JP5707328B2 - エアバッグ用インフレータ及びエアバッグ膨張方法 - Google Patents

Description

本発明は概して、エアバッグ用火工式インフレータに関するものである。

このセクションの記述は、本発明に関する背景情報を提供するに過ぎず、また先行技術を構成するものではない。

膨張可能な安全拘束装置、又はエアバッグは、ほとんどの新車に装備されているのを見ることができる。エアバッグは通常、車両内に配置される１つ以上のエアバッグに接続することができるインフレータを含み、このインフレータは、エアバッグを充填して乗員を保護することができる大量の膨張流体又は膨張ガスを迅速に発生させることができる。

例えば、車両は、膨張可能なカーテンエアバッグを含むことができる。膨張可能なカーテンエアバッグは、車両のヘッドライナーから展開させることができ、そして膨張して、窓のような車両の側部から乗員の頭部を保護することができる。側部衝突時の衝撃にほぼ完全に耐えるように設計されるカーテンエアバッグのような特定の膨張可能なカーテンエアバッグは、ガスの冷却及び結果的に生じるエアバッグの圧力損失が、当該事象の継続時間が短いために問題にはならないので、「高温ガス」インフレータを利用することができる。横転に耐えるように設計されたカーテンエアバッグのような他の膨張可能なカーテンエアバッグは、普通、「低温ガス」インフレータを使用して上昇圧力要件を満たすことができる。通常、「低温ガス」インフレータでは、ガスの加熱が行なわれないので、これらのインフレータは、エアバッグを膨張させるために必要な容積のガスを収容するために、非常に重く且つ大きくなり得る。したがって、サイドカーテンエアバッグ用に更にコンパクトなインフレータを実現することが望ましい。

エアバッグ用インフレータが提供される。このインフレータは、第１端部及び第２端部を有し、且つ空洞を画定するハウジングを含むことができる。インフレータは更に、ハウジング内に配置されて燃焼ガスを発生させることによりエアバッグを膨張させるガス発生剤を含むことができる。ガス発生剤はボアを画定することができる。インフレータは更に、空洞を一時的に密閉する仮閉鎖部材を含むことができる。インフレータは、ガス発生剤に点火して燃焼ガスを発生させ、衝撃波を発生させてボアを通って伝播させ、そして仮閉鎖部材を開放する点火具を含むことができる。

更に提供されるのは、エアバッグと組み合わせたインフレータである。このインフレータは、空洞を画定し、且つ第１端部及び第２端部を有するハウジングを含むことができる。インフレータは、更に、チャンバ内に第１温度で正常に保持される圧縮ガスを含むことができる。インフレータは、チャンバ内に配置される可燃性材料からなるガス発生剤を含むことができ、このガス発生財は貫通ボアを画定する。インフレータは、更に、エアバッグの膨張前に、エアバッグから空洞を密閉する仮閉鎖部材を含むことができる。インフレータは、更に、ハウジング内に配置され、且つ仮閉鎖部材を開放して、第１温度の圧縮ガスの少なくとも一部を空洞からエアバッグに放出することができる点火具を含むことができる。点火具は、更に、ガス発生剤に点火して、燃焼ガスを第２温度で発生させるように作動することができる。

更に提供されるのは、エアバッグを膨張させる方法である。この方法は、信号を受信すると反応性充填剤に点火する工程を含むことができる。方法は更に、反応性充填剤に点火することにより発生する衝撃波で仮閉鎖部材を開放する工程を含むことができる。方法は更に、ガス発生剤を貫通して延在するボアを通って衝撃波を伝播させて仮閉鎖部材を開放する工程を含むことができる。方法は更に、ガス発生剤に点火する工程を含むことができる。方法は、仮閉鎖部材を開放することにより形成される開口部を通過するガスで、エアバッグを膨張させる工程を含むことができる。

更に別の適用分野については、本明細書に提供される記述から明らかになる。本記述及び特定の実施例は、説明のみを目的とし、本発明の範囲を限定することを意図していない。

本明細書において提供される図面は、説明のみを目的とし、いかなる意味でも本発明の範囲を限定することを意図していない。

図１は、本発明の原理に基づいたエアバッグを膨張させるインフレータを含む例示的な自動車の模式図であり、エアバッグが第１位置又は展開位置にある様子を示している。 図２は、エアバッグに作動可能に接続される様子を示す図１のインフレータの部分切り欠き図であり、エアバッグが第２位置又は収容位置にある様子を示している。 図３は、図１のインフレータの拡大断面図である。

以下の説明は例示的性質のみを有し、本発明の教示、その適用、又は使用を限定するものではない。以下の説明は、概して、自動車のエアバッグシステムに使用できるインフレータに関するものであるが、本明細書において説明及び請求されるインフレータは、列車、バス、飛行機などのいずれの適切な輸送手段にも使用することができることを理解されたい。したがって、以下の説明は、特許請求の範囲を限定するものではないことを理解されたい。

図１を参照すると、エアバッグシステム１２を含む例示的な自動車１０の一部が示されている。エアバッグシステム１２は、エアバッグ１６とインフレータ１８とを含むことができる。前部衝撃吸収エアバッグ、膝部分エアバッグ、膨張可能なカーテンエアバッグ、又はオーバヘッドエアバッグのような、当技術分野で公知の種々のエアバッグ１６をインフレータ１８に用いることができるので、エアバッグ１６について本明細書で詳細に説明することはしない。しかしながら、簡単に触れると、特に図２に示すように、エアバッグ１６はクッション２０を含むことができ、このクッション２０は、自動車１０のトリムパネル２２内に収納することができる。この実施例では、エアバッグ１６は、膨張可能な側面衝撃吸収カーテンエアバッグを備えることができ、このカーテンエアバッグは、インフレータ１８によって膨張すると、図１に示すように、自動車１０の乗員室１０ａの大きな容積を占有することができる。普通、インフレータ１８は、自動車１０の所定の事象（例えば、車両が今まさに横転しようとしている状態）の検出からミリ秒単位の時間内に、エアバッグ１６を膨張させることが可能な急激に膨張するガスを発生させてエアバッグ１６を膨張させ、自動車１０の乗員と自動車１０自体との間に防護壁を形成することができ、これによって乗員への傷害を防止するか、又は最小にすることができる。

図２及び３に示すように、普通、インフレータ１８は、ハウジング３０と、点火システム３２と、破断可能なガス排出用出口膜又はバーストディスク３４（図３）の形態の閉鎖部材とを含むことができる。ハウジング３０は、円筒形とすることができ、略円形断面を有することができる。ハウジング３０は、スチール、マグネシウム合金などの金属又は金属合金により構成することができ、型押し、機械加工、鋳造、押し出しなどのいずれかの適切な方法を利用して成形することができる。ハウジング３０は、図１の状況図では、車両１０に対して特定の長さを有するものとして示されているが、任意の適切な長さを有することができる。ハウジング３０は、第１端部３６、第２端部３８を有し、空洞４２を画定する中間部分を画定することができる。

第１端部３６は点火システム３２に接続することができる。図３に示すように、第２端部３８は排出口３８ａを画定することができる。排出口３８ａは、エアバッグ１６に通じることが可能で、ハウジング３０内のガスでエアバッグ１６を膨張させることができる。以下に説明するように、バーストディスク３４は、ハウジング３０の仮閉鎖部材を画定しており、排出口３８ａを覆うようにこの仮閉鎖部材を配置することでエアバッグ１６の膨張を制御することができる。図１及び３に示すように、空洞４２は、ほぼ第１端部３６から第２端部３８にわたって延在して、圧縮ガスを貯留することができる。普通、空洞４２は、例えば約６５００パウンド／平方インチ〜約８５００パウンド／平方インチの圧力で圧縮ガスを貯留するように構成することができる。しかしながら、この圧力は、特定の用途に対応して変えることができる。

図２及び３に示すように、点火システム３２は、起動装置４４及びガス発生剤４５を含むことができる。起動装置４４は、本出願人による米国特許第７２１０７０３号（参照によりその内容全体を本明細書に組み込む）に開示されているものなど、いずれの適切な起動装置も含むことができるので、起動装置４４についてはここでは詳細に説明しない。しかしながら、簡単に触れると、起動装置４４は、スクィブ４６と、反応性充填剤４７と、ドーム又はキャップ４８と、第１導電ピン５０と、第２導電ピン５２と、ブリッジワイヤ（詳細に示さない）とを含むことができる。スクィブ４６は、電流のような電気信号を受信すると、発火又は点火用の電荷を生成することができる。これについて以下に説明する。反応性充填剤４７は、火薬容器４７ａに収容することができ、スクィブ４６に接続可能であり、且つスクィブ４６に応答性であることにより、スクィブ４６からの電荷により発火又は点火を行うことができる。通常、反応性充填剤４７の発火によって衝撃波を発生させることができ、この衝撃波を反応性充填剤４７から遠ざかるように、矢印Ａで概略的に示される方向に放散することができる。衝撃波Ａは、以下に説明するように、キャップ４８を破断させて、ガス発生剤４５を通過することができる。

反応性充填剤４７が発火する前に、キャップ４８でハウジング３０のガス発生剤４５及びチャンバ４０を起動装置４４から密閉することができる。普通、キャップ４８は、起動装置４４と発生剤４５との間に配置することができる。第１導電ピン５０がスクィブ４６から絶縁可能であるのに対し、第２導電ピン５２はスクィブ４６に接続することができる。ブリッジワイヤで第１導電ピン５０を第２導電ピン５２に接続することができる。必要に応じて追加の反応性充填剤４７をブリッジワイヤの周りに詰め込むこともできる。差し迫ったロールオーバー、又はエアバッグの展開が望まれるような他の車両状態を示唆する信号のような信号を受信すると、電流が第１導電ピン５０及び第２導電ピン５２に流れることができる。電流が流れると、スクィブ４６が点火されて、発火又は点火用の電荷を生成することができ、これは次いで反応性充填剤４７を発火させて衝撃波Ａを発生させることができる。

衝撃波Ａの少なくとも一部がガス発生剤４５内に画定されるボア５６を通過した後で、反応性充填剤４７によってガス発生剤４５に点火することができる。図示の実施形態では、ガス発生剤４５は、十分な燃焼ガスを発生させてエアバッグ１６を膨張させるために適切ないずれの材料をも含むことができる。ガス発生剤４５は、火工材料を含む固体粒子とすることができる。周知のように、特定の用途では、ガス発生剤４５は、モノリシックなガス発生粒子を含むことができる。適切なガス発生剤の例は、本出願人が保有する２００６年６月２１日出願の米国特許出願第１１／４７２２６０号（参照により本明細書に開示されるものとして本明細書に組み込まれる）に記載されている。しかしながら、本発明の教示の範囲内で他のガス発生剤を用いることができる。

ガス発生剤４５は普通、１つ以上の円筒構造に形成することができる。しかしながら、ガス発生剤４５は、衝撃波Ａの伝播が行なわれる限り、どのような所望の形状をも有することができる。ガス発生剤４５は、必要に応じて栓４９で所定の位置に保持することができる。普通、反応性充填剤４７を発火させることによりガス発生剤４５に点火することができる。

ボア５６は普通、ガス発生剤４５により画定される長手軸の周りに形成又は画定することができ、衝撃波Ａの少なくとも一部がボア５６を通ることができるように、ガス発生剤４５を起動装置４４のキャップ４８に近接させて配置することができる。ボア５６は、あらゆる所望の形状を有することができるが、普通、円形断面を有することができる。更に、ボア５６は、十分な衝撃波Ａの伝播を可能にして仮閉鎖部材又はバーストディスク３４を開放するために適切な任意の大きさとすることができる。一実施例として、ボア５６は、約４．５ミリメートル〜約９．０ミリメートルの直径を有することができる。特定の用途では、ボア５６の直径は、ガス発生剤４５の直径に比例させることができるので、ボア５６の直径をガス発生剤４５の直径に応じて長く又は短くすることができる。衝撃波Ａの少なくとも一部がガス発生剤４５を通過すると、バーストディスク３４が破断される。

図３に示すように、バーストディスク３４は、ハウジング３０の第２端部３８の排出口３８ａを覆うように配置することができるいずれかの破断可能部材又は他の仮閉鎖部材を含むことができる。特定の用途では、バーストディスク３４は、バーストディスク３４の破断を容易にする１つ以上の刻み目を含むことができる。バーストディスク３４は普通、破断により解放可能であり、インフレータ１８の空洞４２から圧縮ガスを流出させてエアバッグ１６を膨張させる。

この点に関して、最初に衝撃波Ａによってバーストディスク３４を破断することができるので、第１温度の圧縮ガスの少なくとも一部がエアバッグ１６に流入し、最初にエアバッグ１６を膨張させることができる。一般的に、第１温度は、普通、空洞４２内の圧縮ガスの未加熱周囲温度を含むことができる。反応性充填剤４７が発火することによりガス発生剤４５が点火されるので、第２温度又は高温の燃焼ガスが発生する。加熱燃焼ガスは、排出口３８ａを通過してエアバッグ１６を更に膨張させることができる。

説明したようにして、インフレータ１８を使用することにより、サイドカーテンエアバッグのような大容積のエアバッグ１６を迅速に膨張させることができる。例えば、横転が差し迫っている場合、電流形式の信号によって起動装置４４を作動させて、スクィブ４６により反応性充填剤４７を発火させることができる。反応性充填剤４７の発火により衝撃波Ａを生成することができる。衝撃波Ａによってキャップ４８を破断することができ、衝撃波Ａはガス発生剤４５内に画定されるボア５６を通過してバーストディスク３４を破断することができる（図３）。

図３に示すように、バーストディスク３４が破断すると、チャンバ４０内に貯留された圧縮ガスの少なくとも一部は、ハウジング３０の第２端部３８の排出口３８ａを通過することができる。最初に排出口３８ａを通って流れてエアバッグ１６を膨張させる圧縮ガスは、未加熱ガス、「低温」ガス、又は第１温度のガスとすることができるので、エアバッグ１６に作用する初期の衝撃圧を最小にすることができ、これは次いでエアバッグ１６への潜在的ダメージを低減することができる。

インフレータ１８は、大容積のエアバッグを非常に迅速に膨張させることができる。更に、圧縮ガスを約６５００パウンド／平方インチ〜約８５００パウンド／平方インチの圧力でチャンバ４０内に貯留することにより、インフレータ１８は、この圧力によってガス発生剤４５の着火性を最大限に高めることができ、且つガス発生剤４５の燃焼速度特性を高めることができるように、確実に作動することができる。更に、ガス発生剤４５を使用することによって、ハウジング３０の長さを、標準的な低温ガスインフレータより短くすることができるとともに、エアバッグ１６を長期間（例えば、車両が横転している間）に亘って膨張させ続けるために十分な圧力を供給することができる。

本明細書では、特定の実施例について説明し、図面に図示してきたが、当業者であれば、特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱せずに、種々の変更を行なうことができ、これらの実施例の構成要素を等価物で置き換え可能であることが分かるであろう。更に、種々の実施例間で、特徴、構成要素、及び／又は機能を混在させ、一致させることは、本明細書において明らかに想到されるので、当業者であれば、本明細書において特に別途断っていない限り、本発明から、一実施例の特徴、構成要素、及び／又は機能を必要に応じて別の実施例に組み込むことができることが分かるであろう。更に、本発明内容の基本的範囲を逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために、多数の変形が可能である。したがって、本発明は、本発明を実施するために想到される現時点で最良の形態として図面に示され、本明細書に記載された特定の実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲は、上述の説明、及び特許請求の範囲に包含される全ての実施形態を含むものである。

Claims (15)

1. エアバッグ用インフレータであって、
   第１端部及び第２端部を有し、且つ空洞を画定するハウジングと、
   前記ハウジング内に配置されて燃焼ガスを発生させることにより前記エアバッグを膨張させるガス発生剤であって、ボアを画定するガス発生剤と、
   前記空洞を一時的に密閉する仮閉鎖部材と、
   前記ガス発生剤に点火して燃焼ガスを発生させ、衝撃波を発生させて前記ボアを通って伝播させ、且つ仮閉鎖部材を開放する点火具と
   を備えるインフレータであって、
   前記インフレータが更に、前記ハウジングの空洞内に第１温度で貯留されて前記エアバッグを最初に膨張させる圧縮ガスを含み、
   前記衝撃波の少なくとも一部が前記ボアを通過した後で、前記ガス発生剤に点火することにより、前記第１温度よりも高い第２温度で前記燃焼ガスを発生させ、
   前記仮閉鎖部材が開放されると、前記圧縮ガスが前記エアバッグに流入して前記エアバッグが膨張し始め、続いて、前記燃焼ガスが前記エアバッグに流入して前記エアバッグが更に膨張し始める、インフレータ。
2. 前記エアバッグと組み合わせた請求項１に記載のインフレータ。
3. 前記エアバッグが、側面衝撃吸収エアバッグ、サイドカーテンエアバッグ、前部衝撃吸収エアバッグ、又は膝部分エアバッグである、請求項２に記載のインフレータ。
4. 前記ボアが、前記ガス発生剤の第１端部から第２端部まで延在し、且つ前記ガス発生剤の中心軸にほぼ沿って延在する、請求項１に記載のインフレータ。
5. 前記ボアが、約４．５ミリメートル〜約９．０ミリメートルの直径を有する、請求項３に記載のインフレータ。
6. 前記圧縮ガスが、前記空洞内に、約６５００パウンド／平方インチ〜約８５００パウンド／平方インチの圧力で貯留される、請求項１に記載のインフレータ。
7. 前記ガス発生剤がモノリシックな粒子である、請求項１に記載のインフレータ。
8. エアバッグと組み合わせたインフレータであって、
   空洞を画定し、且つ第１端部及び第２端部を有するハウジングと、
   前記空洞内に第１温度で正常に保持される圧縮ガスと、
   前記空洞内に配置される可燃性材料から成り、且つ貫通ボアを画定するガス発生剤と、
   前記エアバッグの膨張前に前記空洞を前記エアバッグから密閉する仮閉鎖部材と、
   前記ハウジング内に配置され、且つ前記仮閉鎖部材を開放して、前記第１温度の圧縮ガスの少なくとも一部を空洞から前記エアバッグ内に放出させることができる点火具であって、更に、前記衝撃波の少なくとも一部が前記ボアを通過した後で、前記ガス発生剤に点火して第１温度よりも高い第２温度で燃焼ガスを発生させるように作動する点火具と
   を備え、
   前記仮閉鎖部材がバーストディスクであり、前記点火具が点火されると前記バーストディスクを破断する衝撃波が発生して、前記貫通ボアを通って伝播し、前記仮閉鎖部材が開放されると、前記圧縮ガスが前記エアバッグに流入して前記エアバッグが膨張し始め、続いて、前記燃焼ガスが前記エアバッグに流入して前記エアバッグが更に膨張する、インフレータ。
9. 前記エアバッグが側面衝撃吸収エアバッグである、請求項８に記載のインフレータ。
10. 前記貫通ボアが、前記ガス発生剤の第１端部からガス発生剤の第２端部まで延在し、且つ前記ガス発生剤の中心軸にほぼ沿って延在する、請求項８に記載のインフレータ。
11. 前記貫通ボアが、約４．５ミリメートル〜約９．０ミリメートルの直径を有している、請求項１０に記載のインフレータ。
12. 前記圧縮ガスが、前記空洞内に約６５００パウンド／平方インチ〜約８５００パウンド／平方インチの圧力で貯留される、請求項８に記載のインフレータ。
13. 前記ガス発生剤がモノリシックな粒子である、請求項８に記載のインフレータ。
14. エアバッグを膨張させる方法であって、
    信号を受信すると反応性充填剤に点火する工程と、
    反応性充填剤への点火により発生する衝撃波で仮閉鎖部材を開放する工程と、
    ガス発生剤を貫通して延在するボアを通して前記衝撃波を伝播させることにより仮閉鎖部材を開放する工程と、
    前記衝撃波の少なくとも一部が前記ボアを通過した後で、ガス発生剤に点火する工程と、
    仮閉鎖部材の開放により形成される開口部を通過するガスでエアバッグを膨張させる工程と
    を含み、更に、
    第１温度の圧縮ガスをガス発生剤に近接して貯留する工程と、
    最初に、第１温度の圧縮ガスの少なくとも一部でエアバッグを膨張させる工程と、
    第２温度で燃焼ガスを発生させる工程と、
    燃焼ガスでエアバッグを更に膨張させる工程と
    を含む、方法。
15. エアバッグを膨張させる工程が、更に、
    サイドカーテンエアバッグを膨張させる工程
    を含む、請求項１４に記載の方法。

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