JP2008213527A - インフレーター - Google Patents

Abstract

【課題】作動当初のマスフローレートを抑制でき、かつ、所定値以上のマスフローレートを長く維持可能なインフレーターを提供すること。
【解決手段】インフレーター１０は、エアバッグ１に供給する膨張用の加圧ガスＧを内蔵させ、作動時に、吐出口２２を閉塞していた破裂板２３を破って、吐出口２２から加圧ガスＧを吐出させる。吐出口２２の部位には、吐出口２２から吐出される加圧ガスＧの流量を調整可能な流量調整機構３３が、配設される。流量調整機構３３は、移動側の先端を破裂板２３に当てて、破裂板２３を破り可能なニードル４２と、ニードル４２によって開口された吐出口２２を開閉可能に閉塞し、かつ、吐出口２２の開口面積より小さい開口面積として、吐出口２２の閉塞時に、加圧ガスＧをエアバッグ１側へ供給可能な流出口４４を備えた弁体４３と、ニードル４２と弁体４３とを移動させる駆動機構３４と、を備えて構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両等に搭載されるエアバッグ装置に使用されるインフレーターに関し、詳しくは、エアバッグ装置のエアバッグを膨張させる膨張用の加圧ガス（コールドガス）を内部に貯留して、作動時に、その加圧ガスを吐出するストアードタイプのインフレーターに関する。

従来、この種のストアードタイプのインフレーターとしては、エアバッグに供給する膨張用の加圧ガスを内蔵させ、作動時に、吐出口を閉塞していた破裂板を破って、吐出口から加圧ガスを吐出させていた（例えば、特許文献１参照）。このインフレーターでは、通電時に少量の燃焼ガスを発生させるイニシエータ（スクイブあるいはイグナイタ）を、破裂板の近傍に配設させ、作動時、イニシエータを着火させ、発生させた燃料ガスの圧力によって破裂板を破裂させることにより、吐出口を開口させて、加圧ガスを吐出させていた。

また、ストアードタイプではないものの、加圧ガスと燃焼ガスとを併用してエアバッグを膨らませるハイブリッドタイプのインフレーターもあった（例えば、特許文献２，３参照）
特開２００２−１２０６８７号公報 特表２００４−５０３４２３号公報 特開２００２−１２０６８７号公報

しかし、従来のストアードタイプのインフレーターでは、破裂板を破裂させて吐出口を開口させた当初に、内部に加圧された状態で貯留されていた加圧ガスが、マスフローレートを高くした状態で急激に吐出され、その後、インフレーター内の加圧ガスの流出により、マスフローレートを急激に低下させる状態で、吐出されていた。

そのため、インフレーターからの加圧ガスを供給されて膨らむエアバッグは、急激に内圧を上昇させて膨張を完了させ、その後、インフレーターから供給される加圧ガスのマスフローレートの低下に伴って、内圧を急激に低下させていた。すなわち、従来のストアードタイプのインフレーターでは、作動直後のエアバッグの内圧抑制のためのマスフローレートの抑制と、エアバッグの所定値以上の内圧を維持する時間を長くするためのマスフローレートの低下抑制と、に課題があった。

また、特許文献２，３に記載のハイブリッドタイプのインフレーターは、吐出口の開口面積を大きくしたりあるいは小さくできる状態で、エアバッグへの膨張用のガスのマスフローレートを調整していた。しかし、これらのインフレーターでは、燃焼ガスを利用し、かつ、吐出口を開口させるための破裂板の破裂を、イニシエータを利用しているため、インフレーターの作動当初のマスフローレートは、吐出口の開口面積を小さく制御していても、急激に高くなることが避けられず、作動当初のマスフローレートを抑制する点に、改善の余地があった。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、作動当初のマスフローレートを抑制でき、かつ、所定値以上のマスフローレートを長く維持可能なインフレーターを提供することを目的とする。

本発明に係るインフレーターは、エアバッグに供給する膨張用の加圧ガスを内蔵させ、作動時に、吐出口を閉塞していた破裂板を破って、吐出口から加圧ガスを吐出させるインフレーターであって、
吐出口の部位に、吐出口から吐出される加圧ガスの流量を調整可能な流量調整機構が、配設され、
流量調整機構が、
移動側の先端を破裂板に当てて、破裂板を破り可能なニードルと、
ニードルによって開口された吐出口を開閉可能に閉塞し、かつ、吐出口の開口面積より小さい開口面積として、吐出口の閉塞時に、加圧ガスをエアバッグ側へ供給可能な流出口を備えた弁体と、
ニードルと弁体とを移動させる駆動機構と、
を備えて構成されていることを特徴とする。

本発明に係るインフレーターでは、作動時、駆動機構がニードルと弁体とを移動させることから、ニードルが破裂板に当たって破裂板を破り、と同時に、弁体が吐出口を閉塞する。そのため、弁体の流出口を経て、加圧ガスがエアバッグ側に流出する。その際、流出口は、破裂板が破れて開口する吐出口の開口面積より、小さい開口面積としているため、吐出口の全開開口時より少ないマスフローレートとして、加圧ガスがインフレーターから流出する。その後、マスフローレートが低下し始めてきたタイミングに応じて、駆動機構が、弁体を移動させて、吐出口を開口させれば、流出口より開口面積の広い吐出口が開口することから、内蔵された加圧ガスが吐出し易くなり、マスフローレートの低下を抑制して、加圧ガスがインフレーターから吐出されることとなる。

したがって、本発明に係るインフレーターでは、作動当初のマスフローレートを抑制でき、かつ、所定値以上のマスフローレートを長く維持することができる。そして、本発明に係るインフレーターによって膨張するエアバッグは、インフレーターの作動当初の急激な内圧上昇を抑制できて、破損を防止できるとともに、膨張途中で運転者や乗員等の拘束予定者を拘束することとなっても、拘束予定者に与える反力を抑えてクッション性よく拘束できる。また、本発明に係るインフレーターによって膨張するエアバッグは、膨張完了後の内圧低下を抑制できて、拘束予定者が遅れて進入してきても、所定の内圧を確保して、クッション性よく拘束できることとなる。

そして、ニードルと弁体とは、一体的に形成して、吐出口の開口面に直交する方向に沿って移動可能に、駆動機構に保持させることが望ましい。このような構成では、駆動機構が、ニードルと弁体とを一体とした一部品を駆動するだけでよく、簡便に構成できる。

この場合、吐出口を設けて加圧ガスを内蔵させたタンク室を備えてインフレーターが構成されていれば、流量調整機構は、タンク室の内側に配設するよりも、タンク室の外側に配設することが望ましい。すなわち、流量調整機構がタンク室の外側に配設されていれば、流量調整機構における駆動機構の駆動信号を入力する信号線等の配設を、タンク室の内外に貫通させることなく、タンク室の外側だけで容易に行える。

また、駆動機構は、電磁ソレノイドから構成すれば、マイクロガスジェネレータ等の火薬を使用する場合に比べ、管理を含めて、簡便に構成することができる。なお、電磁ソレノイドを駆動機構に利用する場合には、マイクロガスジェネレータに比べて、ニードルや弁体を迅速に駆動させる点で劣るものの、車両の実際の衝突の前段階における車両の衝突を回避できないと判断した時点から、すなわち、衝突予知時（衝突予測時）から作動させるように、構成すれば、実際の衝突時からエアバッグを膨らませる従来のエアバッグ装置に比べて、エアバッグを緩やかに膨張させることができて、膨張途中のエアバッグに拘束予定者が当たっても、エアバッグにより、その拘束予定者を反力を抑えて好適に受け止めることができる。

そして、吐出口を設けて加圧ガスを内蔵させたタンク室を備えてインフレーターを構成する場合、タンク室内には、タンク室内の圧力を上昇させて破裂板を破り可能なイニシエータを、配設させておいてもよい。このような構成では、インフレーターの通常の作動を、既述したように、車両の実際の衝突の前段階における車両の衝突を回避できないと判断した衝突予知時から作動させるように、構成していた場合に、好適に使用できる。なぜなら、車両の衝突を予知することなしに、突然に、実際の車両の衝突がある場合、イニシエータを作動させて、インフレーターの作動当初から、開口を全開させた吐出口から、加圧ガスを吐出させることができて、迅速にエアバッグを膨張させることができ、膨張を完了させたエアバッグにより、拘束予定者を好適に受け止めることができるからである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明すると、第１実施形態のインフレーター１０は、図１〜３に示すように、円柱状の本体１１の周囲を、略円筒状のアウタケース３１が覆って構成されている。アウタケース３１における本体１１の吐出口２２から離れた端部側には、図示しないクランプを利用して、エアバッグ１の筒状のガス流入口部２が接続されている。なお、このエアバッグ１は、実施形態の場合、車両の窓を覆う頭部保護エアバッグ装置に使用されるものである。

アウタケース３１は、金属パイプから形成されて、本体１１における吐出口２２側の端部のフランジ部２９と他端側のフランジ部１６との外周面相互に、塑性変形させるようにかしめて結合されて、吐出口２２から吐出された加圧ガスＧを、開口２７、本体１１の周壁部１３とアウタケース３１の内周面との間の円筒状のスペースＳ、及び、連通孔１７を経て、エアバッグ１に流入させるように、配設されている。

本体１１は、窒素ガス等の不活性ガスからなる加圧ガス（コールドガス）Ｇを内蔵させたタンク室１２と、タンク室１２の外側における吐出口２２の近傍に配設された流量調整機構３３と、を備えて構成されている。タンク室１２は、金属パイプからなる円筒状の周壁部１３と、周壁部１３における吐出口２２から離れたエアバッグ１側となる一方の端部を塞ぐ底壁部１４と、周壁部１３における吐出口２２側の端部を塞ぐように配設される吐出側壁部２０と、を備えて構成されている。底壁部１４と吐出側壁部２０とは、金属製のブロックからプレス加工や切削加工等を利用して形成され、周壁部１３に対して溶接されて結合されている。

吐出側壁部２０は、円形に開口する吐出口２２を中央に備えた円板状の閉塞壁部２１を備えるとともに、閉塞壁部２１の外周縁から、タンク室１２外のエアバッグ１から離れるように延びる円筒状の連通壁部２６を備え、さらに、連通壁部２６の先端から本体１１の軸直交方向に鍔状に延びるフランジ部２９を備えて構成されている。閉塞壁部２１と連通壁部２６とに囲まれる部位は、流量調整機構３３を収納する収容部２５を構成している。そして、タンク室１２の内側における閉塞壁部２１の吐出口２２の周縁には、破裂板２３が固着されて、吐出口２２を閉塞している。この破裂板２３は、ニードル４２がタンク室１２内に進入するように移動してきた際とイニシエータ１８の作動時における燃焼ガスの発生によるタンク室１２内の内圧上昇時には、破れるように構成され、それ以外には、タンク室１２内に貯留させた加圧ガスＧを吐出させないように、吐出口２２を閉塞している。また、円筒状の連通壁部２６には、内外に貫通する複数の開口２７が形成されている。

底壁部１４は、タンク室１２の内部側に、イニシエータ１８を配設させる収納部１５が配設され、また、本体１１の軸直交方向に延びる鍔状のフランジ部１６を突設させている。フランジ部１６には、本体１１の軸方向に沿って貫通する複数の連通孔１７が開口されている。イニシエータ１８は、通電時に少量の燃焼ガスを発生させて、タンク室１２内の内圧を上昇させることにより、破裂板２３を破裂させるように配設されている。

流量調整機構３３は、吐出口２２から吐出される加圧ガスＧの流量を調整するものであり、ニードル４２と弁体４３とを一体化させた作動片４１と、作動片４１を駆動させる駆動機構３４と、を備えて構成されている。駆動機構３４は、コイル３６、固定鉄心３７、及び、可動鉄心３８を備えて、コイル３６への通電時に、可動鉄心３８をエアバッグ１側に位置した固定鉄心３７に吸着させるように移動させる電磁ソレノイド３５から構成されている。なお、符号３９の部材は、電磁ソレノイド３５への通電停止時に、ニードル４２や弁体４３とともに、可動鉄心３８を作動前の位置に復帰させるためのばねである。

作動片４１は、可動鉄心３８に保持されており、吐出口２２の開口面に直交する方向に沿って移動することとなる。この作動片４１は、円板状の弁体４３と、弁体４３の中央から棒状に吐出口２２側へ突出するニードル４２と、を備えて構成されている。円板状の弁体４３は、吐出口２２の内径寸法より大きな外径寸法として、電磁ソレノイド３５の作動時、閉塞壁部２１のタンク室１２の外側における吐出口２２の周縁に当接して、吐出口２２を閉塞可能とし、さらに、吐出口２２の閉塞時に、タンク室１２内の加圧ガスＧを収容部２５内に流入させる複数の流出口４４を備えて構成されている。そして、複数の流出口４４の合計の開口面積は、吐出口２２の開口面積より小さくしている。ニードル４２は、電磁ソレノイド３５の作動時、破裂板２３に当たり、さらに、破裂板２３を破ってタンク室１２内に進入するように配設されている。

このインフレーター１０は、図示しない制御装置がその作動を制御することとなり、その制御は、車両の側面衝突が回避できないと予知された際に、駆動機構３４の電磁ソレノイド３５に通電され、その後、２００〜３００ｍｓ後のマスフローレートの低下が急激となる際に、通電が停止されるように、制御される。すなわち、図示しない制御装置は、車両の衝突が回避できないと予知された際に、所定の衝突予知センサの信号を入力させて、電磁ソレノイド３５を作動させ、所定時間経過後に、電磁ソレノイド３５への通電を解除する。なお、電磁ソレノイド３５の通電後の通電停止時までの時間は、インフレーター１０の作動後におけるマスフローレートの低下が急激となるタイミングをタンク試験等で測定し、そのタイミングに応じて設定する。

また、図示しない制御装置は、車両の実際の衝突を検知可能な衝突検知センサの信号も入力させるように構成されており、制御装置が、衝突予知センサの信号を入力させずに、衝突検知センサからの信号に基いて、突然に車両の実際の衝突を検知した際には、電磁ソレノイド３５に通電することなく、イニシエータ１８を作動させるように通電する。

そして、この第１実施形態のインフレーター１０では、通常作動時、図３のＡ，Ｂに示すように、駆動機構３４の電磁ソレノイド３５が、可動鉄心３８を移動させて、ニードル４２と弁体４３とを一体化させた作動片４１を移動させる。すると、ニードル４２が破裂板２３に当たって破裂板２３を破り、と同時に、弁体４３が吐出口２２を閉塞する。そのため、加圧ガスＧが、弁体４３の流出口４４を経て収容部２５内に流入し、収容部２５から開口２７を経て本体１１とアウタケース３１との間のスペースＳに流入し（図２参照）、さらに、連通孔１７を経て、エアバッグ１側に流出する。その際、流出口４４は、破裂板２３が破れて開口する吐出口２２の開口面積より、小さい開口面積としているため、吐出口２２の全開開口時より少ないマスフローレートとして、加圧ガスＧがインフレーター１０からエアバッグ１側へ流出する（図４の実線参照）。その後、マスフローレートが低下し始めてきたタイミングに応じて、駆動機構３４の電磁ソレノイド３５への通電を停止させれば、図３のＢ，Ｃに示すように、弁体４３が吐出口２２から離れて吐出口２２を開口させて、流出口４４より開口面積の広い吐出口２２が開口することから、内蔵された加圧ガスＧが吐出し易くなり、マスフローレートの低下を抑制して、加圧ガスＧがインフレーター１０から吐出されることとなる。

したがって、第１実施形態のインフレーター１０では、作動当初のマスフローレートを抑制でき、かつ、所定値以上のマスフローレートを長く維持することができる。そして、第１実施形態のインフレーター１０によって膨張するエアバッグ１は、インフレーター１０の作動当初の急激な内圧上昇を抑制できて、破損を防止できるとともに、膨張途中で運転者や乗員等の拘束予定者を拘束することとなっても、拘束予定者に与える反力を抑えてクッション性よく拘束できる。また、第１実施形態のインフレーター１０によって膨張するエアバッグ１は、膨張完了後の内圧低下を抑制できて、車両がロールオーバするように転回して拘束予定者が遅れてエアバッグ１に進入してきても、所定の内圧を確保して、クッション性よく拘束できることとなる。

なお、図４に示す二点鎖線は、従来のストアードタイプのインフレーターのマススローレートを示すグラフ図であり、さらに、そのインフレーターの作動タイミングは、車両の衝突検知時に作動させている。このグラフ図から解かるように、第１実施形態のインフレーター１０では、作動当初のマスフローレートを抑制できて、かつ、作動後のマスフローレートを平均化することができ、車両の衝突予知時から作動させて、エアバッグ１を急激な内圧の上昇を抑えて膨張させ、かつ、エアバッグ１の所定以上の内圧値を維持できる時間を長くしたいエアバッグ装置に、好適に使用できる。

そして、実施形態の場合、ニードル４２と弁体４３とが、一体的に形成された作動片４１から構成されて、吐出口２２の開口面に直交する方向に沿って移動可能に、駆動機構３４を構成する電磁ソレノイド３５の可動鉄心３８に保持されている。そのため、このような構成では、駆動機構３４が、ニードル４２と弁体４３とを一体とした一部品の作動片４１を駆動するだけでよく、簡便に構成できる。

さらに、第１実施形態では、吐出口２２を設けて加圧ガスＧを内蔵させたタンク室１２を備えてインフレーター１０が構成されて、流量調整機構３３が、タンク室１２の外側に配設されている。そのため、流量調整機構３３をタンク室１２の内側に配設する場合に比べて、流量調整機構３３における駆動機構３４の駆動信号を入力する信号線等の配設を、タンク室１２の内外に貫通させることなく、タンク室１２の外側だけで容易に行える。勿論、この点を考慮しなければ、流量調整機構３３は、タンク室１２の内側に配設してもよい。

さらにまた、第１実施形態では、駆動機構３４を電磁ソレノイド３５から構成しており、マイクロガスジェネレータ等の火薬を使用する場合に比べ、管理を含めて、簡便に構成することができる。なお、電磁ソレノイド３５を駆動機構３４に利用する場合には、マイクロガスジェネレータに比べて、ニードル４２や弁体４３を迅速に駆動させる点で劣るものの、実施形態のように、車両の実際の衝突の前段階における車両の衝突を回避できないと判断した時点から、すなわち、衝突予知時から作動させるように、構成すれば、実際の衝突時からエアバッグを膨らませる従来のエアバッグ装置に比べて、エアバッグ１を緩やかに膨張させることができて、膨張途中のエアバッグ１に拘束予定者が当たっても、エアバッグ１により、その拘束予定者を反力を抑えて好適に受け止めることができる。

そしてさらに、第１実施形態のインフレーター１０では、吐出口２２を設けて加圧ガスＧを内蔵させたタンク室１２を備えて構成され、タンク室１２内に、タンク室１２内の圧力を上昇させて破裂板２３を破り可能なイニシエータ１８が配設されている。そのため、インフレーター１０の通常の作動を、既述したように、車両の実際の衝突の前段階における車両の衝突を回避できないと判断した衝突予知時から作動させるように、構成していた場合に、好適に使用できる。なぜなら、車両の衝突を予知することなしに、実際の車両の衝突がある場合、図５に示すように、イニシエータ１８を作動させれば、破裂板２３を破裂させて吐出口２２を開口させることができる。そのため、インフレーター１０の作動当初から、開口を全開させた吐出口２２から加圧ガスＧを吐出させることができて、迅速にエアバッグ１を膨張させることができ、膨張を完了させたエアバッグ１により、拘束予定者を好適に受け止めることができるからである。

なお、図６に示す第２実施形態のインフレーター１０Ａのように、イニシエータを設けずに構成してもよい。このように構成する場合には、制御装置からの作動信号を入力する信号線を、タンク室１２外の流量調整機構３３に結線させるだけで済み、車両搭載時等の信号線の取り回しが容易となり、また、インフレーター１０Ａの搭載スペースを小さくすることが可能となる。ちなみに、このように、円柱状の本体１１の周囲を覆って、本体１１の両端に配置させた底壁部１４と吐出側壁部２０とのフランジ部１６，２９に、円筒状のアウタケース３１を結合させて、信号線の配置エリアを、エアバッグ１への膨張用のガスの供給側と反対側にする構成として、インフレーターの信号線の取り回しの容易化と搭載スペースの低減化を図れる構成とする場合には、図７に示すように、破裂板２３をイニシエータ１８Ａで破裂させる従来タイプのストアードタイプのインフレーター９にも適用できる。

本発明の第１実施形態のインフレーターを示す概略縦断面図である。 第１実施形態のインフレーターの概略拡大部分縦断面図である。 第１実施形態のインフレーターの通常作動時を順に説明する概略部分断面図である。 第１実施形態のインフレーターの通常作動時におけるマスフローレートを示すグラフ図である。 第１実施形態のインフレーターにおけるイニシエータの作動時を示す概略部分縦断面図である。 第２実施形態のインフレーターを示す概略拡大部分縦断面図である。 第２実施形態の変形例を示す概略拡大部分縦断面図である。

符号の説明

１…エアバッグ、
１０，１０Ａ…インフレーター、
１２…タンク室、
２２…吐出口、
２３…破裂板、
３３…流量調整機構、
３４…駆動機構、
３５…電磁ソレノイド、
４２…ニードル、
４３…弁体、
４４…流出口、
Ｇ…加圧ガス。

Claims (5)

1. エアバッグに供給する膨張用の加圧ガスを内蔵させ、作動時に、吐出口を閉塞していた破裂板を破って、前記吐出口から前記加圧ガスを吐出させるインフレーターであって、
   前記吐出口の部位に、前記吐出口から吐出される前記加圧ガスの流量を調整可能な流量調整機構が、配設され、
   前記流量調整機構が、
   移動側の先端を前記破裂板に当てて、前記破裂板を破り可能なニードルと、
   前記ニードルによって開口された前記吐出口を開閉可能に閉塞し、かつ、前記吐出口の開口面積より小さい開口面積として、前記吐出口の閉塞時に、前記加圧ガスを前記エアバッグ側へ供給可能な流出口を備えた弁体と、
   前記ニードルと前記弁体とを移動させる駆動機構と、
   を備えて構成されていることを特徴とするインフレーター。
2. 前記ニードルと前記弁体とが、一体的に形成されて、前記吐出口の開口面に直交する方向に沿って移動可能に、前記駆動機構に保持されていることを特徴とする請求項１に記載のインフレーター。
3. 前記吐出口を設けて前記加圧ガスを内蔵させたタンク室を備えて構成され、
   前記流量調整機構が、前記タンク室の外側に配設されていることを特徴とする請求項２に記載のインフレーター。
4. 前記駆動機構が、電磁ソレノイドから構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のインフレーター。
5. 前記吐出口を設けて前記加圧ガスを内蔵させたタンク室を備えて構成され、
   該タンク室内に、前記タンク室内の圧力を上昇させて前記破裂板を破り可能なイニシエータが、配設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のインフレーター。

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