JP5462049B2

JP5462049B2 - ガス発生器

Info

Publication number: JP5462049B2
Application number: JP2010076604A
Authority: JP
Inventors: 雅之中安
Original assignee: Daicel Corp
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: CN102791537A; WO2011122510A1; US8382155B2; EP2552753A1; KR101734605B1; JP2011207326A; KR20130040170A; EP2552753B1; CN102791537B; US20110239891A1

Description

本発明は、車輌の人員拘束装置等に使用されるガス発生器に関するものである。

固形ガス発生剤を使用するガス発生器では、顆粒状、ペレット状、ディスク状など種々の形状のガス発生剤を使用している。ガス発生剤は、外部からの振動や衝撃で粉化すると表面積が増大するため、ガス発生器の出力に影響が出てくる。そのため、燃焼室内でガス発生剤が、がたつかないように固定する手段が必要になる。

特許文献１では、ハウジング構造１２内に、点火器カップ５６と発生剤カップ８４が半径方向に並べて配置されている。発生剤カップ８４内の第２室８２には、第二ガス発生剤８６と***９０が収容されている。発生剤カップ８４の側壁１００には複数のガス出口オリフィス１０４が形成されており、ガス出口オリフィス１０４を含む円筒形の側壁１００の外側壁は、筒状の感圧絶縁遮壁材１０６により覆われている。

図１に示されているとおり、第１室３４内の第一ガス発生剤３６は、リテーナ５０で保持されており、リテーナ５０は、さらに感圧絶縁遮壁材１０６の一部も押さえつけている。そして、感圧絶縁遮壁材１０６の他の部分は点火器カップ５６と発生剤カップ８４で挟み付けられているため、点火器カップ５６の方向には膨張変形できないし、点火器カップ５６側に向いた発生剤カップ８４のガス出口オリフィス１０４は開口しにくい。さらにリテーナ５０は、フィルタ４２上面と当接していることから、第１室３４への挿入量が制限されるため、第１ガス発生剤３６の充填量によっては、ガス発生剤の保持機能が充分に果たせない場合がある。

特表２００２−５０３５８４号公報

本発明は、第１燃焼室内のガス発生剤を保持するためのリテーナと、第２燃焼室と第１燃焼室とを連通するための連通孔を閉塞するためのカバー部材を有する構造のガス発生器であり、作動時において、前記リテーナと前記カバー部材が干渉せず、第１燃焼室と第２燃焼室が相互に関連することで円滑に動作できるようにしたガス発生器を提供することを課題とする。

本発明は上記課題を解決するために、
ガス排出口（14）を有するディフューザシェル（12）とクロージャシェル（13）からなるハウジング（11）の内側には第１ガス発生剤（33）が充填された第１燃焼室（31）が形成されており、
前記第１燃焼室（31）の内部には、点火室（30）を形成する点火室カップ（32）と第２燃焼室（40）を形成する第２燃焼室カップ（41）が半径方向に間隔をおいて並んで配置されており、
前記点火室カップ（32）内の点火室（30）には、第１点火器（21）が収容されており、前記点火室カップ（32）の周壁部（32c）には、作動時に前記第１燃焼室（31）と連通するための第１連通孔（34）が形成されており、
前記第２燃焼室カップ（41）内の第２燃焼室（40）には、第２点火器（25）と第２ガス発生剤（43）が収容されており、前記第２燃焼室カップ（41）の周壁部（41c）には、作動時に前記第１燃焼室（31）と連通するための第２連通孔（42）が形成されており、さらに前記第２連通孔（42）が、前記第２燃焼室カップ（41）に被せられたカップ状のカバー部材（50）により覆われており、
ハウジング（11）内には、第１開口部（62）と第２開口部（63）を有する、前記第１ガス発生剤（33）を保持するための円板状のリテーナ（60）が配置されており、
前記円板状のリテーナ（60）が、前記第１開口部（62）が前記点火室カップ（32）に嵌め込まれ、前記第２開口部（63）が前記第２燃焼室カップ（41）に嵌め込まれることで取り付けられており、前記第２燃焼室カップ（41）に被せられた前記カバー部材（50）と前記第２開口部（63）の間に環状間隙（70）が形成されている、ガス発生器を提供する。

本発明のガス発生器は、第１燃焼室内に充填された第１ガス発生剤が移動しないように保持するためのリテーナと、第２燃焼室（第２燃焼室カップ）に形成された第２連通孔を覆うカバー部材を有している。

そして、作動時において、第２燃焼室内の第２ガス発生剤が燃焼したとき、第２燃焼室（第２燃焼室カップ）を外側から包囲するカバー部材が半径方向外側へ変形することで、カバー部材で閉塞されていた第２連通孔が開口され、第２燃焼室と第１燃焼室が連通される構造である。

そして、このようなガス発生器の動作におけるカバー部材の変形は、
（I）点火室カップと第２燃焼室カップとの間に間隔が形成されていること、
（II）第２燃焼室カップに被せられたカバー部材とリテーナの第２開口部の間に間隙が形成されていること、から円滑になされるものである。

本発明のガス発生器において、上記のカバー部材の変形をより円滑にするため、カバー部材として、その開口部に切り込みが形成されているものを用いることができる。このようなカバー部材を用いることで、切り込みにおいてカバー部材が開裂するため、第２連通孔が開口され、ガスの排出経路が開放され易くなるため、第２燃焼室からの燃焼ガスの排出が円滑になされるようになる。

本発明で用いるリテーナは、点火室カップに圧入できるような構造にすることが好ましい。このような圧入できる構造にすることで、リテーナを点火器カップに嵌め込むだけで固定することができるため、作業が簡単になる。

本発明で用いるカバー部材は、第２燃焼室カップに嵌め込み易くするため、開口部が外側に拡がった拡径部を有していることが好ましい。

本発明のガス発生器は、作動前においては、リテーナの作用により、第１燃焼室内の第１ガス発生剤の移動が阻止される。
そして、作動時においては、カバー部材の作用により、第１燃焼室にて燃焼ガスが発生した場合でも、第２燃焼室内の第２ガス発生剤が着火燃焼されることはない。また、リテーナとカバー部材が干渉せず、相互に作用することで、第２燃焼室内の第２ガス発生剤が着火燃焼したときには、第２連通孔が開放され、第２燃焼室から円滑に燃焼ガスの排出がなされる。
さらに第１燃焼室内に充填されるガス発生剤の量により、リテーナの取り付け高さを調整できる。

本発明のガス発生器の軸方向断面図。図１の半径方向断面図。図１で使用したカバー部材の斜視図。図１で使用したリテーナの斜視図。図１のガス発生器の動作を説明するための図。（ａ）は別実施形態のリテーナの斜視図、（ｂ）は（ａ）の部分断面図。

以下、図面により、本発明のガス発生器について説明する。図１は本発明のリテーナを使用したガス発生器の断面図であり、図２は、図１の半径方向への断面図である（理解し易くするため、一部の表示は略している）。

図１のガス発生器１０では、ディフューザシェル１２とクロージャシェル１３とが接合部１５で溶接されて、外郭容器となるハウジング１１が形成されている。

ディフューザシェル１２の周面には、複数のガス排出口１４が設けられており、このガス排出口１４は、アルミニウム等のシールテープ１６で内側から閉塞されている。

クロージャシェル１３の底面には２つの孔が設けられており、２つの孔は、ハウジング１１の中心軸Ｘから、それぞれ半径方向外側に偏って形成されている。

一方の孔には、第１点火器カラー２２に固定された第１点火器２１が取り付けられ、他方の孔には、第２点火器カラー２６に固定された第２点火器２５が取り付けられている。

ハウジング１１内部には、筒状のフィルタ１８が配置されており、フィルタ１８の外周面とガス排出口１４及びシールテープ１６の間には筒状の間隙１７が設けられている。

フィルタ１８の内側には第１燃焼室３１が形成され、第１ガス発生剤３３が充填されている。

第１燃焼室３１内にはさらに、点火室カップ３２と第２燃焼室カップ４１が半径方向に間隔をおいて隣接配置されている。

点火室カップ３２は、開口部３２ａ、天板３２ｂ、周壁部３２ｃを有しており、開口部３２ａ側から第１点火器２１に被せた状態で第１点火器カラー２２に嵌め込まれている。点火室カップ３２は、中心軸Ｘ₁がハウジング１１の中心軸Ｘから半径方向外側に偏るように配置されている。

点火室カップ３２の周壁部３２ｃは、天板３２ｂから開口部３２ａにかけて一定の外径を有しており、複数の第１連通孔３４が形成されている。複数の第１連通孔３４は、ガス発生器１０が作動する前にはシール部材（図示せず）にて閉塞されており、ガス発生器１０の作動後には開口して、第１燃焼室３１と点火室３０とを連通させる。

図２に示すとおり、第１連通孔３４は、周壁部３２ｃのうち、第１ガス発生剤３３が多く存在する位置（筒状フィルタ１８との間隔がより大きくなるような位置）に形成されている。

点火室カップ３２内は点火室３０となり、点火室３０の第１点火器２１を除いた空間には、公知のエンハンサやガス発生剤が伝火薬３５として充填されている。

第２燃焼室カップ４１は、開口部４１ａ、天板４１ｂ、周壁部４１ｃを有しており、開口部４１ａ側から第２点火器２５に被せた状態で第２点火器カラー２６に嵌め込まれている。第２燃焼室カップ４１は、中心軸Ｘ₂がハウジング１１の中心軸Ｘから半径方向外側に偏るように配置されている。

第２燃焼室カップ４１の周壁部４１ｃは、天板４１ｂから開口部４１ａにかけて一定の外径を有しており、２つの第２連通孔４２が形成されている。

図２に示すとおり、２つの第２連通孔４２（４２ａ、４２ｂ）は、周壁部４１ｃのうち、第１ガス発生剤３３が多く存在する位置（筒状フィルタ１８との間隔がより大きくなるような位置）に形成されている。なお、第２連通孔４２は、高さ位置を異ならせて形成することができるため、全体では２つを超える数（例えば合計で４〜１０個）を形成することができる。

２つの第２連通孔４２（４２ａ、４２ｂ）は、点火室カップ３２の中心軸Ｘ₁と第２燃焼室カップ４１の中心軸Ｘ₂を結ぶ線Ｙに対して対称となる位置に形成されている。なお、線Ｙは、第２連通孔４２ａ、４２ｂの中間点と中心軸Ｘ₂を結ぶ線とも一致している。

中心軸Ｘ₂と第２連通孔４２ａの中心を結ぶ線と線Ｙがなす角度（α₁）と、中心軸Ｘ₂と第２連通孔４２ｂの中心を結ぶ線と線Ｙがなす角度（α₂）は同一であり、α₁＝α₂＝１５〜４５°の範囲内にすることができる。

第２燃焼室カップ４１内部は第２燃焼室４０となり、公知の第２ガス発生剤４３が充填されている。

第２燃焼室カップ４１の天板４１ｂ側から、カップ状のカバー部材５０が被せられている。

カップ状のカバー部材５０は、図１、図３（カバー部材５０の斜視図）に示すように、底部５１、開口部５２、周面部５３を有しており、第２燃焼室カップ４１の天板４１ｂとカバー部材５０の底部５１が当接した状態となっている。カバー部材５０は、肉厚が０．４ｍｍの鉄製のものであり、底部５１は中心部を含む一部が開口していてもよい。

第２燃焼室カップ４１の第２連通孔４２（４２ａ、４２ｂ）は、カバー部材５０により外側から覆われており、第２燃焼室カップ４１の周壁部４１ｃとカバー部材５０の周面部５３は密着されている。

カバー部材５０は、開口部５２近傍の周面部５３には、外径が大きくなった拡径部５４が形成されており、さらに拡径部５４には三角形状の切り込み５５が形成されている。

切り込み５５は、第２連通孔４２ａ、４２ｂと当接するカバー部材５０の面の反対面側の拡径部５４に形成されていればよいが、図３に示すように、第２連通孔４２ａ、４２ｂの両方から最も遠い位置（図２で示す線Ｙとカバー部材５０が交わる位置）の拡径部５４に形成されている。周面部５３には、切り込み５５の頂点の延長線上に延びるスコアー（脆弱部）５６を形成してもよい。

なお、カバー部材５０に切り込み５５を形成したときには、第２燃焼室カップ４１に被せたカバー部材５０が回転して切り込み５５の位置が変化しないようにするため、カバー部材５０の底部５１がハウジング１１の天井面に圧接されるようにしたり、第２燃焼室カップ４１の天板４１ｂに凹凸を形成したりすることで、前記回転を防止してもよい。

第１燃焼室３１には、第１ガス発生剤３５の移動を阻止するためのリテーナ６０が配置されている。

リテーナ６０は、図４に示すように、ベース部６１、点火室カップ３２を貫通させるための第１開口部６２、第２燃焼室カップ４１を貫通させるための第２開口部６３を有している。
さらに第１開口部６２の周縁には、図１のディフューザシェル１２側に突き出された第１環状壁６４が形成されており、ベース部６１の周縁には、図１のディフューザシェル１２側に突き出された第２環状壁６５が形成されている。第１環状壁６４の高さは、第２環状壁６５よりも高くなっている。

リテーナ６０は、第１開口部６２が点火室カップ３２に嵌め込まれ、第２開口部６３が第２燃焼室カップ４１（カバー部材５０）に嵌め込まれている。

第１開口部６２の第１環状壁６４の内径は、点火室カップ３２の周壁部３２ｃの外径よりも僅かに小さくなるように調整されているため、第１環状壁６４が周壁部３２ｃに対して圧接されている（押しつけられた状態で当接されている）。このように第１環状壁６４と周壁部３２ｃが圧接状態になるようにすることで、第１燃焼室３１内においてリテーナ６０全体が固定される。

第２開口部６３の内径は、第２燃焼室カップ４１に被せられたカバー部材５０の外径より大きくなるように調整されており、第２開口部６３の内周縁とカバー部材５０の周面部５３との間には環状間隙７０が形成されている。

リテーナ６０の第２環状壁６５は、フィルタ１８の内周面との間に、第１ガス発生剤３３が通過しない大きさの間隔をおいて配置されているが、当接されていてもよい。

次に、図１のガス発生器１０の動作を説明する。なお、第１点火器２１と第２点火器２５は、衝突時の衝撃の程度に応じて、第１点火器２１のみが作動する場合、第１点火器２１が先に作動して第２点火器２５が遅れて作動する場合、第１点火器２１と第２点火器２５が同時に作動する場合があるが、以下においては、第１点火器２１が先に作動して第２点火器２５が遅れて作動する場合について説明する。

作動前においては、リテーナ６０の作用により、第１燃焼室３１内の第１ガス発生剤３３の移動が阻止されている。
自動車が衝突して衝撃を受けたとき、コントロールユニットからの作動信号を受け、第１点火器２１が作動点火して、点火室３０内部の伝火薬３５を着火燃焼させる。
そして燃焼生成物（高温ガスや火炎等）は、第１連通孔３４を通って第１燃焼室３１に入り、第１ガス発生剤３３を着火、燃焼させて燃焼ガスを発生させる。
このとき、第２燃焼室カップ４１に形成された第２連通孔４２は、カバー部材５０で閉じられており、上記燃焼ガスによって第２燃焼室４０内の第２ガス発生剤４３が着火燃焼されることはない（図５（ａ）に示す状態）。

第１燃焼室３１内の第１ガス発生剤３３から発生した燃焼ガスは、フィルタ１８を通って濾過及び冷却された後、シールテープ１６を破り、ガス排出口１４から排出される。

第１点火器２１から遅れて第２点火器２５が作動点火し、第２燃焼室４０内の第２ガス発生剤４３が着火燃焼し、燃焼ガスが発生する。
この燃焼ガスにより、第２連通孔４２（４２ａ、４２ｂ）を閉塞しているカバー部材５０の周面部５３は、半径方向外側に押されて変形し、図３で示す切り込み５５に対して引張応力が作用するため、そこから容易に開裂する（図５（ｂ）で示す状態）。
このとき、リテーナ６０の第２開口部６３とカバー部材５０（周面部５３）との間には環状間隙７０が形成されており、さらに点火室カップ３２と第２燃焼室カップ４１との間にも間隙が形成されているため、カバー部材５０の変形による開裂が阻害されることはない。

その結果、第２燃焼室カップ４１とカバー部材５０との間にガス通路となる隙間８０（図５（ｂ）参照）が形成される。この間隙８０を通り、ガスはクロージャシェル１３側（図１の下向き）に流れ、第１燃焼室３１へ到達する。このように燃焼ガスは、第２燃焼室カップ４１とカバー部材５０に接触しながら流れることから冷却され、含まれる燃焼残渣が捕捉されるため、フィルタ１８にまで至る燃焼残渣量が減少される。

リテーナ６０は、第１環状壁６４を点火器カップ３２の周壁部３２ｃに圧入して取り付けるものであるため、第１ガス発生剤３３の充填量により、圧入深さ（軸方向における高さ位置）を調整することができる。このため、１つの部品（１つのリテーナ６０）で、広い範囲の出力性能のガス発生器が提供できる。

なお、本発明のリテーナ６０は、図１のような第１燃焼室３１を区画する部材としてフィルタ１８を使用したガス発生器以外にも、フィルタ１８の代わりに筒状のリング部材で燃焼室を区画したガス発生器にも使用することができる。

次に、図６により、別実施形態のリテーナ１６０について説明する。図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は部分断面図である。

リテーナ１６０は、図４に示すリテーナ６０とは一部構造が異なるものであるが、図４に示すリテーナ６０と同様に図１に示すようにして使用される。

リテーナ１６０は、図６（ａ）に示すように、ベース部１６１、点火室カップ３２を貫通させるための第１開口部１６２、第２燃焼室カップ４１を貫通させるための第２開口部１６３を有している。
さらに第１開口部１６２の周縁には、図１のディフューザシェル１２側に突き出された第１環状壁１６４が形成されており、ベース部１６１の周縁には、図１のディフューザシェル１２側に突き出された第２環状壁１６５が形成されている。第１環状壁１６４の高さは、第２環状壁１６５よりも高くなっている。

第１環状壁１６４は、図６（ｂ）に示すように、ディフューザシェル１２側（ベース１６１側とは反対側）になるほど内径が小さくなっている（φＡ＜φＢ）。

第１環状壁１６４には、図４のリテーナ６０とは異なり、周方向に等間隔で複数のＶ字状の切り込み１７０が形成されている。切り込み１７０は、ディフューザシェル１２側（ベース１６１側とは反対側）に向かって幅が大きくなっている。

第１環状壁１６４の内径を上記のように変化させ、切り込み１７０を入れることで、第１環状壁１６４に弾性力を付与でき、それにより、第１開口部１６２を点火室カップ３２に対して挿入しやすくできる。

次に、図１で示すガス発生器１０の組立方法の一実施形態を説明する。
まず、クロージャシェル１３の２つの穴に対して、第１点火器カラー２２に固定された第１点火器２１と、第２点火器カラー２６に固定された第２点火器２５を固定する。
次に、第１点火器カラー２２に点火室カップ３２（伝火薬３５が充填されている）を嵌め込んで固定し、第２点火器カラー２６に第２燃焼室カップ４１（第２ガス発生剤４３が充填されている）を嵌め込んで固定する。
次に、第２燃焼室カップ４１にカバー部材５０を被せる。なお、前工程において、第２燃焼室カップ４１にカバー部材５０を被せたものを、第２点火器カラー２６に嵌め込んでもよい。
次に、筒状フィルタ１８を配置した後、第１ガス発生剤３３を充填する。
次に、リテーナ６０を、第１開口部６２を点火室カップ３２に圧入して嵌め込み、第２開口部６３を第２燃焼室カップ４１に嵌め込んで取り付ける。このとき、第１環状壁６４を点火室カップ３２に対して圧入することで、第１環状壁６４と点火室カップ３２を圧接状態にする。この手順のみにより、リテーナ６０が固定でき、リテーナ６０の第２環状壁６５により、フィルタ１８の位置が決まる。
次に、ディフューザシェル１２を被せて、接合部１５を溶接して一体化する。

本発明のガス発生器１０は、リテーナ６０を取り付けるとき、第１環状壁６４を点火室カップ３２に対して圧入するだけで固定できる。このため、リテーナ６０と他の部材との取り付け状態を調整する必要が無くなり、作業が非常に簡単になる。

１０ガス発生器
１１ハウジング
１２ディフューザシェル
１３クロージャシェル
１４ガス排出口
１８筒状フィルタ
２１第１点火器
２５第２点火器
３０点火室
３１第１燃焼室
３２点火室カップ
３３第１ガス発生剤
３４第１連通孔
４０第２燃焼室
４１第２燃焼室カップ
４２第２連通孔
４３第２ガス発生剤
５０カバー部材
６０リテーナ

Claims

ガス排出口（14）を有するディフューザシェル（12）とクロージャシェル（13）からなるハウジング（11）には第１ガス発生剤（33）が充填された第１燃焼室（31）が形成されており、
前記第１燃焼室（31）の内部には、点火室（30）を形成する点火室カップ（32）と第２燃焼室（40）を形成する第２燃焼室カップ（41）が半径方向に間隔をおいて並んで配置されており、
前記点火室カップ（32）内の点火室（30）には、第１点火器（21）が収容されており、前記点火室カップ（32）の周壁部（32c）には、作動時に前記第１燃焼室（31）と連通するための第１連通孔（34）が形成されており、
前記第２燃焼室カップ（41）内の第２燃焼室（40）には、第２点火器（25）と第２ガス発生剤（43）が収容されており、前記第２燃焼室カップ（41）の周壁部（41c）には、作動時に前記第１燃焼室（31）と連通するための第２連通孔（42）が形成されており、さらに前記第２連通孔（42）が、前記第２燃焼室カップ（41）に被せられたカップ状のカバー部材（50）により覆われており、
ハウジング（11）内には、第１開口部（62）と第２開口部（63）を有する、前記第１ガス発生剤（33）を保持するための円板状のリテーナ（60）が配置されており、
前記円板状のリテーナ（60）が、前記第１開口部（62）が前記点火室カップ（32）に嵌め込まれ、前記第２開口部（63）が前記第２燃焼室カップ（41）に嵌め込まれることで取り付けられており、前記第２燃焼室カップ（41）に被せられた前記カバー部材（50）と前記第２開口部（63）の間に環状間隙（70）が形成されている、ガス発生器。
前記カバー部材が、開口部に切り込みが形成されているものであり、
前記切り込みが、前記カバー部材が前記第２連通孔と当接する面とは反対面側に形成されている、請求項１記載のガス発生器。
前記円板状のリテーナが、前記第１開口部の周囲に形成された第１環状壁を有しており、前記第１環状壁の内周面が前記点火室カップの周壁部外面に圧接されることで固定されている、請求項１又は２記載のガス発生器。
前記円板状のリテーナが、前記第１開口部の周囲に形成された第１環状壁を有しており、前記第１環状壁の内周面が前記点火室カップの周壁部外面に圧接されることで固定されており、
前記第１環状壁が、前記ディフューザシェル側に伸ばされ、内径が前記ディフューザシェル側方向に小さくなるように形成されたものであり、さらに円周方向に間隔をおいて切り込みを有している、請求項１〜３のいずれか１項記載のガス発生器。