JP4821654B2 - インフレーター - Google Patents

Description

本発明は、作動装置の作動時に、内部に充填させた加圧ガスの内圧を高めることにより、膨張用ガスをガス吐出口から流出させる構成のハイブリッドタイプのインフレーターに関する。

従来、ハイブリッドタイプのインフレーターは、内部に加圧ガスを充填させたケース部に配設される作動装置を、燃焼時にガスを発生するガス発生剤を充填させたハウジングと、作動時に火炎を発生してガス発生剤を点火可能とされるスクイブと、から構成し、作動装置の作動時に、ガス発生剤を燃焼させて発生したガスをケース部内に流出させることにより、ケース部内の内圧を上昇させてガス吐出口を閉塞する破裂板を破裂させて、ガス吐出口から膨張用ガスを吐出させる構成であった。

この種のインフレーターでは、スクイブを作動させて発生させたガスを、ケース部内に流入させて、ケース部の内圧を上昇させ、破裂板を破裂させる構成であることから、スクイブの作動開始から、ガス吐出口からの膨張用ガスの吐出開始まで所定時間が必要となるが、インフレーターの性能を略一定とするために、スクイブの作動開始から膨張用ガスの吐出開始までにかかる時間を、ばらつきを抑えて、略一定とすることが、望まれている。

そして、このインフレーターの作動装置に類似する小型のガス発生器として、ガス発生剤の充填率を、ハウジングの容積に対して、８０〜９０％の範囲内に設定したものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−８８６５３公報

しかし、特許文献１に記載のガス発生器は、ガス発生剤の充填率を、８０〜９０％の範囲内に設定しているものの、ハウジングが、スクイブ側の内周面側に、スクイブとガス発生剤とを区画させるように部分的に突出する区画部を備える構成であることから、スクイブの作動時に、この区画部付近に充填されるガス発生剤に点火し難く、この部位に充填されたガス発生剤に燃え残りが生じて、スクイブの作動開始からガスの吐出開始までにかかる時間にばらつきが生じていた。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、スクイブの作動開始から膨張用ガスの吐出開始までにかかる時間を、ばらつきを抑えて略一定とすることができるインフレーターを提供することを目的とする。

本発明に係るインフレーターは、内部に膨張用ガス発生用の加圧ガスを充填させるとともに、破裂板により閉塞されたガス吐出口を備えるケース部と、
ケース部に配設されて、作動時に、破裂板を破裂させてケース部内に充填された加圧ガスをガス吐出口から吐出可能とされる作動装置と、
を備える構成とされて、
作動装置が、燃焼時にガスを発生するガス発生剤を充填させたハウジングと、ハウジング内に収納されてガス発生剤に点火可能とされるスクイブと、を備え、
ハウジングが、元部側にスクイブを収納させるスクイブ収納部を備えるとともに、スクイブ収納部から離れた先端側であってスクイブと対向する部位に、ケース部内と連通されて、ガス発生剤の燃焼時に発生するガスをケース部内に流出可能な流出孔を、配設させた構成とされ、
作動装置の作動時に、ガス発生剤を燃焼させて発生したガスをケース部内に流出させることにより、ケース部内の内圧を上昇させて破裂板を破裂させ、ガス吐出口から膨張用ガスを吐出させる構成のハイブリッドタイプのインフレーターであって、
スクイブが、先端側を内部に挿入させて元部側をスクイブ収納部外へ露出させるように、スクイブ収納部内に収納されるとともに、先端側に、作動時に火炎を発生可能な略円柱状の頭部を、備える構成とされ、
頭部が、外周面と、頭部の直径方向に位置するハウジングの内周面との間に、隙間を有するように、構成され、
ハウジングが、スクイブ収納部における頭部側の端部から、流出孔を配設させた先端側の内周縁付近に至るまでの内周面を、直線状に延びるように構成され、
ガス発生剤が、隙間に充填されない大きさに設定されるとともに、ハウジングの容積に対して、７５〜９０％の範囲内の充填率で、前記ハウジング内に充填されていることを特徴とする。

本発明のインフレーターでは、ガス発生剤を充填させたハウジングが、スクイブ収納部における流出孔側の端部から、流出孔を配設させた先端側の内周縁付近に至るまでの内周面を、直線状に延びるように構成されていることから、スクイブの作動時に、着火時の火炎を、スクイブ収納部における流出孔側の端部付近に位置するエリアのガス発生剤に、隙間なく均等に当てやすくなって、そのエリアのガス発生剤全体を点火させることができる。その結果、スクイブ収納部における流出孔側の端部付近に位置するエリアのガス発生剤に燃え残りが生じることを防止できる。また、本発明のインフレーターでは、ガス発生剤が、ハウジングの容積に対して、７５〜９０％の範囲内の充填率で、ハウジング内に充填されていることから、ハウジング内の空隙を少なくすることができて、スクイブからの火炎をガス発生剤全体に円滑かつ迅速に伝播させることができて、ガス発生剤の燃焼完了時間がばらつくことを抑えることができる。

そのため、本発明のインフレーターでは、スクイブの作動時に、ガス発生剤全体を迅速に燃焼させることができて、スクイブの作動開始からケース部内へのガス流出開始までにかかる時間を、ばらつきを抑えて、略一定にすることができる。その結果、本発明のインフレーターでは、破裂板の破裂タイミングも略一定にすることができて、ガス吐出口からの膨張用ガスの吐出開始時間も略一定とすることができる。

したがって、本発明のインフレーターでは、スクイブの作動開始から膨張用ガスの吐出開始までにかかる時間を、ばらつきを抑えて略一定とすることができる。

また、本発明のインフレーターでは、ハウジング内に充填されたガス発生剤を、燃え残りが発生することを抑えて、全体を円滑かつ迅速に燃焼させることができることから、膨張用ガスの吐出開始時間を略一定とすることができると同時に、ガス吐出口から吐出される膨張用ガスの量も略一定となる。そのため、タンク燃焼試験時のタンクカーブを略一定とすることができ、インフレーターとして、安定した性能を確保することができる。

さらに、本発明のインフレーターにおいて、ハウジングの内周面を、スクイブ収納部における流出孔側の端部から流出孔を配設させた先端側にかけて、拡開させるように傾斜させて構成するとともに、内周面における流出孔側のコーナ部位を湾曲させて狭めつつ、流出孔の内周縁に連なるように、構成すれば、ハウジングの内周面を、先端側にかけて拡開させるように傾斜させた構成であっても、コーナ部位が湾曲されて、狭い鋭角状の隅部を形成しないことから、ガス発生剤が燃焼して発生したガスが、ハウジング内におけるスクイブから離れた先端側の部位（流出孔付近の部位）において滞留することを抑えることができ、発生したガスを、流出孔からケース部側に円滑に流出させることができて、好ましい。

さらにまた、本発明のインフレーターにおいて、ハウジングの内周面を、スクイブ収納部における流出孔側の端部から流出孔を配設させた先端側にかけて、先細りとなるように、スクイブ収納部から前記流出孔にかけて傾斜させる傾斜面として、流出孔の内周縁に連なるように、構成してもよく、このような構成の場合には、ハウジング内部の全域にわたって、ガス発生剤の燃焼により発生したガスが滞留することを防止でき、発生したガスを、流出孔から迅速にケース部側に流出させることができて、好ましい。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。実施形態のインフレーター１は、図１に示すように、略円柱状のシリンダタイプとされるもので、後述するガス吐出口５側に、図示しないエアバッグ内に膨張用ガスを流出可能なディフューザー２２を連結させて使用されるものである。実施形態の場合、インフレーター１は、略円筒状のケース部３の一端側に、ガス吐出口５を備えた口金部４を配設させ、他端側に、作動装置１０を配設させた構成とされている。

ケース部３は、鋼製の金属パイプから形成されるもので、軸方向の両端側を開口された略円筒状として、軸方向に沿った両端側を、それぞれ、口金部４及び作動装置１０により閉塞されて、内部に、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、またはそれらの混合ガス等からなる加圧ガスを充填させた構成とされている。

口金部４は、鋼等の金属材料から形成されるもので、ケース部３の一端側を閉塞するように配設されて、元部４ａ側の周縁を溶接されてケース部３に固定されるとともに、先端４ｂ側に、複数のガス吐出口５を備える構成とされている。実施形態の場合、口金部４は、先端４ｂ側の部位を、元部４ａ側の部位よりも小径として、ガス吐出口５を、先端４ｂ側において、略円筒状の外周面の軸回り方向に沿った全域にわたって多数配設させた構成とされている。また、実施形態では、ディフューザー２２は、口金部４における元部４ａ側の部位に、軸回り方向に沿った全域にわたって形成される凹溝部６に、元部側をかしめることにより、インフレーター１に連結される構成である。

また、口金部４の元部４ａ側には、口金部４とケース部３とを区画してガス吐出口５を塞ぐように、破裂板７が、配設されている（図１参照）。この破裂板７は、作動装置１０の後述するスクイブ２０が点火されて発生した火炎により、ハウジング１１内に充填されたガス発生剤１９が燃焼して発生したガスがケース部３内に流出されて、ケース部３内の内圧が上昇した際に、破裂して、口金部４をケース部３に連通させ、ガス吐出口５から膨張用ガスが吐出されることとなる。

作動装置１０は、図２，３に示すように、燃焼時にガスを発生するガス発生剤１９を充填させたハウジング１１と、ハウジング１１内に収納されてガス発生剤１９に点火可能とされるスクイブ２０と、を備える構成とされている。

スクイブ２０は、ハウジング１１におけるケース部３から離れた元部側に配設されるスクイブ収納部１５内に、先端側を挿入させて元部側をスクイブ収納部１５外へ露出させるように、収納されるもので、この元部側を、図示しないリード線に結線させる構成である。スクイブ２０は、図２に示すように、先端側に、略円板状のフランジ部２０ａと、フランジ部２０ａより小径とされてフランジ部２０ａから先端側に突出するように構成される略円柱状の頭部２０ｂと、を配設させた構成とされ、インフレーター１をエアバッグ装置として車両に搭載させた際に、このリード線を介して、車両の制御装置に電気的に接続され、制御装置からの作動信号を受けて、頭部２０ｂから火炎を発生させるように作動して、ガス発生剤１９を燃焼させる構成とされている。また、スクイブ２０の頭部２０ｂは、外周面と、頭部２０ｂの直径方向に位置するハウジング１１の内周面１１ａとの間に、隙間を有するように、構成されている。

ハウジング１１は、実施形態の場合、鋼等の金属材料から形成されるもので、ケース部３の他端側を閉塞するように配設されている。ハウジング１１は、略円筒状とされるもので、円筒状の周壁部１２と、周壁部１２の先端側を閉塞する端側壁部１３と、を備えており、端側壁部１３の周縁を、溶接されて、ケース部３に固定されている。また、ハウジング１１は、ケース部３から離れた元部側に配設されてスクイブを収納されるスクイブ収納部１５と、ケース部３側となる先端側に配設されてガス発生剤を収納させる発生剤収納部１６と、を備えている。発生剤収納部１６の先端側であって、スクイブ２０と対向する部位となる端側壁部１３の中央には、発生剤収納部１６とケース部３とを連通して、ガス発生剤１９の燃焼時に発生するガスをケース部３内に流出可能な流出孔１７が、形成されている。そして、実施形態の場合、周壁部１２は、スクイブ収納部１５を構成する元部側から、発生剤収納部１６を構成する先端側にかけて、厚さ寸法を一定とするように、構成されている。すなわち、実施形態のハウジング１１は、発生剤収納部１６における元部側から先端側にかけての内周面１６ａを直線状とするように、スクイブ収納部１５における流出孔１７側（先端側であって、スクイブ２０の頭部２０側）の端部１５ａから、流出孔１７を配設させた先端側の端側壁部１３の内周縁付近に至るまでの内周面１１ａを、ハウジング１１の軸方向と平行に、直線状に延ばすように構成されている。具体的には、ハウジング１１の内周面１１ａは、少なくともスクイブ２０におけるフランジ部２０ａにおける頭部２０ｂ側の端面に対応したハウジング１１の内周面１１ａの直径方向の部位から、直線状に延ばすように構成されている。

なお、図１，２では省略されているが、ハウジング１１における発生剤収納部１６内には、図３に示す形状のガス発生剤１９が、充填されている。実施形態のインフレーター１で使用されるガス発生剤１９は、図３に示すように、中空部１９ａを備えた略円筒形状とされている。そして、実施形態の場合、ガス発生剤１９は、ハウジング１１の容積に対して、７５〜９０％（望ましくは８０〜９０％）の範囲内の充填率で、ハウジング１１における発生剤収納部１６内に充填されている。ガス発生剤１９の充填率が７５％未満では、発生剤収納部１６内に空隙が多くなることから、スクイブ２０の点火時に、スクイブ２０からの火炎をガス発生剤１９全体に円滑に伝播させることができず、逆に、充填率が９０％を超えると、ガス発生剤１９の充填量が過剰すぎて、スクイブ２０の点火時にハウジング１１が破壊されてしまう虞れがあるためである。図４に、ガス発生剤１９の充填率と、スクイブ２０の作動開始からガス吐出開始までの時間差と、の相関関係を示すグラフを示すが、ガス発生剤１９の充填率が大きい程、スクイブ２０の作動開始から、実際にインフレーター１から膨張用ガスが吐出されるガス吐出開始までの時間差が小さくなり、また、この時間差のばらつきも小さくなっている。そして、スクイブ２０の作動開始から、インフレーター１から膨張用ガスが吐出されるガス吐出開始までの時間差は、３．５msec未満とすることが望ましいことから、実施形態では、ガス発生剤１９の充填率を７５％以上としている。ガス発生剤１９は、スクイブ２０におけるフランジ部２０ａとハウジング１１の内周面１１ａとの間の隙間に侵入しない大きさに設定されている。そして、実施形態の場合、ガス発生剤１９は、スクイブ２０における頭部２０ｂの外周面と、その直径方向に位置するハウジング１１の内周面１１ａとの間の隙間には充填されない程度の大きさとすることが、好ましい。

実施形態のインフレーター１では、エアバッグ装置として車両に搭載した状態において、作動装置１０のスクイブ２０に、図示しないリード線を介して作動信号が入力されると、スクイブ２０が、点火され、ハウジング１１の発生剤収納部１６内に充填されたガス発生剤１９が燃焼して、ガスが発生することとなる。そして、ガス発生剤１９の燃焼により発生したガスが、流出孔１７を経て、ケース部３内に流出し、ケース部３内の内圧を上昇させて、破裂板７を破裂させ、ガス発生剤１９が燃焼して発生したガスと、ケース部３内に充填されている加圧ガスと、が、膨張用ガスとして、口金部４のガス吐出口から、吐出されることとなる。

そして、実施形態のインフレーター１では、ガス発生剤１９を充填させたハウジング１１の略円筒状の周壁部１２が、厚さ寸法を一定とされており、ハウジング１１が、スクイブ収納部１５における流出孔１７側の端部１５ａから、流出孔１７を配設させた先端側となる端側壁部１３の内周縁付近に至るまでの内周面１１ａ（発生剤収納部１６の内周面１６ａ）を、直線状に延びるように構成されている。そのため、スクイブ２０の作動時に、着火時の火炎を、スクイブ収納部１５における流出孔１７側の端部１５ａ付近に位置するエリアのガス発生剤１９に、隙間なく均等に当てやすくなって、そのエリアのガス発生剤１９全体を点火させることができる。その結果、スクイブ収納部１５における流出孔１７側の端部１５ａ付近に位置するエリアのガス発生剤１９に燃え残りが生じることを防止できる。また、実施形態のインフレーター１では、ガス発生剤１９が、ハウジング１１の容積に対して、７５〜９０％の範囲内の充填率で、ハウジング１１内に充填されていることから、ハウジング１１（発生剤収納部１６）内の空隙を少なくすることができて、スクイブ２０からの火炎をガス発生剤１９全体に円滑かつ迅速に伝播させることができて、ガス発生剤１９の燃焼完了時間がばらつくことを抑えることができる。

そのため、実施形態のインフレーター１では、スクイブ２０の作動時に、ガス発生剤１９全体を迅速に燃焼させることができて、スクイブ２０の作動開始からケース部３内へのガス流出開始までにかかる時間を、略一定にすることができる。その結果、実施形態のインフレーター１では、破裂板７の破裂タイミングも略一定にすることができて、ガス吐出口５からの膨張用ガスの吐出開始時間も略一定とすることができる。

したがって、実施形態のインフレーター１では、スクイブ２０の作動開始から膨張用ガスの吐出開始までにかかる時間を、ばらつきを抑えて略一定とすることができる。

また、実施形態のインフレーター１では、ハウジング１１内に充填されたガス発生剤１９を、燃え残りが発生することを抑えて、全体を円滑かつ迅速に燃焼させることができることから、膨張用ガスの吐出開始時間を略一定とすることができると同時に、ガス吐出口５から吐出される膨張用ガスの量も略一定となる。そのため、タンク燃焼試験時のタンクカーブを略一定とすることができ、インフレーターとして、安定した性能を確保することができる。

ちなみに、タンクカーブとは、タンク燃焼試験時に得られるデータであり、タンク燃焼試験とは、以下に示す手順で行われる試験である。内容積６０リットルのステンレス鋼製タンク内に、インフレーターを固定し、室温においてタンクを密閉後、インフレーターを外部着火電気回路に接続する。そして、タンクに設置された圧力トランスデューサーにより、着火電気回路スイッチを入れた（着火電流印加）時間を０として、タンク内の圧力上昇変化を０〜２００msecの間、測定する。試験の結果である各測定データをコンピュータ処理により最終的にタンク圧力／時間の曲線として、インフレーターの性能を評価するタンクカーブを得ることができる。

また、作動装置１０Ａとして、図５に示すように、ハウジング１１Ａにおける発生剤収納部１６Ａの内周面１６ｂを、スクイブ収納部１５Ａにおける流出孔１７Ａ側の端部１５ａ（スクイブ２０におけるフランジ部２０ａにおける頭部２０ｂ側の端面に対応したハウジング１１の内周面１１ａの直径方向の部位）から流出孔１７Ａを配設させた先端側にかけて、直線状として拡開させるように傾斜させて構成するとともに、内周面１６ａにおける流出孔１７Ａ側のコーナ部位１６ｅを湾曲させて狭めつつ、流出孔１７Ａの内周縁に連なるように、構成してもよい。このような構成の作動装置１０Ａでは、ハウジング１１Ａにおける発生剤収納部１６Ａの内周面１６ｂを、先端１６ｄ側にかけて拡開させるように傾斜させた構成であっても、コーナ部位１６ｅが湾曲されて、狭い鋭角状の隅部を形成しないことから、図示しないガス発生剤が燃焼して発生したガスが、ハウジング１１Ａ内におけるスクイブ２０から離れた先端１６ｄ側の部位（流出孔１７Ａ側の部位）において滞留することを抑えることができ、発生したガスを、流出孔１７Ａからケース部側に円滑に流出させることができて、好ましい。

さらに、作動装置１０Ｂとして、図６に示すように、ハウジング１１Ｂにおける発生剤収納部１６Ｂの内周面１６ｆを、スクイブ収納部１５Ｂにおける流出孔１７Ｂ側の端部１５ａ（スクイブ２０におけるフランジ部２０ａにおける頭部２０ｂ側の端面に対応したハウジング１１の内周面１１ａの直径方向の部位）から流出孔１７Ｂを配設させた先端側にかけて、直線状とするとともに、先細りとなるように、スクイブ収納部１５Ｂから流出孔１７Ｂにかけて傾斜させる傾斜面として、構成してもよい。このような構成の作動装置１０Ｂでは、ハウジング１１Ｂ（発生剤収納部１６Ｂ）内部の全域にわたって、図示しないガス発生剤の燃焼により発生したガスが滞留することを防止でき、発生したガスを、流出孔１７Ｂから迅速にケース部側に流出させることができて、好ましい。

本発明の一実施形態であるインフレーターの概略断面図である。 図１のインフレーターにおける作動装置の部位付近を示す部分拡大断面図である。 図１のインフレーターで使用されるガス発生剤の斜視図である。 実施形態のインフレーターにおいて、ガス発生剤の充填率と、スクイブの作動開始からガス吐出開始までの時間差と、の相関関係を示すグラフ図である。 本発明の他の実施形態である作動装置の部位付近を示す部分拡大断面図である。 本発明のさらに他の実施形態である作動装置の部位付近を示す部分拡大断面図である。

符号の説明

１…インフレーター、
３…ケース部、
５…ガス吐出口、
７…破裂板、
１０，１０Ａ，１０Ｂ…作動装置、
１１，１１Ａ，１１Ｂ…ハウジング、
１５，１５Ａ，１５Ｂ…スクイブ収納部、
１６，１６Ａ，１６Ｂ…発生剤収納部、
１６ａ，１６ｂ，１６ｆ…内周面、
１７，１７Ａ，１７Ｂ…流出孔、
１９…ガス発生剤、
２０…スクイブ。

Claims (3)

1. 内部に膨張用ガス発生用の加圧ガスを充填させるとともに、破裂板により閉塞されたガス吐出口を備えるケース部と、
   該ケース部に配設されて、作動時に、前記破裂板を破裂させて前記ケース部内に充填された加圧ガスをガス吐出口から吐出可能とされる作動装置と、
   を備える構成とされて、
   該作動装置が、燃焼時にガスを発生するガス発生剤を充填させたハウジングと、該ハウジング内に収納されて前記ガス発生剤に点火可能とされるスクイブと、を備え、
   前記ハウジングが、元部側に前記スクイブを収納させるスクイブ収納部を備えるとともに、前記スクイブ収納部から離れた先端側であって前記スクイブと対向する部位に、前記ケース部内と連通されて、前記ガス発生剤の燃焼時に発生するガスを前記ケース部内に流出可能な流出孔を、配設させた構成とされ、
   前記作動装置の作動時に、前記ガス発生剤を燃焼させて発生したガスを前記ケース部内に流出させることにより、前記ケース部内の内圧を上昇させて前記破裂板を破裂させ、前記ガス吐出口から膨張用ガスを吐出させる構成のハイブリッドタイプのインフレーターであって、
   前記スクイブが、先端側を内部に挿入させて元部側を前記スクイブ収納部外へ露出させるように、前記スクイブ収納部内に収納されるとともに、先端側に、作動時に火炎を発生可能な略円柱状の頭部を、備える構成とされ、
   該頭部が、外周面と、前記頭部の直径方向に位置する前記ハウジングの内周面との間に、隙間を有するように、構成され、
   前記ハウジングが、前記スクイブ収納部における前記頭部側の端部から、前記流出孔を配設させた先端側の内周縁付近に至るまでの内周面を、直線状に延びるように構成され、
   前記ガス発生剤が、前記隙間に充填されない大きさに設定されるとともに、前記ハウジングの容積に対して、７５〜９０％の範囲内の充填率で、前記ハウジング内に充填されていることを特徴とするインフレーター。
2. 前記ハウジングの前記内周面が、前記スクイブ収納部における流出孔側の端部から前記流出孔を配設させた先端側にかけて、拡開させるように傾斜させて構成されるとともに、前記内周面における前記流出孔側のコーナ部位を湾曲させて狭めつつ、前記流出孔の内周縁に連なるように、構成されていることを特徴とする請求項１に記載のインフレーター。
3. 前記ハウジングの前記内周面が、前記スクイブ収納部における流出孔側の端部から前記流出孔を配設させた先端側にかけて、先細りとなるように、前記スクイブ収納部から前記流出孔にかけて傾斜させる傾斜面として、前記流出孔の内周縁に連なるように、構成されていることを特徴とする請求項１に記載のインフレーター。

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