JP4576292B2 - エアバッグ用ガス発生器 - Google Patents

Description

本発明は、エアバッグ用ガス発生器に関する。

衝突の衝撃の大小や、乗員の体格などによりエアバッグの展開速度や膨らみ程度を調整し、ガス発生器の小型軽量化を達成する観点からは、デュアルタイプで、固形ガス発生剤を使用するパイロタイプのガス発生器が好ましい。この種のガス発生器では、固形ガス発生剤を隔離された燃焼室に配置し、各々のガス発生剤の着火・燃焼タイミングを調整する方法が採用されている。

また、ガス発生器が搭載される車両や組み合わせるエアバッグ容量（運転席用又は助手席用エアバッグモジュールなど）によって、出力や各々の燃焼室から発生するガス量（モル数）を変化させることで出力パターンを変化させる必要がある。そして、出力パターンを変化させる場合は、各燃焼室に充填されるガス発生剤量や形状も変化させることがある。

しかし、コスト低減や工程・品質管理の観点からは、ガス発生剤の充填量や形状の変化に応じて、部品を使い分けることは好ましいものではない。例えば、燃焼室内部にリテーナを配置して、リテーナの位置を調整することにより、燃焼室の容量をガス発生剤の充填量に応じた適正容量に調整することが考えられるが、ガス発生剤が存在しない無駄な空間が発生するため、ガス発生器の小型・軽量化の要請には反するものとなる。
特開２００５−８０９３号公報

特許文献１には、２つの独立した燃焼室が軸方向に配列したガス発生器で、各燃焼室内部には、ガス発生剤とそれを点火する点火手段が配置されたものが開示されている。燃焼室内のガス発生剤は、リテーナによって保持されている。燃焼室は、充填されるガス発生剤量の違い（即ち、ガス発生剤の仕様の違いに起因する違い）によって充填体積に差が発生することを見込んで大きく形成されており、その中で発生した隙間を前記リテーナの固定位置を変化させることで吸収する（即ち、リテーナーで押圧して隙間をなくすことで、嵩張りをなくし、ガス発生剤を密に充填できる）。しかし、ガス発生剤の充填量が少ないときなど、燃焼室に無駄な空間が発生するため、小出力のガス発生器であってもハウジングの大きさは小さくならない。

本発明は、別部品を付加することなく、第２ガス発生剤の充填量や形状の変更にも容易に対応することができ、小型化もできるエアバッグ用ガス発生器を提供することを課題とする。

本発明は、課題の解決手段として、
周壁に複数の第１ガス排出口を有するカップ形状の第１ハウジングの内部に、燃焼によりガスを発生させる第１ガス発生剤と、前記第１ガス発生剤を着火燃焼させる第１点火手段が配置された第１ガス発生部と、
周壁に複数の第２ガス排出口を有するカップ形状の第２ハウジングの内部に、燃焼によりガスを発生させる第２ガス発生剤と、前記第２ガス発生剤を着火燃焼させる第２点火手段が配置された第２ガス発生部とを有し、
前記第１ガス発生部と前記第２ガス発生部が、前記第２ハウジングの開口部に、前記第１ハウジングが底面側から挿入された状態で一体化されており、
前記第２ハウジング内の前記第２ガス発生剤の充填量に応じて、前記第１ハウジングの挿入長さが調整されている、エアバッグ用ガス発生器を提供する。

カップ状の第２ハウジングの開口部に、同じくカップ状の第１ハウジングを底面側から所定長さだけ挿入することで（即ち、カップ状の第１ハウジングにカップ状の第２ハウジングを被せることで）、第２ハウジングの底面及び周壁と第１ハウジングの底面により、第２ハウジングが囲まれることになるため、前記第１ハウジングの底面の位置により第２ハウジングの容量が調整される。

第１ハウジングの挿入長さ、即ち第２ハウジングの容量は、第２ハウジング内に充填された第２ガス発生剤の量に応じて、第２ガス発生剤が密に充填された状態（外部から加えられる振動により、第２ガス発生剤が動かないような状態）になるように調整される。よって、例えば、ガス発生剤の充填量の違いにより、ガス発生部（即ち燃焼室内）に隙間が生じる場合があるが、第１ハウジングの挿入長さを調整することにより、前記した隙間をなくし、嵩張りもなくすことができる。

このようにして第１ハウジングを第２ハウジングに挿入することにより、余分な部品を使用せずにガス発生剤を密に充填できるとの効果のほか、エアバッグ用ガス発生器全体の長さをより短くすることができる。

第１ハウジングの外径と第２ハウジングの内径は、第１ハウジングを第２ハウジングに挿入するとき、第１ハウジングの外壁面が第２ハウジングの内壁面に接した状態又は僅かな間隙をおいた状態で挿入できるような関係になるように調整されている。

第１点火手段及び第２点火手段は、公知の電気式点火器を用いることができ、必要に応じて、公知の伝火薬を併用してもよい。第１点火手段及び第２点火手段は、それぞれ必要に応じて樹脂を用い、第１点火器カラー及び第２点火器カラーに嵌め込んで固定されている。

第１ハウジング及び第２ハウジング内には、ガス発生剤の性質（燃焼残渣量が多いか少ないか等）により、必要に応じて、ろ過機能及び冷却機能を有するクーラントフィルタ（好ましくは筒状のクーラントフィルタ）を配置してもよい。

例えば、第１ハウジング内に第１クーラントフィルタを配置し、第２ハウジング内に第２クーラントフィルタを配置したときは、第１及び第２クーラントフィルタの内側に第１及び第２ガス発生剤を充填することができ、第１及び第２クーラントフィルタの外周面が、第１及び第２ガス排出口の間に間隙をおいて正対するようにしてもよい。また、第２クーラントフィルタの一端面が第１ハウジングの底面に当接されるようにしてもよい。このようにすることで、第２クーラントフィルタの軸方向長さは、第１ハウジングの挿入位置に応じて、第１ハウジングの挿入を阻害しないように調整することができる。

第１ガス排出口と第２ガス排出口は、湿気の侵入を防止するため、アルミニウムやステンレスのような金属製粘着テープで内側から閉塞されている。

本発明は、課題の解決手段として、前記第１点火手段が前記第１ハウジングの開口部に固定された第１点火器カラーに取り付けられ、前記第２点火手段が前記第２ハウジングの底面に固定された第２点火器カラーに取り付けられている、エアバッグ用ガス発生器を提供する。なお、第２点火手段は、第２点火器カラーを使用しないで、第２ハウジングの底面に直接取り付けることができる。

第１点火器カラーは、溶接又はかしめにより、第１ハウジングに固定されており、第２点火器カラーは、溶接又はかしめにより、第２ハウジングに固定されている。

本発明は、課題の解決手段として、前記第１ハウジングの底面から所定長さの範囲が縮径されており、前記第１ハウジングの縮径部が前記第２ハウジングの開口部に挿入されている、請求項１又は２記載のエアバッグ用ガス発生器を提供する。

カップ状の第１ハウジングは、底面から所定長さ部分の径が残部の径よりも小さくなるように調整されている。第１ハウジングを第２ハウジング内に挿入するとき、径の小さな部分（縮径部）だけを第２ハウジングに挿入すると、ガス発生器ハウジングの外径を小さくすることができる。

第１ハウジングの縮径部の外径と残部の外径の差を第２ハウジングの厚みと同等にすると、ガス発生器ハウジングの外径を小さくできると共に、段差のない平坦な外周面にすることができる。

本発明は、課題の解決手段として、前記第１ハウジング内に充填する前記第１ガス発生剤の量に応じて、前記第１点火器カラーの固定位置を調整する、請求項２又は３記載のエアバッグ用ガス発生器を提供する。

第１ハウジングの容量を第１点火器カラーの固定位置により調整するものである。例えば、第１ハウジング内の第１ガス発生剤の充填量が少ない場合、第１点火器カラーを押し込むことで、第１ハウジングの容量を小さくして、第１ガス発生剤が密に充填されるようにする。このとき、第１点火器カラーは、第１ハウジングの開口部側をかしめると共に、溶接乃至は第１ハウジングを外側から加圧して凹部（内側には凸部）を形成することで、前記したかしめと溶接又は凹部により、固定される。

本発明は、課題の解決手段として、
前記第１ハウジングの底面には、閉塞部材で閉塞された連通孔が設けられており、
前記第２ハウジングは、前記第２ガス排出口とクーラントフィルタを有しておらず、
前記第２ガス発生剤の燃焼により発生したガスは、閉塞部材の破壊により開放された前記連通孔を通って前記第１ハウジング内に流入し、前記第１ガス排出口から排出される、請求項１〜４のいずれかに記載のエアバッグ用ガス発生器を提供する。

第２ハウジング内にクーラントフィルタを配置する必要がないため、第１ハウジングを第２ハウジング内に挿入するとき、クーラントフィルタを考慮する必要がなくなる。また、クーラントフィルタを用いないため、軽量化することができる。

本発明のエアバッグ用ガス発生器は、別部品を付加することなく、第２ガス発生剤の充填量の変化に対応して、第２ガス発生剤が存在する空間（燃焼室）の容量を容易に調整することができるほか、小型化も容易である。

（１）図１のエアバッグ用ガス発生器
図１により、本発明のエアバッグ用ガス発生器を説明する。図１は、エアバッグ用ガス発生器100の軸方向の断面図である。

エアバッグ用ガス発生器100は、第１ガス発生部１０と第２ガス発生部２０が一体にされたものである。

第１ガス発生部１０は、カップ形状の第１ハウジング１１の内部に、燃焼によりガスを発生させる第１ガス発生剤１２と、第１ガス発生剤１２を着火燃焼させる第１点火器（電気式点火器）１３と、筒状の第１クーラントフィルタ１４が配置されている。第１ハウジング１１の内部の第１ガス発生剤１２が充填された空間が第１燃焼室１０ａとなる。

第１ハウジング１１は、周壁１５と底面１６を有しており、周壁１５には、複数の第１ガス排出口１７が設けられている。第１ガス排出口１７は、湿気の侵入防止のため、内側からアルミニウムテープ１８が貼り付けられている。

第１点火器１３は公知の電気式点火器で、第１点火器カラー１９に嵌め込んだ状態で固定されている。第１点火器カラー１９は、第１ハウジング１１の開口部に溶接で固定されている。第１点火器１３は、図示していないリードワイヤを介して、バッテリーに接続される。

筒状の第１クーラントフィルタ１４は、金網を圧縮積層して形成されたような公知のものであり、一端面が第１ハウジング１１の底面１６に当接され、他端面が第１点火器カラー１９に当接されており、底面１６と第１点火器カラー１９で挟み付けられるようにして両方向から押圧されることで固定されている。第１クーラントフィルタ１４の外周面と第１ガス排出口１７（アルミニウムテープ１８）は接触しておらず、間隙が存在している。

第２ガス発生部２０は、カップ形状の第２ハウジング２１の内部に、燃焼によりガスを発生させる第２ガス発生剤２２と、第２ガス発生剤２２を着火燃焼させる第２点火器（電気式点火器）２３と、筒状の第２クーラントフィルタ２４が配置されている。第２ハウジング２１の内部の第２ガス発生剤２２が充填された空間が第２燃焼室２０ａとなる。

第２ハウジング２１は、周壁２５と底面２６を有しており、周壁２５には、複数の第２ガス排出口２７が設けられている。第２ガス排出口２７は、湿気の侵入防止のため、内側からアルミニウムテープ２８が貼り付けられている。

第２点火器２３は公知の電気式点火器で、第２点火器カラー２９に嵌め込んだ状態で固定されている。第２点火器カラー２９は、第２ハウジング２１の底面２６に溶接で固定されている。第２点火器２３は、図示していないリードワイヤを介して、バッテリーに接続される。

筒状の第２クーラントフィルタ２４は、金網を圧縮積層して形成されたような公知のものであり、一端面が第２点火器カラー２９に当接され、他端面が第１ハウジング１１の底面１６に当接されており、第２点火器カラー２９と底面１６で挟み付けられるように両方向から押圧されることで固定されている。第２クーラントフィルタ２４の周壁外面と第２ガス排出口２７（アルミニウムテープ２８）は接触しておらず、間隙が存在している。

第２ハウジング２１の開口部には、第１ハウジング１１が底面１６側から挿入され、第１ハウジングの周壁１５と第２ハウジング２１の周壁２５が重なり合った部分（図中のＬ_１の範囲）において溶接接合され、全体としてエアバッグ用ガス発生器100のガス発生器ハウジングが形成されている。

第１ハウジング１１の外径と第２ハウジング２１の内径は、第２ハウジング２１内に第１ハウジング１１を挿入でき、かつ第１ハウジング１１の周壁外面が第２ハウジング２１の周壁内面に接した状態になるように設定されている。

第１燃焼室１０ａ内において、第１点火器１３から最も離れた位置に存在する第１ガス発生剤１２と、第２燃焼室２０ａ内において、第２点火器２３から最も離れた位置に存在する第２ガス発生剤２２の着火燃焼性を高めるため、第１ハウジング１１及び第２ハウジング２１は、軸方向長さが外径長さの１．５倍以下に設定されていることが好ましい。

第１ハウジング１１の挿入長さＬ_１は、第２ハウジング２１（第２燃焼室２０ａ）内の第２ガス発生剤２２の充填量に応じて決定される。第２ガス発生剤２２の充填量が多ければＬ_１は小さくなり、充填量が少なければＬ_１は大きくなる。挿入長さＬ_１に応じて、第２クーラントフィルタ２４の長さも調整されている。なお、挿入長さＬ_１が短すぎると、第１ハウジング１１と第２ハウジング２１との溶接面積が小さくなり、溶接強度が低下するため、挿入長さＬ_１は、この点も考慮して決定することが望ましい。

このようにエアバッグ用ガス発生器100では、第１ハウジング１１により、第２ハウジング２１の容量（第２燃焼室２０ａの容量）が調整されているため、リテーナーのような別部材を用いる必要がなくなるほか、製造も容易である。また、第１ハウジング１１を挿入するため、エアバッグ用ガス発生器100の長さも短くすることができる。

次に、図１により、自動車の乗員保護システムにエアバッグ用ガス発生器100を組み込んだ場合の動作を説明する。以下においては、先に第１点火器１３が作動し、僅かに遅れて第２点火器２３が作動する場合について説明する。

自動車が衝突して衝撃を受けたとき、コントロールユニットからの作動信号を受け、第１点火器１３が作動点火して、第１ガス発生剤１２を燃焼させ、高温の燃焼ガスを発生させる。燃焼ガスは、第１クーラントフィルタ１４を通って、冷却及びろ過された後、第１ガス排出口１７から排出され、エアバッグを膨張させる。

第１点火器１３の作動点火から僅かに遅れて第２点火器２３が作動点火して、第２ガス発生剤２２を燃焼させ、高温の燃焼ガスを発生させる。燃焼ガスは、第２クーラントフィルタ２４を通って、冷却及びろ過された後、第２ガス排出口２７から排出され、エアバッグを更に膨張させる。

このようにエアバッグ用ガス発生器100では、第１燃焼室１０ａ内の第１ガス発生剤１２と、第２燃焼室２０ａ内の第２ガス発生剤２２を独立して着火燃焼させることができるため、公知のデュアルタイプのガス発生器と同様に、各ガス発生剤の着火燃焼のタイミングを調整することで、エアバッグ膨張用ガスの発生状態を制御することができる。

（２）図２のエアバッグ用ガス発生器
図２により、本発明のエアバッグ用ガス発生器を説明する。図２は、エアバッグ用ガス発生器200の軸方向の断面図である。図２のエアバッグ用ガス発生器200は、図１のエアバッグ用ガス発生器100と同一構造を含むため、同一部分は同じ番号を付して説明を略し、異なる部分のみを説明する。

第１ハウジング１１の底面１６から所定長さの範囲（Ｌ_２）の周壁１５の外径は、残部の外径よりも小さくなった（図中の２×ｄ_１だけ小さくなった）縮径部３１が設けられている。ｄ_１は、第２ハウジング２１の肉厚寸法と一致させることが好ましい。

第１ガス排出口１７は、縮径部３１を除く周壁１５に設けられている。縮径部３１の周壁内面と第１クーラントフィルタ１４の外周面との間には間隙が設けられている。

図２では、第１ハウジング１１は、縮径部３１の一部のみが第２ハウジング２１内に挿入されているが、縮径部３１の全部が第２ハウジング２１内に挿入されていてもよい。このときの第１ハウジング１１の挿入長さは、図１のエアバッグ用ガス発生器100と同様の理由から調整される。

エアバッグ用ガス発生器200では、第１ハウジング１１が縮径部３１を有しており、縮径部３１が第２ハウジング２１内に挿入されていることにより、ガス発生器ハウジング自体の最大外径は、図１のエアバッグ用ガス発生器100と比べると小さくなっている。

（３）図３のエアバッグ用ガス発生器
図３により、本発明のエアバッグ用ガス発生器を説明する。図３は、エアバッグ用ガス発生器300の軸方向の断面図である。図３のエアバッグ用ガス発生器300は、図１のエアバッグ用ガス発生器100と同一構造を含むため、同一部分は同じ番号を付して説明を略し、異なる部分のみを説明する。

第２ハウジング２１内に充填する第２ガス発生剤２２の量の変化に応じて、第１ハウジング１１に挿入長さ（Ｌ_１）を調節すれば、第２ハウジング２１の容量を調整することができる。

一方、第１ハウジング１１内に充填する第１ガス発生剤１２の量の変化に応じて、第１ハウジング１１の容量を調整する場合は、長さの異なる第１ハウジング１１を用意する必要がある。しかし、第１ガス発生剤１２の量の変化に応じて長さの異なる第１ハウジング１１を用意することは煩雑であり、製造コストの上昇にもつながる。そこで、図３の実施形態にすることで、長さの異なる第１ハウジング１１を用意することなく、第１ガス発生剤１２の充填量の変化に対応できるようになる。

例えば、図１における第１ガス発生剤１２の充填量を最大とすると、そこから第１ガス発生剤１２の充填量を減少させた場合、第１ガス発生剤１２の充填密度が低下して隙間が生じるため、外部から加えられる振動により、第１ガス発生剤１２同士が擦れ合う結果、粉化してしまうおそれがある。

そこで、図３に示すように、第１点火器カラー１９を奥に押し込み、第１ハウジング１１の容量（第１燃焼室１０ａの容量）を小さくし、第１ガス発生剤１２を押圧して密に充填することにより、隙間が消滅して粉化の発生が防止される。なお、第１クーラントフィルタ１４の軸方向長さは、第１点火器カラー１９の押し込み長さに応じて調整される。

第１点火器カラー１９は、第１ハウジング１１の開口部周縁をかしめ（かしめ部３５）、第１ハウジング１１の外周面を連続乃至は不連続の環状に加圧して凹部（内側に凸部）３６を形成することで、固定されている。

（４）図４のエアバッグ用ガス発生器
図４により、本発明のエアバッグ用ガス発生器を説明する。図４は、エアバッグ用ガス発生器400の軸方向の断面図である。図４のエアバッグ用ガス発生器400は、図１のエアバッグ用ガス発生器400と同一構造を含むため、同一部分は同じ番号を付して説明を略し、異なる部分のみを説明する。

第１ハウジング１１の底面１６には、連通孔４１が設けられており、連通孔４１は閉塞部材（アルミニウムテープやステンレステープなど）４２で閉塞されており、連通孔４１を覆うようにして、リテーナ４５が取り付けられている。リテーナ４５は、第１点火器１３に正対する側には孔がなく、側面に設けられた孔により、ガスの流通が可能な構造になっている。リテーナ４５の存在により、閉塞部材４２と第１ガス発生剤１２は接触していない。

第２ハウジング２１には、図１に示すような第２ガス排出口２７と第２クーラントフィルタ２４はない。よって、図１のガス発生器100と比べると、第２クーラントフィルタ２４がない分だけ第２ハウジング２１の容量（第２燃焼室２０ａの容量）が増加しているため、図１のガス発生器100の第２ガス発生剤２２と同じ充填量であれば、第２ハウジング２１の軸方向長さを短くすることができる。また、第２クーラントフィルタ２４の質量は、閉塞部材４２及びリテーナ４５の合計質量よりも大きいため、その差だけ軽量化することができる。

次に、図４により、自動車の乗員保護システムにエアバッグ用ガス発生器400を組み込んだ場合の動作を説明する。以下においては、先に第１点火器１３が作動し、僅かに遅れて第２点火器２３が作動する場合について説明する。

自動車が衝突して衝撃を受けたとき、コントロールユニットからの作動信号を受け、第１点火器１３が作動点火して、第１ガス発生剤１２を燃焼させ、高温の燃焼ガスを発生させる。このとき、リテーナ４５が取り付けられているため、閉塞部材４５が破壊されることはない。燃焼ガスは、第１クーラントフィルタ１４を通って冷却及びろ過された後、第１ガス排出口１７から排出され、エアバッグを膨張させる。

第１点火器１３の作動点火から僅かに遅れて第２点火器２３が作動点火して、第２ガス発生剤２２を燃焼させ、高温の燃焼ガスを発生させる。第２ハウジング２１（第２燃焼室２０ａ）内の圧力上昇により、閉塞部材４２が破壊され、連通孔４１が開放される。このとき、リテーナ４５が取り付けられているため、閉塞部材４２の破壊が未燃焼の第１ガス発生剤１２により阻害されることはない。

第２ハウジング２１内の燃焼ガスは、開放された連通孔４１を通って第１ハウジング１１内に流入し、第１クーラントフィルタ１４を通って冷却及びろ過された後、第１ガス排出口から排出され、エアバッグを更に膨張させる。

エアバッグ用ガス発生器の軸方向断面図。 他実施形態のエアバッグ用ガス発生器の軸方向断面図。 他実施形態のエアバッグ用ガス発生器の軸方向断面図。 他実施形態のエアバッグ用ガス発生器の軸方向断面図。

符号の説明

100、200、300、400 エアバッグ用ガス発生器
１０ 第１ガス発生部
１０ａ 第１燃焼室
１１ 第１ハウジング
１２ 第１ガス発生剤
１３ 第１点火器
１４ 第１クーラントフィルタ
１７ 第１ガス排出口
１９ 第１点火器カラー
２０ 第２ガス発生部
２０ａ 第２燃焼室
２１ 第２ハウジング
２２ 第２ガス発生剤
２３ 第２点火器
２４ 第２クーラントフィルタ
２７ 第２ガス排出口
２９ 第２点火器カラー

Claims (5)

1. 周壁に複数の第１ガス排出口を有するカップ形状の第１ハウジングの内部に、燃焼によりガスを発生させる第１ガス発生剤と、前記第１ガス発生剤を着火燃焼させる第１点火手段が配置された第１ガス発生部と、
   周壁に複数の第２ガス排出口を有するカップ形状の第２ハウジングの内部に、燃焼によりガスを発生させる第２ガス発生剤と、前記第２ガス発生剤を着火燃焼させる第２点火手段が配置された第２ガス発生部とを有し、
   前記第１ガス発生部と前記第２ガス発生部が、前記第２ハウジングの開口部に、前記第１ハウジングが底面側から挿入された状態で一体化されており、
   前記第２ハウジング内の前記第２ガス発生剤の充填量に応じて、前記第１ハウジングの挿入長さが調整されている、エアバッグ用ガス発生器。
2. 前記第１点火手段が前記第１ハウジングの開口部に固定された第１点火器カラーに取り付けられ、前記第２点火手段が前記第２ハウジングの底面に固定された第２点火器カラーに取り付けられている、請求項１記載のエアバッグ用ガス発生器。
3. 前記第１ハウジングの底面から所定長さの範囲が縮径されており、前記第１ハウジングの縮径部が前記第２ハウジングの開口部に挿入されている、請求項１又は２記載のエアバッグ用ガス発生器。
4. 前記第１ハウジング内に充填する前記第１ガス発生剤の量に応じて、前記第１点火器カラーの固定位置を調整する、請求項２又は３記載のエアバッグ用ガス発生器。
5. 前記第１ハウジングの底面には、閉塞部材で閉塞された連通孔が設けられており、
   前記第２ハウジングは、前記第２ガス排出口とクーラントフィルタを有しておらず、
   前記第２ガス発生剤の燃焼により発生したガスは、閉塞部材の破壊により開放された前記連通孔を通って前記第１ハウジング内に流入し、前記第１ガス排出口から排出される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエアバッグ用ガス発生器。

Images