(57)【要約】金属製のハウジング（３）と、前記ハウジング（３）内に形成され、ガス発生剤が装填された燃焼室（５）と、前記燃焼室（５）の周囲に配置されたフィルタ部材（６）と、前記ハウジング（３）に装着される点火手段（７）と、前記ハウジング（３）に形成される複数のガス放出孔（８）を有してなるガス発生器であって、前記ハウジング（３）を形成するイニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）のいずれか一方又は両方が、半球形状又は半楕円球形状の鏡板部（１４、１０）と直径Ｄの筒部（１３、９）を有し、前記直径Ｄと各前記鏡板部（１４、１０）の底部間距離Ｈとの比Ｈ／Ｄの範囲が、０．４〜１．３である。
2003066390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）とで形成される金属製のハウジング（３）と、前記ハウジング（３）内に形成され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤（４）が装填された燃焼室（５，５ａ，５ｂ）と、前記燃焼室（５，５ａ，５ｂ）の周囲に配置されたフィルタ部材（６，６ａ，６ｂ）と、前記ハウジング（３）に装着され前記燃焼室（５，５ａ，５ｂ）内の前記ガス発生剤（４）を着火燃焼させる点火手段（７，７ａ，７ｂ）と、前記ハウジング（３）に形成され、前記燃焼室（５，５ａ，５ｂ）で発生したガスを放出する複数のガス放出孔（８）を有してなるガス発生器であって、
前記ハウジング（３）を形成するイニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）のいずれか一方又は両方が、半球形状又は半楕円球形状の鏡板部（１４、１０）と前記鏡板部（１４、１０）から連続して形成される直径Ｄの筒部（１３、９）を有し、前記筒部（１３、９）の直径Ｄと前記イニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）の各鏡板部（１４、１０）の底部間距離Ｈとの比Ｈ／Ｄの範囲が、０．４〜１．３であるガス発生器。
【請求項２】
前記イニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）の鏡板部（１４、１０）の短軸ｄ１と長軸ｄ２との比ｄ１／ｄ２の範囲が１〜０．０２である請求の範囲第１項に記載のガス発生器。
【請求項３】
前記鏡板部（１４、１０）は、断面が３辺以上の直線が連続して形成された略半円形状又は略半楕円形状である請求の範囲第１項に記載のガス発生器。
【請求項４】
前記鏡板部（１０）が、曲率半径Ｒの半球形状であり、前記筒部（９）の直径Ｄとの比Ｄ／Ｒの範囲が０．３〜２である請求の範囲第１項に記載のガス発生器。
【請求項５】
前記直径Ｄがクロージャシェル（２）の外側間直径Ｄ１である請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載のガス発生器。
【請求項６】
前記クロージャシェル（２）されている前記筒部（９）の長さｈが５〜３０ｍｍである請求の範囲第１項に記載のガス発生器。
【請求項７】
前記フィルタ部材（６）の前記ガス放出孔（８）の周辺部の肉厚が、前記フィルタ部材（６）の上下端部のいずれか一方の肉厚よりも厚く形成されている請求の範囲第１項に記載のガス発生器。
【請求項８】
前記ガス放出孔（８）が、前記ハウジング（３）の周囲にジグザグに形成されている請求の範囲第１項に記載のガス発生器。
【請求項９】
前記点火手段（７）が、周囲に複数の伝火孔（１５）を有する有底の内筒体（１６）と、前記内筒体（１６）に装填された伝火剤（１７）と、前記伝火剤（１７）に接するように設けられた点火器（１８）と、で構成されている請求の範囲第１項に記載のガス発生器。
【請求項１０】
前記点火手段（７）が、周囲に複数の伝火孔（１５）を有する有底の内筒体（１６）と、前記内筒体（１６）に装填された伝火剤（１７）と、前記伝火剤（１７）に接するように設けられた点火器（１８）と、で構成され、前記伝火孔（１５）が、前記内筒材（１６）の周囲にジグザグに形成されている請求の範囲第１項に記載のガス発生器。
【請求項１１】
前記点火手段（７）が、周囲に複数の伝火孔（１５）を有する有底の内筒体（１６）と、前記内筒体（１６）に装填された伝火剤（１７）と、前記伝火剤（１７）に接するように設けられた点火器（１８）と、で構成され、前記伝火孔（１５）が、前記内筒体（１６）の筒部に軸方向に沿って長孔状に形成されている請求の範囲第１項に記載のガス発生器。
【請求項１２】
前記点火手段（７）が、周囲に複数の伝火孔（１５）を有する有底の内筒体（１６）と、前記内筒体（１６）に装填された伝火剤（１７）と、前記伝火剤（１７）に接するように設けられた点火器（１８）と、で構成され、前記伝火孔（１５）が、前記内筒材（１６）の周囲にジグザグに形成されて、前記内筒体（１６）の筒部に軸方向に沿って長孔状に形成されている請求の範囲第１項に記載のガス発生器。
【請求項１３】
イニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）とで形成される金属製のハウジング（３）と、前記ハウジング（３）内に形成され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤（４）が装填された燃焼室（５）と、前記燃焼室（５）を上下２室に区画する仕切り板（３０）と、前記区画された第１燃焼室（５ａ）及び第２燃焼室（５ｂ）の周囲にそれぞれ配置される第１フィルタ部材（６ａ）及び第２フィルタ部材（６ｂ）と、前記イニシエータシェル（１）に装着され前記区画された第１燃焼室（５ａ）及び第２燃焼室（５ｂ）内にそれぞれ装填されている前記ガス発生剤（４）を着火燃焼させる第１点火手段（７ａ）及び第２点火手段（７ｂ）と、前記ハウジング（３）に形成され、前記区画された第１燃焼室（５ａ）及び第２燃焼室（５ｂ）で発生したガスを放出する複数のガス放出孔（８）を有してなるガス発生器であって、
前記ハウジング（３）を形成するイニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）のいずれか一方又は両方が、半球形状又は半楕円球形状の鏡板部（１４、１０）と前記鏡板部（１４、１０）から連続して形成される直径Ｄの筒部（１３、９）を有し、前記筒部（１３、９）の直径Ｄと前記イニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）の各鏡板部（１４、１０）の底部間距離Ｈとの比Ｈ／Ｄの範囲が、０．４〜１．３であるガス発生器。
【請求項１４】
前記イニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）の鏡板部（１４、１０）の短軸ｄ１と長軸ｄ２との比ｄ１／ｄ２の範囲が１〜０．０２である請求の範囲第１３項に記載のガス発生器。
【請求項１５】
前記鏡板部（１４、１０）は、断面が３辺以上の直線が連続して形成された略半円形状又は略半楕円形状である請求の範囲第１３項に記載のガス発生器。
【請求項１６】
前記鏡板部（１０）が、曲率半径Ｒの半球形状であり、前記筒部（９）の直径Ｄとの比Ｄ／Ｒの範囲が０．３〜２である請求の範囲第１３項に記載のガス発生器。
【請求項１７】
前記直径Ｄがクロージャシェル（２）の外側間直径Ｄ１である請求の範囲第１３項〜第１６項に記載のガス発生器。
【請求項１８】
前記筒部（９）の長さｈが５〜３０ｍｍ以上である請求の範囲第１３項に記載のガス発生器。
【請求項１９】
前記フィルタ部材（６）の前記ガス放出孔（８）の周辺部の肉厚が、前記フィルタ部材（６）の上下端部のいずれか一方の肉厚よりも厚く形成されている請求の範囲第１３項に記載のガス発生器。
【請求項２０】
前記ガス放出孔（８）が、前記ハウジング（３）の周囲にジグザグに形成されている請求の範囲第１３項に記載のガス発生器。
【請求項２１】
前記第１点火手段（７ａ）及び第２点火手段（７ｂ）が、周囲に複数の伝火孔（１５）を有する有底の第１内筒体（１６ａ）及び第２内筒体（１６ｂ）と、前記第１内筒体（１６ａ）及び第２内筒体（１６ｂ）にそれぞれ装填された伝火剤（１７）と、前記伝火剤（１７）に接するように設けられた第１点火器（１８ａ）及び第２点火器（１８ｂ）と、で構成されている請求の範囲第１３項に記載のガス発生器。
【請求項２２】
前記第１点火手段（７ａ）及び第２点火手段（７ｂ）が、周囲に複数の伝火孔（１５）を有する有底の第１内筒体（１６ａ）及び第２内筒体（１６ｂ）と、前記第１内筒体（１６ａ）及び第２内筒体（１６ｂ）にそれぞれ装填された伝火剤（１７）と、前記伝火剤（１７）に接するように設けられた第１点火器（１８ａ）及び第２点火器（１８ｂ）と、で構成され、前記伝火孔（１５）が、前記第１内筒材（１６ａ）及び前記第２内筒材（１６ｂ）の周囲にジグザグに形成されている請求の範囲第１３項に記載のガス発生器。
【請求項２３】
前記第１点火手段（７ａ）及び第２点火手段（７ｂ）が、周囲に複数の伝火孔（１５）を有する有底の第１内筒体（１６ａ）及び第２内筒体（１６ｂ）と、前記第１内筒体（１６ａ）及び第２内筒体（１６ｂ）にそれぞれ装填された伝火剤（１７）と、前記伝火剤（１７）に接するように設けられた第１点火器（１８ａ）及び第２点火器（１８ｂ）と、で構成され、前記伝火孔（１５）が、前記第１内筒材（１６ａ）及び前記第２内筒材（１６ｂ）の筒部に軸方向に沿って長孔状に形成されている請求の範囲第１３項に記載のガス発生器。
【請求項２４】
前記第１点火手段（７ａ）及び第２点火手段（７ｂ）が、周囲に複数の伝火孔（１５）を有する有底の第１内筒体（１６ａ）及び第２内筒体（１６ｂ）と、前記第１内筒体（１６ａ）及び第２内筒体（１６ｂ）にそれぞれ装填された伝火剤（１７）と、前記伝火剤（１７）に接するように設けられた第１点火器（１８ａ）及び第２点火器（１８ｂ）と、で構成され、前記伝火孔（１５）が、前記第１内筒材（１６ａ）及び前記第２内筒材（１６ｂ）の周囲にジグザグに形成されて、前記第１内筒体（１６ａ）及び第２内筒体（１６ｂ）のいずれか一方が、前記２室に区画された上側の第２燃焼室（５ｂ）内に位置するように長軸の筒体に形成されている請求の範囲第１３項に記載のガス発生器。
【請求項２５】
前記第１点火手段（７ａ）及び第２点火手段（７ｂ）が、周囲に複数の伝火孔（１５）を有する有底の第１内筒体（１６ａ）及び第２内筒体（１６ｂ）と、前記第１内筒体（１６ａ）及び第２内筒体（１６ｂ）にそれぞれ装填された伝火剤（１７）と、前記伝火剤（１７）に接するように設けられた第１点火器（１８ａ）及び第２点火器（１８ｂ）と、で構成され、長軸に形成された第１内筒体（１６ａ）及び第２内筒体（１６ｂ）のいずれか一方に形成されている前記伝火孔（１５）は、前記２室に区画された上側の第２燃焼室（５ｂ）内でのみ開口して形成されている請求の範囲第１３項に記載のガス発生器。
【請求項２６】
前記仕切り板（３０）が、前記イニシエータシェル（１）と前記クロージャシェル（２）とで挟持されている請求の範囲第１３項に記載にガス発生器。
【請求項２７】
イニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）とで形成される金属製のハウジング（３）と、前記ハウジング（３）内に形成され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤（４）が装填された燃焼室（５）と、前記燃焼室（５）の周囲に配置されたフィルタ部材（６）と、前記ハウジング（３）に装着され前記燃焼室（５）内の前記ガス発生剤（４）を着火燃焼させる点火手段（７）と、前記ハウジング（３）に形成され、前記燃焼室（５）で発生したガスを放出する複数のガス放出孔（８）を有してなるガス発生器であって、前記ハウジング（３）が略球形状であるガス発生器。
【請求項２８】
イニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）とで形成される金属製のハウジング（３）と、前記ハウジング（３）内に形成され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤（４）が装填された燃焼室（５）と、前記燃焼室（５）の周囲に配置されたフィルタ部材（６）と、前記ハウジング（３）に装着され前記燃焼室（５）内の前記ガス発生剤（４）を着火燃焼させる点火手段（７）と、前記ハウジング（３）に形成され、前記燃焼室（５）で発生したガスを放出する複数のガス放出孔（８）を有してなるガス発生器であって、前記ハウジング（３）が略楕円球形状であるガス発生器。
【請求項２９】
ガス発生剤の形状が、両端が閉鎖された中空体形状である請求の範囲第１項〜第２８項のいずれかに記載のガス発生器。
【請求項３０】
助手席用である請求の範囲第１項〜第２９項のいずれかに記載のガス発生器。
【請求項３１】
請求の範囲第１項〜第３０項のいずれかに記載のガス発生器が、フランジ部（１２）により固定されている助手席用エアバッグモジュール。
【請求項３２】
前記ガス発生器が１つ存在する請求項３１に記載の助手席用エアバッグモジュール。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、エアバッグ等を膨張させるのに好適なガス発生器に関する。
背景技術
自動車の衝突時に生じる衝撃から乗員を保護するため、急速にエアバッグを膨張展開させるガス発生器は、ステアリングホイール内やインストルメントパネル内に装着されたエアバッグモジュールに組み込まれている。そして、ガス発生器は、コントロールユニット（作動器）からの電気信号によって発火する点火器（スクイブ）により伝火剤（エンハンサ）を燃焼させ、その火炎によってガス発生剤を燃焼させることにより、多量のガスを急激に発生させるものである。
従来のガス発生器としては、ガス発生剤の点火室に相当する中央空間部と、その外部に同心状に形成され、ガスの燃焼・冷却・スラグ捕集を行う燃焼・フィルタ室に相当する環状空間部とを有するいわゆる２筒式のガス発生器がある。
この種のガス発生器としては、例えば、特開平９−２０７７０５号公報に開示されているものがある。このガス発生器は、第８図に示すように、まず、ガス発生器のハウジングとして、２筒構造の上容器５１と、２重短管構造の下容器５４とを突き合わせて摩擦溶接することにより得られるハウジング構造の中央空間部を点火室とし、その周囲の環状空間部を燃焼・フィルタ室とする。点火室Ｐには、下方からスクイブ６８、伝火薬６９が内装される。一方、燃焼・フィルタ室Ｆには、断面が両フランジのある凹形のリング状蓋部材６６を、各フランジ６６ｄ，６６ｅがそれぞれ、上容器５１のバリ５２ｂ、５３ｂに当接して固定している。そして、この蓋部材６６と上容器５１とで挟まれた環状空間にガス発生剤５７、冷却・スラグ捕集部材６０が径方向に順に収納されることにより、燃焼・フィルタ室Ｆは形成されている。また、ガス発生剤５７の層の上面及び下面には、それぞれ、リング状のクッション部材５８，５９を介装している。また、冷却・スラグ捕集部材６０の上面及び下面にはそれぞれ、シール部材６１及び６２を介装している。さらに、ガス放出用オリフィス５３ａを塞ぐようなアルミ箔６４及び伝火用オリフィス５２ａを塞ぐようなアルミ箔６５を貼り付けたものである。このような構成にすることで、ガス発生室Ｇ内で発生したガスによる内圧の上昇に十分に耐え得るガス発生器が得られている。
しかしながら、この種の２筒式ガス発生器の場合、第８図に示すように、ガス発生器を構成する部品点数が多く、また、構造も複雑化していた。このため、ガス発生器の安全性を維持しつつ、製造コストを低減する場合にも限度があった。更に、ガス発生剤の収容量も少なく、その用途は主として運転席用であり、発生ガス量を大量に必要とする助手席用には使用できない。
また、自動車の助手席用エアバッグのガス発生器としては、例えば、第９図に示すものがある。第９図に示すように、従来の助手席用エアバッグのガス発生器は、複数のガス放出孔８１ａを有する外筒８１とこの外筒８１の開口端に摩擦圧接される蓋部材８２とでハウジング８０を構成している。そして、ハウジング８０内には内筒８５が挿入配置されている。内筒８５には、ガス透過孔８５ａが設けられ、また、その内部には、ガス発生剤８６が所定量装填され、内外筒間の環状空間内には、前記外筒８１に形成されているガス放出孔８１ａを閉塞する筒状バーストプレート８３と筒状フィルタ部材８４が配置されている。この筒状フィルタ部材８４は、ハウジング８０の小径化のため、可能な限り隙間なく密に充填されている。又、前記蓋部材８２には、衝突センサの衝突検知により点火する点火具８７と、この点火具８７で着火される伝火剤８８とからなる点火装置８９が配置されている。
このように、従来の助手席用エアバッグのガス発生器は、筒状をしており、自動車のインストルメントパネル内にインストルメントパネルに沿って横向きに長手方向両端部を固定した状態でエアバッグモジュールに装着されている。このため、インストルメントパネル内で広い占有面積が必要とされていた。また、エアバッグモジュールへの取り付けも構造も複雑であり、煩雑であった。
また、筒状をしているため、ハウジング内部へのガス発生剤８６の高い充填効率での充填が困難である。そのため、近年のガス発生器の小型軽量化の要望を満足するとともに、ガス発生量を従来と同等にするためには、ガス発生量の多いガス発生剤を使用する必要がある。そうすると、ガス発生の際の高い圧力に耐えうるハウジングが必要となる。
本発明は、ガス発生器の構造を簡易化できると共に、小型軽量化した場合であっても、ガス発生量が多く、優れたガス発生特性を発揮できるとともに、高い安全性を維持でき得るガス発生器を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明のガス発生器は、イニシエータシェルとクロージャシェルとで形成される金属製のハウジングと、前記ハウジング内に形成され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤が装填された燃焼室と、前記燃焼室の周囲に配置されたフィルタ部材と、前記ハウジングに装着され前記燃焼室内の前記ガス発生剤を着火燃焼させる点火手段と、前記ハウジングに形成され、前記燃焼室で発生したガスを放出する複数のガス放出孔を有してなるガス発生器であって、前記ハウジングを形成するイニシエータシェルとクロージャシェルのいずれか一方又は両方が、半球形状又は半楕円球形状の鏡板部と前記鏡板部から連続して形成される直径Ｄの筒部を有し、前記筒部の直径Ｄと前記イニシエータシェルとクロージャシェルの各鏡板部の底部間距離Ｈとの比Ｈ／Ｄの範囲が、０．４〜１．３である。なお、直径Ｄとしては、クロージャシェルの外側間の長さＤ１の値が好ましい。
このような構成によると、部品点数が少なく、簡易な構造であっても、燃焼室内でガス発生剤の燃焼により発生したガスによって、ハウジング内の圧力が高まった場合であっても、ハウジングの変形を抑制することができる。また、部品点数を少なくでき、簡易な構造とできる。このため、ガス発生器の小型軽量化、製造コストの大幅な低減が可能となる。
また、本発明のガス発生器は、イニシエータシェルとクロージャシェルとで形成される金属製のハウジングと、前記ハウジング内に形成され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤が装填された燃焼室と、前記燃焼室を上下２室に区画する仕切り板と、前記区画された第１燃焼室及び第２燃焼室の周囲にそれぞれ配置される第１フィルタ部材及び第２フィルタ部材と、前記イニシエータシェルに装着され前記区画された第１燃焼室及び第２燃焼室内にそれぞれ装填されている前記ガス発生剤を着火燃焼させる第１点火手段及び第２点火手段と、前記ハウジングに形成され、前記区画された第１燃焼室及び第２燃焼室で発生したガスを放出する複数のガス放出孔を有してなるガス発生器であって、前記ハウジングを形成するイニシエータシェルとクロージャシェルのいずれか一方又は両方が、半球形状又は半楕円球形状の鏡板部と前記鏡板部から連続して形成される直径Ｄの筒部を有し、前記筒部の直径Ｄと前記イニシエータシェルとクロージャシェルの各鏡板部の底部間距離Ｈとの比Ｈ／Ｄの範囲が、０．４〜１．３、好ましくは０．６〜１．３、より好ましくは０．９〜１．３であるものである。なお、直径Ｄとしては、クロージャシェルの外側間の長さＤ１の値が好ましい。
このような構成によると、点火手段を複数にし、ハウジング内の圧力が高まった場合であっても、ハウジングの変形を抑制することができるため、小型軽量化が可能となる。これによって、助手席用のガス発生器として使用した場合、ガス発生器の占有面積が小さくなり、インストルメントパネル等の意匠の自由度が広がる。
また、本発明のガス発生器は、前記イニシエータシェルとクロージャシェルの鏡板部の短軸ｄ１と長軸ｄ２との比ｄ１／ｄ２の範囲が１〜０．０２、好ましくは１〜０．１、より好ましくは１〜０．３であるものである。
このような構成によると、ハウジング内で発生するガスによる圧力の上昇にも十分に耐えることができる。また、ハウジングの小型軽量化も可能になる。
また、本発明のガス発生器は、前記鏡板部は、断面が３辺以上の直線が連続して形成された略半円形状又は略半楕円形状であるものである。
このような構成によると、ハウジングを容易に加工することができる。
また、本発明のガス発生器は、前記鏡板部が、曲率半径Ｒの半球形状であり、前記筒部の直径Ｄとの比Ｄ／Ｒの範囲が０．３〜２、好ましくは０．９〜２、より好ましくは１．２〜２であるものである。ここで、直径Ｄは、クロージャシェルの外側間の長さＤ１の値が好ましい。また、Ｒは、クロージャシェルにおける半球形状の頭頂部における曲率半径である。
このような構成によると、ハウジング内で発生するガスによる圧力の上昇にも十分に耐えることができる。また、ハウジングの加工が容易になる。また、ハウジングの小型軽量化も可能になる。
また、本発明のガス発生器は、前記クロージャシェルに形成されている前記筒部の長さｈが５ｍｍ以上、好ましくは１０ｍｍ以上、より好ましくは１０〜３０ｍｍであるものである。
このような構成によると、ガス放出孔を密閉する部材として帯状シールを使用することができ、帯状シールをラプチャー部材とすることが可能となる。
また、本発明のガス発生器は、前記フィルタ部材の前記ガス放出孔の周辺部の肉厚が、前記フィルタ部材の上下端部のいずれか一方の肉厚よりも厚く形成されているものである。
このような構成によると、ガス放出時にガスの集中する部位のフィルタの損傷を抑制することが可能となり、ハウジング内部で発生したガスを効率良くフィルタ部材で冷却できる。また、発生したガス内の残渣を効率的に捕集できる。
また、本発明のガス発生器は、前記ガス放出孔が、前記ハウジングの周囲にジグザグに形成されているものである。
このような構成によると、ハウジング内部で発生したガスが放出される際にガスの集中を防ぐことができ、フィルタ部材を効率的に利用できる。
また、本発明のガス発生器は、前記点火手段が、周囲に複数の伝火孔を有する有底の内筒体と、前記内筒体に装填された伝火剤と、前記伝火剤に接するように設けられた点火器と、で構成されているものである。
このような構成によると、点火器の作動によって伝火剤が確実に着火し、点火手段からの火炎が確実に燃焼室に装填されているガス発生剤に伝達される。
また、本発明のガス発生器は、前記伝火孔が、前記内筒材の周囲にジグザグに形成されている。
このような構成によると、点火手段からの熱流が燃焼室全体に伝達されるようになり、効率良くガス発生剤を燃焼することができる。
また、本発明のガス発生器は、前記伝火孔が、前記内筒体の筒部に軸方向に沿って長孔状に形成されているものである。
このような構成によると、燃焼室の形状が軸方向に広がっているような場合であっても対応することが可能となる。
また、本発明のガス発生器は、前記第１点火手段及び第２点火手段が、周囲に複数の伝火孔を有する有底の第１内筒体及び第２内筒体と、前記第１内筒体及び第２内筒体にそれぞれ装填された伝火剤と、前記伝火剤に接するように設けられた第１点火器及び第２点火器と、で構成されているものである。
このような構成によると、点火器の作動によって各内筒体に装填されている伝火剤が確実に着火し、区画された各燃焼室に装填されているガス発生剤に各点火手段からの火炎が確実に伝達される。
また、本発明のガス発生器は、前記伝火孔が、前記第１内筒材及び前記第２内筒材の周囲にジグザグに形成されているものである。
このような構成によると、各点火手段からの熱流が区画された各燃焼室全体に伝達されるようになり、各燃焼室に装填されているガス発生剤を効率良く燃焼することができる。
また、本発明のガス発生器は、前記伝火孔が、前記第１内筒材及び前記第２内筒材の筒部に軸方向に沿って長孔状に形成されているものである。
このような構成によると、燃焼室の形状が軸方向に広がっているような場合であっても対応することが可能となる。
また、本発明のガス発生器は、前記第１内筒体及び第２内筒体のいずれか一方が、前記２室に区画された上側の第２燃焼室内に位置するように長軸の筒体に形成されているものである。
このような構成によると、第１内筒体及び第２内筒体とを並設した場合であっても、各燃焼室それぞれに装填されているガス発生剤を燃焼する点火手段を設けることが可能となる。
また、本発明のガス発生器は、前記長軸に形成された第１内筒体及び第２内筒体のいずれか一方に形成されている前記伝火孔は、前記２室に区画された上側の第２燃焼室内でのみ開口して形成されているものである。
このような構成によると、区画された各燃焼室に装填されたガス発生剤が各燃焼室に設けられている点火手段によって燃焼するようになる。これによって、各燃焼室毎にガスを発生できるように制御できる。
また、本発明のガス発生器は、前記仕切り板が、前記イニシエータシェルと前記クロージャシェルとで挟持されているものである。
このような構成によると、少ない構成部品で確実にハウジング内の燃焼室を２室に区画することが可能となる。
また、本発明のガス発生器は、イニシエータシェルとクロージャシェルとで形成される金属製のハウジングと、前記ハウジング内に形成され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤が装填された燃焼室と、前記燃焼室の周囲に配置されたフィルタ部材と、前記ハウジングに装着され前記燃焼室内の前記ガス発生剤を着火燃焼させる点火手段と、前記ハウジングに形成され、前記燃焼室で発生したガスを放出する複数のガス放出孔を有してなるガス発生器であって、前記ハウジングが略球形状であるものである。
また、本発明のガス発生器は、イニシエータシェルとクロージャシェルとで形成される金属製のハウジングと、前記ハウジング内に形成され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤が装填された燃焼室と、前記燃焼室の周囲に配置されたフィルタ部材と、前記ハウジングに装着され前記燃焼室内の前記ガス発生剤を着火燃焼させる点火手段と、前記ハウジングに形成され、前記燃焼室で発生したガスを放出する複数のガス放出孔を有してなるガス発生器であって、前記ハウジングが略楕円球形状であるものである。
また、本発明のガス発生器において装填されるガス発生剤は、両端が閉鎖された中空体形状、好ましくは両端が閉鎖された円筒状のものである。
このような構成によると、着火後暫くの間の出力は弱く、その後急速に出力が増大するという特性のガス発生器となる。これは、このような形状のガス発生剤では、着火後閉鎖された端部が燃焼により開通するまでの間は、外表面のみが燃焼するので、ガス発生速度は緩やかであり、その後外表面と内表面の二面燃焼となり、ガス発生速度は急激に増加する。すなわち、このような形状のガス発生剤は、エアバッグの加害性を低減する上で好適なタンク内圧力−時間曲線とされるＳ字状の曲線を描くガス発生剤である。
また、このような形状のガス発生剤は、両端が閉鎖されているため、単孔筒状の形状のものに比し圧縮強度が高く、その結果振動に対しても強いので、長時間自動車に搭載された後も燃焼特性の安定したガス発生器が得られる。さらに、両端を閉鎖した形状のガス発生剤では、圧縮強度が高いので、高い密度で燃焼室内に充填することができ、より小型化及び軽量化したガス発生器が得られる。
本発明の助手席用エアバッグモジュールは、本発明のガス発生器をそのフランジ部でエアバッグモジュールのガス発生器保持部に、ガス放出孔がエアバッグ内に配置されるようにして固定したものである。
このような構成によると、従来の助手席用ガス発生器に比し、エアバッグモジュールを小さくすることができる。すなわち、従来の助手席用ガス発生器では、円筒状の形状をしており、エアバッグモジュールのガス発生器保持部に、円筒部分を横向きにして長手方向両端部で固定している。このガス発生器保持部は、ガス放出孔が円筒部分に存在するため、ガス発生器全体を覆う構造となっている。また、助手席用ガス発生器は、乗員との距離があるインストルメントパネルに設置するため、発生させるガス量を多くする必要があり、円筒部分も長いものになっている。このため、従来の助手席用ガス発生器を組み込んだエアバッグモジュールは必然的に大きくならざるを得ない。これに対し、本発明のガス発生器は、ガス放出孔を有する円筒部分を縦置きにして円筒部分に存在するフランジ部でエアバッグモジュールのガス発生器保持部に固定することができるので、ガス発生器保持部はガス発生器全体を覆う必要がない。また、本発明のガス発生器は従来の助手席用ガス発生器より小さく、その結果、エアバッグモジュールを小さくすることができる。
また、従来の助手席用ガス発生器を使用したエアバッグモジュールのようにガス発生器全体を覆う必要がないので、エアバッグモジュールのガス発生器保持部の構造も簡単にすることができる。
また、本発明のエアバッグモジュールは、ガス発生器を１つ有するものである。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るガス発生器の実施形態例について説明する。
第１図に本発明の実施形態の一例に係るガス発生器Ａ１の断面図を示す。第１図において、ガス発生器Ａ１は、エアバッグを膨張展開させるもので、鉄、ステンレス、アルミニウム、鋼材等の金属製のイニシエータシェル１とクロージャシェル２とからなる略球形状のハウジング３と、このハウジング３内に形成され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤４が装填された燃焼室５と、燃焼室５の周囲に配置されたフィルタ部材６と、ハウジング３に装着され、燃焼室５内のガス発生剤４を着火燃焼させる点火手段７と、で構成されている。
クロージャシェル２は、直径Ｄの筒部９と、筒部９から連続して形成される半球形状の鏡板部１０と、筒部９から径外方に延びるフランジ部１２とで構成されている。筒部９には、複数のガス放出孔８が、その周囲にジグザグに形成されている（第２図参照）ことが好ましい。ガス放出孔８が、ジグザグに形成されることで、ハウジング３内で発生したガスが、集中することなく放出される。このため、フィルタ部材６の損傷を抑制する。また、フィルタ部材６を広い範囲で使用することができ、フィルタ部材６を効率良く利用することができる。これら、ガス放出孔８は、ジグザグに形成される以外にも、例えば、２列、３列等の複数列形成することで、同様の効果を得ることもできる。
また、これらガス放出孔８の孔径は、均一のものに限らず、大小の径のガス放出孔８を交互に形成するようにしても良い。また、このガス放出孔８は、第２図に示すように筒部９の軸方向に２列に形成するものに限定されるものではなく、３列、４列等複数形成されていてもよい。また、孔径も、大小の２通りだけでなく、３通り、４通り等複数の孔径とすることができる。このように、ガス放出孔８の孔径を制御することによって、ハウジング３内の圧力を制御することができる。例えば、ガス放出孔８の孔径を大きくすることによって、ハウジング３内の圧力上昇を抑えることができる。このため、ハウジング３内の圧力に合わせて、ハウジング３を形成するクロージャシェル２及びイニシエータシェル１の肉厚を薄くすることもできる。また、使用するガス発生剤４の種類に合わせて、孔径を制御することによって、ガス発生特性を制御することもできる。イニシエータシェル１及びクロージャシェル２の肉厚は、１．５〜３ｍｍの範囲が好ましい。
また、これらガス放出孔８には、筒部９の内周部に帯状のアルミニウムテープ等のラプチャー部材１１が貼り付けられて、燃焼室５内を密封している。この筒部９の長さｈは、通常５ｍｍ以上、好ましくは５〜３０ｍｍ、より好ましくは１０〜３０ｍｍである。これによって、ラプチャー部材１１として帯状テープを用いることができると共に、ラプチャー部材１１を容易に且つ確実に貼り付けることができるからである。
鏡板部１０の短軸ｄ１と長軸ｄ２との比ｄ１／ｄ２の範囲は、通常１〜０．０２である。好ましい範囲は１〜０．１、より好ましい範囲は１〜０．３である。このような範囲内とすることによって、ガス発生器内で発生したガスによる内圧にも十分耐え得ることができる。
ここで、鏡板部１０の短軸ｄ１と長軸ｄ２は、第７図に示すとおりであり、この比ｄ１／ｄ２が１であるということは、鏡板部１０が半球形状をしていることを示す。
また、鏡板部１０は、半球形状である場合、曲率半径Ｒと、筒部９の直径Ｄとの比Ｄ／Ｒの範囲が、通常０．３〜２であることが好ましい。好ましい範囲は０．９〜２、より好ましい範囲は１．２〜２である。なお、筒部９の直径Ｄは、後記する第１図で示される長さＤ１の値が好ましい。曲率半径Ｒは、鏡板部１０の頭頂部における曲率半径である。
このように、鏡板部を半球形状または半楕円球形状とすることによって、燃焼室５で発生するガスのガス圧力が集中する部分をなくすことができる。このため、ガス発生器の構成部品点数を少なくし、構造を簡易なものとした場合であっても、ガス発生時にハウジングの変形を極めて小さくすることができる。
クロージャシェル２に圧接、溶接等によって接合されるイニシエータシェル１は、前述のクロージャシェル２と同様、筒部１３と、筒部１３から連続して形成される半球形状の鏡板部１４とで構成されている。そして、鏡板部１４の中心部には、点火手段７が設けられている。筒部１３が形成されていることによって、クロージャシェル２と圧接、溶接等による接合を容易に行うことができる。なお、クロージャシェル２に直接、鏡板部１４の端部で圧接、溶接等によって接合が行えるのであれば、この筒部１３は、形成されていなくともよく、イニシエータシェル１は、鏡板部１４のみで構成することもできる。
このイニシエータシェル１の鏡板部１４も、前述のクロージャシェル２の鏡板部１０と同様に、短軸ｄ１と長軸ｄ２との比ｄ１／ｄ２の範囲が、通常１〜０．０２、好ましくは１〜０．１、より好ましくは１〜０．３である。これによって、イニシエータシェル１とクロージャシェル２とが、接合されて一体となったときに、略球形状あるいは略楕円球形状のハウジング３を形成することができる。
鏡板部１４の中心部に設けられている点火手段７は、周囲に複数の伝火孔１５を有する有底の内筒体１６と、この内筒体１６内に装填された伝火剤１７と、この伝火剤１７に接するように設けられた点火器１８とで構成されている。エンハンサはガス発生剤を確実に燃焼開始させるために、用いられる。伝火剤１７としては、一般に用いられているＢ／ＫＮＯ３に代表される金属粉及び酸化剤からなる組成物、含窒素化合物、酸化剤及び金属粉を含む組成物、或いはガス発生剤組成物の使用可能である。これら伝火剤１７における各成分の含有量は、金属粉及び酸化剤からなる場合、金属粉成分は１〜３０重量％、酸化剤成分は７０〜９５重量％の範囲が好ましく、含窒素化合物、酸化剤及び金属粉を含む組成物の場合、金属粉成分は１〜３０重量％、含窒素有機化合物は０〜４０重量％、及び酸化剤成分は５０〜９０％の範囲が好ましい。また、必要に応じて、成型用バインダを０〜１０重量％含んでもよい。成型用バインダとしては一般にガス発生剤に使用可能なものを用いることができる。伝火剤１７の形状としては、粉状、顆粒状、円柱状、シート状、球状、単孔円筒状、多孔円筒状、タブレット状あるいは両端が閉鎖された筒状の成形体を使用することができる。
内筒体１６は、点火手段保持部１９にカシメ固定等の任意の方法で固定されている。そして、内筒体１６は、点火手段保持部１９が鏡板部１４に溶接等の任意の方法で固定されることで、イニシエータシェル１に固定されている。また、この内筒体１６は、ハウジング３内に形成されている燃焼室５の一端側から、燃焼室５の略中心に至る長筒状となっている。そして、その周囲には、複数の伝火孔１５が、内筒体１６の軸方向に沿って、通常、ジグザグ、丸孔状又は長孔状に形成されているが、これら伝火孔１５は、内筒体１６の軸方向に沿って相隣り合うもの同士が、第１図に示すように並設されないようにジグザグに形成されているのが好ましい。このため、この点火手段７から噴出する熱流は、燃焼室５内全体に効率良く噴出される。
これら、クロージャシェル２とイニシエータシェル１とで構成されるハウジング３内には、筒部９、１３の内壁に沿ってフィルタ部材６が設けられている。フィルタ部材６は、例えば、メリヤス編み金網、平織金網、クリンプ織り金属線材或いは巻き金属線材の集合体を円環状に成形することによって安価に製作される。このフィルタ部材６は、クロージャシェル２及びイニシエータシェル１の鏡板部１０，１４の内面にそれぞれ設けられている押え部材２０，２１によって、ハウジング３の内壁側に押えられている。
また、フィルタ部材６の外周部のガス放出孔８の周辺部には、フィルタ押え部材２４が設けられている。フィルタ押え部材２４は、いわゆるパンチングメタルと称される複数の孔が形成された板状部材がリング状に形成されているものである。このように、ガス放出孔８の周辺部のフィルタ部材６の外周部にフィルタ押え部材２４を設けることで、ガスが放出する際の圧力によってフィルタ部材６が変形することが抑制される。
フィルタ部材６の内周部には、ガス発生剤４が装填されている。そして、これらガス発生剤４が、点火手段７からの熱流によって燃焼する燃焼室５となっている。
ガス発生剤４は、非アジド系組成物であって、例えば燃料と、酸化剤と、添加剤（バインダ、スラグ形成剤、燃焼調整剤）とで構成されるものを使用することができる。
燃料としては、例えば含窒素化合物が挙げられる。含窒素化合物としては、例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、ウレア誘導体、アンミン錯体から選ばれる１種又は２種以上の混合物を挙げることができる。
トリアゾール誘導体の具体例としては、例えば５−オキソ−１，２，４−トリアゾール、アミノトリアゾール等を挙げることができる。テトラゾール誘導体の具体例としては、例えばテトラゾール、５−アミノテトラゾール、硝酸アミノテトラゾール、ニトロアミノテトラゾール、５，５’−ビ−１Ｈ−テトラゾール、５，５’−ビ−１Ｈ−テトラゾールジアンモニウム塩、５，５’−アゾテトラゾールジグアニジウム塩等が挙げられる。グアニジン誘導体の具体例としては、例えばグアニジン、ニトログアニジン、シアノグアニジン、トリアミノグアニジン硝酸塩、硝酸グアニジン、硝酸アミノグアニジン、炭酸グアニジン等が挙げられる。アゾジカルボンアミド誘導体の具体例としては、例えばアゾジカルボンアミド等が挙げられる。ヒドラジン誘導体の具体例としては、例えばカルボヒドラジド、カルボヒドラジド硝酸塩錯体、蓚酸ジヒドラジド、ヒドラジン硝酸塩錯体等が挙げられる。ウレア誘導体としては、例えばビウレットが挙げられる。アンミン錯体としては、例えばヘキサアンミン銅錯体、ヘキサアンミンコバルト錯体、テトラアンミン銅錯体、テトラアンミン亜鉛錯体等等が挙げられる。
これらの含窒素化合物の中でもテトラゾール誘導体及びグアニジン誘導体から選ばれる１種又は２種以上が好ましく、特にニトログアニジン、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、硝酸アミノグアニジン、炭酸グアニジンが好ましい。
ガス発生剤４中におけるこれら含窒素化合物の配合割合は、分子式中の炭素原子、水素原子及びその他の酸化される原子の数によって異なるが、通常２０〜７０重量％の範囲が好ましく、３０〜６０重量％の範囲が特に好ましい。また、ガス発生剤に添加される酸化剤の種類により、含窒素化合物の配合割合の絶対数値は異なる。しかしながら、含窒素化合物の配合割合の絶対数値が、完全酸化理論量より多いと発生ガス中の微量ＣＯ濃度が増大する、一方、含窒素化合物の配合割合の絶対数値が、完全酸化理論量及びそれ以下になると発生ガス中の微量ＮＯｘ濃度が増大する。従って両者の最適バランスが保たれる範囲が最も好ましい。
酸化剤としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アンモニウムから選ばれたカチオンを含む硝酸塩、亜硝酸塩、過塩素酸塩の少なくとも１種から選ばれた酸化剤が好ましい。硝酸塩以外の酸化剤、即ち亜硝酸塩、過塩素酸塩等のエアバッグインフレータ分野で多用されている酸化剤も用いることができるが、硝酸塩に比べて亜硝酸塩分子中の酸素数が減少すること又はバッグ外へ放出されやすい微粉状ミストの生成を減少させる等の観点から硝酸塩が好ましい。硝酸塩としては、例えば硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸マグネシウム、硝酸ストロンチウム、相安定化硝酸アンモニウム、塩基性硝酸銅等を挙げることができ、硝酸ストロンチウム、相安定化硝酸アンモニウム、塩基性硝酸銅がより好ましい。
ガス発生剤中の酸化剤の配合割合は、用いられる含窒素化合物の種類と量により絶対数値は異なるが、３０〜８０重量％の範囲が好ましく、特に上記のＣＯ及びＮＯｘ濃度に関連して４０〜７５重量％の範囲が好ましい。
添加剤であるバインダは、ガス発生剤の燃焼挙動に大幅な悪影響を与えないものであれば何れでも使用可能である。バインダとしては、例えば、カルボキシメチルセルロースの金属塩、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、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、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、澱粉等の多糖誘導体、ステアリン酸塩等の有機バインダ、二硫化モリブデン、合成ヒドロキシタルサイト、酸性白土、タルク、ベントナイト、ケイソウ土、カオリン、シリカ、アルミナ等の無機バインダを挙げることができる。
バインダの配合割合はプレス成型の場合０〜１０重量％の範囲が好ましく、押出成型においては２〜１５重量％の範囲であることが好ましい。添加量が多くなるに従い成型体の破壊強度が強くなる。ところが、組成物中の炭素原子及び水素原子の数が増大し、炭素原子の不完全燃焼生成物である微量ＣＯガスの濃度が高くなり、発生ガスの品質が低下する。また、ガス発生剤の燃焼を阻害することから、最低量での使用が好ましい。特に１５重量％を超える量では酸化剤の相対的存在割合の増大を必要とし、ガス発生化合物の相対的割合が低下し、実用できるガス発生器システムの成立が困難となる。
また、添加剤として、バインダ以外の成分としては、スラグ形成剤を配合することができる。スラグ形成剤は、ガス発生剤中の特に酸化剤成分から発生する金属酸化物との相互作用により、ガス発生器内のフィルタでの濾過を容易にするために添加される。
スラグ形成剤としては、例えば、窒化珪素、炭化珪素、酸性白土、シリカ、ベントナイト系、カオリン系等のアルミノケイ酸塩を主成分とする天然に産する粘土、合成マイカ、合成カオリナイト、合成スメクタイト等の人工的粘土、含水マグネシウムケイ酸塩鉱物の一種であるタルク等から選ばれるものを挙げることができ、これらの中でも酸性白土又はシリカが好ましく、特に酸性白土が好ましい。スラグ形成剤の配合割合は０〜２０重量％の範囲が好ましく、２〜１０重量％の範囲が特に好ましい。多すぎると線燃焼速度の低下及びガス発生効率の低下をもたらし、少なすぎるとスラグ形成能を十分発揮することができない。
ガス発生剤の好ましい組合せとしては、５−アミノテトラゾール、硝酸ストロンチウム、合成ヒドロタルサイト、及び窒化珪素を含むガス発生剤、または、硝酸グアニジン、硝酸ストロンチウム、塩基性硝酸銅、酸性白土を含むガス発生剤が挙げられる。
また、必要に応じて燃焼調節剤を添加してもよい。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、或いはヘキソ−ゲン、オクト−ゲン、５−オキソ−３−ニトロ−１，２，４−トリアゾールといった化合火薬が使用可能である。燃焼調整剤の配合割合は０〜２０重量％の範囲が好ましく、２〜１０重量％の範囲が特に好ましい。多すぎるとガス発生効率の低下をもたらし、また、少なすぎると十分な燃焼速度を得ることができない。
以上のような構成によるガス発生剤形状としては、ペレット状、円柱状、単孔円筒状、多孔円筒状、ディスク状、両端が閉鎖された中空体形状のもの、好ましくは両端が閉鎖された円筒状のものが使用できる。
本発明で使用する両端が閉鎖された中空体形状のガス発生剤の製造方法の一例を説明する。前記した含窒素化合物、酸化剤、スラグ形成剤及びバインダで構成される非アジド系組成物は、まず、Ｖ型混合機、またはボールミル等によって混合される。更に水、又は溶媒（例えば、エタノール）を添加しながら混合し、湿った状態の薬塊を得ることができる。ここで、湿った状態とは、ある程度の可塑性を有する状態であり、水又は溶媒を好ましくは１０〜２５％、より好ましくは１３〜１８％含有している状態にあるものをいう。この後、この湿った状態の薬塊をそのまま押出成型機（例えば、ダイス及び内孔用ピンを出口に備えたもの）により、外径が、好ましくは１．４ｍｍ〜４ｍｍで、より好ましくは１．５ｍｍ〜３．５ｍｍであり、内径が、好ましくは０．３ｍｍ〜１．２ｍｍであり、より好ましくは０．５ｍｍ〜１．２ｍｍの中空筒状成型体に押出成型する。その後、押出成型機で押出された中空筒状成型体を一定間隔で押圧して両端が閉鎖された筒状成型体が得られる。通常は、該中空筒状成型体を一定間隔で押圧した後、それぞれ閉鎖された窪み部分で折るようにして切断した後、通常、５０〜６０℃の範囲で４〜１０時間乾燥し、次いで、通常、１０５〜１２０℃の範囲で６〜１０時間乾燥という２段階による乾燥を行うことにより、端部が閉鎖された状態で、内部に空間を有した筒状のガス発生剤を得ることができる。このように得られたガス発生剤の長さは、通常、１．５〜８ｍｍの範囲にあり、好ましくは１．５〜７ｍｍの範囲にあり、より好ましくは２〜６．５ｍｍの範囲にある。
また、ガス発生剤の線燃焼速度は定圧条件下で測定され、経験的に以下のＶｉｅｌｌｅの式に従う。
ｒ＝ａＰｎ
ここで、ｒは線燃焼速度、ａは定数、Ｐは圧力、ｎは圧力指数を示す。この圧力指数ｎは、Ｙ軸の燃焼速度の対数に対するＸ軸の圧力の対数プロットによる勾配を示すものである。
本実施形態例に係るガス発生器に用いられるガス発生剤の好ましい線燃焼速度の範囲は、７０ｋｇｆ／ｃｍ２下で３〜６０ｍｍ／秒であり、より好ましくは５〜３５ｍｍ／秒であり、また、好ましい圧力指数の範囲はｎ＝０．９０以下、より好ましくはｎ＝０．７５以下、特に好ましくはｎ＝０．６０以下である。
また、線燃焼速度を測定する方法としては、ストランドバーナ法、小型モータ法、密閉圧力容器法が一般に挙げられる。具体的には所定の大きさにプレス成型した後、表面にリストリクターを塗布することにより得られた試験片を用いて、ヒューズ切断法等により、高圧容器中で燃焼速度を測定する。この時、高圧容器内の圧力を変数に線燃焼速度測定し、上記Ｖｉｅｌｌｅの式から圧力指数を求めることができる。
また、燃焼室５のクロージャシェル２の鏡板部１０側には、クッション部材２２が設けられている。これらクッション部材２２は、例えば、セラミックスファイバー、発泡シリコン等で形成されており、振動等によって、燃焼室５内に装填されているガス発生剤４の割れ等の破壊を防止している。
また、イニシエータシェル１とクロージャシェル２とが接合されて形成されるハウジング３は、イニシエータシェル１とクロージャシェル２の各鏡板部１４，１０の底部間距離Ｈと、筒部９の直径Ｄとの比Ｈ／Ｄが、通常０．４〜１．３、好ましくは０．６〜１．３、より好ましくは０．９〜１．３とする。このような範囲とすることで、ガス発生器を小型軽量化できるとともに、燃焼室５内で発生するガスによる圧力にも十分に耐え得る強度を持たせることができる。
また、このように、筒部９，１３の直径Ｄとの比Ｈ／Ｄが０．４〜１．３、好ましくは０．６〜１．３、より好ましくは０．９〜１．３とすることによって、ガス発生器を小型軽量化した場合であっても、ガス発生剤４の充填を行いやすく、高い充填効率でガス発生剤を充填することができる。ここで、本実施形態例に係るガス発生器は、例えば、自動車の助手席用に使用する場合における、Ｈは、４５ｍｍ以上、９０ｍｍ以下の範囲とすることが好ましい。このように、ガス発生器を小型軽量化した場合であっても、従来と同様の量のガス発生剤を充填することができ、ガス発生量が少なくなることがない。また、このように、従来と同等のガス発生量を得ることができるにもかかわらず、小型軽量化が可能となるのは、前述したように、ハウジングに鏡板部１４，１０が形成されているため、ハウジング内部に圧力の集中する部分がなく、高い圧力にも十分に耐え得ることができ、ガス発生時のハウジングの変形が極めて小さいからである。
この様に構成されるガス発生器Ａ１は、１筒式のガス発生器として、主に、助手席側のインストルメントパネル内に装着されることになるエアバッグモジュールに組み込まれる。
エアバッグモジュールに取り付けられる際には、フランジ１２をモジュールに固定することによって取り付けることができる。このため、従来の筒状をした助手席用ガス発生器のように、モジュールへの取り付けが煩雑でなく、非常に容易に行うことが可能となる。また、ガス発生器が小型軽量化されているため、インストルメントパネル内で占有面積が小さくなる。これによって、インストルメントパネルの意匠の自由度が高まる。
そして、エアバッグモジュールに組み込まれた後、ガス発生器Ａ１の点火手段７は、図示省略する車両側コネクタに接続される。なお、運転席側に用いることも可能である。
以上のようにして、自動車に接続されたガス発生器Ａ１は、例えば、衝突センサが自動車の衝突を検出することで、点火手段７に接続されているスクイブ点火回路によって点火手段７が作動して、燃焼室５内のガス発生剤４を燃焼させて高温ガスを発生させる。このとき、燃焼室５内は圧力が上昇するが、ハウジング３は略球形状であるため、燃焼室５内での圧力上昇に十分に耐え得る強度を有し、変形は極めて小さい。そして、燃焼室５内で発生した高温ガスは、フィルタ部材６を通過して、ラプチャー部材１１を破ってガス放出孔８から放出される。高温ガスがフィルタ部材６を通過する際に、ガスの冷却及び残渣の捕集がなされる。また、フィルタ部材６が、燃焼室５の略全域にわたり設けられているため、フィルタ部材６を有効に利用することができる。このため、十分に冷却されるとともに、残渣が十分に捕集されたガスを放出することが可能となる。
なお、本発明に係るガス発生器は、前述の第１の実施形態例に限定されるものではない。例えば、第３図に示すように、燃焼室５内に設置されるフィルタ部材６のガス放出孔８周辺部の肉厚が、フィルタ部材６の上下端部いずれか一方の肉厚よりも厚く形成するようにもできる。また、図示していないが、フィルタ部材６の上端部から下端部にかけて肉厚が薄くなるように傾斜を持たせたものであってもよい。
このように、フィルタ部材６のガス放出孔８周辺部の肉厚を上下端部いずれか一方の肉厚に比べて厚くすることによって、燃焼室５内で発生したガスが放出される時にガス放出孔８周辺に集中した場合であっても、フィルタ部材６の損傷を抑制することができる。これによって、フィルタ部材６によるガスの冷却及び残渣の捕集機能が損なわれることを防止できる。
また、クロージャシェル２及びイニシエータシェル１の鏡板部１０，１４のいずれか一方又は両方を、第４図に示すように、その断面が３辺以上の直線が連続して形成された略半円形状又は略半楕円形状とすることもできる。これによって、ハウジング内の圧力が上昇した場合でも応力集中を抑制でき、ハウジングの小型軽量化も可能になる。また、ハウジングを容易に加工することができる。
また、図示していないが、ガス発生器の設置場所に合わせて、イニシエータシェル１及びクロージャシェル２のいずれか一方の鏡板部１４，１０の断面を半円形状とし、他方を半楕円形状とすることもできる。
また、本発明に係るガス発生器は、前述の実施形態例に限定されるもの以外に、例えば、第５図に示すように、ハウジング３内を仕切り板３０で上下に２室に区画することも可能である。なお、第５図において、第１図乃至第４図と同一部材については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
第５図に示すガス発生器Ａ２は、イニシエータシェル１とクロージャシェル２とで形成される金属製のハウジング３と、このハウジング３内に形成され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤４が装填された燃焼室５と、この燃焼室５を上下２室に区画する仕切り板３０で構成されている。そして、この仕切り板３０で区画された第１燃焼室５ａ及び第２燃焼室５ｂの周囲にそれぞれ配置される第１フィルタ部材６ａ及び第２フィルタ部材６ｂと、イニシエータシェル１に装着され、仕切り板３０によって区画された第１燃焼室５ａ及び第２燃焼室５ｂ内にそれぞれ装填されているガス発生剤４を着火燃焼させる第１点火手段７ａ及び第２点火手段７ｂと、ハウジング３に形成され、区画された第１燃焼室５ａ及び第２燃焼室５ｂで発生したガスを放出する複数のガス放出孔８を備えている。
また、ハウジング３を形成するイニシエータシェル１とクロージャシェル２のいずれか一方又は両方が、半球形状又は半楕円球形状の鏡板部１４、１０と、この鏡板部１４、１０から連続して形成される直径Ｄの筒部１３、９を有している。そして、筒部９の直径Ｄとイニシエータシェル１とクロージャシェル２の各鏡板部１４、１０の底部間距離Ｈとの比Ｈ／Ｄの範囲が、通常０．４〜１．３、好ましくは０．６〜１．３、より好ましくは０．９〜１．３である。なお、筒部９の直径Ｄは、後記する第５図で示される長さＤ１の値が好ましい。
ハウジング３内の燃焼室５を上下２室の第１燃焼室５ａ及び第２燃焼室５ｂに区画する仕切り板３０は、一枚の板材をプレス加工等によって第５図に示すように、仕切り部３１とフランジ部３２とが形成されている。そして、仕切り部３１には、後述する第２点火手段７ｂの第２内筒体１６ｂの挿通する孔３３が形成されている。この孔３３の周囲には、段部３４が形成されており、この段部３４によって第２内筒体１６ｂに形成されている段部１６ｃを押えることで、第２内筒体１６ｂを拘束している。また、仕切り板３０は、フランジ部３２がイニシエータシェル１及びクロージャシェル２の合せ部において挟持されて、固定されている。
仕切り板３０によって上下２室に区画された第１燃焼室５ａ及び第２燃焼室５ｂには、それぞれの燃焼室５ａ，５ｂに装填されているガス発生剤４を燃焼させるために第１点火手段７ａ及び第２点火手段７ｂが設けられている。
ハウジング３の下側に区画された第１燃焼室５ａに設けられている第１点火手段７ａは、周囲に複数の伝火孔１５を有する有底の第１内筒体１６ａと、この第１内筒体１６ａ内に装填された伝火剤１７と、この伝火剤１７に接するように設けられた第１点火器１８ａとで構成されている。
第１内筒体１６ａは、同一径の有底筒状をしており、点火手段保持部１９ａにカシメ固定等の任意の方法で固定されている。そして、第１内筒体１６ａは、点火手段保持部１９ａが鏡板部１４に溶接等の任意の方法で固定されることで、イニシエータシェル１に固定されている。また、この第１内筒体１６ａは、ハウジング３内の下側に区画形成されている第１燃焼室５ａの一端側から、第１燃焼室５ａの略中心に至る筒状となっている。そして、その周囲には、複数の伝火孔１５が、第１内筒体１６ａの軸方向に沿って、通常ジグザグ、長孔状又は丸孔状に形成されているが、これら伝火孔１５は、第１内筒体１６ａの軸方向に沿って相隣り合うもの同士が並設されないようにジグザグに形成されていることが好ましい。これにより、この第１点火手段７ａから噴出する熱流は、第１燃焼室５ａ内全体に効率良く噴出される。
また、ハウジング３の上側に区画された第２燃焼室５ｂのガス発生剤４を燃焼させる第２点火手段７ｂは、周囲に複数の伝火孔１５を有する有底の第２内筒体１６ｂと、この第２内筒体１６ｂ内に装填された伝火剤１７と、この伝火剤１７に接するように設けられた第２点火器１８ｂとで構成されている。
第２内筒体１６ｂは、小径部と大径部の径の異なる異径の有底筒状をし、段部１６ｃが形成されており、点火手段保持部１９ａにカシメ固定等の任意の方法で固定されている。そして、第２内筒体１６ｂは、点火手段保持部１９ａが鏡板部１４に溶接等の任意の方法で固定されることで、イニシエータシェル１に固定されている。また、この第２内筒体１６ｂは、ハウジング３内の下側に区画形成されている第１燃焼室５ａの一端側から、仕切り板３０で区画された上側の第２燃焼室５ｂの略中心に至る筒状となっている。そして、第２燃焼室５ｂ側の筒部の周囲には、複数の伝火孔１５が、軸方向に沿って、通常ジグザグ、長孔状又は丸孔状に形成されているが、これら伝火孔１５は、第２内筒体１６ｂの周囲に形成されており、軸方向に沿って相隣り合うもの同士が並設されないようにジグザグに形成されていることが好ましい。これにより、この第２点火手段７ｂから噴出する熱流は、燃焼室５内全体に効率良く噴出される。
また、第２内筒体１６ｂは、カシメ固定や螺合とうによって仕切り板３０に固定されている。本実施形態例においては、小径部の外表面にネジが形成されており、ナット３５によって仕切り板３０に形成されている段部３４を段部１６ｃとの間に挟み込むようにして螺合されて、固定されている。これによって、第２点火器１８ｂの作動時であっても確実に固定され、拘束された状態が維持される。また、これによって、仕切り板３０をも確実に固定することができ、第１燃焼室５ａ内でのガス発生時の圧力上昇による仕切り板３０の変形を抑制できる。このため、第１燃焼室５ａから第２燃焼室５ｂへのガスのバイパスを防ぐことができる。
点火手段保持部１９ａでは、第２燃焼室５ｂに装填されているガス発生剤４を燃焼させる第２点火手段７ｂが固定される部分が、第１点火手段７ａが固定される部分に比べて肉厚に形成されている。これによって、第２点火器１８ｂの支持固定される位置を第２燃焼室５ｂ側に近づけることができ、第２燃焼室５ｂのガス発生剤４の燃焼効率を高めることが可能となる。また、この点火手段保持部１９ａの肉厚部に支持固定される第２点火器１８ｂの塞栓１８ｃは、塞栓１８ｃから突出する電極ピン２３の突出量が第１点火器１８ａと同等にするために、軸長が長く形成されている。これによって、第２点火器１８ｂの強度を高めることができる。また、電極ピン２３に接続される図示していない衝突センサ等のコネクタの形状を変化させる必要がなくなる。
これら、仕切り板３０によって上下に区画された第１燃焼室５ａ及び第２燃焼室５ｂには、筒部９、１３の内壁に沿って第２フィルタ部材６ｂ及び第１フィルタ部材６ａが設けられている。これら各フィルタ部材６ａ，６ｂは、前述同様に、例えば、メリヤス編み金網、平織金網、クリンプ織り金属線材或いは巻き金属線材の集合体を円環状に成形することによって安価に製作される。
この様に構成されるガス発生器Ａ２は、２筒式のガス発生器として、主に、助手席側のインストルメントパネル内に装着されることになるエアバッグモジュールに組み込まれる。そして、ガス発生器Ａ２の第１点火手段７ａ及び第２点火手段７ｂは、図示省略する車両側コネクタにそれぞれ接続される。なお、ガス発生器を小型軽量にすることが可能であるため、運転席側に用いることも可能である。
以上のようして、自動車に接続されたガス発生器Ａ２は、例えば、衝突センサが自動車の衝突を検出することで、まず、ガス発生剤４の装填量の少ない第１燃焼室５ａ側の第１点火手段７ａに接続されているスクイブ点火回路によって第１点火手段７ａが作動する。これによって、第１燃焼室５ａ内のガス発生剤４を燃焼させて高温ガスを発生させる。第１燃焼室５ａで発生した高温ガスは、第１フィルタ部材６ａを通過し、この第１フィルタ部材６ａと筒部１３との間に形成される空間Ｓ１に一時的に滞留した後、仕切り板３０のフランジ部３２に設けられているガス通過路３６を通過し、筒部９に設けられているガス放出孔８から放出される。なお、このガス通過路３６は、フランジ部３２の端部に形成された切り欠きによって構成されているが、フランジ部３２を貫通する孔であっても良い。
次いで、ある程度の時間差をおいて、第２点火手段７ｂが作動する。これによって、第２燃焼室５ｂ内のガス発生剤４を燃焼させることで、高温ガスを発生させる。第２燃焼室５ｂで発生した高温ガスは、第２フィルタ部材６ｂを通過し、この第２フィルタ部材６ｂと筒部９との間に形成される空間Ｓ２において、第１燃焼室５ａからの高温ガスと混合し、筒部９に設けられているガス放出孔８から放出され、一気にエアバッグを膨張、展開する。なお、このとき、ハウジング３内は圧力が上昇するが、ハウジング３は略球形状であるため、ハウジング３内での圧力上昇に十分に耐え得る強度を有し、変形は極めて小さい。そして、各燃焼室５ａ，５ｂ内で発生した高温ガスは、各燃焼室５ａ，５ｂに設けられている各フィルタ部材６ａ，６ｂを通過して、ラプチャー部材１１を破ってガス放出孔８から放出される。ここで、第１点火手段７ａと第２点火手段７ｂとの点火順序については、先ず第２点火手段７ｂが作動し、次いで第１点火手段７ａが作動するようにすることもできる。さらに、これら各点火手段７ａ，７ｂを同時に点火させる等、衝突時の衝撃に合わせて適宜作動順序を制御することができる。
また、本発明に係るガス発生器は、第６図に示すように変形することもできる。第６図に示すガス発生器Ａ３は、第５図に示すガス発生器Ａ２において、ハウジング３内の燃焼室５を２室に区画する仕切り板３０の形状を上側の第２燃焼室５ｂ側に凸となる球面状あるいは楕円球面状としたものである。これによって、第１燃焼室５ａ内のガス発生剤４の装填量を多くした場合であっても、仕切り板３０の変形が抑制され、仕切り板３０の変形による第１燃焼室５ａから第２燃焼室５ｂへのガスのバイパスを防ぐことができる。
このように、点火手段を複数にした場合であっても、ハウジングが略球形状又は楕円球形状であるため、ハウジングを小型軽量化した場合であっても、ハウジングの強度が向上し、圧力上昇にも十分耐え得ることが可能となる。
また、本発明のエアバッグモジュールは、ガス発生器がフランジ部１２により固定される。本発明のエアバッグモジュールは、通常、助手席用のインストルメントパネル内に配置される。また、本発明のエアバッグモジュールには、ガス発生器が１つ存在する。
実施例
以下、実施例により、本発明に係るガス発生器を具体的に説明する。
第１図及び第２図に示すガス発生器において、鏡板部１０と鏡板部１４の底部間距離Ｈが、７５ｍｍ、筒部９の直径Ｄ１が７０ｍｍ、ｈが１６ｍｍ、クロージャシェル２の鏡板部１０の長軸ｄ２が７０ｍｍ、短軸ｄ１が４５ｍｍ、クロージャシェル側曲率半径Ｒは、４５ｍｍとなるように肉厚２ｍｍのステンレス材を成形加工した。また、イニシエータシェル１についても、鏡板部１４の長軸ｄ２が６７ｍｍ、短軸ｄ１が４２ｍｍ、イニシエータシェル側曲率半径ｒは、２０ｍｍとなるように肉厚２ｍｍのステンレス材を成形加工した。そして、イニシエータシェル１に点火手段７を設けるとともに、フィルタ部材６を設置する。そして、このフィルタ部材６の内部にガス発生剤４を装填した後、クッション材２２を設け、クロージャシェル２を勘合する。次いで、レーザ溶接によって、イニシエータシェル１とクロージャシェル２とを接合し、ガス発生器とした。
参考例
ガス発生器に使用する両端が閉鎖された中空体形状のガス発生剤の製造例
硝酸グアニジン４３．５重量％、硝酸ストロンチウム２５重量％、塩基性硝酸銅２５重量％、酸性白土２．５重量％、ポリアクリルアミド４重量％の組成で混合した組成物に、エタノール３重量％と、水１３重量％を加えて混合、混練し、混練塊にして、出口に内径２ｍｍのダイスと外径０．５ｍｍの内孔用ピンを備えた押出機にて、押出圧８ＭＰａで押出して、押出棒状の成型体を引取りベルトで引取りながら、成型用歯車間に送り出し、成型用歯車の凸歯によって４．４ｍｍの間隔で窪み部分を形成するようにし、その窪み部分で折るようにして切断した後、５５℃で８時間乾燥し、次いで１１０℃で８時間乾燥し、ガス発生剤とした。
産業上の利用可能性
本発明に係るガス発生器は、以上のように構成されており、ハウジングが略球形状又は楕円球形状とすることによって、ガス発生器の構成部品点数を少なくし、構造を簡易化した場合であっても、ガス発生剤の燃焼によって発生するガスによるハウジング内圧の上昇にも十分に耐え得ることができる。このため、ガス発生時のハウジングの変形を極めて小さいものとできる。また、部品点数を少なくし、構造を簡易なものとできるため、ガス発生器の小型軽量化が可能となる。また、ガス発生器の安全性を維持しつつ、製造コストの大幅な低減を可能とする効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施形態の一例のガス発生器の断面図である。第２図は、本発明の実施形態におけるガス発生器の外観図である。第３図は、本発明の他の実施形態例のガス発生器の断面図である。第４図は、本発明の他の実施形態例のガス発生器の断面図である。第５図は、本発明の他の実施形態例のガス発生器の断面図である。第６図は、本発明の他の実施形態例のガス発生器の断面図である。第７図は、本発明の実施形態例に係るガス発生器の鏡板部の短軸ｄ１と長軸ｄ２とを説明するための図である。第８図は、従来の２筒式のガス発生器の一例を示す断面図である。第９図は、従来の助手席用ガス発生器の一例を示す断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年12月22日(2003.12.22)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
イニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）とで形成される金属製のハウジング（３）と、前記ハウジング（３）内に形成され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤（４）が装填された燃焼室（５，５ａ，５ｂ）と、前記燃焼室（５，５ａ，５ｂ）の周囲に配置されたフィルタ部材（６，６ａ，６ｂ）と、前記ハウジング（３）に装着され前記燃焼室（５，５ａ，５ｂ）内の前記ガス発生剤（４）を着火燃焼させる点火手段（７，７ａ，７ｂ）と、前記ハウジング（３）に形成され、前記燃焼室（５，５ａ，５ｂ）で発生したガスを放出する複数のガス放出孔（８）を有してなるガス発生器であって、
前記ハウジング（３）を形成するイニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）のいずれか一方又は両方が、半球形状又は半楕円球形状の鏡板部（１４、１０）と前記鏡板部（１４、１０）から連続して形成される直径Ｄの筒部（１３、９）を有し、前記筒部（１３、９）の直径Ｄと前記イニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）の各鏡板部（１４、１０）の底部間距離Ｈとの比Ｈ／Ｄの範囲が、０．６〜１．３であるガス発生器。
【手続補正００２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１３】
イニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）とで形成される金属製のハウジング（３）と、前記ハウジング（３）内に形成され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤（４）が装填された燃焼室（５）と、前記燃焼室（５）を上下２室に区画する仕切り板（３０）と、前記区画された第１燃焼室（５ａ）及び第２燃焼室（５ｂ）の周囲にそれぞれ配置される第１フィルタ部材（６ａ）及び第２フィルタ部材（６ｂ）と、前記イニシエータシェル（１）に装着され前記区画された第１燃焼室（５ａ）及び第２燃焼室（５ｂ）内にそれぞれ装填されている前記ガス発生剤（４）を着火燃焼させる第１点火手段（７ａ）及び第２点火手段（７ｂ）と、前記ハウジング（３）に形成され、前記区画された第１燃焼室（５ａ）及び第２燃焼室（５ｂ）で発生したガスを放出する複数のガス放出孔（８）を有してなるガス発生器であって、
前記ハウジング（３）を形成するイニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）のいずれか一方又は両方が、半球形状又は半楕円球形状の鏡板部（１４、１０）と前記鏡板部（１４、１０）ら連統して形成される直径Ｄの筒部（１３、９）を有し、前記筒部（１３、９）の直径Ｄと前記イニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）の各鏡板部（１４、１０）の底部間距離Ｈとの比Ｈ／Ｄの範囲が、０．６〜１．３であるガス発生器。
【手続補正００３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
で形成される金属製のハウジングと、前記ハウジング内に形成され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤が装填された燃焼室と、前記燃焼室の周囲に配置されたフィルタ部材と、前記ハウジングに装着され前記燃焼室内の前記ガス発生剤を着火燃焼させる点火手段と、前記ハウジングに形成され、前記燃焼室で発生したガスを放出する複数のガス放出孔を有してなるガス発生器であって、前記ハウジングを形成するイニシエータシェルとクロージャシェルのいずれか一方又は両方が、半球形状又は半楕円球形状の鏡板部と前記鏡板部から連続して形成される直径Ｄの筒部を有し、前記筒部の直径Ｄと前記イニシエータジェルとクロージャシェルの各鏡板部の底部間距離Ｈとの比Ｈ／Ｄの範囲が、０．６〜１．３である。なお、直径Ｄとしては、クロージャシェルの外側間の長さＤ１の値が好ましい。
このような構成によると、部品点数が少なく、簡易な構造であっても、燃焼室内でガス発生剤の燃焼により発生したガスによって、ハウジング内の圧力が高まった場合であっても、ハウジングの変形を抑制することができる。また、部品点数を少なくでき、簡易な構造とできる。このため、ガス発生器の小型軽量化、製造コストの大幅な低減が可能となる。
また、本発明のガス発生器は、イニシエータシェルとクロージャシェルとで形成される金属製のハウジングと、前記ハウジング内に形成され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤が装填された燃焼室と、前記燃焼室を上下２室に区画する仕切り板と、前記区画された第１燃焼室及び第２燃焼室の周囲にそれぞれ配置される第１フィルタ部材及び第２フィルタ部材と、前記イニシエータシェルに装着され前記区画された第１燃焼室及び第２燃焼室内にそれぞれ装填されている前記ガス発生剤を着火燃焼させる第１点火手段及び第２点火手段と、前




【国際調査報告】
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