の衝突タイプに適合させることのできる可変膨張特性を提供する。この機構は、膨張システムが乗員を保護する能力を劇的に向上させるが、それは高い費用と複雑さを代償として行われる。複数ガス発生装置およびスクイブは、システムにかなりなコストを追加し、一方で、発火制御回路は、様々な点火特性に正確にタイミングを合わせることのできる、高度なプロセッサを必要する。

共有の米国特許第５，９３４，７０５号において教示される別の提案は、単一のハウジング内に、その両端間に機械的に保持される壁によって画定される、２つのチャンバを有するガス発生装置である。各ハウジングは、所定の寸法であり、この寸法によって、推進剤の容量および、その結果として、各チャンバの膨張能力が決まる。車両衝突が発生すると、乗員の重量に応じて、いずれかのチャンバまたは両方を、選択的に点火し、それによって保護エアバッグを膨張させることができる。しかしながら、この設計は、助手席側インフレータのみに対処するものと思われる。

その他の既知の設計では、複数チャンバインフレータが使用され、この場合には、チャンバは異なる寸法および容積に作られている。したがって、各チャンバは、その寸法に応じて比較的大量または少量のガス発生剤を保留している。次いで、関連するシステムアルゴリズムによって収集されるデータに基づいて、乗員の寸法および／または位置によって、どのチャンバまたはチャンバ同士を使用するかが決まり、それによって比較的大きな、または小さなエアバッグ拘束力が生成される。１つの問題は、この手法は、インフレータが追加の部品を包含することにおいて、必然的に製造工程を複雑化することである。また、乗員寸法および／または位置データを処理するのに使用されるシステムアルゴリズムは、異なるチャンバの発火の多様な順序または組合せに対処する必要があることにおいて、必然的により複雑になる。

一般に、既知のインフレータの構造的完全性を維持しながら、いくつかの構造要素および溶接部を省略することは、溶接部および／または構造支持が最少化されるのに伴い、圧力容器の強度が低下することがあることにおいて、相反する課題がある。しかしながら、不要な溶接部および構造を省略することにより、製造要件と、しばしばインフレータの重量とが低下し、これによって製造および原材料費用が節減される。そのために、必要な構造完全性を維持しながら、インフレータの製造を簡略化するために絶え間ない努力が払われている。したがって、簡略化された設計、簡略化された製造、したがって低い材料および費用を可能とし、なお選択的なエアバッグ膨張加圧を生成することのできる、複数チャンバガス発生器に対する要求がある。

発明の概要
本発明の目的としては、構造的完全性を維持しながら、製造費用および複雑性を低減すること、および顧客の要求に合致する多様なガス出力容量を提供することがある。
本発明によれば、ガス発生装置は、間隔を空けた複数の開口をその中に有するハウジングを含む。ハウジング内部に位置する第１の推進剤チャンバは、ガス発生器の起動時に、複数の開口と流体連通する。ハウジング内部に位置する第２の推進剤チャンバは、第１の推進剤チャンバに対して横方向に並置され、ガス発生装置の起動時に第１の推進剤チャンバと流体連通する。有孔仕切り（perforated divider）は、第１および第２の推進剤チャンバの間に横方向に配置され、かつ円周方向をハウジングに固定され、それによってガス発生器の起動時に第２のチャンバから第１のチャンバへ流体を連通させる。

第１のチャンバ内部に収納される第１のガス発生剤組成物は、点火可能であり、燃焼時にガスを供給する。第１の点火装置が、ハウジング内部に固定され、第１のガス発生剤組成物に点火するために、第１のチャンバと点火可能に連通している。第２のチャンバ内部に収納される第２のガス発生剤組成物は、点火可能であり、燃焼時にガスを供給する。第２の点火装置が、ハウジング内部に固定されて、第２のガス発生剤組成物に点火するために、第２のチャンバと点火可能に連通している。ガス発生器が作動すると、最初に、第１のチャンバが、第２のチャンバと動作上独立して起動され、望ましい場合には、第２のチャンバは、第１のチャンバと同時に、またはその後に起動し、それによって複数の開口から流出する燃焼生成物を生成する。

本発明は、その他の既知のインフレータと比較して構成要素の全体数を低減し、それによって合計溶接部および全体製造費用を相応して低減する。費用および複雑さが低減される一方で、インフレータチャンバ同士は、動作上切り離されたままであり、それによって安全を保証し、同時に顧客ニーズに応じて、変化する出力容量を提供する。さらに、当業者が予想するのとは直感的に反して、本発明のインフレータの構造強度は、公知の最新技術インフレータと比較して、構造的支持および溶接部が相対的に減少するにもかかわらず、低下するのではなく向上する。

好ましい実施態様の詳細な説明
車両乗員保護システムにおいては、複式チャンバインフレータ１０は、複数の燃焼ガス流出口１５を備える有孔ハウジング１２を包含する。ベース１４および有孔キャップ１６が、倒立入れ子関係で互いに溶接されるか、またはその他の方法で固定されており、それによって、間隔を空けた複数のガス流出穴１５をその中に備える、ハウジング１２を形成する。有孔仕切り１８が、皿形部分１４と１６の間で半径方向に延びて、それによって第１の推進剤チャンバ２０を形成する。第２の推進剤チャンバ２２は、チャンバ２０に対して横方向に並置されている。図に示すように、好ましい仕切り１８は、環状ベルのように成形されており、それによって、ベース１４、仕切り１８、およびブースタ管３２を互いに固定する、三組一体の溶接部（triune weld）に適応する。主推進剤２４は、第１のチャンバ２０内部に収納されており、点火されると所望の量のガスを生成する。第１の環状有孔クッション２６は、チャンバ２０を横切って半径方向に延び、それによって推進剤２４に対して偏奇力（bias）を与えるとともにその破壊を防止する。

２次推進剤２８は、チャンバ２２内部に収納されて、任意選択で主推進剤２４とともに燃焼させる。第２の環状有孔クッション３０が、チャンバ２２を横切って半径方向に延びて、それによって２次推進剤２８に偏奇力を与えるとともに、その破壊を防止する。
本発明によれば、ブースタ管３２を、ハウジング１２内部に軸方向かつ中央に配置して、これによって、第１の点火装置３４および第２の点火装置３６を収容する。セパレータ３８を、ブースタ管３２内部に配置して、第１の点火装置チャンバ４０および第２の点火装置チャンバ４２を形成する役目をさせる。図に示すように、セパレータ３８と一体のセパレータ壁４４が、セパレータ３８を、第１の環状点火装置チャンバ４０と第２の環状点火装置チャンバ４２とに分割する。

点火装置ハウジング４６は、セパレータ３８を横断して半径方向に延びて、セパレータ３８内部にかしめ圧着またはその他の方法で固定されている。第１の環状点火装置壁４８は、点火装置ハウジング内部４６に形成されて、その中に固定された第１の点火装置３４を収容する。第２の環状壁５２も、点火装置ハウジング４６内部に形成されて、その中に固定された第２の点火装置３６を収容する。点火装置３４および３６は、それぞれ点火チャンバ４０および４２中に延びる。第１の点火組成物５４は、チャンバ４０内部に収納される。第２の点火組成物５６は、チャンバ４２内部に収納される。少なくとも１つのガス流出口５８が、壁４４内に形成されて、チャンバ２０に横方向に配向されている。

組成物５４の点火時に生成される、１次点火ガス、熱、および／または火炎が、口５８を通過して、主推進剤２４に点火する。
少なくとも１つの２次ガス流出口６０が、やはり壁４４内であるが、チャンバ２２に横方向に配向されて、形成されている。望ましい場合には、組成物５６の点火時に生成される２次点火ガス、熱、および火炎が、口６０を通過して２次推進剤２８に点火する。

少なくとも１／３のガス流出口６２は、有孔仕切り１８内に形成されて、チャンバ２２内で生成されるガスのチャンバ２０への流れを容易にする。バーストシム６４は、チャンバ２２と反対側の面６６上の口６２を横切って固定される。したがって、１次チャンバ２０が起動されると、チャンバ２２は、点火装置５２によって点火されない限り、不作動のままである。他のバーストシム６８は、また口１５をカバーし設計されたガス圧でバーストする。
作動に際して、やはり車両乗員システムに一体化された衝突センサ（図示せず）から受け取る信号に応じて、点火装置３４および、望ましい場合には３６は、それぞれ点火組成物５４および５６に点火する。次に、１次ガス発生剤２４および、望ましい場合には、第２次ガス発生剤２８が、チャンバ４０および４２でそれぞれ生成される点火ガスに曝されると、燃焼する。

２次チャンバ２２も作動されると、チャンバ２２から生成されるガスが、口６２を通過してチャンバ２０中に入る。次いで、チャンバ２０内で生成される１次ガスが、チャンバ２２から進入する２次ガスと混合する。望ましい場合には、環状フィルタ７０は、ブースタ管３２の半径方向外側かつキャップ１６の半径方向内側に配置することができる。そうすると、すべての燃焼ガスは、フィルタ７０を通過し、ガス流出口１５を経由してハウジング１２から出る。

本発明によれば、２つの点火装置３４および３６を収容する単一のブースタ管３２によって、各点火装置にブースタ管を設けることが不要となる。したがって、製造時に、２個ではなく１個の管だけを、ハウジング１２に溶接または固定する必要がある。さらに、本発明の設計は、その他の既知のインフレータと比較して構成要素の全体数を低減し、それによって合計溶接部数および全体製造コストを低減する。費用および複雑さは低減されるのに対して、インフレータチャンバ同士は、動作上切り離されたままであり、それによって安全性を保証し、その一方で顧客ニーズに応じた可変の出力容量を提供する。

言い換えると、本発明の１次および２次チャンバは、望ましい場合には、独立または同時に動作させることができる。それにもかかわらず、構成要素が減少したとすると、本発明のインフレータは、既知の運転席側インフレータと比較して、比較的小型で軽量の設計となる一方で、なお、製造費用およびインフレータ費用を低減する簡略化した設計をもたらす。
点火装置、点火組成物、ガス発生剤組成物、ハウジング、およびフィルタは、すべて、周知の製造業者から供給されるか、あるいは、周知の製造方法によって供給される。例えば、環状フィルタ７０は、ミシガン州のWayne Wire製の展伸ワイヤ（expanded wire）として供給することができる。ハウジング構成要素は、例えば、押出し、鋳造、または型押し加工することができる。

例示的な特許としては、米国特許第５，０３５，７５７号、第５，６２２，３８０号、第５，６２８，５２８号、第５，８０６，８８８号、第６，０２３，６６４号、および第５，８７２，３２９号がある。
点火ハウジング４６およびセパレータ３８は、好ましくはアルミニウム鋳造品として形成する。本発明によれば、点火ハウジングおよびセパレータの構造設計は、それに付帯する構造強度を損なうことなく、インフレータの重量の低減を促進することができる。さらに、主推進剤および２次推進剤、ならびに第１および第２の点火組成物は、すべての同じ組成とするか、またはそれが望ましい場合には、異なるものとすることができる。

本発明の好ましい実施態様ついての以上の記述は、説明のためだけのものであることが理解されるであろう。したがって、本明細書において開示する様々な構造的および動作上の特徴は、多数の修正が可能であり、それらはいずれも、添付の請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱するものではない。

本発明の好ましい実施態様の横断面図である。

Claims (6)

1. ガス発生装置であって、
   間隔を空けた複数の開口をその中に有するハウジング；
   該ハウジング内部に位置して、前記ガス発生装置の起動時に前記複数の開口と流体連通する、第１の推進剤チャンバ；
   前記ハウジング内部において、前記第１の推進剤チャンバと、ハウジングの軸方向に並置されて、前記ガス発生装置の起動時に前記第１の推進剤チャンバと流体連通する、第２の推進剤チャンバ；
   前記第１および第２の推進剤チャンバ間において、ハウジングの軸方向に配置され、かつ円周方向を前記ハウジングに固定されており、それによって前記ガス発生装置の起動時に、前記第２の推進剤チャンバから前記第１の推進剤チャンバへ流体を連通させる、環状有孔仕切り；
   前記第１の推進剤チャンバ内部にあって、点火可能で、燃焼時にガスを供給する第１のガス発生剤組成物；
   前記ハウジング内部に固定され、かつ前記環状有孔仕切りの半径中心方向内側に固定された単一のブースタ管を含む、管状点火装置アセンブリ；
   前記ブースタ管内部に固定されて、前記第１のガス発生剤組成物に点火するために、前記第１の推進剤チャンバと点火可能に連通する、第１の点火装置；
   前記第２の推進剤チャンバ内部にあって、点火可能で、燃焼時にガスを供給する第２のガス発生剤組成物；および
   前記ブースタ管内部に固定されて、前記第２のガス発生剤組成物に点火するために、前記第２の推進剤チャンバと点火可能に連通する、第２の点火装置を含み、
   ガス発生装置の作動時に、前記第１の推進剤チャンバが、前記第２の推進剤チャンバと動作上独立して最初に起動されるか、前記第２の推進剤チャンバが、前記第１の推進剤チャンバと同時に起動されるか、またはその後に起動されるかのいずれかであり、それによって前記複数の開口から流出する燃焼生成物を生成する、前記ガス発生装置。
2. 第１および第２のガス発生剤組成物が、組成において実質的に同等である、請求項１に記載のガス発生装置。
3. 第１および第２の組成物が、組成および量において同等である、請求項１に記載のガス発生装置。
4. ガス発生装置であって、
   間隔を空けた複数の開口をその中に有するハウジング；
   該ハウジング内部に位置して、前記ガス発生装置の起動時に前記複数の開口と流体連通する、第１の推進剤チャンバ；
   前記ハウジング内部において、前記第１の推進剤チャンバと、ハウジングの軸方向に並置されて、前記ガス発生装置の起動時に前記第１の推進剤チャンバと流体連通する、第２の推進剤チャンバ；
   前記第１および第２の推進剤チャンバ間において、ハウジングの軸方向に配置され、かつ円周方向を前記ハウジングに固定されており、それによって前記ガス発生装置の起動時に、前記第２の推進剤チャンバから前記第１の推進剤チャンバへ流体を連通させる、環状有孔仕切り；
   前記ハウジング内部に固定され、かつ前記環状有孔仕切りの半径中心方向内側に固定され、動作上互いに独立する第１の点火装置チャンバおよび第２の点火装置チャンバを形成するように区切られた単一のブースタ管を含む、管状点火装置アセンブリ；
   前記第１の推進剤チャンバ内部にあって、点火可能で、燃焼時にガスを供給する第１のガス発生剤組成物；
   前記第１の点火装置チャンバ内部に固定されて、前記第１のガス発生剤組成物に点火するために前記第１の推進剤チャンバと点火可能に連通する、第１の点火装置；
   前記第２の推進剤チャンバ内部にあって、点火可能で、燃焼時にガスを供給する第２のガス発生剤組成物；および
   前記第２の点火装置チャンバ内部に固定されて、前記第２のガス発生剤組成物に点火するために前記第２の推進剤チャンバと点火可能に連通する、第２の点火装置を含み、
   ガス発生装置の作動時に、第１の推進剤チャンバが、第２の推進剤チャンバと動作上独立して起動され、それによって前記第１のガス発生剤組成物から生成されるガスが、前記複数の開口を経由して流出する、前記ガス発生装置。
5. 第２の推進剤チャンバが、第１の推進剤チャンバと同時、またはその後に起動され、それによって複数の開口から流出する燃焼生成物を生成する、請求項４に記載のガス発生装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のガス発生装置を含む、車両乗員保護システム。

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