JP4688357B2

JP4688357B2 - ガス発生器

Info

Publication number: JP4688357B2
Application number: JP2001203396A
Authority: JP
Inventors: 昌弘吉田; 喜行岸野
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2021-07-04
Also published as: JP2003011771A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のエアカーテン式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の安全装置の１つとして、エアバックが知られている。このエアバックは、ガス発生器が発生する多量の高温、高圧ガスにて作動するものである。近年、乗員の安全性の向上を目的に図２に示すようなサイドドア上方から開くエアカーテン式のエアバッグ５１が装着されるようになってきている。
【０００３】
この種のエアバッグ５１は、通常は自動車の屋根の部分に縮めて収納されており、衝撃が起こった際に膨張し、乗員のドアや窓ガラスへの衝突をやわらげるようになっている。このエアバッグ５１を膨張させるガス発生器は、自動車のサイドドア側の上部フレーム５２内に設けられ、エアバッグに連結されている。このため、ガス発生器は、上部フレーム５２内に装着できるように小型化する必要がある。小型化に適したガス発生器としては、例えば、特開平８−２５３１００号公報に示されているようなハイブリッドガス発生器が知られている。
【０００４】
特開平８-２５３１００号公報に示されているような一般的なハイブリッドガス発生器は、衝突センサからの信号によって発火する点火器と高圧ガスが収容されているガスボンベとが同軸上に配置されている。そして、点火器からの火炎力若しくは点火器の火炎力によって可動するピストン等によってボンベの高圧ガスを密封するラプチャーディスクを破裂させ高圧ガスを放出させている。ボンベから放出されたガスは、ボンベと点火器とを対峙するように連結している外筒材の周囲に形成されたガス放出孔から放射状にガスが放出されるようになっている。
【０００５】
図２に示すように、エアカーテン式のエアバッグは、自動車の車体長手方向にわたって、サイドドア部を覆うように設けられており、このようなエアバッグを瞬時に膨張させるためにはボンベから放出されるガスの勢いを利用する必要がある。ところが、従来のハイブリッド式のガス発生器では、ボンベから放出されるガスが外筒材周囲に形成されたガス放出孔から放射状に放出されるため、ボンベから放出されるガスの勢いをそのまま利用することが困難であった。そのため、図２に示すようなエアカーテン式のエアバッグの展開が遅れるという問題があった。
【０００６】
そこで、エアカーテン式のエアバッグの展開遅れを防止するため、ボンベからのガスの勢いをそのまま利用できるように、ボンベからの放出ガスの方向をかえることなくエアバッグ内にガスを放出することが試みられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のハイブリッド方式のガス発生器では、ボンベと点火器とが同軸上に夫々対峙して配置されているため、点火器と衝突センサとを連結するケーブルが妨げとなって、ボンベからのガスの方向を変えずにエアバッグに取り付けるのが困難であった。
【０００８】
本発明は、エアバッグへの取り付けに際し、点火器と衝突センサとの連結ケーブルが妨げとならず、高圧ガスを密封しているボンベからのガスの方向を変えることなく放出することができるエアカーテン式エアバッグに用いられるハイブリッド式のガス発生器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
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、高圧ガスが装填されたボンベと、前記ボンベの圧力を保持するとともに密封するラプチャーディスクと、前記ラプチャーディスクに対峙する火炎噴出口を有し、点火器及び伝火薬が収納されたハウジングと、前記ボンベと前記ハウジングとの間にガス滞留空間を形成するとともに、前記ガス滞留空間に連通する環状空間を前記ハウジングの周囲に形成するように前記ボンベと前記ハウジングとを連結保持する外筒材と、前記ボンベからのガスを、前記ガス滞留空間及び前記環状空間を経て前記ボンベからの放出方向と同一方向に放出するガス放出口が形成され、前記外筒材の一端にかしめ固定される蓋部材と、を備えてなり、前記ボンベ、前記ハウジング及び前記蓋部材が、それぞれの軸心を一にした同軸上に保持され、前記点火器が、前記ハウジングの軸に対して偏向して設けられていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成によると、ハウジングから放出される火炎力によってボンベを密封するラプチャーディスクが破裂され、高圧ガスがガス滞留空間に放出される。そして、ハウジングからの熱流と、ガス滞留空間で混合され、ハウジング周囲の環状空間を通過し、蓋部材に形成されているガス放出口から放出方向が変わることなく放出される。
また、点火器がハウジングの軸に対して偏向して設けられているため、衝突センサとの連結部分がエアバッグとの連結の妨げとならず、エアバッグとの連結が容易となる。
【００１１】
また、請求項２に記載のガス発生器は、請求項１において、自動車のエアカーテン式エアバッグに用いられるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガス発生器の実施形態例を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係るガス発生器１の一実施形態例の断面図を示す。
【００１３】
図１において、ガス発生器１は、高圧ガスが装填されているボンベ２と、ボンベ２の圧力を保持するとともに密封するラプチャーディスク３と、ラプチャーディスク３に対峙する火炎噴出口４を有し、点火器５及び伝火薬６が収納されたハウジング７と、ボンベ２とハウジング７との間にガス滞留空間８を形成するとともに、ガス滞留空間８に連通する環状空間９をハウジング７の周囲に形成するようにボンベ２とハウジング７とを連結保持する外筒材１０と、ボンベ２からのガスを、ガス滞留空間８及び環状空間９を経てボンベ２からの放出方向と同一方向に放出するガス放出口１１が形成され、外筒材１０の一端にかしめ固定される蓋部材１２とで構成されている。
【００１４】
ボンベ２は、ステンレス、アルミニウム等の金属からなり、有底の円筒形状をし、開口側は、２段階で縮径されている。ボンベ２内には、アルゴンやヘリウムガス等がエアバッグ等を膨張、作動させるに十分な量（例えば、エアカーテンには０．８〜１．２モル等）装填されており、圧力２０ＭＰａ以上、好ましくは２５ＭＰａ以上に維持され、一端側の開口部をラプチャーディスク３を有するボンベキャップ１３によって密封されている。
【００１５】
ラプチャーディスク３の厚さは、火炎噴出口４からの火炎力によって破裂できる程度の厚さであれば特に限定はされない。好ましいラプチャーディスク３の厚さとしては、０．０５〜０．５ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜０．３ｍｍである。
【００１６】
ハウジング７は、略コップ状をし、一端側１４には火炎噴出口４が形成されており、他端側１５の側筒部には点火器５が設けられている。そして、他端側１５の内部は、図１に示すように点火器５からの火炎をハウジング７の軸方向に変向するよう肉厚に傾斜する傾斜部７ａが形成されている。これによって点火器５からの火炎は方向を変えて火炎噴出口４からラプチャーディスク３に向って噴出される。
【００１７】
さらに、ハウジング７内は、傾斜部７ａから火炎噴出口４に向って、ドーナツ状（中空の円柱状）の第２のクッション材１８、第１のクッション材１７、伝火薬６が装填されている。ドーナツ状の伝火薬６及びクッション材１７，１８によって形成されるハウジング７内の中央部の空間は、燃焼室１６をなしている。第１、第２のクッション材１７，１８は、セラミックファイバー、シリコンフォーム等からなり、伝火薬６と同様にドーナツ状に形成されている。これらクッション材１７，１８は、伝火薬６が、振動等によって破砕しないように、伝火薬６に伝わる振動を吸収している。ドーナツ状の伝火薬６は、ドーナツ状に成形された伝火薬を１又は２以上を積層して用いてもよく、より小径の粒状伝火薬を支持部材を介してドーナツ状に配置してもよい。
【００１８】
火炎噴出口４は、燃焼室１６からラプチャーディスク３に向けて縮径されている。これによって、火炎力が高められるとともに、放出する火炎をラプチャーディスク３の中心部に集中することができる。また、火炎噴出口４にはアルミニウム等からなる金属製のシールテープが貼付されている。このシールテープは、燃焼室１６内への水分等の侵入を防ぎ、燃焼室１６内に収納される伝火薬６が湿気るのを防ぐものである。また、このシールテープは、厚さ１００μｍ以下であり、点火器５の点火による火炎によって瞬時に溶かされ、火炎の進行の妨げとならないものである。
【００１９】
伝火薬６は、発熱量が、４０００Ｊ／ｇ以上、好ましくは５５００Ｊ／ｇ以上となるように、例えば、ボロン、硝酸カリウム、５アミノテトラゾール、無鉛火薬等を使用することができる。このような組成とすることによって、発熱量を、４０００Ｊ／ｇ以上、好ましくは５５００Ｊ／ｇ以上とすることが可能となる。ここで、発熱量が４０００Ｊ／ｇ未満の伝火薬の場合、ボンベ２を密閉するラプチャーディスク３が破裂して、放出されるガスが断熱膨張の為に低温化した場合に十分に加熱することが困難となる。このため、伝火薬６の量を多くする必要が生じ、ガス発生器１の小型化が達成できない。
【００２０】
図１に示すように、外筒材１０は、ステンレス、アルミニウム等の金属材料によって円筒状に形成されている。そして、一端側にガス放出口１１を有する蓋部材１２が、かしめ固定されている。外筒材１０の他端側は、ボンベ２の縮径された第１段部分２４と内接して嵌合され、溶接等によって溶着固定されている。そして、外筒材１０の側筒部には点火器５を有するホルダ２０が配置される穴２５が形成されている。この穴２５を通しハウジング７の側筒部にホルダ２０を固定することによってハウジング７を外筒材１０の所定位置に配置することができる。
【００２１】
蓋部材１２は、外筒材１０の一端にかしめ固定されている。また、蓋部材１２の内方にはフィルター材２３が設けられている。このフィルター材２３は、例えば、メリヤス編み金網、平織り金網やクリンプ織り金属線材の集合体によって、蓋部材１２の内径と略同一な円筒状に成形されている。これによって、ボンベ２からのガスは、このフィルター材２３を通過して蓋部材１２に形成されているガス放出口１１から放出される。
【００２２】
点火器５は、ハウジング７の側筒部にハウジング７及びボンベ２の軸心に対して偏向して配置されている。本実施形態例では軸に対して直角に配置した場合について示す。点火器５としては、例えば、電気式の点火器などが採用でき、金属製のホルダ２０にカシメ固定されている。このホルダ２０の周囲には、ネジ２１が形成されており、ネジ２１によってハウジング７及び外筒材１０に固定されている。これによって、点火器５は、ボンベ２からのガスの放出の妨げとならないように衝突センサー等からのケーブルとピン２２とを結線することが可能となる。また、ホルダ２０に形成されているネジ２１によって、ハウジング７の外筒材１０内部での高さを微調整することも可能である。これによって、外筒材１０とハウジング７との間に形成される環状空間９を確実に形成することが可能となる。なお、ホルダ２０の固定方法は、ネジ２１に限定されるものではない。
【００２３】
また、点火器５は、１０ｃｃタンク中で発火させた時の内圧上昇が３ｍｓｅｃ以内で４．７ＭＰａ以上のものが好ましい。これによって、確実にラプチャーディスク３を火炎力によって破断することができる。
【００２４】
このような火炎力を生成するために点火器５に装填されている着火薬としては、ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン（Ｗ）、過塩素酸カリウム（ＫＣｌＯ₄）を成分に持ち、バインダーとしてフッ素ゴムやニトロセルロース等を用いたものを使用することが好ましい。又、ジルコニウム、タングステン、過塩素酸カリウムの組成比（重量比）は、例えば、Ｚｒ：Ｗ：ＫＣｌＯ₄＝３：３．５：３．５とする。また、着火薬の装填量は、適宜設定することができ、噴出される火炎力を高める為に通常より多めに装填することが好ましい。また、各成分の組成比を調整して、高い火炎力となるようにすることもできる。
【００２５】
このように、ボンベ２、ハウジング７、蓋部材１２は、同一円筒からなる外筒材５によって固定されているため、それぞれの軸心を一にした同軸上に連結保持される。これによって、ラプチャーディスク３、火炎噴出口４、ガス放出口１１の中心部が同軸となり、ボンベ２からのガスがその放出方向を変えることなく放出されることになる。また、点火器５は、外筒材１０の側筒部に設けられることから、衝突センサー等との結線も容易に行なえる。
【００２６】
次に、ガス発生器１の作動を、図１により説明する。なお、図１に示すガス発生器１は、蓋部材１２若しくは外筒材１０の軸端側でエアバッグ装置に直接、又は間接的に接続されているものとする。
【００２７】
衝突センサーが自動車の衝突を検出すると、図１に示すように、ガス発生器１は、点火器５を通電発火させる。点火器５の火炎は、燃焼室１６内に噴出される。点火器５から噴出された火炎は、ハウジング7の他端側１５の内部に形成されている傾斜部７ａにあたり、方向を変えて燃焼室１６を通過する。このように方向を変えられた火炎は、火炎噴出口４の絞りによって火炎力が高められ、火炎噴出口４の出口に設けられている金属製のシールテープを瞬時に溶かしてラプチャーディスク３の中心部に集中的にあたり、ラプチャーディスク３を一気に破裂させる。ラプチャーディスク３から放出されたガスは、ガス滞留空間８に流出してくる。この時、放出されたガスは、ガス滞留空間８で断熱膨張するため、急激に温度が低下する。
【００２８】
一方、点火器５からの火炎によって、燃焼室１６内の伝火薬６が燃焼する。これによって発生した高温の熱流は、ガス滞留空間８に流入し、ボンベ２から放出され、断熱膨張によって低温化したガスと混合する。ボンベ２から放出されたガスは、これによって加熱され、適温ガスとなって、環状空間９を通過してフィルター材２３を通り蓋部材１２に形成されたガス放出口１１から放出される。これで、このガス発生器１に接続されているエアバッグは、ガス放出口１１から放出される清浄なガスによって、瞬時に、膨張される。
【００２９】
このように、本発明のガス発生器１によれば、点火器５がハウジング７及び外筒材１０の側筒部に設けられているため、ボンベ２からのガスが方向を変えることなく同一方向に放出される。このため、エアカーテン式のエアバッグのように長手方向に膨張させなければならないエアバッグであっても瞬時に膨張させることができる。なお、本発明のガス発生器１は、エアカーテン式のエアバッグはもちろんであるが、シートベルトプリテンショナ等のガス発生器としても利用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されており、点火器がボンベに対して偏向して設けられているため、エアカーテン式のエアバッグへの取付時の衝突センサーとの結線が容易に行なえる。また、ボンベから放出されるガスの放出方向を変えることなく放出することができるため、放出されるガスの勢いをそのまま利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス発生器の実施形態の一例の断面図である。
【図２】エアカーテン式エアバッグを説明するための図である。
【符号の説明】
１ガス発生器
２ボンベ
３ラプチャーディスク
４火炎噴出口
５点火器
６伝火薬
７ハウジング
７ａ傾斜部
８ガス滞留空間
９環状空間
１０外筒材
１１ガス放出口
１２蓋部材
１３ボンベキャップ
１６燃焼室
２０ホルダ
２３フィルター材

Claims

高圧ガスが装填されたボンベと、
前記ボンベの圧力を保持するとともに密封するラプチャーディスクと、
前記ラプチャーディスクに対峙する火炎噴出口を有し、点火器及び伝火薬が収納されたハウジングと、
前記ボンベと前記ハウジングとの間にガス滞留空間を形成するとともに、前記ガス滞留空間に連通する環状空間を前記ハウジングの周囲に形成するように前記ボンベと前記ハウジングとを連結保持する外筒材と、
前記ボンベからのガスを、前記ガス滞留空間及び前記環状空間を経て前記ボンベからの放出方向と同一方向に放出するガス放出口が形成され、前記外筒材の一端にかしめ固定される蓋部材と、を備えてなり、
前記ボンベ、前記ハウジング及び前記蓋部材が、それぞれの軸心を一にした同軸上に保持され、前記点火器が、前記ハウジングの軸に対して偏向して設けられていることを特徴とするガス発生器。
自動車のエアカーテン式エアバッグに用いられる請求項１に記載のガス発生器。