JPH07502470A - ハイブリッドインフレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エアバッグ又はクッション用のインフレータに関し、特にハイブリッ ドインフレータとして知られる種類のインフレークに関する。

エアバッグの初期膨張率が高すぎると、それによる押さえ力が通常着席した（ド ライバーか又は乗客）の位置から外れた占有者に被害を及ぼす可能性があるとい うことが知られている。しかし、エアバ・ｙグ膨張率を主にその押さえ力を低減 するために相対的に低い値に維持されると、エアバッグの完全押さえがタイミン グよく実行されない可能性がある。

エアバッグインフレータの設計の目標は、大きい押さえ力を被る可能性がある立 ったままの子供といった定位置より外れた位置にある乗客を主に保護する目的で 、初期には相対的に低いかソフトな膨張率（数ミリ秒）を持ち、後には、急激で 完全な押さえ力を起こすためにエアバツグの膨張率を急速に増加するインフレー クを提供することにあると理解されている。従来技術は、少なくとも低ガス生成 率と高ガス生成率とを有す膨張ガスを生成するインフレータを使用し、エアバッ グの段階的（ニレベル）膨張を実行する技術が知られている。エアバッグインフ レータに付いては、一般に、これらがハイブリッドか、蓄積ガスバラエティ−か 、固体推進材（アジ化ナトリウムが代表的）バラエティ−かは、起爆装置又は導 火線及びガス生成材料又は推進材を含むかどうかによる。従来技術て知られてい るように、衝突信号に応答して導火線（起爆装置）が作動して推進材が燃焼する 。ハイブリッドインフレータでは、推進材の目的は、蓄積膨張ガスを加熱し、従 って蓄積膨張ガスの有効、開放容積を増加し、一方で、膨張ガスの圧力タンクか らの放出率も増加することである。この場合、加熱蓄積ガスは、膨張ガスの主要 な源である。インフレータの固形推進材においては、導火線は推進材を燃焼させ る。その目的は、相対的に不活性な、大容量の膨張ガスを発生することである。

以上説明したインフレークの段階的、可変膨張率を実現するために、従来技術は 、制限流路及び無制限流路を順次開放（米国特許３，７４１，５８０を参照）す る複数の雷管装置を用いることを提案している。段階的膨張を発生するための他 の装置は、米国特許で３，７７４，８０７で提案されていて、単一の起爆素子の 作動で、ピストンが流路を開放され、圧力タンクから蓄積ガスを冷たいまま放出 させ、その後、ピストンが推進材を起爆させ、推進材はインフレークに放出の前 に蓄積ガスを加熱する。既に述べた流路ポートを選択的に開放する代わりに、米 国特許３，９４８，５４０は、蓄積ガスが種々の出口を通じて流れ、エアバッグ を膨らませるように、ンアディスクを破断する槍投射機構を使用した技術を開示 している。段階的膨張を提供する更に他の技術は、二重電気起爆システムであり 、この／ステムでは、一つの雷管がディスクを破壊するのに使用され、そのディ スクは、まず、蓄積ガスがエアバッグに流れ込むのを許容し、その後すぐに、第 二の起爆装置を作動し、これにより推進材が燃焼し、インフレークからのガスの 膨張率を増加する。二つ以上の電気起爆素子を使用したインフレータを説明する 特許は、３，９７２，５４５．４，００７，６８５．４，１３６，８９４．４゜ ３５８．９９８がある。可変オリフィス装置を利用した特許は、４．　００６． 　９１９．４，０１８，４５７．４，０２１，０５８．４，２０３，６１６．４ ，２６８．０６５及び４，６１９，２８５である。滑り部材又はディスク穿孔機 構を使用した他の装置は、３，９１０．５６９；３，９４８．５ｉｔｏ；ａ、９ ６６．２２６及び４，７７１，９１４である。

本発明の目的は、エアバッグの二重、即ち段階膨張率を達成するために、単一の 電気的に応答する導火線と、所定量の推進材とを有する、エアバッグを膨張させ るさせるガスを供給するインフレータを提供することにある。

従って、本発明は圧力下にある膨張ガスを蓄積するための圧力タンクを含むイン フレータ（１１０）を含む。圧力タンクは、ガス室からのガスの放出を止めてい る蓄積ガスと連接した第一バーストディスクと、中空の滑りピストンとを含む。

そのピストンの一方の端にはピストンが前方に突き出されたとき第一バーストデ ィスクを突き刺すための刃先を備えている。剪断ディスクは、固定外側部分と、 分離する中央部分、即ち内部部分とを含む。中央部分は、第一手段の前記刃先と 反対側のピストン端に固定されている。中央部分は、外側部分と離れて、ピスト ンと共に動く。中央部は、また、第二バーストディスクとしても機能する。推進 材は、第二バーストディスクの付近に配置され、燃焼するとガス燃焼生成物を発 生する。ピスト／は、推進材の燃焼により発生した圧力の上昇に応答して、剪断 ディスクの中央部分が外側部分から離れた後、第一バーストディスク中に投射さ れる。第一バーストディスクの穿孔により蓄積膨張ガスの放出が許される。まだ ピストンに固定している中央部又は第二バーストディスクは燃焼推進材による圧 力増加の継続により破壊され、その第二バーストディスクの破壊後、推進材の燃 焼により生成した加熱生成物が、滑りピストンを通って流れることで、インフレ ータから放出前に蓄積インフレークガスの温度を増加させる。

本発明の他の多（の目的を、以下の図面による詳細説明により明らかにする０図 面の簡単な説明 図面に於て： 図１は、本発明の断面図である。

図２は、図１の一部の分解図である。

図３は、本発明の他の実施例である。

図４は、図１の一部の分解図である。

図５は、圧力一時間プロフィールである。

図６は、ハイブリッドインフレータの他の実施例である。

図７は、スリーブとピストンのみの図である。

図８から図１Ｏは、破断ディスクの種々の図である。

図１１及び図１２は、ビストノの種々の図である。

図１３は、ピストンがその前方位置にあることを示している。

図面の詳細説明 図１では、車両占有者安全制動システム内で使用可能なエアバッグといったエア クノンマンを膨張させるたのハイブリッドインフレータ１０が示されている。

インフレータ１０は、全体で１２と示される圧力タンクを含む。圧力タンクは、 その一方の端１５で第一端部キャップ１６に固定されている中空円筒スリーブ１ ４を含む三つの部分を有す。スリーブは、又、端１８で他の円筒状端部キャップ ２０に固定されている。圧力タンク１２．２２で示される空間は、アルゴンとい った不活性ガスで充填、加圧されている。このガスは、従来設計の注入管２３を 通じて圧力タンク内に注入され、密封される。加圧ガスは、アルゴンと何か他の ヘリウムといった不活性ガスの混合としてもよい。ヘリウムの代表的な量は、体 積でアルゴンガスの量のほぼ２パーセント（２％）である。ヘリウムを使用する 目的は、２４．２６又は２８といった種々の溶接部での欠陥を検出するための手 段を提供するためである。図４は、代表的な溶接部を示す。溶接部のいかなる欠 陥も圧力タノク１２の初期加圧中にただちに検出できるように、蓄積ガスの溶接 部への無制限移動をさせるために、スリーブ１４は端部キャップ１６から離して 配置されていることが理解できる。従来技術で知られているように、インフレー タの外側のヘリウムの存在をテストにより測定できる。

圧力センサ３０を端部キャップ１６へ固定することも任意である。ガラス金属間 シールといったシールが、圧力センサに接続されているワイヤ３４が導入される 端部キャップ１６の開口部を密封するために用いられる。端部キャップ２ｏは、 圧力容器の内部２２に面する短径部４ｏを有する。端部キャップ２ｏの端４２に は、好適には、ステンレススチール製、インコネル製又はニッケル製の破壊可能 な厚みの薄いディスク４６により密閉される開口部４４が設けられている。端部 キャップ２０の端５０には、全体で５２で示されるガス発生器ハウジングが固定 されている。ハウジング５２は部分的に端部キャップ２ｏの内部に延びている。

ハウジング５２内の開口部５４内に設けられているスリーブ６ｏは、ハウジング ５２の先端部６４に接近したフランジ６２を有する（図２参照）。スリーブ６０ は、開口部６８に近接して狭口部６６を含む。全体として７２で示されている滑 りピストンが、スリーブ６ｏ内に形成された穴７ｏに設けられている。図かられ かるように、ピストンは中空であり、その先端には刃先７４を有す。ピストン７ ２の後方端７６に設けられているのは、バーストディスク４６に類似した構造の もう一つのバーストディスク８ｏである。バーストディスク８ｏは、ピストン７ ２の壁面により画定される中空の穴、即ち開口部８２を密封する。滑りピストン ７２は、初期には、剪断ビン８４ａ、４４ｂによりスリーブ６ｏ内に保持される 。刃先７４°を備えるピストン７２の他の実施例が、図３に示されている。更に 、図３では、バーストディスク８０は、ピストン７２と一体的に形成されている 。環状溝７８が、ディスク８０の後面上に設けられ、ディスクの強度を選択的に 弱めている。

スリーブ６０の後部は、制動ストラップ８６により部分的に覆われ、制動ストラ ップ８６は例えば位置８Ｂでスリーブ６０に爆接することで固定される。この制 動ストラツプは、薄く、幅の狭いバンドか、又はこれに替えてワイヤでもよい。

制動ストラップ８６の目的は、以下の説明により明白であろう。バンドが使用さ れた場合は１．０５０インチ（１，２７ｍｍ）の厚みと、約、１２５インチ（３ ゜＋７ｓｍｍ）の幅のステンレススチールから構成可能である。

ハウジング５２中の、スリーブ６０の後方には、ここに参照用に編入されている 米国特許３，７２３，２０５又は４，９８１，５３４で開示されているアーサイ ト（Ａｒｃｌｔｅ）といった推進材９０（図１１＃照）が配置されている。従来 技術で知られているように、アーサイトは、ハウジング５２に合った形状に押し 出し成形可能である。同様に、従来技術で知られているように、成形推進材９０ には、推進材９０の燃焼速度を制御するために、９２のような複数の軸方向に延 びた通路を設けてもよい。推進材９０は、ハウジング５２内で、推進材９０内に 形成された開口９２と同心の複数の開口９６を有す金属保持具９４により支持さ れる。

起爆装置ハウジング１００は、推進材ハウジング５２に固定されている。起爆装 置ハウジング中に挿入されているのは、衝突状態を示す電気制御信号に応答して 点火する様々な起爆装置又は導火線１０２である。導火線又は起爆装置１０２等 は、従来技術でよく知られており、ここではこれ以上説明しない。

点火装置１０２の上流の、起爆装置ハウジング１００内に形成された小さな空洞 １０８中に配置された小量の点火強化材１１０は、主に硼素硝酸カリウムを含む 。この点火強化材は、薄い金属箔層１１２により閉じ込められ、ハウジング１０ ０内に密封される。

起爆装置ハウジング１００を推進材ハウジング５２へ取付けると、推進材９０は 、起爆装置１０２の作動により発生する熱を推進材に一様に分配するために動作 するスクリー７１０４の機能により内側に押される。好適には、シリコンスポン ジ材料で構成されたスポンジ、即ち、スプリング素子１０６は、推進材を保持す るために推進材に中程度の準備負荷を与える。弾性のあるスポンジ素子１０６は 、導火線１０２により発生する炎と相互作用することがないように、開口部１０ ７を有している。

インフレータｌＯの動作は以下の如くなる。圧力タンク１２は、初め、アルゴン ／ヘリウム膨張ガスにより２，０００から４，０ＯＯｐｓ１の間の圧力で充填さ れているが、大体３，０００ｐｓｌの膨張圧が多（のエアバッグを膨張させる目 的では通常の圧力である。この状態で、バーストディスク４６が膨張ガスの放出 を抑さえている。衝突状態を示す信号に応答して、起爆装置１０２が点火し、従 って強化材１１０を点火し、推進材９ｏを燃焼させる。推進材９ｏが燃焼すると 、推進材ハウジング５２内で圧力が増加し、滑りピストン７２の固定されている 破断ディスク８０に対して作動する。バーストディスク８ｏの表面に対して働く のこの圧力は、剪断ビン８４ａ、８４ｂを剪断し、滑りピストン７２をスリーブ ６０中で動かし、バーストディスク４６を破断させるに十分な力の大きさまで加 圧される。バーストディスク４６の破断の直後に、蓄積膨張ガスは端部キャップ ２０のオリフィス開口部１２０を通じて放出され、マニホールド１３０中に流れ 、従来の方法でマニホールドの周囲に固定されているエアバッグ１４０を膨張さ せる。

燃焼推進材から燃焼高温生成物は、まだ、この時点では、蓄積膨張ガスとは混合 していず、従って、滑りピストン７２によるバーストディスク４６の破断は、図 ５で示される膨張時間ヒストリの初期状態にて見られるように、エアバッグの初 期、冷却ガス、緩慢（低速度）膨張を引き起こす。推進材９ｏの燃焼の結果、推 進材ハウジング５２内の圧力は、バーストディスク８ｏの予め設定された破断圧 に達するまで上昇する。代表的なこの圧力は大体５，０ＯＯｐｓｌである。これ に続いて、推進材９０により発生した高温ガスが、滑りピストン７２の中央穴８ ２を通じて圧力タンク１２中に注入される。高温発射ガスの注入は、圧力タンク １２の端部４０のオリフィス開口部１２０を通じ放出されるガスを加熱し、エア バッグの膨張速度の増大をもたらす。この膨張速度の増大は、又、図５で示され る。図２を再びＩＩ照すると、ピストン７２の初期状態と、このピストンの移動 位置（破線）とが示される。既に述べたように、スリーブ６０には、ピストン７ ２の移動後、ピストン７２と絞まり嵌めとなる狭まった部分６６が設けられてい て、この絞まり嵌めは、ピストン７２が破断ディスク８０を開口した後、ピスト ン７２をその移動位置に保持するように働く。（図２にも示される）制動ストラ ップ８６は、バーストディスク４６の破断後すぐに蓄積アルゴンガスの圧力にさ らされた後、ピストンが逆方向に移動の場合には滑りピストン７２が制動される ように保持力を与える。

以上から理解できるように、本発明は、バーストディスク８０の破断圧を選択的 に設定することによりエアバッグの段階的膨張をもたらす方法を提供する。この 意味は、インフレータ１０が、定位置を外れた占有者に対して！要であるより低 いエアバッグ膨張力をもたらすエアバッグの低速、早期押しつけ動作を考慮して いることにある。更に、エアバッグを保管状態に封入しておくのに使用される膨 張ドアには、開封時にこれら低い膨張力が加わるので、膨張ドアの開封の制御が 容易となる。更に、エアバッグのより急速な配置を必要とする、強い衝突パルス 性を特徴とする小型車両では、加熱推進材ガスと蓄積アルゴンガスとを接触させ るバーストディスク８０の破断圧は、エアバッグの初期ソフト膨張と、加熱推進 材ガスと蓄積アルゴンガスとの接触によるエアバッグのより急速な膨張との間の 時間が比較的短時間となるように選択される。

他のハイブリッドインフレータ１１０を説明する図６を参照する。以下の説明か ら理解できるように、このハイブリッドインフレータは、前述したハイブリッド イアフレーク１０と多くの共通部品を有している。ハイブリッドインフレーク１ １０は、端部キャＩブ１６及び２０で囲まれた円筒状スリーブ１４を含む。端部 キャップ２０は、破断ディスク４６により密封される開口部４４を画定している 直径が狭められている部分４０を有する。全体が２２で示されているアルゴンガ スから離してインフレーク１１０中に置かれているのが開口部５４を形成させた ガス発生器ハウジング５２である。図１で示されているスリーブに機能に於て類 似しているスリーブ１６０は、ガス発生器ハウジング５２の開口部５４内に配置 されている。スリーブ１６０は、開口部１６８で終端となる段差付き穴１７０（ 図７参照）を含む。穴＋７０に配置されているのは、中空の滑りピストン１７２ である。ピストン１７２は、次に説明するようにバーストディスク４６を穿孔す る刃先１７４を有す。刃先１７４には、ピストンの全直径になるまでテーバが（ ’ｔいている二つ鋭い先端が設けられている。これらの先端は、有効エネルギー を渠申し、バーストディスク４６に対して局所ストレスを加え、ピストン１７２ をバーストディスク４６を通過して駆動するに要する発生器の圧力を最小にして いる。この動作は、アルゴンガスの急速な開放を促進する。ピストン１７２の面 は、１７６で深く端ぐりされ、標準の在庫部品が先端を乱すことなく適当な前面 直径に穴が、特別に広げられるようになっている。通常の周囲温度の状態では、 穴の直径１７３は、ガス発生器の圧力を有効１こ制御し、対応してガス発生器は 、推進材の燃焼速度を制御する。燃焼速度の制御は、エアバッグの膨張速度を車 両の特定のニーズに応じて特別注文する場合に有効である。ピストン１７２は、 また、中央穴１７３を含む。左端１７８、即ち、ピストン１７２のへラドは、段 差付き穴１７０内に滑り受容される。図６で示される位置では、ピストン１７２ は、初期には、剪断ディスク１８０の使用によりスリーブ１６０に保持される。

剪断ディスクは、１８２ａ、１８２ｂとして示される環状溶接部にて、スリーブ にレーザ爆接されている。剪断ディスク１８０の端面図が図８に示されている。

剪断ディスク１８０には、ピストン１７２に対向する外側の部分１８７からのデ ィスクの中央部１８６の分離が制御されるように、環状応力集中溝１８４が設け られている。剪断ディスク１８０は、また、好適な実施例ではＸ又はＴの形状く 図９参照）である交差溝からなる中央部１８６の円形部と同様に第二の応力集中 部１８８を含む。剪断ディスク１８０のこの応力集中部１８８は、１８９０面の 圧力の増加により破壊する。剪断ディスク１８０の断面図が、図１０に示されて いる。

再び、図７を、特に、スリーブ１６０を参照する。この図から理解できるように 、スリーブ１６０の外面には、段差が設けられている。スリーブは、中央開口部 ５４に近接したガス発生器ハウジング５２の内壁に全体として一致した形状を有 す外部の、正確に形成されたフランジ１９２を含む。スリーブ１６０は、また、 第二のフランジ１９４を含む。図７に於いて、フランジ１９２は、組立前の状態 にある。組立中、スリーブ１６０は、破断ディスク１８０及びピストン１７２と 共に、ガス発生器ハウシング５２の開口部５４内に滑り挿入される。その後、フ ハウジング５２で増加し、剪断ディスク１８０に動作する。応力集中部１８４の 結合され、そこから圧力アルゴンガスが開口部２３０を通じて圧力容器１２へ注 ＦＩＧ、８ 補正書の写しくｎ訳文）提出帯（特許法第１８４条の千斎モ峡）平成６年６月１ ７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．インフレータ（１０）であって、 加圧下にある蓄積膨張ガスを蓄積し、その蓄積膨張ガスと接して第一バーストデ ィスク（４６）を有し、ガス室からガスの放出を防いでいる加圧手段（１２、１ ４、１６、２０）と、 開口を有し、一方の端部に前記第一バーストディスク（４６）を破断するための 第一手段（１７４）を有する中空滑りピストン（１７２）と；固定外側部分（１ ８７）と、中央部分即ち内部部分（１８６）とを有し、その中央部分は前記ピス トン（１７２）の前記第一手段（１７４）の反対側の端部に固定され、前記中央 部分が前記外側部分から分離して前記ピストン（１７２）と共に動いて第二のバ ーストディスクとして動作する剪断ディスク（１８０）と、前記第二バーストデ ィスク（８０）の近くに配置された、燃焼してガス燃焼生成物を発生する推進材 （９０）と、 を備え、前記ピストンが、前記推進材（２１８）の燃焼により発生した圧力の増 加に応答して、前記剪断ディスクの前記中央部分（１８６）が前記外側部分から 分離して前記第一バーストディスク（４６）へ発射され、従って前記蓄積膨張ガ スの放出を許容し、前記中央部分、即ち第二バーストディスクが推進材の燃焼に よる圧力の継続した増加で破断され、その第二バーストディスクの破断後に推進 材の燃焼による加熱生成物が滑りピストン（１７２）を通って流れ、インフレー タからの放出前に蓄積膨張ガスの温度を高めることを特徴とするインフレータ（ １０）。 ２．前記圧力手段（１２）は、円筒状スリーブ（１４）と、前記スリーブの一方 の端（１４）に固定された第一端部キャップ（１６）と、前記スリーブのもう一 方の端（１８）に固定された第二端部キャップ（２０）とを含み、前記第二端部 キャップ（２０）は、全体的に円筒状で、前記スリーブ（１４）内部に延びる狭 まった部分（４０）を有し、その狭まった部分が第一開口部（４４）を画定し、 前記第一バーストディスク（４６）がその第一開口部（４４）に近接した前記狭 まった部分に固定され、前記第二端部キャップ（２０）は更に、前記第一バース トディスク（４６）の破断直後にガスが放出される、少なくとも一つのオリフィ ス開口部（２２６）を含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のインフレ ータ（１０）。 ３．前記第一端部キャップ（１６）は、前記圧力手段（１２）に内部に配置され る圧力センサ（３０）を支持することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のイ ンフレータ（１０）。 ４．推進材ハウジング（５２）は、前記第二端部キャップ（２０）の内部に、全 体的に前記第二端部キャップ（２０）から離して配置され、かつ、前記第一バー ストディスク（４６）に対向する第二開口部（５４）を含み、中空スリーブ部材 （１６０）は、ハウジング（５２）に固定され、前記第二開口部（５４）を通過 して延び、前記滑りピストン（１７２）が前記スリーブ部材（１６０）中に受容 されていて、前記剪断ディスクの外側部分は、前記スリーブ部材に固定されてい ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のインフレータ。 ５．前記剪断ディスク（１８０）は、前記外側部分と前期中央部分との間に応力 集中部（１８４）を備え、前記応力集中部（１８４）は、それに沿って前記中央 部分が前記外側部分より分離する弱い領域であることを特徴とする請求の範囲第 ４項に記載のインフレータ（１１０）。 ６．前記応力集中部は、環状溝を含むことを特徴とする請求の範囲第５項に記載 のインフレータ（１１０）。 ７．前記剪断ディスク（１８０）は、前記中央部分（１８６）内に弱い領域を画 定している第二応力集中部を含み、前記中央部分、即ち、前期第二バーストディ スクは、予め設定した圧力でもって前記領域に沿って開口して、燃焼推進材の燃 焼生成物を前記蓄積膨張ガスと混合させることを特徴とする請求の範囲第４項に 記載のインフレータ（１１０）。 ８．前記第二応力集中部は、交わっている二つの溝を含むことを特徴とする請求 の範囲第７項に記載のインフレータ（１１０）。 ９．前記ピストンがそのバーストディスク破断位置に移動すると、前記ピストン （１７２）及び前記スリーブ部材（１６０）は、両者の間で絞まり嵌めを共同し て形成し、それにより、放出膨張ガスにより前記ピストンが後方に移動しないよ うにしていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のインフレータ。 １０．前記ピストンは、前記ピストンが前方に移動した後スリーブ部材（１６０ ）により保持される溝を含み、従って前記ピストンがその前方位置でロックされ ることを特徴とする請求の範囲第９項に記載のインフレータ（１１０）。