JP2004098855A - ガス発生器 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガス発生剤量比の調整が容易なガス発生器の提供。
【解決手段】内筒4の外周面と筒状リテーナ22の内周面との間に、環状リテーナ20、21が移動自在に圧入されている。環状リテーナ20、21を移動させることで、第1、第2燃焼室5a、5bの容積比率が調整され、第1、第2ガス発生剤9a、9bの充填比率が調整される。
【選択図】 図1
【解決手段】内筒4の外周面と筒状リテーナ22の内周面との間に、環状リテーナ20、21が移動自在に圧入されている。環状リテーナ20、21を移動させることで、第1、第2燃焼室5a、5bの容積比率が調整され、第1、第2ガス発生剤9a、9bの充填比率が調整される。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に搭載するエアバッグシステム用として好適なガス発生器に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ガス発生剤の燃焼ガスを利用してエアバッグを膨張展開させるパイロインフレータが知られており、運転席用ンフレータ、助手席用インフレータ、サイド用インフレータ、カーテン用インフレータ等に適用されている。これらのインフレータでは、乗員保護の観点から、2段階でエアバッグを膨張させる方式のものが望まれている。
【0003】
インフレータは、運手席用エアバッグや助手席用エアバッグのように種類に応じて使用するエアバッグの容量も異なるため、必要となるガス量も異なるほか、2段階でエアバッグを膨張させる方式の場合、車種に応じて、第1段階と第2段階で発生させるガス量に違いが生じることも考えられる。例えば、小型車両と大型車両では、同程度の衝突であれば小型車両の方が乗員に加えられる衝撃は大きくなる。従って、大型車両に比べると衝撃の伝わりやすい小型車両では、第1段階で比較的多くのガスを発生させてエアバッグを充分に膨張展開させておく必要があり、小型車両に比べると衝撃の伝わり難い大型車両では、第1段階で発生させるガス量は小型車両よりは少なくても良いことが考えられる。
【0004】
このように、車種に応じてエアバッグの膨張に要するガス量を調整する場合、燃焼室ごとのガス発生剤量の比率の調整により対応することになる。しかし、一般に使用されている車両には、軽自動車から、バスやトラックような大型車両まで、数多くのものがあるため、ガス発生剤の量の比率を調整するためにインフレータの構造自体をその都度改変することは、製造工程上の負担も大きく、製造コストを大幅に押し上げてしまうため、現実的な対応ではない。
【0005】
また、構成部品の取り替えにより対応する場合にも、別途新たな部品を作製することになるほか、部品の種類が多くなると部品の組み付け時の間違いにより不良品の発生率が高くなることも考えられるため、やはり製造工程上の負担と製造コストの増加の問題がある。
【0006】
特開平11−59318号公報に開示されたガス発生器は、同公報の図1、図3に示すとおり、上側燃焼室2と下側燃焼室3内に、それぞれガス発生剤5が充填されている。これらの2つの燃焼室は、仕切部材4で仕切られており、この仕切部材4は、外筒部11の段部11bと長尺固定内筒16の先端段部15aに当接されている。(段落番号13;なお、同段落中、「長尺固定内筒15」は、「長尺固定内筒16」の誤りと思われる。)従って、2つの燃焼室に充填するガス発生剤量の比率を調整しようとすれば、それに伴い仕切部材4の位置を変える必要があり、その仕切部材4を保持するため、段部11bと先端段部15aの位置を変えざるを得ず、上蓋9と下蓋10からなるハウジング1自体から変更する必要がある。更に、点火装置8(図1の番号は誤りと思われる。)の存在によっても、仕切部材4の軸方向への移動は制限される。
【0007】
特開平11−217055号公報に開示されたガス発生器は、同公報の図1、図2に示すとおり、上下2つの燃焼室3、4内に、それぞれガス発生剤6が充填されている。これらの2つの燃焼室は、仕切部材5で仕切られており、この仕切部材5は、長尺内筒18の段部18aに当接して位置決めされた上で、図1では、2つのフィルタ部材7により、上下方向から挟み付けられている。(段落番号25、26)従って、2つの燃焼室に充填するガス発生剤量の比率を調整しようとすれば、段部18aの位置、各燃焼室に配置されるフィルタ部材7の高さ、及び上容器10と下容器11からなるハウジング1自体から変更する必要がある。更に、点火器9の存在によっても、仕切部材5の軸方向への移動は制限される。
【0008】
特開2000−296756号公報に開示されたガス発生器では、全ての図面で示されたものが、点火器9の存在により、仕切部材5の軸方向への移動は制限される。
【0009】
WO01/47752のインフレータの場合も上記先行技術と同様に、2つの燃焼室間を仕切板で仕切っているが、仕切板の位置を変えるためには、部品構造自体の変更が必要となるほか、点火器の存在が仕切板の軸方向への移動を制限する。
【0010】
本発明は、複数の燃焼室に充填するガス発生剤量の比率を、部品の改変等を伴わずに所望比率に調整できるガス発生器を提供することを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、天井面、周面及び底面からなり、周面にガス排出口を有するハウジング内に、点火手段を収容する点火手段室を含む内筒が配置され、内筒のハウジング半径方向外側にガス発生剤が充填された環状燃焼室が配置されており、
内筒が、ハウジングの中心軸と内筒の中心軸が軸方向に一致又は平行になり、かつ一端側開口部が天井面側に固定され、他端開口部が底面側に固定されて配置されており、内筒周面のみにより、点火手段室と環状燃焼室とをハウジング軸方向に仕切るものであり、
内筒外周面とハウジング内周面との間に存在する環状燃焼室が、環状リテーナでハウジング半径方向に2以上に仕切られており、前記環状リテーナが、ハウジングの天井面から底面までの間をハウジング軸方向に移動自在に配置されているガス発生器を提供する。
【0012】
以下、燃焼室が2つの場合(第1燃焼室及び第2燃焼室)を例にとって説明する。
【0013】
上記のとおり、内筒周面により、点火手段室と環状燃焼室とがハウジング軸方向に仕切られているとき、内筒は、内筒周面がハウジング軸方向に延びた状態で配置されているが、点火手段室と環状燃焼室(第1燃焼室及び第2燃焼室)は、ハウジング半径方向に並列して配置されていることになる。
【0014】
上記のとおり、環状燃焼室が、環状リテーナでハウジング半径方向に2以上に仕切られているとき、環状リテーナはハウジング半径方向に延びた状態で配置されているが、第1及び第2燃焼室は、ハウジング軸方向に並列して配置されていることになる。
【0015】
ハウジングの中心軸と内筒の中心軸が一致又は平行であるため、内筒外周面とハウジング内周面の間に配置された環状リテーナは、ハウジングの天井面から底面までの間をハウジング軸方向に移動自在となっている。このため、環状リテーナを所望長さだけ、軸方向上下に移動させることにより、第1燃焼室と第2燃焼室の容積比率を自在に調整できる。このため、2つの燃焼室に充填するガス発生剤量の比率も所望比率に調整できる。第1燃焼室の容積(A1)と第2燃焼室の容積(A2)の比率は、ガス発生器としての機能を損なわない範囲で設定することができるが、好ましくはA1:A2=1:9〜9:1の範囲からA1:A2=5:5までの範囲で設定する。
【0016】
環状リテーナを移動自在に配置する手段は特に制限されないが、好ましくは圧入する方法を採用する。圧入は、環状リテーナの寸法とハウジング又は内筒の寸法の大小関係を調整し、好ましくは環状リテーナとハウジング内周面とが面接触できるように、環状リテーナの形状を設定し(例えば、環状リテーナがハウジング内周面及び内筒外周面と接触する部分を折り曲げる)、ハウジング軸方向から押し込む方法である。更に、環状リテーナを弾力性のある部材で形成することで、より圧入操作が容易となる。
【0017】
環状リテーナの寸法とハウジングの寸法又は内筒の大小関係の調整は、▲1▼環状リテーナの外径をハウジングの内径よりも極僅か大きく設定する方法;▲2▼環状リテーナの内径を内筒の外径よりも極僅か小さく設定する方法;前記▲1▼、▲2▼を組み合わせる方法を適用できる。
【0018】
請求項1の発明では、環状リテーナのハウジング軸方向への移動を円滑にするため、ハウジングの半径方向の内径が均一のものであることが望ましいが、前記のとおり、移動が円滑になされるのであれば、均一でなくても良い。
【0019】
請求項2の発明は、ハウジング周面と内筒との間に、複数のガス通過孔を有し、半径方向の内径が均一又は均一に近い径の筒状リテーナが配置され、環状リテーナが内筒外周面と筒状リテーナの間に圧入されているものである。
【0020】
ガス通過孔の大きさは、ガスの通過を阻害せず、かつガス発生剤が漏れ出さないような大きさである。
【0021】
筒状のリテーナを配置したとき、上記の環状リテーナは、筒状のリテーナの内壁と内筒外周面との間に圧入されるため、ハウジングの半径方向の内径は均一及び不均一のいずれでも良い。
【0022】
ハウジングのガス排出口には、湿気の侵入防止等の目的で、内側からシールテープが貼り付けられるため、このような筒状のリテーナを用いることで、環状リテーナを取り付ける際や、ガス発生剤を充填する際にガス発生剤がシールテープを損傷することがなくなるほか、シールテープの位置を考慮する必要がなくなるため、環状リテーナが取付易くなる。
【0023】
請求項3の発明は、ハウジング周面と内筒との間に、複数のガス通過孔を有し、半径方向の内径が均一又は均一に近い径の筒状リテーナが配置され、環状リテーナが内筒外周面と筒状リテーナの間に圧入されており、筒状リテーナとハウジング周面との間に環状空間が設けられ、複数のガス通過孔により、複数の燃焼室と環状空間が連通されているものである。
【0024】
複数の環状燃焼室が、筒状のリテーナのガス通過孔と環状空間を介して連通されているので、例えば、第1燃焼室内のガス発生剤を先に燃焼させ、第2燃焼室内のガス発生剤を遅れて燃焼させるような場合、第1燃焼室内で生じたガスの一部は、ガス通過孔及び環状空間を経由して第2燃焼室内にも流入する。このため、第1燃焼室と第2燃焼室との圧力差が余り大きくならないので、圧力差により、圧入された環状リテーナが軸方向に移動することが防止される。
【0025】
更に、第1燃焼室内のガス発生剤の燃焼により、第2燃焼室内の圧力が高められるので、加圧状態となった第2燃焼室内のガス発生剤は燃焼し易くなる。このとき、第1燃焼室と第2燃焼室の間は環状リテーナにより仕切られており、第1燃焼室と第2燃焼室の間のガスの流通は、筒状リテーナのガス通過孔を経由して行われるため、第1燃焼室内のガス発生剤の燃焼による直接的な影響(第2燃焼室内に流入したガスにより、第2燃焼室内のガス発生剤が着火燃焼すること)はない。
【0026】
なお、請求項3の発明においては、請求項2の発明と同様に、ハウジングの半径方向の内径は均一及び不均一のいずれでも良い。請求項2、3の発明において、ハウジングの半径方向への内径を不均一にする場合、その形態は特に制限されるものではなく、例えば、ハウジング外周面の1箇所又は複数箇所が外側に突き出た構造のもの、ハウジング外周面が2以上の斜面の組み合わせからなる構造(軸方向への断面形状で見たとき、請求項3の発明における環状空間の形状が三角形以上の多角形となる構造)のもの等にすることができる。
【0027】
請求項6の発明は、筒状リテーナのハウジング半径方向外側には、燃焼ガスを冷却し、かつ燃焼残渣を捕捉するための筒状クーラントが配置されているものである。筒状クーラントを筒状リテーナの半径方向外側に設けた場合、環状リテーナの移動が阻害されない。
【0028】
請求項7の発明は、筒状リテーナの周面には、筒状リテーナのハウジング半径方向への移動を阻止する手段が設けられているものである。筒状リテーナをハウジング内に組み込む際の位置決めが容易となるほか、環状リテーナの圧入も容易となる。更に、作動時における内圧の上昇によって、筒状リテーナが半径方向外側に移動し、ガス排出口を閉塞することが防止される。
【0029】
このような移動阻止手段としては、筒状リテーナとハウジングの内壁との当接部分(特に天井面又は底面と周面との接する角部)において、筒状リテーナとハウジングの内部形状と合致させる手段が適用できる。
【0030】
請求項8の発明は、複数の環状リテーナを用いるとき、環状リテーナの一つが環状燃焼室内において、ガス発生剤を含まない空間を形成するものである。このようにすることで、燃焼室全体を2分割から3分割に変更でき、しかも3分割した内の一つにはガス発生剤が存在していないので、第1及び第2燃焼室の容積比率の選択範囲が広がり、ガス発生剤量の比率をより微調整できる。
【0031】
このように第1燃焼室及び第2燃焼室に加えて、第3室となる空間を設けた場合、第1燃焼室及び第2燃焼室の容積比率は上記した範囲で設定できるが、第3室の容積(A3)は、燃焼室全体の容積に対して〔即ち、A3/(A1+A2)×100から求められる割合〕、好ましくは10%以下、より好ましくは7%以下、更に好ましくは5%以下の範囲で設定する。
【0032】
燃焼室中のガス発生剤は、隙間が生じないように充填されている。これは隙間が存在すると、外部から加えられる振動によってガス発生剤同士がぶつかり合い、壊れる(粉砕される)ことで、ガス発生剤の表面積が変化して、燃焼性能が変化する(つまり、当初の設計条件が変化する)恐れがあるためである。よって、1つの環状リテーナにより、第1燃焼室と第2燃焼室の2つに分割した場合、常にガス発生剤が存在する空間(第1燃焼室と第2燃焼室の合計容積にほぼ等しい)は全体が100となり、100を基準として2分割することになる。従って、ガス発生剤量の比率も100を基準として2分割することになる。
【0033】
しかし、請求項8の発明のように、3分割の内の一つにはガス発生剤が存在していないので、ガス発生剤が存在する空間(第1燃焼室と第2燃焼室の合計容積よりも小さい)は、第1燃焼室と第2燃焼室の合計容積100に対して95や90等の所望大きさを取り得るため、ガス発生剤量の比率も95や90等を基準として2分割することになり、100を基準に2分割する場合に比べると、比率の微調整ができる。
【0034】
請求項9の発明は、ガス発生剤が酸化剤として塩基性硝酸銅を含んでいるものである。ガス発生剤には、必要に応じて、バインダー、燃焼調節剤、スラグ形成剤等の公知の添加剤を配合しても良い。
【0035】
ガス発生剤が酸化剤として塩基性硝酸銅を含む場合、ガス発生剤の燃焼温度が低下するため、燃焼ガス等の冷却に用いるクーラントの量を減らすことができる。また、塩基性硝酸銅と組み合わせる燃料としては、メラミン、メラミンシアヌレート、硝酸グアニジンが好ましい。これらの燃料と組み合わせた場合、感度(例えば、JIS K4810−1979の火薬類性能試験法に基づく摩擦感度と落槌感度)が低いため、例えば、第1燃焼室内のガス発生剤の燃焼により、第2燃焼室内のガス発生剤が燃焼されることがない。このため、上記した筒状リテーナを設けた場合には、特に好ましいものとなる。
【0036】
本発明で用いるガス発生剤は、本発明の目的を損なわないものであれば特に制限されず、上記した組み合わせのもののほか、燃料としてニトログアニジン、酸化剤として硝酸ストロンチウムを含むものでも良い。
【0037】
なお、伝火薬はガス発生剤よりも着火性の良いものを用いることが好ましく、例えば、上記したような燃料及び酸化剤を含むガス発生剤を用いたとき、伝火薬としては、ボロン(B)と硝酸カリウム(KNO3)の混合物を用いることが好ましい。
【0038】
【発明の実施の形態】
図面により、本発明の実施の形態を説明する。図1は、ガス発生器の一実施形態を示す縦断面図である。以下、「軸方向」というときは、ハウジング軸方向を意味し、「半径方向」というときは、ハウジング半径方向を意味するものとする。
【0039】
ハウジング3は、ディフューザシェル1とクロージャシェル2とを溶接してなり、ディフューザシェル1は、アルミニウム製のシールテープ27で閉塞された複数のガス排出口26a、26bを有している。複数のガス排出口26a、26bの開口径は同一でも異なっていても良く、シールテープ27の厚みもガス排出口26a、26bごとに異ならせても良い。
【0040】
ハウジング3の半径方向の内径(対抗する周面の間隔)は、均一又は均一に近い径のものでも、不均一のものでも良い。
【0041】
ハウジング3内には、軸方向の中心軸(図1中の1点鎖線)と同心円になるように内筒4が配置されている。内筒4の外周面は、軸方向にほぼ同一の外径を有しており、ハウジング3の中心軸と内筒4の中心軸は一致していなくても良いが、平行に配置される必要がある。内筒4は、一端開口部側がディフューザシェル1の天井面1a側の35において溶接固定され、他端開口部側がクロージャシェル2の底面2a側の36において溶接固定されている。
【0042】
内筒4内は、半径方向に配置された円板状隔壁7及びそのスカート部7aにより、半径方向及び軸方向に仕切られ、半径方向に並列された第1点火手段室8aと第2点火手段室8bに分離されている。第1点火手段室8aは、シールテープ18で閉塞された第1伝火孔17により第1燃焼室5aと連通され、第2点火手段室8bは、第2伝火孔10により第2燃焼室5bと連通されている。
【0043】
第1点火手段室8a内には、第1点火器12aと、アルミニウム製カップに充填された第1伝火薬16aが収容され、第2点火手段室8b内には、第2点火器12bと、アルミニウム製カップに充填された第2伝火薬16bが収容されている。第1伝火薬16a、第2伝火薬16bは、例えば、、ボロン(B)と硝酸カリウム(KNO3)の混合物等を用いることができる。
【0044】
第1点火器12aと第2点火器12bは、いずれもハウジング3(内筒4)の中心軸からは偏心された位置にある。第2点火手段室8bは、円板状隔壁7により、点火器12bが位置する空間と、伝火薬16bの上部が位置する空間に分離されている。
【0045】
第1点火器12aと第2点火器12bは、1つのカラー13に固定されており、カラー13は、クロージャシェル2の端部2bをかしめることで固定されている。41、42は、気密封止用のOリングである。
【0046】
第1点火手段室8a内の第1点火器12a、及び第1伝火薬16aの軸方向の高さは、第2点火手段室8b内の第2点火器12b、及び第2伝火薬16bの軸方向の高さよりも低くなるように設定されている。
【0047】
これらの高さ位置は、内筒4に設けられた第1伝火孔17と第2伝火孔10の高さ位置に対応し、伝火薬の燃焼により生じた火炎が第1燃焼室5a又は第2燃焼室5bに流入しやすいように設定されている。高低の調整は、点火器及び伝火薬の一方又は両方の高さにより行う。点火器の高さ位置は、作動時に火炎を生じる着火部分の位置であり、伝火薬の高さ位置は、少なくとも伝火薬が充填されたカップの一部が伝火孔と正対するような位置である。
【0048】
第1点火手段室8aの軸方向延長上であるディフューザシェル1の天井面1aには凹部30が設けられており、凹部30の深さ及び幅は、凹部30と円板状隔壁7との間に、第2伝火薬16bから生じた火炎が第2伝火孔10へ移動できる程度の間隙が確保できる範囲で、できるだけ深くする。このような凹部30を設けることで、第2点火手段室8bの容積が小さくされ、第2伝火薬16bから生じた火炎の着火エネルギーの密度が高められる。
【0049】
ハウジング3の内周面と内筒4との間には、筒状リテーナ22が配置され、筒状リテーナ22は、その内周面が軸方向にほぼ均一な径を有しており、複数のガス通過孔22a、22bが設けられている。筒状リテーナ22は、ハウジング3の内壁との当接部分(特にディフューザシェル1の天井面と周面との接する角部)を、ハウジング3の内部形状と合致させている。このように形状を合致させることにより、筒状リテーナ22をハウジング3内に組み込む際の位置決めが容易となるほか、環状リテーナ20、21の圧入も容易となり、更に作動時における内圧の上昇によって、筒状リテーナ22が半径方向外側に移動し、ガス排出口26a、26bを閉塞することが防止される。
【0050】
内筒4と筒状リテーナ22に挟まれた空間には、環状リテーナ20が軸方向に移動自在に配置され、環状(ドーナツ状)の第1燃焼室5aと第2燃焼室5bが設けられている。第1燃焼室5aと第2燃焼室5bは軸方向に並列され、内筒4の中心軸と、第1燃焼室5a及び第2燃焼室5bとの中心軸は一致している。
【0051】
環状リテーナ20は、環状平面20cと、内筒4の外周面に接する内周折り曲げ面20a、筒状リテーナ22の内周面に接する外周折り曲げ面20bからなり、環状平面20cの幅は、圧入できるように、上記した▲1▼〜▲3▼のいずれかの方法により、ハウジング3又は内筒4との間で大小関係が調整されている。
【0052】
環状リテーナ20は、内周折り曲げ面20aが内筒4の外周面に当接され、外周折り曲げ面20bが筒状リテーナ22の内周面に当接され、互いに面接触して圧入されている。環状リテーナ20は、いずれもディフューザシェル1の天井面1aからクロージャシェル2の底面2aまでの間を移動させることができるが、環状リテーナ20(内周折り曲げ面20a)により、第1伝火孔17、第2伝火孔10が閉塞されないようにする。
【0053】
このように環状リテーナ20を移動自在に配置し、設計条件に応じて軸方向上下に移動させることで、第1燃焼室5aと第2燃焼室5bの容積比率を所望比率に調整することができる。
【0054】
第1燃焼室5a内には第1ガス発生剤9aが充填され、第2燃焼室5b内には第2ガス発生剤9bが充填されている。第1ガス発生剤9a及び第2ガス発生剤9bの形状、量、組成は特に制限されるものではなく、同一でも異なっていても良い。なお、第1ガス発生剤9a及び第2ガス発生剤9bは、燃料としてメラミン、メラミンシアヌレート、硝酸グアニジンを含み、酸化剤として塩基性硝酸銅を含むことで、感度(例えば、JIS K4810−1979の火薬類性能試験法に基づく摩擦感度と落槌感度)を低くできるので好ましいが、同様に感度の低いものであれば、他の組成のものでも良い。ガス発生剤の一例を示すと、次のとおりである。
【0055】
硝酸グアニジン/塩基性硝酸銅(53.40質量%/46.60質量%)(摩擦感度>353N,落槌感度30〜40cm)
硝酸グアニジン/塩基性硝酸銅/グアガム(45.68質量%/51.32質量%/グアガム3質量%)(摩擦感度>353N,落槌感度60〜62cm)
内筒4と筒状リテーナ22に挟まれた空間(第1燃焼室5a)には、更に環状リテーナ21が軸方向に移動自在に配置されている。環状リテーナ21は、環状リテーナ20と同様に圧入することができるほか、内周折り曲げ面21aの折曲部分の長さを調整し、内周折り曲げ面21aの先端部分がクロージャシェル2の底面2aに当接するように配置することで、所定容積の空間5cが確保できるようにしても良い。なお、環状リテーナ21は、必要に応じて、筒状リテーナ22の内周面との接触部分も折り曲げることができる。
【0056】
環状リテーナ21とクロージャシェル2の底面2aに挟まれた空間5cが、燃焼室内においてガス発生剤を含まない空間として存在する。このような空間5cを設けることにより、燃焼室内を第1及び第2燃焼室5a、5bの2分割から、空間5cを含む3分割に変更でき、しかも3分割の内の一つにはガス発生剤が存在しないため、第1及び第2燃焼室5a、5bの容積比率の微調整ができる。
【0057】
環状リテーナ21を使用しない場合、ガス発生剤を合計で100gを充填するとすれば、第1燃焼室5aと第2燃焼室5bに充填するガス発生剤量は、30g:70g、40g:60gというような比率となる。しかし、環状リテーナを使用し、空間5cを設けると、空間5cの分だけ燃焼室の容積が小さくなるから、ガス発生剤の合計充填量が95gになったとすると、第1燃焼室5aと第2燃焼室5bに充填するガス発生剤量は、30g:65g、40g:55gというような比率を取ることができる。このとき、空間5cの容積比率は、好ましくは10%以下(ガス発生剤の合計充填量が90g以上)、より好ましくは7%以下(ガス発生剤の合計充填量が93g以上)、更に好ましくは5%以下(ガス発生剤の合計充填量が95g以上)になるように調整する。
【0058】
このようにして第1燃焼室5aと第2燃焼室5bの容積比率を調整することで、各燃焼室内に充填する第1及び第2ガス発生剤9a、9bの比率(質量比率)も容易に調整できる。
【0059】
第1燃焼室5aと第2燃焼室5bは、直接には連通されていないが、ガス通過孔22a、筒状リテーナ22とハウジング3の内周面間の空間25、及びガス通過孔22bを経て連通されている。このため、第1燃焼室5a内の第1ガス発生剤9aが燃焼して生じたガスは、シールテープ27を破った後にガス排出口26a、26bから排出されるほか、一部は前記経路を通って第2燃焼室5b内に流入する。
【0060】
環状空間(筒状空間)25には、金網からなるクーラント24が配置されている。このクーラント24は、ガス発生剤の燃焼により生じた残渣が外部に排出されないように除去すると共に、燃焼ガスを冷却するためのものである。上記したとおり、酸化剤として塩基性硝酸銅を含むガス発生剤を用いたときには燃焼温度が低くなり、更に燃料としてメラミン、メラミンシアヌレート、硝酸グアニジンを併用したときには燃焼残渣の生成が少ないため、粗い金網(嵩密度の小さい金網)でも良いので、ガス発生器全体の軽量化にも役立つ。
【0061】
次に、図1に示すガス発生器の動作を説明する。図1に示すガス発生器を自動車に搭載するとき、衝撃センサ及びコントロールユニットからなる作動信号出力手段と、図1に示すガス発生器とエアバッグが収容されたモジュールケースとを備えたエアバッグ装置として搭載される。このエアバッグ装置は、特開平11−334517号公報の段落番号0096〜0102に具体的に記載され、更に図17で示されたものと同じ構成にすることができる。
【0062】
ガス発生器は、第1及び第2点火器12a、12b側において作動信号出力手段(衝撃センサ及びコントロールユニット)と接続している。そして、かかる構成のエアバッグ装置において、作動信号出力手段における作動信号出力条件を適宜設定することにより、衝撃の程度に応じてガス発生量を調整し、エアバッグの膨張速度を調整することができる。
【0063】
車両の衝突時、衝撃検知センサにより衝突の程度を検知し、電子制御ユニット(ECU)による作動指令を受け、第1点火器12aと第2点火器12bが同時に又は時間差をおいて作動するか、或いは第1点火器12aのみが作動する。
【0064】
第1点火器12aと第2点火器12bが時間差をおいて作動するとき、第1点火器12aの作動により、伝火薬16aが着火燃焼される。このとき、第1点火手段室8aと第2点火手段室8bとは、円板状隔壁7及びスカート部7aにより分離されているので、第2点火手段室8b内に火炎が流入することはない。
【0065】
その後、着火エネルギーが高められた火炎は、シールテープ18を破って、第1伝火孔17から第1燃焼室5a内に流入し、第1ガス発生剤9aを着火燃焼させて、燃焼ガスを生じさせる。このとき、環状リテーナ20、21は所望位置に圧入配置され、第1ガス発生剤9aと第2ガス発生剤9bの質量比率が予め所望比率に調整されているので、例えば、衝突の程度及び車種に応じて適切な量のガスを発生させる。更に、環状リテーナ20の存在により、第1燃焼室5a内の燃焼ガスは、直接第2燃焼室5b内に流入することはない。
【0066】
第1点火器12aは、内筒4の中心軸からは偏心位置にあるため、第1燃焼室5aの中心軸からも偏心しており、第1燃焼室5a内の第1ガス発生剤9a全体に対しては等距離ではないが、内筒4内の容積が狭い上、第1伝火孔17は第1燃焼室5a内の第1ガス発生剤9a全体に対しては等距離にある。
【0067】
このため、第1伝火薬16aの燃焼によって生じた火炎及び高温ガスは、第1点火手段室8a内に広がり、第1伝火孔17からほぼ均等に噴出されるので、第1ガス発生剤9a全体に均等に行き渡る。更に、第1伝火薬16aの着火性が良いこと、第1伝火孔17の高さ位置と点火手段(第1点火器12a、第1伝火薬16a)の高さ位置が相互に関連して調整され、伝火薬の燃焼により生じた火炎が第1燃焼室5a内に流入し易いこと、内筒4内が2つに区切られていることにより、点火手段室1つ当たりの容積が小さくなっているので、第1伝火薬16aの燃焼により生じた火炎の着火エネルギーが高められるという理由も加わり、第1ガス発生剤9aの着火むらは生じない。
【0068】
その後、第1ガス発生剤9aの燃焼により生じた燃焼ガスは、筒状リテーナ22のガス通過孔22aを通って環状空間25に流入した後、シールテープ27を破ってガス排出口26a、26bから排出され、衝突の程度及び車種に応じて、乗員保護に最適な状態になるようにエアバッグを膨張させる。このとき、一部は第2燃焼室5b内にも流入し、内圧を高める。このため、第1燃焼室5aと第2燃焼室5bとの内圧の差が小さくなるので、第1ガス発生剤9aが燃焼後、第2ガス発生剤9bが燃焼するまでの間に環状リテーナ20が移動することがない。
【0069】
その後、第1点火器12aの作動から僅かに遅れて第2点火器12bが作動し、第2伝火薬が着火燃焼される。このとき、第2点火手段室8bは、凹部30の存在により容積が小さくされているので、火炎の着火エネルギーが高められる。その後、着火エネルギーが高められた火炎は、第2伝火孔10から第2燃焼室5b内に火炎が流入し、第2ガス発生剤9bを着火燃焼させる。このとき、第1点火器12aの作動の場合と同様に、第2伝火薬16bから生じた火炎及び高温ガスは、凹部30により狭められた第2点火手段室8b内に広がり、第2連通孔10から排出されるときには、ほぼ均等なエネルギーを有しているため、ガス発生剤の着火むらが生じることがない。この燃焼ガスは、筒状リテーナ22のガス通過孔22bを通って環状空間25に流入した後、ガス排出口26a、26bから排出されエアバッグを膨張させる。
【0070】
【発明の効果】
本発明のガス発生器は、1又は2以上の環状リテーナを軸方向上下に適宜移動させることにより、複数の燃焼室の容積比率を所望比率に微調整でき、ガス発生剤の充填量を微調整することができる。このため、小型車両から大型車両までの幅広い車種に応じ、より乗員保護に適した状態で多段階でエアバッグを膨張展開させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガス発生器の縦断面図。
【符号の説明】
1 ディフューザシェル
2 クロージャシェル
3 ハウジング
4 内筒
5a 第1燃焼室
5b 第2燃焼室
8a 第1点火手段室
8b 第2点火手段室
9a 第1ガス発生剤
9b 第2ガス発生剤
12a 第1点火器
12b 第2点火器
16a 第1伝火薬
16b 第2伝火薬
20、21 環状リテーナ
22 筒状リテーナ
26a、26b ガス排出口
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車に搭載するエアバッグシステム用として好適なガス発生器に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ガス発生剤の燃焼ガスを利用してエアバッグを膨張展開させるパイロインフレータが知られており、運転席用ンフレータ、助手席用インフレータ、サイド用インフレータ、カーテン用インフレータ等に適用されている。これらのインフレータでは、乗員保護の観点から、2段階でエアバッグを膨張させる方式のものが望まれている。
【0003】
インフレータは、運手席用エアバッグや助手席用エアバッグのように種類に応じて使用するエアバッグの容量も異なるため、必要となるガス量も異なるほか、2段階でエアバッグを膨張させる方式の場合、車種に応じて、第1段階と第2段階で発生させるガス量に違いが生じることも考えられる。例えば、小型車両と大型車両では、同程度の衝突であれば小型車両の方が乗員に加えられる衝撃は大きくなる。従って、大型車両に比べると衝撃の伝わりやすい小型車両では、第1段階で比較的多くのガスを発生させてエアバッグを充分に膨張展開させておく必要があり、小型車両に比べると衝撃の伝わり難い大型車両では、第1段階で発生させるガス量は小型車両よりは少なくても良いことが考えられる。
【0004】
このように、車種に応じてエアバッグの膨張に要するガス量を調整する場合、燃焼室ごとのガス発生剤量の比率の調整により対応することになる。しかし、一般に使用されている車両には、軽自動車から、バスやトラックような大型車両まで、数多くのものがあるため、ガス発生剤の量の比率を調整するためにインフレータの構造自体をその都度改変することは、製造工程上の負担も大きく、製造コストを大幅に押し上げてしまうため、現実的な対応ではない。
【0005】
また、構成部品の取り替えにより対応する場合にも、別途新たな部品を作製することになるほか、部品の種類が多くなると部品の組み付け時の間違いにより不良品の発生率が高くなることも考えられるため、やはり製造工程上の負担と製造コストの増加の問題がある。
【0006】
特開平11−59318号公報に開示されたガス発生器は、同公報の図1、図3に示すとおり、上側燃焼室2と下側燃焼室3内に、それぞれガス発生剤5が充填されている。これらの2つの燃焼室は、仕切部材4で仕切られており、この仕切部材4は、外筒部11の段部11bと長尺固定内筒16の先端段部15aに当接されている。(段落番号13;なお、同段落中、「長尺固定内筒15」は、「長尺固定内筒16」の誤りと思われる。)従って、2つの燃焼室に充填するガス発生剤量の比率を調整しようとすれば、それに伴い仕切部材4の位置を変える必要があり、その仕切部材4を保持するため、段部11bと先端段部15aの位置を変えざるを得ず、上蓋9と下蓋10からなるハウジング1自体から変更する必要がある。更に、点火装置8(図1の番号は誤りと思われる。)の存在によっても、仕切部材4の軸方向への移動は制限される。
【0007】
特開平11−217055号公報に開示されたガス発生器は、同公報の図1、図2に示すとおり、上下2つの燃焼室3、4内に、それぞれガス発生剤6が充填されている。これらの2つの燃焼室は、仕切部材5で仕切られており、この仕切部材5は、長尺内筒18の段部18aに当接して位置決めされた上で、図1では、2つのフィルタ部材7により、上下方向から挟み付けられている。(段落番号25、26)従って、2つの燃焼室に充填するガス発生剤量の比率を調整しようとすれば、段部18aの位置、各燃焼室に配置されるフィルタ部材7の高さ、及び上容器10と下容器11からなるハウジング1自体から変更する必要がある。更に、点火器9の存在によっても、仕切部材5の軸方向への移動は制限される。
【0008】
特開2000−296756号公報に開示されたガス発生器では、全ての図面で示されたものが、点火器9の存在により、仕切部材5の軸方向への移動は制限される。
【0009】
WO01/47752のインフレータの場合も上記先行技術と同様に、2つの燃焼室間を仕切板で仕切っているが、仕切板の位置を変えるためには、部品構造自体の変更が必要となるほか、点火器の存在が仕切板の軸方向への移動を制限する。
【0010】
本発明は、複数の燃焼室に充填するガス発生剤量の比率を、部品の改変等を伴わずに所望比率に調整できるガス発生器を提供することを課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、天井面、周面及び底面からなり、周面にガス排出口を有するハウジング内に、点火手段を収容する点火手段室を含む内筒が配置され、内筒のハウジング半径方向外側にガス発生剤が充填された環状燃焼室が配置されており、
内筒が、ハウジングの中心軸と内筒の中心軸が軸方向に一致又は平行になり、かつ一端側開口部が天井面側に固定され、他端開口部が底面側に固定されて配置されており、内筒周面のみにより、点火手段室と環状燃焼室とをハウジング軸方向に仕切るものであり、
内筒外周面とハウジング内周面との間に存在する環状燃焼室が、環状リテーナでハウジング半径方向に2以上に仕切られており、前記環状リテーナが、ハウジングの天井面から底面までの間をハウジング軸方向に移動自在に配置されているガス発生器を提供する。
【0012】
以下、燃焼室が2つの場合(第1燃焼室及び第2燃焼室)を例にとって説明する。
【0013】
上記のとおり、内筒周面により、点火手段室と環状燃焼室とがハウジング軸方向に仕切られているとき、内筒は、内筒周面がハウジング軸方向に延びた状態で配置されているが、点火手段室と環状燃焼室(第1燃焼室及び第2燃焼室)は、ハウジング半径方向に並列して配置されていることになる。
【0014】
上記のとおり、環状燃焼室が、環状リテーナでハウジング半径方向に2以上に仕切られているとき、環状リテーナはハウジング半径方向に延びた状態で配置されているが、第1及び第2燃焼室は、ハウジング軸方向に並列して配置されていることになる。
【0015】
ハウジングの中心軸と内筒の中心軸が一致又は平行であるため、内筒外周面とハウジング内周面の間に配置された環状リテーナは、ハウジングの天井面から底面までの間をハウジング軸方向に移動自在となっている。このため、環状リテーナを所望長さだけ、軸方向上下に移動させることにより、第1燃焼室と第2燃焼室の容積比率を自在に調整できる。このため、2つの燃焼室に充填するガス発生剤量の比率も所望比率に調整できる。第1燃焼室の容積(A1)と第2燃焼室の容積(A2)の比率は、ガス発生器としての機能を損なわない範囲で設定することができるが、好ましくはA1:A2=1:9〜9:1の範囲からA1:A2=5:5までの範囲で設定する。
【0016】
環状リテーナを移動自在に配置する手段は特に制限されないが、好ましくは圧入する方法を採用する。圧入は、環状リテーナの寸法とハウジング又は内筒の寸法の大小関係を調整し、好ましくは環状リテーナとハウジング内周面とが面接触できるように、環状リテーナの形状を設定し(例えば、環状リテーナがハウジング内周面及び内筒外周面と接触する部分を折り曲げる)、ハウジング軸方向から押し込む方法である。更に、環状リテーナを弾力性のある部材で形成することで、より圧入操作が容易となる。
【0017】
環状リテーナの寸法とハウジングの寸法又は内筒の大小関係の調整は、▲1▼環状リテーナの外径をハウジングの内径よりも極僅か大きく設定する方法;▲2▼環状リテーナの内径を内筒の外径よりも極僅か小さく設定する方法;前記▲1▼、▲2▼を組み合わせる方法を適用できる。
【0018】
請求項1の発明では、環状リテーナのハウジング軸方向への移動を円滑にするため、ハウジングの半径方向の内径が均一のものであることが望ましいが、前記のとおり、移動が円滑になされるのであれば、均一でなくても良い。
【0019】
請求項2の発明は、ハウジング周面と内筒との間に、複数のガス通過孔を有し、半径方向の内径が均一又は均一に近い径の筒状リテーナが配置され、環状リテーナが内筒外周面と筒状リテーナの間に圧入されているものである。
【0020】
ガス通過孔の大きさは、ガスの通過を阻害せず、かつガス発生剤が漏れ出さないような大きさである。
【0021】
筒状のリテーナを配置したとき、上記の環状リテーナは、筒状のリテーナの内壁と内筒外周面との間に圧入されるため、ハウジングの半径方向の内径は均一及び不均一のいずれでも良い。
【0022】
ハウジングのガス排出口には、湿気の侵入防止等の目的で、内側からシールテープが貼り付けられるため、このような筒状のリテーナを用いることで、環状リテーナを取り付ける際や、ガス発生剤を充填する際にガス発生剤がシールテープを損傷することがなくなるほか、シールテープの位置を考慮する必要がなくなるため、環状リテーナが取付易くなる。
【0023】
請求項3の発明は、ハウジング周面と内筒との間に、複数のガス通過孔を有し、半径方向の内径が均一又は均一に近い径の筒状リテーナが配置され、環状リテーナが内筒外周面と筒状リテーナの間に圧入されており、筒状リテーナとハウジング周面との間に環状空間が設けられ、複数のガス通過孔により、複数の燃焼室と環状空間が連通されているものである。
【0024】
複数の環状燃焼室が、筒状のリテーナのガス通過孔と環状空間を介して連通されているので、例えば、第1燃焼室内のガス発生剤を先に燃焼させ、第2燃焼室内のガス発生剤を遅れて燃焼させるような場合、第1燃焼室内で生じたガスの一部は、ガス通過孔及び環状空間を経由して第2燃焼室内にも流入する。このため、第1燃焼室と第2燃焼室との圧力差が余り大きくならないので、圧力差により、圧入された環状リテーナが軸方向に移動することが防止される。
【0025】
更に、第1燃焼室内のガス発生剤の燃焼により、第2燃焼室内の圧力が高められるので、加圧状態となった第2燃焼室内のガス発生剤は燃焼し易くなる。このとき、第1燃焼室と第2燃焼室の間は環状リテーナにより仕切られており、第1燃焼室と第2燃焼室の間のガスの流通は、筒状リテーナのガス通過孔を経由して行われるため、第1燃焼室内のガス発生剤の燃焼による直接的な影響(第2燃焼室内に流入したガスにより、第2燃焼室内のガス発生剤が着火燃焼すること)はない。
【0026】
なお、請求項3の発明においては、請求項2の発明と同様に、ハウジングの半径方向の内径は均一及び不均一のいずれでも良い。請求項2、3の発明において、ハウジングの半径方向への内径を不均一にする場合、その形態は特に制限されるものではなく、例えば、ハウジング外周面の1箇所又は複数箇所が外側に突き出た構造のもの、ハウジング外周面が2以上の斜面の組み合わせからなる構造(軸方向への断面形状で見たとき、請求項3の発明における環状空間の形状が三角形以上の多角形となる構造)のもの等にすることができる。
【0027】
請求項6の発明は、筒状リテーナのハウジング半径方向外側には、燃焼ガスを冷却し、かつ燃焼残渣を捕捉するための筒状クーラントが配置されているものである。筒状クーラントを筒状リテーナの半径方向外側に設けた場合、環状リテーナの移動が阻害されない。
【0028】
請求項7の発明は、筒状リテーナの周面には、筒状リテーナのハウジング半径方向への移動を阻止する手段が設けられているものである。筒状リテーナをハウジング内に組み込む際の位置決めが容易となるほか、環状リテーナの圧入も容易となる。更に、作動時における内圧の上昇によって、筒状リテーナが半径方向外側に移動し、ガス排出口を閉塞することが防止される。
【0029】
このような移動阻止手段としては、筒状リテーナとハウジングの内壁との当接部分(特に天井面又は底面と周面との接する角部)において、筒状リテーナとハウジングの内部形状と合致させる手段が適用できる。
【0030】
請求項8の発明は、複数の環状リテーナを用いるとき、環状リテーナの一つが環状燃焼室内において、ガス発生剤を含まない空間を形成するものである。このようにすることで、燃焼室全体を2分割から3分割に変更でき、しかも3分割した内の一つにはガス発生剤が存在していないので、第1及び第2燃焼室の容積比率の選択範囲が広がり、ガス発生剤量の比率をより微調整できる。
【0031】
このように第1燃焼室及び第2燃焼室に加えて、第3室となる空間を設けた場合、第1燃焼室及び第2燃焼室の容積比率は上記した範囲で設定できるが、第3室の容積(A3)は、燃焼室全体の容積に対して〔即ち、A3/(A1+A2)×100から求められる割合〕、好ましくは10%以下、より好ましくは7%以下、更に好ましくは5%以下の範囲で設定する。
【0032】
燃焼室中のガス発生剤は、隙間が生じないように充填されている。これは隙間が存在すると、外部から加えられる振動によってガス発生剤同士がぶつかり合い、壊れる(粉砕される)ことで、ガス発生剤の表面積が変化して、燃焼性能が変化する(つまり、当初の設計条件が変化する)恐れがあるためである。よって、1つの環状リテーナにより、第1燃焼室と第2燃焼室の2つに分割した場合、常にガス発生剤が存在する空間(第1燃焼室と第2燃焼室の合計容積にほぼ等しい)は全体が100となり、100を基準として2分割することになる。従って、ガス発生剤量の比率も100を基準として2分割することになる。
【0033】
しかし、請求項8の発明のように、3分割の内の一つにはガス発生剤が存在していないので、ガス発生剤が存在する空間(第1燃焼室と第2燃焼室の合計容積よりも小さい)は、第1燃焼室と第2燃焼室の合計容積100に対して95や90等の所望大きさを取り得るため、ガス発生剤量の比率も95や90等を基準として2分割することになり、100を基準に2分割する場合に比べると、比率の微調整ができる。
【0034】
請求項9の発明は、ガス発生剤が酸化剤として塩基性硝酸銅を含んでいるものである。ガス発生剤には、必要に応じて、バインダー、燃焼調節剤、スラグ形成剤等の公知の添加剤を配合しても良い。
【0035】
ガス発生剤が酸化剤として塩基性硝酸銅を含む場合、ガス発生剤の燃焼温度が低下するため、燃焼ガス等の冷却に用いるクーラントの量を減らすことができる。また、塩基性硝酸銅と組み合わせる燃料としては、メラミン、メラミンシアヌレート、硝酸グアニジンが好ましい。これらの燃料と組み合わせた場合、感度(例えば、JIS K4810−1979の火薬類性能試験法に基づく摩擦感度と落槌感度)が低いため、例えば、第1燃焼室内のガス発生剤の燃焼により、第2燃焼室内のガス発生剤が燃焼されることがない。このため、上記した筒状リテーナを設けた場合には、特に好ましいものとなる。
【0036】
本発明で用いるガス発生剤は、本発明の目的を損なわないものであれば特に制限されず、上記した組み合わせのもののほか、燃料としてニトログアニジン、酸化剤として硝酸ストロンチウムを含むものでも良い。
【0037】
なお、伝火薬はガス発生剤よりも着火性の良いものを用いることが好ましく、例えば、上記したような燃料及び酸化剤を含むガス発生剤を用いたとき、伝火薬としては、ボロン(B)と硝酸カリウム(KNO3)の混合物を用いることが好ましい。
【0038】
【発明の実施の形態】
図面により、本発明の実施の形態を説明する。図1は、ガス発生器の一実施形態を示す縦断面図である。以下、「軸方向」というときは、ハウジング軸方向を意味し、「半径方向」というときは、ハウジング半径方向を意味するものとする。
【0039】
ハウジング3は、ディフューザシェル1とクロージャシェル2とを溶接してなり、ディフューザシェル1は、アルミニウム製のシールテープ27で閉塞された複数のガス排出口26a、26bを有している。複数のガス排出口26a、26bの開口径は同一でも異なっていても良く、シールテープ27の厚みもガス排出口26a、26bごとに異ならせても良い。
【0040】
ハウジング3の半径方向の内径(対抗する周面の間隔)は、均一又は均一に近い径のものでも、不均一のものでも良い。
【0041】
ハウジング3内には、軸方向の中心軸(図1中の1点鎖線)と同心円になるように内筒4が配置されている。内筒4の外周面は、軸方向にほぼ同一の外径を有しており、ハウジング3の中心軸と内筒4の中心軸は一致していなくても良いが、平行に配置される必要がある。内筒4は、一端開口部側がディフューザシェル1の天井面1a側の35において溶接固定され、他端開口部側がクロージャシェル2の底面2a側の36において溶接固定されている。
【0042】
内筒4内は、半径方向に配置された円板状隔壁7及びそのスカート部7aにより、半径方向及び軸方向に仕切られ、半径方向に並列された第1点火手段室8aと第2点火手段室8bに分離されている。第1点火手段室8aは、シールテープ18で閉塞された第1伝火孔17により第1燃焼室5aと連通され、第2点火手段室8bは、第2伝火孔10により第2燃焼室5bと連通されている。
【0043】
第1点火手段室8a内には、第1点火器12aと、アルミニウム製カップに充填された第1伝火薬16aが収容され、第2点火手段室8b内には、第2点火器12bと、アルミニウム製カップに充填された第2伝火薬16bが収容されている。第1伝火薬16a、第2伝火薬16bは、例えば、、ボロン(B)と硝酸カリウム(KNO3)の混合物等を用いることができる。
【0044】
第1点火器12aと第2点火器12bは、いずれもハウジング3(内筒4)の中心軸からは偏心された位置にある。第2点火手段室8bは、円板状隔壁7により、点火器12bが位置する空間と、伝火薬16bの上部が位置する空間に分離されている。
【0045】
第1点火器12aと第2点火器12bは、1つのカラー13に固定されており、カラー13は、クロージャシェル2の端部2bをかしめることで固定されている。41、42は、気密封止用のOリングである。
【0046】
第1点火手段室8a内の第1点火器12a、及び第1伝火薬16aの軸方向の高さは、第2点火手段室8b内の第2点火器12b、及び第2伝火薬16bの軸方向の高さよりも低くなるように設定されている。
【0047】
これらの高さ位置は、内筒4に設けられた第1伝火孔17と第2伝火孔10の高さ位置に対応し、伝火薬の燃焼により生じた火炎が第1燃焼室5a又は第2燃焼室5bに流入しやすいように設定されている。高低の調整は、点火器及び伝火薬の一方又は両方の高さにより行う。点火器の高さ位置は、作動時に火炎を生じる着火部分の位置であり、伝火薬の高さ位置は、少なくとも伝火薬が充填されたカップの一部が伝火孔と正対するような位置である。
【0048】
第1点火手段室8aの軸方向延長上であるディフューザシェル1の天井面1aには凹部30が設けられており、凹部30の深さ及び幅は、凹部30と円板状隔壁7との間に、第2伝火薬16bから生じた火炎が第2伝火孔10へ移動できる程度の間隙が確保できる範囲で、できるだけ深くする。このような凹部30を設けることで、第2点火手段室8bの容積が小さくされ、第2伝火薬16bから生じた火炎の着火エネルギーの密度が高められる。
【0049】
ハウジング3の内周面と内筒4との間には、筒状リテーナ22が配置され、筒状リテーナ22は、その内周面が軸方向にほぼ均一な径を有しており、複数のガス通過孔22a、22bが設けられている。筒状リテーナ22は、ハウジング3の内壁との当接部分(特にディフューザシェル1の天井面と周面との接する角部)を、ハウジング3の内部形状と合致させている。このように形状を合致させることにより、筒状リテーナ22をハウジング3内に組み込む際の位置決めが容易となるほか、環状リテーナ20、21の圧入も容易となり、更に作動時における内圧の上昇によって、筒状リテーナ22が半径方向外側に移動し、ガス排出口26a、26bを閉塞することが防止される。
【0050】
内筒4と筒状リテーナ22に挟まれた空間には、環状リテーナ20が軸方向に移動自在に配置され、環状(ドーナツ状)の第1燃焼室5aと第2燃焼室5bが設けられている。第1燃焼室5aと第2燃焼室5bは軸方向に並列され、内筒4の中心軸と、第1燃焼室5a及び第2燃焼室5bとの中心軸は一致している。
【0051】
環状リテーナ20は、環状平面20cと、内筒4の外周面に接する内周折り曲げ面20a、筒状リテーナ22の内周面に接する外周折り曲げ面20bからなり、環状平面20cの幅は、圧入できるように、上記した▲1▼〜▲3▼のいずれかの方法により、ハウジング3又は内筒4との間で大小関係が調整されている。
【0052】
環状リテーナ20は、内周折り曲げ面20aが内筒4の外周面に当接され、外周折り曲げ面20bが筒状リテーナ22の内周面に当接され、互いに面接触して圧入されている。環状リテーナ20は、いずれもディフューザシェル1の天井面1aからクロージャシェル2の底面2aまでの間を移動させることができるが、環状リテーナ20(内周折り曲げ面20a)により、第1伝火孔17、第2伝火孔10が閉塞されないようにする。
【0053】
このように環状リテーナ20を移動自在に配置し、設計条件に応じて軸方向上下に移動させることで、第1燃焼室5aと第2燃焼室5bの容積比率を所望比率に調整することができる。
【0054】
第1燃焼室5a内には第1ガス発生剤9aが充填され、第2燃焼室5b内には第2ガス発生剤9bが充填されている。第1ガス発生剤9a及び第2ガス発生剤9bの形状、量、組成は特に制限されるものではなく、同一でも異なっていても良い。なお、第1ガス発生剤9a及び第2ガス発生剤9bは、燃料としてメラミン、メラミンシアヌレート、硝酸グアニジンを含み、酸化剤として塩基性硝酸銅を含むことで、感度(例えば、JIS K4810−1979の火薬類性能試験法に基づく摩擦感度と落槌感度)を低くできるので好ましいが、同様に感度の低いものであれば、他の組成のものでも良い。ガス発生剤の一例を示すと、次のとおりである。
【0055】
硝酸グアニジン/塩基性硝酸銅(53.40質量%/46.60質量%)(摩擦感度>353N,落槌感度30〜40cm)
硝酸グアニジン/塩基性硝酸銅/グアガム(45.68質量%/51.32質量%/グアガム3質量%)(摩擦感度>353N,落槌感度60〜62cm)
内筒4と筒状リテーナ22に挟まれた空間(第1燃焼室5a)には、更に環状リテーナ21が軸方向に移動自在に配置されている。環状リテーナ21は、環状リテーナ20と同様に圧入することができるほか、内周折り曲げ面21aの折曲部分の長さを調整し、内周折り曲げ面21aの先端部分がクロージャシェル2の底面2aに当接するように配置することで、所定容積の空間5cが確保できるようにしても良い。なお、環状リテーナ21は、必要に応じて、筒状リテーナ22の内周面との接触部分も折り曲げることができる。
【0056】
環状リテーナ21とクロージャシェル2の底面2aに挟まれた空間5cが、燃焼室内においてガス発生剤を含まない空間として存在する。このような空間5cを設けることにより、燃焼室内を第1及び第2燃焼室5a、5bの2分割から、空間5cを含む3分割に変更でき、しかも3分割の内の一つにはガス発生剤が存在しないため、第1及び第2燃焼室5a、5bの容積比率の微調整ができる。
【0057】
環状リテーナ21を使用しない場合、ガス発生剤を合計で100gを充填するとすれば、第1燃焼室5aと第2燃焼室5bに充填するガス発生剤量は、30g:70g、40g:60gというような比率となる。しかし、環状リテーナを使用し、空間5cを設けると、空間5cの分だけ燃焼室の容積が小さくなるから、ガス発生剤の合計充填量が95gになったとすると、第1燃焼室5aと第2燃焼室5bに充填するガス発生剤量は、30g:65g、40g:55gというような比率を取ることができる。このとき、空間5cの容積比率は、好ましくは10%以下(ガス発生剤の合計充填量が90g以上)、より好ましくは7%以下(ガス発生剤の合計充填量が93g以上)、更に好ましくは5%以下(ガス発生剤の合計充填量が95g以上)になるように調整する。
【0058】
このようにして第1燃焼室5aと第2燃焼室5bの容積比率を調整することで、各燃焼室内に充填する第1及び第2ガス発生剤9a、9bの比率(質量比率)も容易に調整できる。
【0059】
第1燃焼室5aと第2燃焼室5bは、直接には連通されていないが、ガス通過孔22a、筒状リテーナ22とハウジング3の内周面間の空間25、及びガス通過孔22bを経て連通されている。このため、第1燃焼室5a内の第1ガス発生剤9aが燃焼して生じたガスは、シールテープ27を破った後にガス排出口26a、26bから排出されるほか、一部は前記経路を通って第2燃焼室5b内に流入する。
【0060】
環状空間(筒状空間)25には、金網からなるクーラント24が配置されている。このクーラント24は、ガス発生剤の燃焼により生じた残渣が外部に排出されないように除去すると共に、燃焼ガスを冷却するためのものである。上記したとおり、酸化剤として塩基性硝酸銅を含むガス発生剤を用いたときには燃焼温度が低くなり、更に燃料としてメラミン、メラミンシアヌレート、硝酸グアニジンを併用したときには燃焼残渣の生成が少ないため、粗い金網(嵩密度の小さい金網)でも良いので、ガス発生器全体の軽量化にも役立つ。
【0061】
次に、図1に示すガス発生器の動作を説明する。図1に示すガス発生器を自動車に搭載するとき、衝撃センサ及びコントロールユニットからなる作動信号出力手段と、図1に示すガス発生器とエアバッグが収容されたモジュールケースとを備えたエアバッグ装置として搭載される。このエアバッグ装置は、特開平11−334517号公報の段落番号0096〜0102に具体的に記載され、更に図17で示されたものと同じ構成にすることができる。
【0062】
ガス発生器は、第1及び第2点火器12a、12b側において作動信号出力手段(衝撃センサ及びコントロールユニット)と接続している。そして、かかる構成のエアバッグ装置において、作動信号出力手段における作動信号出力条件を適宜設定することにより、衝撃の程度に応じてガス発生量を調整し、エアバッグの膨張速度を調整することができる。
【0063】
車両の衝突時、衝撃検知センサにより衝突の程度を検知し、電子制御ユニット(ECU)による作動指令を受け、第1点火器12aと第2点火器12bが同時に又は時間差をおいて作動するか、或いは第1点火器12aのみが作動する。
【0064】
第1点火器12aと第2点火器12bが時間差をおいて作動するとき、第1点火器12aの作動により、伝火薬16aが着火燃焼される。このとき、第1点火手段室8aと第2点火手段室8bとは、円板状隔壁7及びスカート部7aにより分離されているので、第2点火手段室8b内に火炎が流入することはない。
【0065】
その後、着火エネルギーが高められた火炎は、シールテープ18を破って、第1伝火孔17から第1燃焼室5a内に流入し、第1ガス発生剤9aを着火燃焼させて、燃焼ガスを生じさせる。このとき、環状リテーナ20、21は所望位置に圧入配置され、第1ガス発生剤9aと第2ガス発生剤9bの質量比率が予め所望比率に調整されているので、例えば、衝突の程度及び車種に応じて適切な量のガスを発生させる。更に、環状リテーナ20の存在により、第1燃焼室5a内の燃焼ガスは、直接第2燃焼室5b内に流入することはない。
【0066】
第1点火器12aは、内筒4の中心軸からは偏心位置にあるため、第1燃焼室5aの中心軸からも偏心しており、第1燃焼室5a内の第1ガス発生剤9a全体に対しては等距離ではないが、内筒4内の容積が狭い上、第1伝火孔17は第1燃焼室5a内の第1ガス発生剤9a全体に対しては等距離にある。
【0067】
このため、第1伝火薬16aの燃焼によって生じた火炎及び高温ガスは、第1点火手段室8a内に広がり、第1伝火孔17からほぼ均等に噴出されるので、第1ガス発生剤9a全体に均等に行き渡る。更に、第1伝火薬16aの着火性が良いこと、第1伝火孔17の高さ位置と点火手段(第1点火器12a、第1伝火薬16a)の高さ位置が相互に関連して調整され、伝火薬の燃焼により生じた火炎が第1燃焼室5a内に流入し易いこと、内筒4内が2つに区切られていることにより、点火手段室1つ当たりの容積が小さくなっているので、第1伝火薬16aの燃焼により生じた火炎の着火エネルギーが高められるという理由も加わり、第1ガス発生剤9aの着火むらは生じない。
【0068】
その後、第1ガス発生剤9aの燃焼により生じた燃焼ガスは、筒状リテーナ22のガス通過孔22aを通って環状空間25に流入した後、シールテープ27を破ってガス排出口26a、26bから排出され、衝突の程度及び車種に応じて、乗員保護に最適な状態になるようにエアバッグを膨張させる。このとき、一部は第2燃焼室5b内にも流入し、内圧を高める。このため、第1燃焼室5aと第2燃焼室5bとの内圧の差が小さくなるので、第1ガス発生剤9aが燃焼後、第2ガス発生剤9bが燃焼するまでの間に環状リテーナ20が移動することがない。
【0069】
その後、第1点火器12aの作動から僅かに遅れて第2点火器12bが作動し、第2伝火薬が着火燃焼される。このとき、第2点火手段室8bは、凹部30の存在により容積が小さくされているので、火炎の着火エネルギーが高められる。その後、着火エネルギーが高められた火炎は、第2伝火孔10から第2燃焼室5b内に火炎が流入し、第2ガス発生剤9bを着火燃焼させる。このとき、第1点火器12aの作動の場合と同様に、第2伝火薬16bから生じた火炎及び高温ガスは、凹部30により狭められた第2点火手段室8b内に広がり、第2連通孔10から排出されるときには、ほぼ均等なエネルギーを有しているため、ガス発生剤の着火むらが生じることがない。この燃焼ガスは、筒状リテーナ22のガス通過孔22bを通って環状空間25に流入した後、ガス排出口26a、26bから排出されエアバッグを膨張させる。
【0070】
【発明の効果】
本発明のガス発生器は、1又は2以上の環状リテーナを軸方向上下に適宜移動させることにより、複数の燃焼室の容積比率を所望比率に微調整でき、ガス発生剤の充填量を微調整することができる。このため、小型車両から大型車両までの幅広い車種に応じ、より乗員保護に適した状態で多段階でエアバッグを膨張展開させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガス発生器の縦断面図。
【符号の説明】
1 ディフューザシェル
2 クロージャシェル
3 ハウジング
4 内筒
5a 第1燃焼室
5b 第2燃焼室
8a 第1点火手段室
8b 第2点火手段室
9a 第1ガス発生剤
9b 第2ガス発生剤
12a 第1点火器
12b 第2点火器
16a 第1伝火薬
16b 第2伝火薬
20、21 環状リテーナ
22 筒状リテーナ
26a、26b ガス排出口
Claims (9)
- 天井面、周面及び底面からなり、周面にガス排出口を有するハウジング内に、点火手段を収容する点火手段室を含む内筒が配置され、内筒のハウジング半径方向外側にガス発生剤が充填された環状燃焼室が配置されており、
内筒が、ハウジングの中心軸と内筒の中心軸が軸方向に一致又は平行になり、かつ一端側開口部が天井面側に固定され、他端開口部が底面側に固定されて配置されており、内筒周面のみにより、点火手段室と環状燃焼室とをハウジング軸方向に仕切るものであり、
内筒外周面とハウジング内周面との間に存在する環状燃焼室が、環状リテーナでハウジング半径方向に2以上に仕切られており、前記環状リテーナが、ハウジングの天井面から底面までの間をハウジング軸方向に移動自在に配置されているガス発生器。 - ハウジング周面と内筒との間に、複数のガス通過孔を有し、半径方向の内径が均一又は均一に近い径の筒状リテーナが配置され、環状リテーナが内筒外周面と筒状リテーナの間に圧入されている請求項1記載のガス発生器。
- ハウジング周面と内筒との間に、複数のガス通過孔を有し、半径方向の内径が均一又は均一に近い径の筒状リテーナが配置され、環状リテーナが内筒外周面と筒状リテーナの間に圧入されており、筒状リテーナとハウジング周面との間に環状空間が設けられ、複数のガス通過孔により、複数の燃焼室と環状空間が連通されている請求項1記載のガス発生器。
- ハウジングが、半径方向の内径が均一のものである1〜3のいずれか1記載のガス発生器。
- ハウジングが、半径方向の内径が不均一のものである2又は3記載のガス発生器。
- 筒状リテーナのハウジング半径方向外側には、燃焼ガスを冷却し、かつ燃焼残渣を捕捉するための筒状クーラントが配置されている請求項2〜5のいずれか1記載のガス発生器。
- 筒状リテーナには、筒状リテーナのハウジング半径方向への移動を阻止する手段が設けられている請求項2〜6のいずれか1記載のガス発生器。
- 複数の環状リテーナを用いるとき、環状リテーナの一つが環状燃焼室内において、ガス発生剤を含まない空間を形成するものである請求項1〜7のいずれか1記載のガス発生器。
- ガス発生剤が、酸化剤として塩基性硝酸銅を含んでいる請求項1〜8のいずれか1記載のガス発生器。
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Cited By (1)
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-
2002
- 2002-09-10 JP JP2002263770A patent/JP2004098855A/ja active Pending
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