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JP2020082775A - ガス発生器 - Google Patents

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JP2020082775A JP2018215200A JP2018215200A JP2020082775A JP 2020082775 A JP2020082775 A JP 2020082775A JP 2018215200 A JP2018215200 A JP 2018215200A JP 2018215200 A JP2018215200 A JP 2018215200A JP 2020082775 A JP2020082775 A JP 2020082775A
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Abstract

【課題】環境温度の相違の影響を可能な限り排除しつつ、作動時において所望のガス出力を確実に得ることができるデュアル構造のガス発生器を提供する。【解決手段】ガス発生器1Aは、フィルタ70の内側の空間を第1燃焼室S1と第2燃焼室S2とに仕切る仕切り部44を備え、仕切り部44は、筒状の隔壁部材45と、カップ状のキャップ部材47とを有する。仕切り部44には、第1ガス通過孔および第2ガス通過孔が設けられ、第1ガス通過孔は、第2ガス通過孔よりも天板部21側に配置される。第2点火器42の作動時においては、第2燃焼室S2の圧力上昇によってキャップ部材47が天板部21側に向けて移動し、これにより第1ガス通過孔および第2ガス通過孔のうちの少なくとも一方が第1燃焼室S1および第2燃焼室S2の双方に面するように露出し、これに伴って第2燃焼室S2にて発生したガスが、第1燃焼室S1に導入される。【選択図】図1

Description

本発明は、車両等衝突時に乗員を保護する乗員保護装置に組み込まれるガス発生器に関し、特に、自動車等に装備されるエアバッグ装置に組み込まれるガス発生器に関する。
従来、自動車等の乗員の保護の観点から、乗員保護装置であるエアバッグ装置が普及している。エアバッグ装置は、車両等衝突時に生じる衝撃から乗員を保護する目的で装備されるものであり、車両等衝突時に瞬時にエアバッグを膨張および展開させることにより、エアバッグがクッションとなって乗員の体を受け止めるものである。
ガス発生器は、このエアバッグ装置に組み込まれ、車両等衝突時にコントロールユニットからの通電によって点火器を発火し、点火器において生じる火炎によりガス発生剤を燃焼させて多量のガスを瞬時に発生させ、これによりエアバッグを膨張および展開させる機器である。
ガス発生器には、種々の構成のものが存在するが、運転席側エアバッグ装置や助手席側エアバッグ装置等に特に好適に組み込まれるガス発生器として、外径が比較的大きい短尺略円柱状のディスク型ガス発生器がある。このディスク型ガス発生器にも、種々の構造のものが存在し、その一つとしてデュアル構造のディスク型ガス発生器がある。
デュアル構造のディスク型ガス発生器は、ハウジングの内部に設置された筒状のフィルタの内側に形成される燃焼室を2室に仕切るとともに、当該2室の各々にガス発生剤を充填し、さらにこれら2室に対応づけて2個の点火器を設け、通常は、一方の点火器が他方の点火器よりも遅れて作動するように構成されたものである。このデュアル構造のディスク型ガス発生器は、単一の燃焼室および単一の点火器のみを具備したシングル構造のディスク型ガス発生器に比べ、所望のガス出力を長時間にわたって維持できるといった、エアバッグの展開により適したガスの出力特性が得られるものである。
デュアル構造のディスク型ガス発生器においては、燃焼室を2室に仕切るために、ガス噴出口が設けられたハウジングの内部に圧力隔壁が設けられる。この圧力隔壁は、一般にカップ状の部材にて構成される場合が多く、その場合には、圧力隔壁の外側の空間が、先に燃焼が開始される第1ガス発生剤が収容される第1燃焼室として規定され、圧力隔壁の内側の空間が、遅れて燃焼が開始される第2ガス発生剤が収容される第2燃焼室として規定される。
ここで、カップ状の圧力隔壁の筒状の側壁部には、第2燃焼室にて発生したガスが第1燃焼室を介して外部に噴出されるようにするためのガス通過孔が設けられることになるが、当該ガス通過孔は、第1燃焼室における第1ガス発生剤の燃焼時において、未だ燃焼が開始されていない第2燃焼室に収容された第2ガス発生剤に影響を及ぼすことがないように封止されていることが必要になる。
そのため、たとえばデュアル構造のディスク型ガス発生器においては、上記圧力隔壁を、閉塞端を含むカップ部材と、当該カップ部材が相対移動可能に組付けられた筒状部材との2部材に分けて構成し、カップ部材の周壁にガス通過孔を設けることにより、第1ガス発生剤の燃焼時においては、筒状部材によってガス通過孔が閉塞され、第2ガス発生剤の燃焼時においては、第2ガス発生剤が燃焼することで生じる圧力によってカップ部材が筒状部材に対して相対的に移動することにより、ガス通過孔が露出して第2燃焼室と第1燃焼室とが連通するように構成されることがある。
このような構成のデュアル構造のディスク型ガス発生器が開示された文献としては、たとえば実用新案登録第3180828号公報(特許文献1)が挙げられる。
実用新案登録第3180828号公報
ところで、ガス発生器の出力特性は、当該ガス発生器が置かれた周囲環境の影響を受け、特にその環境温度に依存し、高温環境下において出力特性が強まり、低温環境下において出力特性が弱まる傾向にある。すなわち、高温環境下においては、ガスがより早くかつより強く噴出することになり、低温環境下においては、ガスがより遅くかつより弱く噴出することになる。
また、ガス発生器においては、作動時においてガス発生剤が安定して持続的に燃焼することが重要であるところ、ガス発生剤を安定して持続的に燃焼させるためには、ガス発生剤を所定の高圧環境下に置くことが必要である。そのため、通常は、燃焼室と当該燃焼室の外側の空間とを結ぶガス排出孔(デュアル構造のディスク型ガス発生器においては、上述したガス噴出口およびガス通過孔がこれに相当する)の開口面積を所望の大きさに絞ることにより、作動時において燃焼室の圧力が相当程度にまで高まるようにその設計がなされている。
ここで、上述したデュアル構造のディスク型ガス発生器においては、その構造上の制約により、第2燃焼室の容積が、第1燃焼室の容積に比べて必然的に小さくなってしまう。そのため、特に低温環境下においてディスク型ガス発生器が作動した場合にも、第2燃焼室の内圧が十分に高まることとなるように、上述したガス通過孔の開口面積が相当程度に小さく設計されることが必要になる。しかしながら、そのように構成した場合には、高温環境下においてガス発生器が作動した場合に、逆に第2燃焼室の内圧が必要以上に上昇してしまうおそれもある。
このように、デュアル構造のガス発生器において、環境温度の相違の影響を可能な限り排除しつつ、所望のガス出力が確実に得られるようにするためには、低温環境下における作動の際の第2ガス発生剤の持続的な燃焼と、高温環境下における作動の際の第2燃焼室の圧力上昇の抑制との、双方を満たすことが必要になる。
したがって、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、環境温度の相違の影響を可能な限り排除しつつ、作動時において所望のガス出力を確実に得ることができるデュアル構造のガス発生器を提供することを目的とする。
本発明に基づくガス発生器は、ハウジングと、フィルタと、仕切り部と、第1点火器と、第2点火器とを備えている。上記ハウジングは、ガス噴出口が設けられた周壁部と、上記周壁部の軸方向の一端を閉塞する天板部と、上記周壁部の軸方向の他端を閉塞する底板部とを含んでいる。上記フィルタは、その外周面が上記周壁部の内周面に対向するように上記ハウジングの内部に収容された筒状の部材からなる。上記仕切り部は、上記天板部側に閉塞端を有する全体としてカップ状の形状を成しており、上記底板部に組付けられることにより、上記フィルタの内側の空間を、第1ガス発生剤が収容された第1燃焼室と、第2ガス発生剤が収容された第2燃焼室とに仕切っている。上記第1点火器は、上記仕切り部の外側の空間である上記第1燃焼室に面するように上記底板部に組付けられている。上記第2点火器は、上記仕切り部の内側の空間である上記第2燃焼室に面するように上記底板部に組付けられている。上記仕切り部は、軸方向の両端に開口を有しかつ上記底板部に固定された筒状の隔壁部材と、上記隔壁部材に組付けられることで上記閉塞端を構成するキャップ部材とを有している。上記キャップ部材は、上記隔壁部材の上記天板部側に位置する開口を覆うことで上記閉塞端を構成する頂板部と、上記頂板部の周縁から上記隔壁部材の軸方向に沿って延設されることで上記隔壁部材に対向する周板部とを含むカップ状の形状を成している。上記周板部および上記隔壁部材のうちのいずれか一方には、第1ガス通過孔が設けられており、上記第1ガス通過孔は、上記周板部および上記隔壁部材のうちの当該第1ガス通過孔が設けられていない方によって覆われている。上記周板部および上記隔壁部材のうちのいずれか一方には、第2ガス通過孔が設けられており、上記第2ガス通過孔は、上記周板部および上記隔壁部材のうちの当該第2ガス通過孔が設けられていない方によって覆われている。上記第1ガス通過孔は、上記隔壁部材の軸方向において上記第2ガス通過孔よりも上記天板部側に位置している。上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記第2点火器の作動時において、上記第2ガス発生剤が燃焼することで生じる上記第2燃焼室の圧力上昇に起因して、上記周板部が上記隔壁部材に密着した状態とされつつ上記キャップ部材が上記天板部側に向けて移動することにより、上記第1ガス通過孔および上記第2ガス通過孔のうちの少なくとも一方が上記第1燃焼室および上記第2燃焼室の双方に面するように露出することで上記第1燃焼室および上記第2燃焼室が連通する。これに伴い、上記第2燃焼室にて発生したガスは、上記第1燃焼室に導入される。
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記第1ガス通過孔および上記第2ガス通過孔が、いずれも上記周板部に設けられていてもよい。
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記第1ガス通過孔が、上記周板部の周方向に沿って点列状に複数設けられていてもよく、また、上記第2ガス通過孔が、上記周板部の周方向に沿って点列状に複数設けられていてもよい。
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記複数の第2ガス通過孔の各々が、上記周板部の軸方向に沿った長さが上記周板部の周方向に沿った長さよりも大きい長孔形状を有していてもよい。
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記キャップ部材が、上記隔壁部材の上記天板部側の端部に内挿されていてもよい。
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記仕切り部が、上記隔壁部材の上記天板部側の端部に組付けられたカバー部材をさらに有していてもよく、その場合には、上記カバー部材が、上記頂板部を覆う第1覆い部と、上記第1覆い部の周縁から上記隔壁部材の軸方向に沿って延設されることで上記隔壁部材のうちの上記天板部寄りの部分に密着する第2覆い部とを含むカップ状の形状を成していることが好ましい。その場合においては、上記第2点火器の作動時において、上記カバー部材が、上記キャップ部材によって押し上げられて上記天板部側に向けて移動することで上記隔壁部材から離脱することが好ましい。
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記キャップ部材が、上記第2点火器の作動前の状態において上記隔壁部材に遊嵌されていてもよい。その場合においては、上記第2点火器の作動時において、上記第2燃焼室の圧力上昇に起因して、上記周板部が拡がるように上記キャップ部材が変形することにより、上記周板部の少なくとも一部が、上記隔壁部材の内周面に周方向に沿って密着した状態となることが好ましい。
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記カバー部材が上記隔壁部材に外挿されることにより、上記第2覆い部が、上記隔壁部材のうちの上記天板部寄りの部分の外周面に密着していてもよい。
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記カバー部材が上記隔壁部材に内挿されることにより、上記第2覆い部が、上記隔壁部材のうちの上記天板部寄りの部分の内周面に密着していてもよい。
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記第1ガス通過孔および上記第2ガス通過孔が、いずれも上記隔壁部材に設けられていてもよい。
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記第2点火器の作動時における上記キャップ部材の移動が、上記天板部によって制限されるように構成されていることが好ましい。
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記第2点火器の作動に先立つ上記第1点火器の作動時において、上記第1ガス発生剤が燃焼することで生じる上記第1燃焼室の圧力上昇に起因して、上記天板部が外側に向けて膨らむように変形することにより、上記天板部と上記頂板部との間の距離が増加し、この距離の増加分が、上記第2点火器の作動時における上記キャップ部材の移動しろに含まれるように構成されていることが好ましい。
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記キャップ部材が、上記隔壁部材の上記天板部側の端部に内挿されることにより、上記周板部が、上記隔壁部材のうちの上記天板部寄りの部分の内周面に密着していてもよい。
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記キャップ部材が、上記隔壁部材の上記天板部側の端部に外挿されることにより、上記周板部が、上記隔壁部材のうちの上記天板部寄りの部分の外周面に密着していてもよい。
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記フィルタの中心軸が上記周壁部の中心軸と重なるように、上記フィルタが、上記ハウジングと同軸上に配置されていてもよく、その場合には、上記隔壁部材の中心軸が上記周壁部の中心軸と重ならないように、上記仕切り部が、上記ハウジングに対して偏心配置されていてもよい。
上記本発明に基づくガス発生器は、上記底板部に固定されるとともに上記第2点火器を保持するホルダをさらに備えていてもよく、その場合には、上記隔壁部材が、上記ホルダに圧入されていることが好ましい。
本発明によれば、環境温度の相違の影響を可能な限り排除しつつ、作動時において所望のガス出力を確実に得ることができるデュアル構造のガス発生器とすることができる。
実施の形態1に係るディスク型ガス発生器の概略図である。 図1中に示すII−II線に沿った模式断面図である。 図1に示す仕切り部の組付構造を示す分解斜視図である。 図1に示すディスク型ガス発生器の動作時の第1段階を示す模式図である。 図1に示すディスク型ガス発生器の動作時の第2段階を示す模式図である。 図1に示すディスク型ガス発生器の動作時において、付加的に生じ得る第3段階を示す模式図である。 図1に示すキャップ部材の第1ないし第3変形例を示す斜視図である。 実施の形態2に係るディスク型ガス発生器の概略図である。 図8に示すディスク型ガス発生器の動作時の第2段階を示す模式図である。 実施の形態3に係るディスク型ガス発生器の概略図である。 実施の形態4に係るディスク型ガス発生器の概略図である。 図11に示す仕切り部の組付構造を示す分解斜視図である。 図11に示すディスク型ガス発生器の動作時の第1段階を示す模式図である。 図11に示すディスク型ガス発生器の動作時の第2段階を示す模式図である。 図11に示すディスク型ガス発生器の動作時において、付加的に生じ得る第3段階を示す模式図である。 実施の形態5に係るディスク型ガス発生器の概略図である。 図16に示す仕切り部の組付構造を示す分解斜視図である。 図16に示すディスク型ガス発生器の動作時の第1段階を示す模式図である。 図16に示すディスク型ガス発生器の動作時の第2段階を示す模式図である。 図16に示すディスク型ガス発生器の動作時において、付加的に生じ得る第3段階を示す模式図である。 実施の形態6に係るディスク型ガス発生器の概略図である。 実施の形態7に係るディスク型ガス発生器の概略図である。 参考形態に係るディスク型ガス発生器の概略図である。
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態は、自動車のステアリングホイール等に搭載されるエアバッグ装置に好適に組み込まれるデュアル構造のディスク型ガス発生器に本発明を適用したものである。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分に図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係るディスク型ガス発生器の概略図であり、図2は、図1中に示すII−II線に沿った模式断面図である。また、図3は、図1に示す仕切り部の組付構造を示す分解斜視図である。まず、これら図1ないし図3を参照して、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Aの構成について説明する。
図1および図2に示すように、ディスク型ガス発生器1Aは、軸方向の一端および他端が閉塞された短尺略円筒状のハウジングを有しており、このハウジングの内部に設けられた収容空間に、内部構成部品としての第1点火器組立体30、第2点火器組立体40、第1ガス発生剤51、第2ガス発生剤52、下側支持部材61、上側支持部材62、フィルタ70等が収容されてなるものである。
図1に示すように、ハウジングは、下部側シェル10および上部側シェル20を含んでいる。下部側シェル10および上部側シェル20の各々は、たとえば圧延された金属製の板状部材をプレス加工することによって形成されたプレス成形品からなる。下部側シェル10および上部側シェル20を構成する金属製の板状部材としては、たとえばステンレス鋼や鉄鋼、アルミニウム合金、ステンレス合金等からなる金属板が利用され、好適には440[MPa]以上780[MPa]以下の引張応力が印加された場合にも破断等の破損が生じないいわゆる高張力鋼板が利用される。
下部側シェル10および上部側シェル20は、それぞれが有底略円筒状に形成されており、これらの開口面同士が向き合うように組み合わされて接合されることによってハウジングが構成されている。下部側シェル10は、底板部11と周壁部12とを有しており、上部側シェル20は、天板部21と周壁部22とフランジ部23とを有している。
下部側シェル10の周壁部12の上端は、上部側シェル20の周壁部22の下端に挿入されることで圧入されている。さらに、下部側シェル10の周壁部12と上部側シェル20の周壁部22とが、それらの当接部またはその近傍において接合されることにより、下部側シェル10と上部側シェル20とが固定されている。ここで、下部側シェル10と上部側シェル20との接合には、電子ビーム溶接やレーザ溶接、摩擦圧接等が好適に利用できる。
これにより、ハウジングの周壁部のうちの底板部11寄りの部分は、下部側シェル10の周壁部12によって構成されており、ハウジングの周壁部のうちの天板部21寄りの部分は、上部側シェル20の周壁部22によって構成されている。また、ハウジングの軸方向の一端および他端は、それぞれ下部側シェル10の底板部11および上部側シェル20の天板部21によって閉塞されている。
上部側シェル20に設けられたフランジ部23は、ディスク型ガス発生器1Aを外部の部材(たとえば、エアバッグ装置に設けられたリテーナ等)に固定するための部位である。フランジ部23の所定位置には、周壁部22の軸方向と平行な方向に沿って貫通するように貫通孔(図中において当該貫通孔は現われていない)が設けられている。当該貫通孔には、ボルト等の締結部材が挿入されることになり、これによりディスク型ガス発生器1Aが外部の部材に対して固定されることになる。
下部側シェル10の底板部11の所定位置には、第1開口部11aおよび第2開口部11bが設けられている。下部側シェル10の底板部11には、第1開口部11aを閉塞するように第1点火器組立体30が組付けられているとともに、第2開口部11bを閉塞するように第2点火器組立体40が組付けられている。ここで、第1開口部11aは、第1点火器組立体30の下端に設けられた後述する第1雌型コネクタ部を外部に向けて露出させるための部位であり、第2開口部11bは、第2点火器組立体40の下端に設けられた後述する第2雌型コネクタ部を外部に向けて露出させるための部位である。
第1点火器組立体30は、第1ホルダ31と、第1点火器32と、第1シール部材33と、カップ体34と、伝火薬36とを主として含んでいる。第1ホルダ31は、第1点火器組立体30のベースを構成するものであり、当該第1ホルダ31に、第1点火器32およびカップ体34等が組付けられることにより、第1点火器組立体30が一体の部品として構成されている。
第1ホルダ31は、外形が略円柱状の部材からなり、たとえばステンレス鋼や鉄鋼、アルミニウム合金、ステンレス合金等の金属製の部材にて構成される。天板部21側に位置する第1ホルダ31の上面には、上側凹部31aが設けられており、底板部11側に位置する第1ホルダ31の下面には、下側凹部31bが設けられている。また、上側凹部31aの底部ならびに下側凹部31bの底部を構成する部分の第1ホルダ31には、これら上側凹部31aおよび下側凹部31bに達するように貫通孔31cが設けられている。
また、第1ホルダ31の上面には、上側凹部31aを取り囲むようにかしめ部31d,31eが設けられている。このうちの内側に配置されたかしめ部31dは、第1点火器32を第1ホルダ31にかしめ固定するための部位であり、このうちの外側に配置されたかしめ部31eは、カップ体34を第1ホルダ31にかしめ固定するための部位である。
第1点火器32は、火炎を発生させるためのものであり、基部32aと、点火部32bと、一対の端子ピン32cとを有している。基部32aは、点火部32bおよび一対の端子ピン32cを保持する部位であり、また第1ホルダ31に対して固定される部位でもある。点火部32bは、その内部に、作動時において着火して燃焼することで火炎を発生する点火薬と、この点火薬を着火させるための抵抗体(ブリッジワイヤ)とを含んでいる。一対の端子ピン32cは、点火薬を着火させるために点火部32bに接続されている。
より詳細には、点火部32bは、カップ状に形成されたスクイブカップと、当該スクイブカップの開口端を閉塞し、一対の端子ピン32cが挿通されてこれを保持する塞栓とを含んでおり、スクイブカップ内に挿入された一対の端子ピン32cの先端を連結するように上述した抵抗体が取付けられ、この抵抗体を取り囲むようにまたはこの抵抗体に近接するようにスクイブカップ内に点火薬が装填された構成を有している。
ここで、抵抗体としては一般にニクロム線等が利用され、点火薬としては一般にZPP(ジルコニウム・過塩素酸カリウム)、ZWPP(ジルコニウム・タングステン・過塩素酸カリウム)、鉛トリシネート等が利用される。なお、上述したスクイブカップおよび塞栓は、一般に金属製またはプラスチック製である。
衝突を検知した際には、端子ピン32cを介して抵抗体に所定量の電流が流れる。抵抗体に所定量の電流が流れることにより、抵抗体においてジュール熱が発生し、点火薬が燃焼を開始する。燃焼により生じた高温の火炎は、点火薬を収納しているスクイブカップを破裂させる。抵抗体に電流が流れてから第1点火器32が作動するまでの時間は、抵抗体にニクロム線を利用した場合に一般に2[ms]以下である。
第1点火器32は、第1ホルダ31の貫通孔31cに一対の端子ピン32cが上方から挿入されるとともに第1ホルダ31の上側凹部31aに基部32aが収容されて当て留めされた状態において、上述したかしめ部31dが折り曲げられることにより、第1ホルダ31に固定されている。
ここで、第1ホルダ31と第1点火器32との間には、Oリング等からなる第1シール部材33が介装されており、これによって第1ホルダ31と第1点火器32との間の隙間が閉塞されることで当該部分における気密性が確保されている。なお、第1点火器32の固定方法は、上述したかしめ部31dを用いた固定方法に限られず、他の固定方法を利用してもよい。
カップ体34は、底板部11側の端部が開口したカップ状の形状を成し、内部に伝火薬36が収容された伝火室35を含んでいる。カップ体34は、伝火室35を規定する頂壁部34aおよび側壁部34bと、側壁部34bの開口端側の部分から径方向外側に向けて延設されたフランジ部34cとを有している。
カップ体34は、その内部に形成された伝火室35が第1点火器32の点火部32bに面するように第1ホルダ31に組付けられており、より詳細には、フランジ部34cが第1ホルダ31の上面に当て留めされた状態において、上述したかしめ部31eが折り曲げられることにより、第1ホルダ31に固定されている。
カップ体34は、頂壁部34aおよび側壁部34bのいずれにも開口を有しておらず、その内部に設けられた伝火室35を取り囲んでいる。このカップ体34は、第1点火器32が作動することによって伝火薬36が着火された場合に伝火室35内の圧力上昇や発生した熱の伝導に伴って破裂または溶融するものであり、その機械的強度は比較的低いものが使用される。
そのため、カップ体34としては、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属製の部材や、エポキシ樹脂等に代表される熱硬化性樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂(たとえばナイロン6やナイロン66等)、ポリプロピレンスルフィド樹脂、ポリプロピレンオキシド樹脂等に代表される熱可塑性樹脂等の樹脂製の部材からなるものが好適に利用される。
なお、カップ体34としては、このようなものの他にも、鉄や銅等に代表されるような機械的強度の高い金属製の部材からなり、その側壁部34bに開口を有し、当該開口を閉鎖するようにシール部材が設けられたもの等を利用することもできる。この場合においては、伝火薬36の燃焼により、当該シール部材が開裂または溶融することで上述した開口が開放されることになる。ここで、上述したシール部材としては、開口を閉鎖するようにカップ体に貼り付けが可能なシールテープや、開口を閉鎖するようにカップ体に対して圧入による組付けが可能なリング状シール体等が利用できる。シールテープとしては、たとえば片面に粘着部材が塗布されたアルミニウム箔等が好適に利用でき、リング状シール体としては、上述した開口を閉鎖する薄板筒状の部位を含むアルミニウム製のプレス成形品等が好適に利用できる。また、カップ体34の固定方法も、上述したかしめ部31eを用いた固定方法に限られず、他の固定方法を利用してもよい。
伝火室35に充填された伝火薬36は、第1点火器32が作動することによって生じた火炎によって点火され、燃焼することによって熱粒子を発生する。伝火薬36としては、第1ガス発生剤51を確実に燃焼開始させることができるものであることが必要であり、一般的には、B/KNO3、B/NaNO3、Sr(NO32等に代表される金属粉/酸化剤からなる組成物や、水素化チタン/過塩素酸カリウムからなる組成物、B/5−アミノテトラゾール/硝酸カリウム/三酸化モリブデンからなる組成物等が用いられる。
伝火薬36としては、粉状のものや、バインダによって所定の形状に成形されたもの等が利用される。バインダによって成形された伝火薬36の形状としては、たとえば顆粒状、円柱状、シート状、球状、単孔円筒状、多孔円筒状、タブレット状など種々の形状がある。
第1ホルダ31の下端は、下部側シェル10の底板部11に設けられた第1開口部11aに上方から挿入されており、その外周縁が底板部11に対して接合されることで固定されている。これにより、当該第1ホルダ31に予め第1点火器32およびカップ体34等が組付けられることで一体化された第1点火器組立体30が、下部側シェル10に対して固定されるとともに、特に第1点火器組立体30の内部に設けられた伝火室35が、ハウジングの内部の空間に向けて突出して配置されることになる。ここで、底板部11と第1ホルダ31との接合には、電子ビーム溶接やレーザ溶接、摩擦圧接等が好適に利用できる。
第1ホルダ31の下側凹部31bには、第1点火器32の一対の端子ピン32cが露出して位置している。これにより、当該下側凹部31bおよび一対の端子ピン32cによって上述した第1雌型コネクタ部が構成されることになる。
当該第1雌型コネクタ部は、第1点火器32とコントロールユニット(不図示)とを結線するためのハーネスの雄型コネクタ(図示せず)を受け入れるための部位である。第1雌型コネクタ部は、ハウジングの外部に向けて露出しており、当該第1雌型コネクタ部に上述した雄型コネクタが挿し込まれることにより、ハーネスの芯線と端子ピン32cとの電気的導通が実現されることになる。
第2点火器組立体40は、第2ホルダ41と、第2点火器42と、第2シール部材43と、仕切り部44と、第2ガス発生剤52とを主として含んでいる。第2ホルダ41は、第2点火器組立体40のベースを構成するものであり、当該第2ホルダ41に、第2点火器42および仕切り部44等が組付けられることにより、第2点火器組立体40が一体の部品として構成されている。
第2ホルダ41は、外形が略円柱状の部材からなり、たとえばステンレス鋼や鉄鋼、アルミニウム合金、ステンレス合金等の金属製の部材にて構成される。天板部21側に位置する第2ホルダ41の上面には、上側凹部41aが設けられており、底板部11側に位置する第2ホルダ41の下面には、下側凹部41bが設けられている。また、上側凹部41aの底部ならびに下側凹部41bの底部を構成する部分の第2ホルダ41には、これら上側凹部41aおよび下側凹部41bに達するように貫通孔41cが設けられている。
また、第2ホルダ41の上面には、上側凹部41aを取り囲むようにかしめ部41dが設けられている。かしめ部41dは、第2点火器42を第2ホルダ41にかしめ固定するための部位である。
第2点火器42は、火炎を発生させるためのものであり、基部42aと、点火部42bと、一対の端子ピン42cとを有している。基部42aは、点火部42bおよび一対の端子ピン42cを保持する部位であり、また第2ホルダ41に対して固定される部位でもある。なお、第2点火器42は、基本的には上述した第1点火器32と同様の構成のものであるため、ここではその詳細な説明は省略する。
第2点火器42は、第2ホルダ41の貫通孔41cに一対の端子ピン42cが上方から挿入されるとともに第2ホルダ41の上側凹部41aに基部42aが収容されて当て留めされた状態において、上述したかしめ部41dが折り曲げられることにより、第2ホルダ41に固定されている。
ここで、第2ホルダ41と第2点火器42との間には、Oリング等からなる第2シール部材43が介装されており、これによって第2ホルダ41と第2点火器42との間の隙間が閉塞されることで当該部分における気密性が確保されている。なお、第2点火器42の固定方法は、上述したかしめ部41dを用いた固定方法に限られず、他の固定方法を利用してもよい。
仕切り部44は、隔壁部材45と、カバー部材46と、キャップ部材47とを有しており、これら隔壁部材45、カバー部材46およびキャップ部材47が組み合わされることで全体としてカップ状の形状を成している。仕切り部44は、ハウジングの内部の空間であってかつフィルタ70の内側の空間を2室に仕切る圧力隔壁として機能する。
図1および図2に示すように、ハウジングの内部の空間であってかつフィルタ70の内側の空間は、仕切り部44によって当該仕切り部44よりも外側の空間と当該仕切り部44よりも内側の空間とに仕切られており、このうちの前者の空間が第1燃焼室S1として規定されるとともに、このうちの後者の空間が第2燃焼室S2として規定される。
図1に示すように、仕切り部44は、その内部に形成された第2燃焼室S2が第2点火器42の点火部42bに面するように第2ホルダ41に組付けられている。より詳細には、後述するように、仕切り部44のうちの隔壁部材45の下端に設けられた固定部45aが第2ホルダ41に圧入されることにより、仕切り部44が第2ホルダ41を介して底板部11に固定されている。
仕切り部44の内部に位置する第2燃焼室S2には、第2ガス発生剤52が収容されている。第2ガス発生剤52は、第2点火器42が作動することによって生じた熱粒子によって着火され、燃焼することによってガスを発生させる薬剤である。なお、第2ガス発生剤52の詳細については、後述することとする。
図1および図3に示すように、隔壁部材45は、軸方向の両端に開口を有する筒状の形状を成している。隔壁部材45は、その軸方向がハウジングの軸方向と平行となるように配置されており、底板部11側に位置する開口端が、底板部11に組付けられた第2ホルダ41に固定された固定部45aとして機能している。
より詳細には、当該固定部45aは、上述したように第2ホルダ41に圧入されており、これによって隔壁部材45が第2ホルダ41に固定されることで当該隔壁部材45を含む仕切り部44が底板部11に組付けられている。なお、隔壁部材45は、たとえばステンレス鋼や鉄鋼、アルミニウム合金、ステンレス合金等の金属製の部材にて構成される。
カバー部材46は、底板部11側の端部が開口したカップ状の形状を成し、隔壁部材45の天板部21側の開口端に組付けられている。カバー部材46は、隔壁部材45と同様に、たとえばステンレス鋼や鉄鋼、アルミニウム合金、ステンレス合金等の金属製の部材にて構成される。
カバー部材46は、後述するキャップ部材47の頂板部47aを覆う円盤状の第1覆い部46aと、当該第1覆い部46aの周縁から底板部11側に向けて延設されることで隔壁部材45のうちの天板部21寄りの部分の外周面を覆う円筒状の第2覆い部46bとを含んでいる。このうち、第1覆い部46aは、隔壁部材45の天板部21側に位置する開口を覆うことで、後述するキャップ部材47の頂板部47aと共に仕切り部44の閉塞端を構成している。
カバー部材46は、隔壁部材45の上述した開口端に外挿されることで隔壁部材45に組付けられており、好ましくは隔壁部材45に対して圧入によって固定されている。これにより、カバー部材46の第2覆い部46bは、隔壁部材45のうちの上述した外周面に密着している。ここで、カバー部材46に設けられた第2覆い部46bの軸方向長さは、比較的短く構成することができ、隔壁部材45の上述した開口端が封止可能な必要最小限の長さとすることができる。
キャップ部材47は、底板部11側の端部が開口したカップ状の形状を成し、隔壁部材45のうちの天板部21寄りの部分に挿入されている。これにより、キャップ部材47は、隔壁部材45およびカバー部材46によって規定される空間に収容されている。キャップ部材47は、隔壁部材45と同様に、たとえばステンレス鋼や鉄鋼、アルミニウム合金、ステンレス合金等の金属製の部材にて構成されるが、その厚みは、隔壁部材45に比べて十分に薄く構成される。
キャップ部材47は、隔壁部材45の天板部21側に位置する開口を覆うことで仕切り部44の閉塞端を構成する円盤状の頂板部47aと、当該頂板部47aの周縁から底板部11側に向けて延設された円筒状の周板部47bとを含んでいる。このうち、頂板部47aは、第2ガス発生剤52とカバー部材46の第1覆い部46aとの間に配置されており、上述したカバー部材46の第1覆い部46aと共に仕切り部44の閉塞端を構成している。
キャップ部材47は、隔壁部材45の上述した開口端に内挿されることで隔壁部材45に収容されており、本実施の形態においては、キャップ部材47が隔壁部材45に対して遊嵌されている。ここで、遊嵌とは、隔壁部材45に嵌め込まれたキャップ部材47が、隔壁部材45との間で所定のクリアランスをもった状態にあることを意味し、換言すれば、キャップ部材47の外径は、隔壁部材45の内径よりも僅かに小さい。
すなわち、本実施の形態においては、キャップ部材47は、隔壁部材45に対して圧入されておらず、キャップ部材47の周板部47bは、ディスク型ガス発生器1Aの非動作時において隔壁部材45の内周面に密着していない。これにより、本実施の形態においては、キャップ部材47が隔壁部材45に対して相対的に移動可能でかつ変形可能に組付けられることになり、第2ガス発生剤52の燃焼時において、後述するキャップ部材47の移動および変形が生じることになる。
ここで、上述のとおりキャップ部材47を隔壁部材45に遊嵌することとした場合には、隔壁部材45を第2ホルダ41に圧入する際の圧入作業が容易化する効果も得られる。すなわち、上述した仕切り部44を第2ホルダ41を介して下部側シェル10の底板部11に組付ける組付作業は、たとえば、隔壁部材45にキャップ部材47を遊嵌したものに第2ガス発生剤52を充填し、これを第2ホルダ41に対して圧入し、その後においてカバー部材46を隔壁部材45に対して圧入することで行なわれる。この場合、隔壁部材45を第2ホルダ41に圧入するに際して、キャップ部材47と隔壁部材45との間に形成された上述したクリアランスを介して空気が外部へ排出されることになるため、その圧入作業が容易化することになる。また、カバー部材46を隔壁部材45に圧入するに際してその圧入作業を容易化するためには、カバー部材46の所定位置にたとえば1箇所だけ孔を形成しておき、当該孔を介して空気が外部に排出されるようにすればよい。ただし、その場合には、上述した孔の形成位置は、隔壁部材45に対するカバー部材46の圧入が完了した時点において、当該孔が隔壁部材45またはキャップ部材47によって閉塞される位置とすることが必要である。
キャップ部材47の周板部47bには、複数個の第1ガス通過孔47cと、複数個の第2ガス通過孔47dとが設けられている。複数個の第1ガス通過孔47cおよび複数個の第2ガス通過孔47dは、いずれも周板部47bの厚み方向に沿って当該周板部47bを貫通するように設けられており、それぞれその外側に位置する開口面が隔壁部材45に対向することで当該隔壁部材45によって覆われている。
ここで、複数個の第1ガス通過孔47cは、周板部47bの周方向に沿って点列状に設けられており、複数個の第2ガス通過孔47dも、周板部47bの周方向に沿って点列状に設けられている。複数個の第1ガス通過孔47cは、いずれも複数個の第2ガス通過孔47dよりも天板部21側(すなわち、頂板部47a側)に配置されており、これにより周板部47bには、2段のガス通過孔群が設けられている。
複数個の第1ガス通過孔47cは、第2ガス発生剤52の燃焼時において、第2燃焼室S2にて発生したガスを仕切り部44の外側の空間に向けて通過させるためのものである。より詳細には、これら複数個の第1ガス通過孔47cは、特に第2ガス発生剤52の燃焼の初期段階において第2燃焼室S2の圧力を相当程度に高めつつ、第2ガス発生剤52の燃焼時において、第2燃焼室S2にて発生したガスを仕切り部44の外側の空間に向けて通過させるためのものであるが、その詳細については後述することとする。
複数個の第2ガス通過孔47dは、第2ガス発生剤52の燃焼時において、必要に応じて第2燃焼室S2にて発生したガスを仕切り部44の外側の空間に向けて通過させるためのものである。より詳細には、これら複数個の第2ガス通過孔47dは、第2ガス発生剤52の燃焼時において、第2燃焼室S2の圧力が必要以上に高圧になった場合に、第2燃焼室S2にて発生したガスを仕切り部44の外側の空間に向けて通過させるためのものであるが、その詳細については後述することとする。
図1に示すように、第2ホルダ41の下端は、下部側シェル10の底板部11に設けられた第2開口部11bに上方から挿入されており、その外周縁が底板部11に対して接合されることで固定されている。これにより、当該第2ホルダ41に予め第2点火器42および仕切り部44等が組付けられることで一体化された第2点火器組立体40が、下部側シェル10に対して固定されるとともに、特に第2点火器組立体40の内部に設けられた第2燃焼室S2が、ハウジングの内部の空間に向けて突出して配置されることになる。ここで、底板部11と第2ホルダ41との接合には、電子ビーム溶接やレーザ溶接、摩擦圧接等が好適に利用できる。
第2ホルダ41の下側凹部41bには、第2点火器42の一対の端子ピン42cが露出して位置している。これにより、当該下側凹部41bおよび一対の端子ピン42cによって上述した第2雌型コネクタ部が構成されることになる。
当該第2雌型コネクタ部は、第2点火器42とコントロールユニット(不図示)とを結線するためのハーネスの雄型コネクタ(図示せず)を受け入れるための部位である。第2雌型コネクタ部は、ハウジングの外部に向けて露出しており、当該第2雌型コネクタ部に上述した雄型コネクタが挿し込まれることにより、ハーネスの芯線と端子ピン42cとの電気的導通が実現されることになる。
図1および図2に示すように、ハウジングの内部の空間には、上述した第1点火器組立体30および第2点火器組立体40に加え、フィルタ70が収容されている。フィルタ70は、円筒状の形状を成し、その中心軸がハウジングの周壁部の中心軸と合致するようにハウジングと同軸上に配置されている。これにより、フィルタ70は、その外周面がハウジングの周壁部の内周面に対向している。
フィルタ70は、その内側の空間に第1点火器組立体30および第2点火器組立体40が配置されるように、これら第1点火器組立体30および第2点火器組立体40を取り巻くように配置されている。これにより、フィルタ70の内側の空間であってかつ仕切り部44の外側の空間に、第1ガス発生剤51が収容される第1燃焼室S1が形成されることになる。なお、フィルタ70は、ハウジングの周壁部から所定の距離をもって配置されており、これによりハウジングの周壁部とフィルタ70との間には、ガス排出室S3が形成されている。
フィルタ70としては、たとえばステンレス鋼や鉄鋼等の金属線材を巻き回して焼結したものや、金属線材を編み込んだ網材をプレス加工することによって押し固めたもの等が利用できる。網材としては、具体的にはメリヤス編みの金網や平織りの金網、クリンプ織りの金属線材の集合体等が利用できる。
また、フィルタ70として、孔あき金属板を巻き回したもの等を利用することもできる。この場合、孔あき金属板としては、たとえば、金属板に千鳥状に切れ目を入れるとともにこれを押し広げて孔を形成して網目状に加工したエキスパンドメタルや、金属板に孔を穿つとともにその際に孔の周縁に生じるバリを潰すことでこれを平坦化したフックメタル等が利用される。この場合において、形成される孔の大きさや形状は、必要に応じて適宜変更が可能であり、同一金属板上において異なる大きさや形状の孔が含まれていてもよい。なお、金属板としては、たとえば鋼板(マイルドスチール)やステンレス鋼板が好適に利用でき、またアルミニウム、銅、チタン、ニッケルまたはこれらの合金等の非鉄金属板を利用することもできる。
フィルタ70は、第1燃焼室S1および第2燃焼室S2にて発生したガスがこのフィルタ70中を通過する際に、ガスが有する高温の熱を奪い取ることによってガスを冷却する冷却手段として機能するとともに、ガス中に含まれる残渣(スラグ)等を除去する除去手段としても機能する。したがって、ガスを十分に冷却しかつ残渣が外部に放出されないようにするためには、第1燃焼室S1および第2燃焼室S2にて発生したガスが確実にフィルタ70中を通過するように構成することが必要になる。
ここで、第1点火器組立体30は、その中心軸がハウジングの周壁部の中心軸と重ならないように偏心配置されており、第2点火器組立体40も、その中心軸がハウジングの周壁部の中心軸と重ならないように(すなわち、仕切り部44の中心軸(より厳密には隔壁部材45の中心軸)がハウジングの周壁部の中心軸と重ならないように)偏心配置されている。このように構成することにより、ハウジングの内部にデッドスペースが生じることが防止でき、ディスク型ガス発生器1Aを全体として小型に構成することができる。
第1燃焼室S1には、第1ガス発生剤51が収容されている。より具体的には、第1ガス発生剤51は、フィルタ70の内側の空間であってかつ第1点火器組立体30のカップ体34の頂壁部34aおよび側壁部34bに隣り合う空間、ならびに、フィルタ70の内側の空間であってかつ第2点火器組立体40の仕切り部44の側壁部に隣り合う空間に配置されている。第1ガス発生剤51は、第1点火器32が作動することによって生じた熱粒子によって着火され、燃焼することによってガスを発生させる薬剤である。
上述した第1ガス発生剤51および第2ガス発生剤52としては、非アジド系ガス発生剤を用いることが好ましく、一般に燃料と酸化剤と添加剤とを含む成形体としてこれら第1ガス発生剤51および第2ガス発生剤52が形成される。
燃料としては、たとえばトリアゾール誘導体、テトラゾール誘導体、グアニジン誘導体、アゾジカルボンアミド誘導体、ヒドラジン誘導体等またはこれらの組み合わせが利用される。具体的には、たとえばニトログアニジンや硝酸グアニジン、シアノグアニジン、5−アミノテトラゾール等が好適に利用される。
酸化剤としては、たとえば塩基性硝酸銅等の塩基性硝酸塩や、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アンモニアから選ばれたカチオンを含む硝酸塩等が利用される。硝酸塩としては、たとえば硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等が好適に利用される。
添加剤としては、バインダやスラグ形成剤、燃焼調整剤等が挙げられる。バインダとしては、たとえばポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースの金属塩、ステアリン酸塩等の有機バインダや、合成ヒドロタルサイト、酸性白土等の無機バインダが好適に利用可能である。また、この他にも、バインダとしては、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ニトロセルロース、微結晶性セルロース、グアガム、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、デンプン等の多糖誘導体や、二硫化モリブデン、タルク、ベントナイト、ケイソウ土、カオリン、アルミナ等の無機バインダも好適に利用可能である。スラグ形成剤としては、窒化珪素、シリカ、酸性白土等が好適に利用可能である。燃焼調整剤としては、金属酸化物、フェロシリコン、活性炭、グラファイト等が好適に利用可能である。
ガス発生剤の成形体の形状には、顆粒状、ペレット状、円柱状等の粒状のもの、ディスク状のものなど様々な形状のものがある。また、円柱状のものでは、成形体内部に貫通孔を有する有孔状(たとえば単孔筒形状や多孔筒形状等)の成形体も利用される。これらの形状は、ディスク型ガス発生器1Aが組み込まれるエアバッグ装置の仕様に応じて適宜選択されることが好ましく、たとえばガス発生剤の燃焼時においてガスの生成速度が時間的に変化する形状を選択するなど、仕様に応じた最適な形状を選択することが好ましい。また、ガス発生剤の形状の他にもガス発生剤の線燃焼速度、圧力指数などを考慮に入れて成形体のサイズや充填量を適宜選択することが好ましい。
ここで、第1ガス発生剤51および第2ガス発生剤52は、それらの組成が同じものであってもよいし、それらの組成が異なるものであってもよい。また、第1ガス発生剤51および第2ガス発生剤52は、それらの形状や大きさが同じものであってもよいし、それらの形状や大きさが異なるものであってもよい。
フィルタ70に対面する部分の上部側シェル20の周壁部22には、ガス排出室S3に面するように複数個のガス噴出口24が設けられている。この複数個のガス噴出口24は、フィルタ70を通過したガスをガス排出室S3を介してハウジングの外部に導出するためのものである。
また、上部側シェル20の周壁部22の内周面には、上記複数個のガス噴出口24を閉鎖するようにシール部材としての金属製のシールテープ25が貼り付けられている。このシールテープ25としては、片面に粘着部材が塗布されたアルミニウム箔等が好適に利用でき、当該シールテープ25によってハウジングの内部の空間の気密性が確保されている。
図1に示すように、第1燃焼室S1のうち、底板部11側に位置する端部には、下側支持部材61が配置されている。下側支持部材61は、環状の形状を成し、フィルタ70と底板部11との境目部分を覆うように、これらフィルタ70と底板部11とに宛がわれて配置されている。これにより、下側支持部材61は、第1燃焼室S1の上記端部近傍において、底板部11と第1ガス発生剤51との間に位置している。
下側支持部材61は、フィルタ70をハウジングに固定するための部材であるとともに、作動時において、第1燃焼室S1および第2燃焼室S2にて発生したガスがフィルタ70の内部を経由することなくフィルタ70の下端と底板部11との間の隙間から流出してしまうことを防止する流出防止手段としても機能する。下側支持部材61は、たとえば金属製の板状部材をプレス加工等することによって形成されており、好適には普通鋼や特殊鋼等の鋼板(たとえば、冷間圧延鋼板やステンレス鋼板等)からなる部材にて構成される。
第1燃焼室S1のうち、天板部21側に位置する端部には、上側支持部材62が配置されている。上側支持部材62は、略円盤状の形状を成し、フィルタ70と天板部21との境目部分を覆うように、これらフィルタ70と天板部21とに宛がわれて配置されている。これにより、上側支持部材62は、第1燃焼室S1の上記端部近傍において、天板部21と第1ガス発生剤51との間に位置している。
上側支持部材62は、フィルタ70をハウジングに固定するための部材であるとともに、作動時において、第1燃焼室S1および第2燃焼室S2にて発生したガスがフィルタ70の内部を経由することなくフィルタ70の上端と天板部21との間の隙間から流出してしまうことを防止する流出防止手段としても機能する。上側支持部材62は、上述した下側支持部材61と同様に、たとえば金属製の板状部材をプレス加工等することによって形成されており、好適には普通鋼や特殊鋼等の鋼板(たとえば、冷間圧延鋼板やステンレス鋼板等)からなる部材にて構成される。
この上側支持部材62の内部には、第1燃焼室S1に収容された第1ガス発生剤51に接触するように平面視略C字状のクッション材63が配置されている。これにより、クッション材63は、第1燃焼室S1の天板部21側の部分において天板部21と第1ガス発生剤51との間に位置することになり、第1ガス発生剤51を底板部11側に向けて押圧している。
クッション材63は、成形体からなる第1ガス発生剤51が振動等によって粉砕されてしまうことを防止する目的で設けられるものであり、好適にはセラミックスファイバの成形体やロックウール、発泡樹脂(たとえば発泡シリコーン、発泡ポリプロピレン、発泡ポリエチレン等)、クロロプレンおよびEPDMに代表されるゴム等からなる部材にて構成される。なお、クッション材63は、第1ガス発生剤51の燃焼によって焼失するものである。
なお、第2ガス発生剤52の振動による破砕を防止する何らかの手当てが必要な場合には、第1ガス発生剤51の場合と同様に、これをクッション材を用いることで実現することができる。その場合には、円盤状のクッション材をキャップ部材47の頂板部47aと第2ガス発生剤52との間に配置するか、あるいは、円環板状のクッション材を第2点火器42を取り囲む部分の第2ホルダ41の上面と第2ガス発生剤との間に配置するか、のいずれかとすることができる。前者の構成を採用した場合には、クッション材によって第2ガス発生剤52が底板部11側に向けて押圧されることになり、後者の構成を採用した場合には、クッション材によって第2ガス発生剤52が天板部21側に向けて押圧されることになる。ただし、前者の構成を採用する場合には、クッション材を十分に薄くすること等により、キャップ部材47に設けられた第1ガス通過孔47cが当該クッション材によって閉塞されないようにすることが好ましい。なお、前者の構成および後者の構成の双方を採用することとしてもよい。ここで、上述した第2ガス発生剤52を押圧するクッション材としては、第1ガス発生剤51を押圧するクッション材63と同様の材質ものを利用することができる。
図4および図5は、それぞれ本実施の形態に係るディスク型ガス発生器の動作時の第1および第2段階を示す模式図である。また、図6は、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器の動作時において、付加的に生じ得る第3段階を示す模式図である。次に、これら図4ないし図6を参照して、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Aの動作について説明する。
ディスク型ガス発生器1Aが搭載された車両が衝突した場合には、車両に別途設けられた衝突検知手段によって衝突が検知され、これに基づいて車両に別途設けられたコントロールユニットからの通電を受け、まずは第1点火器32が作動する。
図4に示すように、第1点火器32が作動した第1段階においては、第1点火器32の点火部32bに充填された点火薬が抵抗体によって加熱されることで着火され、当該点火薬が燃焼することで点火部32bが破裂する。これにより、カップ体34の内部に収容された伝火薬36が着火されて燃焼する。
伝火薬36が燃焼することにより、伝火室35の内部において多量の熱粒子が発生し、伝火室35の温度および圧力が上昇することで脆弱な部材からなるカップ体34が破裂または溶融する。カップ体34が破裂または溶融することにより、上述した多量の熱粒子が第1燃焼室S1へと流れ込む。
多量の熱粒子が第1燃焼室S1へと流れ込むことにより、第1燃焼室S1に収容された第1ガス発生剤51が順次着火されて燃焼し、これによって第1燃焼室S1において多量のガスが発生する。第1燃焼室S1にて発生したガスは、フィルタ70の内部を通過し、その際、フィルタ70によって熱が奪われて冷却されるとともに、ガス中に含まれるスラグがフィルタ70によって除去されてガス排出室S3へと流れ込む。
このとき、第1ガス発生剤51が燃焼することで生じるハウジングの内部の圧力上昇に起因して、複数個のガス噴出口24を閉鎖していたシールテープ25が開裂する。これにより、第1燃焼室S1にて発生したガスの複数個のガス噴出口24を介してのハウジングの外部に向けての噴出が開始される(矢印AR1参照)。
なお、上述した第1段階において、複数個のガス噴出口24からディスク型ガス発生器1Aの外部へと噴出されたガスは、当該ディスク型ガス発生器1Aに隣接して設けられたエアバッグの内部に導入され、当該エアバッグを膨張および展開させる。
また、このとき、第1ガス発生剤51が燃焼することで生じるハウジングの内部の圧力上昇に起因して、下部側シェル10の底板部11および上部側シェル20の天板部21は、外側に向けて膨らむように変形する。これにより、カバー部材46の第1覆い部46aおよびキャップ部材47の頂板部47a(すなわち、仕切り部44の閉塞端)と、天板部21との間の距離がそれぞれ増加することになる。
一方で、この第1段階においては、第1ガス発生剤51が燃焼することで生じる第1燃焼室S1の圧力上昇に起因して、カバー部材46が隔壁部材45に対して押し付けられることになる。そのため、隔壁部材45の天板部21側の開口が、カバー部材46の第1覆い部46aによって閉塞されるとともに、隔壁部材45の天板部21寄りの部分の外周面にカバー部材46の第2覆い部46bが密着することで当該部分が覆われた状態が維持される。
これにより、当該第1段階においては、第1燃焼室S1と第2燃焼室S2とが連通した状態とはならず、未だ燃焼が開始されていない第2ガス発生剤52に第1ガス発生剤51の燃焼の影響が及ぶことがなくなる。
次に、上述した第1点火器32の作動から所定時間遅れたタイミングで、上述したコントロールユニットからの通電を受けて第2点火器42が作動する。
図5に示すように、第2点火器42が作動した第2段階においては、第2点火器42の点火部42bに充填された点火薬が抵抗体によって加熱されることで着火され、当該点火薬が燃焼することで点火部42bが破裂する。これにより、第2燃焼室S2に収容された第2ガス発生剤52が順次着火されて燃焼を開始する。
ここで、第2ガス発生剤52の燃焼の開始に先立って、第1ガス発生剤51が予め着火されて燃焼していることにより、ディスク型ガス発生器1Aが全体として既に高温に加熱された状態にあるため、点火部42bと第2ガス発生剤52との間に伝火薬を設けずとも、第2ガス発生剤52の燃焼がスムーズに開始されることになり、また当該第2ガス発生剤52の燃焼が途切れ難くなる。
このとき、第2ガス発生剤52が燃焼することで生じる第2燃焼室S2の圧力上昇に起因して、第2燃焼室S2に収容されたキャップ部材47に圧力が付与されることになり、キャップ部材47のうちの頂板部47aには、主としてハウジングの軸方向に沿った方向に当該圧力が作用し、キャップ部材47のうちの周板部47bには、主としてハウジングの径方向に沿った方向に当該圧力が作用する。
これにより、キャップ部材47は、その全体が上部側シェル20の天板部21側に向けて移動することになるとともに、その周板部47bが径方向外側に向けて拡がるように変形することになる。したがって、周板部47bの下端寄りの部分が隔壁部材45の内周面に周方向に沿って密着した状態とされつつ、キャップ部材47が、天板部21側に向けて移動する。
そのため、周板部47bの下端寄りの部分が隔壁部材45の内周面に周方向に沿って密着した状態が維持されるため、当該部分におけるガスの漏れ出しが防止できることになる。したがって、隔壁部材45およびキャップ部材47によって圧力隔壁が確実に構成されることになり、第2燃焼室S2の内圧を適切に上昇させることができ、結果として第2ガス発生剤52の燃焼が途切れることなく持続することになる。
また、キャップ部材47の上述した移動に伴い、カバー部材46は、キャップ部材47によって押し上げられることで天板部21側に向けて移動することになる。これにより、キャップ部材47は、隔壁部材45の天板部21側の開口端から離脱する。そのため、カバー部材46が隔壁部材45から離脱した時点で、キャップ部材47の周板部47bに設けられた第1ガス通過孔47cは、隔壁部材45の天板部21側の位置において第1燃焼室S1に面するように露出する。
ここで、本実施の形態においては、この第2段階におけるカバー部材46およびキャップ部材47の移動が所定量だけ生じた時点で、これらカバー部材46およびキャップ部材47の移動が、天板部21によって制限されるように構成されている。すなわち、カバー部材46が、上側支持部材62を介して天板部21に当接するとともに、キャップ部材47が、カバー部材46および上側支持部材62を介して天板部21に当接することにより、これらカバー部材46およびキャップ部材47が停止することになる。
これにより、キャップ部材47に設けられた複数個の第1ガス通過孔47cおよび複数個の第2ガス通過孔47dのうち、より天板部21側に位置する複数個の第1ガス通過孔47cのみが、第1燃焼室S1および第2燃焼室S2の双方に面するように露出することになり、より底板部11側に位置する複数個の第2ガス通過孔47dは、第2燃焼室S2には面するものの、隔壁部材45によって覆われることで第1燃焼室S1には面していない状態となる。
そのため、この第2段階においては、第1燃焼室S1と第2燃焼室S2とが、複数個の第1ガス通過孔47cの総開口面積分だけの流路断面積をもって連通することになる。したがって、当該複数個の第1ガス通過孔47cの総開口面積を適切に絞ることにより、ディスク型ガス発生器1Aの周囲環境が低温環境下、常温環境下、高温環境下のいずれにある場合にも、第2燃焼室S2の内圧が適切に上昇することになり、結果として第2ガス発生剤52が持続的に燃焼することになる。
以上により、図中において矢印AR2にて示すように、第2燃焼室S2にて発生したガスが、周板部47bに設けられた複数個の第1ガス通過孔47cを通過することで第1燃焼室S1へと導入されることになる。このとき、当該ガスは、隔壁部材45から離脱したカバー部材46によってその進行方向が変更されることになり、もっぱら下部側シェル10の底板部11側に向けて噴き出すことになる。
そのため、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Aにおいては、第2燃焼室S2にて発生したガスが第1燃焼室S1に導入されるに際して、直接的にフィルタ70の内周面に向けて噴き付けられることがなくなる。したがって、フィルタ70の破損が未然に防止できることになる。
第2燃焼室S2にて発生し、その後第1燃焼室S1に導入されたガスは、フィルタ70の内部を通過し、その際、フィルタ70によって熱が奪われて冷却されるとともに、ガス中に含まれるスラグがフィルタ70によって除去されてガス排出室S3へと流れ込み、さらにその後、複数個のガス噴出口24を介してのハウジングの外部に向けて噴出される(矢印AR1参照)。
なお、上述した第2段階において、複数個のガス噴出口24からディスク型ガス発生器1Aの外部へと噴出されたガスは、上述した第1段階の場合と同様に、当該ディスク型ガス発生器1Aに隣接して設けられたエアバッグの内部に導入され、当該エアバッグを膨張および展開させる。
ここで、ディスク型ガス発生器1Aの周囲環境が低温環境下または常温環境下にある場合には、もっぱら上述した第2段階の状態が維持されたまま、第1ガス発生剤51および第2ガス発生剤52の燃焼が終了し、これによってディスク型ガス発生器1Aの動作が完了する。
一方、ディスク型ガス発生器1Aの周囲環境が高温環境下にある場合には、第2燃焼室S2の圧力上昇が促進され過ぎてしまうことがあり、何ら対策を施していない場合に、第2燃焼室S2の圧力が必要以上に上昇してしまうおそれがある。この点、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Aにおいては、第2燃焼室S2の圧力が促進され過ぎてしまった場合に、ディスク型ガス発生器1Aの動作が完了する前に、付加的に後述する第3段階へと移行し、その後ディスク型ガス発生器1Aの動作が完了することになる。
図6に示すように、上述した第2段階において、第2燃焼室S2の内圧が過度に上昇した場合には、これに伴ってキャップ部材47がさらに天板部21側に向けて移動することになり、当該キャップ部材47によってカバー部材46および上側支持部材62を介して天板部21が押圧され、これによって天板部21がさらに外側に向けて変形することになる。
これに伴い、キャップ部材47に設けられた複数個の第1ガス通過孔47cのみならず複数個の第2ガス通過孔47dも、第1燃焼室S1および第2燃焼室S2の双方に面するように露出することになる。そのため、この第3段階においては、第1燃焼室S1と第2燃焼室S2とが、複数個の第1ガス通過孔47cの総開口面積と複数個の第2ガス通過孔47dの総開口面積の総和分だけの流路断面積をもって連通することになる。
したがって、当該第3段階においては、上述した第2段階よりもより大きい流路断面積をもって第1燃焼室S1と第2燃焼室S2とが連通することになり、第2燃焼室S2の圧力が過度に上昇してしまうことが防止できることになる。そのため、ディスク型ガス発生器1Aの周囲環境が高温環境下にある場合にも、第2ガス発生剤52を持続的に燃焼させつつ、必要以上に第2燃焼室S2の圧力が上昇してしまうことを未然に防止することができる。
以上により、図中において矢印AR2,AR3にて示すように、第2燃焼室S2にて発生したガスが、周板部47bに設けられた複数個の第1ガス通過孔47cおよび複数個の第2ガス通過孔47dを通過することで第1燃焼室S1へと導入されることになる。
第2燃焼室S2にて発生し、その後第1燃焼室S1に導入されたガスは、フィルタ70の内部を通過し、その際、フィルタ70によって熱が奪われて冷却されるとともに、ガス中に含まれるスラグがフィルタ70によって除去されてガス排出室S3へと流れ込み、さらにその後、複数個のガス噴出口24を介してのハウジングの外部に向けて噴出される(矢印AR1参照)。
なお、上述した第3段階において、複数個のガス噴出口24からディスク型ガス発生器1Aの外部へと噴出されたガスは、上述した第1段階および第2段階の場合と同様に、当該ディスク型ガス発生器1Aに隣接して設けられたエアバッグの内部に導入され、当該エアバッグを膨張および展開させる。
以上において説明したように、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Aとすることにより、低温環境下および常温環境下において作動した場合に、もっぱら上述した第1段階および第2段階を経て当該ディスク型ガス発生器1Aの動作が完了し、高温環境下において作動した場合に、もっぱら上述した第1段階、第2段階および第3段階を経て当該ディスク型ガス発生器1Aの動作が完了することになる。
そのため、周囲環境が低温環境下、常温環境下および高温環境下のいずれの場合においても、第2ガス発生剤52の燃焼の初期段階において、第2燃焼室S2の圧力を相当程度に高めつつ、持続的に第2ガス発生剤52を燃焼させることができるとともに、周囲環境が高温環境下の場合においても、第2燃焼室S2の圧力が必要以上に高圧になることなく、持続的に第2ガス発生剤52を燃焼させることができることになる。
したがって、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Aとすることにより、環境温度の相違の影響を可能な限り排除しつつ、作動時において所望のガス出力を確実に得ることができるデュアル構造のディスク型ガス発生器1Aとすることができる。
なお、一般に、ガス発生器においては、ガス発生剤の製造時における製造条件の避けられないばらつきや、ガス発生剤のハウジング内部への充填作業の際の避けられない充填状態の違い等に基づき、製品間において動作時におけるガス出力に僅かながらばらつきが生じ得る。この点、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Aとすれば、このような原因に基づくガス出力のばらつきに対しても有効にこれを抑制することができ、この意味においても、作動時において所望のガス出力を確実に得ることが可能になる。
ここで、上述したように、第2燃焼室S2にて発生したガスが、キャップ部材47の周板部47bに設けられた複数個の第1ガス通過孔47cあるいはこれに加えて複数個の第2ガス通過孔47dを通過することで第1燃焼室S1へと導入されるためには、第2ガス発生剤52の燃焼に伴ってカバー部材46が隔壁部材45から離脱する一方、キャップ部材47が隔壁部材45から離脱しないことが必要になる。
また、上述したように、特に第2段階において、第2燃焼室S2にて発生しその後第1燃焼室S1へと導入されるガスが、底板部11側に向けて噴き出すように構成するためには、カバー部材46およびキャップ部材47の移動が天板部21によって制限された後の状態において、複数個の第1ガス通過孔47cが、カバー部材46に対向して位置していることが必要になる。
これら条件を満たすためには、上述したカバー部材46およびキャップ部材47の移動しろや変形の程度を適切に調整しておくことが必要になる。ここで、上述したカバー部材46およびキャップ部材47の移動しろや変形の程度は、ディスク型ガス発生器1Aの動作前の状態における第2点火器組立体40と天板部21(より厳密には、当該天板部21宛がわれた上側支持部材62)との間の距離や、カバー部材46の第2覆い部46bの軸方向長さ、キャップ部材47の周板部47bの軸方向長さ、キャップ部材47の周板部47bに設ける複数個の第1ガス通過孔47cおよび複数個の第2ガス通過孔47dのそれぞれの位置、ハウジング(特に天板部21および底板部11等)の厚みや形状、材質、カバー部材46およびキャップ部材47の厚みや形状、材質等によって主として決定されるものであり、上記条件を満たすためには、具体的にこれらを適切に設計しておけばよい。
なお、上述したように、カバー部材46の移動しろには、ディスク型ガス発生器1Aの作動時における底板部11および天板部21の変形に伴う天板部21とカバー部材46の第1覆い部46aとの間の距離の増加分が含まれるため、ディスク型ガス発生器1Aの動作前の状態において、当該第1覆い部46aは、天板部21に宛がわれた上側支持部材62から離間して位置していてもよいし、当該上側支持部材62に当接していてもよい。
また、上述したように、キャップ部材47の移動しろには、ディスク型ガス発生器1Aの作動時における底板部11および天板部21の変形に伴う天板部21とキャップ部材47の頂板部47aとの間の距離の増加分が含まれるため、ディスク型ガス発生器1Aの動作前の状態において、当該頂板部47aは、カバー部材46の第1覆い部46aから離間して位置していてもよいし、当該第1覆い部46aに当接していてもよい。
一方、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Aにおいては、カバー部材46の第2覆い部46bにガス通過孔が設けられた構成とすることなく、第1燃焼室S1における第1ガス発生剤51の燃焼時において、未だ燃焼が開始されていない第2燃焼室S2に収容された第2ガス発生剤52に影響を及ぼすことがなく、かつ、第2燃焼室S2における第2ガス発生剤52の燃焼時において、キャップ部材47に設けた複数個の第1ガス通過孔47cおよびこれに加えてキャップ部材47に設けた複数個の第2ガス通過孔47dを介して第2燃焼室S2と第1燃焼室S1とが連通するように構成することができる。
そのため、カバー部材46の第2覆い部46bにガス通過孔が設けられていない分だけ、当該第2覆い部46bの軸方向の長さを短くすることができ、隔壁部材45に対するカバー部材46の圧入しろを短縮化することができる。これにより、隔壁部材45の固定部45aに、第2ガス発生剤52の燃焼時において大きな力が作用してしまうことが回避でき、結果として当該固定部45aが破損してしまうことが防止できる。また、カバー部材46を移動させるために必要となる力が十分に小さくなることに伴い、製品間での当該力にもばらつきが生じ難くなり、結果として所望のガス出力を安定して得ることが可能になる。
したがって、上記構成を採用することにより、従来に比して、高い信頼性が確保できるとともに、所望のガス出力が安定して得られるデュアル構造のディスク型ガス発生器1Aとすることができる。
なお、上述した構成を採用することにより、第2燃焼室S2にて発生したガスが複数個の第1ガス通過孔47cを介して第1燃焼室S1に噴き出される際に、カバー部材46に衝突することでその進行方向が変更されることになるため、この衝突の際に当該ガス中に含まれるスラグが効果的にカバー部材46の内壁面によって捕捉されるという副次的な効果を得ることもできる。
また、上述したように、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Aにおいては、第2点火器組立体40が、その中心軸がハウジングの周壁部の中心軸と重ならないように偏心配置されている。このように構成した場合には、第2点火器組立体40をハウジングの周壁部と同軸上に配置した場合に比べ、第2点火器組立体40とフィルタ70とが近接配置される部分が自ずと生じることになるが、上述のとおりの構成を採用することにより、第2点火器組立体40とフィルタ70とを近接配置しつつフィルタ70の破損を効果的に防止することが可能になる。
ここで、上述した本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Aにおいては、キャップ部材47を隔壁部材45に遊嵌した構成とした場合を例示して説明を行なったが、当該キャップ部材47を隔壁部材45に軽圧入した構成としてもよい。ここで、軽圧入とは、隔壁部材45に嵌め込まれたキャップ部材47が、隔壁部材45に実質的な意味において圧接触していない状態にあり、これにより隔壁部材45とキャップ部材47との間にクリアランスがない状態にあることを意味し、換言すれば、キャップ部材47の外径は、隔壁部材45の内径とほぼ等しい。
(第1ないし第3変形例)
図7(A)ないし図7(C)は、それぞれ図1に示すキャップ部材の第1ないし第3変形例を示す斜視図である。次に、この図7を参照して、上述した実施の形態1に基づいた第1ないし第3変形例に係るディスク型ガス発生器について説明する。
第1および第2変形例は、上述した実施の形態1におけるディスク型ガス発生器1Aにおいて、キャップ部材47に設けられる複数個の第2ガス通過孔47dの位置や形状を変更したものであり、第3変形例は、上述した実施の形態1におけるディスク型ガス発生器1Aにおいて、キャップ部材47に設けられるガス通過孔群の段数を変更したものである。
すなわち、図7(A)に示す第1変形例に係るキャップ部材47においては、複数個の第2ガス通過孔47dの各々が、複数個の第1ガス通過孔47cの各々とキャップ部材47の軸方向において重ならないように配置されており、これにより複数個のガス通過孔が、全体としていわゆる千鳥状に配置されている。
また、図7(B)に示す第2変形例に係るキャップ部材47においては、複数個のガス通過孔が全体としていわゆる千鳥状に配置されつつ、このうちの複数個の第2ガス通過孔47dの各々が、周板部47bの軸方向に沿った長さが周板部47bの周方向に沿った長さよりも大きい長孔形状にて構成されたものである。
また、図7(C)に示す第3変形例に係るキャップ部材47においては、複数個のガス通過孔が全体としていわゆる千鳥状に配置されつつ、複数個の第2ガス通過孔47dから見て頂板部47aが位置する側とは反対側の位置にさらに周板部47bの周方向に沿って点列状に複数個の第3ガス通過孔47eが設けられることにより、当該キャップ部材47に設けられるガス通過孔群の段数が3段に構成されたものである。
これら図7(A)ないし図7(C)の如くの構成のキャップ部材47とした場合にも、上述した実施の形態1において説明した効果と同様の効果を得ることができる。特に、図7(A)ないし図7(C)に示す如く、複数個のガス通過孔を全体として千鳥状に配置した場合には、格段として設けられたガス通過孔群同士をより近接して配置しつつキャップ部材47の機械的強度を高めることができ、また、図7(B)および図7(C)の如くの構成を採用した場合には、上述した第3段階において第1燃焼室S1と第2燃焼室S2とを結ぶ流路の流路断面積を増加させることができ、より効果的に第2燃焼室S2の過度の圧力上昇を抑制することができる。
(実施の形態2)
図8は、実施の形態2に係るディスク型ガス発生器の概略図であり、図9は、当該ディスク型ガス発生器の動作時の第2段階を示す模式図である。以下、これら図8および図9を参照して、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Bについて説明する。
図8に示すように、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Bは、上述した実施の形態1に係るディスク型ガス発生器1Aと比較した場合に、キャップ部材47の周板部47bが、底板部11側に向かうにつれて拡径する円錐台状の斜板部47b1を当該周板部47bの上端部に有している点において相違している。ここで、複数個の第1ガス通過孔47cは、この斜板部47b1に周方向に沿って点列状に設けられており、複数個の第2ガス通過孔47dは、当該斜板部47b1に該当しない部分の周板部47b(すなわち、周板部47bの円筒状の部位)に周方向に沿って点列状に設けられている。
このように構成した場合には、図9に示すように、第2点火器42が作動した第2段階において、キャップ部材47の斜板部47b1に設けられた複数個の第1ガス通過孔47cが、上述した実施の形態1の場合と比較してより天板部21側を向いた状態となり、当該複数個の第1ガス通過孔47cから噴き出されるガスが、直接的にフィルタ70の内周面に向けて噴き付けられることがさらに確実に回避できることになり、またここではその図示は省略するが、上述した第3段階においても同様に、直接的にフィルタ70の内周面に向けてガスが噴き付けられることがさらに回避できることになる。そのため、フィルタ70の破損がより確実に防止できることになるとともに、さらに効果的にカバー部材46の内壁面によってスラグを捕捉することが可能になる。
したがって、上記構成を採用することにより、上述した実施の形態1の場合と同様の効果が得られるばかりでなく、さらに高い信頼性が確保できるとともに、所望のガス出力がより安定して得られるデュアル構造のディスク型ガス発生器1Bとすることができる。
(実施の形態3)
図10は、実施の形態3に係るディスク型ガス発生器の概略図である。以下、この図10を参照して、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Cについて説明する。
図10に示すように、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Cは、上述した実施の形態1に係るディスク型ガス発生器1Aと比較した場合に、カバー部材46の形状および隔壁部材45に対する組付構造が相違している。
具体的には、カバー部材46は、隔壁部材45の天板部21側に位置する開口を覆うことで仕切り部44の閉塞端を構成する円盤状の第1覆い部46aと、当該第1覆い部46aの周縁から天板部21側に向けて延設されることで隔壁部材45のうちの天板部21寄りの部分の内周面を覆う円筒状の第2覆い部46bと、当該第2覆い部46bの軸方向の先端部から径方向外側に向けて延設されることで隔壁部材45の天板部21側の端部を覆う円環板状の第3覆い部46cとを含んでいる。
カバー部材46は、隔壁部材45の天板部21側に位置する開口端に内挿されることで隔壁部材45に組付けられており、好ましくは隔壁部材45に対して圧入によって固定されている。これにより、カバー部材46の第2覆い部46bは、隔壁部材45のうちの上述した内周面に密着している。ここで、カバー部材46に設けられた第2覆い部46bの軸方向長さは、比較的短く構成することができ、隔壁部材45の上述した開口端が封止可能な必要最小限の長さとすることができる。
キャップ部材47は、上述した実施の形態1の場合と同様の構成のものであり、隔壁部材45の上述した開口端に内挿されることで隔壁部材45に収容されている。これにより、キャップ部材47は、隔壁部材45およびカバー部材46によって規定される空間に収容されており、このうちの円盤状の頂板部47aが、第2ガス発生剤52とカバー部材46の第1覆い部46aとの間に配置されている。なお、本実施の形態においても、キャップ部材47は、隔壁部材45に対して遊嵌されている。
このように構成した場合にも、第2点火器42が作動した第2段階において、第2ガス発生剤52が燃焼することで生じる第2燃焼室S2の圧力上昇に起因して、第2燃焼室S2に収容されたキャップ部材47に圧力が付与されることになり、周板部47bが隔壁部材45の内周面に周方向に沿って密着した状態とされつつ、キャップ部材47が、天板部21側に向けて移動する。
これに伴い、カバー部材46は、キャップ部材47によって押し上げられることで天板部21側に向けて移動し、隔壁部材45の天板部21側の開口端から離脱する。これにより、キャップ部材47の周板部47bに設けられた複数個の第1ガス通過孔47cまたはこれに加えて複数個の第2ガス通過孔47dは、隔壁部材45の天板部21側の位置において第1燃焼室S1に面するように露出することになり、当該複数個の第1ガス通過孔47cまたはこれに加えて複数個の第2ガス通過孔47dを介して第2燃焼室S2にて発生したガスが第1燃焼室S1へと噴き出されることになる。
そのため、カバー部材46の第2覆い部46bにガス通過孔が設けられていない分だけ、隔壁部材45に対するカバー部材46の圧入しろを短縮化することができ、結果として隔壁部材45の固定部45aが破損してしまうことが防止できるとともに製品間でのガス出力のばらつきの発生が抑制できることになる。
したがって、上記構成を採用した場合にも、上述した実施の形態1の場合と同様の効果を得ることができる。
(実施の形態4)
図11は、実施の形態4に係るディスク型ガス発生器の概略図であり、図12は、図11に示す仕切り部の組付構造を示す分解斜視図である。まず、これら図11および図12を参照して、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Dの構成について説明する。
図11および図12に示すように、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Dは、上述した実施の形態1に係るディスク型ガス発生器1Aと比較した場合に、仕切り部44が、隔壁部材45およびキャップ部材47のみによって構成されている点において主としてその構成が相違している。すなわち、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Dは、上述した実施の形態1に係るディスク型ガス発生器1Aの仕切り部44が具備していたカバー部材46(図1および図3等参照)を具備していない。また、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Dにおけるキャップ部材47の隔壁部材45への組付構造は、上述した実施の形態1に係るディスク型ガス発生器1Aにおけるそれと相違している。
隔壁部材45は、軸方向の両端に開口を有する筒状の形状を成しており、底板部11側の端部に固定部45aを有している。固定部45aは、底板部11に固定された第2ホルダ41に圧入されており、これにより隔壁部材45を含む仕切り部44が当該底板部11に第2ホルダ41を介して組付けられている。
キャップ部材47は、底板部11側の端部が開口したカップ状の形状を成し、隔壁部材45のうちの天板部21寄りの部分に組付けられている。キャップ部材47は、隔壁部材45の天板部21側に位置する開口を覆うことで仕切り部44の閉塞端を構成する円盤状の頂板部47aと、当該頂板部47aの周縁から底板部11側に向けて延設された円筒状の周板部47bとを含んでいる。
キャップ部材47は、隔壁部材45の天板部21側の開口端に外挿されることで隔壁部材45に組付けられており、好ましくは隔壁部材45に対して圧入または軽圧入によって固定されている。ここで、圧入とは、隔壁部材45に嵌め込まれたキャップ部材47が、隔壁部材45に圧接触している状態にあり、これにより隔壁部材45とキャップ部材47との間にクリアランスがない状態にあることを意味し、換言すれば、キャップ部材47の内径は、組付前の状態において隔壁部材45の外径よりも小さい。これにより、キャップ部材47の周板部47bは、隔壁部材45のうちの天板部21寄りの部分の外周面に密着している。
キャップ部材47の周板部47bには、複数個の第1ガス通過孔47cと、複数個の第2ガス通過孔47dとが設けられている。複数個の第1ガス通過孔47cおよび複数個の第2ガス通過孔47dは、いずれも周板部47bの厚み方向に沿って当該周板部47bを貫通するように設けられており、それぞれその内側に位置する開口面が隔壁部材45に対向することで当該隔壁部材45によって覆われている。
ここで、複数個の第1ガス通過孔47cは、周板部47bの周方向に沿って点列状に設けられており、複数個の第2ガス通過孔47dも、周板部47bの周方向に沿って点列状に設けられている。複数個の第1ガス通過孔47cは、いずれも複数個の第2ガス通過孔47dよりも天板部21側(すなわち、頂板部47a側)に配置されており、これにより周板部47bには、2段のガス通過孔群が設けられている。
複数個の第1ガス通過孔47cは、第2ガス発生剤52の燃焼時において、第2燃焼室S2にて発生したガスを仕切り部44の外側の空間に向けて通過させるためのものである。より詳細には、これら複数個の第1ガス通過孔47cは、特に第2ガス発生剤52の燃焼の初期段階において第2燃焼室S2の圧力を相当程度に高めつつ、第2ガス発生剤52の燃焼時において、第2燃焼室S2にて発生したガスを仕切り部44の外側の空間に向けて通過させるためのものである。
複数個の第2ガス通過孔47dは、第2ガス発生剤52の燃焼時において、必要に応じて第2燃焼室S2にて発生したガスを仕切り部44の外側の空間に向けて通過させるためのものである。より詳細には、これら複数個の第2ガス通過孔47dは、第2ガス発生剤52の燃焼時において、第2燃焼室S2の圧力が必要以上に高圧になった場合に、第2燃焼室S2にて発生したガスを仕切り部44の外側の空間に向けて通過させるためのものである。
図13および図14は、それぞれ本実施の形態に係るディスク型ガス発生器の動作時の第1および第2段階を示す模式図である。また、図15は、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器の動作時において、付加的に生じ得る第3段階を示す模式図である。次に、これら図13ないし図15を参照して、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Dの動作について説明する。
図13に示すように、第1点火器32が作動した第1段階においては、第1点火器32によって伝火薬36が着火されて燃焼し、伝火薬36が燃焼することで発生する多量の熱粒子によって第1ガス発生剤51が順次着火されて燃焼することにより、第1燃焼室S1にて多量のガスが発生する。第1燃焼室S1において発生したガスは、フィルタ70の内部を通過することでガス排出室S3へと導入され、その後、複数個のガス噴出口24を介してハウジングの外部に向けて噴出される(矢印AR1参照)。
この第1段階においては、第1ガス発生剤51が燃焼することで生じる第1燃焼室S1の圧力上昇に起因して、キャップ部材47が隔壁部材45に対して押し付けられることになる。そのため、隔壁部材45の天板部21側の開口が、キャップ部材47の頂板部47aによって閉塞されるとともに、隔壁部材45の天板部21寄りの部分の外周面にキャップ部材47の周板部47bが密着することにより、周板部47bに設けられた複数個の第1ガス通過孔47cおよび複数個の第2ガス通過孔47dが、いずれも隔壁部材45によって閉塞された状態になる。
これにより、当該第1段階においては、第1燃焼室S1と第2燃焼室S2とが連通した状態とはならず、未だ燃焼が開始されていない第2ガス発生剤52に第1ガス発生剤51の燃焼の影響が及ぶことがなくなる。
図14に示すように、第2点火器42が作動した第2段階においては、第2点火器42によって第2ガス発生剤52が順次着火されて燃焼することにより、第2燃焼室S2にて多量のガスが発生する。
このとき、第2ガス発生剤52が燃焼することで生じる第2燃焼室S2の圧力上昇に起因して、隔壁部材45に組付けられたキャップ部材47に圧力が付与されることになり、キャップ部材47は、周板部47bが隔壁部材45の外周面に密着した状態のまま、その全体が上部側シェル20の天板部21側に向けて移動することになる。このキャップ部材47の移動に伴い、複数個の第1ガス通過孔47cは、隔壁部材45の天板部21側の位置において第2燃焼室S2に面するように露出する。
ここで、本実施の形態においては、この第2段階におけるキャップ部材47の移動が所定量だけ生じた時点で、このキャップ部材47の移動が天板部21によって制限されるように構成されている。すなわち、キャップ部材47は、上側支持部材62を介して天板部21に当接することによって停止する。
これにより、キャップ部材47に設けられた複数個の第1ガス通過孔47cおよび複数個の第2ガス通過孔47dのうち、より天板部21側に位置する複数個の第1ガス通過孔47cのみが、第1燃焼室S1および第2燃焼室S2の双方に面するように露出することになり、より底板部11側に位置する複数個の第2ガス通過孔47dは、第1燃焼室S1には面するものの、隔壁部材45によって覆われることで第2燃焼室S2には面していない状態となる。
そのため、この第2段階においては、第1燃焼室S1と第2燃焼室S2とが、複数個の第1ガス通過孔47cの総開口面積分だけの流路断面積をもって連通することになる。したがって、当該複数個の第1ガス通過孔47cの総開口面積を適切に絞ることにより、ディスク型ガス発生器1Dの周囲環境が低温環境下、常温環境下、高温環境下のいずれにある場合にも、第2燃焼室S2の内圧が適切に上昇することになり、結果として第2ガス発生剤52が持続的に燃焼することになる。
以上により、図中において矢印AR2にて示すように、第2燃焼室S2にて発生したガスが、周板部47bに設けられた複数個の第1ガス通過孔47cを通過することで第1燃焼室S1へと導入されることになる。第1燃焼室S1へと導入されたガスは、フィルタ70の内部を通過することでガス排出室S3へと導入され、その後、複数個のガス噴出口24を介してハウジングの外部に向けて噴出される(矢印AR1参照)。
ここで、ディスク型ガス発生器1Dの周囲環境が低温環境下または常温環境下にある場合には、もっぱら上述した第2段階の状態が維持されたまま、第1ガス発生剤51および第2ガス発生剤52の燃焼が終了し、これによってディスク型ガス発生器1Dの動作が完了する。
一方、ディスク型ガス発生器1Dの周囲環境が高温環境下にある場合には、第2燃焼室S2の圧力上昇が促進され過ぎてしまう場合があり、その場合には、ディスク型ガス発生器1Dの動作が完了する前に、付加的に後述する第3段階へと移行し、その後ディスク型ガス発生器1Dの動作が完了することになる。
図15に示すように、上述した第2段階において、第2燃焼室S2の内圧が過度に上昇した場合には、これに伴ってキャップ部材47がさらに天板部21側に向けて移動することになり、当該キャップ部材47によって上側支持部材62を介して天板部21が押圧され、これによって天板部21がさらに外側に向けて変形することになる。
これに伴い、キャップ部材47に設けられた複数個の第1ガス通過孔47cのみならず複数個の第2ガス通過孔47dも、第1燃焼室S1および第2燃焼室S2の双方に面するように露出することになる。そのため、この第3段階においては、第1燃焼室S1と第2燃焼室S2とが、複数個の第1ガス通過孔47cの総開口面積と複数個の第2ガス通過孔47dの総開口面積の総和分だけの流路断面積をもって連通することになる。
したがって、当該第3段階においては、上述した第2段階よりもより大きい流路断面積をもって第1燃焼室S1と第2燃焼室S2とが連通することになり、第2燃焼室S2の圧力が過度に上昇してしまうことが防止できることになる。そのため、ディスク型ガス発生器1Dの周囲環境が高温環境下にある場合にも、第2ガス発生剤52を持続的に燃焼させつつ、必要以上に第2燃焼室S2の圧力が上昇してしまうことを未然に防止することができる。
以上により、図中において矢印AR2,AR3にて示すように、第2燃焼室S2にて発生したガスが、周板部47bに設けられた複数個の第1ガス通過孔47cおよび複数個の第2ガス通過孔47dを通過することで第1燃焼室S1へと導入されることになる。第1燃焼室S1へと導入されたガスは、フィルタ70の内部を通過することでガス排出室S3へと導入され、その後、複数個のガス噴出口24を介してハウジングの外部に向けて噴出される(矢印AR1参照)。
以上において説明したように、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Dとすることにより、低温環境下および常温環境下において作動した場合に、もっぱら上述した第1段階および第2段階を経て当該ディスク型ガス発生器1Dの動作が完了し、高温環境下において作動した場合に、もっぱら上述した第1段階、第2段階および第3段階を経て当該ディスク型ガス発生器1Dの動作が完了することになる。
したがって、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Dとした場合にも、上述した実施の形態1において説明した効果とほぼ同様の効果が得られることになり、環境温度の相違の影響を可能な限り排除しつつ、作動時において所望のガス出力を確実に得ることができるデュアル構造のディスク型ガス発生器1Dとすることができる。
(実施の形態5)
図16は、実施の形態5に係るディスク型ガス発生器の概略図であり、図17は、図16に示す仕切り部の組付構造を示す分解斜視図である。まず、これら図16および図17を参照して、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Eの構成について説明する。
図16および図17に示すように、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Eは、上述した実施の形態4に係るディスク型ガス発生器1Dと比較した場合に、ガス通過孔が設けられる部材が異なっている点において、その構成が相違している。
キャップ部材47は、隔壁部材45の天板部21側の開口端に外挿されることで隔壁部材45に組付けられており、好ましくは隔壁部材45に対して圧入または軽圧入によって固定されている。これにより、キャップ部材47の周板部47bは、隔壁部材45のうちの天板部21寄りの部分の外周面に密着している。なお、キャップ部材47には、ガス通過孔は設けられていない。
隔壁部材45の天板部21寄りの端部には、複数個の第1ガス通過孔45cと、複数個の第2ガス通過孔45dとが設けられている。複数個の第1ガス通過孔45cおよび複数個の第2ガス通過孔45dは、いずれも隔壁部材45の厚み方向に沿って当該隔壁部材45を貫通するように設けられており、それぞれその外側に位置する開口面がキャップ部材47の周板部47bに対向することで当該キャップ部材47によって覆われている。
ここで、複数個の第1ガス通過孔45cは、隔壁部材45の周方向に沿って点列状に設けられており、複数個の第2ガス通過孔45dも、隔壁部材45の周方向に沿って点列状に設けられている。複数個の第1ガス通過孔45cは、いずれも複数個の第2ガス通過孔45dよりも天板部21側に配置されており、これにより隔壁部材45には、2段のガス通過孔群が設けられている。
複数個の第1ガス通過孔45cは、第2ガス発生剤52の燃焼時において、必要に応じて第2燃焼室S2にて発生したガスを仕切り部44の外側の空間に向けて通過させるためのものである。より詳細には、これら複数個の第1ガス通過孔45cは、第2ガス発生剤52の燃焼時において、第2燃焼室S2の圧力が必要以上に高圧になった場合に、第2燃焼室S2にて発生したガスを仕切り部44の外側の空間に向けて通過させるためのものである。
複数個の第2ガス通過孔45dは、第2ガス発生剤52の燃焼時において、第2燃焼室S2にて発生したガスを仕切り部44の外側の空間に向けて通過させるためのものである。より詳細には、これら複数個の第2ガス通過孔45dは、特に第2ガス発生剤52の燃焼の初期段階において第2燃焼室S2の圧力を相当程度に高めつつ、第2ガス発生剤52の燃焼時において、第2燃焼室S2にて発生したガスを仕切り部44の外側の空間に向けて通過させるためのものである。
図18および図19は、それぞれ本実施の形態に係るディスク型ガス発生器の動作時の第1および第2段階を示す模式図である。また、図20は、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器の動作時において、付加的に生じ得る第3段階を示す模式図である。次に、これら図18ないし図20を参照して、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Eの動作について説明する。
図18に示すように、第1点火器32が作動した第1段階においては、第1点火器32によって伝火薬36が着火されて燃焼し、伝火薬36が燃焼することで発生する多量の熱粒子によって第1ガス発生剤51が順次着火されて燃焼することにより、第1燃焼室S1にて多量のガスが発生する。第1燃焼室S1において発生したガスは、フィルタ70の内部を通過することでガス排出室S3へと導入され、その後、複数個のガス噴出口24を介してハウジングの外部に向けて噴出される(矢印AR1参照)。
この第1段階においては、第1ガス発生剤51が燃焼することで生じる第1燃焼室S1の圧力上昇に起因して、キャップ部材47が隔壁部材45に対して押し付けられることになる。そのため、隔壁部材45の天板部21側の開口が、キャップ部材47の頂板部47aによって閉塞されるとともに、隔壁部材45の天板部21寄りの部分の外周面にキャップ部材47の周板部47bが密着することにより、隔壁部材45に設けられた複数個の第1ガス通過孔45cおよび複数個の第2ガス通過孔45dが、いずれもキャップ部材47によって閉塞された状態になる。
これにより、当該第1段階においては、第1燃焼室S1と第2燃焼室S2とが連通した状態とはならず、未だ燃焼が開始されていない第2ガス発生剤52に第1ガス発生剤51の燃焼の影響が及ぶことがなくなる。
図19に示すように、第2点火器42が作動した第2段階においては、第2点火器42によって第2ガス発生剤52が順次着火されて燃焼することにより、第2燃焼室S2にて多量のガスが発生する。
このとき、第2ガス発生剤52が燃焼することで生じる第2燃焼室S2の圧力上昇に起因して、隔壁部材45に組付けられたキャップ部材47に圧力が付与されることになり、キャップ部材47は、周板部47bが隔壁部材45の外周面に密着した状態のまま、その全体が上部側シェル20の天板部21側に向けて移動することになる。このキャップ部材47の移動に伴い、複数個の第2ガス通過孔45dは、第1燃焼室S1に面するように露出する。
ここで、本実施の形態においては、この第2段階におけるキャップ部材47の移動が所定量だけ生じた時点で、このキャップ部材47の移動が天板部21によって制限されるように構成されている。すなわち、キャップ部材47は、上側支持部材62を介して天板部21に当接することによって停止する。
これにより、隔壁部材45に設けられた複数個の第1ガス通過孔45cおよび複数個の第2ガス通過孔45dのうち、より底板部11側に位置する複数個の第2ガス通過孔45dのみが、第1燃焼室S1および第2燃焼室S2の双方に面するように露出することになり、より天板部21側に位置する複数個の第1ガス通過孔45cは、第2燃焼室S2には面するものの、キャップ部材47によって覆われることで第1燃焼室S1には面していない状態となる。
そのため、この第2段階においては、第1燃焼室S1と第2燃焼室S2とが、複数個の第2ガス通過孔45dの総開口面積分だけの流路断面積をもって連通することになる。したがって、当該複数個の第2ガス通過孔45dの総開口面積を適切に絞ることにより、ディスク型ガス発生器1Eの周囲環境が低温環境下、常温環境下、高温環境下のいずれにある場合にも、第2燃焼室S2の内圧が適切に上昇することになり、結果として第2ガス発生剤52が持続的に燃焼することになる。
以上により、図中において矢印AR2にて示すように、第2燃焼室S2にて発生したガスが、隔壁部材45に設けられた複数個の第2ガス通過孔45dを通過することで第1燃焼室S1へと導入されることになる。第1燃焼室S1へと導入されたガスは、フィルタ70の内部を通過することでガス排出室S3へと導入され、その後、複数個のガス噴出口24を介してハウジングの外部に向けて噴出される(矢印AR1参照)。
ここで、ディスク型ガス発生器1Eの周囲環境が低温環境下または常温環境下にある場合には、もっぱら上述した第2段階の状態が維持されたまま、第1ガス発生剤51および第2ガス発生剤52の燃焼が終了し、これによってディスク型ガス発生器1Eの動作が完了する。
一方、ディスク型ガス発生器1Eの周囲環境が高温環境下にある場合には、第2燃焼室S2の圧力上昇が促進され過ぎてしまう場合があり、その場合には、ディスク型ガス発生器1Eの動作が完了する前に、付加的に後述する第3段階へと移行し、その後ディスク型ガス発生器1Eの動作が完了することになる。
図20に示すように、上述した第2段階において、第2燃焼室S2の内圧が過度に上昇した場合には、これに伴ってキャップ部材47がさらに天板部21側に向けて移動することになり、当該キャップ部材47によって上側支持部材62を介して天板部21が押圧され、これによって天板部21がさらに外側に向けて変形することになる。
これに伴い、隔壁部材45に設けられた複数個の第2ガス通過孔45dのみならず複数個の第1ガス通過孔45cも、第1燃焼室S1および第2燃焼室S2の双方に面するように露出することになる。そのため、この第3段階においては、第1燃焼室S1と第2燃焼室S2とが、複数個の第2ガス通過孔45dの総開口面積と複数個の第1ガス通過孔45cの総開口面積の総和分だけの流路断面積をもって連通することになる。
したがって、当該第3段階においては、上述した第2段階よりもより大きい流路断面積をもって第1燃焼室S1と第2燃焼室S2とが連通することになり、第2燃焼室S2の圧力が過度に上昇してしまうことが防止できることになる。そのため、ディスク型ガス発生器1Eの周囲環境が高温環境下にある場合にも、第2ガス発生剤52を持続的に燃焼させつつ、必要以上に第2燃焼室S2の圧力が上昇してしまうことを未然に防止することができる。
以上により、図中において矢印AR2,AR3にて示すように、第2燃焼室S2にて発生したガスが、隔壁部材45に設けられた複数個の第2ガス通過孔45dおよび複数個の第1ガス通過孔45cを通過することで第1燃焼室S1へと導入されることになる。第1燃焼室S1へと導入されたガスは、フィルタ70の内部を通過することでガス排出室S3へと導入され、その後、複数個のガス噴出口24を介してハウジングの外部に向けて噴出される(矢印AR1参照)。
以上において説明したように、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Eとすることにより、低温環境下および常温環境下において作動した場合に、もっぱら上述した第1段階および第2段階を経て当該ディスク型ガス発生器1Eの動作が完了し、高温環境下において作動した場合に、もっぱら上述した第1段階、第2段階および第3段階を経て当該ディスク型ガス発生器1Eの動作が完了することになる。
したがって、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Eした場合にも、上述した実施の形態4において説明した効果とほぼ同様の効果が得られることになり、環境温度の相違の影響を可能な限り排除しつつ、作動時において所望のガス出力を確実に得ることができるデュアル構造のディスク型ガス発生器1Eとすることができる。
(実施の形態6)
図21は、実施の形態6に係るディスク型ガス発生器の概略図である。以下、この図21を参照して、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Fについて説明する。
図21に示すように、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Fは、上述した実施の形態4に係るディスク型ガス発生器1Dと比較した場合に、キャップ部材47の隔壁部材45に対する組付構造が相違している。具体的には、キャップ部材47は、隔壁部材45の天板部21側の開口端に内挿されることで隔壁部材45に組付けられており、好ましくは隔壁部材45に対して圧入または軽圧入によって固定されている。これにより、キャップ部材47の周板部47bは、隔壁部材45のうちの天板部21寄りの部分の内周面に密着している。
ここで、キャップ部材47の周板部47bには、上述した実施の形態4の場合と同様に、複数個の第1ガス通過孔47cおよび複数個の第2ガス通過孔47dが設けられている。これら複数個の第1ガス通過孔47cおよび複数個の第2ガス通過孔47dは、それぞれその外側に位置する開口面が隔壁部材45に対向することで当該隔壁部材45によって覆われている。
このように構成した場合にも、ここではその動作の詳細な説明については省略するものの、上述した実施の形態4の場合に準じた動作が実現できることになり、環境温度の相違の影響を可能な限り排除しつつ、作動時において所望のガス出力を確実に得ることができるデュアル構造のディスク型ガス発生器1Fとすることができる。
(実施の形態7)
図22は、実施の形態7に係るディスク型ガス発生器の概略図である。以下、この図22を参照して、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Gについて説明する。
図22に示すように、本実施の形態に係るディスク型ガス発生器1Gは、上述した実施の形態5に係るディスク型ガス発生器1Eと比較した場合に、キャップ部材47の隔壁部材45に対する組付構造が相違している。具体的には、キャップ部材47は、隔壁部材45の天板部21側の開口端に内挿されることで隔壁部材45に組付けられており、好ましくは隔壁部材45に対して圧入または軽圧入によって固定されている。これにより、キャップ部材47の周板部47bは、隔壁部材45のうちの天板部21寄りの部分の内周面に密着している。
ここで、隔壁部材45には、上述した実施の形態5の場合と同様に、複数個の第1ガス通過孔45cおよび複数個の第2ガス通過孔45dが設けられている。これら複数個の第1ガス通過孔45cおよび複数個の第2ガス通過孔45dは、それぞれその内側に位置する開口面がキャップ部材47の周板部47bに対向することで当該キャップ部材47によって覆われている。
このように構成した場合にも、ここではその動作の詳細な説明については省略するものの、上述した実施の形態5の場合に準じた動作が実現できることになり、環境温度の相違の影響を可能な限り排除しつつ、作動時において所望のガス出力を確実に得ることができるデュアル構造のディスク型ガス発生器1Gとすることができる。
(参考形態)
図23は、参考形態に係るディスク型ガス発生器の概略図である。以下、この図23を参照して、参考形態に係るディスク型ガス発生器1Hについて説明する。
図23に示すように、参考形態に係るディスク型ガス発生器1Hは、上述した実施の形態4に係るディスク型ガス発生器1Dと比較した場合に、キャップ部材47の形状が相違している。具体的には、キャップ部材47には、複数個の第1ガス通過孔47cのみからなる1段のガス通過孔群のみが設けられており、当該複数個の第1ガス通過孔47cが設けられたキャップ部材47の周板部47bは、その軸方向長さが大幅に短く構成されている。
このように構成された参考形態に係るディスク型ガス発生器1Hにおいては、その動作時において、上述した実施の形態4において説明した第1段階および第2段階とほぼ同様の動作を行なうことになる。その一方で、第2段階において第2燃焼室S2の圧力上昇が促進され過ぎてしまった場合には、第3段階として、キャップ部材47が隔壁部材45から離脱することになり、このキャップ部材47の離脱に伴って、第1燃焼室S1と第2燃焼室S2とが、第2段階に比較してより大きい流路断面積をもって連通することになる。
したがって、このように構成した場合にも、環境温度の相違の影響を可能な限り排除しつつ、作動時において所望のガス出力を得ることができるデュアル構造のディスク型ガス発生器1Hとすることができる。
(その他の形態等)
上述した本発明の実施の形態1および2ならびにその変形例においては、第2点火器が作動した第2段階であって、カバー部材およびキャップ部材の移動が天板部によって制限された後の状態において、複数個の第1ガス通過孔がカバー部材に対向して位置するように構成した場合を例示して説明を行なったが、必ずしもこのように構成する必要はなく、当該制限後の状態において、複数個の第1ガス通過孔がカバー部材に対向しないように構成することとしてもよい。
また、上述した本発明の実施の形態1ないし7ならびにその変形例においては、複数段にわたって設けられるガス通過孔群をキャップ部材および隔壁部材のうちの一方にのみ設けた場合を例示して説明を行なったが、当該複数段にわたって設けられるガス通過孔群の一部の段をキャップ部材に設け、残る段を隔壁部材に設けることとしてもよい。その場合にも、これら複数段にわたって設けられるガス通過孔群が、キャップ部材の移動量に応じて段階的に開放されるように構成することにより、環境温度の相違の影響を可能な限り排除しつつ、作動時において所望のガス出力を得ることができるデュアル構造のディスク型ガス発生器とすることができる。
また、上述した本発明の実施の形態1ないし7ならびにその変形例および参考形態においては、第1点火器および第2点火器が異なるタイミングで通電されることにより、第2点火器が第1点火器の作動のタイミングから遅れたタイミングで作動するように構成された場合を例示して説明を行なったが、これらが同時のタイミングで通電されることにより、同時のタイミングで作動するように構成されていてもよい。また、第1点火器と第2点火器とを同時のタイミングで通電する場合であっても、第2点火器の点火部に点火薬の着火を遅らせる延時薬を設けることにより、第2点火器の通電から点火薬の着火までに要する時間を延長し、これによって第1点火器と第2点火器とを同時のタイミングで通電しつつも、第2ガス発生剤の燃焼開始のタイミングを第1ガス発生剤の燃焼開始のタイミングよりも遅らせるように構成することとしてもよい。
また、上述した本発明の実施の形態1ないし7ならびにその変形例および参考形態においては、第2燃焼室にガス発生剤のみを充填した場合を例示して説明を行なったが、第2燃焼室にガス発生剤に加えて伝火薬を収容することとしてもよい。
また、上述した本発明の実施の形態1ないし7ならびにその変形例および参考形態においては、第1点火器および第2点火器をそれぞれ金属製の第1ホルダおよび第2ホルダを介してハウジングの底板部に組付けるように構成した場合を例示して説明を行なったが、これら第1点火器および第2点火器の双方をいわゆるインサート成形によってハウジングの底板部に組付けるように構成してもよい。その場合には、ディスク型ガス発生器は、上述した第1ホルダおよび第2ホルダに代えて、樹脂成形部からなる第1保持部および第2保持部を有することになり、第1点火器および第2点火器は、それぞれこれら第1保持部および第2保持部を介してハウジングの底板部に組付けられることになる。
具体的には、第1保持部は、型を用いた射出成形によって形成することができ、下部側シェルと第1点火器との間の空間を充填するように流動性樹脂材料を流し込んでこれを固化させることで設けることができる。より詳細には、上述した流動性樹脂材料を、下部側シェルの底板部に設けられた第1開口部を経由して底板部の内表面の一部から外表面の一部にまで達するように当該底板部に付着させるとともに、第1点火器の基部にもこれを付着させ、この状態において流動性樹脂材料を固化させることにより、第1点火器を第1保持部を介してハウジングの底板部に組付けることができる。
これにより、第1開口部は、第1保持部によって埋め込まれた状態となり、当該部分におけるシール性が第1保持部によって確保されることでハウジングの内部の空間の気密性が確保できることになる。なお、第1点火器の端子ピンは、その一部が第1保持部を貫通して外部に引き出されるように構成すればよい。また、この場合において、たとえばカップ体の開口端を第1保持部に外挿することでカップ体を圧入等によって第1保持部に固定することとすれば、伝火薬を第1点火器の点火部に面するように配置することもできる。
また、第2保持部も、第1保持部と同様に、型を用いた射出成形によって形成することができ、下部側シェルと第2点火器との間の空間を充填するように流動性樹脂材料を流し込んでこれを固化させることで設けることができる。より詳細には、上述した流動性樹脂材料を、下部側シェルの底板部に設けられた第2開口部を経由して底板部の内表面の一部から外表面の一部にまで達するように当該底板部に付着させるとともに、第2点火器の基部にもこれを付着させ、この状態において流動性樹脂材料を固化させることにより、第2点火器を第2保持部を介してハウジングの底板部に組付けることができる。
これにより、第2開口部は、第2保持部によって埋め込まれた状態となり、当該部分におけるシール性が第2保持部によって確保されることでハウジングの内部の空間の気密性が確保できることになる。なお、第2点火器の端子ピンは、その一部が第2保持部を貫通して外部に引き出されるように構成すればよい。また、この場合において、たとえば有底略円筒状の隔壁部材の開口端を第2保持部に外挿することで隔壁部材を圧入等によって第2保持部に固定することとすれば、第2ガス発生剤を第2点火器の点火部に面するように配置することもできる。
ここで、下部側シェルの第1開口部および第2開口部が設けられた部分をハウジングの内側に向けて筒状に突出させることとすれば、第1保持部および第2保持部と底板部との間の固着面積を増加させることでこれらの接合強度を高めることができるとともに、ハウジングの筒状に折り曲げた部分の内側に雌型コネクタ部を形成するスペースを確保することもできる。
射出成形によって形成される第1保持部および第2保持部の原料としては、硬化後において耐熱性や耐久性、耐腐食性等に優れた樹脂材料が好適に選択されて利用される。その場合、エポキシ樹脂等に代表される熱硬化性樹脂に限られず、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂(たとえばナイロン6やナイロン66等)、ポリプロピレンスルフィド樹脂、ポリプロピレンオキシド樹脂等に代表される熱可塑性樹脂を利用することも可能である。これら熱可塑性樹脂を原材料として選択する場合には、成形後において第1保持部および第2保持部の機械的強度を確保するためにこれら樹脂材料にガラス繊維等をフィラーとして含有させることが好ましい。しかしながら、熱可塑性樹脂のみで十分な機械的強度が確保できる場合には、上述の如くのフィラーを添加する必要はない。
また、第1保持部および第2保持部によって覆われることとなる部分の底板部の表面の所定位置に予め接着剤層が設けられてなる下部側シェルを用いて上述した射出成形を行なうこととしてもよい。当該接着剤層は、上記底板部の所定位置に予め接着剤を塗布してこれを硬化させること等により、その形成が可能である。
このようにすれば、底板部と第1保持部および第2保持部との間に硬化した接着剤層が位置することになるため、樹脂成形部からなる第1保持部および第2保持部をより強固に底板部に固着させることが可能になる。したがって、底板部に設けられた第1開口部および第2開口部を囲うように上記接着剤層を周方向に沿って環状に設けることとすれば、当該部分においてより高いシール性を確保することもできる。
ここで、底板部に予め塗布しておく接着剤としては、硬化後において耐熱性や耐久性、耐腐食性等に優れた樹脂材料を原料として含むものが好適に利用され、たとえばシアノアクリレート系樹脂やシリコーン系樹脂を原料として含むものが特に好適に利用される。なお、上述の樹脂材料以外にも、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、尿素系樹脂、ポリエステル系樹脂、アルキド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン系樹脂、アクリロニトリルスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネイト系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリブチレンテレフタラート系樹脂、ポリエチレンテレフタラート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリフェニレンスルファイド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、液晶ポリマー、スチレン系ゴム、オレフィン系ゴム等を原料として含むものが、上述した接着剤として利用可能である。
なお、第1点火器および第2点火器の一方を金属製のホルダを介してハウジングに固定するとともに、第1点火器および第2点火器の他方を樹脂成形部からなる保持部を介してハウジングに固定することとしてもよい。
さらには、上述した本発明の実施の形態1ないし7ならびにその変形例および参考形態において示した特徴的な構成は、本開示の趣旨を逸脱しない限りにおいて相互にこれらを組み合わせることができる。
このように、今回開示した上記実施の形態およびその変形例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
1A〜1H ディスク型ガス発生器、10 下部側シェル、11 底板部、11a 第1開口部、11b 第2開口部、12 周壁部、20 上部側シェル、21 天板部、22 周壁部、23 フランジ部、24 ガス噴出口、25 シールテープ、30 第1点火器組立体、31 第1ホルダ、31a 上側凹部、31b 下側凹部、31c 貫通孔、31d,31e かしめ部、32 第1点火器、32a 基部、32b 点火部、32c 端子ピン、33 第1シール部材、34 カップ体、34a 頂壁部、34b 側壁部、34c フランジ部、35 伝火室、36 伝火薬、40 第2点火器組立体、41 第2ホルダ、41a 上側凹部、41b 下側凹部、41c 貫通孔、41d かしめ部、42 第2点火器、42a 基部、42b 点火部、42c 端子ピン、43 第2シール部材、44 仕切り部、45 隔壁部材、45a 固定部、45c 第1ガス通過孔、45d 第2ガス通過孔、46 カバー部材、46a 第1覆い部、46b 第2覆い部、46c 第3覆い部、47 キャップ部材、47a 頂板部、47b 周板部、47b1 斜板部、47c 第1ガス通過孔、47d 第2ガス通過孔、47e 第3ガス通過孔、51 第1ガス発生剤、52 第2ガス発生剤、61 下側支持部材、62 上側支持部材、63 クッション材、70 フィルタ、S1 第1燃焼室、S2 第2燃焼室、S3 ガス排出室。

Claims (10)

  1. ガス噴出口が設けられた周壁部、前記周壁部の軸方向の一端を閉塞する天板部、および、前記周壁部の軸方向の他端を閉塞する底板部を含むハウジングと、
    外周面が前記周壁部の内周面に対向するように前記ハウジングの内部に収容された筒状のフィルタと、
    前記天板部側に閉塞端を有する全体としてカップ状の形状を成し、前記底板部に組付けられることにより、前記フィルタの内側の空間を第1ガス発生剤が収容された第1燃焼室および第2ガス発生剤が収容された第2燃焼室に仕切る仕切り部と、
    前記仕切り部の外側の空間である前記第1燃焼室に面するように前記底板部に組付けられた第1点火器と、
    前記仕切り部の内側の空間である前記第2燃焼室に面するように前記底板部に組付けられた第2点火器とを備え、
    前記仕切り部は、軸方向の両端に開口を有しかつ前記底板部に固定された筒状の隔壁部材と、前記隔壁部材に組付けられることで前記閉塞端を構成するキャップ部材とを有し、
    前記キャップ部材は、前記隔壁部材の前記天板部側に位置する開口を覆うことで前記閉塞端を構成する頂板部と、前記頂板部の周縁から前記隔壁部材の軸方向に沿って延設されることで前記隔壁部材に対向する周板部とを含むカップ状の形状を成し、
    前記周板部および前記隔壁部材のうちのいずれか一方には、第1ガス通過孔が設けられ、
    前記第1ガス通過孔は、前記周板部および前記隔壁部材のうちの当該第1ガス通過孔が設けられていない方によって覆われ、
    前記周板部および前記隔壁部材のうちのいずれか一方には、第2ガス通過孔が設けられ、
    前記第2ガス通過孔は、前記周板部および前記隔壁部材のうちの当該第2ガス通過孔が設けられていない方によって覆われ、
    前記第1ガス通過孔は、前記隔壁部材の軸方向において前記第2ガス通過孔よりも前記天板部側に位置し、
    前記第2点火器の作動時において、前記第2ガス発生剤が燃焼することで生じる前記第2燃焼室の圧力上昇に起因して、前記周板部が前記隔壁部材に密着した状態とされつつ前記キャップ部材が前記天板部側に向けて移動することにより、前記第1ガス通過孔および前記第2ガス通過孔のうちの少なくとも一方が前記第1燃焼室および前記第2燃焼室の双方に面するように露出することで前記第1燃焼室および前記第2燃焼室が連通し、これに伴い、前記第2燃焼室にて発生したガスが、前記第1燃焼室に導入される、ガス発生器。
  2. 前記第1ガス通過孔および前記第2ガス通過孔が、いずれも前記周板部に設けられている、請求項1に記載のガス発生器。
  3. 前記第1ガス通過孔が、前記周板部の周方向に沿って点列状に複数設けられ、
    前記第2ガス通過孔が、前記周板部の周方向に沿って点列状に複数設けられている、請求項2に記載のガス発生器。
  4. 前記複数の第2ガス通過孔の各々が、前記周板部の軸方向に沿った長さが前記周板部の周方向に沿った長さよりも大きい長孔形状を有している、請求項3に記載のガス発生器。
  5. 前記キャップ部材が、前記隔壁部材の前記天板部側の端部に内挿されている、請求項1から4のいずれかに記載のガス発生器。
  6. 前記仕切り部が、前記隔壁部材の前記天板部側の端部に組付けられたカバー部材をさらに有し、
    前記カバー部材が、前記頂板部を覆う第1覆い部と、前記第1覆い部の周縁から前記隔壁部材の軸方向に沿って延設されることで前記隔壁部材のうちの前記天板部寄りの部分に密着する第2覆い部とを含むカップ状の形状を成し、
    前記第2点火器の作動時において、前記カバー部材が、前記キャップ部材によって押し上げられて前記天板部側に向けて移動することで前記隔壁部材から離脱する、請求項5に記載のガス発生器。
  7. 前記キャップ部材が、前記第2点火器の作動前の状態において前記隔壁部材に遊嵌され、
    前記第2点火器の作動時において、前記第2燃焼室の圧力上昇に起因して、前記周板部が拡がるように前記キャップ部材が変形することにより、前記周板部の少なくとも一部が、前記隔壁部材の内周面に周方向に沿って密着した状態となる、請求項6に記載のガス発生器。
  8. 前記第1ガス通過孔および前記第2ガス通過孔が、いずれも前記隔壁部材に設けられている、請求項1に記載のガス発生器。
  9. 前記第2点火器の作動時における前記キャップ部材の移動が、前記天板部によって制限されるように構成されている、請求項1から8のいずれかに記載のガス発生器。
  10. 前記第2点火器の作動に先立つ前記第1点火器の作動時において、前記第1ガス発生剤が燃焼することで生じる前記第1燃焼室の圧力上昇に起因して、前記天板部が外側に向けて膨らむように変形することにより、前記天板部と前記頂板部との間の距離が増加し、この距離の増加分が、前記第2点火器の作動時における前記キャップ部材の移動しろに含まれるように構成されている、請求項9に記載のガス発生器。
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