JP6930981B2 - ガス発生器 - Google Patents

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Description

本発明は、自動車のエアバッグ装置に使用できるガス発生器に関する。
背景技術
エアバッグ装置に使用するガス発生器は、ハウジング内に必要な部品などが収容されている。ハウジングの形状は、シリンダー形状とディスク形状が知られており、二つの燃焼室が上下に分離されたガス発生器が知られている。
US 6,485,051 Bの図1には、ハウジング1内が隔壁5により上燃焼室3と下燃焼室4に仕切られており、それぞれの燃焼室にガス発生剤6が充填され、点火器8、9によってガス発生剤6が個別に着火されるデュアル式のガス発生器が開示されている。点火器8、9は、下蓋17側に固定されており、さらに点火器8は下蓋17から伸びた筒状ケーシング18に取り付けられている。
発明の開示
本発明の第1の態様(以下「第1の態様」という)は、天板、底板、およびガス排出口を有する周壁部を有しているハウジングと、
前記ハウジング内に配置された第1環状リテーナと前記天板との間に形成された第1燃焼室と、
前記ハウジング内に配置された第2環状リテーナと前記底板との間に形成された第2燃焼室と、
前記第1燃焼室と前記第2燃焼室の間に配置された前記ガス排出口に連通するプレナム室と、
前記底板に固定され、前記第1燃焼室内の第1ガス発生剤を着火燃焼する第1点火器と、前記第2燃焼室に面して配置され、前記第2燃焼室内の第2ガス発生剤を着火燃焼する第2点火器と、
前記ハウジング内に配置され、第1端開口部が前記第1点火器を包囲し、第2端開口部が前記天板側に位置し、前記第1燃焼室に面した位置に伝火孔を有する内筒を有し、
前記第1環状リテーナが、第1連通孔を有する第1環状底面部を有し、前記第1環状底面部の第1内周縁部が前記内筒の周壁部に当接され、前記第1連通孔によって前記第1燃焼室と前記プレナム室が連通され、
前記第2環状リテーナが、第2連通孔を有する第2環状底面部を有し、前記第2環状底面部の第2内周縁部が前記内筒の周壁部に当接され、前記第2連通孔によって前記第2燃焼室と前記プレナム室が連通されている、ガス発生器。
本発明の第2の態様(以下「第2の態様」という)は、天板、底板、およびガス排出口を有する周壁部を有しているハウジング内において、前記天板側に配置された第1燃焼室と、前記底板側に配置された第2燃焼室と、前記第1燃焼室と前記第2燃焼室の間に配置された前記ガス排出口に面したプレナム室を有しており、
前記底板には、前記第1燃焼室内に収容された第1ガス発生剤を着火燃焼させるための第1点火器と、前記第2燃焼室内に収容された第2ガス発生剤を着火燃焼させるための第2点火器が取り付けられており、
前記第1点火器が、第1端開口部が前記第1点火器を包囲して、第2端開口部が前記天板側に位置し、前記第1燃焼室に面した位置にある伝火孔を有する内筒を介して前記第1燃焼室と連通されるように配置され、
前記第2点火器が、前記第2燃焼室に面して配置されているものであり、
第1環状リテーナが、第1連通孔を有する第1環状底面部と、前記第1環状底面部の第1外周縁部から前記天板方向に伸ばされた第1環状外壁部を有しているものであり、前記第1環状リテーナが、前記第1環状底面部の第1内周縁部が前記内筒の周壁部に当接され、前記第1環状外壁部が前記ハウジング周壁部との間に間隔をおいた状態で、前記第1環状外壁部の軸方向の環状端面が前記天板に当接されるように前記内筒に嵌め込まれており、
第2環状リテーナが、第2連通孔を有する第2環状底面部と、前記第2環状底面部の第2外周縁部から前記天板方向に伸ばされた第2環状外壁部を有しているものであり、前記第2環状リテーナが、前記第2環状底面部の第2内周縁部が前記内筒の周壁部に当接され、前記第2環状外壁部が前記ハウジング周壁部に当接されるように前記内筒に嵌め込まれており、
前記第1燃焼室が、前記内筒、前記第1環状リテーナおよび前記天板で囲まれた空間からなるものであり、
前記プレナム室が、前記内筒、前記第1環状リテーナ、前記ガス排出口を有するハウジング周壁部および前記第2環状リテーナで囲まれた空間からなるものであり、
前記第2燃焼室が、前記内筒、前記第2環状リテーナ、前記ハウジング周壁部および前記ハウジング底板で囲まれた空間からなるものである、ガス発生器を提供する。
本発明は、以下の詳細な説明と添付された図面により、さらに完全に理解されるものであるが、これらはただ説明のため付されるものであり、本発明を制限するものではない。
図1は、本発明のガス発生器の一実施形態の軸方向断面図である。 図2は、図1のガス発生器の第1環状リテーナの第1連通孔に案内板を追加した実施形態の軸方向断面図である。 図3は、図1のガス発生器とは、第1環状リテーナの第1連通孔と第2環状リテーナの第2連通孔の配置状態が異なる実施形態の軸方向断面図である。 図4は、図1のガス発生器で使用している環状フィルタとは異なる環状フィルタを使用した実施形態の軸方向断面図である。 図5は、(a)において本発明のガス発生器の別実施形態の軸方向断面図、(b)において(a)の内筒の軸方向断面図である。 図6は、本発明のガス発生器のさらに別実施形態の軸方向断面図である。 図7は、図6のガス発生器とは、第1環状リテーナおよび第2環状リテーナの形状が異なる実施形態の軸方向断面図である。
発明の詳細な説明
US 6,485,051 Bのガス発生器において、隔壁5にはクッション25が配置され、ガス発生剤6への衝撃吸収と熱的絶縁を兼ねているが、燃焼熱が大きなガス発生剤の場合、熱的絶縁効果は十分ではない。またフィルタ7は、上燃焼室3と下燃焼室4の両方に配置されているため、フィルタ量が多くなり、全体の質量を増加させている。
本発明は、第1燃焼室内の第1ガス発生剤が燃焼して発生した熱が第2燃焼室内のガス発生剤に伝わり難く、各ガス発生剤の独立着火を確実に行うことができる構造を有するガス発生器を提供する。
本発明のガス発生器は、ハウジングの天板から底板までの間において、天板側から順に、第1燃焼室、ガス排出口に面したプレナム室および第2燃焼室が三室に分離されて配置されているものである。第1燃焼室には第1ガス発生剤が収容され、第2燃焼室には第2ガス発生剤が収容されているが、プレナム室には少なくともガス発生剤は配置されておらず、空気が存在している空間になっている。
本発明のガス発生器は、第1点火器が先に作動して第1燃焼室内の第1ガス発生剤を先に燃焼させ、僅かに遅れて第2点火器が作動して第2燃焼室内の第2ガス発生剤を燃焼させることができる。あるいは第1点火器のみが作動して第1ガス発生剤のみを燃焼させる(第2ガス発生剤は燃焼しない状態を維持する)ことが出来る。
第1燃焼室で発生した燃焼ガスは、第1連通孔からプレナム室に入った後、ガス排出口から排出され、第2燃焼室で発生した燃焼ガスは、第2連通孔からプレナム室に入ったあと、ガス排出口から排出される。このとき、プレナム室がない場合には、第1燃焼室で発生した燃焼ガスや残渣に起因した熱が隔壁(リテーナ)を介して第2燃焼室に伝えられることになる。
しかし、本発明では、第1ガス発生剤の燃焼により第1燃焼室内が高温になり、第1環状リテーナが高温になったときでも、第1環状リテーナと第2環状リテーナの間にはプレナム室があるため、空気の断熱作用により第2環状リテーナの温度上昇は抑制される。さらに第1燃焼室内の燃焼ガスが第1連通孔からプレナム室に入ったときには、燃焼ガスは温度が第1燃焼室内より低下されながら速やかにガス排出口から排出されるため、第2環状リテーナの温度上昇は抑制される。このため、第1燃焼室内の第1ガス発生剤が着火燃焼されて発生した熱により第2燃焼室内の第2ガス発生剤が着火燃焼されることが防止されており、二つの燃焼室内のガス発生器のそれぞれの独立着火が確実に実施される。
本発明のガス発生器で使用するハウジング、内筒、第1環状リテーナおよび第2環状リテーナは、いずれもステンレスや鉄などからなるものである。内筒の内部には、公知の伝火薬、伝火薬として機能するガス発生剤を収容することもできる。内筒の伝火孔は、第1燃焼室に面した位置に形成されている。伝火孔は、内筒の第2端開口部が天板に当接されているときは、第1燃焼室に面した内筒の周壁部に形成することができ、内筒の第2端開口部が天板に当接されておらず、内筒の第2端開口部と天板の間に隙間があるときは、前記隙間は第1燃焼室に面しているため、前記隙間が伝火孔として機能することになる。
ハウジング周壁部のガス排出口は、防湿のため、内側から金属製のシールテープで閉塞されている。
第1環状リテーナの穴と第2環状リテーナの穴は、いずれも中心部にある必要はなく、片寄った位置にあってもよいが、内筒に嵌め込むことができる形状および大きさのものである。第1環状リテーナと第2環状リテーナは、それぞれの内径(穴の直径)、第1環状外壁部と第2環状外壁部の外径や高さなどを調整して、内筒、ハウジング天板およびハウジング周壁部に対して圧入されることで取り付けられている。
第1環状リテーナは、第1内周縁部(穴の周縁部)から第1環状外壁部と同一方向に伸ばされた第1環状内壁部を有していてもよい。第1環状内壁部を有しているときは、第1環状内壁部が内筒に当接されるようになる。第2環状リテーナは、第2内周縁部(穴の周縁部)から第2環状外壁部と同一方向に伸ばされた第2環状内壁部を有していてもよい。第2環状内壁部を有しているときは、第2環状内壁部が内筒に当接されるようになる。
第1点火器と第2点火器は、いずれも公知のガス発生器で使用しているものであり、ハウジング底板に開けられた一つの穴または二つの穴に取り付けられている。
本発明の好ましい態様のガス発生器は、前記ハウジングが、天板とガス排出口を有する第1周壁部からなるディフューザシェルと底板と第2周壁部からなるクロージャシェルを有しており、
前記クロージャシェルの第2周壁部の外表面が前記ディフューザシェルの第1周壁部の内表面に当接されて一体化されることで、前記ディフューザシェルの天板側に向いた前記クロージャシェルの第2周壁部の環状端面からなる環状段差面が形成されており、
前記第1環状リテーナが、第1環状外壁部の先端から半径方向外側に伸ばされた第1フランジ部を有しており、前記第1フランジ部が前記天板に当接されているものであり、
前記第2環状リテーナが、第2環状外壁部から半径方向外側に伸ばされた第2フランジ部を有しており、前記第2フランジ部が前記環状段差面に当接されているものである。
本態様のガス発生器は、ハウジングがディフューザシェルとクロージャシェルの組み合わせからなるものであり、ディフューザシェルの内側にクロージャシェルを嵌め込むことで、ディフューザシェルの第1周壁部とクロージャシェルの第2周壁部からなる環状段差面が形成されている。第1環状リテーナは第1環状外壁部に第1フランジ部を有し、第2環状リテーナは第2環状外壁部に第2フランジ部を有しており、第2フランジ部が前記環状段差面に当接支持されるようになっている。
さらに、本発明の好ましい態様のガス発生器は、前記内筒の内径および外径が、前記底板側から前記天板側に向かって小さくなっているものである。
前記内筒の内径および外径は、連続的に小さくなっているものと、段階的に小さくなっているものが含まれる。内筒が上記した形状であると、第1点火器が作動して火炎などが発生したときには、天板に近くなるほど火炎などの上昇速度が高められ、第1燃焼室内への火炎などの排出速度も高められるため、第1点火器から遠い位置にある第1ガス発生剤の着火性が高められる。また、第1点火器が作動して生じた火炎などにより伝火薬が着火燃焼されて燃焼生成物(火炎や燃焼ガスなど)が発生したとき、天板に近くなるほど燃焼生成物の上昇速度が高められ、第1燃焼室内への燃焼生成物の排出速度も高められるため、第1ガス発生剤の着火性が高められる。
さらに、本発明の好ましい態様のガス発生器は、前記内筒の内径および外径が、前記底板側から前記天板側に向かって段階的に小さくなっており、
前記天板側から最も近い第1環状段部に前記第1環状リテーナの穴が嵌め込まれることで前記底板側への移動が阻止されるように配置され、前記天板側から二番目に近い第2環状段部に前記第2環状リテーナの穴が嵌め込まれることで前記底板側への移動が阻止されるように配置されているものである。
このようにハウジング天板から順に、第1環状段部に第1環状リテーナが嵌め込まれ、第2環状段部に第2環状リテーナが嵌め込まれていることで、それぞれが軸方向に支持されており、底板側に移動しないようになっている。さらに上記した第1ガス発生剤の着火性が高められる効果が得られる。
さらに、本発明の好ましい態様のガス発生器は、前記第2環状リテーナの第2連通孔が前記プレナム室側から閉塞部材で閉塞されており、
前記第1環状リテーナの第1連通孔と前記第2環状リテーナの第2連通孔が、軸方向に重ならないように配置されているものである。
閉塞部材は、ステンレスなどの基材と粘着剤の組み合わせからなるシールテープが好ましい。第1連通孔と第2連通孔の軸方向の位置が重ならないようにされていると、第1連通孔から排出された燃焼ガスが、直接、第2連通孔の閉塞部材に当たらないようにすることができる。
さらに、本発明の好ましい態様のガス発生器は、前記第2環状リテーナの第2連通孔が、前記プレナム室側から閉塞部材で閉塞されており、かつ前記第2点火器と軸方向に重ならないように配置されているものである。
第2連通孔を閉塞する閉塞部材は、第2燃焼室内の第2ガス発生剤が燃焼して燃焼ガスが発生して、第2燃焼室内の圧力が上昇することで開裂されることが好ましい。このようにして開裂すると、第2燃焼室内の圧力がある程度まで上昇されるため、第2ガス発生剤全体の着火性が高められるので好ましい。
本態様では、第2連通孔と第2点火器が軸方向に重ならないようにされているため、第2点火器から発生した火炎などが直接第2連通孔に衝突して閉塞部材を損傷させたり、開裂させたりすることが防止される。よって、第2ガス発生剤が燃焼する初期段階で第2連通孔が開口している状態を回避するため、第2ガス発生剤の燃焼性能を維持することができる。
さらに、第1の態様のガス発生器において、好ましくは、前記プレナム室内に環状フィルタが配置されており、
前記環状フィルタの第1環状端面が、前記第1環状底面部の第1連通孔がない部分に当接され、第2環状端面が、前記第2環状底面部の第2連通孔がない部分に当接され、
少なくとも前記第1環状底面部と前記第2環状底面部が直接対向している部分が形成されている。
このように環状フィルタは前記第1環状底面部と前記第2環状底面部に対して部分的にのみ当接され接触面積が少ないため、環状フィルタを介しての伝熱は抑制される。これはプレナム室内に前記第1環状底面部と前記第2環状底面部が直接対向している部分が形成され、この部分には両底面部の直接的な対向関係を遮るものや、前記第1環状底面部と前記第2環状底面部を物理的に接続しているものが配置されていないことを意味している。
さらに第2の態様のガス発生器において、好ましくは、前記プレナム室内に環状フィルタが配置されており、
前記環状フィルタが、前記天板側の第1環状端面が第1環状リテーナの第1環状底面部の第1連通孔がない部分に当接され、前記底板側の第2環状端面が第2環状リテーナの第2環状底面部の第2連通孔がない部分に当接され、外周面の一部が前記第2環状外壁部に当接されて配置されている。
本態様のガス発生器は、プレナム室に環状フィルタが配置されているものである。このようにプレナム室にのみ環状フィルタが配置されるようにすることで、US 6,485,051 Bの図1のガス発生器のフィルタと比べると、フィルタ量を減量化することができる。
さらに、本発明の好ましい態様は、前記プレナム室内に環状フィルタが配置されており、
前記環状フィルタが、前記天板側の第1環状端面が第1環状突起を有し、前記底板側の第2環状端面が第2環状突起を有しており、
前記第1環状突起が第1環状リテーナの第1環状底面部の第1連通孔がない部分に当接され、前記第2環状突起が第2環状リテーナの第2環状底面部の第2連通孔がない部分に当接され、外周面の一部が前記第2環状外壁部に当接されて配置されているものである。
環状フィルタの第1環状突起と第2環状突起は、それぞれ1本または2本以上でもよい。例えば、環状フィルタの内周縁側と外周縁側に合計で2本の環状突起が形成されている形態、さらに中間位置に1本の環状突起が形成され、合計で3本の環状突起が形成されている形態にすることができる。なお、3本の環状突起にした場合でも幅を狭くすることで、2本の環状突起と同程度の面積にすることができる。環状突起の間は環状溝になっており、第1環状リテーナおよび第2環状リテーナとは接触しない。
第1燃焼室内の温度が上昇して第1環状リテーナの温度も上昇したとき、環状フィルタを介して第2環状リテーナの温度も上昇される。しかし、本態様のように第1環状リテーナおよび第2環状リテーナと環状フィルタの接触面積を小さくすることで、前記したような環状フィルタを介した第1環状リテーナから第2環状リテーナへの伝熱が抑制される。
さらに、本発明の好ましい態様のガス発生器は、前記第1環状リテーナと前記第2環状リテーナの軸方向の間隔が、前記ハウジング周壁部に近い方の間隔(w1)が大きく、内筒に近い方の間隔(w2)が小さくなっており(w1>w2)、前記間隔がw1の部分に環状フィルタが配置されており、前記間隔がw2の部分に前記第1連通孔と前記第2連通孔が形成されているものである。
本態様のガス発生器は、第1環状リテーナと第2環状リテーナの間隔を環状フィルタが配置されている部分の間隔(w1)を大きく、環状フィルタが配置されていない部分の間隔(w2)を小さくしたものである。これにより環状フィルタ量を減少させることなく、第1燃焼室と第2燃焼室の容積を増加させることができる。なお、環状フィルタが配置されていない部分の間隔(w2)は、内筒側からハウジング周壁部側に連続的に増加するようになっていてもよい。
本発明のガス発生器は、第1燃焼室内の第1ガス発生剤が燃焼して発生した熱が第2燃焼室内の第2ガス発生剤に伝わりにくくなっており、第1ガス発生剤と第2ガス発生剤の独立着火が確実に実施される。
本発明のガス発生器は、自動車に搭載するエアバッグ装置用のガス発生器として使用することができる。
本発明の実施の形態
(1)図1のガス発生器
図1のガス発生器1は、天板12とガス排出口14を有する第1周壁部13からなるディフューザシェル11と、底板21と第2周壁部22からなるクロージャシェル20からなるハウジング10を有している。ディフューザシェル11は、第1周壁部13の先端部にフランジ部15を有している。ディフューザシェル11の第1周壁部13の内表面にクロージャシェル20の第2周壁部22の外表面が当接され、当接部分で溶接一体化されている。クロージャシェル20の第2周壁部22の環状端面23は、天板12側に向いた状態で、第1周壁部13から続く環状段差面となっている。
ハウジング10内には、天板12側に配置された第1燃焼室30と、底板21側に配置された第2燃焼室50と、第1燃焼室30と第2燃焼室50の間に配置されたガス排出口14に面したプレナム室40を有している。
クロージャシェル20の底板21には、第1燃焼室30内に収容された第1ガス発生剤31を着火燃焼させるための第1点火器32と、第2燃焼室50内に収容された第2ガス発生剤51を着火燃焼させるための第2点火器52が取り付けられている。
第1点火器32は、底板21に形成された穴から軸X方向(天板12方向)に突き出された第1筒状壁24aと、第1筒状壁24aら半径方向内側に突き出された第1環状壁25aに対して第1樹脂部26aを介して固定されている。第1筒状壁24aと第1環状壁25aは、公知の金属カラーとして機能しているものであり、第1筒状壁24aと第1環状壁25aの代わりに第1筒状壁24aと第1環状壁25aに相当する金属カラーを有するものが穴に固定されていてもよい。
第2点火器52は、底板21に形成された穴から軸X方向(天板12方向)に突き出された第2筒状壁24bと、第2筒状壁24bから半径方向内側に突き出された第2環状壁25bに対して第2樹脂部26bを介して固定されている。第2筒状壁24bと第2環状壁25bは、公知の金属カラーとして機能しているものであり、第2筒状壁24bと第2環状壁25bの代わりに第2筒状壁24bと第2環状壁25bに相当する金属製カラーを有するものが穴に固定されていてもよい。第2点火器52は、第2燃焼室50に面して配置されている。第1点火器32と第2点火器52は、いずれも軸Xから偏心した位置に配置されている。
第1点火器32のまわりには、内筒60が取り付けられている。内筒60の天板12側にある第2端開口部側(第2環状端面62側)の周壁部63には、周方向に均等間隔をおいて複数の伝火孔64が形成されている。内筒60の内部と第1燃焼室30は、伝火孔64により連通されている。内筒60の底板21側にある第1端開口部側(第1環状端面61側)の周壁部63は縮径部65を有しており、縮径部65は第1樹脂部26aに当接されている。内筒60は、縮径部65から底板21側に径が拡大した拡径部を有しており、この拡径部が第1筒状壁24aを包囲した状態で第1筒状壁24aに対して圧入され、縮径部65が第1樹脂部26aに対して圧入されることで固定されている。内筒60の第1環状端面61は底板21に当接され、第2環状端面62は天板12に当接されている。なお、第2環状端面62が天板12に当接されておらず、第2環状端面62と天板12の間に隙間があるときは、前記隙間が伝火孔となるため、周壁部63に伝火孔を形成しなくてもよい。内筒60の内部空間66には、公知の伝火薬(図示せず)が充填されている。
第1燃焼室30、プレナム室40および第2燃焼室50は、ハウジング10、内筒60、第1環状リテーナ70および第2環状リテーナ80の組み合わせによって、軸方向および半径方向に仕切られている。
第1環状リテーナ70は、厚さ方向に貫通された複数の第1連通孔72を有する第1環状底面部71と、第1環状底面部71の第1内周縁部と第1外周縁部からそれぞれ同一方向に伸ばされた第1環状内壁部73と第1環状外壁部74を有している。さらに第1環状外壁部74の先端部は、半径方向外側(第1周壁部13側)に伸ばされた第1フランジ部75を有している。第1環状底面部71の穴71aは中心から偏心されている(偏心穴71a)。
第1環状リテーナ70は、偏心穴71aにおいて内筒60に嵌め込まれている。第1環状リテーナ70は、第1環状内壁部73が内筒60の周壁部63に当接され、第1環状外壁部74が第1周壁部13(ガス排出口14)との間に間隔をおいた状態で、第1フランジ部75が天板12に当接されている。第1環状リテーナ70の複数の第1連通孔72には、燃焼ガスの流れ方向を制御するため、図2に示すような案内板77を取り付けることができる。案内板77は、特開2010−264773号公報の図3に示されている案内板と同様にして形成することができるもので、第1燃焼室30から発生したガスを、プレナム室40の半径方向外側に向かって流す機能を果たす。
第2環状リテーナ80は、厚さ方向に貫通された複数の第2連通孔82を有する第2環状底面部81と、第2環状底面部81の第2内周縁部と第2外周縁部からそれぞれ同一方向に伸ばされた第2環状内壁部83と第2環状外壁部84を有している。さらに第2環状外壁部84の先端部は、半径方向外側(第1周壁部13側)に伸ばされた第2フランジ部85を有している。複数の第2連通孔82は、プレナム室40側から貼り付けられたステンレス製のシールテープ87により閉塞されている。図1の実施形態では、シールテープ87がプレナム室40側の第2環状リテーナ80の全面に貼り付けられているが、第2連通孔82がある部分のみに貼り付けられていてもよい。第2環状底面部81の穴81aは中心から偏心されている(偏心穴81a)。
第2環状リテーナ80は、偏心穴81aにおいて内筒60に嵌め込まれている。第2環状リテーナ80は、第2環状内壁部83が内筒60の周壁部63に当接され、第2環状外壁部84が第2周壁部22に当接され、第2フランジ部85が環状端面23に当接されている。
プレナム室40の第1周壁部13に近い位置には、燃焼ガスを濾過および冷却するための環状フィルタ90が配置されている。環状フィルタ90は、天板12側の第1環状端面91が第1環状リテーナ70の第1環状底面部71の第1連通孔72がない部分に当接され、底板21側の第2環状端面92が第2環状リテーナ80の第2環状底面部81の第2連通孔82がない部分に当接されている。環状フィルタ90は第1環状端面91と第2環状端面92の一部分のみに当接されて接触面積が少ないため、環状フィルタ90を介しての第1環状端面91から第2環状端面92への伝熱は抑制される。換言すれば、第1環状端面91と第2環状端面92の間には直接対向する部分が形成されている。第1環状端面91と第2環状端面92が直接対向する部分(両環状端面の間)には何も配置されない。環状フィルタ90の内周面93と内筒60の周壁部63の間には間隔があり、外周面94の一部が第2環状リテーナ80の第2環状外壁部84に当接されている。環状フィルタ90の外周面94と第1周壁部13の間には間隔がある。
第1燃焼室30は、内筒60、第1環状リテーナ70および天板12で囲まれた空間からなるものである。プレナム室40は、内筒60、第1環状リテーナ70、ガス排出口14を有する第1周壁部13および第2環状リテーナ80で囲まれた空間からなるものである。第2燃焼室50は、内筒60、第2環状リテーナ80、第2周壁部22および底板21で囲まれた空間からなるものである。第1燃焼室30とプレナム室40は第1連通孔72により連通され、第2燃焼室50とプレナム室40は第2連通孔82により連通され、プレナム室40はガス排出口14に面している。
次に図1に示すガス発生器1を自動車のエアバッグ装置に使用した場合の動作を説明する。以下においては第1点火器32が先に作動して、僅かに遅れて第2点火器52が作動する実施形態について説明する。
自動車の衝突事故が起こった場合、速やかに第1点火器32が作動して、内筒60の内部空間66に充填された伝火薬を着火燃焼させて、火炎や燃焼ガスを含む燃焼生成物を発生させる。燃焼生成物は伝火孔64から第1燃焼室30内に入って、第1ガス発生剤31を着火燃焼させて燃焼ガスを発生させる。第1燃焼室30内で発生した燃焼ガスは、第1連通孔72からプレナム室40に入り、環状フィルタ90を通ることで冷却および濾過されたあと、ガス排出口14を閉塞するシールテープを破ってハウジング10外へ排出されエアバッグを膨張させる。
第1点火器32の作動から僅かに遅れて第2点火器52が作動して、第2燃焼室50内の第2ガス発生剤51を着火燃焼させて燃焼ガスを発生させる。第2燃焼室50内で発生した燃焼ガスは、シールテープ87を破って第2連通孔82からプレナム室40に入り、環状フィルタ90を通ることで冷却および濾過されたあと、開口されているガス排出口14から排出されてさらにエアバッグを膨張させる。
このような動作過程において、第1ガス発生剤31の燃焼により第1燃焼室30内が高温になり、第1環状リテーナ70が高温になったときでも、第1環状リテーナ70と第2環状リテーナ80の間にはプレナム室40があるため、空気の断熱作用により第2環状リテーナ80の温度上昇は抑制される。さらに第1燃焼室30内の燃焼ガスが第1連通孔72からプレナム室40に入ったときには、プレナム室40側から貼り付けられているシールテープ87が破られることはなく、燃焼ガスはプレナム室40内を環状フィルタ90側に移動する。このとき、燃焼ガスは温度が第1燃焼室30内より低下されながら、環状フィルタ90を通ってガス排出口14から排出されるため、第2環状リテーナ80の温度上昇は抑制される。このため、第1燃焼室30内の第1ガス発生剤31が着火燃焼されて発生した熱により第2燃焼室50内の第2ガス発生剤51が着火燃焼されることが防止されており、第1点火器32と第2点火器52の独立着火が確実に実施される。また、図2のような案内板77によって燃焼ガスを強制的にフィルタ90に向けることで、ガスの圧力や温度によってシールテープ87が影響を受けることを回避することができる。
(2)図3のガス発生器
図3のガス発生器1Aは、図1のガス発生器1における第1環状リテーナ70の第1連通孔72と第2環状リテーナ80の第2連通孔82の半径方向の形成位置を異ならせたほかは、図1のガス発生器1と同じものである。
第1環状リテーナ70の第1連通孔72と第2環状リテーナ80の第2連通孔82は、それぞれが軸X方向に重ならないようにして形成されている。第2環状リテーナ80の第2連通孔82は、プレナム室40側から閉塞部材(シールテープ)87で閉塞されており、かつ第2点火器52と軸方向に重ならないように配置されている。
図3に示すガス発生器1Aは、第1燃焼室30内の燃焼ガスが第1連通孔72からプレナム室40に入ったとき、第2連通孔82がない第2環状リテーナ80の第2環状底面部81に衝突したあとで向きを変え、環状フィルタ90を通ることで冷却および濾過される。その後、ガス排出口14から排出されてエアバッグを膨張させる。第2連通孔82は、第1連通孔72よりも半径方向内側に形成されていることが好ましい。
上記したとおり、プレナム室40側から貼り付けられているシールテープ87が破られることはないが、第1連通孔72から噴出された燃焼ガスが第2連通孔82を覆うシールテープ87に直接衝突しないようにすることで、第2点火器52が作動する前にシールテープ87の強度が低下することが防止される。
第2点火器52が作動して生じた火炎は、第2連通孔82がない第2環状リテーナ80の第2環状底面部81に衝突したあと拡散され、第2燃焼室50内の第2ガス発生剤51を着火燃焼させる。第2ガス発生剤51の着火燃焼により十分に第2燃焼室50の圧力が上昇したとき(すなわち、設計どおりに第2燃焼室50の圧力が上昇したとき)、シールテープ87が開裂されて第2連通孔82が開口されることから、第2ガス発生剤51の燃焼が安定する。つまりシールテープ87は、第2点火器52からの燃焼生成物で開裂することがない。このとき、シールテープ87が、プレナム室40に流入した第1燃焼室30からの燃焼ガスや、第2点火器52の作動の影響を受けやすいと、第2燃焼室50内の圧力が設計どおりに上昇する前にシールテープ87が開裂してしまい、第2ガス発生剤51全体の燃焼が遅れる可能性もあるが、本実施形態では第2燃焼室50内の圧力が設計どおりに上昇したあとでシールテープ87が開裂される。なお、図1のガス発生器1の場合には、第1連通孔72と第2環状リテーナ80の第2連通孔82の軸X方向の形成位置が重なっているが、シールテープ87の基材厚みを厚くすることで強度を高めておけば、プレナム室40に流入した第1燃焼室30からの燃焼ガスによってシールテープ87の強度が低下することが防止できる。その際に、シールテープ87の強度を高め、かつ第2ガス発生剤51の燃焼で開裂するための必要設計内圧は、(第1燃焼室30で発生する最大内圧)<(第2燃焼室50で発生する最大内圧)とする必要がある。
(3)図4のガス発生器
図4のガス発生器1Bは、図1のガス発生器1とは環状フィルタの形状が異なることと、第1環状リテーナおよび第2環状リテーナと環状フィルタの配置状態が異なるほかは、図1のガス発生器1と同じものである。図4のガス発生器1Bにおいても、図3のガス発生器1Aと同様に第1連通孔72と第2連通孔82が軸X方向に重ならないようにすることができる。
環状フィルタ190は、天板12側の第1環状端面は、内周面193側に第1環状内側突起191aを有し、外周面194側に第1環状外側突起191bを有しており、第1環状内側突起191aと第1環状外側突起191bの間は第1環状凹部191cとなっている。さらに環状フィルタ190は、底板21側の第2環状端面192が内周面193側に第2環状内側突起192aを有し、外周面194側に第2環状外側突起192bを有しており、第2環状内側突起192aと第2環状外側突起192bの間は第2環状凹部192cとなっている。
環状フィルタ190の第1環状端面191は、第1環状内側突起191aと第1環状外側突起191bが第1環状リテーナ70の第1環状底面部71の第1連通孔72がない部分に当接されている。第1環状凹部191cと第1環状底面部71の間には隙間がある。環状フィルタ190の第2環状端面192は、第2環状内側突起192aと第2環状外側突起192bが第2環状リテーナ80の第2環状底面部81の第2連通孔82がない部分に当接されている。第2環状凹部192cと第2環状底面部81の間には隙間がある。このように図4のガス発生器1Bは、図1のガス発生器1と図3のガス発生器1Aと比べると、環状フィルタ190と第1環状リテーナ70および第2環状リテーナ80との接触面積が小さくなっている。
第1燃焼室30内の温度が上昇して第1環状リテーナ70の温度も上昇したとき、第1環状底面部71と接触している環状フィルタ190を介して第2環状リテーナ80の温度も上昇する。しかし、本実施形態のように環状フィルタ190と、第1環状リテーナ70および第2環状リテーナ80との接触面積を小さくすることで、前記したような環状フィルタ190を介した第1環状リテーナ70から第2環状リテーナ80への伝熱が抑制される。このため、第1ガス発生剤31と第2ガス発生剤51の独立着火を維持するためにはより好ましい。
(4)図5のガス発生器
図5(a)のガス発生器1Cは、図1のガス発生器1とは内筒の形状が異なることと、第1環状リテーナおよび第2環状リテーナと内筒の配置状態が異なるほかは、図1のガス発生器1と同じものである。図5(a)のガス発生器1Cにおいても、図3のガス発生器1Aと同様に第1連通孔72と第2連通孔82が軸X方向に重ならないようにすることもできるほか、図4に示す環状フィルタ190を使用することもできる。
図5(a)のガス発生器1Cは、内筒160の内径および外径が、底板21側の第1環状端面168aから天板12側の第2環状端面168bに向かって段階的に小さくなっている。内筒160は、図5(b)に示すとおり、底板21側から天板12側に向かって順に、最も内径および外径の大きな第1筒部161、二番目に内径および外径の大きな第2筒部162、三番目に内径および外径の大きな第3筒部163、最も内径および外径の小さな第4筒部164を有している。第1筒部161と第2筒部162の間には第3環状傾斜面部165を有し、第2筒部162と第3筒部163の間には第2環状傾斜面部166を有し、第3筒部163と第4筒部164の間には第1環状傾斜面部167を有している。第4筒部164は、周方向に均等間隔に形成された複数の伝火孔169を有している。
内筒160は、第1筒部161が第1筒状壁24aに対して圧入され、第2筒部162が第1樹脂部26aに対して圧入されることで固定されている。第1環状端面168aは底板21に当接され、第2環状端面168bは天板12に当接されている。第2環状リテーナ80は、第3筒部163に第2環状内壁部83が当接されており、第2環状底面部81と第2環状内壁部83の境界部分が第2環状傾斜面部(第2環状段部)166に当接されていることで、底板21側への移動が阻止されている。第1環状リテーナ70は、第4筒部164に第1環状内壁部73が当接されており、第1環状底面部71と第1環状内壁部73の境界部分が第1環状傾斜面部(第1環状段部)167に当接されていることで、底板21側への移動が阻止されている。
図5(a)、(b)に示すように内径および外径が段階的に変化している内筒160に第1環状リテーナ70と第2環状リテーナ80が嵌め込まれていることで、それぞれが軸方向に支持されている。さらに第1点火器32が作動して生じた火炎などにより伝火薬が着火燃焼されて燃焼生成物が発生したとき、天板12に近くなるほど燃焼生成物の上昇速度が高められ、伝火孔64から第1燃焼室30内への燃焼生成物の排出速度も高められるため、第1ガス発生剤31の着火性が高められる。
(5)図6のガス発生器
図6のガス発生器1Dは、図1のガス発生器1とは、第1環状リテーナおよび第2環状リテーナの形状が異なるほかは、図1のガス発生器1と同じものである。図6のガス発生器1Dにおいても、図4に示す環状フィルタ190を使用することができるほか、図5(a)、(b)のガス発生器1Cに示す内筒160を使用することもできる。
第1環状リテーナ170は、厚さ方向に貫通された複数の第1連通孔172を有する第1環状底面部171と、第1環状底面部171の第1内周縁部と第1外周縁部からそれぞれ同一方向に伸ばされた第1環状内壁部173と第1環状外壁部174を有している。さらに第1環状外壁部174の先端部は、半径方向外側(第1周壁部13側)に伸ばされた第1フランジ部175を有している。第1環状底面部171は、内筒60側の第1連通孔172がある第1環状内側底面部171aと第1周壁部13側の第1環状外側底面部171bを有している。第1環状内側底面部171aと第1環状外側底面部171bの間には、第1環状内側底面部171aから第1環状外側底面部171bに向かって天板12側に傾斜された第1環状段差面171cが形成されている。
第2環状リテーナ180は、厚さ方向に貫通された複数の第2連通孔182を有する第2環状底面部181と、第2環状底面部181の第2内周縁部と第2外周縁部からそれぞれ同一方向に伸ばされた第2環状内壁部183と第2環状外壁部184を有している。さらに第2環状外壁部184の先端部は、半径方向外側(第1周壁部13側)に伸ばされた第2フランジ部185を有している。第2環状底面部181は、内筒60側の第2連通孔182がある第2環状内側底面部181aと第1周壁部13側の第2環状外側底面部181bを有している。第2環状内側底面部181aと第2環状外側底面部181bの間には、第2環状内側底面部181aから第2環状外側底面部181bに向かって底板21側に傾斜された第2環状段差面181cが形成されている。
第1連通孔172と第2連通孔182は、図3に示すガス発生器1Aと同様に軸X方向に重なっていないが、軸X方向に重なっていてもよい。
第1環状リテーナ170と第2環状リテーナ180は、第1環状内側底面部171aと第2環状内側底面部181aが軸X方向に対向され、第1環状外側底面部171bと第2環状外側底面部181bが軸X方向に対向され、第1環状段差面171cと第2環状段差面181cが軸X方向に対向されている。このため、第1環状外側底面部171bと第2環状外側底面部181bの間隔(w1)は、第1環状内側底面部171aと第2環状内側底面部181aの間隔(w2)よりも大きくなっている(w1>w2)。環状フィルタ90は、第1環状外側底面部171bと第2環状外側底面部181bの間隔(w1)の部分に配置されている。
図6に示す実施形態では、環状フィルタ90の大きさを変えることなく、第1燃焼室30と第2燃焼室50の容積が増加されているため、第1ガス発生剤31と第2ガス発生剤51の充填量を増加させることで、ガス発生量を増加させることができる。
(6)図7のガス発生器
図7のガス発生器1Eは、図1のガス発生器1とは、第2環状リテーナの形状が異なるほかは、図1のガス発生器1と同じものである。図7のガス発生器1Eにおいても、図4に示す環状フィルタ190を使用することができるほか、図5(a)、(b)のガス発生器1Cに示す内筒160を使用することもできる。
第1環状リテーナ70は、図1のガス発生器1で使用している第1環状リテーナ70と同じものである。第2環状リテーナ280は、厚さ方向に貫通された複数の第2連通孔282を有する第2環状底面部281と、第2環状底面部281の第2内周縁部と第2外周縁部からそれぞれ同一方向に伸ばされた第2環状内壁部283と第2環状外壁部284を有している。さらに第2環状外壁部284の先端部は、半径方向外側(第1周壁部13側)に伸ばされた第2フランジ部285を有している。第1連通孔72と第2連通孔282は、第1連通孔72から見たとき軸X方向に重なっていない。
第2環状底面部281は、内筒60側の第2連通孔282がある第2環状傾斜面部281aと第1周壁部13側の第2環状平面部281bを有している。第2環状傾斜面部281aは、第2環状内壁部283から第2環状平面部281bに向かって底板21側に傾斜されている。このため、第1環状底面部71と第2環状平面部281bの間隔(w1)は、第1環状底面部71と第2環状傾斜面部281aの間隔(w2)よりも大きくなっている(w1>w2)。なお、第1環状底面部71と第2環状傾斜面部281aの間隔(w2)は、内筒60側から第1周壁部13側に向かって連続的に増加されている。環状フィルタ90は、第1環状底面部71と第2環状平面部281bの間隔(w1)の部分に配置されている。
図7に示す実施形態では、環状フィルタ90の大きさを変えることなく、第2燃焼室50の容積が増加されているため、第2ガス発生剤51の充填量を増加させることで、ガス発生量を増加させることができる。
また、第2環状傾斜面部281aが第2環状内壁部283から第2環状平面部281bに向かって底板21側に傾斜されているため、第1燃焼室30内の燃焼ガスが第1連通孔72からプレナム室40に入って第2環状傾斜面部281aに衝突したとき、環状フィルタ90方向に向きを変えて流れ行く。このため、第2連通孔82を閉塞するシールテープ87に燃焼ガスが接触し難くなる。第2環状傾斜面部281aは、図2に示す案内板77と同様の作用をするものである。
本発明を以上のように記載した。当然、本発明は様々な形の変形をその範囲に含み、これら変形は本発明の範囲からの逸脱ではない。また当該技術分野における通常の知識を有する者が明らかに本発明の変形とみなすであろうすべては、以下に記載する請求項の範囲にある。

Claims (13)

  1. 天板、底板、およびガス排出口を有する周壁部を有しているハウジングと、
    前記ハウジング内に配置された第1環状リテーナと前記天板との間に形成された第1燃焼室と、
    前記ハウジング内に配置された第2環状リテーナと前記底板との間に形成された第2燃焼室と、
    前記第1燃焼室と前記第2燃焼室の間に配置された前記ガス排出口に連通するプレナム室と、
    前記底板に固定され、前記第1燃焼室内の第1ガス発生剤を着火燃焼する第1点火器と、前記第2燃焼室に面して配置され、前記第2燃焼室内の第2ガス発生剤を着火燃焼する第2点火器と、
    前記ハウジング内に配置され、第1端開口部が前記第1点火器を包囲し、第2端開口部が前記天板側に位置し、前記第1燃焼室に面した位置に伝火孔を有する内筒を有し、
    前記第1環状リテーナが、第1連通孔を有する第1環状底面部を有し、前記第1環状底面部の第1内周縁部が前記内筒の周壁部に当接され、前記第1連通孔によって前記第1燃焼室と前記プレナム室が連通され、
    前記第2環状リテーナが、第2連通孔を有する第2環状底面部を有し、前記第2環状底面部の第2内周縁部が前記内筒の周壁部に当接され、前記第2連通孔によって前記第2燃焼室と前記プレナム室が連通されている、ガス発生器。
  2. 前記第2連通孔が前記プレナム室の側から閉塞部材で閉塞されており、
    前記第1連通孔と前記第2連通孔が、軸方向に重ならないように配置されているものである、請求項1に記載のガス発生器。
  3. 前記第2連通孔が、前記プレナム室側から閉塞部材で閉塞されており、かつ前記第2点火器と軸方向に重ならないように配置されているものである、請求項1または2に記載のガス発生器。
  4. 前記プレナム室内に環状フィルタが配置されており、
    前記環状フィルタの第1環状端面が、前記第1環状底面部の第1連通孔がない部分に当接され、第2環状端面が、前記第2環状底面部の第2連通孔がない部分に当接され、
    少なくとも前記第1環状底面部と前記第2環状底面部が直接対向している部分が形成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のガス発生器。
  5. 天板、底板、およびガス排出口を有する周壁部を有しているハウジング内において、前記天板側に配置された第1燃焼室と、前記底板側に配置された第2燃焼室と、前記第1燃焼室と前記第2燃焼室の間に配置された前記ガス排出口に面したプレナム室を有しており、
    前記底板には、前記第1燃焼室内に収容された第1ガス発生剤を着火燃焼させるための第1点火器と、前記第2燃焼室内に収容された第2ガス発生剤を着火燃焼させるための第2点火器が取り付けられており、
    前記第1点火器が、第1端開口部が前記第1点火器を包囲して、第2端開口部が前記天板側に位置し、前記第1燃焼室に面した位置にある伝火孔を有する内筒を介して前記第1燃焼室と連通されるように配置され、
    前記第2点火器が、前記第2燃焼室に面して配置されているものであり、
    第1環状リテーナが、第1連通孔を有する第1環状底面部と、前記第1環状底面部の第1外周縁部から前記天板方向に伸ばされた第1環状外壁部を有しているものであり、前記第1環状リテーナが、前記第1環状底面部の第1内周縁部が前記内筒の周壁部に当接され、前記第1環状外壁部が前記ハウジング周壁部との間に間隔をおいた状態で、前記第1環状外壁部の軸方向の環状端面が前記天板に当接されるように前記内筒に嵌め込まれており、
    第2環状リテーナが、第2連通孔を有する第2環状底面部と、前記第2環状底面部の第2外周縁部から前記天板方向に伸ばされた第2環状外壁部を有しているものであり、前記第2環状リテーナが、前記第2環状底面部の第2内周縁部が前記内筒の周壁部に当接され、前記第2環状外壁部が前記ハウジング周壁部に当接されるように前記内筒に嵌め込まれており、
    前記第1燃焼室が、前記内筒、前記第1環状リテーナおよび前記天板で囲まれた空間からなるものであり、
    前記プレナム室が、前記内筒、前記第1環状リテーナ、前記ガス排出口を有するハウジング周壁部および前記第2環状リテーナで囲まれた空間からなるものであり、
    前記第2燃焼室が、前記内筒、前記第2環状リテーナ、前記ハウジング周壁部および前記ハウジング底板で囲まれた空間からなるものである、ガス発生器。
  6. 前記ハウジングが、天板とガス排出口を有する第1周壁部からなるディフューザシェルと底板と第2周壁部からなるクロージャシェルを有しており、
    前記クロージャシェルの第2周壁部の外表面が前記ディフューザシェルの第1周壁部の内表面に当接されて一体化されることで、前記ディフューザシェルの天板側に向いた前記クロージャシェルの第2周壁部の環状端面からなる環状段差面が形成されており、
    前記第1環状リテーナが、第1環状外壁部の先端から半径方向外側に伸ばされた第1フランジ部を有しており、前記第1フランジ部が前記天板に当接されているものであり、
    前記第2環状リテーナが、第2環状外壁部から半径方向外側に伸ばされた第2フランジ部を有しており、前記第2フランジ部が前記環状段差面に当接されているものである、請求項5記載のガス発生器。
  7. 前記内筒の内径および外径が、前記底板側から前記天板側に向かって小さくなっているものである、請求項5または6記載のガス発生器。
  8. 前記内筒の内径および外径が、前記底板側から前記天板側に向かって段階的に小さくなっており、
    前記天板側から最も近い第1環状段部に前記第1環状リテーナの穴が嵌め込まれることで前記底板側への移動が阻止されるように配置され、前記天板側から二番目に近い第2環状段部に前記第2環状リテーナの穴が嵌め込まれることで前記底板側への移動が阻止されるように配置されているものである、請求項5または6記載のガス発生器。
  9. 前記第2環状リテーナの第2連通孔が前記プレナム室側から閉塞部材で閉塞されており、
    前記第1環状リテーナの第1連通孔と前記第2環状リテーナの第2連通孔が、軸方向に重ならないように配置されているものである、請求項4〜8のいずれか1項に記載のガス発生器。
  10. 前記第2環状リテーナの第2連通孔が、前記プレナム室側から閉塞部材で閉塞されており、かつ前記第2点火器と軸方向に重ならないように配置されているものである、請求項4〜8のいずれか1項に記載のガス発生器。
  11. 前記プレナム室内に環状フィルタが配置されており、
    前記環状フィルタが、前記天板側の第1環状端面が第1環状リテーナの第1環状底面部の第1連通孔がない部分に当接され、前記底板側の第2環状端面が第2環状リテーナの第2環状底面部の第2連通孔がない部分に当接され、外周面の一部が前記第2環状外壁部に当接されて配置されているものである、請求項5または6記載のガス発生器。
  12. 前記プレナム室内に環状フィルタが配置されており、
    前記環状フィルタが、前記天板側の第1環状端面が第1環状突起を有し、前記底板側の第2環状端面が第2環状突起を有しており、
    前記第1環状突起が第1環状リテーナの第1環状底面部の第1連通孔がない部分に当接され、前記第2環状突起が第2環状リテーナの第2環状底面部の第2連通孔がない部分に当接され、外周面の一部が前記第2環状外壁部に当接されて配置されているものである、請求項5または6記載のガス発生器。
  13. 前記第1環状リテーナと前記第2環状リテーナの軸方向の間隔が、前記ハウジング周壁部に近い方の間隔(w1)が大きく、内筒に近い方の間隔(w2)が小さくなっており(w1>w2)、前記間隔がw1の部分に環状フィルタが配置されており、前記間隔がw2の部分に前記第1連通孔と前記第2連通孔が形成されているものである、請求項4〜10のいずれか1項に記載のガス発生器。
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