JP5134442B2 - インフレータ用の破裂板 - Google Patents

Description

本発明は、加圧ガスを利用するインフレータの開口部を閉塞するための破裂板と、前記破裂板を用いたインフレータに関する。

加圧ガスを利用するインフレータは、開口部が破裂板で閉塞されたボトル内部に加圧ガスが貯蔵された構造である。作動時には、破裂板を破壊して加圧ガスをボトル外部に排出する機構となっている。

この種のインフレータを、エアバッグを用いた人員拘束装置に組み合わせた場合、破裂板の破壊で発生した破片によってエアバッグがダメージを受けないように、破片が外部に排出されないような構造にすることが必要である。そのため、フィルタを配置して破片を捕捉したり、予め破裂板に脆弱部を形成して、破片を生じさせずに破壊させたりする工夫がなされている。

特許文献１には、裏表にスコアが形成された破裂板や、その破裂板を使用したガス発生器が開示されている。図１２、図１３で示される破裂板では、破裂板の手前側１７４には、一部を除いて半円環状のスコア１８０が、反対面１７６には、軸１３８を中心とした放射状のスコア１８４が形成されている。

破裂板に力がかかったとき、一般的には中心部分がたわみやすく、この状態で破壊される場合、中心部分から放射状に亀裂が走ることで破裂板が開裂して破壊される。そのため、特許文献１では、軸１３８を中心に放射方向に伸びたスコア１８４に沿って亀裂が走ることになり、放射方向先端まで亀裂が延びると、その先端部をつなぐように折れまがる。特許文献１のように、スコア１８４の放射方向先端部を円弧でつなぐようなスコア１８０が形成されている場合、スコアの深さによってはスコア１８４の先端を直線的につないだラインか、スコア１８０に沿ったラインかのいずれかで折れ曲がることになり不安定である。

米国特許 第６,３５７，７９２Ｂ１

本発明は、設定した形状に確実に破壊できるインフレータ用の破裂板と、それを使用したインフレータを提供することを課題とする。

〔請求項１〕
本発明は、課題の解決手段として、
ボトルに加圧ガスが充填されたインフレータの開口部を閉塞するための破裂板であって、
前記ボトル外部に面するように取り付けられる第１面が、放射状に形成された複数の第１スコアを有し、反対側の前記ボトル内部に面するように取り付けられる第２面が、少なくとも第１スコアの先端部に厚さ方向に対応する部分を結ぶ直線からなる複数の第２スコアを有しており、
前記第２面から圧力を受け、前記第１面側に破壊されるように使用される破裂板を提供する。

本発明の破裂板は、平面形状が円形のものであり、インフレータに適用するときは、その周縁部において溶接固定される。

本発明でいう「スコア」は、破裂板に形成された筋や刻み又はそれらに類するものを意味し、「スコア」が形成された部分は他の部分よりも強度的に脆弱になっている。

第１スコアは、破裂板の中心点から３〜１２本程度放射状に形成されたもので、４本〜８本形成されていることが好ましい。第１スコアの先端部は、破裂板の周縁まで延びていないことが好ましい。

第２スコアは、少なくとも第１スコアの先端部を結ぶ直線からなるものであり、必要に応じて他のスコアを付加してもよい。

第１スコアと第２スコアの深さは同一でもよいし、異なっていてもよいが、同じ深さであることが好ましい。

本発明の破裂板は、中心点を通る直径で二分したとき、左右対称になるように第１スコアと第２スコアが形成されている。

本発明の破裂板が第２面から圧力を受けたとき、第１面側の放射状の第１スコアに沿って花弁状に開裂するが、このとき、複数の第１スコアの各終端部を結ぶ線で折れ曲がる。そして、前記の各終端部を結ぶ線に相当する位置には第２スコアが形成されているため、破裂板は設定したとおりに、即ち複数の三角形（正三角形又は二等辺三角形等）に分離して破壊されることになる。このように、設定どおりの形状や大きさの破片として破壊できるため、前記破片の捕集が容易になる。

〔請求項２〕
本発明は、課題の解決手段として、前記第２面が、第１スコアの先端部を結ぶ直線からなる第２スコアと、前記直線から垂直方向に延ばされた直線からなる第３スコアを有している、請求項１記載の破裂板を提供する。

このような第３スコアを形成することにより、第２スコアから更に亀裂が生じたときに、第３スコアに亀裂を生じさせることで、前記亀裂の発生方向や発生位置を設定どおりに制御できる。

〔請求項３〕
本発明は、課題の解決手段として、前記第１スコアと前記第２スコアが厚さ方向に重なっていない、請求項１又は２記載の破裂板提供する。

第１スコアと第２スコアが破裂板の厚さ方向に重なっていると、その重なり部分の破裂板の肉厚が他の部分よりも薄くなり、部分的に強度が低下するが（即ち、強度にばらつきが生じるが）、前記重なりをなくすことで、破裂板の強度のばらつきを防止できる。第１スコアと第２スコアは、少なくとも第１スコアと第２スコアのうちの最大深さ以上の間隔をおいて形成されていることが好ましい。

〔請求項４〕
本発明は、他の課題の解決手段として、
加圧ガスが充填された筒状ボトルと、
前記筒状ボトルの一端開口部に取り付けられた点火手段部と、
前記筒状ボトルの他端開口部に取り付けられた、ガス排出口を有するディフューザ部とを有しており、
前記筒状ボトルと点火手段部の間が第１破裂板で閉塞されており、前記筒状ボトルと前記ディフューザ部の間が第２破裂板で閉塞されており、
前記第２破裂板として、請求項１〜３のいずれか１項記載の破裂板が使用されている、インフレータを提供する。

本発明のインフレータでは、第１破裂板は点火手段部が有する点火手段の作動により発生した火炎や衝撃波等により破壊される。そして、第２破裂板は、前記した火炎や衝撃波等によるボトル内部の圧力上昇により、第２面側から圧力を受けて、第２面から第１面側に開裂して破壊される。

このとき破裂板は、複数枚の正三角形又は二等辺三角形等の破片に分離・破壊されるため、発生した破片の捕集が容易である。例えば、ディフューザ部が有するガス排出口の大きさを前記破片よりも小さくする方法、金網等のフィルタを配置する方法等を適用できるが、ガス排出口の大きさを調整する方法であると、フィルタを不要できるのでより好ましい。

点火手段部が有する点火手段は、特開２００３−２２６２２２の図３で示される電気式点火器３４、あるいは電気式点火器３４とガス発生剤３６の組み合わせを用いることができる。

〔請求項５〕
本発明は、他の課題の解決手段として、前記第２破裂板が、前記筒状ボトル及び前記ディフューザ部のいずれか一方と一体に成形されたものである、請求項４記載のインフレータを提供する。

本発明の破裂板は、破壊されたときに予め設定したとおりの大きさ及び形状の破片を生じさせることができる。よって、インフレータに適用したとき、発生する破片の捕捉が容易になる。

＜破裂板＞
以下、図１により、本発明の破裂板を説明する。図１（ａ）は、破裂板１０を第２面側から見たときの斜視図、（ｂ）は破裂板１０を第１面側から見た平面図、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図である。

破裂板１０は、厚みが一定（厚み３００μm）のステンレス製の円板であり、その周縁部１６を含む環状部分においてインフレータに溶接固定される。

第１面１１には、中心１３から放射状に４本の第１スコア１５（４本の第１スコア１５ａ〜１５ｄを総称して第１スコア１５という）が形成されている。４本の第１スコア１５の先端部は、周縁部１６までは延びていない。第１スコア１５は、深さ９０μmの刻みであり、図１では連続しているが、不連続であってもよい。

第２面１２には、第１面１１の４本の第１スコア１５ａ〜１５ｄの先端部間に厚さ方向に対応する位置において、４本の第２スコア１７（４本の第２スコア１７ａ〜１７ｄを総称して第２スコア１７という）が形成されている。第２スコア１７は、深さ９０μmの刻みであり、図１では連続しているが、不連続であってもよい。第１スコア１５と第２スコア１７は、破裂板１０の厚さの２０〜４０％の深さである。

第１スコア１５の先端部と第２スコア１７の先端部は、破裂板１０の厚さ方向に重なり合っておらず、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、間隔（Δｄ）を置いて形成されている。破裂板１０の厚みをｔ、スコアの深さをｓとすると、Δｄ＞ｔ−ｓであることが好ましく、Δｄ＞２（ｔ−ｓ）であることがより好ましい。本実施形態では、ｔ＝３００μm、ｓ＝９０μmであるから、Δｄは４２０μmを超える間隔であることが好ましい。

第１スコア１５の先端部と第２スコア１７の先端部が厚さ方向に重なりあっていない場合でも、Δｄの値が小さすぎると、即ち、第１スコア１５の先端部と第２スコア１７の先端部との厚さ方向への間隔が小さすぎると、他の部分に比べて強度が低下するようになるが、Δｄの値を前記関係に維持すると、部分的な強度低下が防止できる。

図２（ａ）〜（ｄ）は、別実施形態の破裂板１０の第１面と第２面の平面図である。理解し易いように、いずれも同じ番号で表示している。

図２（ａ）の実施形態は、第１面１１には中心１３から放射状に４本の第１スコア１５が形成されている。第２面１２には、４本の第１スコア１５の先端部を結ぶ４本の第２スコア１７が形成されている。両面から４本の第１スコア１５と４本の第２スコア１７で囲まれた部分は、４つの正三角形が形成されている。

図２（ｂ）の実施形態は、第１面１１には中心１３から放射状に８本の第１スコア１５が形成されている。第２面１２には、４本の第１スコア１５の先端部を結ぶ８本の第２スコア１７が形成されている。両面から８本の第１スコア１５と８本の第２スコア１７で囲まれた部分は、８つの二等辺三角形が形成されている。

なお、第２面１２から見たとき、第２スコア１７により、八角形が形成されていることになるが、八角形を超える多角形にすることで、第２スコア１７で形成される形状を円形に近づけるようにすることもできる。

図２（ｃ）の実施形態は、第１面１１には中心１３から放射状に４本の第１スコア１５が形成されている。第２面１２には、４本の第１スコア１５の先端部を結ぶ４本の第２スコア１７が形成されている。両面から４本の第１スコア１５と４本の第２スコア１７で囲まれた部分は、４つの正三角形が形成されている。

そして、４本の第２スコア１７のそれぞれの中間点から、４本の第３スコア１８が形成されている。４本の第３スコア１８は、第１スコア１５、第２スコア１７と同じ深さの刻みであり、図示するとおり、周縁部１６までは延ばされていない。第３スコア１８を形成すると、第２スコア１７において折れ曲がり、衝撃の強さにより更に亀裂が生じるようなとき、第３スコア１８に亀裂を生じさせることにより、第２のスコア１７の外側にランダムな亀裂が発生することを防止できる。

＜インフレータ＞
図３、図４により、本発明の破裂板を用いたインフレータについて説明する。図３は、インフレータの縦断面図、図４（ａ）、（ｂ）は、インフレータ作動時の破裂板の開裂状態を示す図である。

インフレータ２０は、加圧ガスが充填された筒状ボトル２２の一端開口部に溶接固定された点火手段部２４と、筒状ボトル２２の他端開口部に溶接固定されたディフューザ部２６とを有している。

ボトル２２内には、アルゴン、ヘリウム、窒素等又はそれらの混合ガスが高圧充填されている。

点火手段部２４は、点火手段ハウジング３０によって外殻が形成され、その内部に公知の電気式点火器３２と、ガス発生剤３４が収容されている。ガス発生剤３４は、例えば特開２００３−２２６２２２号公報に記載されているものを使用することができる。

点火手段ハウジング３０とボトル２２との間は第１破裂３５で閉塞されている。第１破裂板３５はステンレス製のもので、その周縁部が点火手段ハウジング３０に溶接固定されている。第１破裂板３５は、ボトル２２内部の圧力により、点火器３２側に椀状に変形している。更に点火手段ハウジング３０には、第１破裂板３５を覆うように被せられたカップ容器３６が固定されている。カップ容器３６は、第１破裂板３５の破片を捕捉するためのものであり、周面に複数のガス孔３７を有している。

ディフューザ部２６は、ディフューザハウジング４０で外殻が形成されており、周面に複数のガス排出口４１を有している。

ディフューザ部２６とボトル２２との間は、第２破裂板１０が取り付けられている。第２破裂板１０は、図１、図２に示すものを用いる。第２破裂板１０は、周縁部１６が内向きの環状突起部３８に溶接されることで固定されており、ボトル２２の内側に第２面１２が、ディフューザ部２６側に第１面１１が向くように配置されている。

次に、図３に示すガス発生器２０をエアバッグシステムに組み込み、車両に搭載した場合の動作を説明する。

車両が衝突して衝撃を受けたとき、作動信号出力手段により、点火器３２が作動点火してガス発生剤３４を燃焼させ、高温の燃焼ガス、火炎、熱等の燃焼生成物を発生させる。これによってガス発生器ハウジング３０内の圧力が上昇し、第１破裂板３７が破壊され、燃焼生成物がボトル２２内に流入する。

その後、燃焼生成物により、ボトル２２内部の圧力が上昇され、第２破裂板１０が破壊され、ガスはディフューザ部２６のガス排出口４１を通ってエアバッグ内に流入する。

第２破裂板１０が破壊されるとき、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第２破裂板１０は、第２面１２側から圧力を受け、第１面１１側に開裂して破壊される。この過程において、第２破裂板１０の第１面１１に形成された第１スコア１５に対して応力が集中するため、第１スコア１５が開くように開裂して亀裂４８が入る。また、第２破裂板１０の第２面１２に形成された第２スコア１７に対しても応力が集中するため、第２スコア１７が開くように開裂して亀裂４９が入る。

この場合、第１面１１に第２スコア１７が形成され、第２面１２に第１スコア１５が形成されていると、それぞれのスコアが閉じるような圧縮応力が加えられることになるため、第２破裂板１０が破壊されにくくなる。

このようにして第２破裂板１０が破壊されたとき、破壊片は、図１、図２（ａ）〜（ｃ）で示すとおり、いずれも第１スコア１５と第２スコア１７で囲まれた大きさの三角形となる。よって、ガス排出口４１の径を予め前記三角形よりも小さくしておくことにより、前記三角形の破片がエアバッグ内に流入することがなくなる。

図５は、インフレータ２０’の別実施形態の部分断面図である。図５で示すインフレータ２０’は、ボトル２２の端部開口部と第２破裂板１０’が一体に形成されているほかは、図３のインフレータ２０と同じである。

（ａ）は第２面から見た斜視図、（ｂ）は第１面の平面図、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大図。 （ａ）〜（ｃ）は、別実施形態の破裂板の両面図。 インフレータの縦断面図。 図３のインフレータの作動時における破裂板の破壊状態を説明するための図。 別実施形態のインフレータの縦方向の部分断面図。

符号の説明

１０ 破裂板
１１ 第１面
１２ 第２面
１３ 中心
１５ 第１スコア
１７ 第２スコア

Claims (5)

1. ボトルに加圧ガスが充填されたインフレータの開口部を閉塞するための破裂板であって、
   前記ボトル外部に面するように取り付けられる第１面が、放射状に形成された複数の第１スコアを有し、反対側の前記ボトル内部に面するように取り付けられる第２面が、少なくとも第１スコアの先端部に厚さ方向に対応する部分を結ぶ直線からなる複数の第２スコアを有しており、
   前記第２面から圧力を受け、前記第１面側に破壊されるように使用される破裂板。
2. 前記第２面が、第１スコアの先端部を結ぶ直線からなる第２スコアと、前記直線から垂直方向に延ばされた直線からなる第３スコアを有している、請求項１記載の破裂板。
3. 前記第１スコアと前記第２スコアが厚さ方向に重なっていない、請求項１又は２記載の破裂板。
4. 加圧ガスが充填された筒状ボトルと、
   前記筒状ボトルの一端開口部に取り付けられた点火手段部と、
   前記筒状ボトルの他端開口部に取り付けられた、ガス排出口を有するディフューザ部とを有しており、
   前記筒状ボトルと点火手段部の間が第１破裂板で閉塞されており、前記筒状ボトルと前記ディフューザ部の間が第２破裂板で閉塞されており、
   前記第２破裂板として、請求項１〜３のいずれか１項記載の破裂板が使用されている、インフレータ。
5. 前記第２破裂板が、前記筒状ボトル及び前記ディフューザ部のいずれか一方と一体に成形されたものである、請求項４記載のインフレータ。

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