JP4312911B2 - 多段膨張式ハイブリッドインフレータ - Google Patents
多段膨張式ハイブリッドインフレータ Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車両の膨張式安全システムに関し、より詳しくはエアバッグを迅速に膨張させることができ、しかもミストが外部に流出することのない多段膨張式ハイブリッドインフレータ及びそれを用いたエアバッグシステムに関する。
【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のインフレータの発展に伴い、加圧ガスと固形ガス発生剤とを併用するハイブリッドインフレータが注目されている。ハイブリッドインフレータにおいて、主たる設計要件はエアバッグが効果的に作動するように所定の時間で所定の量だけ膨張させねばならないことであり、従来その構造について種々の提案がなされている（例えば特開平８−２８２４２７号公報参照）。かかるハイブリッドインフレータは自動車両を対象とするため、自動車両の重量に影響を及ぼすインフレータの重量及び寸法が重要な設計要件となる。
【０００３】
また、加圧ガスと固形ガス発生剤の組合せ、例えば、過塩素酸塩系のガス発生剤を使用して、加圧ガスに酸素を含ませない構造にしたハイブリッドインフレータの場合には、ガス発生剤の燃焼によって乗員に有害な微少物（ミスト）が発生することがあるが、このようなミストはスクリーン等で除去され、外部への流出が防止される。
【０００４】
本発明の目的は、インフレータの重量を増加させることなく、エアバッグを迅速に膨張させ、乗員に有害なミストを外部に流出させないための新たな防止手段を備えた多段膨張式ハイブリッド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である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インフレータハウジングと、インフレータハウジング内に収容されたガス発生器と、ガス発生器に接続された点火手段室とを有する、エアバッグを備えた車両の膨張式安全システムのための多段膨張式ハイブリッドインフレータであって、前記インフレータハウジング内に不活性ガスを含む加圧媒質が充填され、ガス発生器がそれぞれガス発生手段を含む第１ガス発生室と第２ガス発生室とを有しており、さらに第１ガス発生室とインフレータハウジングとを連通する複数の第１連通孔と、第２ガス発生室とインフレータハウジングとを連通する複数の第２連通孔が、それぞれの一部又は全部がインフレータハウジングの幅方向に異なる方向になるように形成されている多段膨張式ハイブリッドインフレータ（以下「ハイブリッドインフレータ」という）を提供する。
【０００６】
さらに、上記のハイブリッドインフレータにおいて、作動前において外部への排出口に至る加圧媒質の移動経路を遮断する主閉鎖手段と、作動時において前記主閉鎖手段を破壊するための圧力を利用した発射体を有しており、前記発射体の先端部がインフレータハウジング内の加圧媒質が充填された空間と同一の空間に位置しているハイブリッドインフレータ（請求項２記載のハイブリッドインフレータ）を提供する。
【０００７】
上記発明において、「第１ガス発生室とインフレータハウジングとを連通する複数の第１連通孔と、第２ガス発生室とインフレータハウジングとを連通する複数の第２連通孔が、それぞれの一部又は全部がインフレータハウジングの幅方向に異なる方向になるように形成されている」とは、複数の第１連通孔と複数の第２連通孔のうち、幅方向に同一の方向に形成されているものと異なる方向に形成されているものを含んでいることを意味する。例えば、第１連通孔と第２連通孔がそれぞれ６個ずつある場合、１個が異なる方向で５個が同一の方向の場合から５個が異なる方向で１個が同一の方向の場合が含まれ、更には６個全てが異なる方向の場合が含まれる。なお、本発明において「幅方向」とは、第１ガス発生室と第２ガス発生室の幅方向の断面が円形の場合、各ガス発生室の長さ方向への中心軸を基点としたときの第１ガス発生室と第２ガス発生室の円周に対する方向を意味するものである。
【０００８】
本発明のハイブリッドインフレータにおいては、複数の第１連通孔と複数の第２連通孔は、インフレータハウジングの幅方向に０〜１８０°の範囲の角度をなすように形成されていることが好ましい。この場合、０°は同一の方向に形成されている場合を意味する。
【０００９】
また本発明のハイブリッドインフレータにおいては、複数の第１連通孔と複数の第２連通孔は、インフレータハウジングの幅方向に６０〜１８０°の範囲の角度をなすように形成されていることがより好ましい。この場合には、複数の第１連通孔と複数の第２連通孔の全てが、前記角度範囲をなすようにして異なる方向に形成されていることを意味する。
【００１０】
上記した複数の第１の連通孔と複数の第２の連通孔は、それぞれ円周方向に複数個配置し、かつ長さ方向に分離した状態で複数列配置することができる。
【００１１】
なお、第１ガス発生室と第２ガス発生室が上記したような複数の第１連通孔と複数の第２連通孔を有する場合、インフレータハウジング内において、第１ガス発生室と第２ガス発生室は同心円に配置されていてもよいし、互いに偏心して配置されていてもよい。
【００１２】
このように複数の第１連通孔と複数の第２連通孔が、少なくとも１つが異なる方向になるように形成されているか又は全てが幅方向に異なる方向になるように形成されているとき、ガス発生手段の燃焼により第１ガス発生室において発生した第１のガス流がミストを含む場合、第１のガス流は第１連通孔に対向するインフレータハウジング内壁に衝突するので、ミストの一部は当該衝突面に付着する。一方、続いてガス発生手段の燃焼により第２ガス発生室で発生した第２のガス流がミストを含む場合、第２のガス流は第２連通孔に対向するインフレータハウジング内壁に衝突するので、ミストの一部は当該衝突面に付着し、ミスト量が減少した第２のガス流はインフレータハウジング内を移動していく。このとき、第１連通孔と第２連通孔が幅方向に異なる方向に形成されている場合、第２のガス流は第１連通孔に対向するインフレータハウジング内壁に付着したミスト上を通過しないため、当該ミストを飛散させることがない。第１連通孔と第２連通孔の一部が同一の方向に形成されている場合でも、ミストの一部が飛散されるだけであるので、全体としてのミストの飛散量を減少させることができる。
【００１３】
なお、本発明のハイブリッドインフレータにおいては、ミストの外部流出防止手段として、上記した第１連通孔と第２連通孔の形成方向を調整する手段と共に、少なくとも第１連通孔とそれに対向するインフレータハウジングとの間に、ガス流を阻害できる板状又は筒状の阻害手段を設けることができる。
【００１４】
また本発明のハイブリッドインフレータにおいては、第１ガス発生室とインフレータハウジングが連通され、かつ第２ガス発生室とインフレータハウジングが連通されている構造にすることができる。
【００１５】
また本発明のハイブリッドインフレータにおいては、第１ガス発生室と第２ガス発生室において発生したガスのインフレータハウジングへの流入経路をそれぞれ独立させた構造にすることができる。
【００１６】
また本発明のハイブリッドインフレータは、第１ガス発生室において発生したガスが、独立した流入経路を通ってガス流としてインフレータハウジング内を一方向に流れて行くとき、第２ガス発生室の流入経路が、第１ガス発生室の流入経路に対して前記ガス流の逆方向側に位置している構造にすることができる。
【００１７】
本発明のハイブリッドインフレータにおいては、第１ガス発生室と第２ガス発生室の配置状態を適宜設定することができ、例えば、インフレータハウジングの長さ方向に直列にかつ隣接して配置されているもの、インフレータハウジングの長さ方向に直列にかつ対向して配置されているもの又は第１ガス発生室と第２ガス発生室がインフレータハウジングの幅方向に並列にかつ隣接して又は離して配置されているものにすることができるが、これらの中でもインフレータハウジングの長さ方向に直列にかつ隣接して配置されているものが望ましい。
【００１８】
本発明のハイブリッドインフレータでは、加圧媒質として、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にすることができる。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、不良品の流通が防止されるため好ましい。加圧媒質の充填圧力は、好ましくは１０，０００〜５０，０００ｋＰａ、より好ましくは３０，０００〜５０，０００ｋＰａである。
【００１９】
ガス発生剤（第１ガス発生室に収容する第１ガス発生剤と、第２ガス発生室に収容する第２ガス発生剤）は、例えば、燃料及び酸化剤又は燃料、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、インフレータから排出されるミストの量を大幅に低減できる。
【００２０】
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。
【００２１】
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。酸化剤の配合量は、燃料１００重量部に対して、好ましくは１０〜８０重量部、より好ましくは２０〜５０重量部である。
【００２２】
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。スラグ形成剤の配合量は、燃料１００重量部に対して、好ましくは０〜５０重量部、より好ましくは１〜１０重量部である。
【００２３】
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。結合剤の配合量は、燃料１００重量部に対して、好ましくは０〜３０重量部、より好ましくは３〜１０重量部である。
【００２４】
さらに本発明は、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、ケース内に上記の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ケースとを備えたエアバッグシステムであって、エアバッグの膨張速度を調節できるように設定されているエアバッグシステムを提供する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を示した図面により、本発明を詳しく説明する。図１は、ハイブリッドインフレータ１００の一実施形態の長さ方向への断面図である。
【００２６】
図１に基づいて、ハイブリッドインフレータ１００を説明する。図１に示すように、インフレータハウジング１０２は筒状の耐圧性容器からなり、内部空間１０３は加圧媒質が充填され、高圧に保持されている。加圧媒質は、通常はインフレータハウジング１０２の一端側に接続されたボス１４５に形成された細孔１０７から充填し、前記細孔は加圧媒質の充填後にシールピン１０９により閉塞する。インフレータハウジング１０２は、ディフューザ１８０側の端部近傍を除いた残部外形を均一径の形状（くびれ等のないフラットな外形）にすることができる。
【００２７】
ガス発生器１０８は、伝火手段室１１０、その周囲において、インフレータハウジング１０２の長さ方向に直列にかつ隣接して配置された第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０とを有している。このガス発生器１０８は、インフレータハウジング１０２内に配置され、その長さ方向の一端において、ボス１４５に溶接により固着されている。
【００２８】
伝火手段室１１０は、筒状のハウジング１１１から形成されており、ブースター剤（伝火薬）１１２が充填されたブースターカップ１１６と第１閉鎖手段としての第１破裂板１１９により閉鎖された第１連通路１１３を介して、第１点火用イニシエータ１１７に連結されている。伝火手段室１１０は、伝火孔１１８により第１ガス発生室１２０と連通されている。
【００２９】
第１ガス発生室１２０は、伝火手段室１１０の周囲に配置されており、筒状のハウジング１０５、伝火手段室１１０のハウジング１１１、第１隔壁１２６及び第２隔壁１３６から形成されており、内部に所要量のガス発生手段としての第１ガス発生剤１２４が収容されている。第１ガス発生室１２０とインフレータハウジング１０２は、スクリーン１２７を介して第１連通孔１２５により連通されている。
【００３０】
第２ガス発生室１３０は、筒状のハウジング１０５、伝火手段室１１０のハウジング１１１、第２隔壁１３６及びボス１４５（及び第２破裂板１３９）から形成されており、その内部に所要量のガス発生手段としての第２ガス発生剤１３４が収容されている。第２ガス発生室１３０とインフレータハウジング１０２は、スクリーン１３７を介して第２連通孔１３５により連通されている。第２ガス発生室１３０は、第２閉鎖手段としての第２破裂板１３９により閉鎖された第２連通路１３３を介して、第２点火用イニシエータ１４０に連結されている。
【００３１】
第２ガス発生剤１３４の量は、第１ガス発生剤１２４と同量又は第１ガス発生剤１２４の量よりも多くしたり少なくしたりすることができ、形状及び組成は同一でも異なっていてもよい。また、第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０の容積は同一でも異なっていてもよく、隔壁１２６と隔壁１３６により調整することができる。
【００３２】
上記のとおり、伝火手段室１１０が第１ガス発生室１２０に連通され、第１ガス発生室１２０がインフレータハウジング１０２と連通されており、さらに第２ガス発生室１３０がインフレータハウジング１０２と連通されているため、伝火手段室１１０、第１ガス発生室１２０及び第２ガス発生室１３０は、いずれも高圧、即ちインフレータハウジング１０２内部（内部空間１０３）と同じ圧力に保持されている。
【００３３】
第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０は、インフレータハウジング１０２の長さ方向に、直列にかつ隣接して配置されている。このように直列に配置することにより、ガス発生室を二つにした場合でもハイブリッドインフレータ全体の大きさをコンパクトにし、重量増加を抑制できる。
【００３４】
第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０は、それぞれにおいて第１ガス発生剤１２４と第２ガス発生剤１３４が燃焼して発生したガスがインフレータハウジング１０２に流入する経路が独立した経路となっている。即ち、第１ガス発生室１２０において発生したガスは、スクリーン１２７を介して第１連通孔１２５からインフレータハウジング１０２に流入し、第２ガス発生室１３０において発生したガスは、スクリーン１３７を介して第２連通孔１３５からインフレータハウジング１０２に流入する。
【００３５】
また、第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０は、第１ガス発生室１２０において発生したガスが、流入経路である第１連通孔１２５を通ってガス流としてインフレータハウジング１０２内をディフューザポート１８２方向に流れて行くとき、第２ガス発生室１３０の流入経路である第２連通孔１３５は、第１ガス発生室１２０の流入経路である第１連通孔１２５に対して前記ガス流の逆方向側に位置している。
【００３６】
このようにして第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０を配置することにより、第１ガス発生室１２０の燃焼の影響を第２ガス発生室１３０に及ぼさないようにできる。このような配置は、特に加圧媒質に酸素を含まない場合において、第１ガス発生室１２０の燃焼による影響を第２ガス発生室１３０に及ぼさない点で有効となる。なお、第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０の配置順序は逆の順序でもよい。
【００３７】
次に、図２、図３及び図４に基づいて、第１ガス発生室１２０の第１連通孔１２５と第２ガス発生室１３０の第２連通孔１３５の形成方向について説明する。なお、図２、図３及び図４は、連通孔の形成方向を説明するためだけに用いるもので、第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０の容積、形状、配置状態を示すものではない。
【００３８】
図２、図３及び図４において、第１ガス発生室１２０には、それぞれ異なる方向に３つの第１連通孔１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃが形成されており、第２ガス発生室１３０には、それぞれ異なる方向に３つの第２連通孔１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃが形成されている。
【００３９】
図２においては、第１連通孔１２５ａと第２連通孔１３５ａ、第１連通孔１２５ｃと第２連通孔１３５ｃの幅方向への角度は０°であり、第１連通孔１２５ｂと第２連通孔１３５ｂの幅方向への角度は１８０°である。この場合、第１連通孔１２５ａ、１２５ｃと第２連通孔１３５ｂの幅方向への角度は９０°となり、第１連通孔１２５ｂと第２連通孔１３５ａ、１３５ｃの幅方向への角度は９０°となるので、全体として見れば幅方向に０〜１８０°の角度をなしていることになる。
【００４０】
図３においては、第１連通孔１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃと、第２連通孔１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃは、全て幅方向に異なる方向で、かつ同じ角度（６０°）をなすように形成されている。この場合、例えば第１連通孔１２５ａと第２連通孔１３５ｃの幅方向への角度は１８０°になるので、全体として見れば幅方向に６０〜１８０°の角度をなしていることになる。
【００４１】
図４においては、第１連通孔１２５ａと第２連通孔１３５ａの幅方向への角度は６０°であり、第１連通孔１２５ｂと第２連通孔１３５ｂの幅方向への角度は１８０°であり、第１連通孔１２５ｃと第２連通孔１３５ｃの幅方向への角度は６０°である。この場合、例えば、第１連通孔１２５ａと第２連通孔１３５ａの幅方向への角度は９０°になるが、全体として見れば幅方向に６０〜１８０°の角度をなしていることになる。この図４に示す形態の場合、第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０とを図４中の一点鎖線で示すように幅方向に２等分したとき、第１連通孔１２５ａ〜１２５ｃは全て一方の側に配置され、第２連通孔１３５ａ〜１３５ｃは全て第１連通孔１２５ａ〜１２５ｃとは反対側に配置されている。
【００４２】
なお、図２〜図４における「幅方向」は、各図中の基点Ｏ（各ガス発生室の長さ方向への中心軸、即ち図１の一点鎖線と一致する）から第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０の円周に対する方向を意味するもので、例えば図３における角度θが幅方向になす角度となる。
【００４３】
上記した第１連通孔１２５ａ〜１２５ｃは、図５に示すように円周方向に３個配置され、第２連通孔１３５ａ〜１３５ｃは、図５に示すように円周方向に３個配置されているが、更に長さ方向に分離した状態で複数列（図５では４列）配置することができる。円周方向に配置する第１及び第２連通孔の個数は特に限定されず、それらは上記した幅方向への角度を考慮して適宜決定されるもので、例えば２〜４個程度を配置することができる。また、前記した長さ方向に配置する第１連通孔及び第２連通孔の個数は、例えばそれぞれ１〜４個を配置することができる。なお、図５はガス発生室１０８の概略斜視図であり、理解を容易にするため、ハウジング１０５の一部（第２ガス発生室１３０側）を切り欠いている。
【００４４】
また、上記した図２〜図５の形態において、第１及び第２連通孔の孔径は、円形とした場合に直径２〜１０ｍｍ程度にすることができる。
【００４５】
ボス１４５内に形成された点火手段室１１４は、第１点火室１１５と第２点火室１４１を有し、第１点火室は第１点火用イニシエータ１１７を収容し、第２点火室は第２点火用イニシエータ１４０を収容する。第１及び第２点火室は、イフレータハウジング１０２の幅方向に並列にかつ隣接して配置することができる。
【００４６】
第１点火用イニシエータ１１７と第２点火用イニシエータ１４０は、イニシエータカラー１４３を介してボス１４５に取り付けられており、ボス１４５は、接合部位１４６においてインフレータハウジング１０２に溶接等により固着されている。
【００４７】
伝火手段室１１０の一端側には、Ｏ−リング１７２を介して、伝火手段室１１０とインフレータハウジング１０２の内部空間１０３の両方にまたがって、作動時において主破裂板１７８を破壊するための図示した形状の発射体１７５が取り付けられている。図示するように、発射体１７５の先端部（主破裂板１７８側の部分）は、内部空間１０３内に位置している。
【００４８】
インフレータハウジング１０２の一端側にはディフューザ１８０が連結されており、ディフューザ１８０は、接合部位１８１において溶接により固着されている。ディフューザ１８０の発射体１７５に対向する端部側には、作動前におけるディフューザポート１８２への加圧媒質の移動経路を遮断する主閉鎖手段としての主破裂板１７８が取り付けられている。よって、作動前においては、この主破裂板１７８により、インフレータハウジング１０２の内部空間１０３とガス流入空間１５０とは完全に分離遮断されているので、加圧媒質の移動は阻止される。
【００４９】
ディフューザ１８０の他端側には、エアバッグに加圧媒質を送り込むための複数のディフューザポート１８２、微粒子を取り除くためのディフューザスクリーン１８６が設けられ、外表面側にはエアバッグモジュールと接続するためのスタッドボルト１９０が溶接により固着されている。
【００５０】
ハイブリッドインフレータ１００において、上記した各構成要素は、いずれも中心軸（図１中の一点鎖線）に対して、幅方向に対称となるように配置されていることが望ましいが、一部構成要素又は全ての構成要素が前記の中心軸に対して偏心して配置されていてもよい。
【００５１】
本発明のハイブリッドインフレータにおいては、以下に示すように第１ガス発生室と第２ガス発生室の配置関係を適宜変更することができる。
【００５２】
例えば、インフレータハウジング１０２内の両端に第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０を対向するように配置することができる。この場合、加圧媒質は第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０の間の空間部に充填する。
【００５３】
また例えば、インフレータハウジング１０２内において、伝火手段室１１０の周囲に第１ガス発生室１２０（又は第２ガス発生室１３０）を配置し、さらに第１ガス発生室１２０の周囲に第２ガス発生室１３０（又は第１ガス発生室１２０）を配置することができる。
【００５４】
本発明のエアバッグシステムは、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１００とエアバッグが収容されたモジュールケースとを備えたものである。ハイブリッドインフレータ１００は、第１点火用イニシエータ１１７と第２点火用イニシエータ１４０側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１９０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。
【００５５】
次に、図１を参照しながら、ハイブリッドインフレータ１００の動作を説明する。インフレータハウジング１０２内に高圧充填された加圧媒質は、ハイブリッドインフレータ１００の作動前において、それぞれ第１連通孔１２５及び第２連通孔１３５で連通された第１ガス発生室１２０及び第２ガス発生室１３０に流入し、さらに伝火孔１１８を経て伝火手段室１１０にも流入しており、それらを高圧でかつ等圧に保持している。また、発射体１７５は、同圧に保持された内部空間１０３と伝火手段室１１０にまたがって取り付けられているので、誤作動が防止される。
【００５６】
車両の衝突時、作動信号出力手段により、第１点火用イニシエータ１１７が作動点火し、第１破裂板１１９（第１連通路１１３を形成しているボス１４５に固着されている）を破って伝火手段室１１０内のブースター剤１１２を着火させ、高温のブースターガスを発生させる。
【００５７】
ブースターガスの発生により伝火手段室１１０の内圧が高まると、その圧力によって押圧された発射体１７５が移動し、鋭利な先端部分で主破裂板１７８を破裂させる。このとき、一部のブースターガスは、主破裂板１７８の破裂によってガス流入空間１５０に流入する。
【００５８】
ブースターガスの大部分は、伝火孔１１８から第１ガス発生室１２０内に流入し、第１ガス発生剤１２４を着火燃焼させて、所定量（第１ガス発生剤１２４の充填量に応じた量）の高温燃焼ガスを発生させる。このとき、第１ガス発生室１２０内は加圧媒質が流入して高圧に保持されているので第１ガス発生剤１２４の燃焼は安定している。なお、伝火手段室１１０及び第１ガス発生室１２０と、第２ガス発生室１３０とは、それぞれ筒状ハウジング１１１及び第２隔壁１３６により隔離されているので、第２ガス発生剤１３４が着火燃焼することはない。さらに、第１ガス発生室１２０の第１連通孔１２５と第２ガス発生室１３０の第２連通孔１３５との配置状態も、第１ガス発生剤１２４の燃焼により第２ガス発生剤１３４が着火燃焼しないように作用する。
【００５９】
その後、この高温燃焼ガスが第１連通孔１２５から流入してインフレータハウジング１０２内の圧力を高めるため、押圧された加圧媒質は、破裂した主破裂板１７８を経てガス流入空間１５０内に流入する。このようにしてガス流入空間１５０内に流入した加圧媒質は、さらにディフューザスクリーン１８６を経て、ディフューザポート１８２から噴射され、エアバッグモジュールに取り付けられたエアバッグを膨張させる。
【００６０】
さらに、第１点火用イニシエータ１３４の作動と同時に又は僅かに遅れて（約１０〜４０ｍｓ）、作動信号出力手段により第２点火用イニシエータ１４０が作動点火し、第２破裂板１３９（第２連通路１３３を形成するボス１４５に固着されている）を破って第２ガス発生室１３０内の第２ガス発生剤１３４を着火燃焼させ、所定量（第２ガス発生剤１３４の充填量に応じた量）の高温燃焼ガスを発生させる。このとき、第２ガス発生室１３０内は加圧媒質が流入して高圧に保持されているので第２ガス発生剤１３４の燃焼は安定している。
【００６１】
第２ガス発生剤１３４の燃焼により生じた高温燃焼ガスは、第２連通孔１３５からインフレータハウジング１０２内に流入して圧力を高め、押圧された残部の加圧媒質は、破裂した主破裂板１７８を経てガス流入空間１５０内に流入し、ディフューザポート１８２から噴射され、さらにエアバッグを膨張させる。
【００６２】
上記した一連のガス流の発生及び移動過程においては、以下のとおりにしてハイブリッドインフレータ外部へのミストの流出が防止される。
【００６３】
第１及び第２連通孔が図２に示す形態の場合、第１ガス発生室１２０において発生し、第１連通孔１２５ａ〜１２５ｃから流出した第１のガス流は、第１連通孔１２５ａ〜１２５ｃに対向するインフレータハウジング１０２の内壁面に衝突し、第１のガス流に含まれるミストの一部（第１のミスト）は当該衝突面に付着する。その後、ミスト量が減少した第１のガス流はインフレータハウジング１０２内をディフューザ１８０方向に移動する。次に、第２ガス発生室１３０で発生し、第２連通孔１３５ａ〜１３５ｃから流出した第２のガス流は、第２連通孔１３５ａ〜１３５ｃに対向するインフレータハウジングハウジング１０２の内壁面に衝突し、第２のガス流に含まれるミストの一部は当該衝突面に付着する。ただし、図１から明らかなとおり、第１連通孔１２５と第２連通孔１３５は長さ方向に異なる位置に形成されているので、第１のガス流と第２のガス流に含まれているミストの付着位置も異なる。
【００６４】
その後、ミスト量が減少した第２のガス流はインフレータハウジング１０２内をディフューザ１８０方向に移動するが、第１連通孔１２５ｂと第２連通孔１３５ｂは幅方向に１８０°異なる方向に形成されているので、第２ガス流は第１のミストが付着した箇所とは正反対側を通過するため、第２のガス流の通過により第１のミストが飛散して流出することがない。よって、全体としてミストの流出量が減少され、残部のミストはディフューザスクリーン１８６により阻止され、外部への流出が防止される。
【００６５】
第１及び第２連通孔が図３に示す形態の場合、各連通孔が相互に６０°異なる方向に形成されているため、第２連通孔１３５ａ〜１３５ｃから流出した第２のガス流は、第１連通孔１２５ａ〜１２５ｃから流出し、インフレータハウジング１０２の内壁面に付着したミストの上を通過することがない。よって、第２のガス流によって第１のミストが飛散して流出することがないので、図２の形態の場合よりも更にミストの流出量が減少される。
【００６６】
第１及び第２連通孔が図４に示す形態の場合、各連通孔が全て異なる方向に形成されており、かつガス発生室を２等分した場合に第１連通孔１２５ａ〜１２５ｃと第２連通孔１３５ａ〜１３５ｃが反対側に配置されているので、第２連通孔１３５ａ〜１３５ｃから流出した第２のガス流は、第１連通孔１２５ａ〜１２５ｃから流出し、インフレータハウジング１０２の内壁面に付着したミストの反対側を通過することになる。よって、図３に示す形態の場合よりも更にミストの流出量が減少される。
【００６７】
このように上記したハイブリッドインフレータは、２段階で燃焼ガスを発生させることによって、第１ガス発生室１２０の作用により、車両の衝突時におけるエアバッグ膨張動作の立ち遅れを防止するとともに、第２ガス発生室１３０の作用により、インフレータハウジング１０２内の加圧媒質を完全に排出して、安全上十分な程度にまでエアバッグを瞬時に膨張させることができる。さらに、ミストが発生した場合でも外部に流出することが防止される。
【００６８】
また、二つのガス発生室を有しているので、第１ガス発生室１２０のみから燃焼ガスを発生させたり、第１及び第２ガス発生室１２０、１３０から同時に燃焼ガスを発生させたり、第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０における燃焼ガス発生時間を所望間隔に適宜調整するような実施形態にも対応することができる。
【００６９】
なお、以上はガス発生器中に２つのガス発生室を有するハイブリッドインフレータの実施形態であるが、本発明は、ガス発生器が３以上のガス発生室を有するハイブリッドインフレータも含むものである。
【００７０】
【発明の効果】
本発明のハイブリッドインフレータは、二つのガス発生室を有していることにより、車両衝突時におけるエアバッグの膨張展開をより円滑にかつ確実にして、安全性を高めることができる。また、内部が高圧に保持されているので、ガス発生剤の燃焼が安定化する。また、ガス発生室を二つにした場合でも、それらの配置関係を調整することにより、ハイブリッドインフレータ自体の容量及び重量の増加を抑制することができる。さらに、ミストの外部への流出が防止されるので、ミストによるエアバッグの損傷が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のハイブリッドインフレータの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】 第１連通孔と第２連通孔の配置状態を説明するための、ハイブリッドインフレータの幅方向への断面図である。
【図３】 第１連通孔と第２連通孔の他の配置状態を説明するための、ハイブリッドインフレータの幅方向への断面図である。
【図４】 第１連通孔と第２連通孔の他の配置状態を説明するための、ハイブリッドインフレータの幅方向への断面図である。
【図５】 第１連通孔と第２連通孔の配置状態を説明するための、ガス発生器の概略斜視図である。
【符号の説明】
１００ ハイブリッドインフレータ
１０２ インフレータハウジング
１１０ 伝火手段室
１１４ 点火手段室
１１５ 第１点火室
１１７ 第１点火用イニシエータ
１２０ 第１ガス発生室
１２４ 第１ガス発生剤
１２５ 第１連通孔
１２５ａ〜１２５ｃ 第１連通孔
１３０ 第２ガス発生室
１３４ 第２ガス発生剤
１３５ 第２連通孔
１３５ａ〜１３５ｃ 第２連通孔
１４０ 第２点火用イニシエータ
１４１ 第２点火室
１５０ ガス流入空間
１６０ 筒状部材
１６２ ガス流路
１７５ 発射体
１７８ 主破裂板
１８０ ディフューザ
１８２ ディフューザポート
１９０ スタッドボルト
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車両の膨張式安全システムに関し、より詳しくはエアバッグを迅速に膨張させることができ、しかもミストが外部に流出することのない多段膨張式ハイブリッドインフレータ及びそれを用いたエアバッグシステムに関する。
【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のインフレータの発展に伴い、加圧ガスと固形ガス発生剤とを併用するハイブリッドインフレータが注目されている。ハイブリッドインフレータにおいて、主たる設計要件はエアバッグが効果的に作動するように所定の時間で所定の量だけ膨張させねばならないことであり、従来その構造について種々の提案がなされている（例えば特開平８−２８２４２７号公報参照）。かかるハイブリッドインフレータは自動車両を対象とするため、自動車両の重量に影響を及ぼすインフレータの重量及び寸法が重要な設計要件となる。
【０００３】
また、加圧ガスと固形ガス発生剤の組合せ、例えば、過塩素酸塩系のガス発生剤を使用して、加圧ガスに酸素を含ませない構造にしたハイブリッドインフレータの場合には、ガス発生剤の燃焼によって乗員に有害な微少物（ミスト）が発生することがあるが、このようなミストはスクリーン等で除去され、外部への流出が防止される。
【０００４】
本発明の目的は、インフレータの重量を増加させることなく、エアバッグを迅速に膨張させ、乗員に有害なミストを外部に流出させないための新たな防止手段を備えた多段膨張式ハイブリッド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である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インフレータハウジングと、インフレータハウジング内に収容されたガス発生器と、ガス発生器に接続された点火手段室とを有する、エアバッグを備えた車両の膨張式安全システムのための多段膨張式ハイブリッドインフレータであって、前記インフレータハウジング内に不活性ガスを含む加圧媒質が充填され、ガス発生器がそれぞれガス発生手段を含む第１ガス発生室と第２ガス発生室とを有しており、さらに第１ガス発生室とインフレータハウジングとを連通する複数の第１連通孔と、第２ガス発生室とインフレータハウジングとを連通する複数の第２連通孔が、それぞれの一部又は全部がインフレータハウジングの幅方向に異なる方向になるように形成されている多段膨張式ハイブリッドインフレータ（以下「ハイブリッドインフレータ」という）を提供する。
【０００６】
さらに、上記のハイブリッドインフレータにおいて、作動前において外部への排出口に至る加圧媒質の移動経路を遮断する主閉鎖手段と、作動時において前記主閉鎖手段を破壊するための圧力を利用した発射体を有しており、前記発射体の先端部がインフレータハウジング内の加圧媒質が充填された空間と同一の空間に位置しているハイブリッドインフレータ（請求項２記載のハイブリッドインフレータ）を提供する。
【０００７】
上記発明において、「第１ガス発生室とインフレータハウジングとを連通する複数の第１連通孔と、第２ガス発生室とインフレータハウジングとを連通する複数の第２連通孔が、それぞれの一部又は全部がインフレータハウジングの幅方向に異なる方向になるように形成されている」とは、複数の第１連通孔と複数の第２連通孔のうち、幅方向に同一の方向に形成されているものと異なる方向に形成されているものを含んでいることを意味する。例えば、第１連通孔と第２連通孔がそれぞれ６個ずつある場合、１個が異なる方向で５個が同一の方向の場合から５個が異なる方向で１個が同一の方向の場合が含まれ、更には６個全てが異なる方向の場合が含まれる。なお、本発明において「幅方向」とは、第１ガス発生室と第２ガス発生室の幅方向の断面が円形の場合、各ガス発生室の長さ方向への中心軸を基点としたときの第１ガス発生室と第２ガス発生室の円周に対する方向を意味するものである。
【０００８】
本発明のハイブリッドインフレータにおいては、複数の第１連通孔と複数の第２連通孔は、インフレータハウジングの幅方向に０〜１８０°の範囲の角度をなすように形成されていることが好ましい。この場合、０°は同一の方向に形成されている場合を意味する。
【０００９】
また本発明のハイブリッドインフレータにおいては、複数の第１連通孔と複数の第２連通孔は、インフレータハウジングの幅方向に６０〜１８０°の範囲の角度をなすように形成されていることがより好ましい。この場合には、複数の第１連通孔と複数の第２連通孔の全てが、前記角度範囲をなすようにして異なる方向に形成されていることを意味する。
【００１０】
上記した複数の第１の連通孔と複数の第２の連通孔は、それぞれ円周方向に複数個配置し、かつ長さ方向に分離した状態で複数列配置することができる。
【００１１】
なお、第１ガス発生室と第２ガス発生室が上記したような複数の第１連通孔と複数の第２連通孔を有する場合、インフレータハウジング内において、第１ガス発生室と第２ガス発生室は同心円に配置されていてもよいし、互いに偏心して配置されていてもよい。
【００１２】
このように複数の第１連通孔と複数の第２連通孔が、少なくとも１つが異なる方向になるように形成されているか又は全てが幅方向に異なる方向になるように形成されているとき、ガス発生手段の燃焼により第１ガス発生室において発生した第１のガス流がミストを含む場合、第１のガス流は第１連通孔に対向するインフレータハウジング内壁に衝突するので、ミストの一部は当該衝突面に付着する。一方、続いてガス発生手段の燃焼により第２ガス発生室で発生した第２のガス流がミストを含む場合、第２のガス流は第２連通孔に対向するインフレータハウジング内壁に衝突するので、ミストの一部は当該衝突面に付着し、ミスト量が減少した第２のガス流はインフレータハウジング内を移動していく。このとき、第１連通孔と第２連通孔が幅方向に異なる方向に形成されている場合、第２のガス流は第１連通孔に対向するインフレータハウジング内壁に付着したミスト上を通過しないため、当該ミストを飛散させることがない。第１連通孔と第２連通孔の一部が同一の方向に形成されている場合でも、ミストの一部が飛散されるだけであるので、全体としてのミストの飛散量を減少させることができる。
【００１３】
なお、本発明のハイブリッドインフレータにおいては、ミストの外部流出防止手段として、上記した第１連通孔と第２連通孔の形成方向を調整する手段と共に、少なくとも第１連通孔とそれに対向するインフレータハウジングとの間に、ガス流を阻害できる板状又は筒状の阻害手段を設けることができる。
【００１４】
また本発明のハイブリッドインフレータにおいては、第１ガス発生室とインフレータハウジングが連通され、かつ第２ガス発生室とインフレータハウジングが連通されている構造にすることができる。
【００１５】
また本発明のハイブリッドインフレータにおいては、第１ガス発生室と第２ガス発生室において発生したガスのインフレータハウジングへの流入経路をそれぞれ独立させた構造にすることができる。
【００１６】
また本発明のハイブリッドインフレータは、第１ガス発生室において発生したガスが、独立した流入経路を通ってガス流としてインフレータハウジング内を一方向に流れて行くとき、第２ガス発生室の流入経路が、第１ガス発生室の流入経路に対して前記ガス流の逆方向側に位置している構造にすることができる。
【００１７】
本発明のハイブリッドインフレータにおいては、第１ガス発生室と第２ガス発生室の配置状態を適宜設定することができ、例えば、インフレータハウジングの長さ方向に直列にかつ隣接して配置されているもの、インフレータハウジングの長さ方向に直列にかつ対向して配置されているもの又は第１ガス発生室と第２ガス発生室がインフレータハウジングの幅方向に並列にかつ隣接して又は離して配置されているものにすることができるが、これらの中でもインフレータハウジングの長さ方向に直列にかつ隣接して配置されているものが望ましい。
【００１８】
本発明のハイブリッドインフレータでは、加圧媒質として、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にすることができる。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、不良品の流通が防止されるため好ましい。加圧媒質の充填圧力は、好ましくは１０，０００〜５０，０００ｋＰａ、より好ましくは３０，０００〜５０，０００ｋＰａである。
【００１９】
ガス発生剤（第１ガス発生室に収容する第１ガス発生剤と、第２ガス発生室に収容する第２ガス発生剤）は、例えば、燃料及び酸化剤又は燃料、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、インフレータから排出されるミストの量を大幅に低減できる。
【００２０】
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。
【００２１】
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。酸化剤の配合量は、燃料１００重量部に対して、好ましくは１０〜８０重量部、より好ましくは２０〜５０重量部である。
【００２２】
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。スラグ形成剤の配合量は、燃料１００重量部に対して、好ましくは０〜５０重量部、より好ましくは１〜１０重量部である。
【００２３】
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。結合剤の配合量は、燃料１００重量部に対して、好ましくは０〜３０重量部、より好ましくは３〜１０重量部である。
【００２４】
さらに本発明は、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、ケース内に上記の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ケースとを備えたエアバッグシステムであって、エアバッグの膨張速度を調節できるように設定されているエアバッグシステムを提供する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を示した図面により、本発明を詳しく説明する。図１は、ハイブリッドインフレータ１００の一実施形態の長さ方向への断面図である。
【００２６】
図１に基づいて、ハイブリッドインフレータ１００を説明する。図１に示すように、インフレータハウジング１０２は筒状の耐圧性容器からなり、内部空間１０３は加圧媒質が充填され、高圧に保持されている。加圧媒質は、通常はインフレータハウジング１０２の一端側に接続されたボス１４５に形成された細孔１０７から充填し、前記細孔は加圧媒質の充填後にシールピン１０９により閉塞する。インフレータハウジング１０２は、ディフューザ１８０側の端部近傍を除いた残部外形を均一径の形状（くびれ等のないフラットな外形）にすることができる。
【００２７】
ガス発生器１０８は、伝火手段室１１０、その周囲において、インフレータハウジング１０２の長さ方向に直列にかつ隣接して配置された第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０とを有している。このガス発生器１０８は、インフレータハウジング１０２内に配置され、その長さ方向の一端において、ボス１４５に溶接により固着されている。
【００２８】
伝火手段室１１０は、筒状のハウジング１１１から形成されており、ブースター剤（伝火薬）１１２が充填されたブースターカップ１１６と第１閉鎖手段としての第１破裂板１１９により閉鎖された第１連通路１１３を介して、第１点火用イニシエータ１１７に連結されている。伝火手段室１１０は、伝火孔１１８により第１ガス発生室１２０と連通されている。
【００２９】
第１ガス発生室１２０は、伝火手段室１１０の周囲に配置されており、筒状のハウジング１０５、伝火手段室１１０のハウジング１１１、第１隔壁１２６及び第２隔壁１３６から形成されており、内部に所要量のガス発生手段としての第１ガス発生剤１２４が収容されている。第１ガス発生室１２０とインフレータハウジング１０２は、スクリーン１２７を介して第１連通孔１２５により連通されている。
【００３０】
第２ガス発生室１３０は、筒状のハウジング１０５、伝火手段室１１０のハウジング１１１、第２隔壁１３６及びボス１４５（及び第２破裂板１３９）から形成されており、その内部に所要量のガス発生手段としての第２ガス発生剤１３４が収容されている。第２ガス発生室１３０とインフレータハウジング１０２は、スクリーン１３７を介して第２連通孔１３５により連通されている。第２ガス発生室１３０は、第２閉鎖手段としての第２破裂板１３９により閉鎖された第２連通路１３３を介して、第２点火用イニシエータ１４０に連結されている。
【００３１】
第２ガス発生剤１３４の量は、第１ガス発生剤１２４と同量又は第１ガス発生剤１２４の量よりも多くしたり少なくしたりすることができ、形状及び組成は同一でも異なっていてもよい。また、第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０の容積は同一でも異なっていてもよく、隔壁１２６と隔壁１３６により調整することができる。
【００３２】
上記のとおり、伝火手段室１１０が第１ガス発生室１２０に連通され、第１ガス発生室１２０がインフレータハウジング１０２と連通されており、さらに第２ガス発生室１３０がインフレータハウジング１０２と連通されているため、伝火手段室１１０、第１ガス発生室１２０及び第２ガス発生室１３０は、いずれも高圧、即ちインフレータハウジング１０２内部（内部空間１０３）と同じ圧力に保持されている。
【００３３】
第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０は、インフレータハウジング１０２の長さ方向に、直列にかつ隣接して配置されている。このように直列に配置することにより、ガス発生室を二つにした場合でもハイブリッドインフレータ全体の大きさをコンパクトにし、重量増加を抑制できる。
【００３４】
第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０は、それぞれにおいて第１ガス発生剤１２４と第２ガス発生剤１３４が燃焼して発生したガスがインフレータハウジング１０２に流入する経路が独立した経路となっている。即ち、第１ガス発生室１２０において発生したガスは、スクリーン１２７を介して第１連通孔１２５からインフレータハウジング１０２に流入し、第２ガス発生室１３０において発生したガスは、スクリーン１３７を介して第２連通孔１３５からインフレータハウジング１０２に流入する。
【００３５】
また、第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０は、第１ガス発生室１２０において発生したガスが、流入経路である第１連通孔１２５を通ってガス流としてインフレータハウジング１０２内をディフューザポート１８２方向に流れて行くとき、第２ガス発生室１３０の流入経路である第２連通孔１３５は、第１ガス発生室１２０の流入経路である第１連通孔１２５に対して前記ガス流の逆方向側に位置している。
【００３６】
このようにして第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０を配置することにより、第１ガス発生室１２０の燃焼の影響を第２ガス発生室１３０に及ぼさないようにできる。このような配置は、特に加圧媒質に酸素を含まない場合において、第１ガス発生室１２０の燃焼による影響を第２ガス発生室１３０に及ぼさない点で有効となる。なお、第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０の配置順序は逆の順序でもよい。
【００３７】
次に、図２、図３及び図４に基づいて、第１ガス発生室１２０の第１連通孔１２５と第２ガス発生室１３０の第２連通孔１３５の形成方向について説明する。なお、図２、図３及び図４は、連通孔の形成方向を説明するためだけに用いるもので、第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０の容積、形状、配置状態を示すものではない。
【００３８】
図２、図３及び図４において、第１ガス発生室１２０には、それぞれ異なる方向に３つの第１連通孔１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃが形成されており、第２ガス発生室１３０には、それぞれ異なる方向に３つの第２連通孔１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃが形成されている。
【００３９】
図２においては、第１連通孔１２５ａと第２連通孔１３５ａ、第１連通孔１２５ｃと第２連通孔１３５ｃの幅方向への角度は０°であり、第１連通孔１２５ｂと第２連通孔１３５ｂの幅方向への角度は１８０°である。この場合、第１連通孔１２５ａ、１２５ｃと第２連通孔１３５ｂの幅方向への角度は９０°となり、第１連通孔１２５ｂと第２連通孔１３５ａ、１３５ｃの幅方向への角度は９０°となるので、全体として見れば幅方向に０〜１８０°の角度をなしていることになる。
【００４０】
図３においては、第１連通孔１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃと、第２連通孔１３５ａ、１３５ｂ、１３５ｃは、全て幅方向に異なる方向で、かつ同じ角度（６０°）をなすように形成されている。この場合、例えば第１連通孔１２５ａと第２連通孔１３５ｃの幅方向への角度は１８０°になるので、全体として見れば幅方向に６０〜１８０°の角度をなしていることになる。
【００４１】
図４においては、第１連通孔１２５ａと第２連通孔１３５ａの幅方向への角度は６０°であり、第１連通孔１２５ｂと第２連通孔１３５ｂの幅方向への角度は１８０°であり、第１連通孔１２５ｃと第２連通孔１３５ｃの幅方向への角度は６０°である。この場合、例えば、第１連通孔１２５ａと第２連通孔１３５ａの幅方向への角度は９０°になるが、全体として見れば幅方向に６０〜１８０°の角度をなしていることになる。この図４に示す形態の場合、第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０とを図４中の一点鎖線で示すように幅方向に２等分したとき、第１連通孔１２５ａ〜１２５ｃは全て一方の側に配置され、第２連通孔１３５ａ〜１３５ｃは全て第１連通孔１２５ａ〜１２５ｃとは反対側に配置されている。
【００４２】
なお、図２〜図４における「幅方向」は、各図中の基点Ｏ（各ガス発生室の長さ方向への中心軸、即ち図１の一点鎖線と一致する）から第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０の円周に対する方向を意味するもので、例えば図３における角度θが幅方向になす角度となる。
【００４３】
上記した第１連通孔１２５ａ〜１２５ｃは、図５に示すように円周方向に３個配置され、第２連通孔１３５ａ〜１３５ｃは、図５に示すように円周方向に３個配置されているが、更に長さ方向に分離した状態で複数列（図５では４列）配置することができる。円周方向に配置する第１及び第２連通孔の個数は特に限定されず、それらは上記した幅方向への角度を考慮して適宜決定されるもので、例えば２〜４個程度を配置することができる。また、前記した長さ方向に配置する第１連通孔及び第２連通孔の個数は、例えばそれぞれ１〜４個を配置することができる。なお、図５はガス発生室１０８の概略斜視図であり、理解を容易にするため、ハウジング１０５の一部（第２ガス発生室１３０側）を切り欠いている。
【００４４】
また、上記した図２〜図５の形態において、第１及び第２連通孔の孔径は、円形とした場合に直径２〜１０ｍｍ程度にすることができる。
【００４５】
ボス１４５内に形成された点火手段室１１４は、第１点火室１１５と第２点火室１４１を有し、第１点火室は第１点火用イニシエータ１１７を収容し、第２点火室は第２点火用イニシエータ１４０を収容する。第１及び第２点火室は、イフレータハウジング１０２の幅方向に並列にかつ隣接して配置することができる。
【００４６】
第１点火用イニシエータ１１７と第２点火用イニシエータ１４０は、イニシエータカラー１４３を介してボス１４５に取り付けられており、ボス１４５は、接合部位１４６においてインフレータハウジング１０２に溶接等により固着されている。
【００４７】
伝火手段室１１０の一端側には、Ｏ−リング１７２を介して、伝火手段室１１０とインフレータハウジング１０２の内部空間１０３の両方にまたがって、作動時において主破裂板１７８を破壊するための図示した形状の発射体１７５が取り付けられている。図示するように、発射体１７５の先端部（主破裂板１７８側の部分）は、内部空間１０３内に位置している。
【００４８】
インフレータハウジング１０２の一端側にはディフューザ１８０が連結されており、ディフューザ１８０は、接合部位１８１において溶接により固着されている。ディフューザ１８０の発射体１７５に対向する端部側には、作動前におけるディフューザポート１８２への加圧媒質の移動経路を遮断する主閉鎖手段としての主破裂板１７８が取り付けられている。よって、作動前においては、この主破裂板１７８により、インフレータハウジング１０２の内部空間１０３とガス流入空間１５０とは完全に分離遮断されているので、加圧媒質の移動は阻止される。
【００４９】
ディフューザ１８０の他端側には、エアバッグに加圧媒質を送り込むための複数のディフューザポート１８２、微粒子を取り除くためのディフューザスクリーン１８６が設けられ、外表面側にはエアバッグモジュールと接続するためのスタッドボルト１９０が溶接により固着されている。
【００５０】
ハイブリッドインフレータ１００において、上記した各構成要素は、いずれも中心軸（図１中の一点鎖線）に対して、幅方向に対称となるように配置されていることが望ましいが、一部構成要素又は全ての構成要素が前記の中心軸に対して偏心して配置されていてもよい。
【００５１】
本発明のハイブリッドインフレータにおいては、以下に示すように第１ガス発生室と第２ガス発生室の配置関係を適宜変更することができる。
【００５２】
例えば、インフレータハウジング１０２内の両端に第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０を対向するように配置することができる。この場合、加圧媒質は第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０の間の空間部に充填する。
【００５３】
また例えば、インフレータハウジング１０２内において、伝火手段室１１０の周囲に第１ガス発生室１２０（又は第２ガス発生室１３０）を配置し、さらに第１ガス発生室１２０の周囲に第２ガス発生室１３０（又は第１ガス発生室１２０）を配置することができる。
【００５４】
本発明のエアバッグシステムは、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１００とエアバッグが収容されたモジュールケースとを備えたものである。ハイブリッドインフレータ１００は、第１点火用イニシエータ１１７と第２点火用イニシエータ１４０側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１９０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。
【００５５】
次に、図１を参照しながら、ハイブリッドインフレータ１００の動作を説明する。インフレータハウジング１０２内に高圧充填された加圧媒質は、ハイブリッドインフレータ１００の作動前において、それぞれ第１連通孔１２５及び第２連通孔１３５で連通された第１ガス発生室１２０及び第２ガス発生室１３０に流入し、さらに伝火孔１１８を経て伝火手段室１１０にも流入しており、それらを高圧でかつ等圧に保持している。また、発射体１７５は、同圧に保持された内部空間１０３と伝火手段室１１０にまたがって取り付けられているので、誤作動が防止される。
【００５６】
車両の衝突時、作動信号出力手段により、第１点火用イニシエータ１１７が作動点火し、第１破裂板１１９（第１連通路１１３を形成しているボス１４５に固着されている）を破って伝火手段室１１０内のブースター剤１１２を着火させ、高温のブースターガスを発生させる。
【００５７】
ブースターガスの発生により伝火手段室１１０の内圧が高まると、その圧力によって押圧された発射体１７５が移動し、鋭利な先端部分で主破裂板１７８を破裂させる。このとき、一部のブースターガスは、主破裂板１７８の破裂によってガス流入空間１５０に流入する。
【００５８】
ブースターガスの大部分は、伝火孔１１８から第１ガス発生室１２０内に流入し、第１ガス発生剤１２４を着火燃焼させて、所定量（第１ガス発生剤１２４の充填量に応じた量）の高温燃焼ガスを発生させる。このとき、第１ガス発生室１２０内は加圧媒質が流入して高圧に保持されているので第１ガス発生剤１２４の燃焼は安定している。なお、伝火手段室１１０及び第１ガス発生室１２０と、第２ガス発生室１３０とは、それぞれ筒状ハウジング１１１及び第２隔壁１３６により隔離されているので、第２ガス発生剤１３４が着火燃焼することはない。さらに、第１ガス発生室１２０の第１連通孔１２５と第２ガス発生室１３０の第２連通孔１３５との配置状態も、第１ガス発生剤１２４の燃焼により第２ガス発生剤１３４が着火燃焼しないように作用する。
【００５９】
その後、この高温燃焼ガスが第１連通孔１２５から流入してインフレータハウジング１０２内の圧力を高めるため、押圧された加圧媒質は、破裂した主破裂板１７８を経てガス流入空間１５０内に流入する。このようにしてガス流入空間１５０内に流入した加圧媒質は、さらにディフューザスクリーン１８６を経て、ディフューザポート１８２から噴射され、エアバッグモジュールに取り付けられたエアバッグを膨張させる。
【００６０】
さらに、第１点火用イニシエータ１３４の作動と同時に又は僅かに遅れて（約１０〜４０ｍｓ）、作動信号出力手段により第２点火用イニシエータ１４０が作動点火し、第２破裂板１３９（第２連通路１３３を形成するボス１４５に固着されている）を破って第２ガス発生室１３０内の第２ガス発生剤１３４を着火燃焼させ、所定量（第２ガス発生剤１３４の充填量に応じた量）の高温燃焼ガスを発生させる。このとき、第２ガス発生室１３０内は加圧媒質が流入して高圧に保持されているので第２ガス発生剤１３４の燃焼は安定している。
【００６１】
第２ガス発生剤１３４の燃焼により生じた高温燃焼ガスは、第２連通孔１３５からインフレータハウジング１０２内に流入して圧力を高め、押圧された残部の加圧媒質は、破裂した主破裂板１７８を経てガス流入空間１５０内に流入し、ディフューザポート１８２から噴射され、さらにエアバッグを膨張させる。
【００６２】
上記した一連のガス流の発生及び移動過程においては、以下のとおりにしてハイブリッドインフレータ外部へのミストの流出が防止される。
【００６３】
第１及び第２連通孔が図２に示す形態の場合、第１ガス発生室１２０において発生し、第１連通孔１２５ａ〜１２５ｃから流出した第１のガス流は、第１連通孔１２５ａ〜１２５ｃに対向するインフレータハウジング１０２の内壁面に衝突し、第１のガス流に含まれるミストの一部（第１のミスト）は当該衝突面に付着する。その後、ミスト量が減少した第１のガス流はインフレータハウジング１０２内をディフューザ１８０方向に移動する。次に、第２ガス発生室１３０で発生し、第２連通孔１３５ａ〜１３５ｃから流出した第２のガス流は、第２連通孔１３５ａ〜１３５ｃに対向するインフレータハウジングハウジング１０２の内壁面に衝突し、第２のガス流に含まれるミストの一部は当該衝突面に付着する。ただし、図１から明らかなとおり、第１連通孔１２５と第２連通孔１３５は長さ方向に異なる位置に形成されているので、第１のガス流と第２のガス流に含まれているミストの付着位置も異なる。
【００６４】
その後、ミスト量が減少した第２のガス流はインフレータハウジング１０２内をディフューザ１８０方向に移動するが、第１連通孔１２５ｂと第２連通孔１３５ｂは幅方向に１８０°異なる方向に形成されているので、第２ガス流は第１のミストが付着した箇所とは正反対側を通過するため、第２のガス流の通過により第１のミストが飛散して流出することがない。よって、全体としてミストの流出量が減少され、残部のミストはディフューザスクリーン１８６により阻止され、外部への流出が防止される。
【００６５】
第１及び第２連通孔が図３に示す形態の場合、各連通孔が相互に６０°異なる方向に形成されているため、第２連通孔１３５ａ〜１３５ｃから流出した第２のガス流は、第１連通孔１２５ａ〜１２５ｃから流出し、インフレータハウジング１０２の内壁面に付着したミストの上を通過することがない。よって、第２のガス流によって第１のミストが飛散して流出することがないので、図２の形態の場合よりも更にミストの流出量が減少される。
【００６６】
第１及び第２連通孔が図４に示す形態の場合、各連通孔が全て異なる方向に形成されており、かつガス発生室を２等分した場合に第１連通孔１２５ａ〜１２５ｃと第２連通孔１３５ａ〜１３５ｃが反対側に配置されているので、第２連通孔１３５ａ〜１３５ｃから流出した第２のガス流は、第１連通孔１２５ａ〜１２５ｃから流出し、インフレータハウジング１０２の内壁面に付着したミストの反対側を通過することになる。よって、図３に示す形態の場合よりも更にミストの流出量が減少される。
【００６７】
このように上記したハイブリッドインフレータは、２段階で燃焼ガスを発生させることによって、第１ガス発生室１２０の作用により、車両の衝突時におけるエアバッグ膨張動作の立ち遅れを防止するとともに、第２ガス発生室１３０の作用により、インフレータハウジング１０２内の加圧媒質を完全に排出して、安全上十分な程度にまでエアバッグを瞬時に膨張させることができる。さらに、ミストが発生した場合でも外部に流出することが防止される。
【００６８】
また、二つのガス発生室を有しているので、第１ガス発生室１２０のみから燃焼ガスを発生させたり、第１及び第２ガス発生室１２０、１３０から同時に燃焼ガスを発生させたり、第１ガス発生室１２０と第２ガス発生室１３０における燃焼ガス発生時間を所望間隔に適宜調整するような実施形態にも対応することができる。
【００６９】
なお、以上はガス発生器中に２つのガス発生室を有するハイブリッドインフレータの実施形態であるが、本発明は、ガス発生器が３以上のガス発生室を有するハイブリッドインフレータも含むものである。
【００７０】
【発明の効果】
本発明のハイブリッドインフレータは、二つのガス発生室を有していることにより、車両衝突時におけるエアバッグの膨張展開をより円滑にかつ確実にして、安全性を高めることができる。また、内部が高圧に保持されているので、ガス発生剤の燃焼が安定化する。また、ガス発生室を二つにした場合でも、それらの配置関係を調整することにより、ハイブリッドインフレータ自体の容量及び重量の増加を抑制することができる。さらに、ミストの外部への流出が防止されるので、ミストによるエアバッグの損傷が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のハイブリッドインフレータの一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】 第１連通孔と第２連通孔の配置状態を説明するための、ハイブリッドインフレータの幅方向への断面図である。
【図３】 第１連通孔と第２連通孔の他の配置状態を説明するための、ハイブリッドインフレータの幅方向への断面図である。
【図４】 第１連通孔と第２連通孔の他の配置状態を説明するための、ハイブリッドインフレータの幅方向への断面図である。
【図５】 第１連通孔と第２連通孔の配置状態を説明するための、ガス発生器の概略斜視図である。
【符号の説明】
１００ ハイブリッドインフレータ
１０２ インフレータハウジング
１１０ 伝火手段室
１１４ 点火手段室
１１５ 第１点火室
１１７ 第１点火用イニシエータ
１２０ 第１ガス発生室
１２４ 第１ガス発生剤
１２５ 第１連通孔
１２５ａ〜１２５ｃ 第１連通孔
１３０ 第２ガス発生室
１３４ 第２ガス発生剤
１３５ 第２連通孔
１３５ａ〜１３５ｃ 第２連通孔
１４０ 第２点火用イニシエータ
１４１ 第２点火室
１５０ ガス流入空間
１６０ 筒状部材
１６２ ガス流路
１７５ 発射体
１７８ 主破裂板
１８０ ディフューザ
１８２ ディフューザポート
１９０ スタッドボルト
Claims (6)
- インフレータハウジングと、インフレータハウジング内に収容されたガス発生器と、ガス発生器に接続された点火手段室とを有する、エアバッグを備えた車両の膨張式安全システムのための多段膨張式ハイブリッドインフレータであって、
インフレータハウジングの一端側にはガス排出口となるディフューザポートを有するディフューザが取り付けられており、
前記インフレータハウジング内に不活性ガスを含む加圧媒質が充填され、
ガス発生器がそれぞれガス発生手段を含む第１ガス発生室と第２ガス発生室とを有し、第１ガス発生室と第２ガス発生室が、インフレータハウジングの長さ方向に直列にかつ隣接して、同心になるように配置されており、
さらに第１ガス発生室とインフレータハウジングとを連通する複数の第１連通孔と、第２ガス発生室とインフレータハウジングとを連通する複数の第２連通孔が、第１ガス発生室と第２ガス発生室をそれぞれ長さ方向に２等分したとき、複数の第１連通孔の全てが幅方向に一方の側に配置され、複数の第２連通孔の全てが幅方向に他方の側に配置されており、
第１ガス発生室において発生し、第１連通孔から流出した第１のガス流は、第１連通孔に対向するインフレータハウジングの内壁面に衝突し、第１のガス流に含まれるミストの一部は当該衝突面に付着し、
第２ガス発生室で発生し、第２連通孔から流出した第２のガス流は、第２連通孔に対向するインフレータハウジングハウジングの内壁面に衝突し、第２のガス流に含まれるミストの一部は当該衝突面に付着する、
多段膨張式ハイブリッドインフレータ。 - 請求項１記載の多段膨張式ハイブリッドインフレータにおいて、作動前において外部への排出口に至る加圧媒質の移動経路を遮断する主閉鎖手段と、作動時において前記主閉鎖手段を破壊するための圧力を利用した発射体を有しており、前記発射体の先端部がインフレータハウジング内の加圧媒質が充填された空間と同一の空間に位置している多段膨張式ハイブリッドインフレータ。
- 点火手段室が、それぞれ点火手段を含む第１点火室と第２点火室を有し、第１点火室が第１ガス発生室とは第１連通路を介して連通し、かつ第１点火手段の作動前では第１連通路は第１閉鎖手段によって閉鎖され、第２点火室が第２ガス発生室とは第２連通路を介して連通し、かつ点火手段の作動前では第２連通路は第２閉鎖手段によって閉鎖されている請求項１又は２記載の多段膨張式ハイブリッドインフレータ。
- 第１点火室と第２点火室がインフレータハウジングの幅方向に並列にかつ隣接して配置されている請求項３記載の多段膨張式ハイブリッドインフレータ。
- ガス発生器がさらに伝火手段室を有しており、伝火手段室と第１ガス発生室が連通されている請求項１〜３のいずれか１記載の多段膨張式ハイブリッドインフレータ。
- 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、ケース内に請求項１〜５のいずれか１記載の多段膨張式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ケースとを備えたエアバッグシステムであって、エアバッグの膨張速度を調節できるように設定されているエアバッグシステム。
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