JP4700844B2

JP4700844B2 - ガス発生器

Info

Publication number: JP4700844B2
Application number: JP2001179827A
Authority: JP
Inventors: 英史佐藤; 博之越智
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 2001-06-14
Filing date: 2001-06-14
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2021-06-14
Also published as: JP2002370607A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に用いられるガス発生に関し、特に、自動車の運転席側のエアバッグに用いられるガス発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の衝突時に生じる衝撃から乗員を保護するため、急速にエアバッグを膨張展開させるガス発生器は、ステアリングホイール内やインストルメントパネル内に装着されたエアバッグモジュールに組み込まれている。そして、ガス発生器は、コントロールユニット（作動器）からの通電によって点火器（スクイブ）を発火し、この火炎によりガス発生剤を燃焼させて、多量のガスを急激に発生させるものである。
【０００３】
この種のガス発生器のうち主に運転席側エアバッグに用いられるガス発生器としては、従来から、例えば、図５に示すものが多く使用されている。図５に示すように、短尺円筒状のハウジング５５を有するガス発生器５０は、点火器５１の点火によって、装填筒体５２内の伝火剤５３が着火し、装填筒体５２に形成された火炎噴出口５４から火炎が放出される。火炎噴出口５４からの火炎によってハウジング５５内に装填されているガス発生剤５６が燃焼し、フィルター材５７を通過してガス放出孔５８からガスが放出されてエアバッグを膨張させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、環境性や安全性の要請によりガス発生剤が、アジ化ソーダを使用したアジ化系のものから含窒素有機化合物系のものに変換される方向にある。ところが、含窒素有機化合物系のガス発生剤は、アジ化系のガス発生剤に比べ着火しにくく、アジ化系のガス発生剤に比較して火炎力を高めてガス発生剤を着火させる必要がある。そのため、点火器５１からの火炎の熱エネルギーを高めるために伝火剤５３の装填量を多くする必要があった。そのため、ガス発生器の小型化に対して問題となっていた。
【０００５】
本発明は、係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、伝火剤の装填量を多くすることなく確実にガス発生剤を着火できるガス発生器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来のガス発生器では軸中心部に設けられた着火手段が、周方向に火炎を噴出するため、ガス発生剤を着火させる力が希釈化されてしまうことが問題であることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。すなわち、前記課題を解決するための本発明の請求項１に記載のガス発生器は、着火手段が設けられるイニシエータシェルと、これを閉鎖するクロージャシェルとの２つのシェルで構成される短尺円筒状のハウジングと、前記ハウジングの内周に周方向にわたって設けられたフィルター材と、前記フィルター材の内周に形成される燃焼室内に装填され、着火、燃焼によりガスを発生するガス発生剤と、を備え、内部に前記ガス発生剤を着火させる着火手段を備え、該着火手段からの火炎が前記燃焼室内に噴出する火炎噴出口が形成された装填筒体が前記イニシエータシェルに設けられた１筒式のガス発生器であって、前記装填筒体内には伝火剤が装填されており、前記火炎噴出口からの火炎が、前記ハウジングの前記クロージャシェルに向かう噴出方向となることを特徴とする。このような構成によると、最小限のフィルター材によって本来の集塵及び冷却機能が発揮できる。
また、着火手段となる装填筒体の上方に装填されているガス発生剤を選択的に着火させ、そのガス発生剤の燃焼熱によって、燃焼室内の他のガス発生剤を着火させるため、効率良くガス発生剤を着火させることができる。
【０００７】
また、請求項２に記載のガス発生器は、請求項１において、前記装填筒体は、側筒部と底部とで構成された有底筒状をし、前記底部が前記クロージャシェルに対向するように配置され、前記底部に前記火炎噴出口が形成されているものである。
装填筒体の底部のみから火炎を噴出させるため、側筒部から噴出させる場合に比べ、噴出箇所が限定される。このため、着火手段内に装填する伝火剤量を少なくすることが可能となり、ガス発生器の小型化が可能となる。
【０００８】
また、請求項３に記載のガス発生器は、請求項１又は２において、前記フィルター材と、前記装填筒体との間に仕切り板が設けられ、前記仕切り板によって前記燃焼室が不完全に仕切られているものである。
このような構成によると、仕切り板によって区画された空間内に着火手段からの火炎がこもり、まず、仕切り板によって区画された空間（仕切り板よりも装填筒体側の空間を意味する）に装填されているガス発生剤が先に確実に着火し、これからの熱とガスが燃焼室内のガス発生剤へと伝播するため、燃焼室内でのガス発生剤全体を着火させることができる。
仕切り板によって区画された空間に着火手段からの熱エネルギーがこもるため、効率良くガス発生剤を着火させることができる。また、着火手段内に装填する伝火剤の量を少なくすることが可能となる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態の一例を説明する。図１は、本発明に係るガス発生器の一実施形態例を示す断面図である。図１に示すガス発生器１は、着火手段が設けられたイニシエータシェルとなる下蓋２ｂと、これを閉鎖するクロージャシェルとなる上蓋２ａとで短尺円筒状のハウジング２が構成されている。ハウジング２内に、中心から、順に点火器９及び伝火剤１７を内部に備える装填筒体１６で構成される着火手段２０、ガス発生剤１３、フィルター材１１が配置されてなる。これら上蓋２ａと、下蓋２ｂは、鉄又は鋼等の金属材によって形成されている。使用される鉄又は鋼は、一般に鍛造や、絞り加工、プレス成形等に用いられる錬鉄、鉄、鋼、合金鋼等であれば、特に、限定されない。
【００１０】
上蓋２ａは、天盤３と、その全周縁から下方に延設され且つ多数のガス放出口４が設けられている側筒５と、からなる。
【００１１】
下蓋２ｂは、底盤６と、その全周縁から上方に延設された側筒７と、側筒７から水平外向きに延設し、図示しないエアバッグモジュールが取り付けられるフランジ８とからなる。底盤６の中央には、点火器９をかしめ固定する点火器保持部１０が一体に形成されている。
【００１２】
これら、上蓋２ａと下蓋２ｂは、部分的な加圧流動の繰り返しにより成形されている。ここで、部分的な加圧流動の繰り返しとは、一般的な鍛造加工や絞り加工等を部分的に繰り返すことをいう。したがって、上蓋２ａと下蓋２ｂは、一枚の板状の鉄又は鋼若しくは、一片のブロック状の鉄又は鋼から、各部分に相当する金型等を使用し、鍛造加工、絞り加工、プレス加工等を組み合わせて成形されたものである。
【００１３】
このようにして成形された上蓋２ａと下蓋２ｂは、側筒５と側筒７とで接合されて１筒式の短尺円筒状のハウジング２を形成している。ここで接合方法としては、電子ビーム溶接、レーザ溶接や摩擦圧接等が使用できる。
【００１４】
ハウジング２内には、フィルター材１１が側筒部（側筒５、側筒７）に沿って上蓋２ａから下蓋２ｂまで介装され、上蓋２ａの天盤３内側に配設される押え蓋部材１２によって保持されている。フィルター材１１の内周には燃焼室Ｓが形成され、ガス発生剤１３が装填されている。
【００１５】
ハウジング２内の略中央には、側筒部１６ａと底部１６ｂとで構成された装填筒体１６が、内部に伝火剤１７を装填して、下蓋２ｂに形成された点火器保持部１０に嵌合されて、点火器９とともに着火手段２０を構成している。
【００１６】
また、フィルター材１１の内側下端には、断面Ｌ字形のリング部材１４が外周縁部でフィルター材１１と、内周端部で装填筒体１６と当接配置されている。押え蓋部材１２とリング部材１４は、共にガス発生器１が作動した時にハウジング２が変形した場合にハウジング２内面とフィルター材１１との隙間から、発生ガスが流出するのを防止する役目を果たす。尚、上蓋２ａの側筒５に設けられた多数のガス放出口４の内側にはシール部材（アルミ箔部材等）１５が貼着され、ハウジング２内の気密性を確保している。
【００１７】
着火手段２０を構成する装填筒体１６は、側筒部１６ａと、底部１６ｂとで構成された有底筒状をしている。装填筒体１６は、下蓋２ｂに一体に形成された点火器保持部１０に嵌合されている。そして、底部１６ｂの中央部に火炎噴出口１８が形成されており、装填筒体１６からの火炎が上蓋２ａに向って噴出されるようになっている。なお、火炎噴出口１８は、火炎が上蓋２ａに向って噴出されるように形成されていれば良く、底部１６ｂに複数個設けられていても良い。また、底部１６ｂと側筒部１６ａとの角部に設けられていても良い。
【００１８】
また、装填筒体１６は、本実施形態で示すような有底筒状の形状に限定されるものではなく、例えば、火炎噴出口１８をクロージャシェル方向に向って開口するように形成したものであれば、半球状や円錐状とすることもできる。
【００１９】
次に、図１に示すガス発生器１の組立作業の要領を同図に基づき説明する。先ず、下蓋２ｂの点火器保持部１０に図示しないパッキンを添接して点火器９をかしめ固定する。そして、内部に伝火剤１７が装填された装填筒体１６を点火器保持部１０に篏合する。次いで、リング部材１４を挿入配置し、フィルター材１１を挿入する。このフィルター材１１の内側にガス発生剤１３を充填し、押え蓋部材１２を配置する。最後にガス放出口４をシール部材１５で密閉した上蓋２ａをかぶせ、下蓋２ｂと上蓋２ａを接合すれば、図１に示すガス発生器１が得られる。
【００２０】
次に、本実施形態例のガス発生器の作動を図１を参照しつつ説明する。車輌内に配置された衝突検知装置が、車輌の衝突を検知すると、その検知信号によって点火器９を点火し、その着火炎によって装填筒体１６内の伝火剤１７が着火される。伝火剤１７によって点火器９からの火炎の熱エネルギーが高められた火炎は、装填筒体１６の底部１６ｂに形成された火炎噴出口１８から噴出される。火炎噴出口１８からの火炎は、ハウジング２のクロージャシェルである上蓋２ａ方向に向って噴出され、装填筒体１６の上方の空間Ｓ１に位置するガス発生剤１３を選択的に燃焼する。そして、これら先に燃焼されるガス発生剤１３の燃焼熱によって、燃焼室Ｓ内の他の空間Ｓ２に位置するガス発生剤１３が燃焼する。
【００２１】
また、このように、火炎がフィルター材１１に直接あたらないためにフィルター材１１の損傷を防止することができる。さらに、火炎噴出口１８からの火炎がハウジング２の上蓋２ａ方向に噴出し、装填筒体１６の上方の空間Ｓ１に位置するガス発生剤１３を選択的に着火させ、そのガス発生剤１３の燃焼熱によって、燃焼室Ｓ内の他の空間Ｓ２に装填されている他のガス発生剤１３を着火させるため、火炎噴出口１８からの火炎を効率良くガス発生剤１３の着火に用いることができる。このため、装填筒体１６内に装填する伝火剤１７の量を少なくすることが可能となり、ガス発生器１の小型化が可能となる。
【００２２】
ここで、本発明で使用しうるガス発生剤としては、テトラゾール系化合物、トリアゾール系化合物、アゾジカルボン酸アミド系化合物、グアニジン系化合物等の含窒素有機化合物を燃料とし、これに硝酸塩、オキソハロゲン酸塩等の酸化剤を添加混合してなる有機化合物系ガス発生剤を例示することができる。
【００２３】
なお、本発明のガス発生器は、前述の実施形態例に限定されるものではなく、例えば、図２に示すように、装填筒体１６の底部１６ｂに火炎噴出口１８を形成し、フィルター材１１との間に仕切り板１９を設けることもできる。これによって、燃焼室Ｓが、仕切り板１９の内周と装填筒体１６の底部１６ｂとに囲まれた空間Ｓ１と、その他の空間Ｓ２とに区画され、空間Ｓ１内のガス発生剤１３をより一層効率良く着火させることができる。なお、図２において、図１と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２４】
図２において、仕切り板１９をフィルター材１１と装填筒体１６との間に位置するように、押え蓋部材１２に形成することによって、火炎噴出口１８からの火炎が、仕切り板１９によって効率的に空間Ｓ１内にこもり、この空間Ｓ１内に位置するガス発生剤１３を選択的に着火する。そして、空間Ｓ１内のガス発生剤１３の着火による燃焼熱によって、燃焼室Ｓの空間Ｓ２内に装填されている他のガス発生剤１３が着火する。これによって、ハウジング２内のガス圧が上昇して所定の圧力に達すると、シール部材１５が破裂し、ガス放出口４から高圧のガスが噴出し、エアバッグ（図示せず）を瞬時に膨張展開させる。
【００２５】
このように、火炎噴出口１８から噴出される火炎は、仕切り板１９と装填筒体１６とによって効率的に空間Ｓ１内に火炎がこもり、空間Ｓ１内に位置するガス発生剤１３を選択的に着火させ、そのガス発生剤１３の燃焼熱によって、空間Ｓ２内に装填されている他のガス発生剤１３を着火させるため、火炎噴出口１８からの火炎を効率良くガス発生剤１３の着火に用いることができる。このため、装填筒体１６内に装填する伝火剤１７の量を少なくすることが可能となり、ガス発生器１の小型化が可能となる。
【００２６】
また、このように押え蓋部材１２に仕切り板１９を設けることによって、図３に示すように、火炎噴出口１８を装填筒体１６の底部１６ｂ以外に、火炎噴出口１８ａを装填筒体１６の側筒部１６ａに設けることも可能となる。この場合、装填筒体１６の側筒部１６ａに設けられた火炎噴出口１８ａのフィルター材１１に向う投影面上に仕切り板１９を介在するようにする。このような構成とすることによって、装填筒体１６の底部１６ｂの火炎噴出口１８からの火炎及び側筒部１６ａの火炎噴出口１８ａからの火炎は、仕切り板１９によって、直接フィルター材１１にあたることがなく、フィルター材１１を保護できる。また、仕切り板１９によって効率的に空間Ｓ１内に火炎がこもるため、前述と同様の効果を得ることができ、装填筒体１６に装填する伝火剤１７の装填量を少なくすることが可能となり、ガス発生器１の小型化が可能となる。
なお、クロージャシェルに向って火炎を噴出できるのであれば、仕切り板１９はなくともよい。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
含窒素有機化合物成分として硝酸グアニジン：５３．０重量部、酸化剤成分として硝酸ストロンチウムを主剤とした硝酸塩：４３．６重量部、バインダとして酸性白土：３．０重量部、及び滑剤としてステアリン酸マグネシウム：０．４重量部をＶ型混合機により乾式混合した。その後、回転式打錠機で直径６．１ｍｍ、高さ１．５ｍｍの形状にプレス成形し、１０５℃で１５時間乾燥させ、本実施例に用いるガス発生剤組成物の錠剤を得た。この錠剤を、図１に示すインフレータ構造のガス発生器に３６ｇ装填した。また、伝火薬としてはボロン硝石を０．８ｇ使用した。このガス発生器を内容積６０リットルの容器に取り付けた後、ガス発生器を作動させ、容器内にガスを放出させて、容器内圧力の時間変化の測定を行った。
【００２８】
（実施例２）
図２に示すガス発生器を使用した以外、実施例１と同様のガス発生剤、伝火薬を用いて６０リットルタンク試験を行なった。
【００２９】
（比較例１）
図５に示すガス発生器を使用した以外、実施例１と同様のガス発生剤、伝火薬を用いて６０リットルタンク試験を行なった。
【００３０】
表１及び図４に６０リットルタンク試験の試験結果をまとめて示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
表１及び図４より、火炎噴出口からの火炎がハウジングのクロージャシェル方向に噴出する図１及び図２に示すガス発生器ではガス発生剤の着火遅れなく、圧力が立ち上がっている。また、作動後のフィルター材は損傷のないことが、確認された。しかしながら、火炎噴出口からの火炎の噴出方向が変えられず、ハウジングの周方向に位置するフィルター材方向に噴出される図５に示すガス発生器では、着火遅れが発生し、この状態では乗員保護性能が好ましくなく、伝火薬を増量する必要がある。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るガス発生器によると、少ない伝火剤の量であっても、効率良く確実にガス発生剤を着火させることが可能となるため、ガス発生器の小型化及び低コスト化が可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス発生器の一実施形態例の断面概略図である。
【図２】本発明に係るガス発生器の他の実施形態例の断面概略図である。
【図３】本発明に係るガス発生器の他の実施形態例の断面概略図である。
【図４】６０リットルタンク試験結果を示す図である。
【図５】従来のガス発生器の一例を示す断面概略図である。
【符号の説明】
Ｓ燃焼室
Ｓ１，Ｓ２空間
１ガス発生器
２ハウジング
２ａ上蓋（クロージャシェル）
２ｂ下蓋（イニシエータシェル）
３天盤
４ガス放出孔
５側筒
６底盤
７側筒
８フランジ部
９点火器
１０点火器保持部
１１フィルター材
１２押え蓋部材
１３ガス発生剤
１４リング部材
１５シール部材
１６装填筒体
１６ａ側筒部
１６ｂ底部
１７伝火剤
１８火炎噴出口
１９仕切り板
２０着火手段

Claims

クロージャシェルとイニシエータシェルとで構成される短尺円筒状のハウジングと、
前記ハウジングの内周に周方向にわたって設けられたフィルター材と、
前記フィルター材の内周に形成される燃焼室内に装填され、着火、燃焼によりガスを発生するガス発生剤と、を備え、
内部に前記ガス発生剤を着火させる着火手段を備え、該着火手段からの火炎が前記燃焼室内に噴出する火炎噴出口が形成された装填筒体が前記イニシエータシェルに設けられた１筒式のガス発生器であって、
前記装填筒体内には伝火剤が装填されており、
前記火炎噴出口からの火炎が、前記ハウジングの前記クロージャシェルに向かう噴出方向となることを特徴とするガス発生器。
前記装填筒体は、側筒部と底部とで構成された有底筒状をし、前記底部が前記クロージャシェルに対向するように配置され、前記底部に前記火炎噴出口が形成されている請求項１に記載のガス発生器。
前記フィルター材と、前記装填筒体との間に仕切り板が設けられ、前記仕切り板によって前記燃焼室が不完全に仕切られている請求項１又は２に記載のガス発生器。