(57)【要約】      （修正有）【課題】  乗員の拘束性能が良いエアバッグ用ガス発生器の提供。【解決手段】  エアバッグの膨張媒質であるガス源となるガス発生剤成形体６が収容された燃焼室２８と、前記燃焼室に接続された、ガスをエアバッグ中に排出させるために用いる１つの点火手段４とを有するエアバッグ用ガス発生器であり、  ガス発生剤成形体が、表面積（単位発生モル数当たりの表面積）が異なる２種類の成形体が均一に分散混合された混合物であり、  表面積が大きなガス発生剤成形体の合計表面積Ｓ１と、表面積が小さなガス発生剤成形体の合計表面積Ｓ２との比率（Ｓ１：Ｓ２）が、１．０１：１〜１．３：１である、エアバッグ用ガス発生器。【選択図】図３
2006168669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアバッグの膨張媒質であるガス源と、ガスをエアバッグ中に排出させるために用いる１つの点火手段とを有するエアバッグ用ガス発生器であり、
前記エアバッグ用ガス発生器の出力性能を、６０Ｌタンク試験（２０℃）により得られる時間（横軸）及び６０Ｌタンク圧力（縦軸）の変化を示す曲線Ｘ（図１）により評価するとき、
前記エアバッグ用ガス発生器の出力性能が、タンク内圧立ち上がり開始時（Ｐ０）から最大圧力（Ｐｍａｘ）に至るまでの間において、タンク内圧立ち上がり開始から同一又は近似した角度（図１中のａ１）で上昇し、途中で角度（図１中のａ２、ａ３、ａ４等）を徐々に減少させながら上昇した後に最大圧力に到達するような曲線Ｘで示されるものである、エアバッグ用ガス発生器。
【請求項２】
エアバッグの膨張媒質であるガス源となるガス発生剤成形体が収容された燃焼室と、前記燃焼室に接続された、ガスをエアバッグ中に排出させるために用いる１つの点火手段とを有するエアバッグ用ガス発生器であり、
ガス発生剤成形体が、表面積（単位発生モル数当たりの表面積）が異なる２種類の成形体が均一に分散混合された混合物であり、
表面積が大きなガス発生剤成形体の合計表面積Ｓ１と、表面積が小さなガス発生剤成形体の合計表面積Ｓ２との比率（Ｓ１：Ｓ２）が、１．０１：１〜１．３：１である、エアバッグ用ガス発生器。
【請求項３】
ガス発生剤成形体が、燃料成分としてグアニジン化合物を含有し、酸化剤として塩基性硝酸銅を含有するものである、請求項２記載のエアバッグ用ガス発生器。
【請求項４】
ガス発生剤成形体が貫通孔を有するものである、請求項２又は３記載のエアバッグ用ガス発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアバッグ用ガス発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
衝撃から乗員を保護するエアバッグシステムのエアバッグは、１枚の布を縫製して作るものであるため、エアバッグ内に排出された膨張ガスが縫い目から漏れる場合がある。
【０００３】
また、運転席及び助手席用のエアバッグには、乗員がエアバッグに接触したときにクッション性を持たせるため、ガス抜き用のベントホールが形成されているが、乗員の体重が重い場合には、ベントホールから過度にガスが抜けてしまい、底付き状態（乗員の接触により、エアバッグが潰れて乗員を受け止める性能が十分に発揮できず、乗員がエアバッグを取り付けている車両構造物に当たってしまうような状態）となって、乗員の拘束性能が低下するおそれもある。
【０００４】
このように縫い目やベントホールからガスが漏出した場合（ガスが抜け出た場合）、ガスの補充なしには十分な拘束性能を維持することは難しい。更にガスが抜けない場合でも、ガスの供給状態によっては、大柄な体格の乗員の場合には十分な拘束性能が得られ難いこともある。
【０００５】
特許文献１には、異なるタイミングでガスを発生するガス発生器が開示され、特許文献２には、５０msecでガスを発生させる第１火薬と、数秒でガスを発生させる第２火薬を有するガス発生器が開示され、特許文献３には、固形物１０を迅速に燃焼させてガスを発生させた後、加圧ガスを徐々に発生させるガス発生器が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−８１０５０
【特許文献２】特開２００３−２２０９２５
【特許文献３】ＵＳＰ６，２３７，９５０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜３では、エアバッグの縫い目から漏れ出るガス、及びベントホールから漏れ出たガスに起因する課題を解決することについての開示はない。
【０００７】
本発明は、エアバッグシステムの作動時において、膨張したエアバッグからガスが漏れ出すことによる、乗員の拘束性能の低下を防止することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、課題の解決手段として、
エアバッグの膨張媒質であるガス源と、ガスをエアバッグ中に排出させるために用いる１つの点火手段とを有するエアバッグ用ガス発生器であり、
前記エアバッグ用ガス発生器の出力性能を、６０Ｌタンク試験（２０℃）により得られる時間（横軸）及び６０Ｌタンク圧力（縦軸）の変化を示す曲線Ｘ（図１）により評価するとき、
前記エアバッグ用ガス発生器の出力性能が、タンク内圧立ち上がり開始時（Ｐ０）から最大圧力（Ｐｍａｘ）に至るまでの間において、タンク内圧立ち上がり開始から同一又は近似した角度（図１中のａ１）で上昇し、途中で角度（図１中のａ２、ａ３、ａ４等）を徐々に減少させながら上昇した後に最大圧力に到達するような曲線Ｘで示されるものである、エアバッグ用ガス発生器を提供する。
【０００９】
６０Ｌタンク試験により得られる曲線Ｘ（タンク圧カーブ）は、ガス発生器の出力変化を示すものでもあり、実施例１及び比較例１に準じて得られたものである。
【００１０】
図１の曲線Ｙのようにタンク圧カーブがグラフ中の横線に対してほぼ同一角度（例えば、ｂ１＝ｂ２＝ｂ３＝ｂ４）で徐々に上昇して行く場合、エアバッグも一定速度で膨張することになる。しかし、最大圧（最大出力＝Ｐｍａｘ）到達まで一定の割合でガスを発生させると、最大圧（最大出力）以降はガスの発生が終了してしまうため、エアバッグから漏れた分のガスの供給は期待できない。
【００１１】
しかし、図１の曲線Ｘで示される作動状態では、タンク圧カーブが作動開始から同一又は近似した角度ａ１である程度の出力を発揮し（図１の点Ａ）、途中で角度（ａ２、ａ３、ａ４等）を徐々に減少させながら上昇する。このため、角度ａ１乃至ａ２の間にエアバッグの内圧が高められ、エアバッグは乗員を拘束する準備が整った状態となる。その後、ベントホールからの排出、あるいは乗員の接触と共にガスが漏れ出るようになった後でも、ガスは徐々にではあるが供給されている（図１における角度ａ４〜Ｐｍａｘ）。よって、エアバッグから漏出したガスを補うことができるため、底付き状態になることはない。
【００１２】
なお、図１の点Ａでは、最大の出力を呈してはいない。これは、この点Ａで乗員がエアバッグに接触してもある程度のクッション性をもたせるために、出力に余裕を持たせているためであり、乗員の保護性能は、更にその後に引き続いて発生される追加のガス（角度ａ３以降）によって十分に維持されている。即ち、本発明のガス発生器では、点Ａで示される変曲点が、従来のガス発生器の出力カーブの最大値Ｐｍａｘよりも時間的に早いタイミングで現れることが好ましい。
【００１３】
本発明のガス発生器は、運転席用のエアバッグシステム、助手席用のエアバッグシステムに使用することができるが、運転席用のエアバッグシステムの場合、乗員がエアバッグに接触するタイミングは、点火器への電流印加（図１の横軸０のところ）から４０msec前後であるから、変曲点Ａは、２０〜５０msecの範囲に存在することが好ましく、３０〜４５msecの範囲に存在することがより好ましい。そして、図１に示すタンク内の圧力カーブにおいて、点火器への電流印加から４０msec後の出力が、最大出力（Ｐｍａｘ）の６０〜９０％であることが好ましい。
【００１４】
一方、助手席用のエアバッグシステムの場合、点火器への電流印加後４５msec前後で乗員がエアバッグに接触するものであるから、図１の点Ａで示される変曲点が電流印加後２５〜６０msec、更に３５〜５０msecに存在することが好ましい。そして、電流印加後から４５msecにおける出力は、最大出力（Ｐｍａｘ）の６０〜９０％であることが好ましい。
【００１５】
エアバッグの展開初期（エアバッグに乗員が接触を開始する時点）から十分に膨張している場合、底付き状態は生じないが、乗員がエアバッグに接触したときに乗員への影響が考えられること（エアバッグの膨張圧力が過大なため、乗員が受ける反動が大きくなる可能性があること）の点で問題がある。
【００１６】
反対に一定のガス発生率（図１の曲線Ｙ）でのガス発生剤では、エアバッグ展開初期に乗員拘束体勢が整わず、エアバッグの底付きが発生した場合、それを改善する状態までにエアバッグ内部圧力を立て直すことが難しいという問題がある。
【００１７】
つまり、本発明のエアバッグ用ガス発生器は、このような２つの問題を解決して、乗員の拘束性能を高めたことが、従来のガス発生器になかった最大の特徴である。
【００１８】
本発明は、課題の他の解決手段として、
エアバッグの膨張媒質であるガス源となるガス発生剤成形体が収容された燃焼室と、前記燃焼室に接続された、ガスをエアバッグ中に排出させるために用いる１つの点火手段とを有するエアバッグ用ガス発生器であり、
ガス発生剤成形体が、表面積（単位発生モル数当たりの表面積）が異なる２種類の成形体が均一に分散混合された混合物であり、
表面積が大きなガス発生剤成形体の合計表面積Ｓ１と、表面積が小さなガス発生剤成形体の合計表面積Ｓ２との比率（Ｓ１：Ｓ２）が、１．０１：１〜１．３：１である、エアバッグ用ガス発生器を提供する。
【００１９】
本発明において、ガス発生剤成形体の表面積をいうときは、全て「単位発生モル数当たりの表面積」を意味する。「単位発生モル数当たりの表面積」は、１モルのガスを発生するガス発生剤成形体の表面積を意味する。
【００２０】
表面積が大きなガス発生剤成形体と表面積が小さなガス発生剤成形体は、均一に分散混合されているから、ガス発生器が作動したときには、表面積の相違に拘わらず、同時に燃焼が開始される。
【００２１】
そして、燃焼が進行して行くと、表面積が大きなガス発生剤成形体の方が早く燃焼が完了し、表面積が小さなガス発生剤成形体の燃焼が遅れて完了する。
【００２２】
このような燃焼状態であることから、燃焼開始時には、全てのガス発生剤成形体が同時に燃焼を開始する。この燃焼過程は、図１のタンク圧カーブでいえば、角度ａ１乃至ａ２に相当する。
【００２３】
しかし、その後、大小のガス発生剤成形体で燃焼状態に差が生じ、表面積の大きなガス発生剤の燃焼が早く完了し（発生ガス量が多く）、表面積の小さなガス発生剤成形体の方の燃焼が遅く完了する（発生ガス量が少ない）。このように燃焼が進行して行くと、表面積の大きなガス発生剤成形体が先に燃え尽くすために全体としての発生ガス量が少なくなり、燃え残り部分の多い表面積の小さなガス発生剤成形体の方からのガス発生量のみとなる。
【００２４】
このため、図の１タンク圧カーブでいえば、角度ａ２乃至ａ３辺りまでは、表面積の大きなガス発生剤成形体の燃焼により発生したガスの影響が大きく、角度ａ３乃至ａ４以降は、表面積の小さなガス発生剤成形体の燃焼により発生したガスの影響が大きいことになる。
【００２５】
このように、表面積の大きい及び小さいガス発生剤成形体を各々特定の合計表面積になるように組み合わせることにより、燃焼により発生する単位時間当たりのガス量を制御することができ、エアバッグを所定圧力まで膨張させ、しかもエアバッグから漏れ出たガスを補充することができるので、乗員の拘束性能が高められる。
【００２６】
本発明は、課題の他の解決手段として、ガス発生剤成形体が、燃料成分としてグアニジン化合物を含有し、酸化剤として塩基性硝酸銅を含有するものである、請求項２記載のエアバッグ用ガス発生器を提供する。
【００２７】
本発明は、課題の他の解決手段として、ガス発生剤成形体が貫通孔を有するものである、請求項２又は３記載のエアバッグ用ガス発生器を提供する。
【００２８】
貫通孔を設けることにより、全体の大きさを変えずに表面積を調整することが容易になるほか、燃焼が進行した場合でも燃焼表面積が変化しにくいため、燃焼の開始から終了までの間、設計通りのガス発生状態を維持することができる。貫通孔は１つでも良いし、２又は３以上でもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のエアバッグ用ガス発生器によれば、乗員の体格（体重）に拘わらず、安定した乗員の拘束性能を維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明のエアバッグガス発生器は特に制限されるものではなく、周知の構造のものを用いることができ、例えば、図３に示すような、特開平１０−９５３０２号公報の図１と同じもの（但し、ガス発生体成形体６ａ、６ｂの表示は除く）を用いることができる。
【００３１】
燃焼室２０内には、固形ガス発生剤（ガス発生剤成形体）６ａ、６ｂが、均一に混合分散された状態で充填されている。このガス発生剤成形体６ａ、６ｂは、いずれも長さ方向に１つの貫通孔を有するもので、互いに同一組成であるが、１個当たりの表面積が異なるものである。
【００３２】
表面積が大きなガス発生剤成形体６ａの合計表面積Ｓ１と、表面積が小さなガス発生剤成形体６ｂの合計表面積Ｓ２との比率（Ｓ１：Ｓ２）は、１．０１：１〜１．３：１である。
【００３３】
ガス発生剤成形体６ａ、６ｂの組成は特に制限されず、特開２００４−１５５６４５号公報等に記載の公知のガス発生剤を用いることができるが、燃料成分としてグアニジン化合物を５〜６０質量％、好ましくは１０〜５５質量％含有し、酸化剤として塩基性硝酸銅を９５〜４０質量％含有し、好ましくは９０〜４５質量％含有するものが望ましい。
【００３４】
グアニジン化合物としては、グアニジン硝酸塩（硝酸グアニジン）、アミノグアニジン硝酸塩、ニトログアニジン、トリアミノグアニジン硝酸塩等が好ましい。
【００３５】
ガス発生剤成形体６ａ、６ｂは、必要に応じて、含有成分として、特開２００４−１５５６４５号公報公報等に記載の公知のバインダ、各種添加剤を含有することができる。そのときの組成及び組成比も、前記公報に開示されたものを用いることができる。
【００３６】
ガス発生剤成形体６ａ、６ｂは、本発明の課題を解決できるのであれば、組成（含有成分）、組成比（含有成分の比率）、充填量（合計質量）、形状等は同一でもよいし、異なっていてもよいが、同一組成及び同一組成比で、充填量及び表面積が異なっているものが好ましい。
【００３７】
次に、本発明のエアバッグ用ガス発生器を組み込んだエアバッグシステムの動作を、図１、図３により説明する。図３は、運転席エアバッグシステムに使用する場合のガス発生器で、図１はそのときの出力カーブである。
【００３８】
車両の衝突時、点火器４が作動して、伝火薬５を着火燃焼させる。伝火薬５の着火燃焼により生じた火炎は、アルミニウムテープ５２’を破って貫通孔５４から燃焼室２０内に流入して、ガス発生剤成形体６ａ、６ｂを着火燃焼させる。
【００３９】
ガス発生剤成形体６ａ、６ｂの着火燃焼により発生したガスは、クーラント・フィルタ７を通ることで冷却され、燃焼残さが濾過された後に、アルミニウムテープ５２を破ってガス排出口１１から排出されて、エアバッグを膨張させる。
【００４０】
ガス発生剤成形体６ａ（表面積大）、ガス発生剤成形体６ｂ（表面積小）は均一に分散混合された状態で充填されているので、同時に着火燃焼を開始してガスを発生する。このときのタンク圧カーブは、図１の角度ａ１乃至ａ２の範囲となり、エアバッグが膨張展開される。
【００４１】
更に燃焼が続くと、ガス発生剤成形体６ａ（表面積大）の方が、ガス発生剤成形体６ｂ（表面積小）と比べると早期に燃焼が完了するので、図１のタンク圧カーブにおいては、角度ａ２乃至ａ３辺りまでは、ガス発生剤成形体６ａ（表面積大）の燃焼により発生するガスの影響の方が大きい。
【００４２】
その後、更に燃焼が続くと、ガス発生剤成形体６ａ（表面積大）が先に燃焼し尽くしてしまうが、燃え残りの多いガス発生剤成形体６ｂ（表面積小）が燃焼を継続するので、図１のタンクカーブにおいては、角度ａ３乃至ａ４以降からＰｍａｘまでは、ガス発生剤成形体６ｂ（表面積小）の燃焼により発生するガスの影響の方が大きい。
【００４３】
このように、図１のタンク圧カーブから明らかなとおり、ガス発生剤成形体６ａ、６ｂの表面積の相違による特有の燃焼状態により、タンク圧カーブ（エアバッグの内圧）は点Ａまで立ち上がった後も少しずつ角度を小さくしながら増加していく。このため、車両の衝突時、エアバッグが瞬時に所定の膨張圧まで膨張した後、エアバッグの縫い目からガスが漏出したり、乗員の接触によりベントホールから過度にガスが抜け出たりした場合であっても、ガスが補充されるため、所定の膨張圧を維持して、乗員の拘束性能を維持することができる。
【実施例】
【００４４】
実施例１
図３のガス発生器を用い、周知の６０Ｌタンク燃焼試験（例えば、特開２００１−９７１７６号公報の段落番号９８等に開示されている試験方法）を行った。図２にタンク圧カーブを示す。
【００４５】
（ガス発生器の構造）
・ガス排出口：直径２ｍｍ×２１個
・クーランート・フィルタ質量：約５０ｇ
・点火器（点火薬）：ＺＰＰ（ジルコニウム／過塩素酸カリウム）１５０ｍｇ
・伝火薬：ボロン硝石１．４５ｇ
（ガス発生剤成形体）
・ガス発生剤成形体６ａ（単孔円柱形状）
特開２００４−１５５６４５号公報の実施例３２のもの
外径４．５ｍｍ×内径１．２ｍｍ×長さ１４ｍｍ〔２９．６ｇ，総表面積（Ｓ１）２１３．７ｃｍ２〕
・ガス発生剤成形体６ｂ（単孔円柱形状）
特開２００４−１５５６４５号公報の実施例３２のもの
外径１．８ｍｍ×内径０．７ｍｍ×長さ１１．９ｍｍ〔１２．５ｇ，総表面積（Ｓ２）２４９．６３ｃｍ２〕
・ガス発生剤成形体６ａの単位発生モル数当たりの表面積：ガス発生剤成形体６ｂの単位発生モル数当たりの表面積＝１：２．５
・Ｓ１：Ｓ２＝１：１．１７
比較例１
実施例１と同一のガス発生器を用い、ガス発生剤成形体として、単孔円柱形状，外径４．５ｍｍ×内径１．２ｍｍ×長さ１４ｍｍ（３９．４ｇ，総表面積３１３．５ｃｍ２）を用い、同様の試験を行った。結果を図２に示す。
【００４６】
図２から明らかなとおり、カーブＸ（実施例１）では、２０msecまでの出力がカーブＹ（比較例１）よりも早く立ち上がっており、その後、緩やかに上昇していた。これは、３０msec以降においても、ガスが徐々に排出されていることを示すものである。一方、カーブＹ（比較例１）では、５０msec辺りまで同じような上昇カーブを示した。
【００４７】
よって、カーブＸ（実施例１）では、速やかにエアバッグが膨張され、その後において乗員とエアバッグの接触によりガスが漏出等した場合でも、ガスの十分な補充ができるので、乗員の拘束性能は低下せず、底付き状態になることはない。一方、カーブＹ（比較例１）では、エアバッグへのガスの供給速度に変化が少ないため、乗員がエアバッグと接触したときにガスが漏出した場合には、漏出したガスの補充が十分に行われないために、底付き状態になり、乗員の保護ができないおそれがある。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のエアバッグ用ガス発生器の出力性能を示すタンク圧カーブのグラフ。
【図２】実施例１及び比較例１のエアバッグ用ガス発生器の出力性能を示すタンク圧カーブのグラフ。
【図３】エアバッグ用ガス発生器の軸方向断面図。
【符号の説明】
【００４９】
１  ディフューザシェル
２  クロージャシェル
３  ハウジング
４  点火器
５  伝火薬
６  固形ガス発生剤
７  クーラント・フィルタ
８  外周壁
９  間隙
１０  周壁部
１１  ガス排出口
１２  円形部
１３  突出円形部
１４  軸方向曲折部
１５  中央孔
１６  中央筒部材
１７  中央筒部材の一端側端面
１８  曲折部の端面
１９  フランジ部
２０  フランジ部
２１  レーザ溶接
２２  電子ビーム溶接
２３  点火手段収容室
２４  点火器用保持部材
２５  フランジ部
２６  周壁部
２７  かしめ部
２８  燃焼室
２９  外層
３０  円形部
３１  傾斜部
３２  プレート部材
３３  プレート部材
３４  周壁部
３５  中央孔
３６  円形部
３７  ハウジングの内面
３８  クーラント・フィルタ端面
３９  中央孔
４０  上側端部開口
４１  クーラント・フィルタの内周面
４２  下側端部開口
４３  反対側の端面
４４  レーザ溶接
４７  周壁部
４９  段部
５０  円形部
５１  周壁部
５２、５２’  アルミニウムテープ
５３  伝火薬容器
５４  貫通孔
【図１】
2006168669.tif 000003
【図２】
2006168669.tif 000004
【図３】
2006168669.tif 000005