JP4847474B2 - エアバッグ用インフレータ - Google Patents

Description

本発明は、事故が発生する状況において車両内の乗員の保護するべく車両内部に設けられるエアバッグ用のインフレータに関する。

圧力が加わったガスを収容する二つのボトル又は圧力容器を備えたエアバッグインフレータが提案されている。各々のボトルは、金属ホイル（箔）によって密閉することができる。従来の一つの提案においては、金属ホイルは、金属ホイルの外側に対して位置決めされた保持部材によって最初は保持される。エアバッグが膨張すると、保持部材が金属ホイルから離れ、ホイルが破断可能となり、ガスがガスボトルから漏れ出してエアバッグの内部に流れ込みエアバッグの膨張させる。

従来提案されたこの一般的なタイプのインフレータにおいては、一つのボトルが酸化可能(oxidaisable)なガスとして燃料を収容し、他のボトルが酸化ガスを収容することができる。これらのガスがガスボトルから外部に出たときに混合される。続いて、これらのガスはエアバッグ内部に供給され、これらのガスは発火されエアバッグを完全に膨張させる。

国際公開ＷＯ９６／１０４９６は、このタイプの構造を開示している。衝突センサからの駆動信号により、オープニング機構が作動し、二つのガスボトルをオープンにし、収容されているガスをガス流路管を通してエアバッグ内部に放出する。ガス流路管の中に発火装置が設けられており、エアバッグに向かって対面するガス流路間の出口付近においてエアバッグ内部において混合ガスを発火させる。この構造は、比較的多く複雑であることが知られている。
国際公開ＷＯ９６／１０４９６

ヨーロッパ特許特許公開 ＥＰ−Ａ−０５６４４０には異なる構造が開示され、酸化可能(oxidaisable)なガスと酸化ガスとの混合ガスを一つの圧力容器に収容している。インフレータは圧力容器の中に存在し、事故発生の状況において、インフレータが作動し酸化可能ガスを発火する。酸化可能ガスが燃焼すると、圧力容器内の残りのガスを加熱し、圧力容器内のガスの圧力が上昇し、加圧されたガスがエアバッグ内に導かれでエアバッグを膨張させる。圧力容器は、酸化可能ガスの燃焼の間圧力容器内に発生する圧力に抵抗するのに十分に強いことが必要である。火工インフレータを用いた場合、発火信頼性が乏しく、そのため、重量的なばらつき及び火工材料の粒径のばらつきがあり、加熱点のばらつきにつながり得る。
ヨーロッパ特許特許公開 ＥＰ−Ａ−０５６４４０

従来の他の問題は、ガスボトル内に収容されが圧力ガスを使用するインフレータが非常に高い温度にさらされ、例えば、インフレータを備えた車両が着火したときに、ガスボトルが破裂するリスクがある。もちろん、これは車両内の何れの人に対して、又は、火災に対して立ち向かう消防士にとっても、も非常に大きなデメリットとなる。

本発明は、進歩的なインフレータを提供することを目的とする。

この発明によれば、エアバッグ用のインフレータが提供され、そのインフレータは加圧された混合ガスを収容する単一のガスボトルを含み、加圧された混合ガスは少なくとも酸化可能ガス及び酸化ガスとを含み、このインフレータはガスボトルを開放する構造を備え、ガスボトルからエアバッグの内部にガスを流し込むことができ、ガスボトルからのガスを着火する始動装置を備え、始動装置はエアバッグの内部にガスが存在するときにガスを着火する構造をとる。

本発明の実施例においては、インフレータによってエアバッグが膨張したとき、最初にガスがガスボトルからエアバッグの内部に流れ込み、ガスがエアバッグの内部にあるときに始動装置がガスを発火する。したがって、始動装置はボトルから離れた位置に配置することができ、火災や静電気に起因する好ましくない事故の発生リスクを最小限に抑制することができる。また、エアバッグ内部に存在する混合ガスを発火することにより、ガスボトルからでできた混合ガスを発火するのとは逆に、ガスボトル内部の混合ガスを発火することによるリスクが最小限となる。

本発明の好ましい実施例においては、始動装置は信号により作動され、ガスボトルからのガスがエアバッグの内部に流れ込んだときにその信号を発生する信号発生器を備える。

したがって、始動装置は、ガスボトルからのガスによってエアバッグが部分的に膨張したときにのみ駆動されることが好ましい。

好ましくは、始動装置は火花点火器（スパーク式着火装置）である。

有利には、始動装置はエアバッグ内部に配置される。

本発明の他の実施例においては、始動装置はエアバッグの外部に設けられる火工ユニットと、火工ユニットからエアバッグ内部に火花を導く導管（コンジット）である。

火工ユニットは、始動装置の一部を構成する目的で提供することができる。このような実施例においては、火工ユニットは所望の場所に配置することができ、もちろん、ガスボトルからのガスがエアバッグの内部に流れ込んだときに信号発生器によって生成される信号に反応して火工ユニットが作動し、再び、エアバッグが部分的に膨張し、その後、エアバッグ内のガスが着火される。

他の態様に係る火工ユニットは、ガスボトルを開放する構造の一部を形成する。火工ユニットからエアバッグ内部に火花を導く導管（コンジット）は、火工ユニットからの火花がガスを着火可能となる前にエアバッグがガスボトルからのガスによって少なくとも部分的に膨張するように配置することができる。

有利には、ガスボトルは最初は破断可能なホイル（薄膜）によって密封され、オープニング装置はホイルを破断するように動作する。

一つの実施例においては、オープニング装置は未破断状態のるホイルを保持するように設けられた保持部材を備え、保持部材はピストン要素の一部により位置が保持され、ピストン要素は初期状態において保持部材と直接係合し、点火管と結合することで、初期位置から開放位置まで駆動され、保持部材と係合が解かれ、これにより、保持部材はホイルが破断する位置まで動くことができ、ガスボトルからガスが漏れでることが可能となる。

好ましくは、保持部材はブラケットの一部として成形され、ベースから実質的に垂直に延びるサポートアームの形態をとる。

利便的には、保持部材は屈曲可能であり、ボトル内のガスの圧力が所定の閾値を超えることにより屈曲するように構成され、これによって、ホイルを破断させることが可能となる。

有利には、保持部材はガスボトル内のガス圧が所定の閾値を超えたときに破断する機械的弱さの線を有し、保持部材の少なくとも一部が屈曲し、これによって、ホイルを破断させることが可能となる。

他の実施例においては、開放機構はピストンを含み、そのピストンは点火管と結合し、初期位置から第２の位置まで動き、ピストンはシャフトを備え、そのシャフトは初期状態においてホイルに隣接して配置され、ピストンが第２の位置に移動したときにホイルが破断するように当該ピストンが位置決めされる。

利便的には、ガスボトル内の混合ガスは、酸化可能ガスとして、水素、メタン、プロパン、ブタン又はこれらの混合物を含む。

好ましくは、ガスボトル内の混合ガスは、酸化ガスとして、酸素又は二酸化窒素を含む。

有利には、ガスボトル内の混合ガスは空気を含む。

利便的には、ガスボトル内の混合ガスは不活性ガスを含む。

好ましくは、不活性ガスはヘリウム、アルゴン、窒素又はこれらの混合物を含む。

本発明は、また、上述したようなタイプのインフレータを備えたエアバッグに関する。

本発明を更に理解しやすくし、さらなる特徴が明確となるように、添付図面を参照して実施例の形式で本発明について説明する。

最初に添付図面の図１を参照すると、インフレータはガスボトル１（一部は省略して示す）を含み、ガスボトル１は側壁２とベース３を有し、ベース３は充填開口４を備えている。ガスボトル１の開放された端部はハウジング５に固定されている。このハウジングは、二つの離間した垂直平面壁６、７を有し、垂直平面壁の間にチャンバー８が形成され、チャンバー８は一方が図示されていない端部壁によって封止されている。側壁７の中央部分には開口９が形成され、開口９がホイル１２よって封止されている。

ガスボトル１は、ガスボトルの内部が開口９に繋がるようにハウジング５の側壁７に固定されており、ガスボトルは金属ホイル１０によって効果的に封止され、密閉される。

ハウジング５は、ガスボトル１の上部においてフランジ１２に連結され、フランジ１２はエアバッグ１３を収容するハウジングの一部を形成する。ハウジング５の上方部分はエアバッグの内部に延びている。ハウジングの上方部分には、４つのガス排気孔が設けられており、そのうちの３つ、すなわち、側壁６に形成された第１開口１４、一方の端部壁に形成された第２開口１５及び他の側壁７に形成された第３開口１６のみが図１に示されている。

側壁６及び７の間にあるチャンバー８にはガスボトル１を開放する構造が配置されている、この構造は火工ユニット１７を含んでいる。火工ユニット１７は、管状保持部材１９の内部に設けられた火工点火管１８を含む。管状保持部材１９は、点火部の上部において上方に延び、円形断面のチャンバーを形成している。管状保持部材１９の上部は、Ｕ字型ブラケット２０を支持し、ブラケット２０（オリエンテーションに示す）は、水平ベース２１と直立した二つの平面アーム２２、２３とを有し、これらのアームはベースから垂直に延びる。図示した実施例の中で直立アーム２３は、アームがベース２１と連結される個所に、機械的に弱いライン２４を有している。ブラケット２０は、適切な形状を得るために屈曲され又は折畳まれる平面金属ストリップ又はプラスチック材料のモールド品として成型することができる。ベース２１−中央部分には開口２４'が設けられており、この開口は火工点火管１８の上部（オリエンテーションに示す）に配置される。後述するように、ピストン要素２５の一部が開口２４'を通って延びる。

ピストン要素２５はピストンヘッド２６を備え、当該ピストンヘッドは管状保持部材１９によって火工点火管１８の上部に設けられた断面円形のチャンバー内部に配置される。ピストンはピストンロッド２７を含み、当該ピストンロッドはピストンヘッド２６から開口２４'を通り上方に向かって延び、ピストンロッド２７の上端部は外方向に向いたサポートフランジ２８、２９を駆動し、これらサポートフランジは外側に向かって延び、図示した初期位置においてブラケット２０のアーム２３、２４の最上端部と直接係合している。

ブラケット２０のアーム２３はホイル１０の直近に配置され、ホイルはガスボトル１を有効に封止し、アーム２３はホイルを保持する保持部材として機能する。このように、アーム２３はホイルが破断することを防ぐ。

フランジの１部分には点火装置３０が配置されている。点火装置３０は、互いに距離をおいて配置される二つの電極３１を備え、さらに、二つの電極３１の間をスパークとして走る電気信号を生成する信号生成器３２を備える。

ガスボトルは混合ガスを収容する。一つのガスは酸化性ガス又は燃料ガスであり、水素、メタン、エタン、プロパン又はブタンあるいは、これらの一つ以上の混合ガスとすることができる。混合ガスは、また、酸素又は二酸化窒素のような酸化ガス（oxidising gas）を含む。酸素は、圧縮空気として単に空気をボトルに導入することによって得ることができる。ボトル内部の混合ガスは、好ましくは、ヘリウム、アルゴン、窒素又はこれらの混合ガスなどの少なくとも１種類の不活性ガスを含む。容器内部のガスの圧力は、そのガスの一部が液体として存在するように設定される。

エアバッグが膨張すると、火工ユニット１８が作動する。火工ユニットによって生成されたガスはピストンヘッド２６に対して力を与え、ピストン２５を上方に移動させる。ピストン２５は、ピストンヘッド２６がブラケット２０のベース２１の底面に係合する位置まで移動する。このポジションにおいて、外向きフランジ２８，２９はブラケットのアーム２２，２３の上端部の上部において上方に向かって既に移動している。ブラケットのアーム２３は、上端部において以降は保持されない。これにより、アーム２３は機械的脆弱部のライン２４の周囲において内側に向かってピボット可能となり、ホイル１０からの圧力がアーム２３に加わったときにホイル１０へのサポートを除去する。これにより、ホイル１０は破断する。

図２の矢印によって示すように、ガスボトル１からの混合ガスは開放状態の開口部９を通って流れ、ピストン２５の外向きフランジ２８，２９の外側を通過し、ガス流路開口１４，１５，１６を経由し、エアバッグの内部に流れ込む。混合ガスがエアバッグ内部に流れ込むと、エアバッグは膨張を開示する。膨張開始後のある一瞬、混合ガスがエアバッグを少なくとも部分的に膨張させるときに、信号発生器３２は信号を生成し、その信号はスパークとして二つの電極の間を走り、エアバッグ内部の混合ガスを着火する。混合ガスの酸化性ガスが酸化し、混合ガスの温度を実質的に上昇させ、エアバッグ内部のガス圧を上昇させる。

ボトル内部のガスの圧力が許容レベルよりも上昇したとき、例えば車両火災の発生時、機械的脆弱部２４のラインが破断し、ブラケット２０のアーム２３がホイル１０から遠ざかる方向に移動し、ホイル１０が破断可能となり、ボトル１からガスが抜け出し、ボトル１が爆発するリスクを回避することが可能となる。これは図３に示されている。

別の例では、アーム２３は機械的脆弱部のラインによって囲まれた中央領域を備えることができる。ホイルがアーム２３に対して強い圧力を与えると、その中央領域は動かされ、機械的脆弱部のラインが破断し、ホイル１０が破断する。好ましくは、本発明の実施例に示されているように、電極３１と連動するスパーク発火装置はエアバッグ内部に、ガスボトル１から実質的に距離を隔てて配置する。スパーク発火装置がガスボトルから実質的に離れて配置されているため、例えば静電気によってガスボトル内部のガスが異常に早く点火されるリスクを最小限に抑えることができる。

図４は、本発明の変更した実施例を示し、ガスボトルを開放させるかの解放機構が提供されている。図４の実施例においては、ガスボトル１及びハウジング５は、図１に示した実施例と同じデザインである。また、フランジ１２及びスパーク発生機構３０についても既に説明したものと同じである。しかしながら、図４の実施例においては、開口部９を封止するホイル１０は自己保持タイプのホイルであり、図１から図３に示す実施例の中で使用されているホイルよりも若干厚みが大きくなっている。ハウジング５は、火工ユニット４０を有するガスボトル開放装置を備えており、その装置は開口部１０の反対側においてハウジングの側壁６に対して設けられている。火工ユニット４０は実質的に円筒状のハウジング４１を含み、ハウジングは火工点火管４２を収容している。ハウジング４１はハウジング５のチャンバー８の内部とつながっている。ハウジング４１の内部にはピストン４３が設けられ、そのピストン４３はピストンヘッド４４を有し、ピストンヘッドは初期状態においてハウジング１中の火工点火管４２に隣接する位置に配置され、ピストンは鋭利な端部４６を有するシャフト４５を備えており、シャフト４５は当該シャフト４５の鋭利な端部４６がホイル１０の近傍に位置するようにハウジング５の内部においてチャンバー８を横切る。

事故が発生すると、火工点火管４２が作動し、ピストン４３が図４の右側に移動し、シャフト４５の鋭利な端部４６がホイル１０を貫通し破断させる。ホイル１０が破断すると、ボトル内部からガスがハウジング５中のチャンバー８内部に流れ込み、ガス排気開口１４，１５，１６を通ってエアバッグ１３の内部に流れ込む。ガスがエアバッグ１３を部分的に膨張させると、信号発生器３２によって信号が生成され、二つの電極３１の間を走るスパークが生成され、部分的に膨張したエアバッグ内部のガスが着火される。酸化性ガスが酸化され、エアバッグ内部のガスの温度が上昇し、エアバッグ内部のガスの圧力が実質的に上昇する。

本発明の実施例においては、始動装置はスパーク発火装置であり、始動装置は実際にエアバッグの中に配置される。しかしながら、本発明の他の実施例においては異なるタイプの始動装置を採用することができる。例えば、火工ユニット（pyrotechnic unit）又は火工点火管（pyrotechnic squib）の形態の始動装置を採用することも可能である。このような火工ユニット又は火工点火管は、作動時に炎（火花）を生成する。したがって、このような点火管からエアバッグ内部のポイントまで延びるコンジットが設けられ、その結果、混合ガスがエアバッグを膨張させ、エアバッグが部分的に膨張したときに、火工ユニットからの炎がコンジットを通って進みエアバッグ内部のガスを着火することが考えられる。

信号発生器３２と同等の信号発生器からの信号により駆動される分離（隔離）された点火管を使用した場合には、点火管はエアバッグの展開が開始された後の所定の時間だけ実際に作動し、本発明の一つの特定の実施例においては、図４に示すように、火工ユニットはガスボトルを開放する装置の中に組み込まれた始動装置の一部として利用される。

図５は実質的に図４に対応し、したがって図５の実施例の詳細については重複した説明は省略する。しかしながら、図５において、コンジット５０は火工点火管４２を収容するハウジング４１からフランジ１２まで延び、コンジット５０は火工点火管４２とエアバッグの内部との通路を形成することが理解できる。

事故が発生すると、火工点火管ユニット４２が作動し、炎及び高温ガスが発生する。そのガスは、ピストンを図５の右方向に移動させ、シャフトの鋭利な端部がホイル１０を貫通し破断させる。ホイル１０が破断すると、ボトル１内部からガスがハウジング５中のチャンバー８内部に流れ込み、ガス排気開口１４，１５，１６を通ってエアバッグの内部に流れ込む。エアバッグが、初期の折り畳まれた状態においては、フランジ１２の内部に配置されているコンジット５０の端部を有効に閉じることができる。しかしながら、エアバッグが膨張を開始すると、コンジット５０を介して火工点火管４２とエアバッグの内部との間で完全な通路が形成される。火工ユニット４２からの炎（火花）は、十分に長い時間燃え続けることができ、有効にコンジット５０を通って流れエアバッグ内部の混合ガスを着火する。酸化性ガスが酸化され、エアバッグ内部のガスの温度が上昇すると、エアバッグ内部のガスの圧力が実質的に上昇する。

本発明の実施例においては、混合ガスは、当該混合ガスを収容するガスボトルから離れた位置においてのみ着火される。混合ガスは、ハウジング８を通して流れ、ガス排気開口１４，１５，１６を通過してエアバッグ内部に導かれたときにのみ着火される。点火ガスの炎によりガスボトル１の内部のガスに対する「ラーニングバック」が発生するリスクを最小限に抑えることができる。

この明細書及び請求項において、"comprises",
"comprising" の用語及びこれらの変形は、特定の特徴、工程又は整数を含む意味である。これらの用語は、他の特徴、工程又は要素の存在を排除するようには解釈されない。

図１は、ガス発生器とエアバッグコンビネーションの一部を示す模式図であり、ガス発生器の第１の状態を示す。 図２は、図１に対応する図面であり、ガス発生器の第２の状態を示す。 図３は、図１に対応する図面であり、ガス発生器の他の状態を示す。 図４は、図３に対応し、インフレータの別の態様を示す。 図５は、図４に対応し、インフレータの更に別の態様を示す。

Claims (15)

1. エアバッグ用のインフレータにおいて、
   少なくとも酸化可能ガス（酸化性ガス）及び酸化ガスとを含み、加圧された混合ガスを収容する単一のガスボトルと；
   前記ガスボトルを開放し、前記ガスボトルから前記エアバッグの内部にガスを流し込むことができる開放機構と；
   前記エアバッグの内部に配置され、前記ガスボトルからのガスを着火するスパーク式着火の始動装置を備え、
   前記始動装置は、前記エアバッグの内部にガスが存在するときに当該ガスを着火する構造であることを特徴とするインフレータ。
2. 前記始動装置は信号により作動され、前記ガスボトルからのガスが前記エアバッグの内部に流れ込んだときにその信号を発生する信号発生器を備えたことを特徴とする請求項１に記載のインフレータ。
3. 前記ガスボトルを密封するホイルと；
   前記ホイルを破断するように動作するオープニング装置とを更に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のインフレータ。
4. 前記開放機構は、ピストン（４３）を含み、
   前記ピストンは、点火管（４２）と連結され、初期位置から第２の位置まで移動可能であり、
   前記ピストンは、シャフト（４５）を備え、
   前記シャフトは、初期状態において前記ホイル（１０）に隣接して配置され、前記ピストンは前記第２の位置に移動したときに前記ホイルが破断するように位置決めされることを特徴とする請求項３に記載のインフレータ。
5. 前記オープニング装置は、未破断状態の前記ホイルを保持する保持部材（２３）を備え、
   前記保持部材は、ピストン要素（２５）の一部（２９）により位置が保持され、
   前記ピストン要素は、初期状態において保持部材と直接係合し、
   前記ピストン要素は点火管（１８）を備え、当該点火管によって初期位置から前記保持部材との係合が解かれる開放位置まで駆動され、これにより、前記保持部材は前記ホイルが破断する位置まで動いて前記ガスボトルからガスが漏れ出すことが可能となる構造を採用することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のインフレータ。
6. 前記保持部材（２３）は、ブラケット（２０）の一部として成形され、ベース（２１）から実質的に垂直に延びるサポートアームの形態をとることを特徴とする請求項５に記載のインフレータ。
7. 前記保持部材（２３）は屈曲可能であり、前記ボトル内のガスの圧力が所定の閾値を超えることにより屈曲するように構成され、これによって、前記ホイル（１０）を破断可能に構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のインフレータ。
8. 前記保持部材（２３）は前記ガスボトル内のガス圧が所定の閾値を超えたときに破断する機械的脆弱な線（２４）を有し、前記保持部材の少なくとも一部が屈曲し、これによって、前記ホイルを破断可能に構成されていることを特徴とする請求項７に記載のインフレータ。
9. 前記ガスボトル（１）内の混合ガスは、前記酸化可能ガス（酸化性ガス）として、水素、メタン、プロパン、ブタン又はこれらの混合物を含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のインフレータ。
10. 前記ガスボトル（１）内の混合ガスは、前記酸化ガスとして、酸素又は二酸化窒素を含むことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載のインフレータ。
11. 前記ガスボトル（１）内の混合ガスは空気を含むことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載のインフレータ。
12. 前記ガスボトル（１）内の混合ガスは不活性ガスを含むことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載のインフレータ。
13. 前記不活性ガスは、ヘリウム、アルゴン、窒素又はこれらの混合物を含むことを特徴とする請求項１２に記載のインフレータ。
14. 前記酸化可能ガス（酸化性ガス）は、水素、メタン、プロパン、ブタン又はこれらの混合物のグループから選択され、
    前記酸化ガスは、酸素、二酸化窒素又はこれらの混合ガスを含むグループから選択され、
    前記ガスボトルは、最初は破断可能なホイル（１０）によって密封され、
    前記ホイルを破断するように動作するオープニング装置を更に備え、
    前記オープニング装置は、点火管（１８）を備え、ピストン要素（２５，４３）を第１の位置から第２の位置まで駆動し、
    前記オープニング装置は、前記ピストンが前記第２の位置に移動したときに前記ホイル（１０）が破断するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のインフレータ。
15. 請求項１乃至１４の何れか一項に記載のインフレータを備えたことを特徴とするエアバッグ。

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