JP4757375B2

JP4757375B2 - エアバッグ用ガス発生器

Info

Publication number: JP4757375B2
Application number: JP2000289201A
Authority: JP
Inventors: 信之大路; 信行勝田
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2000-09-22
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2020-09-22
Also published as: JP2002096705A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアバック用ガス発生器及びそれを用いたエアバッグ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
自動車を始め各種車両等に搭載されているエアバッグシステムは、車両が高速で衝突した際に、ガスによって急速に膨張したエアバッグ（袋体）で搭乗者を支持し、搭乗者が慣性により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すること等を防ぐことを目的とする。このようなエアバッグシステムは、通常、車両の衝突によって作動してガスを放出するガス発生器と、ガスを導入して膨張するエアバッグとから構成されている。
【０００３】
かかるエアバッグシステムに使用するガス発生器として、特開平8−207696号公報では、１つの点火器で２種類のガス発生剤のカプセルを着火し、二段階でガスを発生させるガス発生器が、米国特許第4,998,751号、米国特許第4,950,458号では、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、ガス発生剤の燃え広がりにより二段階でガスを発生するガス発生器がそれぞれ提案されている。二つの燃焼室を設けたガス発生器では、軽量化やコンパクト化のため、後で燃焼する一つの燃焼室からのガス流路として、先に燃焼する他の燃焼室を使用する形態のものがあり、この形態のガス発生器の場合は、二つの燃焼室が連通孔により連通され、連通孔は金属薄板で閉塞されている。かかる形態のガス発生器の場合は、先の燃焼時には金属薄板は破れないが、後の燃焼時には容易に剥がれるか又は破れる必要がある。
【０００４】
また、ガス発生剤の種類によっては、着火性を良くするため、最初の燃焼時におけるガス発生室内の圧力をより高める必要があるが、この場合には、金属薄板を燃焼室内の圧力の上昇に耐えるように設定すると共に、後の燃焼時に容易に剥がれるように設定する必要がある。
【０００５】
本発明は、二つの燃焼室を設けたガス発生器における安全性及び信頼性を確保すると共に、二段階でガスを発生できるという特徴を安定かつ有効に発現できるエアバック用ガス発生器及びそれを用いたエアバッグ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、２つの燃焼室を有し、かつ２つの燃焼室相互を連通する連通孔を有する構造のエアバッグ用ガス発生器であれば適用することができ、他の構造は特に限定されるものではない。
【０００７】
本発明は、ガス排出口を有するハウジング内に、衝撃によって作動する点火手段と、該点火手段によって着火・燃焼されエアバッグを膨張させるための燃焼ガスを発生するガス発生手段とを含んで収容してなるエアバッグ用ガス発生器であって、ハウジング内に、それぞれガス発生手段が収容され、相互に連通する連通孔を有する第一の燃焼室と第二の燃焼室が設けられており、前記第一の燃焼室と第二の燃焼室との連通孔が、粘着剤を介した複数枚重ねの金属薄板により閉塞されているエアバック用ガス発生器を提供する。
【０００８】
本発明において、連通孔は金属薄板により第一の燃焼室内壁面側から閉塞されていることが好ましい。
【０００９】
第一の燃焼室と第二の燃焼室を連通する連通孔は、連通孔の上に１枚目の金属薄板を粘着剤で貼り付け（この粘着剤が「第１粘着剤層」となる）、１枚目の金属薄板の上に２枚目の金属薄板を粘着剤により貼り付け（この粘着剤が「第２粘着剤層」となる）、更に必要に応じて３枚目以降の金属薄板が粘着剤層（この粘着剤層が「第３粘着剤層」等になる）を介して貼り付けられて閉塞されている。１枚目の金属薄板は全面又は連通孔に接する部分を除いた面に第１粘着剤層を有しており、２枚目以降の金属薄板は全面に第２粘着剤層（又は第３、第４等の粘着剤層）を有していることが好ましい。
【００１０】
金属薄板及び粘着剤層の厚みは、ガス発生手段の種類や量、連通孔の大きさ等に応じ、エアバッグ用ガス発生器として適正に作動するように適宜決定されるものであるが、例えば、複数枚の金属薄板（粘着剤を除く）の総厚みは、好ましくは１０〜２００μｍ、より好ましくは２０〜１００μｍにすることができ、各金属薄板の厚みは、好ましくは５〜１００μｍ、より好ましくは１０〜５０μｍ、更に好ましくは２５〜５５μｍにすることができる。また、第３粘着剤層以降の厚みも同様に前記範囲内で選択できる。
【００１１】
粘着剤層を第１及び第２粘着剤層とするとき、第１粘着剤層の厚み及び第２粘着剤層の厚みは、それぞれ好ましくは１０〜５０μｍ、より好ましくは２０〜４０μｍにすることができる。
【００１２】
このように第１及び第２粘着剤層等を介した複数枚の金属薄板で連通孔を閉塞した場合、第一の燃焼室内のガス発生手段が燃焼して圧力が上昇し、金属薄板全体に大きな圧力が加わったとき、複数枚の金属薄板の総厚みが厚くなっているため、圧力の上昇によって破裂することが防止される。１枚の金属薄板の厚みを２枚分程度まで厚くした場合、圧力に対して破裂することはないが、金属薄板は連通孔が形成された部位の形状に合わせて非平面状態、例えば曲面状に貼り付けられている場合が多く、平面状に戻ろうとする力が粘着剤の粘着力を上回って金属薄板が剥がれ落ちる恐れがあるので、本発明のように複数枚の金属薄板を使用することで、剥がれ落ちることが防止できる。
【００１３】
また、第２の燃焼室内のガス発生手段が燃焼して圧力が上昇したとき、第１粘着剤層の粘着力は前記圧力よりも十分に小さいので、２枚の金属薄板は容易に剥がれ落ちる。
【００１４】
本発明のエアバッグ用ガス発生器は、特に着火性の低いガス発生手段を第一の燃焼室に配置した場合に、第１ガス発生室の圧力を高めて着火性を高めることができるので望ましい。
【００１５】
本発明のエアバッグ用ガス発生器に適したガス発生手段としては、例えばグアニジン誘導体及び塩基性金属硝酸塩を含有するガス発生剤、更にバインダ及び／又はスラグ形成剤として作用する添加剤を含有するガス発生剤が挙げられる。
【００１６】
本発明のエアバッグ用ガス発生器は、ガス発生器で発生するガスを導入して膨張するエアバッグ（袋体）と共にモジュールケース内に収容され、エアバッグ装置となる。このエアバッグ装置は、衝撃センサが衝撃を感知することに連動してガス発生器が作動し、ハウジングのガス排出口から燃焼ガスを排出する。この燃焼ガスはエアバッグ内に流入し、これによりエアバッグはモジュールカバーを破って膨出し、車両中の硬い構造物と乗員との間に衝撃を吸収するクッションを形成する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態に基づき、本発明のエアバッグ用ガス発生器を説明する。
【００１８】
図１は、本発明のエアバッグ用ガス発生器の縦断面図であり、特に運転席側に配置するのに適した構造となっている。
【００１９】
このガス発生器は、ガス排出口を有するディフューザシェル１と、ディフューザシェル１と共に内部収容空間を形成するクロージャシェル２とを接合してなるハウジング３内に、略円筒形状の内筒部材４を配置して、その外側を第一の燃焼室５ａとしている。
【００２０】
また、内筒部材４の内側には段欠き部６を設け、段欠き部６に略平板円形の隔壁７を配置しており、この隔壁７で内筒部材４内を更に２室に画成し、ディフューザシェル１側（上部空間側）に第二の燃焼室５ｂ、クロージャシェル２側（下部空間側）に点火手段収容室８を形成している。
【００２１】
その結果、このガス発生器では、第一の燃焼室５ａと第二の燃焼室５ｂとは、ハウジング３内に同心円に設けられて、ハウジング３の半径方向に隣接している。この第１及び第二の燃焼室５ａ、５ｂ内には、衝撃をうけて作動した点火手段によって燃焼し、燃焼ガスを発生するガス発生剤９ａ、９ｂが収容され、点火手段収容室８内には、衝撃によって作動する点火手段が収容されている。
【００２２】
第一の燃焼室５ａと第二の燃焼室５ｂとを画成する内筒部材４には連通孔１０が設けられており、この連通孔１０は、２枚重ねのシールテープ１１により閉塞されている。この２枚重ねのシールテープは、それぞれ厚みが４０μｍのステンレス製（ＳＵＳ３０４）テープ（１枚のステンレス製テープの引張強度は５４ｋｇ／ｍｍ²）であり、第１粘着剤層及び第２粘着剤層の厚みはいずれも３０μｍである。
【００２３】
点火手段は、センサーが衝撃を感知する事に基づいて出力される作動信号によって作動する２つの電気着火式点火器１２ａ,１２ｂを含んで構成されており、点火器同士は、１つのイニシエータカラー１３に互いに平行に、その頭部を突起させて設けられている。このように１つのイニシエータカラー１３に２つの点火器１２ａ,１２ｂを設けることにより、２つの点火器はイニシエータカラー１３に固定されて単一の部材となり、ガス発生器への組付けが容易となる。特にこの図に示すガス発生器では、イニシエータカラー１３を、内筒部材４内に挿入可能な大きさとすることにより、２つの点火器１２ａ,１２ｂを設けたイニシエータカラー１３を該内筒４内に挿入した後、内筒部材４の下端をかしめてイニシエータカラー１３を固定することにより、２つの点火器を容易且つ確実に固定することができる。
【００２４】
この実施の形態では、イニシエータカラー１３と隔壁７との間の空間に、何れか１つの点火器１２ｂ（以下、「第二の点火器」とする）を包囲するように略円筒形状の分離筒１４を配置して、その外側に第一の伝火薬収容室１５ａ、内側に第二の伝火薬収容室１５ｂを画成し、そして各収容室内に、点火器と、点火器と共に点火手段を構成する伝火薬とを収容している。その結果、点火器と共に点火手段を構成する伝火薬１６ａ、１６ｂは、各点火器１２ａ、１２ｂ毎に確実に区分されることとなる。
【００２５】
この第一の伝火薬収容室１５ａは、その中に収容された伝火薬１６ａが燃焼すると、内筒部材４に形成された伝火孔１７を閉塞するシールテープ１８が破裂して第一の燃焼室５ａと連通する。また第二の伝火薬収容室１５ｂも、その中の伝火薬１６ｂが燃焼すると隔壁７に形成された伝火孔１９を閉塞するシールテープ２０が破裂して第二の燃焼室５ｂと連通する。よって、このガス発生器は、作動に際して、第一の点火器１２ａが着火（作動）したときの火炎は、その収容室１５ａ内にある伝火薬１６ａを着火・燃焼させ、その火炎が内筒部材４に形成された伝火孔１７を通り、収容室１５ａの半径方向に位置する第一の燃焼室５ａ内に収容された７孔のガス発生剤９ａを着火燃焼させる。
【００２６】
また第二の点火器１２ｂは、その収容室１５ｂ内の第二の伝火薬１６ｂを着火・燃焼させ、その火炎が収容室１５ｂの軸方向に設けられた伝火孔１９を通り、その延長上にある第二の燃焼室５ｂ内に収容された単孔のガス発生剤９ｂを着火・燃焼させる。この第二の燃焼室９ｂ内で発生した燃焼ガスは、内筒部材４のディフューザシェル１側に設けられた連通孔１０を通り第一の燃焼室５ａ内に流入する。
【００２７】
図１に示すガス発生器では、作動性能を安定化するために第二の点火器１２ｂと第一の点火器１２ａが同時に着火することはあるが、前者１２ｂが後者１２ａよりも先に作動することはない。つまり第二の燃焼室５ｂに収容されたガス発生剤９ｂは、第一の燃焼室５ａに収容されたガス発生剤９ａと同時か、或いは遅れて燃焼する。
【００２８】
また図１に示すガス発生器では、イニシエータカラーと隔壁との間に配置される分離筒１４は、隔壁７の下面とイニシエータカラー１３の上面に分離筒１４の外形に相当する穴部２１を設け、それぞれの穴部に分離筒１４の上端又は下端を嵌入して配置されている。このように分離筒１４を配置していることにより、いずれか一の伝火薬燃焼室内で発生する伝火薬の火炎が、他の伝火薬収容室内の伝火薬を直接燃焼させることはなく、２つの燃焼室内に収容されたガス発生剤は、それぞれ異なる区分の伝火薬が燃焼した火炎により着火・燃焼される。即ち、通常、該分離筒１４内（即ち第二の伝火薬収容室内）で伝火薬が燃焼した場合には、その燃焼によって生じるガスの圧力は、分離筒１４を半径方向に押し広げるようにも働くこととなるが、分離筒１４の上下端部はそれぞれが嵌入する穴部の周壁に確実に支持されていることとなり、単に分離筒を隔壁とイニシエータカラーとの間で挟持した場合に比べ、より確実に伝火薬の燃焼ガス・火炎の漏洩を阻止することができる。
【００２９】
またハウジング３内には、ガス発生剤９ａ、９ｂの燃焼によって発生した燃焼ガスを浄化・冷却するための共通のクーラント・フィルタ２２が配設されており、そのディフューザシェル１側の内周面は、クーラント・フィルタ２２の端面とディフューザシェル１天井部内面との間を燃焼ガスが通過することのないように、ショートパス防止部材２３で覆われている。クーラント・フィルタ２２の外側には、燃焼ガスの通過などによるフィルタ２２の膨出を抑止するための外層２４を配置している。この外層２４は、例えば、積層金網体を用いて形成する他、周壁面に複数の貫通孔を有する多孔円筒状部材、或いは所定巾の帯状部材を環状にしたベルト状抑止層を用いて形成することもできる。
【００３０】
更に外層２４の外側には、燃焼ガスがフィルタ２２の全面を通過することができるように、間隙２５が形成されている。ディフューザシェルに形成されるガス排出口２６は、外気の進入を阻止するためシールテープ２７で閉塞されている。このシールテープ２７は、ガスを放出する際に破裂する。シールテープ２７は外部の湿気からガス発生剤を保護するのが目的であり、燃焼内圧などの性能調整には全く影響を与えるものではない。
【００３１】
本実施形態のガス発生器では、点火手段収容室８内であって分離筒１４の外に配置された第一の点火器１２ａが作動すると、第一の伝火薬収容室１５ｂ内に収容された伝火薬１６ａが着火・燃焼し、その火炎が内筒部材４の伝火孔１７を通って、第一の燃焼室５ａ内に収容された７孔を有する多孔円筒状の第一のガス発生剤９ａを燃焼させる。このとき、連通孔１０を閉塞する２枚重ねのシールテープ１１は、シールテープの総厚みによる強度の向上と、主として第２粘着剤層の存在によるシールテープ自体の反発力の緩和により、破裂したり剥がれ落ちたりすることなく、第１焼室５ａ内の圧力をガス発生剤９ａの着火燃焼が円滑になされる程度まで上昇させることができる。
【００３２】
また、分離筒１４に包囲される第二の点火器１２ｂが、第一の点火器１２ａと同じか或いは遅れて作動すると、第二の伝火薬収容室１５ｂ内に収容された伝火薬１６ｂが着火・燃焼し、その火炎は第二の燃焼室５ｂ内に収容された単孔円筒状の第二のガス発生剤９ｂを着火・燃焼させる。このとき、第二の燃焼室５ｂの内圧の上昇によって、シールテープ１１は容易に剥がれ落ち、連通孔１０により第二の燃焼室５ｂと第一の燃焼室５ａが連通される。
【００３３】
本実施形態のガス発生器においては、２つの点火器１２ａ、１２ｂの着火タイミングを調整する、つまり第一の点火器の作動後に第二の点火器を作動させるか、或いは第一の点火器と第二の点火器を同時に作動させるかにより、ガス発生器の出力形態（作動性能）を任意に調整することができ、衝突時の車両の速度や環境温度など様々な状況において、後述のエアバッグ装置とした場合に於けるエアバッグの展開を最大限適正なものとすることができる。特にこの図に示すガス発生器では、各燃焼室５ａ、５ｂ毎に形状の異なるガス発生剤９ａ、９ｂが使用されており、第一の燃焼室５ａには多孔円筒状の第一のガス発生剤９ａが、第二の燃焼室５ｂには単孔円筒状の第二のガス発生剤９ｂがそれぞれ収容されている。なお、ガス発生剤の形状、組成、組成比及び量等は、勿論、所望の出力形態を得るために、適宜変更することができる。
【００３４】
本発明のエアバッグ用ガス発生器において、連通孔１０を厚みが４０μｍのステンレス製（ＳＵＳ３０４）テープ（１枚のステンレス製テープの引張強度は５４ｋｇ／ｍｍ²）２枚と、粘着剤（第１及び第２粘着剤層の厚み各３０μｍ）により閉塞したとき、内圧３０，０００ｋＰａ程度まで破裂したり剥がれ落ちたりしない。よって、第一の燃焼室５ａにおいてガス発生剤９ａとしてニトログアニジン２０〜６０重量％、塩基性硝酸銅３５〜７５重量％及び（ｃ）グアガム０．１〜１０重量％からなる図１に示す形状のものを用いたとき、着火燃焼を円滑に行うことができる。２枚重ねのステンレス製テープは、第二の燃焼室側からの圧力に対しては剥がれ落ちる。
【００３５】
本発明のエアバッグ用ガス発生器は、ガス発生器、衝撃センサ、コントロールユニット、モジュールケース、エアバッグからなるエアバッグ装置に適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、一つの燃焼室内のガス発生手段の着火燃焼により、他の燃焼室内のガス発生手段が着火燃焼することが防止されるため、誤作動が防止され、ガス発生器の安全性及び信頼性を高めることができる。また、着火性の低いガス発生手段を用いた場合でも、ガス発生手段の着火燃焼を円滑に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス発生器の一実施態様を示す縦断面図。
【符号の説明】
３ハウジング
５ａ第一の燃焼室
５ｂ第二の燃焼室
７隔壁
９ａ第一のガス発生剤
９ｂ第二のガス発生剤
１２ａ第一の点火器
１２ｂ第二の点火器
１３イニシエータカラー
２２クーラント・フィルタ

Claims

ガス排出口(26)を有するハウジング(3)内に、衝撃によって作動する点火器(12a、12b)と、該点火器(12a、12b)によって着火・燃焼されエアバッグを膨張させるための燃焼ガスを発生するガス発生剤(9a、9b)とを含んで収容してなるエアバッグ用ガス発生器であって、
ハウジング(3)内に、それぞれガス発生剤(9a，9b)が収容され、相互に直接連通する連通孔(10)を有する第一の燃焼室(5a)と第二の燃焼室(5b)が同心円にかつ半径方向に隣接して設けられており、
前記第一の燃焼室(5a)に収容されたガス発生剤(9a)を着火するための第一の点火器(12a)と、第二の燃焼室(5b)に収容されたガス発生剤(9b)を着火するための第二の点火器(12b)が設けられており、
前記第一の燃焼室(5a)と第二の燃焼室(5b)との連通孔(10)が、粘着剤を介した複数枚重ねの金属薄板(11)が曲面状に貼り付けられることにより閉塞されており、
前記粘着剤を介した複数枚重ねの金属薄板(11)が、粘着剤を介した２枚重ねのステンレス製テープで、１枚のステンレス製テープの厚みが２５〜５０μmの範囲のものであり、
粘着剤を介した複数枚重ねの金属薄板(11)が、第一の点火器(12a)が作動して第一の燃焼室(5a)内のガス発生剤(9a)が着火燃焼されたときには、破裂したり、剥がれ落ちたりすることがなく、第二の点火器(12b)が作動して第二の燃焼室(5b)内のガス発生剤(9b)が着火燃焼したときに剥がれ落ちるものであり、
第一の点火器(12a)を先に作動させ、第二の点火器(12b)を遅れて作動させる場合、第一の点火器(12a)と第二の点火器(12b)を同時に作動させる場合、及び第一の点火器(12a)のみを作動させる場合が実施できるエアバック用ガス発生器。
連通孔周縁部分と１枚目の金属薄板とが接する面に設けられた第１粘着剤層の厚みが１０〜５０μｍである請求項１記載のエアバッグ用ガス発生器。
１枚目の金属薄板と２枚目の金属薄板とが接する面に設けられた第２粘着剤層の厚みが１０〜５０μｍである請求項１又は２記載のエアバッグ用ガス発生器。
連通孔が、金属薄板により第一の燃焼室内壁面側から閉塞されている請求項１〜３のいずれか１記載のエアバッグ用ガス発生器。
エアバッグ用ガス発生器と、衝撃を感知して前記ガス発生器を作動させる衝撃センサと、前記ガス発生器で発生するガスを導入して膨張するエアバッグと、前記エアバッグを収容するモジュールケースとを含み、前記エアバッグ用ガス発生器が請求項１〜４のいずれか１記載のエアバッグ用ガス発生器であるエアバッグ装置。