JPH10194074A - 車両搭乗者拘束装置のためのガス発生器 - Google Patents

車両搭乗者拘束装置のためのガス発生器

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JPH10194074A
JPH10194074A JP9348218A JP34821897A JPH10194074A JP H10194074 A JPH10194074 A JP H10194074A JP 9348218 A JP9348218 A JP 9348218A JP 34821897 A JP34821897 A JP 34821897A JP H10194074 A JPH10194074 A JP H10194074A
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JP
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gas generator
housing
container
pressure
chamber
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JP9348218A
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Klaus Boehmler
ボームラー クラウス
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TRW Occupant Restraint Systems GmbH
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00Safety belts or body harnesses in vehicles
    • B60R22/34Belt retractors, e.g. reels
    • B60R22/46Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up
    • B60R22/4628Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by fluid actuators, e.g. pyrotechnic gas generators
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60RVEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R22/00Safety belts or body harnesses in vehicles
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    • B60R2022/4657Reels with means to tension the belt in an emergency by forced winding up characterised by fluid actuators, e.g. pyrotechnic gas generators comprising a plurality of charges

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Air Bags (AREA)
  • Automotive Seat Belt Assembly (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Respiratory Apparatuses And Protective Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安全ベルト装置の駆動ユニットの機械的部品
が受ける応力が減じられ、ガス発生器の動力がより効果
的に利用できる車両搭乗者拘束装置の予緊張装置のため
のガス発生器を提供する。 【解決手段】 車両搭乗者拘束装置のためのガス発生器
210は、ハウジング212、ハウジング212内に収
容された容器226、容器226内に収容された火工装
薬216、および容器226と連通していてハウジング
212内の一室に収容された点火装置218を有してい
る。ハウジング212は、ハウジング内の一室に対向し
ていて且つ破裂ダイヤフラム230,238によって閉
鎖されている開口256を備えた底を有している。破裂
ダイヤフラムは、第1の比較的薄い壁部分230および
第1の比較的薄い壁部分230より実質的に大きい壁厚
の第2の壁部分238を有している。また、第1および
第2の壁部分230,238は、壁厚の変化している中
間壁部分によって互いに連結されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は点火装置および火工
推進装薬(pyrotechnical propel
lant charge:点火されると比較的急激に燃
焼して、多量のガスを発生するもの)を有する車両搭乗
者拘束装置用ガス発生器に関するものである。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】その
ようなガス発生器は安全ベルト装置の予緊張装置におい
て使用されるように意図されている。火工装薬が車両の
衝撃によって点火されるとき、駆動ユニットは燃焼ガス
による圧力を受けさせられる。推進装薬の爆発と同様の
燃焼によって、駆動ユニットの可動部分は最大加速力を
受けさせられる。
【0003】本発明の目的は、駆動ユニットの機械的部
品が受けさせられる応力が減じられ、かつ、ガス発生器
の動力がより効果的に利用されるガス発生器を提供する
ことである。
【0004】
【課題を解決するための手段】後に説明する本発明の実
施例の部分との対応を明瞭にするために、実施例の説明
に使用されている符号を付記して本発明について以下に
その概略を説明する。まず、本発明の第1の局面は、車
両搭乗者拘束装置のためのガス発生器10,110であ
って、ハウジング12,112、前記ハウジング12,
112の内部に画定された第1の室42,142に収容
された第1の火工装薬16′,116′、前記ハウジン
グ12,112の内部に画定された第2の室44,14
4に収容された第2の火工装薬16″,116″、およ
び前記ハウジング12,112の内部に画定されてい
て、前記第1の室42,142と連通している第3の室
に収容された点火装置18,118を有し、前記第1の
火工装薬16′,116′が前記第2の火工装薬1
6″,116″の燃焼速度より低い燃焼速度を有し、か
つ、前記第1の室42,142と前記第2の室44,1
44とが前記第1の火工装薬16′,116′の燃焼の
際に破壊される消耗可能の隔壁28,128によって相
互に分離されており、前記ハウジング12,112は前
記第1の火工装薬16′,116′及び前記第2の火工
装薬16″,116″によって発生されるガスのための
単一の開口56,156を備えていることを特徴とす
る。
【0005】このような構成によって、圧力は初め僅か
に増し、したがって、圧力を及ぼされた駆動ユニットの
可動部品は初め僅かな程度まで加速されるにすぎない。
比較的緩慢に圧力が増すこの初段階に、圧力が比較的急
勾配で増す段階が続き、したがって、拘束装置の急速か
つ信頼できる駆動が確実に生じる。この比較的緩慢な初
期圧力増加は低燃焼速度を有する火工装薬の燃焼間に初
めに生じる燃焼ガスによって決定される。ハウジング1
1,112の底に設けた比較的薄い破裂ダイヤフラム3
0,130は、実際上、低燃焼速度を有する火工装薬1
6′,116′の点火直後に破裂する。前記ダイヤフラ
ム30,130の破裂後、駆動ユニットは露出された開
口を通じて、最初に、比較的緩慢に増す圧力にさらされ
る。圧力を比較的緩慢に増加させるのに役立つ火工装薬
16′,116′の燃焼が進行するにつれて、破裂され
る隔壁28,128は圧力の高まり(build u
p)に続いて破裂し、したがって高燃焼速度を有する火
工装薬16″,116″が、第1の火工装薬16′,1
16′によって点火され、それにより、好適により急速
に増す圧力をもって第2の段階において駆動ユニットに
作用し得る。それぞれ、低および高燃焼速度を有する2
つの火工装薬を適切に選択することによって、それぞれ
の要求に従って、それぞれ、緩慢なおよび急速な圧力増
加の勾配を設定し、かつ、最大圧力到達時点を設定する
ことが可能である。したがって、例えば、比較的緩慢な
圧力増加による初段階にもかかわらず、最大圧力が比較
的早い時点に到達されることが可能である。
【0006】破裂される隔壁は点火装置18,118と
破裂ダイヤフラム30,130との間に延びている内管
28,128によって構成されることが好ましく、か
つ、それは一端部34,134において点火装置18,
118に対して露出され他端部32,132において破
裂ダイヤフラム30,130によって閉鎖されるように
配置されることが好ましい。したがって最初、点火装置
18,118は単に低燃焼速度を有する火工装薬1
6′,116′を初めに点火する。いったん、破裂ダイ
ヤフラム30,130が圧力の高まりに続いて破裂した
ならば、駆動ユニットとの連係が生じる。駆動ユニット
は初め比較的緩慢な圧力増加を受けさせられる。高燃焼
速度を有する火工装薬16″,116″の点火は、低燃
焼速度を有する火工装薬16′,116′の燃焼過程に
おいて内管28,128も破壊されるときにのみ生じ
る。
【0007】低燃焼速度を有する火工装薬16′は内管
28の内部に配置され得る。この場合、そのような内管
28は第2の室44を包囲している容器26と一体であ
るように構成されるのが好ましい。
【0008】本発明のもう一つの有利な実施例によれ
ば、低燃焼速度を有する火工装薬116′は内管128
それ自体によって構成され、該内管128はこの目的の
ためむくの火工装薬(すなわち固形の火工装薬自体)か
ら構成され得る。
【0009】内管128をガス発生器内に保持して整合
させる信頼できる方法は、容器126の環状ベース14
0内に、容器126の破裂ダイヤフラム130と隣接す
る管端部を挿入することによって達成されるのが好まし
く、一方、点火装置118に隣接するその端部134は
点火装置118の点火通路136内に挿入されるのが好
ましい。この場合、同様に、低燃焼速度を有する火工装
薬116′は最初に点火装置118によって点火され
る。さらなる火工装薬116″の点火は内管128が完
全に燃え尽きた後にのみ生じる。環状ベース140はそ
れ自体としては容器126と一体的に形成され得る。
【0010】次に、本発明の第2の局面は、車両搭乗者
拘束装置のためのガス発生器210であって、ハウジン
グ212、前記ハウジング212内に収容された容器2
26、前記容器226内に収容された火工装薬216、
および前記容器226と連通していて前記ハウジング2
12内の一室に収容された点火装置218を有し、前記
ハウジング212は、前記一室に対向していて且つ破裂
ダイヤフラム230,238によって閉鎖されている開
口256を備えた底を有し、前記破裂ダイヤフラムが、
第1の比較的薄い壁部分230および前記第1の比較的
薄い壁部分230より実質的に大きい壁厚さの第2の壁
部分238を有することを特徴とする。
【0011】本発明のこの代替実施例においては、同様
に、破裂ダイヤフラム230,238の前記比較的薄い
壁部分230の破裂後に、単に圧力が比較的緩慢に増加
する初期段階が生じる。これはダイヤフラムの破裂とと
もに、最初、比較的小さい噴口が完全に開くにすぎない
事実に帰せられる。この初め比較的小さい噴口が燃焼の
進行によって拡大されるにつれて、圧力の増大は急勾配
になる。噴口の寸法は時間の関数として拡大する。初め
破裂ダイヤフラム230によって密閉されている開口2
32は、とりわけ、火工装薬の容器226のいわば変化
する厚さ底壁によって構成され得、前記噴口の横断面の
寸法の拡大の時間関数は、その勾配が一定でない開口2
32の内壁面の推移によって与えられることが好まし
い。
【0012】本発明の実施例のさらなる有利な修正形式
は従属請求項に記載されている。
【0013】本発明のさらなる特徴および利点は以下述
べる説明から、および参照さるべき図面から、判明する
であろう。
【0014】
【実施例】図1に示されている火工方式のガス発生器1
0は、鎖錠ピン(図示されていない)などのための外受
け手段14を備えた円筒形のハウジング12を有し、該
鎖錠ピンによってガス発生器10は例えば車両搭乗者安
全ベルト装置のための予緊張装置である1個の装置の孔
に便利に固定され得る。
【0015】ガス発生器10は燃焼速度が互いに異なっ
ている推進装薬16' および16''、および図示実施例
においては機械的衝撃式点火装置である点火装置18を
備えている。
【0016】ガス発生器10のハウジング12は点火装
置18の衝撃面46の中心部分に対向して位置する段付
き案内穴20を有し、かつ、ピン状の衝撃伝達素子22
がそのような案内穴20のなかに受容されている。前記
衝撃伝達素子22は衝撃手段(図示されていない)によ
って打撃されるように案内穴20から突出している。前
記衝撃手段は例えば機械的な釈放手段の一部分である。
衝撃伝達素子22はヘッド24を有し、該ヘッドは点火
装置18に指向されていて比較的幅広であるが先端を点
火装置18に対して指向されており、衝撃伝達素子22
を内部に固定するため段付き案内穴20の広化部分2
0' 内に受容されている。もし今衝撃部(図示されてい
ない)が衝撃伝達素子22の、ハウジング12から突出
している端部に対して打ち当てられるならば、ヘッド2
4の先端は点火装置18の衝撃面46をその中心におい
て貫通し、したがってガス発生器10は点火される。
【0017】点火装置18はブースタ48を有する点火
通路36を介して推進装薬容器26と接続されており、
該容器はガス発生器10の円筒形のハウジング12内に
配置されており、主たる推進装薬16' および16''を
収容している。
【0018】塑性材料から構成されていることが好まし
いボウル状の推進装薬容器26は、底壁38と接続して
いるかなり長い円筒形部分26' と、点火装置18に向
かって円錐状にテーパになっているより短い部分26''
とを有する。推進装薬容器26の円筒形部分26' と底
壁38との間の遷移部分は丸くされている。推進装薬容
器26は円筒形のハウジング12を通って延びている段
付き穴の好適に設計された部分20''のなかにプレス嵌
めにされている。これに関して、推進装薬容器26の円
錐状テーパ部分26''は、ハウジング12を通って延び
ている段付き穴の内部において大横断面の部分20''と
小横断面の部分20''' との間の段50から小さい距離
dをもって離されており、前記部分20''' 内には点火
装置18およびブースタ48を収容する挿入体52が受
容されている。点火装置18から遠くかつ推進装薬容器
26に隣接している挿入体52の端54も段50から引
込められている。
【0019】推進装薬容器26は円筒形のハウジング1
2と推進装薬容器26とに共通の長手方向軸線Lと同軸
である中心内管28を備えており、該内管28は容器2
6の底壁38と結合しており、一方、反対端において挿
入体52に接している。内管28の内径は同軸の点火通
路36の内径より僅かに小さく、一方、これとは反対に
内管28の外径は点火通路36の外径より僅かに大き
く、したがって内管28の各端部はその縁の一部分を、
点火通路36のオリフィスを有する挿入体52の前端壁
54に対し緊密に係合させられている。好ましくは推進
装薬容器26と一体的に作られた内管28は、その他端
部において、推進装薬容器26の底壁38すなわち床に
対しそれに垂直に結合されている。内管28のこの端部
に設けられた開口32は破裂壁30によって常態では密
閉されており、該破裂壁30は底壁38および内管28
と一体的に作られており、かつ、底壁38の内管28お
よび開口32を包囲している部分より薄い。内管28と
底壁38の半径方向外方部分との間の遷移部分はより大
きい厚さをもって作られている。
【0020】破裂壁30すなわち破裂ダイヤフラムに隣
接するその端部において、円筒形のハウジング12は、
開口32に対して、かつ破裂壁30に対して、それぞ
れ、同軸である外開口56を有し、該外開口は内管28
の破裂壁30によって閉鎖された開口32より大きい直
径を有する。この外開口56を通じて、ガス発生器10
は、例えばベルト引込器にかつまたベルトバックルに配
置され得る安全ベルト装置の予緊張装置であり得る車両
搭乗者拘束装置の駆動ユニットと結合されることが可能
である。
【0021】低燃焼速度を有する推進装薬16' は内管
28の内部に、したがって、推進装薬容器26の中心受
容部42に配置されており、一方、これに反して高燃焼
速度を有する推進装薬16''は推進装薬容器26の内管
28を包囲している受容部44に収容されている。した
がって、高燃焼速度を有する推進装薬を収容している受
容部44は、破裂壁30によって外側から遮断された受
容部42から中心内管28(その端部は推進装薬容器2
6から突出して点火装置に隣接している)によって隔離
されている。
【0022】点火装置18が衝撃伝達素子22によって
打撃されるとき、ブースタ48を通じて最初に、内管2
8内に収容されている低燃焼速度を有する推進装薬1
6' が点火される。内管28の内部の圧力が十分に増大
した後、破裂壁30が破裂し、従って開口32が開か
れ、それを通じて拘束装置、例えば安全ベルト装置の予
緊張装置、の駆動ユニットが作動される。この段階の
間、圧力は比較的ゆっくりと増加するに過ぎず、したが
って、拘束装置の機械的構成要素に及ぼされる荷重は減
じられる。破裂ダイヤフラムとして働く内管28は低燃
焼速度を有する推進装薬16' の燃焼の進行間に破裂
し、したがって高燃焼速度を有する推進装薬16''は低
燃焼速度を有する既に燃焼中の推進装薬16' によって
点火される。高燃焼速度を有する推進装薬16''の燃焼
によって、拘束装置を即時駆動する責任のある圧力は急
勾配で上昇する。初期における圧力の上昇は比較的小さ
いから、拘束装置の破損および、または、損傷のおそれ
は最小限に減じられる。
【0023】異なる推進装薬の適切な選択によって、圧
力上昇速度および最大圧力到達時点が規定され得る。異
なる段階間の遷移時点は、とりわけ、内管の厚さおよび
材料によって規定されることが可能であり、内管は推進
装薬容器と一体に形成されることが好ましく、同様に塑
性材料から構成されることが好ましい。
【0024】図2は2つの異なる主たる推進装薬を装薬
容器内に収容されている火工方式のガス発生器の別の一
実施例を示している。図1に例示された諸部品と同じで
ある諸部品は、100を加えた符号(参照数字)によっ
て示されている。以下、図2の実施例と図1のそれとの
相違点のみについて説明する。
【0025】図2に示された火工方式のガス発生器11
0の実施例の場合、低燃焼速度を有する推進装薬11
6' は内管128それ自体によって構成されている。こ
の場合においては、前記内管128はむく推進装薬から
成っている。
【0026】さらに、推進装薬容器126は塑性材料か
ら構成されていることが好ましい。それは底壁138か
ら内方へ延びて底壁138の中心開口132を包囲して
いる環状ベース140と一体的に製作され、前記中心開
口が常態において破裂ダイヤフラム130によって密閉
されていることが好ましい。環状ベース140は円筒形
のハウジング112と同軸であり、点火通路136と整
合されている。点火通路136は推進装薬容器126の
他端と対向している。低燃焼速度を有する推進装薬11
6' を構成している内管128は、その2つの端部を、
それぞれ、環状ベース140と点火通路136とに挿入
されており、したがって、それは円筒形のハウジング1
12、推進装薬容器126および点火装置114の点火
通路136に対して同軸に整合固定されている。内管1
28の、環状ベース140内に固定された端部は破裂ダ
イヤフラム130と確実に連結してそれによって密閉さ
れているが、点火通路136内に挿入された端部134
はブースタ148から距離eに位置しており、ブースタ
148は図1に示した実施例と全く同様に低燃焼速度を
有する推進装薬116' の爆発的点火を生じさせる。
【0027】図2に示された実施例の場合において、点
火装置118は本場合には内管128そのものによって
構成されている低燃焼速度を有する推進装薬116' を
点火するのに最初使用されるにすぎない。むく装薬から
成るこの内管128は比較的低速で燃え尽き、したがっ
て、第1段階の間、発生される圧力も比較的低速で増大
する。内管128が燃え尽きた後、高燃焼速度を有する
装薬116''が点火され、それにより次段階において、
拘束装置のより急速な駆動が生じる。この拘束装置はや
はりとりわけ安全ベルト装置のための予緊張装置であ
る。そのような予緊張装置は例えばベルト引込器におよ
びベルトバックルにも配置され得る。
【0028】図3は火工方式のガス発生器210の一実
施例であってそのボウル状の好ましくは塑性材料から成
る推進装薬容器226が漸変底(傾斜して厚さの変動し
ている底部)を設けられていて、単に1つの主たる推進
装薬216を有するものを示している。図1に示した実
施例の諸部品に相当する諸部品は200を付加された符
号(参照数字)によって参照される。やはり、図2の実
施例と図3のそれとの間の相違点についてのみ説明す
る。
【0029】図3に例示された構成の火工方式のガス発
生器210の場合においては、本発明の既述2実施例に
使用されたごとき内管は存在しない。推進装薬容器22
6内に1つの推進装薬216が配置されているだけであ
る。
【0030】底壁238に設けられていて常態において
は破裂ダイヤフラム230によって密閉されている開口
232は、外側へ向かって漸減する横断面を有する。薄
い破裂ダイヤフラム230は最小直径を有する外側部分
において開口232を閉鎖している。推進装薬容器22
6の、破裂ダイヤフラム230を包含している底壁23
8は、点火装置に隣接している推進装薬容器226の端
部に対向して配置されている。開口232は底壁238
の中心に配置されており、したがって円筒形のハウジン
グ212に対してかつ推進装薬容器226に対して同軸
である。ガス発生器210の円筒形のハウジング212
内には、直列に点火装置218および推進装薬容器22
6がハウジング212の長手方向軸線Lに対してやはり
同軸に配置されている。
【0031】変化する厚さの底壁238を備えた推進装
薬容器226を有する火工方式のガス発生器210の、
図3に示された実施例において、車両の衝突は推進装薬
216が点火装置218およびブースタ248によって
点火されることを意味する。この直後に、推進装薬容器
226内における対応する圧力増大は薄い破裂ダイヤフ
ラム230を破裂させ、その結果、比較的小さい穴があ
けられる。したがって、最初、圧力は比較的ゆっくりと
増大する。圧力の増大がより急勾配になるのは燃焼作用
によって前記小さい穴の寸法が増したときだけであり、
そのような穴は開口232の内壁面の形状に従って時間
の経過とともにより幅広になる。好適な設計の変化する
厚さの底壁を有することによって、所望の増圧機能を決
定することが可能である。
【0032】図4の曲線aは在来の火工方式のガス発生
器の対時間圧力関数を示す。これによれば、点火時点t
z の直後に圧力は比較的急勾配で増し、そのあと、その
勾配が、ピーク値に達するまで、連続的に減じる期間が
続く。このあと、圧力pは時間tとともに次第に小さく
なる。
【0033】図4の曲線bは本発明による火工方式のガ
ス発生器の対時間圧力関数を示す。これから認められる
ように、点火時点tz に続いて、最初、圧力は比較的緩
慢に増す。圧力が比較的平らに増すこの初期段階に、圧
力が比較的急勾配で増す段階が続き、その間に拘束装置
の急速駆動が生じる。ピーク値に達すると同時に、圧力
値は時間とともに減じる。
【0034】ガス発生器の適切な設計を採用することに
よって、図4において曲線cによって示されるごとき圧
力関数を得ることが可能である。この場合において、圧
力の連続増加はピーク値に達するまで達成される。その
ような圧力増加は在来形ガス発生器の場合における圧力
(曲線aを見よ)の初期増加より小さく、かつ、曲線b
による圧力の初期増加より大きい。ピーク値は上記2つ
の場合の曲線aおよびbにおけるそれらより大きい。
【0035】初期圧力の減少によって拘束装置の機械的
構成要素における応力は実質的に減じられ、したがっ
て、圧力によって影響される構成要素の破損および、ま
たは、損傷の危険は低く保たれる。本発明による火工方
式のガス発生器は安全ベルト装置の予緊張装置との関連
においてとりわけ有利であり、そのような予緊張装置は
ベルト引込器に、かつまた、ベルトバックルに配置され
ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】2つの異なる推進装薬を有する火工方式のガス
発生器の第1の実施例の縦断面図。
【図2】2つの異なる推進装薬を有する火工方式のガス
発生器の第2の実施例の縦断面図。
【図3】漸変床(傾斜して厚さの変動している床)を有
する火工方式のガス発生器の一実施例の縦断面図。
【図4】在来形ガス発生器と比較して図1から図3に描
かれたガス発生器に関する対時間圧力を示しているグラ
フ。
【符号の説明】
10 ガス発生器 12 ハウジング 16' 推進装薬 16'' 推進装薬 18 点火装置 22 衝撃伝達素子 24 ヘッド 26 推進装薬容器 28 内管 30 破裂壁 32 開口 36 点火通路 38 底壁 48 ブースタ 52 挿入体 56 外開口

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両搭乗者拘束装置のためのガス発生器
    (210)であって、ハウジング(212)、前記ハウ
    ジング(212)内に収容された容器(226)、前記
    容器(226)内に収容された火工装薬(216)、お
    よび前記容器(226)と連通していて前記ハウジング
    (212)内の一室に収容された点火装置(218)を
    有し、前記ハウジング(212)は、前記一室に対向し
    ていて且つ破裂ダイヤフラム(230,238)によっ
    て閉鎖されている開口(256)を備えた底を有し、前
    記破裂ダイヤフラムが、第1の比較的薄い壁部分(23
    0)および前記第1の比較的薄い壁部分(230)より
    実質的に大きい壁厚さの第2の壁部分(238)を有
    し、該第1および第2の壁部分(230,238)が、
    壁厚の変化している中間壁部分によって互いに連結され
    ていることを特徴とするガス発生器。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のガス発生器において、
    前記破裂ダイヤフラム(230,238)が前記容器
    (226)と一体的に形成されているガス発生器。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のガス発生器において、
    前記第1の壁部分(230)が前記第2の壁部分(23
    8)によって包囲されているガス発生器。
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