JPH09478U - ハイブリッド膨張器 - Google Patents
ハイブリッド膨張器Info
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 高圧ガス用の円筒形貯蔵室を有するハイブリ
ッド膨張器を提供する。 【解決手段】 ガス発生器は、高圧下で不活性ガスを蓄
積した室、散気室並びに発火ヒータおよび起爆剤のある
室を有する。電気信号を受信すると起爆剤は発火装薬を
燃焼する。発火ヒータの燃焼室内の圧力が上昇して貯蔵
室の圧力の限界を越えると、肩部の発火ノズルオリフィ
スを保護するプラグが外れ、続いて金属隔壁が圧力差の
生じる方向において該圧力差のために支持できずに薄い
金属密閉隔壁が破裂する。発火材の燃焼による高温ガス
と微粒子は貯蔵室内の急速な圧力上昇を引き起こす貯蔵
ガスを加熱する。貯蔵室の圧力が散気装置と貯蔵室の間
の薄い金属ディスクの構造的に許容できる限界を越える
と、金属ディスクは燃焼ガスが散気装置オリフィスを通
ってエアバッグ組立体に発散するよう破裂する。
ッド膨張器を提供する。 【解決手段】 ガス発生器は、高圧下で不活性ガスを蓄
積した室、散気室並びに発火ヒータおよび起爆剤のある
室を有する。電気信号を受信すると起爆剤は発火装薬を
燃焼する。発火ヒータの燃焼室内の圧力が上昇して貯蔵
室の圧力の限界を越えると、肩部の発火ノズルオリフィ
スを保護するプラグが外れ、続いて金属隔壁が圧力差の
生じる方向において該圧力差のために支持できずに薄い
金属密閉隔壁が破裂する。発火材の燃焼による高温ガス
と微粒子は貯蔵室内の急速な圧力上昇を引き起こす貯蔵
ガスを加熱する。貯蔵室の圧力が散気装置と貯蔵室の間
の薄い金属ディスクの構造的に許容できる限界を越える
と、金属ディスクは燃焼ガスが散気装置オリフィスを通
ってエアバッグ組立体に発散するよう破裂する。
Description
【0001】
本考案はエアバッグの膨張器、特にハイブリッド膨張器として知られているタ イプの膨張器に関する。
【0002】
膨張制止システムにおいて用いられるエアバッグを膨張する技術として多くの タイプの膨張器が開示されている。一つ目のタイプは多量の貯蔵圧縮ガスを利用 し、そのガスを選択的に解放してエアバッグを膨張させるものである。二つ目の タイプは点火の際にエアバッグを膨張させるのに十分な大量のガスを発生させる 燃焼ガス発生材からガスの源を得るものである。三つ目のタイプは貯蔵圧縮ガス とガス発生材とを組み合わせてエアバッグ膨張ガスを得るものである。
【0003】
このように提案されているハイブリッド膨張器には欠点がある。これらにおい て金属対ガラスの密封または高圧密封を保持するためには複雑なシール法が必要 であり、および/またはエアバッグに流通路を開くためには(機械的なまたは花 火的な)作動手段を必要とする。多くのハイブリッド膨張装置は高温ガスが後に 続く低温膨張ガスを分配する。これはエアバッグ駆動装置としては不利である。 さらに一般的にはハイブリッド膨張器で用いられる終端散気装置はモジュールの パッキングを困難にする。
【0004】 したがって上記欠点を克服するためにハイブリッド膨張器を改善する必要およ び需要がある。本考案はこれらに関して存在する技術な格差を埋めるために考案 されたものである。
【0005】 本考案の目的は金属対ガラスのシールまたは高圧密封を保持するのに複雑なシ ール法を必要としないハイブリッド膨張器を提供することにある。 本考案の他の目的は膨張ガスをエアバッグへ流すための流通路を開くための( 機械的または花火的な)作動手段を必要としないハイブリッド膨張器を提供する ことにある。 本考案の更なる目的は熱せられたガスをエアバッグに完全に分配するエアバッ グ膨張器を提供することにある。
【0006】 さらに本考案の他の目的はこの様に改善されたハイブリッド膨張器と共に用い る中心に配置された散気装置を提供することにあり、これによりハイブリッド膨 張器において一般的に用いられる端部型散気装置に比べてモジュール内における パッキングが容易になる。
【0007】
本考案の上記および他の目的を達成するために、中空円筒状スリーブ内に高圧 の膨張ガスを貯蔵した貯蔵室を有すると共に該貯蔵室内に発火ヒータを設け、該 発火ヒータが発火剤を充填した燃焼室と、該燃焼室を貯蔵室内へ連通するノズル オリフィスと、該ノズルオリフィスの貯蔵室側開口端を閉鎖する隔壁とを具備す るハイブリッド膨張器において、前記隔壁の裏面と当接し且つ発火剤が点火され たときにノズルオリフィスから貯蔵室内に抜け出るプラグを発火剤と隔壁との間 のノズルオリフィス内において支持する。 また、上記および他の目的を達成するために、高圧下で不活性ガス、例えばア ルゴンまたは窒素を2000〜4000psi(140〜280kg/cm2 ) で貯蔵する長くてほぼ円筒形の貯蔵室を有するハイブリッドガス膨張器が提供さ れる。またハイブリッドガス膨張器は硝酸カリウムホウ素(BKNO3 )の微粒 混合物や貯蔵ガスを加熱する他の適当な発火材料を利用する燃焼室を有する発火 ヒータを有する。貯蔵室と膨張器の散気装置との間の圧力シールを得るために以 下では第二隔壁と呼ぶ薄い金属隔壁が用いられる。散気装置はエアバッグ装置内 へガスを均一に分配するための複数のガスオリフィスを有する。ガス貯蔵室は、 以下では第一隔壁と呼ぶ薄い金属隔壁により発火ヒータの燃焼室からもシールさ れている。この隔壁は発火ヒータハウジングの一端にその周囲を溶接され、固形 金属プラグで支えられている。プラグは燃焼室のノズルオリフィスを塞ぐ隣接肩 部に置かれ、それによりその全表面にわたる薄い隔壁のための支持体を提供する 。これにより隔壁が貯蔵室に貯蔵されている高圧ガスの圧力に耐えることが可能 となる。
【0008】 ハイブリッドガス発生器は以下のように作用する。制御信号を受信すると膨張 器は発火剤(BKNO3 )を燃やしながら燃焼する。燃焼室の圧力が上昇して貯 蔵室内に貯蔵された不活性ガスの高圧が限界を越えるため、プラグが外れる。続 いて発火ヒータの燃焼圧力が不活性ガス貯蔵圧力の限界を越えたとき第一隔壁は 支持されていないため、第一隔壁は破裂する。燃焼発火材料からの高温ガスと粒 子は貯蔵ガスを加熱し、貯蔵室内の急激な圧力上昇をもたらす。貯蔵室の圧力が 散気装置内の薄い金属製の第二隔壁の構造的に許容できる限界を越えたとき、第 二隔壁の破裂が起こる。これにより燃焼ガスがエアバッグ装置の散気オリフィス を通り発散することが可能となる。貯蔵室からのガス流通を絞り、エアバッグ組 立体に対して適切な充填率を与える一つかそれ以上の絞りオリフィスが散気隔壁 と貯蔵室の間に配置される。
【0009】 本考案を特徴づけている新規の様々な特徴は明細書の一部を形成する実用新案 登録請求の範囲で詳細に指摘されている。本考案、その作動上の有利性およびそ の使用により達成される特別な目的を理解できるように、添付図面と本考案の好 適実施形態を示した記載事項とを参照する。
【0010】
以下、明細書の一部を構成する添付図面を参照しつつ本考案を詳細に説明する 。尚、図面において同一部分は同一参照番号で示した。 図を参照すると、エアバッグのような車両の乗員用の拘束装置を膨張するため のハイブリッド型の膨張器組立体、すなわちハイブリッド膨張器10が示されて いる。ハイブリッド膨張器10は貯蔵室14を有する圧力容器12からなり、貯 蔵室14は典型的に2000〜4000psi(140〜280kg/cm2 ) の圧力範囲のアルゴンや窒素といった不活性ガスで満たされ、加圧されている。
【0011】 貯蔵室14は長い円筒形のスリーブ16により画成される。充填プラグ手段と しての密閉栓、すなわち充填口・プラグ18は、周囲溶接点20によりスリーブ 16の第一端22にシール状態で取付けられる。発火ヒータ24はスリーブ16 の第二端26から貯蔵室14内へとシール状態で凹部に配置される。散気装置2 8はスリーブ16の外側面30から実質的に90度の角度で延びており、第一端 22と第二端26の中間に位置する。散気装置28はスリーブ16にシール状態 で設けられ、スリーブ16の壁に設けられた一つまたは複数の通常は塞がれてい る絞りオリフィス32を通る圧力室14からのガスの流通路を提供する。
【0012】 発火ヒータ24はスリーブ16の第二端26に噛み合う拡大された外端36を 有するハウジング34を具備する。スリーブ16とハウジング34の外端36と は周囲溶接38でシール状に接合される。ハウジング34の内端40には中央開 口部またはノズルオリフィス42が設けられる。ノズルオリフィス42は、固体 プラグ手段としての固い金属製のプラグ44と本願では第一隔壁と呼ぶ厚さの薄 い金属製の隔壁46とにより覆われる。隔壁46はその周囲においてハウジング 34の内端40とシール状態で周辺溶接部48により接合される。プラグ44が 薄い隔壁46の全域にわたりバックアップ支持体をもたらすため、薄い隔壁46 が貯蔵室14内に蓄えられた高圧ガスの圧力に耐えることができる。このため隔 壁46に隣接したプラグ44の表面50は、図4および図6から分かるように、 ハウジング34の内端40と同一面上にあり、プラグ44はノズルオリフィス4 2に隣接した肩部52と当接する。
【0013】 発火用のハウジング34内にはBKNO3 の粒状混合物の発火剤54と*** 56が収容される。***56は中空のほぼ円筒形の取付けアダプタ58により ハウジング34内に保持される。取付けアダプタ58はハウジング34の外端3 6の中央開口部60に位置し、Oリング61でシールされる。中央開口部60内 の取付けアダプタ58はハウジング34の外端36に形成された周辺ひだ62に より確実に保持される。電気接点ピン57は衝突センサー手段(図示せず)に起 爆器56を連結する。
【0014】 ***56は、取付けアダプタ58内に形成された同じ形状の円錐形状部分と 係合し組み合う円錐形状部分63を有する。取付けアダプタ58の他の部分は起 爆器56の逆円錐形状部分65の上にひだ64を形成し、これにより逆円錐形状 部分65を中央開口部60内に確実に保持する。
【0015】 発火剤54は閉じた凹型部分68を有するほぼ円筒形の容器66に収納され、 その中に***56は接触せずにちょうど適合する。容器66の他の端は帽子の 形をした容器70により塞がれる。容器70は開口端に比較的広い縁72を有し 、アルミニウム箔のシール74によりシールされる。シール74は接着剤76に より縁72に取り付けられる。
【0016】 容器70は点火材料78を保持する。図6に明示したように、縁72の外側終 縁を丸くして容器66の開口端内に容器70を差し込み易くし、また容器66の 内部壁表面と密着係合するようにすることが望ましい。容器66と容器70とは 公知の手段で適当に加硫されたシリコンゴムの様な適当な密封材80によりシー ルされる。容器66の開口端の縁82を図示したように内方へと丸くして発火用 のハウジング34の内部壁との形状を一致させ、箔状のシール74から離れた容 器70の表面をハウジング34の内端壁およびプラグ44の隣接端と良好に熱接 触させておくことが望ましい。
【0017】 様々な発火材料を容器66内の発火剤として使用することができるが、好適な 材料はホウ素25重量%と硝酸カリウム75重量%の粉末混合物である。この混 合物は本考案の室内、すなわちスリーブ16内の貯蔵ガスを加熱するのに適した 熱い火焔でもって燃焼することが分かった。
【0018】 容器70の点火材料78は任意の微粒粉もしくは他の材料を用いることができ 、これは250°F(121°C)までの温度で長い期間安定し、約350°F (177°C)の所定温度で自動発火し、容器66の内部の発火剤54を燃焼す るに十分な高温ガス流出をもたらす。十分であると分かった発火材料78は、du Pont 3031、すなわちデラウエア州のウエリントンのE. I. du Pont de Nem ours & Co.,Inc. の製品である。ハイブリッド膨張器10を備えた車両の10年 以上の使用について期待される寿命のためには、長期にわたる安定性が要求され る。
【0019】 容器66のハウジングの材料は0.010から0.020インチ(0.025 4から0.0508cm)のアルミニウム箔もしくは鉄鋼箔である。接着剤76 には自動発火温度までの高温接着特性がなければならない。
【0020】 ここに含まれる容器66と発火材料78の目的は、いったん発火材料78の粒 子が自動発火温度に達したときに素早くハイブリッド膨張器10を発火すること にある。このことは発火用のハウジング34の壁に密着または密接して温度接触 した発火材料78の構成により促進され、高温ガス状の流出物は自動発火の際に 容器66内の発火剤54に導かれる。
【0021】 散気装置28はほぼ円筒形のスリーブ84からなり、そのスリーブ84はスリ ーブ16の一つの端と、オリフィス32が設けられている表面30のへこんだ部 分86とで周囲溶接点88により接合される。スリーブ84の他の端はガス不透 過性の閉鎖プレート90により接合されてシールされる。以下では第二隔壁と呼 ぶ薄い金属製の隔壁92は、貯蔵室14を画成するスリーブ16の壁にあるオリ フィス32をシールする。散気装置28のスリーブ84には貯蔵室14からエア バッグ組立体(図示せず)へ膨張ガスを均一に分配するための複数のオリフィス 94が設けられる。
【0022】 散気装置のオリフィス94を塞いで隔壁の断片がエアバッグ組立体に侵入しな いように、散気装置28には96で示した目の粗い遮壁または穴を開けた金属シ ートが設けられる。濾過を望むのであるならば、目の粗い遮壁96は従来技術で は一般的な金属および/またはセラミックファイバ材料からなるラップのフィル タ組立体で置き換えられる。
【0023】 発火ヒータ24の中央開口42またはノズルの反対にある充填口・プラグ18 の内面に参照番号98で示した衝突捕集フィルタ材料を配置することによりさら なる濾過がなされる。衝突捕集フィルタ98は織るか編まれた金属および/また はセラミックファイバからなり、この衝突捕集フィルタ98は衝突ガスに含まれ た液相微粒子が凝縮する広域表面積を提供することにより機能する。 必要により圧力監視装置(図示せず)を充填口・プラグ18上に設けてもよい 。
【0024】 ハイブリッドガス発生器の作動を説明する。衝突開始の電気信号表示、つまり エアバッグを膨張することが必要であることを受信すると、発火ヒータ24の起 爆器56が燃焼して発火剤54を点火する。容器66内の燃焼室の圧力が上昇し て貯蔵室14の貯蔵ガスの高圧を越えると、発火用のハウジング34の中央穴4 2を塞いでいるプラグ44が外れる。続いて発火ヒータ24の燃焼圧が貯蔵室1 4の貯蔵ガス圧を越えたとき薄い隔壁46が支持されていないため、隔壁46は 破裂する。燃焼している発火剤54からの高温ガスと粒子は貯蔵ガスを加熱して 貯蔵室内の圧力を急激に上昇する。貯蔵室14の圧力が散気装置28内の第二の 薄い金属製の隔壁92の構造上の許容できる限界を越えたとき、この圧力により 破裂が起き、燃焼ガスが散気用のオリフィス94を通って発散し、エアバッグ組 立体に入る。一つかそれ以上の絞りオリフィス32が散気隔壁92と貯蔵室14 の間に設けられており、貯蔵室14からのガス流通が絞られ、エアバッグ装置に 対して適切な充填率がもたらされる。目の粗い遮壁または穴を開けた金属シート 96により隔壁46および92の断片がエアバッグ組立体に侵入するのが防止さ れる。充填口・プラグ18にある衝突捕集フィルタ98は衝突ガスに含まれた液 相微粒子を凝縮することにより更なる濾過作用をもたらす。
【0025】 図7は高温、周囲温度(常温)および低温におけるハイブリッド膨張器10の タンク性能を示している。 図8は周囲温度(常温)におけるハイブリッド膨張器10のエアバッグ展開圧 力の変化を示している。 図9は周囲温度(常温)におけるハイブリッド膨張器10の燃焼圧力の変化を 示している。
【0026】 図9において曲線99の位置100は点火信号が受信されて膨張器が燃焼した ことを示す。番号101は発火ヒータ24の燃焼圧力が貯蔵ガスの圧力を越えた ことを示す。番号102は貯蔵室14の貯蔵ガスの加熱期間を示す。番号103 は第二隔壁92が破裂して貯蔵室14の燃焼ガスが放出したところを示す。番号 104はガスが貯蔵室14から発散する期間を示す。
【0027】 したがって本考案により金属対ガラスのシールまたは圧縮不活性ガス貯蔵室の 高圧密閉を保持するために他の複雑なシーリング手段を必要としない改良された ハイブリッド膨張器が提供される。また改良されたハイブリッド膨張器は、圧縮 ガス貯蔵室からエアバッグへの流通路を開くための(機械的または発火的)作動 装置は必要としない。さらに本考案の改良されたハイブリッド膨張器はエアバッ グへ燃焼ガスを完全に放散することを特徴とする。さらに改善されたハイブリッ ド膨張器はハイブリッド膨張器で一般的に用いられる末端型の散気装置に比べて モジュールに容易にパッキングできるように中央に散気装置を配置したことを特 徴とする。
【0028】 当業者には上記本考案の詳細な説明から本考案の範囲内において本考案を変更 することが可能である。したがって本考案の範囲は上述の図示した実施形態に限 定されず、本考案の範囲は実用新案登録請求の範囲により決定される。
【図1】本考案のハイブリッド膨張器の前面図である。
【図2】本考案のハイブリッド膨張器の平面図である。
【図3】本考案のハイブリッド膨張器の側面図である。
【図4】図1の4−4線に沿ったハイブリッド膨張器の
断面図である。
断面図である。
【図5】図2の5−5線に沿ったハイブリッド膨張器の
断面図である。
断面図である。
【図6】図4で示したハイブリッド膨張器の断面図の一
部の部分拡大断面図である。
部の部分拡大断面図である。
【図7】高温、周囲温度(常温)および低温におけるハ
イブリッド膨張器のタンク性能を示す図である。
イブリッド膨張器のタンク性能を示す図である。
【図8】周囲温度(常温)におけるエアバッグ装置の圧
力線図である。
力線図である。
【図9】周囲温度(常温)における燃焼圧力線図であ
る。
る。
10…ハイブリッド膨張器 12…圧力容器 14…貯蔵室 16…スリーブ 18…充填口・プラグ 24…発火ヒータ 28…散気装置 32…絞りオリフィス 42…ノズルオリフィス 44…プラグ 46…第一隔壁 54…発火剤 56…*** 78…発火材料 90…閉鎖プレ−ト 92…第二隔壁 94…オリフィス 98…衝突捕集フィルタ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年3月14日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図7
【補正方法】変更
【補正内容】1
【図7】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図8
【補正方法】変更
【補正内容】2
【図8】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図9
【補正方法】変更
【補正内容】3
【図9】
【手続補正書】
【提出日】平成9年5月28日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】実用新案登録請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【実用新案登録請求の範囲】
Claims (16)
- 【請求項1】 中空円筒状スリーブ内に高圧の膨張ガス
を貯蔵した貯蔵室を有すると共に該貯蔵室内に発火ヒー
タを設け、該発火ヒータが発火剤を充填した燃焼室と、
該燃焼室を貯蔵室内へ連通するノズルオリフィスと、該
ノズルオリフィスの貯蔵室側開口端を閉鎖する隔壁とを
具備するハイブリッド膨張器において、前記隔壁の裏面
と当接し且つ発火剤が点火されたときにノズルオリフィ
スから貯蔵室内に抜け出るプラグを発火剤と隔壁との間
のノズルオリフィス内において支持し、前記貯蔵室の膨
張ガスをエアバッグへ散気するための散気装置を前記ス
リーブの長手方向中央に設け、該散気装置と貯蔵室とを
スリーブ壁に形成されたオリフィスにより連通し、該散
気装置を前記貯蔵室から閉鎖する第二の隔壁を該散気装
置内に配置したことを特徴とするハイブリッド膨張器。 - 【請求項2】 前記スリーブはその長手方向両端に閉鎖
端部と開口端部とを備え、該開口端部を前記発火ヒータ
により閉鎖したことを特徴とする請求項1に記載のハイ
ブリッド膨張器。 - 【請求項3】 エアバッグへ散気される膨張ガスを濾過
する衝突捕集フィルタを前記発火ヒータの反対側のスリ
ーブ内に設けたことを特徴とする請求項2に記載のハイ
ブリッド膨張器。 - 【請求項4】 エアバッグへ散気される膨張ガスを濾過
する衝突捕集フィルタを備えた充填プラグにより前記ス
リーブの閉鎖端部を閉鎖したことを特徴とする請求項2
に記載のハイブリッド膨張器。 - 【請求項5】 前記プラグと前記充填プラグとを金属か
ら作製したことを特徴とする請求項4に記載のハイブリ
ッド膨張器。 - 【請求項6】 前記充填プラグを溶接により前記スリー
ブにシールすると共に、前記発火ヒータを溶接により前
記スリーブにシールしたことを特徴とする請求項4に記
載のハイブリッド膨張器。 - 【請求項7】 前記ノズルオリフィスの貯蔵室側開口端
を閉鎖する隔壁と前記第二の隔壁とを薄い金属で作製し
たことを特徴とする請求項1に記載のハイブリッド膨張
器。 - 【請求項8】 前記散気装置が実質的に90°の角度で
前記スリーブから延びることを特徴とする請求項1に記
載のハイブリッド膨張器。 - 【請求項9】 貯蔵室から散気装置へ流入した膨張ガス
をエアバッグへ散気するための複数のオリフィスを前記
散気装置に設けたことを特徴とする請求項1に記載のハ
イブリッド膨張器。 - 【請求項10】 隔壁の破片のエアバッグへの進入を防
止するオリフィス遮蔽手段を前記散気装置の複数のオリ
フィスに設けたことを特徴とする請求項9に記載のハイ
ブリッド膨張器。 - 【請求項11】 前記オリフィス遮蔽手段が、粗いスク
リーンまたは穴を設けた金属製のシートを具備すること
を特徴とする請求項10に記載のハイブリッド膨張器。 - 【請求項12】 金属および/またはセラミックファイ
バーのラップからなるフィルタ組立体を前記散気装置内
に配置したことを特徴とする請求項1に記載のハイブリ
ッド膨張器。 - 【請求項13】 前記貯蔵室と散気装置とを連通するオ
リフィスが、前記第二の隔壁が破裂した際の貯蔵室から
の膨張ガスの流れを絞る少なくとも一つの絞りオリフィ
スであることを特徴とする請求項1に記載のハイブリッ
ド膨張器。 - 【請求項14】 前記ノズルオリフィスの貯蔵室側開口
端を閉鎖する隔壁の周囲を溶接により前記発火ヒータに
シールしたことを特徴とする請求項1に記載のハイブリ
ッド膨張器。 - 【請求項15】 前記発火ヒータが、エアバッグの膨張
が必要であることを知らせる電気信号表示を受信すると
発火剤を点火する***を前記燃焼室内に有することを
特徴とする請求項1に記載のハイブリッド膨張器。 - 【請求項16】 前記発火ヒータが、発火剤の点火温度
より低い温度で点火する自動点火剤を有する自動点火手
段を有することを特徴とする請求項1に記載のハイブリ
ッド膨張器。
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