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