JP2005212708A - ハイブリッドインフレータ - Google Patents

Abstract

【課題】 ガス発生剤の着火性が向上されたハイブリッドインフレータの提供。
【解決手段】 ヘリウムが充填された筒状ハウジング11内に、ガス発生剤41が収容された燃焼室ハウジング40が設けられ、第１破裂板50を介して、点火器ハウジング20と連通されている。第１破裂板50の直径と燃焼室ハウジング40の内径がほぼ等しいので、点火器22からの着火エネルギーが効率良く燃焼室ハウジング40内に行き渡り、着火性が向上される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、側面衝突用のエアバッグシステム用として適したハイブリッドインフレータに関する。

車両に搭載されたエアバッグシステムでは、車両の側面衝突の際、乗員と車両構造物（ドアパネル等）との間隔が近接しているため、運転席用及び助手席用と比べるとエアバッグの膨張速度が早くなるように設定する必要がある。

このため、このような側面衝突用のエアバッグシステムでは、エアバッグの膨張手段として、ヘリウム、アルゴン等の加圧ガスを使用したインフレータ、更に所定の膨張圧力の確保を容易にするため、エアバッグの膨張手段として、加圧ガスと燃焼ガスを併用したハイブリッドインフレータが適用されている。

このハイブリッドインフレータは、車両の衝突時において、点火器によりガス発生剤を着火燃焼させると共に、密閉空間に充填された加圧ガスを放出させる必要があるため、エアバッグの膨張手段が加圧ガスのみのタイプに比べると構造が複雑となってしまう。
ＵＳ2003/57689/A1 ＵＳＰ5,788,275

本発明は、より簡単な構造にすることができ、より迅速にガスを放出してエアバッグを膨張展開することができるハイブリッドインフレータを提供することを課題とする。

本発明は、課題の解決手段として、
両端が開口し、内部に加圧ガスが充填された筒状ハウジングと、筒状ハウジングの一端開口部に取り付けられた、点火手段が収容された点火器ハウジングと、筒状ハウジングの他端開口部に取り付けられた、ガス排出口を備えたディフューザ部を有するハイブリッドインフレータであり、
更に、筒状ハウジング内に設置され、点火器ハウジングと連通された、壁面に貫通孔を有する、ガス発生剤が収容された燃焼室ハウジングを有しており、
点火器ハウジングと燃焼室ハウジングの間の第１連通路が第１破裂板で閉塞され、ディフューザ部と筒状ハウジングの第２連通路が第２破裂板で閉塞されており、
前記第１破裂板が、第１連通路を閉塞する円形の閉塞部、及び閉塞部周縁の固定部とからなり、第１破裂板の外径と燃焼室ハウジングの内径が同一又は近似しているハイブリッドインフレータを提供する。

第１破裂板の外径（即ち、閉塞部と固定部を合わせたものの直径となる。）と燃焼室ハウジングの内径が同一又は近似していると、点火器ハウジングから生じた着火エネルギー（火炎乃至は高温ガス）が、燃焼室ハウジング中のガス発生剤に効率よく行き渡り、ガス発生剤との接触が良くなるため、着火・燃焼性が向上される。

このようにガス発生剤の着火・燃焼性が向上される結果、筒状ハウジング内の圧力上昇速度が速くなるため、内圧の上昇により破壊される第２破裂板の破壊時間が短くなる。

以上の動作過程により、車両の衝突からエアバッグの膨張開始までの時間が短縮されるため、特に側面衝突用のエアバッグシステムに適している。なお、加圧ガスとして、音速の大きなヘリウム（９７０ｍ／ｓｅｃ）を用いることで、第２破裂板が破壊される時間をより短縮することができるため、エアバッグの膨張時間も短縮できる。

本発明のハイブリッドインフレータにおいては、燃焼室ハウジングと第１破裂板が一体に形成されているものにすることができる。

燃焼室ハウジングと第１破裂板を一体成形物にすることで、別部材にした場合に比べて、部品の製造が簡単になり、インフレータへの取り付けも簡単になる。

なお、このような一体成形物にする場合には、点火器の作動により生じた着火エネルギーにより、第１破裂板のみが迅速に破壊されるように、第１破裂板が脆弱部を有していることが好ましい。脆弱部は、破壊し易さと加圧ガスに対する耐圧性の両方を考慮して設けることが必要であり、例えば、第１破裂板の中央部に、貫通しない十字の浅い切り込みを入れる方法、中央部の厚みを周辺に比べて薄くする方法等を適用できる。

本発明のハイブリッドインフレータにおいては、燃焼室ハウジングが周面部と底面部を有し、開口部において第１連通路に接続されたものであり、前記周面部にのみ貫通孔を有し、貫通孔と筒状ハウジングの内壁面が間隔をおいて正対しているものにすることができる。

燃焼室ハウジング内のガス発生剤が燃焼したとき、燃焼ガスにはミスト（ガス発生剤の燃焼によって発生するガス発生剤中の固形成分。例えば、金属成分）が含まれる場合がある。しかし、燃焼室ハウジングの貫通孔と筒状ハウジングの内壁面が正対しているとき、貫通孔から噴出した燃焼ガスは、まず筒状ハウジングの内壁面に衝突することになり、そのとき、ミスト成分はより低温の内壁面において付着固化してしまうため、ディフューザ部に至るミスト量が低減される。

また本発明のハイブリッドインフレータは、燃焼室ハウジングが周壁部と底部を有し、開口部において第１連通路に接続されたものであり、前記周壁部と底部の両方に貫通孔を有しており、周壁部の貫通孔の総開口面積の方が底部の貫通孔の総開口面積よりも大きく、周壁部の貫通孔と筒状ハウジングの内壁面が間隔をおいて正対しているものにすることができる。

燃焼室ハウジングの底部にも貫通孔を設けることにより、周壁部のみから高温の燃焼ガスを噴出させた場合に比べて、筒状ハウジング内部の圧力の上昇速度をより高めることができる。特に底部の貫通孔と第２破裂板を正対させ、音速の大きなヘリウムを加圧ガスとして用いることで、底部の貫通孔から噴出した燃焼ガスが衝撃波として第２破裂板に直進して高速で衝突することから、破壊性がより向上される。

本発明のハイブリッドインフレータにおいては、燃焼室ハウジングが周壁部と底部を有し、開口部において第１連通路に接続されたものであり、少なくとも周壁部に貫通孔を有しており、周壁部に設けられた貫通孔の開口割合が底部に近づくほど増加しているものにすることができる。

貫通孔の開口割合は、単位面積当たりの開口面積であり、貫通孔の数は変えずに孔径を変える方法（即ち、均等配置した貫通孔の内、底部に近い貫通孔のみの径を大きくする方法、又は底部に近づくにつれ貫通孔の孔径を徐々に大きくする方法）、貫通孔の孔径は変えずに貫通孔の数を増加させる方法（即ち、孔の形成密度を高める方法）を適用して調整する。なお、貫通孔は、周壁部のみに設けてもよいし、周壁部と底部の両方に設けてもよい。

このように燃焼室ハウジングの底部に近づくほど（即ち、点火器から離れるほど）貫通孔の開口割合を増加させることにより、点火器近傍のみのガス発生剤が良く燃焼し、点火器から離れた（即ち、底部に近い）ガス発生剤が燃焼し難くなることが防止される。また、燃焼ガスが燃焼室ハウジングから筒状ハウジング内に移動し易くなるため、安定した燃焼ができるようになる。

これは、燃焼室ハウジング内のガス発生剤が燃焼を開始した初期段階では、点火器近傍のガス発生剤のみが着火・燃焼しており、底部近傍のガス発生剤は未燃焼状態であるため、底部に近いほど貫通孔の割合を増加させると、燃焼ガスが底部まで流れ易くなり、未燃焼のガス発生剤がうまく着火・燃焼されるためである。

本発明のインフレータは、特に側面衝突用のカーテンエアバッグ用インフレータ又はサイドエアバッグ用インフレータに適しており、その他には運転席用インフレータ、助手席用インフレータ、ニーボルスター用インフレータ等にも適用できる。

本発明のハイブリッドインフレータは、ガス発生剤の着火・燃焼性が向上されているため、ガス排出口からのガスの噴出時間をより短くすることができる。このため、エアバッグの膨張時間がより短いことが望ましい側面衝突用のエアバッグシステムに適用するためのインフレータとして好適である。

図１及び図２により、ハイブリッドインフレータの実施形態を説明する。図１は、ハイブリッドインフレータの軸方向への断面図であり、図２は、異なる実施形態の部分断面図である。

ハイブリッドインフレータ１０は、筒状ハウジング１１、点火器ハウジング２０、ディフューザ部３０により外殻が形成されている。

筒状ハウジング１１は、耐圧性の高い鋼鉄製等の容器であり、内部の密閉空間１２内には、ヘリウム、アルゴン、窒素ガス等の加圧ガスが充填されている。加圧ガスは、音速が大きいことから、ヘリウム（９７０ｍ／ｓｅｃ）が好ましい。充填圧力は、最大圧７０，０００ｋＰａ程度である。加圧ガスは、ピン１３と筒状ハウジング１１の側壁との隙間から充填され、ピン１３は側壁と共に溶接固定される。

筒状ハウジング１１の一端開口部側には、点火手段が収容された点火器ハウジング２０が溶接部１５において溶接固定されている。

点火器ハウジング２０内には、点火手段として頭頂部（点火部）２３に着火薬を備えた電気式の点火器２２が収容されており、点火器２２は、点火器ハウジング２０の一端側の開口部周縁２４をかしめることで固定されている。なお、点火器２２は、点火器ハウジング２０と点火器２２との間に隙間ができるように設定した後、前記隙間に熱可塑性樹脂を充填し、固化させることで固定してもよい。

筒状ハウジング１１の他端開口部側には、複数のガス排出口３２を備えたディフューザ部３０が、溶接部３３において溶接固定されている。

筒状ハウジング１１内（密閉空間１２）には、燃焼室ハウジング４０が設置され、内部空間には所要量のガス発生剤４１が収容されている。

燃焼室ハウジング４０は、周壁部４２と半球状の底部４３とを有しており、周壁部４２には複数の貫通孔４５ａが設けられ、更に、底部４３の中心にも貫通孔４５ｂが設けられている。貫通孔は、周壁部４２及び底部４３の一方又は両方に設けることができる。

周壁部４２に貫通孔４５ａを設けることで、上記したとおりのミストの低減作用がなされるので好ましく、底部４３にも貫通孔４５ｂを設けることで、密閉空間１２における衝撃波（ガス発生剤の燃焼又は点火器の作動により生じる）の直進性が利用でき、第２破裂板５５の破壊性が向上されるので好ましい。

また、底部４３に設けた貫通孔４５ｂは、第２破裂板５５と正対する位置に設けることが好ましい。このように貫通孔４５ｂと第２破裂板５５とを正対させることにより、貫通孔４５ｂから噴出した燃焼ガスによる衝撃波は、第２破裂板５５に直進して衝突するため、破壊性が向上される。

なお、図３に示すように、点火器２２から離れるほど、即ち、底部４３に近づくほど、貫通孔４５ａの数を増加させることで、開口割合を高め、ガス発生剤４１の着火・燃焼性を高めるようにすることができる。

点火器ハウジング２０と燃焼室ハウジング４０の間の第１連通路２６は、第１破裂板５０で閉塞されている。第１破裂板５０と点火器２２の頭頂部２３は正対している。

第１破裂板５０は、第１連通路２６を閉塞する円形の閉塞部５１、及び閉塞部５１周縁の固定部５２とからなり、第１破裂板５０の外径（閉塞部５１＋固定部５２）と燃焼室ハウジング４０の内径は近似している。

第１破裂板５０は、図１に示すとおり、燃焼室ハウジング４０と一体成形されたものでも良い。この形態の場合、燃焼室ハウジング４０の底部４３に対向する面が第１破裂板５０を形成している。第１破裂板５０及び燃焼室ハウジング４０は、第１破裂板５０の固定部５２を点火器ハウジング２０の開口部周縁２７に溶接固定することで共に固定されている。

第１破裂板５０と燃焼室ハウジング４０を一体成形物にしたときは、第１破裂板５０の閉塞部５１の中心部に脆弱部を設けることが好ましい。このように脆弱部を設けることで、閉塞部５１のみを確実に破壊できるようになり、ガス発生剤４１への着火性も向上される。

また、図２に示すとおり、第１破裂板５０と燃焼室ハウジング４０を別部材にすることができる。このとき、第１破裂板５０と燃焼室ハウジング４０は別々に点火器ハウジング２０の開口部周縁２７に溶接固定されている。このように別部材にしたときは、第１破裂板５０と燃焼室ハウジング４０のそれぞれの固定作業が必要となるが、燃焼室ハウジング４０内へのガス発生剤４１の充填や、燃焼室ハウジング４０自体の形成が容易になる。

ディフューザ部３０と筒状ハウジング１１の第２連通路３５は、第２破裂板５５で閉塞されている。第２破裂板５５は、周縁部がディフューザ部３０に溶接固定されている。

次に、自動車のエアバッグシステムにハイブリッドインフレータ１０を組み込んだ場合の動作について説明する。

車両の衝突時、点火器２２が作動して、第１破裂板５０の閉塞部５１が破壊され、燃焼室ハウジング４０内に流入した着火エネルギーにより、ガス発生剤４１が着火燃焼される。このとき、第１破裂板５０の直径と燃焼室ハウジング４０の内径が近似しており、着火エネルギーは、燃焼室ハウジング４０中のガス発生剤４１に効率よく行き渡るため、ガス発生剤４１の着火燃焼性が良い。

ガス発生剤４１の燃焼により発生した高温の燃焼ガスは、周壁部４２にある複数の貫通孔４５ａと底部４３にある一つの貫通孔４５ｂから噴出される。このとき、貫通孔４５ａの総開口面積の方が貫通孔４５ｂの開口面積よりも大きいため、貫通孔４５ａの方からより多くの高温の燃焼ガスが噴出される。

そして、貫通孔４５ａから噴出された高温の燃焼ガスは筒状ハウジング１１の内壁面１７に衝突するが、内壁面１７は温度が低い状態であるため、高温の燃焼ガスに含まれるミストは、付着固化することで捕集される。このため、高温の燃焼ガス中のミスト量が低減される。

一方、貫通孔４５ｂからも高温の燃焼ガスが噴出されるので、貫通孔４５ｂから噴出された高温の燃焼ガスと共に、密閉空間１２の内圧を上昇させる。このとき、貫通孔４５ｂから噴出された燃焼ガスは、衝撃波となり、第２破裂板５５に直進して衝突する。

その結果、第２破裂板５５が破壊され、加圧ガス及び高温の燃焼ガスがガス排出口３２から排出され、エアバッグを膨張させる。加圧ガスとしてヘリウムを用いた場合には、音速が大きいことから、衝撃の伝播速度が大きいため、第２破裂板５５の破壊時間がより短縮されるので好ましい。

ハイブリッドインフレータの軸方向への断面図。 図１のハイブリッドインフレータの他実施形態の部分断面図。 図１とは異なる実施形態である燃焼室ハウジングの縦断面図。

符号の説明

１０ ハイブリッドインフレータ
１１ 筒状ハウジング
１２ 密閉空間
２０ 点火器ハウジング
２２ 点火器
３０ ディフューザ部
３２ ガス排出口
４０ 燃焼室ハウジング
４１ ガス発生剤
４５ａ、４５ｂ 貫通孔
５０ 第１破裂板
５５ 第２破裂板

Claims (6)

1. 両端が開口し、内部に加圧ガスが充填された筒状ハウジングと、筒状ハウジングの一端開口部に取り付けられた、点火手段が収容された点火器ハウジングと、筒状ハウジングの他端開口部に取り付けられた、ガス排出口を備えたディフューザ部を有するハイブリッドインフレータであり、
   更に、筒状ハウジング内に設置され、点火器ハウジングと連通された、壁面に貫通孔を有する、ガス発生剤が収容された燃焼室ハウジングを有しており、
   点火器ハウジングと燃焼室ハウジングの間の第１連通路が第１破裂板で閉塞され、ディフューザ部と筒状ハウジングの第２連通路が第２破裂板で閉塞されており、
   前記第１破裂板が、第１連通路を閉塞する円形の閉塞部、及び閉塞部周縁の固定部とからなり、第１破裂板の外径と燃焼室ハウジングの内径が同一又は近似しているハイブリッドインフレータ。
2. 燃焼室ハウジングと第１破裂板が一体に形成されている請求項１記載のハイブリッドインフレータ。
3. 第１破裂板が脆弱部を有している請求項２記載のハイブリッドインフレータ。
4. 燃焼室ハウジングが周壁部と底部を有し、開口部において第１連通路に接続されたものであり、前記周壁部にのみ貫通孔を有し、貫通孔と筒状ハウジングの内壁面が間隔をおいて正対している請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッドインフレータ。
5. 燃焼室ハウジングが周壁部と底部を有し、開口部において第１連通路に接続されたものであり、前記周壁部と底部の両方に貫通孔を有しており、周壁部の貫通孔の総開口面積の方が底部の貫通孔の総開口面積よりも大きく、周壁部の貫通孔と筒状ハウジングの内壁面が間隔をおいて正対している請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッドインフレータ。
6. 燃焼室ハウジングが周壁部と底部を有し、開口部において第１連通路に接続されたものであり、少なくとも周壁部に貫通孔を有しており、周壁部に設けられた貫通孔の開口割合が底部に近づくほど増加している請求項１〜５のいずれかに記載のハイブリッドインフレータ。
   
   
   
   

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