(57)【要約】　　　（修正有）【課題】十分な作動性能を有し、作動確実性や作動安全性を確保した上、更に製造容易としたインフレータの提供。【解決手段】ハウジング内に、点火器５の作動エネルギーを導く第１通路１５と、加圧媒質をガス排出口に導く第２通路１６とを、軸方向に隣り合わせて配置された筒状周壁部を有する２つのリテーナ９，１０の内外に区画して設け、加圧媒質空間を封止する破裂板１２を軸方向に隣り合う２つのリテーナ間で挟持するインフレータ。【選択図】　図１
2004017816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス排出口を有するインフレータハウジング内に、加圧媒質が充填された加圧媒質空間を設けると共に、加圧媒質から区画された点火器室を設けた車両の膨張式安全システム用のインフレータであって、
前記ハウジング内には、点火器の作動エネルギーを導く第１通路と、加圧媒質をガス排出口に導く第２通路とが、軸方向に隣り合わせて配置された筒状周壁部を有する２つのリテーナの内外に区画して設けられており、
前記加圧媒質空間を封止する破裂板は、前記軸方向に隣り合う２つのリテーナ間に挟持されていることを特徴とするインフレータ。
【請求項２】
前記第１通路は第２通路の内側に区画されると共に、第１通路と第２通路とは一体化された１つの破裂板で閉塞されている請求項１記載のインフレータ。
【請求項３】
前記破裂板は、第１通路を閉塞する第１破裂部と、第２通路を閉塞する第２破裂部とを備えており、前記点火器室に収容される点火器は、当該第１破裂部と対向している請求項１又は２記載のインフレータ。
【請求項４】
前記第１破裂部は、点火器の作動エネルギーを直接受けて破裂する請求項３記載のインフレータ。
【請求項５】
前記破裂板は点火器の作動エネルギーによる破裂板全体の加圧媒質収容室への変形や膨出が、前記リテーナにより制限されている請求項１〜４の何れか一項記載のインフレータ。
【請求項６】
前記軸方向に隣り合う２つのリテーナは、加圧媒質収容室の外側に存在する第１リテーナと、加圧媒質収容室の内側に存在する第２リテーナであり、前記破裂板は第１リテーナと第２リテーナとの間に挟持されている請求項１〜５の何れか一項記載のインフレータ。
【請求項７】
前記第１リテーナは、その軸方向一端部で点火器先端部を周方向に包囲し、他端部を破裂板に接触させてハウジング内に配設されている請求項６記載のインフレータ。
【請求項８】
インフレータハウジングの軸方向端部には、当該ハウジングの一部を構成する端部閉塞部材が設けられており、前記点火器室は、この端部閉塞部材内に区画して設けられると共に、この端部閉塞部材には、放射状に貫通するガス排出口が形成されている請求項１〜７の何れか一項記載のインフレータ。
【請求項９】
前記破裂板は、その周縁部分が前記端部閉塞部材に固定されている請求項８記載のインフレータ。
【請求項１０】
前記インフレータハウジング内には、点火器の作動エネルギーで着火されて燃焼するガス発生剤を収容する燃焼室が設けられると共に、作動時に於ける加圧媒質空間内の圧力によって移動し、破裂板の破裂後における第１通路と第２通路との連通空間を閉塞する通路閉塞部材が設けられている請求項１〜９の何れか一項記載のインフレータ。
【請求項１１】
前記燃焼室は、加圧媒質収容空間内に設けられ、前記第１通路は点火器と燃焼室との間に設けられており、前記通路閉塞部材は、破裂板と燃焼室との間に設けられる請求項１０記載のインフレータ。
【請求項１２】
前記燃焼室は、加圧媒質空間内に配置された筒状容器内に設けられており、筒状容器の周面には、ハウジング内面に直交する向きの貫通孔が複数形成されている請求項１０又は１１記載のインフレータ。
【請求項１３】
前記燃焼室内で生じる燃焼ガスは、全て前記貫通孔から排出されて、ガス排出口に到達する請求項１２記載のインフレータ。
【請求項１４】
前記燃焼室で生じた燃焼ガスが、燃焼室からガス排出口に到達する迄の間には、ガスの流れ方向を転換する流れ方向転換部が、少なくとも２箇所以上設けられている請求項１０〜１３の何れか一項記載のインフレータ。
【請求項１５】
前記第２破裂板は、加圧媒質圧力、及びガス発生剤の燃焼ガス圧力の少なくとも何れかで破裂する請求項１０〜１４の何れか一項記載のインフレータ。
【請求項１６】
前記２つのリテーナの内、加圧媒質収容室の内側に存在するリテーナ（第２リテーナ）の破裂板側の端部には、筒状周壁部よりも内径の小さい開口を形成する曲折部が設けられており、曲折部は前記通路閉塞部材により押圧されて連通空間を閉塞する形状を有する請求項１０〜１５の何れか一項記載のインフレータ。
【請求項１７】
前記２つのリテーナの内、加圧媒質収容室の内側に存在するリテーナ（第２リテーナ）の筒状周壁内には、点火器の作動エネルギーで着火・燃焼する伝火薬が配置されており、この伝火薬は通路閉塞部材と共に燃焼室を区画する支持部材で押圧支持されている請求項１０〜１６の何れか一項記載のインフレータ。
【請求項１８】
前記通路閉塞部材は金属球であり、２つのリテーナの内、加圧媒質収容室内に存在するリテーナ（第２リテーナ）内の燃焼室側に配置され、少なくともインフレータ作動前に通路閉塞部材が設けられた付近の第２リテーナの内径が、金属球の外径よりも大きく形成されている請求項１０〜１７の何れか一項記載のインフレータ。
【請求項１９】
前記２つのリテーナの内、加圧媒質収容室の外側に存在するリテーナ（第１リテーナ）は、破裂板側の端部に向かって徐々に内径を小さくした傾斜部を有する請求項１〜１８の何れか一項記載のインフレータ。
【請求項２０】
衝撃センサ及びコントロールユニットからなる作動信号出力手段と、ケース内に請求項１〜１９のいずれか１記載のインフレータと、エアバッグが収容されたモジュールケースとを備えたエアバッグシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の膨張式安全システム用のインフレータに関し、特に構造の複雑化を生じさせることなく、エアバッグを膨張させるためのガスを確実に排出することができ、且つ排出されるガスは、実質的に燃焼残渣を含まずクリーンなものとしたインフレータに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
自動車両の膨張式安全システム用インフレータの発展に伴い、加圧ガスとガス発生剤を併用するハイブリッドインフレータが注目されており、このハイブリッドインフレータは、加圧ガスの密閉状態を開放して加圧ガスを放出してエアバッグを膨張させるものである。
【０００３】
かかる車両の膨張式安全システムは、必要時において確実に作動する必要があり、当然にそれに用いられるインフレータについても作動確実性が求められる。
【０００４】
特に、加圧ガスを用いてなるインフレータでは、その作動確実性を担保する為に、ハウジング内部に充填された加圧ガスの密閉状態を開放する為の機構を確実に作用させることが必要となる。多くの場合、加圧ガスの密閉手段としては破裂板が用いられており、密閉状態の開放にはこの破裂板を破裂させることによって行われている。そして破裂板の破裂には、通常、固形のガス発生剤の燃焼により生じた火炎（または熱、以下同じ）やガスにより上昇された加圧ガス収容空間内の圧力、飛翔体などによる密閉部材の破損、あるいは点火器の作動の際に発生する衝撃波、火炎、ガスなどが用いられている。この内、簡易な構成としてインフレータの軽量化を図る上では、特に点火器の作動の際に発生する衝撃波、火炎、ガス等を用いるものが望ましく、従来様々なものが提案されている。
【０００５】
例えば、ＵＳＰ６，２１７，０６５号公報には、点火器の作動によって生じた燃焼生成物（衝撃波、火炎、ガス等）を加圧媒質収容室内部に導く入口と、加圧媒質収容室内の加圧ガスをガス排出口まで導く出口とを１枚の破裂板で覆い、この破裂板を、点火器の作動によって破壊することが記載されている。そして実施例に示されたものは、作動前において、破裂板は加圧媒質の圧力を受けて点火器側に膨らんで変形した状態となっている。しかし、この文献に記載されたものは、破裂板の周縁部だけが溶接で固定されいることから、必然的に溶接半径が大きくなり、その結果、点火器が作動しても、破裂板は最初の状態（点火器側に膨らんだ状態）から、溶接箇所の部分を基点として反対側（点火器とは反対側）に膨張あるいは変形するだけで破れないということもある。
【０００６】
更にＵＳＰ６，０６２，５９９号公報には、前記ＵＳＰ６，２１７，０６５号公報と同じように、加圧ガス室に対する入口と出口とを一枚の破裂板で覆い、この破裂板を２箇所で溶接して固定したり、破裂板の周縁部だけを溶接して破裂板に脆弱部を形成したりする組合せが開示されている。この文献に記載されたものは、何れも破裂板の破裂に貢献するものであるが、余分な溶接工程が必要になり、また破裂板に脆弱部を設けることが必要になることから、その加工コストが高くなる。
【０００７】
また加圧ガスを用いてなるインフレータでは、作動時においてエアバッグを迅速に膨張させるために、効率的にガスを排出することが望ましく、その為にはハウジング内における効率的なガスの流れを実現するようにハウジングの内部構造が設計されることも重要である。特に固形のガス発生剤の燃焼によって生じる火炎やガスが利用されるハイブリッドインフレータでは、ガス発生剤の燃焼により生じる火炎やガスを効率的に利用する上でも効果的なガスの流れを実現することは重要である。
【０００８】
更にハイブリッドインフレータの作動に際し、ガス発生剤の燃焼で生じるガスは高温であることから、作動時における安全性を向上させるために、ガス発生剤の燃焼によって生じるガスがそのまま排出されないように形成することが望ましい。そしてガス発生剤の燃焼によって生じる固形の燃焼生成物（燃焼残渣）も高温であり、そのまま排出された場合にはエアバッグ（袋体）に損傷を与えることも危惧されることから、かかる燃焼残渣は、エアバッグを膨張させる為の作動ガスの流れにのってそのままハウジング外に流れ出ないようにする、即ち、ハウジング外に排出されるガスは残渣が少なく、クリーンなガスであることが望ましい。
【０００９】
そして、インフレータ構造の複雑化は製造工程や製造コストの増加をもたらし、またインフレータ容積の増大は配置スペースとの関係で不都合を生じさせることから、インフレータ構造の複雑化や容器の増大も避ける必要がある。
【００１０】
しかし、エアバッグを効果的に作動させること、即ち所定の時間で所定の大きさに膨張させることのみならず、必要時における作動確実性や作動安全性を確保し、更に製造容易とした車両の膨張式安全システム用のインフレータに関しては、未だ開発の余地を残すものとなっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、エアバッグを膨張させる為のガスを確実に排出する為に、簡易な構造で、破裂板を確実に破裂させることができ、またガス発生剤を用いた場合でも、その燃焼によって生じた残渣をハウジング外に排出することなく、更にガス発生剤の燃焼により生じる火炎やガスを効率的に利用することができ、構造が簡易で且つ小型・軽量化を実現した膨張式安全システム用のインフレータ及びそれを用いたエアバッグシステムを提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のインフレータは、エアバッグを膨張させる為のガスを効率よく排出し、ガス発生剤を用いた場合でも、その燃焼により生じる火炎やガスを効率的に利用することができると共に、インフレータの作動を開始する点火器の作動エネルギーを案内する流路（以下に示す「第１流路」）と、エアバッグを膨張させるためのガスを案内する流路（以下に示す「第２流路」）とを異ならせて作動時における確実性を向上させ、更に第１通路と第２通路を閉塞する破裂板を、両通路を区画している２つのリテーナで挟み込んで簡易且つ確実に固定して、点火器の作動によって生じるエネルギーを効率よく破裂板に伝えることのできるインフレータとする。
【００１３】
即ち本発明に係るインフレータは、ガス排出口を有するインフレータハウジング内に、加圧媒質が充填された加圧媒質空間を設けると共に、加圧媒質から区画された点火器室を設けた車両の膨張式安全システム用のインフレータであって、ハウジング内には、点火器の作動エネルギーを導く第１通路と、加圧媒質をガス排出口に導く第２通路とが、軸方向に隣り合わせて配置された、筒状周壁部を有する２つのリテーナの内外に区画して設けられており、前記加圧媒質空間を封止する破裂板は、前記軸方向に隣り合う２つのリテーナ間に挟持されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明のインフレータは、点火器の作動エネルギー、即ち点火器の作動によって生じる火炎やガスあるいは衝撃波などによって、破裂板を破り、作動するものとして形成されている。このように破裂板を点火器の作動エネルギーで破ることにより、インフレータの内部構造をより簡易なものとすることができ、且つ軽量化も図ることができる。
【００１５】
そして、点火器の作動エネルギーを導く第１通路は、第１通路に存在する破裂板の一部分（以下、第１破裂部）で閉じられており、この第１破裂部の周囲は、筒状周壁部を有する２つのリテーナで挟持されていることから、点火器の作動エネルギーを受けた場合、第１破裂部が点火器とは反対側に変形膨出することがリテーナにより阻止されることになり、更なる作動エネルギーを受けると、第１破裂部は、その膨出を阻止しているリテーナの内周縁部近傍で確実に破れることになる。即ち、リテーナにより、破裂板全体の加圧媒質収容室への変形や膨出を制限することで、点火器作動時に於ける第１破裂部の破壊を確実に行うことができる。
【００１６】
上記の通り、本発明に係るインフレータは、作動に際してリテーナで破裂板の変形や膨出を押さえ、点火器の作動エネルギーで破裂板を破ることから、破裂板としては、ノッチ・その他の脆弱部を有しない破裂板でも使用する事ができる。むしろノッチ・その他の脆弱部を有しない破裂板を使用する事により、製造コストを抑えることができ、好ましいものとなる。
【００１７】
従って、本発明により、リテーナの溶接箇所をより少なくし、且つ破裂板に脆弱部を設けることなく、点火器の作動エネルギーで確実にリテーナを破ることのできるインフレータが実現する。この場合、より確実にこの第１破裂部を破る為には、点火器を第１破裂部と対向状に設け、更に両者間には障害となるものが存在しないことが望ましい。
【００１８】
上記破裂板を挟持する２つのリテーナーは、共に筒状周壁部を有して形成されており、両リテーナを、その軸方向に隣り合わせて設けることで、両者間で破裂板を挟持することができる。この場合、何れかのリテーナは破裂板によって区画されている加圧媒質空間内に存在し、他のリテーナは、この加圧媒質空間の外に存在している。
【００１９】
また、第１通路と第２通路とを同心円状に設け、円筒状の周壁部を備えるリテーナで両通路を区画することが望ましい。このように形成すればインフレータの小型化が実現できる上、更に第１通路と第２通路を単一の部材（破裂板）で閉塞することもでき、製造容易なものとすることができる。第２破裂部が第１破裂部の周囲を囲んで存在するようにして破裂板を一体形成すれば、破裂板を容易に製造することができ、その結果製造コストの低減を図ることができる。
【００２０】
リテーナで第１通路と第２通路とを区画することにより、その内側には前記第１通路が設けられ、その外側には第２通路が設けられることになる。そして両通路は、この２つのリテーナにより気体流通することなく区画されることになる。これにより、点火器が作動した場合においても、その作動エネルギーが第２通路内に流入することなく、ほぼ全てが破裂板を破る為に作用することになる上、インフレータ作動中における第１、第２通路内のガス同士の干渉がないため、作動が確実なインフレータとなる。
【００２１】
軸方向に隣り合う２つのリテーナは、加圧媒質収容室の外側に存在する第１リテーナと、加圧媒質収容室の内側に存在する第２リテーナとして具体化することができる。この場合、破裂板は第１リテーナと第２リテーナとの間に挟持されることになる。
【００２２】
第１リテーナを配置する際、その軸方向一端部で点火器先端部を周方向に包囲し、他端部を破裂板に接触させて配置した場合には、点火器の作動によって生じた作動エネルギーは、全て破裂板に導かれることになり、破裂板を確実に破ることができるため望ましいものとなる。
【００２３】
点火器の作動エネルギーを案内する第１リテーナは、破裂板側の端部に向かって徐々に内径を小さくした傾斜部を有するものとして形成することが望ましい。このように形成すれば、点火器の作動エネルギーを集中させて、破裂板をより確実に破裂させることができる為である。
【００２４】
また、インフレータハウジングの軸方向端部に、当該ハウジングの一部を構成する端部閉塞部材を設け、この端部閉塞部材内に点火器室を区画して設け、またこの端部閉塞部材に、放射状に貫通するガス排出口を形成することで、インフレータの組立を容易に行うことができる。この場合、端部閉塞部材に破裂板の周縁部分を溶接等により固定するのが好ましい。
【００２５】
本発明のインフレータでは、望ましくはハウジング内にガス発生剤を収容する１又は２の燃焼室を設けたハイブリッドインフレータとする。燃焼室は加圧媒質空間内外の何れに配置する事もできるが、ガス発生剤の燃焼により生じる燃焼ガスや熱を効果的に利用するには、燃焼室は加圧媒質空間内であることが望ましい。加圧媒質空間内に燃焼室を設ける場合、前記第１通路は点火器室と燃焼室との間に設けることができる。
【００２６】
ハイブリッドインフレータにおいては、点火器が作動すると、その作動エネルギーは第１通路内に存在する破裂板の一部（第１破裂部）を破って、加圧媒質空間内に到達し、この空間内に存在する燃焼室内のガス発生剤を着火燃焼させる。
【００２７】
この一連の作動において、本発明のインフレータでは、破裂板が２つのリテーナで挟持されていることから、第１破裂部が破裂して、もはやリテーナ間に存在しなくなると、その場所（即ちリテーナ同士の突合せの部分）には破裂板の厚みに相応する隙間（連通空間）が生じてしまうことになる。このような隙間が生じると、ガス発生剤の燃焼ガス及び燃焼残渣が、この隙間を通って直接第２通路内に流出する（以下「ショートパス」）ことも考えられる。
【００２８】
そこで本発明においてハイブリッドインフレータとする場合には、作動時に於ける加圧媒質空間内の圧力によって移動し、破裂板が破裂した後にリテーナ間に生じ得る第１通路と第２通路との連通空間を閉塞する通路閉塞部材を設けることが望ましい。これにより、リテーナ間に生じる隙間から燃焼ガス及び燃焼残渣が第２通路にショートパスすることを無くすことができる。特に、ハイブリッドインフレータでは、ガス発生剤の燃焼によりハウジング内は一時的に高圧になることから、その圧力により前記通路閉塞部材で第１通路を塞ぎ、前記リテーナ間の隙間における通路同士の連通を阻止することによる効果は有効である。
【００２９】
破裂板の破裂後における第１通路と第２通路との連通空間を閉塞するには、この連通空間よりも燃焼室側における第１通路を閉塞することが望ましい。この為、通路閉塞部材は、インフレータ作動時に活性化された加圧媒質空間内の圧力によって移動し、少なくとも第１通路を閉塞することのできる大きさ、形状、質量のものとして形成されることが望ましい。係る通路閉塞部材としては、例えば金属球や略円錐形状の金属部材等を使用することができ、特に移動後の向きに係わらず確実に第１通路を閉塞できる点では球状のものが望ましい。
【００３０】
通路閉塞部材は、加圧媒質収容空間内、より望ましくは燃焼室の破裂板側に配置される。このように配置することで、通路閉塞部材はガス発生剤の燃焼によって生じる燃焼ガスの圧力、あるいは燃焼ガスによって上昇した加圧媒質空間内の圧力を受けて、リテーナ間に生じる隙間を閉じる方向に移動することとなる。
【００３１】
特にガスの排出口とリテーナ間に生じる隙間が近接している場合、隙間を通過した燃焼残渣がそのままガス排出口からハウジング外部へと排出されることになるため、通路閉塞部材による隙間の閉塞は必要不可欠となる。
【００３２】
前記通路閉塞部材で第１通路を塞ぐ為には、例えば第１通路を形成する２つのリテーナの内、作動前に加圧媒質収容空間内に存在するリテーナ（即ち第２リテーナ）の破裂板側に、その筒状周壁部よりも内径の小さい開口を形成する曲折部を設け、この曲折部と移動後の通路閉塞部材とを押圧させて行うことができる。これにより、燃焼室内で生じた燃焼ガスは、曲折部と通路閉塞部材との間でシールされ、リテーナ間に生じる隙間から第２通路にショートパスすることがなくなる。
【００３３】
その結果、ガス発生剤の燃焼ガスを含み、エアバッグを膨張させる全てのガスが第２通路を通ってガス排出口から排出されることになり、燃焼ガスが直接排出されることのないハイブリッドインフレータが提供されることになる。更に全ての作動ガスが第２通路を通る結果、ガス発生剤の燃焼によって生じた気体以外の燃焼生成物（以下、燃焼残渣）は、燃焼室から排出されて第２通路を通過する際にハウジング内壁などに衝突して作動ガス中から除去されることになり、燃焼残渣がガス排出口から排出される可能性を極力抑えることができる。
【００３４】
特に、ガス発生剤の燃焼によって生じた燃焼残渣を、より効果的にハウジング内に残留させるためには、作動ガスの流れ方向転換箇所を多く設けることが望ましい。例えば、燃焼室を区画する筒状容器の周面に、燃焼室から燃焼ガスを排出するための貫通孔を形成する際、この貫通孔をハウジング内面に直交する向きに形成したり、燃焼ガスが、燃焼室からガス排出口に到達する迄の間に、ガスの流れ方向を転換する流れ方向転換部を、少なくとも２箇所以上設けることが望ましい。
【００３５】
また、ガス発生剤をより確実に着火するためには、燃焼室内の何れかの部分に、点火器の作動エネルギーで着火・燃焼する伝火薬を配置することが望ましい。この場合、点火器による伝火薬の着火性を向上させるため、破裂板と伝火薬との間には、通路閉塞部材のような点火器の作動エネルギーの移動に関して障害となるものが存在しないことが望ましい。
【００３６】
そして上記の如く構成された本発明のインフレータでは、ハウジング内を流通する全てのガスが一方向に流れ、ハウジング内を流通する１のガスの流れによって他のガスの流れが乱されることはなくなることから、ハウジング内におけるガスの流れは乱されることなく一定の方向に流れ、その結果エアバッグを膨張させる為のガスを効率的に排出することができる。
【００３７】
またハイブリッドインフレータとした場合には、第１通路と第２通路とを別に設けることで、ガス発生剤の燃焼火炎や燃焼ガスを一層有効利用することができる上、ガス発生剤の燃焼によって生じた火炎や熱ガスがそのまま排出される事がないため、作動安全性の点でも一層好ましいものとなる。特に、点火器の作動エネルギーを案内する第１通路は、軸方向に隣り合う２つのリテーナの内側に設けられ、２つのリテーナ（特に第２リテーナ）によって加圧媒質空間の内部にまで延伸されていることから、点火器の作動エネルギーは加圧媒質空間内においても案内され、その結果、加圧媒質空間内に配置したガス発生剤を着火するのに好都合となる。即ち、２つのリテーナで破裂板を挟持し、何れかのリテーナが加圧媒質空間内に存在するものとした本発明の特徴は、点火器の作動エネルギーを加圧媒質空間内の燃焼室まで案内し得ることから、特にハイブリッドインフレータに好適なものとなる。
【００３８】
本発明で使用することのできる加圧媒質は、従来公知のものを使用する事ができ、例えばアルゴン、ヘリウム等の不活性ガス（本発明では窒素も不活性ガスに含まれるものとする）からなり、実質的に酸素を含まない組成のものを使用することができる。この場合、アルゴンは加圧媒質の熱膨張を促進するように作用し、ヘリウムを含有させておくと加圧媒質の漏れの検出が容易となるので、不良品の流通を防止することができる。加圧媒質の充填圧力は、好ましくは１０，０００〜７０，０００ｋＰａ、より好ましくは３０，０００〜６０，０００ｋＰａである。
【００３９】
また、本発明のインフレータをハイブリッドインフレータとする場合に使用されるガス発生剤は、従来公知のガス発生剤を使用する事ができる。但しより効果的に燃焼残渣（気体以外の燃焼生成物）を除去する為には、ガス発生剤の燃焼によって生じるガスの排出温度よりも高い融点の燃焼生成物を生じさせるガス発生剤が望ましい。このようにガス発生剤から発生するガスの排出温度と燃焼ガスに含まれる燃焼残渣の融点とを関連づけることで、塊状（スラグ状）の燃焼残渣の生成を促進させることができ、このスラグ状の燃焼残渣を含むガスをハウジング内面などに衝突させる事により、ガス中から燃焼残渣を除去することができる。特に、第２通路を第１通路の周りに設け、この第２通路をガスが通過するものとして形成した場合には、ガス中に含まれる燃焼残渣が第２通路の壁面に衝突して捕集されることになる為、望ましいものとなる。
【００４０】
ガス発生剤の排出ガス温度は、通常所定容量のタンク内で燃焼させたときのタンク内圧力（実測値）と発生ガス量、更に発生ガスの比熱などから求めることができる。残渣の融点の方が排出ガス温度よりも十分に高くなる（１００℃以上、好ましくは５００℃以上）と、燃焼残渣は固化して塊状（スラグ状）になり易く、インフレータ内に留まって、インフレータ外に放出されることが抑制される。
【００４１】
本発明に使用し得るガス発生剤としては、例えば、燃料及び酸化剤を含むもの、又は燃料、酸化剤及びスラグ形成剤を含むものを、必要に応じて結合剤と共に混合し、所望形状に成型したものを使用することができ、このようなガス発生剤を用いた場合は、その燃焼により発生するガスを、加圧媒質と共にエアバッグの膨張展開に供することができる。特にスラグ形成剤を含むガス発生剤を用いた場合は、よりスラグを形成し易くなるので、インフレータから排出されるミスト状の燃焼残渣の量を大幅に低減できる。ただし、充填されるガス発生剤量が少なく、発生する残渣が少ないときには、ガス発生効率を考えるとスラグ形成剤は用いなくても良い。
【００４２】
燃料としては、ニトログアニジン（ＮＱ）、グアニジン硝酸塩（ＧＮ）、グアニジン炭酸塩、アミノニトログアニジン、アミノグアニジン硝酸塩、アミノグアニジン炭酸塩、ジアミノグアニジン硝酸塩、ジアミノグアニジン炭酸塩、トリアミノグアニジン硝酸塩等のグアニジン誘導体等から選ばれる１又は２以上が好ましい。また燃料として、テトラゾール及びテトラゾール誘導体等から選ばれる１又は２以上のものも用いることができる。
【００４３】
酸化剤としては、硝酸ストロンチウム、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、過塩素酸カリウム、酸化銅、酸化鉄、塩基性硝酸銅等から選ばれる１又は２以上が好ましい。
【００４４】
スラグ形成剤としては、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、ケイ酸ナトリウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ヒドロタルサイト及びこれらの混合物から選ばれる１又は２以上が好ましい。
【００４５】
結合剤としては、カルボキシルメチルセルロースのナトリウム塩、ヒドロキシエチルセルロース、デンプン、ポリビニルアルコール、グアーガム、微結晶性セルロース、ポリアクリルアミド、ステアリン酸カルシウム等から選ばれる１又は２以上が好ましい。
【００４６】
上記した組成の加圧媒質とガス発生剤を使用した場合、加圧媒質の量（Ａモル）とガス発生剤の燃焼により発生するガス量（Ｂモル）とのモル比（Ａ／Ｂ）が、好ましくは０．２〜１０、より好ましくは０．４〜４になるように調整することが望ましい。
【００４７】
このように加圧媒質の量と、ガス発生剤の燃焼により発生するガス量とのモル比を調整することにより、加圧媒質の充填量を減少させることができる。よって、加圧媒質空間を小さくしてハウジングの容積を減少させた（即ち、ハウジングの長さ及び／又は幅（直径）を減少させた）場合でも、加圧媒質の充填圧力（＝加圧媒質空間の内圧）を高めることなく、容積を減少させる前と同圧に維持することができる。なお、本発明において、ハイブリッドインフレータとする場合における加圧媒質の重量（Ｘ）とガス発生剤の重量（Ｙ）との重量比（Ｘ／Ｙ）は、好ましくは０．１〜７であり、より好ましくは０．５〜５である。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施形態を説明する。
【００４９】
図１は、本発明に係るインフレータの好ましい実施の形態を示す軸方向断面図であり、図２はインフレータの作動開始後の状態を示す軸方向断面図である。
【００５０】
本実施の形態に係るインフレータは、作動に際し、固形のガス発生剤４の燃焼によって生じる熱やガスを利用するハイブリッドインフレータとした態様であり、特に独立して作動する２つの点火器５を設けたデュアルタイプ（多段式）のハイブリッドインフレータの例を示している。
【００５１】
このハイブリッドインフレータは、筒状のインフレータハウジング１内に、加圧媒質が充填された加圧媒質空間２を設け、この加圧媒質空間２内にガス発生剤４を収容する燃焼室３を設け、インフレータハウジング１の軸方向両端部には点火器５，５’を配置している。
【００５２】
インフレータハウジング１は、圧力室（即ち加圧媒質空間２）内で発生する圧力の上昇に耐え得る強度を有する筒状部材６と、その端部開口を閉塞する２つの端部閉塞部材７，７’とで構成されており、それぞれの端部閉塞部材７，７’内には、点火器５，５’を収容する為の点火器室８，８’が設けられている。そして２つの端部閉塞部材７，７’の内、後述のリテーナ９，１０が設けられる側（即ち、図面左側）の端部閉塞部材７（以下、第１端部閉塞部材７）には、放射方向に貫通するガス排出口１１が設けられている。
【００５３】
インフレータハウジング１内に設けられる加圧媒質空間２は、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを含ませたものが充填されて圧力室となっており、この圧力室はハウジング１と第１端部閉塞部材７の加圧媒質空間２側の端面に存在する破裂板１２で閉じられて、気密状態が保たれている。そして加圧媒質空間２内には、軸方向を二分する様に設けられた仕切り板３０が設置されている。この仕切り板３０は二分された空間同士を連通する複数の貫通孔を備えている。
【００５４】
加圧媒質空間２内には、周面に複数の貫通孔２２が設けられた筒状容器２３が配置され、この中にガス発生剤４を充填して燃焼室３としている。ガス発生剤４の燃焼により生じる火炎、熱、燃焼ガス等は筒状容器２３の貫通孔２２から排出されて、加圧媒質を膨張させることになる。このガス発生剤４は、従来公知のものを使用する事ができるが、特に望ましくは、燃焼に際してガス以外の生成物（液状、固体状、半固体状など）を生じないか、あるいは作動ガスがハウジング１内面などに衝突する事で除去される燃焼生成物（燃焼残渣）を生じさせるものが好適に使用される。特に貫通孔２２が形成される筒状容器２３は、ハウジング１を構成する筒状部材６の内面と対向状に配置され、貫通孔２２は筒状部材６の内面に直交する向きに形成されていることから、貫通孔２２から排出される燃焼残渣は、この筒状部材６の内面に衝突して除去されることになる。更にこの実施の形態では、ハウジング１の内面に衝突して流れ方向が転換されたガスは、今度は第１端部閉塞部材７に衝突して流れ方向が転換されることになる。即ち、ハウジング１を構成する筒状部材６の内面と第１端部閉塞部材７が、ガスの流れ方向を転換する流れ方向転換部として機能しており、この流れ方向の転換によりガス中に含まれる燃焼残渣が除去されることになる。
【００５５】
第１端部閉塞部材７に設けられる点火器（以下、第１点火器５）からハウジング１の内側に向かって繋がるように２つのリテーナ９，１０が設けられている。この２つのリテーナ９，１０は、共に筒状周壁部を備えるものとして形成されており、軸方向に隣り合う２つのリテーナ９，１０間で、前記加圧媒質空間２を気密状態に閉じる破裂板１２を挟持している。本実施の形態に於いて、加圧媒質空間２の外、即ち破裂板１２よりも点火器５側に存在するリテーナを第１リテーナ９、加圧媒質の内側に存在するリテーナを第２リテーナ１０とする。
【００５６】
第１リテーナ９と第２リテーナ１０の内側には、点火器５の作動エネルギー（火炎、ガス、衝撃波など）を案内する第１通路１５が確保され、その外側には、第１端部閉塞部材７の内周壁との間に、エアバッグを膨張させるための作動ガスを案内する第２通路１６が確保されている。即ちこの第１通路１５と第２通路１６とは２つのリテーナ９，１０によって区画されている。
【００５７】
特にこの実施の形態に於いて、点火器５の作動エネルギーを破裂板１２に導く第１リテーナ９は、その筒状に形成された周壁（筒状周壁部）を点火器５から破裂板１２に向かって内径を小さくした傾斜部として形成している。これにより点火器５の作動エネルギーを集中させることができ、より確実に破裂板１２を破ることができる。この傾斜部は第１リテーナ９のうち破裂板に接する部分近傍付近のみに設けられていてもよい。
【００５８】
加圧媒質空間２を封止している破裂板１２は、円形に形成された１枚の金属板が使用されており、この１枚の金属板（破裂板１２）で、第１通路１５と第２通路１６とを閉塞している。そしてこの１枚に形成された破裂板１２は、２つのリテーナ９，１０間に挟持されていることから、第１通路１５の周りで溶接しなくとも点火器５の作動エネルギーを受けたときの破裂板の加圧媒質空間側への膨らみを阻止することができ、またノッチなどの切れ目を入れなくとも、点火器５の作動時において、確実に破裂板１２を破裂させることができる。点火器５の作動エネルギーを受けたときの破裂板１２の膨らみを阻止し、破裂板を確実に破るためには、第２リテーナにおける破裂板１２に接する部分の内径（第１通路１５の内径）が、第１リテーナにおける破裂板１２に接する部分の内径（第１通路１５の内径）とほぼ同じであることが望ましいが、図３のように第２リテーナのうち、破裂板に接する部分の内径が、第１リテーナにおける破裂板に接する部分の肉厚の分だけ大きくなっていても良い。
【００５９】
このとき破裂板１２は、図３に示すように、加圧媒質の圧力を受けて第１リテーナ９に対して押し付けられた形で変形している。この状態で点火器が作動したとき、その作動エネルギーは加圧媒質の圧力に打ち勝って、図４に示すように破裂板１２の第１破裂部分１３が燃焼室３側（即ち、加圧媒質空間側）に膨らむように変形する。この時、破裂板１２は第２リテーナ１０のエッジ部２８に接する様になり、エッジ部２８が破裂板１２全体の変形を防ぐように作用する。更に点火器からのエネルギーが第１破裂部１３に加わると、第１破裂部１３はエッジ部２８で剪断されて切り取られる。このとき第１破裂部１３は、図５に示すようにほぼ一体となって切り取られる。ただし、切り取られる部分の形状は破裂板のエッジ部２８に対応する部分を中心にジグザグ（ギザギザ）に切り取られることもある。
【００６０】
第１破裂部１３が破れた影響で、加圧媒質の圧力を受けている第２通路１６内に存在する破裂板部分（第２破裂部１４）も破れることになる。これにより破裂板１２を挟持しているリテーナ９，１０同士の突き合わせ部分に、図２に示すような連通空間１７が生じてしまうこともある。
【００６１】
そこで、本実施の形態に示すインフレータでは、図２に示すように、作動時に於ける加圧媒質空間２内の圧力によって移動し、破裂板１２の破裂後における第１通路１５と第２通路１６との連通空間１７を閉塞するための通路閉塞部材（金属球１８）を配置している。この金属球１８は、インフレータ作動前においては図１に示すように燃焼室３の破裂板１２側に設けられ、インフレータ作動後には図２に示すように、ガス発生剤４の燃焼時に於ける圧力、又は活性化した加圧媒質の圧力を受けて、連通空間１７を塞ぐ方向に移動することになる。
【００６２】
そして第１通路１５における連通空間１７よりも加圧媒質空間２側（具体的には、第２リテーナ１０内）には、移動した金属球１８との密接により第１通路１５を閉塞する曲折部１９が設けられており、この曲折部１９と金属球１８とが押圧されることで、第１通路１５から第２通路１６への作動ガス或いは燃焼残渣のショートパスが防止される。なお、図２中、鎖線はガスの流れを示している。
【００６３】
第１通路１５内には、点火器５の作動エネルギーで着火・燃焼する伝火薬２０が配置されており、金属球１８はこの伝火薬２０と共に燃焼室３を区画する支持部材２１で押圧支持されている。この支持部材２１には、金属球１８の一部を収容する窪みが形成されており、金属球１８はこの窪みに収容されて作動前における移動が阻止されている。この金属球１８は、第２リテーナ１０に接触して直接保持されることなく、金属球１８と第２リテーナ１０との間には隙間２７が設けられている。この隙間２７は伝火薬２０の火炎を燃焼室３に導くために機能することになる。なお、伝火薬２０の火炎を燃焼室３内に導くため、支持部材２１には複数の貫通孔２６が形成されるか、あるいは金網などを用いて支持部材２１を形成する。
【００６４】
この実施の形態に係るインフレータの作動を示せば、作動信号を受領して点火器５が作動すると作動エネルギーを生じさせ、これが第１リテーナ９内（第１通路１５）を通って第１破裂部１３に到達し、これを破る。この時、第２破裂部１４も加圧媒質の圧力を受けて破裂し、加圧媒質空間２が第２通路１６及びガス排出口１１を介して、ハウジング１外と連通する事になる。第２破裂部１４の破裂と殆ど同時に、点火器５の作動エネルギーは第２リテーナ１０内の伝火薬２０を着火させて、その火炎が第２リテーナ１０内（第１通路１５）を通って、燃焼室３内のガス発生剤４を着火し、燃焼させる。ガス発生剤４の燃焼により、加圧媒質空間２内の圧力は上昇し、同時に金属球１８はガス発生剤４の燃焼ガスや加圧媒質の圧力を受けて破裂板１２の存在していた方向に向かって移動し、且つ第２リテーナ１０の曲折部１９に密接して第１通路１５を閉塞する。これによりリテーナ９，１０同士間に出現する連通空間１７から第２通路１６への燃焼ガス、燃焼残渣及び加圧媒質の流出がシールされる。その結果、燃焼室３内で生じた燃焼ガスや加圧媒質（作動ガス）は、その全てが第２通路１６を通って、ガス排出口１１から排出されることになる。そしてハウジング１内における作動ガスの通路には、ガスの流れ方向を転換する流れ方向転換部（筒状部材６の内面と第１端部閉塞部材７）が設けられていることから、ガス中に含まれる燃焼残渣は除去され、クリーンなガスが排出されることになる。また全ての燃焼ガスが加圧媒質空間２内を流通することから、ガス発生剤４の燃焼による熱や燃焼ガスは効果的に活用されることになる。
【００６５】
インフレータハウジング１において、前記第１端部閉塞部材７とは反対側に設けられた端部閉塞部材７’に固定されている点火器５’は、必要に応じて適宜作動させるものであり、作動させる場合には、第１点火器５と同時か、あるいは僅かに遅れて作動させるものである。
【００６６】
なお本実施の形態では、２つの点火器５，５’を備えるインフレータについて示したが、本発明に係るインフレータは、更に図１における左半分だけの構造で、即ちハウジングの筒状部内に設けられた仕切り板３０よりも左半分（燃焼室が存在する側）だけで構成されるシングル型構造とすることができ、この場合には、仕切り板３０に換えて孔のない端部を閉塞する部材で閉塞した構造として形成することができる。更にガス発生剤４を用いない構造であっても、破裂板の両側を第１リテーナ９と第２リテーナ１０で挟持した構造により、第１破裂部１３と第２破裂部１４を、点火器の作動で生じるガス、熱、衝撃波などで破裂させることが可能である。この場合、残渣は発生しないため金属球は必要としない。
【００６７】
上記ハイブリッドインフレータを組み込んで、本発明のエアバッグシステムとすることができる。即ち、衝撃センサ及びコントロールユニットからなる作動信号出力手段と、モジュールケース内にハイブリッドインフレータとエアバッグが収容されたモジュールとを備えたエアバッグシステムとする。ハイブリッドインフレータは、ハウジング１の両端に存在する点火器５，５’において作動信号出力手段（衝撃センサ及びコントロールユニット）に接続し、エアバッグを取り付けたモジュールケース内には、スタッドボルトをねじ込むことにより接続固定する。そして、かかる構成のエアバッグシステムにおいて、作動信号出力手段における作動信号出力条件を適宜設定することにより、衝撃の程度に応じてガス発生量を調整し、エアバッグの膨張速度を調整することができる。
【００６８】
本発明のハイブリッドインフレータは、運転席のエアバッグ用インフレータ、助手席のエアバッグ用インフレータ、サイドエアバッグ用インフレータ、カーテン用インフレータ等の各種インフレータに適用できる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、簡易な構造でエアバッグを膨張させる為のガスを確実に排出させることができ、また燃焼してガスを生じさせる固形のガス発生剤を用いた場合でも、燃焼によって生じた残渣をハウジング外に排出することなく、更にガス発生剤の燃焼により生じる火炎やガスを効率的に利用することができると共に、構造が簡易で且つ小型・軽量化を実現した膨張式安全システム用のインフレータ及びそれを用いたエアバッグシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッドインフレータの実施の形態を示す軸方向断面図。
【図２】図１の作動開始後の状態を示す軸方向断面図。
【図３】作動開始状態を示す要部断面図。
【図４】作動開始状態を示す要部断面図。
【図５】作動開始状態を示す要部断面図。
【符号の説明】
１　　　インフレータハウジング
２　　　加圧媒質空間
３　　　燃焼室
４　　　ガス発生剤
５　　　点火器
９　　　第１リテーナ
１０　　第２リテーナ
１２　　破裂板
１３　　第１破裂部
１４　　第２破裂部
１５　　第１通路
１６　　第２通路
１７　　連通空間
１８　　金属球
１９　　曲折部
【図１】
2004017816.tif 000003
【図２】
2004017816.tif 000004
【図３】
2004017816.tif 000005
【図４】
2004017816.tif 000006
【図５】
2004017816.tif 000007