JP4700844B2 - ガス発生器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等に用いられるガス発生に関し、特に、自動車の運転席側のエアバッグに用いられるガス発生器に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車の衝突時に生じる衝撃から乗員を保護するため、急速にエアバッグを膨張展開させるガス発生器は、ステアリングホイール内やインストルメントパネル内に装着されたエアバッグモジュールに組み込まれている。そして、ガス発生器は、コントロールユニット(作動器)からの通電によって点火器(スクイブ)を発火し、この火炎によりガス発生剤を燃焼させて、多量のガスを急激に発生させるものである。
【0003】
この種のガス発生器のうち主に運転席側エアバッグに用いられるガス発生器としては、従来から、例えば、図5に示すものが多く使用されている。図5に示すように、短尺円筒状のハウジング55を有するガス発生器50は、点火器51の点火によって、装填筒体52内の伝火剤53が着火し、装填筒体52に形成された火炎噴出口54から火炎が放出される。火炎噴出口54からの火炎によってハウジング55内に装填されているガス発生剤56が燃焼し、フィルター材57を通過してガス放出孔58からガスが放出されてエアバッグを膨張させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
近年、環境性や安全性の要請によりガス発生剤が、アジ化ソーダを使用したアジ化系のものから含窒素有機化合物系のものに変換される方向にある。ところが、含窒素有機化合物系のガス発生剤は、アジ化系のガス発生剤に比べ着火しにくく、アジ化系のガス発生剤に比較して火炎力を高めてガス発生剤を着火させる必要がある。そのため、点火器51からの火炎の熱エネルギーを高めるために伝火剤53の装填量を多くする必要があった。そのため、ガス発生器の小型化に対して問題となっていた。
【0005】
本発明は、係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、伝火剤の装填量を多くすることなく確実にガス発生剤を着火できるガス発生器を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来のガス発生器では軸中心部に設けられた着火手段が、周方向に火炎を噴出するため、ガス発生剤を着火させる力が希釈化されてしまうことが問題であることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。すなわち、前記課題を解決するための本発明の請求項1に記載のガス発生器は、着火手段が設けられるイニシエータシェルと、これを閉鎖するクロージャシェルとの2つのシェルで構成される短尺円筒状のハウジングと、前記ハウジングの内周に周方向にわたって設けられたフィルター材と、前記フィルター材の内周に形成される燃焼室内に装填され、着火、燃焼によりガスを発生するガス発生剤と、を備え、内部に前記ガス発生剤を着火させる着火手段を備え、該着火手段からの火炎が前記燃焼室内に噴出する火炎噴出口が形成された装填筒体が前記イニシエータシェルに設けられた1筒式のガス発生器であって、前記装填筒体内には伝火剤が装填されており、前記火炎噴出口からの火炎が、前記ハウジングの前記クロージャシェルに向かう噴出方向となることを特徴とする。このような構成によると、最小限のフィルター材によって本来の集塵及び冷却機能が発揮できる。
また、着火手段となる装填筒体の上方に装填されているガス発生剤を選択的に着火させ、そのガス発生剤の燃焼熱によって、燃焼室内の他のガス発生剤を着火させるため、効率良くガス発生剤を着火させることができる。
【0007】
また、請求項2に記載のガス発生器は、請求項1において、前記装填筒体は、側筒部と底部とで構成された有底筒状をし、前記底部が前記クロージャシェルに対向するように配置され、前記底部に前記火炎噴出口が形成されているものである。
装填筒体の底部のみから火炎を噴出させるため、側筒部から噴出させる場合に比べ、噴出箇所が限定される。このため、着火手段内に装填する伝火剤量を少なくすることが可能となり、ガス発生器の小型化が可能となる。
【0008】
また、請求項3に記載のガス発生器は、請求項1又は2において、前記フィルター材と、前記装填筒体との間に仕切り板が設けられ、前記仕切り板によって前記燃焼室が不完全に仕切られているものである。
このような構成によると、仕切り板によって区画された空間内に着火手段からの火炎がこもり、まず、仕切り板によって区画された空間(仕切り板よりも装填筒体側の空間を意味する)に装填されているガス発生剤が先に確実に着火し、これからの熱とガスが燃焼室内のガス発生剤へと伝播するため、燃焼室内でのガス発生剤全体を着火させることができる。
仕切り板によって区画された空間に着火手段からの熱エネルギーがこもるため、効率良くガス発生剤を着火させることができる。また、着火手段内に装填する伝火剤の量を少なくすることが可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態の一例を説明する。図1は、本発明に係るガス発生器の一実施形態例を示す断面図である。図1に示すガス発生器1は、着火手段が設けられたイニシエータシェルとなる下蓋2bと、これを閉鎖するクロージャシェルとなる上蓋2aとで短尺円筒状のハウジング2が構成されている。ハウジング2内に、中心から、順に点火器9及び伝火剤17を内部に備える装填筒体16で構成される着火手段20、ガス発生剤13、フィルター材11が配置されてなる。これら上蓋2aと、下蓋2bは、鉄又は鋼等の金属材によって形成されている。使用される鉄又は鋼は、一般に鍛造や、絞り加工、プレス成形等に用いられる錬鉄、鉄、鋼、合金鋼等であれば、特に、限定されない。
【0010】
上蓋2aは、天盤3と、その全周縁から下方に延設され且つ多数のガス放出口4が設けられている側筒5と、からなる。
【0011】
下蓋2bは、底盤6と、その全周縁から上方に延設された側筒7と、側筒7から水平外向きに延設し、図示しないエアバッグモジュールが取り付けられるフランジ8とからなる。底盤6の中央には、点火器9をかしめ固定する点火器保持部10が一体に形成されている。
【0012】
これら、上蓋2aと下蓋2bは、部分的な加圧流動の繰り返しにより成形されている。ここで、部分的な加圧流動の繰り返しとは、一般的な鍛造加工や絞り加工等を部分的に繰り返すことをいう。したがって、上蓋2aと下蓋2bは、一枚の板状の鉄又は鋼若しくは、一片のブロック状の鉄又は鋼から、各部分に相当する金型等を使用し、鍛造加工、絞り加工、プレス加工等を組み合わせて成形されたものである。
【0013】
このようにして成形された上蓋2aと下蓋2bは、側筒5と側筒7とで接合されて1筒式の短尺円筒状のハウジング2を形成している。ここで接合方法としては、電子ビーム溶接、レーザ溶接や摩擦圧接等が使用できる。
【0014】
ハウジング2内には、フィルター材11が側筒部(側筒5、側筒7)に沿って上蓋2aから下蓋2bまで介装され、上蓋2aの天盤3内側に配設される押え蓋部材12によって保持されている。フィルター材11の内周には燃焼室Sが形成され、ガス発生剤13が装填されている。
【0015】
ハウジング2内の略中央には、側筒部16aと底部16bとで構成された装填筒体16が、内部に伝火剤17を装填して、下蓋2bに形成された点火器保持部10に嵌合されて、点火器9とともに着火手段20を構成している。
【0016】
また、フィルター材11の内側下端には、断面L字形のリング部材14が外周縁部でフィルター材11と、内周端部で装填筒体16と当接配置されている。押え蓋部材12とリング部材14は、共にガス発生器1が作動した時にハウジング2が変形した場合にハウジング2内面とフィルター材11との隙間から、発生ガスが流出するのを防止する役目を果たす。尚、上蓋2aの側筒5に設けられた多数のガス放出口4の内側にはシール部材(アルミ箔部材等)15が貼着され、ハウジング2内の気密性を確保している。
【0017】
着火手段20を構成する装填筒体16は、側筒部16aと、底部16bとで構成された有底筒状をしている。装填筒体16は、下蓋2bに一体に形成された点火器保持部10に嵌合されている。そして、底部16bの中央部に火炎噴出口18が形成されており、装填筒体16からの火炎が上蓋2aに向って噴出されるようになっている。なお、火炎噴出口18は、火炎が上蓋2aに向って噴出されるように形成されていれば良く、底部16bに複数個設けられていても良い。また、底部16bと側筒部16aとの角部に設けられていても良い。
【0018】
また、装填筒体16は、本実施形態で示すような有底筒状の形状に限定されるものではなく、例えば、火炎噴出口18をクロージャシェル方向に向って開口するように形成したものであれば、半球状や円錐状とすることもできる。
【0019】
次に、図1に示すガス発生器1の組立作業の要領を同図に基づき説明する。先ず、下蓋2bの点火器保持部10に図示しないパッキンを添接して点火器9をかしめ固定する。そして、内部に伝火剤17が装填された装填筒体16を点火器保持部10に篏合する。次いで、リング部材14を挿入配置し、フィルター材11を挿入する。このフィルター材11の内側にガス発生剤13を充填し、押え蓋部材12を配置する。最後にガス放出口4をシール部材15で密閉した上蓋2aをかぶせ、下蓋2bと上蓋2aを接合すれば、図1に示すガス発生器1が得られる。
【0020】
次に、本実施形態例のガス発生器の作動を図1を参照しつつ説明する。車輌内に配置された衝突検知装置が、車輌の衝突を検知すると、その検知信号によって点火器9を点火し、その着火炎によって装填筒体16内の伝火剤17が着火される。伝火剤17によって点火器9からの火炎の熱エネルギーが高められた火炎は、装填筒体16の底部16bに形成された火炎噴出口18から噴出される。火炎噴出口18からの火炎は、ハウジング2のクロージャシェルである上蓋2a方向に向って噴出され、装填筒体16の上方の空間S1に位置するガス発生剤13を選択的に燃焼する。そして、これら先に燃焼されるガス発生剤13の燃焼熱によって、燃焼室S内の他の空間S2に位置するガス発生剤13が燃焼する。
【0021】
また、このように、火炎がフィルター材11に直接あたらないためにフィルター材11の損傷を防止することができる。さらに、火炎噴出口18からの火炎がハウジング2の上蓋2a方向に噴出し、装填筒体16の上方の空間S1に位置するガス発生剤13を選択的に着火させ、そのガス発生剤13の燃焼熱によって、燃焼室S内の他の空間S2に装填されている他のガス発生剤13を着火させるため、火炎噴出口18からの火炎を効率良くガス発生剤13の着火に用いることができる。このため、装填筒体16内に装填する伝火剤17の量を少なくすることが可能となり、ガス発生器1の小型化が可能となる。
【0022】
ここで、本発明で使用しうるガス発生剤としては、テトラゾール系化合物、トリアゾール系化合物、アゾジカルボン酸アミド系化合物、グアニジン系化合物等の含窒素有機化合物を燃料とし、これに硝酸塩、オキソハロゲン酸塩等の酸化剤を添加混合してなる有機化合物系ガス発生剤を例示することができる。
【0023】
なお、本発明のガス発生器は、前述の実施形態例に限定されるものではなく、例えば、図2に示すように、装填筒体16の底部16bに火炎噴出口18を形成し、フィルター材11との間に仕切り板19を設けることもできる。これによって、燃焼室Sが、仕切り板19の内周と装填筒体16の底部16bとに囲まれた空間S1と、その他の空間S2とに区画され、空間S1内のガス発生剤13をより一層効率良く着火させることができる。なお、図2において、図1と同一の部材には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0024】
図2において、仕切り板19をフィルター材11と装填筒体16との間に位置するように、押え蓋部材12に形成することによって、火炎噴出口18からの火炎が、仕切り板19によって効率的に空間S1内にこもり、この空間S1内に位置するガス発生剤13を選択的に着火する。そして、空間S1内のガス発生剤13の着火による燃焼熱によって、燃焼室Sの空間S2内に装填されている他のガス発生剤13が着火する。これによって、ハウジング2内のガス圧が上昇して所定の圧力に達すると、シール部材15が破裂し、ガス放出口4から高圧のガスが噴出し、エアバッグ(図示せず)を瞬時に膨張展開させる。
【0025】
このように、火炎噴出口18から噴出される火炎は、仕切り板19と装填筒体16とによって効率的に空間S1内に火炎がこもり、空間S1内に位置するガス発生剤13を選択的に着火させ、そのガス発生剤13の燃焼熱によって、空間S2内に装填されている他のガス発生剤13を着火させるため、火炎噴出口18からの火炎を効率良くガス発生剤13の着火に用いることができる。このため、装填筒体16内に装填する伝火剤17の量を少なくすることが可能となり、ガス発生器1の小型化が可能となる。
【0026】
また、このように押え蓋部材12に仕切り板19を設けることによって、図3に示すように、火炎噴出口18を装填筒体16の底部16b以外に、火炎噴出口18aを装填筒体16の側筒部16aに設けることも可能となる。この場合、装填筒体16の側筒部16aに設けられた火炎噴出口18aのフィルター材11に向う投影面上に仕切り板19を介在するようにする。このような構成とすることによって、装填筒体16の底部16bの火炎噴出口18からの火炎及び側筒部16aの火炎噴出口18aからの火炎は、仕切り板19によって、直接フィルター材11にあたることがなく、フィルター材11を保護できる。また、仕切り板19によって効率的に空間S1内に火炎がこもるため、前述と同様の効果を得ることができ、装填筒体16に装填する伝火剤17の装填量を少なくすることが可能となり、ガス発生器1の小型化が可能となる。
なお、クロージャシェルに向って火炎を噴出できるのであれば、仕切り板19はなくともよい。
【0027】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
(実施例1)
含窒素有機化合物成分として硝酸グアニジン:53.0重量部、酸化剤成分として硝酸ストロンチウムを主剤とした硝酸塩:43.6重量部、バインダとして酸性白土:3.0重量部、及び滑剤としてステアリン酸マグネシウム:0.4重量部をV型混合機により乾式混合した。その後、回転式打錠機で直径6.1mm、高さ1.5mmの形状にプレス成形し、105℃で15時間乾燥させ、本実施例に用いるガス発生剤組成物の錠剤を得た。この錠剤を、図1に示すインフレータ構造のガス発生器に36g装填した。また、伝火薬としてはボロン硝石を0.8g使用した。このガス発生器を内容積60リットルの容器に取り付けた後、ガス発生器を作動させ、容器内にガスを放出させて、容器内圧力の時間変化の測定を行った。
【0028】
(実施例2)
図2に示すガス発生器を使用した以外、実施例1と同様のガス発生剤、伝火薬を用いて60リットルタンク試験を行なった。
【0029】
(比較例1)
図5に示すガス発生器を使用した以外、実施例1と同様のガス発生剤、伝火薬を用いて60リットルタンク試験を行なった。
【0030】
表1及び図4に60リットルタンク試験の試験結果をまとめて示す。
【0031】
【表1】
【0032】
表1及び図4より、火炎噴出口からの火炎がハウジングのクロージャシェル方向に噴出する図1及び図2に示すガス発生器ではガス発生剤の着火遅れなく、圧力が立ち上がっている。また、作動後のフィルター材は損傷のないことが、確認された。しかしながら、火炎噴出口からの火炎の噴出方向が変えられず、ハウジングの周方向に位置するフィルター材方向に噴出される図5に示すガス発生器では、着火遅れが発生し、この状態では乗員保護性能が好ましくなく、伝火薬を増量する必要がある。
【0033】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係るガス発生器によると、少ない伝火剤の量であっても、効率良く確実にガス発生剤を着火させることが可能となるため、ガス発生器の小型化及び低コスト化が可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るガス発生器の一実施形態例の断面概略図である。
【図2】本発明に係るガス発生器の他の実施形態例の断面概略図である。
【図3】本発明に係るガス発生器の他の実施形態例の断面概略図である。
【図4】60リットルタンク試験結果を示す図である。
【図5】従来のガス発生器の一例を示す断面概略図である。
【符号の説明】
S 燃焼室
S1,S2 空間
1 ガス発生器
2 ハウジング
2a 上蓋(クロージャシェル)
2b 下蓋(イニシエータシェル)
3 天盤
4 ガス放出孔
5 側筒
6 底盤
7 側筒
8 フランジ部
9 点火器
10 点火器保持部
11 フィルター材
12 押え蓋部材
13 ガス発生剤
14 リング部材
15 シール部材
16 装填筒体
16a 側筒部
16b 底部
17 伝火剤
18 火炎噴出口
19 仕切り板
20 着火手段
Claims (3)
- クロージャシェルとイニシエータシェルとで構成される短尺円筒状のハウジングと、
前記ハウジングの内周に周方向にわたって設けられたフィルター材と、
前記フィルター材の内周に形成される燃焼室内に装填され、着火、燃焼によりガスを発生するガス発生剤と、を備え、
内部に前記ガス発生剤を着火させる着火手段を備え、該着火手段からの火炎が前記燃焼室内に噴出する火炎噴出口が形成された装填筒体が前記イニシエータシェルに設けられた1筒式のガス発生器であって、
前記装填筒体内には伝火剤が装填されており、
前記火炎噴出口からの火炎が、前記ハウジングの前記クロージャシェルに向かう噴出方向となることを特徴とするガス発生器。 - 前記装填筒体は、側筒部と底部とで構成された有底筒状をし、前記底部が前記クロージャシェルに対向するように配置され、前記底部に前記火炎噴出口が形成されている請求項1に記載のガス発生器。
- 前記フィルター材と、前記装填筒体との間に仕切り板が設けられ、前記仕切り板によって前記燃焼室が不完全に仕切られている請求項1又は2に記載のガス発生器。
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