JP5667367B2 - エアバッグ装置及びこれに用いるガス発生器 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されるエアバッグ装置及びガス発生器に関する。特に、その作動性能に特徴を有するエアバッグ装置用ガス発生器の改良に関する。

自動車等の車両には、衝突事故等が発生した際に乗員がハンドルや前面ガラス等の車両内部の硬い部分に激突して負傷又は死亡することを防ぐために、ガスによりバッグを急速に膨張させ、搭乗者の危険な箇所への衝突を防ぐエアバッグシステムが搭載されている。

エアバッグシステムは、乗員の体格（例えば、座高の高さ等）や、その搭乗姿勢（例えば、ハンドルにしがみついた姿勢）等が異なる場合であっても、乗員を安全に拘束可能であることが望ましい。そこで、従来は、作動時初期の段階に於いて、乗員に対してできる限り衝撃を与えないで作動する様なエアバッグシステムの提案がなされている。

特開平８−２０７６９６号公報においては、二段階でガスを発生させ、一段目で比較的ゆっくりエアバッグを膨張させる。そして、二段目で迅速なガス発生を行わせる。そこで、２種類のガス発生剤のカプセルを用いている。しかしながら、ガス発生器内の構造が複雑であり、容器の大きさが大きくなりコスト高の要因となるという欠点を有する。
特開平８−２０７６９６号公報

又、米国特許第４，９９８，７５１号や、米国特許第４，９５０，４５８号に於いても、ガス発生器の作動機能を規制するため二つの燃焼室を設けてガス発生剤を二段階に燃焼させることが提案されている。しかしながら、この場合にも構造が複雑であり、未だ充分なものとはいえない。
米国特許第４，９９８，７５１号 米国特許第４，９５０，４５８号

更に、特開平１１−３３４５１７号公報には、ガス発生剤が収容される空間に隙間を設けることにより、作動初期の段階におけるエアバッグの衝撃力を低減させる構造が開示されている。しかしながら、本来必要とされるガス量を得ることが困難となり、乗員拘束性能が低下する恐れがある。
特開平１１−３３４５１７号公報

本発明は、上記のような状況に鑑みて成されたものであり、簡易な構造でありながら、作動初期の段階において、エアバッグモジュールへのダメージ及び乗員に対する衝撃を低減し、且つ乗員を確実に拘束可能なエアバッグ装置及びこれに用いるガス発生器を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係るエアバッグ装置用ガス発生器は、車両の衝撃によって作動するイニシエータ（点火器）と；前記イニシエータによって点火される発火剤と；前記発火剤を収容する発火剤収容室と；前記発火剤によって着火、燃焼するガス発生剤と；前記ガス発生剤を収容する燃焼室とを備える。そして、前記ガス発生剤の燃焼によって発生するガスによってエアバッグを膨張させる構造である。更に、前記発火剤収容室内には前記発火剤が充填されない空間が形成されていることを特徴とする。

本発明の第２の態様に係るエアバッグ装置は、前記ガス発生器に加えて、当該ガス発生器によって発生したガスによって膨張・展開するエアバッグとを備えたことを特徴とする。

好ましくは、前記発火剤は前記発火剤収容室内の容積に対して３０％〜５０％であり、残りは前記空間とする。

以上のような構成の本発明によれば、簡易な構造でありながら、作動初期の段階において、乗員に対してできる限り衝撃を与えないように作動し、且つ乗員を確実に拘束可能となる。

図１は、本発明の実施例に係るエアバッグ装置用ガス発生器の構造を示す概略断面図である。 図２は、本発明の実施例に係るエアバッグ装置用ガス発生器の特性を示すグラフである。 図３は、本発明の実施例に係るエアバッグ装置用ガス発生器のガス発生剤と発火剤の相対的な装填量を示す表である。 図４は、比較参考例と本発明の実施例に係るエアバッグ装置用ガス発生器の特性を示すグラフである。 図５は、比較参考例と本発明の実施例に係るエアバッグ装置用ガス発生器の特性を示すグラフである。 図６は、本発明の実施例に係るエアバッグ装置用ガス発生器の構造を示す概略断面図である。

図１は、本発明の実施例に係るエアバッグ装置用ガス発生器の構造を示す概略断面図である。本実施例に係るエアバッグ装置用ガス発生器１０は、車両の衝撃によって作動するイニシエータ（点火器）１４と；イニシエータ１４によって点火される発火剤２２と；発火剤２２を収容する発火剤収容室１６と；発火剤２２によって着火、燃焼されるガス発生剤２４と；ガス発生剤２４を収容する燃焼室１８とを備える。

本実施例に係るガス発生器１０は、ガス発生剤２４の燃焼によって発生するガスによってエアバッグを膨張させる構造である。本実施例の特徴は、発火剤収容室１６内に発火剤２２が充填されない空間を形成することである。好ましくは、発火剤２２は発火剤収容室１６内の容積に対しておよそ３０％〜５０％充填し、残りは空間とする。

なお、図１に示す状態は、例えば、自動車が走行中の様子であり、発火剤２２が沈静していない状態である。一方、例えば、自動車が停止している（非走行状態）場合には、図６に示すように、発火剤２２は下方に沈静し、発火剤収容室１６の上部に発火剤２２が充填されていない空間が拡がることになる。

ガス発生器１０は、また、上下２つのシェルからなるハウジング１２を備えている。ハウジング１２は、鋳造、鍛造、プレス加工等により成形可能である。ハウジング１２の周壁部には、例えば直径３ｍｍ程度のガス排出口２８が周方向に複数配設（例えば等間隔に１８個）されており、当該排出口２８から排出されるガスによってエアバッグ（図示せず）を膨張・展開させる構造となっている。

上述した発火剤収容室１６を形成するイグナイタカップ１６ａは、鋳造、鍛造若しくはプレス加工又は切削加工等の何れか、或いはそれらの組み合わせにより形成することができる。イグナイタカップ１６ａの中には、イニシエータ１４が設けられると共に、発火剤２２が収容される。イグナイタカップ１６ａの周壁には、燃焼室１８内のガス発生剤２４を燃焼させる元となる火炎の流路として貫通孔２６が形成されている。

ハウジング１２内には、ガス発生剤２４の着火・燃焼により発生するガスを浄化・冷却するクーラント・フィルタ２０が設けられている。クーラント・フィルタ２０は、ガス発生剤２４を取り囲んで配設され、イグナイタカップ１６ａの周囲に環状の室、即ちガス発生剤燃焼室１８を区画する。クーラント・フィルタ２０は、例えばステンレス鋼製の金網を半径方向に重ね、半径方向および軸方向に圧縮して成形することができる。

発火剤収容室１６と同様に、燃焼室１８内にガス発生剤２４の存在しない空間を形成することも可能ではあるが、あまり大きく空間（例えば、全容積の１０％以上）を形成するとガス発生量が低下してしまうため、できるだけ空間は小さい方がよい。

図２は比較参考例と本発明における実施例の実験結果を示すグラフである。図２は、発火剤収容室１６の容積に対する発火剤２２の充填率を調整したガス発生器における着火後のタンク圧力の時間変化を示す。縦軸がタンク内圧力を示し、横軸はイニシエータによって着火した瞬間からの時間経過を示す。図２中では、比較参考例１，２と実施例１、２，３を示す。

図３は、比較参考例および本発明の実施例におけるそれぞれの相対的なガス発生剤２４の充填量と発火剤２２の充填率を示す表である。

図２に示すように、本実施例の構造によると、発火剤の充填率５０%以下でガス発生器（エアバッグ装置）の作動初期の段階でのタンク圧力を比較参考例よりも低く抑えることができる。発火剤の充填率を下げることにより、タンク圧力上昇開始時間が遅れエアバッグを膨張させ乗員拘束が遅れてしまうことが懸念されるが、充填率３０%以上では問題となるほどタンク圧力上昇開始の遅れは発生しない。

一方、図２に示すように、発火剤収容室１６の容積に対して発火剤２２の充填率を下げると、タンク内圧力の最大値も比較参考例１よりも低くなる。この程度でも問題となるほど低くはない。しかし、ガス発生剤２４の充填量を増やした実施例に示されるように、ガス発生剤の量を増やすことにより比較参考例１と同等の最大値を得る事ができ、且つ作動初期の段階でのタンク内圧力を低減させることが可能であることが分かる。実施例３では、作動中期から後期にかけて十分なタンク内圧力が得られている。

なお、図２に示すタンク圧力は以下の方法によるタンク燃焼試験によって測定されたものである。内容積６０リットルのタンク(ステンレス鋼製もしくはアルミ製)内に、エアバッグ用ガス発生器を固定し、室温においてタンクを密閉後、外部着火電気回路に接続する。別にタンクに設置された圧力トランスデューサーにより、着火電気回路スイッチを入れた（着火電流印加）時間を０として、タンク内の圧力上昇変化を時間０〜１００ミリ秒の間測定する。各測定データをコンピュータ処理により最終的にタンク圧力／時間曲線として、ガス発生剤成型体の性能を評価する曲線（以下「タンクカーブ」とする）を得る。

図４、図５は本発明の実施例３に係るエアバッグ装置用ガス発生器の特性を示すグラフである。図４は、ガス発生器におけるガス発生量（マス・フロー）の時間的変位を示し、比較参考例１によるものを破線で示し、本実施例３によるものを実線で示す。図４に示すように、本実施例の構造によると、ガス発生器（エアバッグ装置）の作動初期の段階でのガス発生量を低く抑えることができる。その後、作動中期から後期にかけては十分なガス量が得られることが分かる。

図５は、ガス発生器における発生ガス温度の時間変位を示し、比較参考例１によるものを破線で示し、本実施３によるものを実線で示す。図５に示すように、本実施例の構造によると、ガス発生器（エアバッグ装置）の作動初期の段階でのガス温度を低く抑えることができる。その後、作動中期から後期にかけては概ね従来通りの挙動となることが分かる。

以上説明したように、本実施例においては、エアバッグ装置の作動初期には比較的少ないガス量、ガス温度、ガス圧によってエアバッグがマイルドに膨張する。このため、エアバッグモジュールへのダメージの軽減と乗員への加害性の低減を図ることが出来る。その後は十分なガス量、ガス温度、ガス圧によってエアバッグが膨張・展開して乗員を的確に拘束する。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想を逸脱しない範囲で種々の設計変更等が可能である。

例えば、実施例３では、ガス発生剤の量を通常充填量よりも１０％程度多く充填しているが、充填密度などの条件を満たす限りそれ以外の充填率を採用しても良い。具体的には、本発明の効果を損なわない範囲、すなわち元の標準的なガス発生剤の量に対して２０％程度以下の範囲で増量することは、十分に可能である。

１０ エアバッグ装置用ガス発生器
１２ ハウジング
１４ 点火器（イニシエータ）
１６ 発火剤収容室
１８ ガス発生剤燃焼室
２０ クーラント・フィルタ
２２ 発火剤
２４ ガス発生剤
２６ 発火剤２２のガス流路
２８ ガス排出口

Claims (3)

1. 車両に搭載されるエアバッグ装置用のガス発生器において、
   前記車両の衝撃によって作動するイニシエータ（点火器）と；
   前記イニシエータによって点火される発火剤と；
   前記イニシエータを取り囲むように前記発火剤が収容される発火剤収容室と；
   点火された前記発火剤の火炎によって着火され、燃焼するガス発生剤と；
   前記ガス発生剤を収容する燃焼室とを備え、
   前記ガス発生剤の燃焼によって発生するガスによってエアバッグを膨張させる構造であり、
   前記発火剤は前記発火剤収容室内の容積に対して３０％〜５０％であり、当該発火剤収容室の残りは前記発火剤が充填されない空間であることを特徴とするガス発生器。
2. 前記発火剤収容室の周壁には、前記燃焼室内の前記ガス発生剤を燃焼させる元となる前記火炎の流路としての貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガス発生器。
3. 請求項１又は２に記載のガス発生器と；
   当該ガス発生器によって発生したガスによって膨張・展開するエアバッグとを備えたことを特徴とするエアバッグ装置。

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