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JP3800445B2 - Airbag device - Google Patents
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JP3800445B2 - Airbag device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の衝突事故等による衝撃から運転者及び乗員の安全を確保するためのエアバッグ装置であって、特に、小型ながらエアバッグの展開性能及び展開時のエアバッグの損傷防止性能に優れた新規な概念に基づくインフレータを用いたエアバッグ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のインフレータの基本構造は、エアバッグを展開させるための作動流体である高圧ガスを発生するガス発生剤と、該ガス発生剤を燃焼させてガス化するために該ガス発生剤に点火する点火器及びエンハンサと、ガス発生剤の燃焼により生成する高温の燃えカスであるスラグを捕集し同時にガスの冷却を行うための冷却フィルタ部材とをハウジングに内蔵し、通電による点火器,エンハンサへの着火、これに続くがス発生剤の急速な燃焼が起こり、生成した高圧ガスよりスラグが除去された比較的クリーンなガスが、ハウジング外壁開口部からエアバッグ内に噴出し、バッグを展開させる様にしている。
【0003】
又、その具体的な構造設計に際しては、バッグを確実に展開するという機能性を確保するための配慮がなされている。具体的には、噴出ガスは、大気圧に打ち勝ってバッグを膨張させるだけの圧力に達する様に燃焼状態を確保するためにガス発生剤の種類,量等を決定すると同時に、高温の燃焼ガスやスラグがバッグに直接当たってバッグ自体を燃焼,溶融させない様に、スラグのインフレータ外への流出を防止すると共に、燃焼ガスについては冷却後、バッグ内に噴出する様にしている。ここでスラグ捕集とガスの冷却の役割を担うのは、冷却フィルタ部材である。
【0004】
即ち、従来のインフレータでは、▲1▼インフレータ内部でスラグをできる限り除去する事,▲2▼噴出ガスがバッグに直接当たっても損傷を与えない程度にガスを冷却する事を設計条件となし、この条件を達成するに充分な量の冷却フィルタ部材をハウジング内に配置している。特に、アジ化ナトリウムをガス発生剤として使用する従来法においては、このアジ化ナトリウムが燃焼すると、人体及び環境に極めて有害な酸化ナトリウムが生成するので、スラグ中にはこの有害物質が含まれている。この有害物を可及的に除去することは、前記フィルタ部材の重要な役目となっており、このために十分な量の冷却フィルタ部材がインフレータ内に配置されている。上記▲1▼,▲2▼の考え方は、アジ化系ガス発生剤から、テトラゾール類その他の含窒素有機化合物系ガス発生剤に変わっても、インフレータ設計思想の中心となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この十分な量の冷却フィルタ部材を内蔵している事が、却って不都合となっている面もある。即ち、スラグの捕集と噴出ガスの冷却により、噴出ガスの圧力低下をもたらす事である。この事を、インフレータの作動開始から終了までの時間(t)と噴出ガスの質量速度(g/sec,以下「Mf」と表記する)との関係を示した図6に基づいて説明する。全てのインフレータは、ガス発生剤が時間t0で点火されるとMfは急速に増加し、最高値(Mfp)に達した後、短時間で減少する。ここで、ガス発生剤の量に比して冷却フィルタ部材の量が多く、噴出ガスが過冷却された場合には、図中一点鎖線で示した様に、適正な展開を得るために必要な基準ガス質量流量(Mfs)に達する事なくエアバッグの展開が終了し、エアバッグは不完全展開となる。一方、十分なガス発生剤を装填した従来の一般的な例(図中点線で図示)においては、冷却フィルタ部材での冷却に抗して前記Mfsを越えたMfが得られる様に設計されている。このMfsを越えた期間(t1)は、エアバッグが所定の展開状態にある事を示しているが、エアバッグの所定展開時間(t1)は、比較的短いものとなっている。ところが、初期段階から高いガス質量速度(Mf)が得られれば(図中実線で図示)、基準値(Mfs)を越える時間(t2)は相対的に長くなり、安定したエアバッグの展開が得られる事が分かる。
【0006】
従って、実線で示した様に、エアバッグを速やかに高い圧力で展開させ、且つエアバッグとして有効に機能し得るMfs以上の流速を長時間に亘って維持できる様なインフレータが好ましいと言える。そこで、この好ましい形態を実現する方策として、多量のガス発生剤を使用する方策が考えられるが、この方策は、インフレータの大型化を招き好ましくない。
【0007】
又、ガス発生剤の増量は、スラグ発生量の増加となって現れ、ハウジングの容量を一定とした場合には、ガス発生剤の増量分だけ冷却フィルタ部材が減少する事になってしまい、スラグの除去が十分にはできず、バッグに熱損傷を及ぼし易くなる。特にインフレータに対しては、常に小型化,軽量化への要請が強く、できるだけ小さなインフレータで、より大きな容量のバッグを展開させたいとの要望が恒常的に存在するため、ハウジングの容量を小さくする方向が趨勢である。
【0008】
一方、この問題に対しては、冷却フィルタ部材のスラグ除去効率を改善する方策が考えられるが、良好な燃焼条件を維持しながらスラグの除去効率を高める様な冷却フィルタ部材の開発は容易ではない。
【0009】
又、他の方策として、ガス発生量が同じでもスラグの発生量がより少ないガス発生剤、或いはもっと積極的に、スラグの発生量が少なくてガス発生量の大きなガス発生剤を採用する事、つまりガス発生剤そのものを改善する方策も種々提案されている。しかし、この場合には別の問題がある。即ち、ガス発生量の大きなガス発生剤は、一般に発熱量も多く、冷却バランスがとり難く、適切な燃焼条件を確保する事が困難であり、時には燃焼が高温になり、このため溶融した冷却フィルタ部材の一部が外部に流出してバッグに著しい損傷を及ぼす恐れがある等、ガス発生剤そのものの開発も容易ではない。
【0010】
一方、ガス発生剤をアジ化系以外のものに限ると、スラグの有害性が著しく低下するという事情がある。即ち、近年、開発実用化が進められているテトラゾール類等の含窒素有機化合物を燃料とし、アルカリ金属或いはアルカリ土類金属系の酸化剤とする非アジ化系のガス発生剤においては、不可避的に発生する炭酸ガスと酸化剤由来の金属酸化物とが反応して炭酸塩を生成し、無害化されるという事情がある。
【0011】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上記の諸問題を一挙に解消し、小型でありながらエアバッグの展開性能及び展開時のエアバッグの損傷防止性能に優れたインフレータを提供する点にある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の諸問題を解決するに当たり、先ずガス発生剤の量を増やすという観点からではなく、ガス発生剤の量は変えずにMfを大きくする方策を種々な角度から検討した。又、バッグに熱損傷が発生するときのミクロ的な観察も併せて行った。
【0013】
この結果、従来ではバッグ損傷の原因が、高温ガスそのもの又は主として高温ガスがバッグに直接当たる点に存在すると考えられ、この解決策として、ガスの温度を下げる事を目的とした各種の工夫を行う事が常識とされてきたが、その常識は必ずしも当たっていない事が判明した。
【0014】
即ち、ガスそのものは熱容量が小さいため、高温のガスが直接バッグに当たっても、熱集中が発生し難く且つ高温ガスからの熱伝達でバッグに影響が出る前にバッグが展開し、その後直ちにバッグに形成されているベントホールから放出されて、特に問題のないことが分かった。むしろ、損傷の原因となっていたのは、熱容量の大きい、高温の溶融スラグであり、しかも比較的重い即ち比較的粒径の大きいスラグほど、エアバッグに熱損傷を起こし易い事が判明した。
【0015】
そこで、本発明者らは、従来の、スラグの流出許容量として、例えば2g以下に抑える事を当然の目的としてフィルタ部材の配置設計がなされていた考えを覆し、むしろスラグをある程度積極的にガスと共に放出して大きな値のMfを得る事によって、スラグの持つエネルギをもバッグ展開に積極的に利用すると共に、上記した如きバッグに害を及ぼす比較的粒子の大きな高温スラグ、即ちエアバッグとインフレータとが最短距離で対峙する部分に集中するスラグだけを除去する様な工夫ができれば、上述した諸問題を一挙に解決でき、また前述のように非アジ化系のガス発生剤においても発生するスラグの低有害性という特長(長所)を生かし、安全面からも十分実用に適するとの結論に達し、本発明を完成した。
【0016】
即ち、上記目的を達成するための本発明のエアバッグ装置は、エアバッグと、これを展開させるためのガス発生剤,該ガス発生剤の燃焼により発生するガス及びスラグの冷却と捕集を行う冷却フィルタ部材,該ガス発生剤を発火させるための点火器を夫々ハウジング内に内蔵したインフレータとを備えてなるエアバッグ装置であって、前記インフレータ内の冷却フィルタ部材は前記発生スラグの一部のみを捕集し、該スラグの残部は前記ハウジングに形成された開口部からエアバッグ内に噴出する様になし、前記噴出スラグのうち比較的粒径の大きなスラグをエアバッグと前記開口部との間で捕集する様になし、残部の比較的粒径の小さなスラグは、ガス流と共にエアバッグ内にに供給してガスの急速な冷却を阻止する様にしたエアバッグ装置である。即ち、インフレータ内の冷却フィルタ部材によるスラグ捕集を不完全なものとし、インフレータからの噴出ガス流中に、積極的にスラグを含有させる様にした点に大きな特徴を有している。
尚、上記比較的粒径の大きなスラグの捕集手段としては、スラグ冷却捕集用の冷し金部材を、前記ハウジングの外壁近傍部で且つ前記開口部から噴出するスラグ含有ガス流と接触する位置に配置し、該スラグ含有ガス流中の相対的に粒径の大きなスラグを前記冷し金部材に付着させて除去する方式がある。
【0017】
これにより、インフレータから噴出した高温のガスとインフレータ内部で意図的に捕集されなかった高温スラグの内、比較的粒径の大きなものは、エアバッグに到達する前に、インフレータ外部に配置された熱容量の大きな冷し金部材に衝突して、効率よく捕集され、冷却される。即ち、粒径の比較的大きな高温スラグ或いは溶融金属を含んだ重い高温スラグだけが冷し金部材の表面で固化して付着する事により捕集される。従って、バッグの損傷を引き起こす最大の原因となる粒径の大きなスラグ、即ち、粒径が大きく、その結果熱容量の大きな高温スラグをガスから分離し、バッグと触れる前に冷し金部材で除去する様にしている。そして、残りの熱容量の比較的小さい高温スラグは積極的にガスに同伴(伴流)させているのである。
【0018】
一方、ガスは冷し金部材に当たっても、冷し金部材の表面積は、インフレータ内に配置された冷却フィルタ部材に比べるとはるかに小さく、つまりガスとの伝熱面積が非常に小さいので、熱エネルギの損失が非常に小さい。加えて、前述した様にガス中には熱容量の小さな高温スラグを比較的多く同伴(伴流)しているため、この微細高温スラグが熱源となってガス温の低下を防ぎ、ガスの保有する内部エネルギ、つまりバッグの展開に必要な十分な圧力エネルギが、噴出ガス中に保有されたままバッグ中に流入する事になる。
【0019】
この結果、従来のインフレータに比べると、インフレータで発生するガスエネルギが効率的に活用される事になり、少ないガス発生剤で十分な展開圧が得られる事になる。換言すれば、ガス発生剤の量が同じであれば、より高い展開圧が得られるインフレータとなっており、従って本発明によれば、インフレータの小型化を一層促進することが可能となる。更に、ガス中の微細スラグの有する熱容量は、ガスの熱容量に比べて相当大きなものであるから、外界との接触により冷却されて温度の低下をきたすガスに熱補給を行うことになり、この結果、ガス温度とガス圧の急速な低下が阻止され、図6の実線で示した様に、エアバッグの緩衝材として有効に機能するMfs以上のガス流出速度が、長時間に亘って維持される事になる。
【0020】
又、本発明の他のものは、上記発明における開口部から噴出するスラグ含有ガスのスラグ保有量を2〜10gになる様にインフレータ内の冷却フィルタ部材の充填量を調整したものである。2gは、噴出ガス中にスラグを同伴させてスラグの熱容量を熱源として利用し、ガスの内部熱エネルギの増加という効果を有効に発揮させるために最低限必要な量である。一方10gを超えると、最早インフレータとして安全許容基準(スラグ中に含まれる有害成分の車室内放出許容基準)を満足できなくなる虞れが生じるからである。
【0021】
又、本発明の他のものは、上記発明における冷し金部材と開口部から噴出するスラグ含有ガスとの接触により、冷し金部材で捕集されるスラグ量が1〜2g,捕集効率で10〜30%となる様にしたものである。この範囲であれば、上記発明の効果を確実に享受できる一方、この範囲を超えると、噴出ガス中の熱源としてのスラグ同伴量が少なくなり、バッグを展開させ様とするガスの内部エネルギーの効率的増加につながり難く、又、上記範囲を下回る場合には、比較的熱容量の大きい大型スラグを完全には捕集できず、時にはバッグ損傷の虞れもあり得るからである。
【0022】
又、本発明の他のものは、前記冷し金部材の上端が、ハウジング外壁開口部の下端を通る水平軸を基準にして、上下方向に−45°〜+45°の範囲内に位置する様に、該冷し金部材を配置して冷し金部材と噴出ガス流との接触を行なわせる様にしたものである。噴出されるガスは、燃焼ガスとスラグとの混層流であるが、ミクロ的な観察では、粒子径の大きな大径のスラグほど混層流の下側を浮遊しながら流れており、ガス噴出後、大径のスラグほど手前側に落下する傾向にある事を考慮し、この大径スラグを確実に捕集するための冷し金部材の好適な配置として、前記角度が選定されている。又この範囲であれば、スラグ捕集効率をガス発生剤の種類と燃焼条件の変化に対応させて調整するに当たり、インフレータへの要求仕様を大きく変化させる事なく容易に対処できる事になる。尚、インフレータの小型化,軽量化の観点からは、−45°〜−20°の範囲内に設定する事が好ましい。
【0023】
又、本発明の他のものは、前記冷し金部材における噴出ガスとの接触面を粗面に形成したものであり、これにより、熱容量の比較的大きなスラグが表面に付着し易くする事ができ、スラグの捕集効果を上げることができる。又、その分、冷し金部材の配置面積の節約につながり、ひいては軽量化に資することになる。尚、粗面の形成方法としては、表面そのものを粗くする以外に表面に金網等を添設することによっても可能である。勿論、これらの手段に限定されるものではない。
【0024】
又、本発明の他のものは、前記冷し金部材における噴出ガスの接触面が、水平面から30°〜120°の傾斜角度を有する様にしたものであり、これによってバッグを展開させようとする高圧ガスの持つ熱エネルギーの損失を少なくして、バッグの展開のための仕事量に有効に変換させるためのものであり、特に、ガス流を適切に方向付けするという観点からは60°〜100°の傾斜角度とする事が好ましい。
【0025】
又、本発明の他のものは、前記冷し金部材を、ハウジング外壁開口部からの水平距離にして40mm以内の位置に取付配置する様にしたものであり、40mmを超える場合は、バッグとインフレータとの連結、つまりエアバッグ装置の組立が困難となるからである。
【0026】
又、本発明の他のものは、前記冷し金部材の配置形態として、冷し金部材を、ハウジング構造のサイドフランジに直接的に又はインフレータ・エアバッグ連結部材を介して間接的にサイドフランジに取り付ける様にしたものである。これにより、インフレータの小型化を更に容易にしている。
【0027】
又、本発明は、前記ガス発生剤として、発熱量が2000ジュール/g以上、好ましくは2000〜4500ジュール/gの非アジ化系の含窒素有機化合物を使用する場合に特に有効なものである。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るエアバッグ装置の要部を示すもので、エアバッグの展開した状態を示す要部断面説明図である。図1において、インフレータ1は内筒3と外筒4とを有する二重短管円筒状のハウジング2を備えており、ハウジング2の内部の内筒3内に点火室Pが形成され、又内筒3と外筒4の間には、燃焼室G,冷却フィルタ室Fが形成されている。尚、31は点火器、32はエンハンサである。
【0029】
燃焼室Gと冷却フィルタ室Fとの境界部には、インナーウォール5が配置され、冷却フィルタ室Fには冷却フィルタ部材6,7が配置されている。この場合、冷却フィルタ部材6で主に冷却効果を高め、冷却フィルタ部材7でスラグの捕集効果を上げるようにしている。又、点火室P,燃焼室G,冷却フィルタ室Fは、開口部8,9で連通され、更に冷却フィルタ室Fとインフレータ1の外部とは開口部10で連通されている。
【0030】
冷却フィルタ部材6,7の両者の装填量は、ガス発生剤としての非アジ化系ガス発生剤11が燃焼したときに発生するスラグ相当量の50〜70%程度だけ捕集できる容積分に設定されている。換言すると、開口部10から噴出するガスに、2〜10g程度のスラグが積極的に同伴されるように冷却フィルタ部材6,7の装填量が決定されている。
【0031】
ハウジング2のサイドフランジ12には、ハウジング2の外周面近傍に冷し金部材13が立設されている。この冷し金部材13は、後述する様に噴出ガス中の熱容量の大きなスラグを冷却捕集するものであるので、付着スラグによって容易に温度が上がらない様に、捕集予定スラグ量に対して充分大きな熱容量を有する様に設計されているが、表面積はそれほど大きくする必要はない。又、冷し金部材13の上端は、開口部10の下端を通る水平軸とほぼ一致している。
【0032】
次に、インフレータの作動を図1により説明する。衝突信号を受けて通電された点火器31の点火によって非アジ化系ガス発生剤11が燃焼する。発生した高温で且つ多量のスラグを含むガスは、冷却フィルタ部材6,7を通過して開口部10からバッグ15内に噴出される。この場合、冷却フィルタ部材6,7は、前述の様にガス発生剤11が燃焼したときに発生するスラグ相当量の50〜70%程度だけ捕集できる量しか装填されていない。即ち、開口部10を通過するガス中には積極的にスラグを2〜10g程度同伴させる構造となっている。このため、この状態のままのガスをバッグ15内に直接放出すれば、バッグ15を確実に損傷することになってしまう。
【0033】
そこで、図示のインフレータでは、インフレータ内部の冷却フィルタ部材6,7で意図的に捕集されなかった高温のスラグは、インフレータ外部にある熱容量の大きい冷し金部材13に衝突して効率よく冷却され、この時、比較的大径の溶融スラグ或いは溶融金属を含んだ大径スラグだけが冷し金部材13に付着し、固化することにより捕集される。即ち、エアバッグ15の損傷を引き起こす最大の原因となる熱容量の大きな大径スラグのみをガスから分離し、バッグ15に付着する前に冷し金部材13で除去する様に構成されている。そして、残りの比較的小径の熱容量の小さな高温のスラグは、ガスに依然として同伴(浮遊)されたままである。
【0034】
一方、ガスは冷し金部材13に当たっても、該冷し金部材13の表面積がインフレータ1内に配置された冷却フィルタ部材6,7よりもはるかに小さく、つまり伝熱面積が非常に小さいので、ガスからの熱移動は少なくエネルギの損失が非常に小さい。この事に加え、前述した様にガス中には熱容量の小さな(しかし乍らガスに比べて熱容量の大きな)微細な高温スラグを比較的多く同伴しているため、このガスに比べて熱容量の大きなスラグが熱源となってガス温の急激な低下を防ぎ、従って圧力低下も少なくてガスの保有エネルギ即ちバッグの展開に必要なエネルギを維持した状態となり、図6の実線で示した様な、緩衝機能を長時間に亘って維持できる事になる。
【0035】
この結果、ガス発生剤11の装填量が従来のインフレータに比べて少ない状態でも十分な展開圧が得られるインフレータとなっており、逆に言えば、ガス発生剤11の装填量が同じであれば、より高い展開圧が得られるインフレータである。従って本発明のインフレータは、小型化の要請に容易に対応することが可能である。
【0036】
冷し金部材13の配置構成としては、ハウジング2の外壁からの距離が最大40mmの範囲内でハウジング2から離れるにつれて、冷し金部材13の上端が低くなる様に設定すればよい。具体的には、図2に示す様に冷し金部材13の上端が開口部10を通る水平軸を基準にして上下方向に−45°〜+45°の範囲内、好ましくは−45°〜−20°の範囲内に存在する様に配置すればよい。
【0037】
これにより、ガス噴出後、前下がりに落下していく粒径の大きいスラグだけを効率よく捕集し、粒径の小さいスラグは積極的にガスに同伴させ、ガスには冷し金部材13による影響が殆ど及ばない様にする事ができる。又、この様な冷し金部材13は粒径の大きいスラグの捕集効率を適切に変更できる構成であるため、インフレータの種々の要求仕様に容易に対処できる汎用性の高いものとなる。又、冷し金部材13を開口部10からの水平距離にして40mm以内の位置に取付配置する限り、バッグとインフレータとの連結、つまりエアバッグ装置の組立上の問題が生じる事もない。
【0038】
又、図3に示す様に、冷し金部材13における噴出ガスの接触面13aが水平面から30°〜120°、好ましくは60°〜100°傾斜させ、開口部10からの噴出ガス流を適切に方向付けできる構成とする事により、バッグ15を展開させようとするガスの有する熱エネルギーの低下を避けて噴出ガスをバッグの展開のための仕事エネルギーに有効に変換させる事ができる。
【0039】
又、冷し金部材13としては、図1に示す様に、ハウジング2のサイドフランジ12に直接配置する以外に、インフレータ・バッグ連結部材を介して間接的にサイドフランジ12に取り付けても良い。図4及び図5(a)〜(c)における冷し金部材21,22,23,24がその例である。即ち、これらの冷し金部材21〜24はいずれも、図1におけるボルト16の押さえ金部材18と冷し金部材13とが丁度一体となった形態例であり、ボルト・ナット(25,26),(27,28),(29,30),(31,32)により、サイドフランジ12に取り付けられている。尚、33は補強布である。
【0040】
又、図4に示す冷し金部材21の断面形状は、L字形であるが、U字形として図5(a)に示す様にインフレータ1に近い側の立上がり部分を切り取った構成としたり、又、図5(b)に示す様にインフレータ1に遠い側の立上がり部分を切り取った構成としたり、更には図5(c)に示す様にU字形のままとする等、自由に変更可能である。更に、スラグ捕集部材としては、上述の冷し金部材の他に、他の形状構造のものを採用し、それをインフレータの開口部とエアバッグとの間に配置してもよい事は言うまでもない。
【0041】
又、図1のインフレータ1では、ガス発生剤11として非アジ化系のガス発生剤を使用する例を示したが、その中でも、即ちテトラゾール類,トリアゾール類,カルボンアミド類,ジシアンジアミド類,グアニジン類等々の今日までに提案されている各種の含窒素有機化合物であって、発熱量が2000ジュール/g以上の高発熱ガス発生剤を用いる場合には、これを従来の様に、インフレータ内で充分冷却してエアバッグ内に噴出させようとすると、多量の冷却フィルタ部材が必要になり、インフレータが大型化せざるを得ないが、本発明によれば、高温のスラグを同伴したままエアバッグ内に噴出させる事ができるから、インフレータの小型化が実現できる点で特に有利となる。
【0042】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、インフレータから噴出した高温のガスとインフレータ内部で意図的に捕集されなかった高温のスラグは、インフレータ外部に設置された熱容量の大きな冷し金部材等のスラグ捕集部材に衝突して、効率よく冷却捕集される事になる。この時、比較的粒径の大きな溶融スラグ或いは溶融金属を含んだ溶融スラグだけが冷し金部材に付着し、固化する事によって捕集されるので、バッグの損傷を引き起こす最大の原因となる粒径の大きなスラグをガスから分離し、バッグに到達する前に冷し金部材で除去される事になる。この結果、残部の粒径の比較的小さなスラグは、積極的にガスに浮遊同伴される事になる。
【0043】
一方、ガスは冷し金部材に衝突しても、冷し金部材の表面積がインフレータ内に配置された冷却フィルタ部材よりもはるかに小さく、つまりガスとの伝熱面積が非常に小さいので、ガスの熱エネルギの損失は非常に小さい。この事に加え、前述した様にガス中には粒径の小さいスラグを比較的多く浮遊同伴しているため、ガスに比して熱容量の大きな微細スラグが、言わば熱源となってガス温の低下を阻止し、圧力の低下を阻止するので、ガスのバッグの展開に必要なエネルギーを豊富に確保することができる。
【0044】
従って、ガス発生剤の装填量が、従来のインフレータに比べて少ない状態でも十分なバッグ展開圧が得られるインフレータとなっており、換言すれば、ガス発生剤の装填量が同じであれば、より高いバッグ展開圧のインフレータが得られる事になる。従って本発明に係るインフレータによれば、小型化の要請に容易に対応することができる。
【0045】
又、インフレータの開口部から噴出するスラグ含有ガス中のスラグ量を、2〜10gになる様に、インフレータ中の冷却フィルタ部材の量を調整すれば、更に一層上記効果が発揮され、エアバッグの安全許容基準(スラグ中に含まれる有害成分の車室内放出許容基準)をも十分に満足できるインフレータとする事ができる。
【0046】
更に、冷し金部材と開口部から噴出するスラグ含有ガスとの接触により、冷し金部材で捕集されるスラグ量が、1〜2gで捕集効率で10〜30%となる様に冷し金部材を設計すれば、前記効果は一層顕著になる。特に、比較的粒径の大きなスラグは完全に捕集できるので、バッグ損傷のおそれも確実に解消する事ができる。
【0047】
又、冷し金部材の上端が、ハウジング外壁開口部の下端を通る水平軸を基準にして上下方向に−45°〜+45°の範囲内に存在する様に配置する事により、該冷し金部材と噴出ガス流との接触確率を大となし、ガス噴出後、前下がりに落下していく粒径の大きなスラグを効率よく確実に捕集する事ができる。一方、ガスは、冷し金部材による冷却の影響が殆ど及ばず、高温高圧のエネルギを維持したままバッグ中に流入する。更に、インフレータも、種々の要求に容易に対処できる汎用性の高いものとすることができ、加えて、バッグとインフレータとの連結、つまりエアバッグ装置の組立上の問題が生じることもない。
【0048】
又、冷し金部材における噴出ガスとの接触面を粗面に形成する事により、その表面へのスラグ付着効率が高くなる。又、冷し金部材における噴出ガスの接触面を水平面から30°〜120°の傾斜角度を有する様になす事により、バッグを展開させようとするガスの有する熱エネルギをなるべくロスさせる事なく、噴出ガスをバッグの展開のための仕事エネルギに有効に変換させることができる。
【0049】
又、冷し金部材をハウジング外壁開口部からの水平距離にして40mm以内の位置に取付配置する事により、組立面でも何の心配のないインフレータとすることができる。更に、冷し金部材の配置形態として、冷し金部材を、ハウジング構造のサイドフランジに直接的に又はインフレータ・エアバッグ連結部材を介して間接的にサイドフランジに取り付ける事により、インフレータの小型化の要請に応えると共に組立作業の自由度も確保する事が可能となる。
【0050】
又、ガス発生剤として、発熱量が2000〜4500ジュール/gの発熱量が大きな非アジ化系ガス発生剤を使用しても、インフレータ内の冷却フィルタ部材の充填量を増加させる事なく小型・軽量のインフレータを得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るエアバッグ装置の構成及び作動を示す要部断面説明図である。
【図2】冷し金部材の配置範囲を開口部との関係で示す要部説明図である。
【図3】冷し金部材の傾斜配置状態を示す要部説明図である。
【図4】冷し金部材をインフレータ・バッグ連結部材を介してインフレータのサイドフランジに間接的に取り付ける構成を示す要部説明図である。
【図5】冷し金部材をインフレータに間接的に配置する変形例であり、(a)は冷し金部材として、断面U字形の部分のうち、インフレータに近い側の立上がり部分を切り取った構成、(b)は反対にインフレータに遠い側の立上がり部分を切り取った構成、(c)はU字形のままの構成をそれぞれ示す要部説明図である。
【図6】インフレータのガス流量の時間的変化を示すグラフであり、実線は本発明の例を示し、点線は従来例を示している。
【符号の説明】
1 インフレータ
2 ハウジング
3 内筒
4 外筒
5 インナーウォール
6,7 冷却フィルタ部材
8,9,10 開口部
11 ガス発生剤
12 サイドフランジ
13,21,22,23,24 冷し金部材
15 エアバッグ
25,27,29,31 ボルト
26,28,30,32 ナット
31 点火器
32 エンハンサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is an airbag device for ensuring the safety of a driver and an occupant from an impact caused by a collision accident of an automobile, etc., and in particular, the airbag deployment performance and the airbag damage prevention performance at the time of deployment. The present invention relates to an airbag device using an inflator based on an excellent novel concept.
[0002]
[Prior art]
The basic structure of a conventional inflator includes a gas generating agent that generates a high-pressure gas that is a working fluid for deploying an airbag, and an ignition that ignites the gas generating agent in order to burn and gasify the gas generating agent. And a cooling filter member for collecting slag, which is a high-temperature burning residue generated by the combustion of the gas generating agent, and cooling the gas at the same time. Ignition, followed by rapid combustion of the slag generating agent, and a relatively clean gas from which the slag has been removed from the generated high-pressure gas is ejected from the opening on the outer wall of the housing into the airbag, causing the bag to expand. I have to.
[0003]
Moreover, in the concrete structural design, consideration is given to ensure the functionality of unfolding the bag reliably. Specifically, the type and amount of the gas generating agent is determined in order to ensure the combustion state so as to reach a pressure that can overcome the atmospheric pressure and inflate the bag. To prevent the slag from directly hitting the bag and burning and melting the bag itself, the slag is prevented from flowing out of the inflator and the combustion gas is jetted into the bag after cooling. Here, it is the cooling filter member that plays the role of slag collection and gas cooling.
[0004]
In other words, in the conventional inflator, (1) design conditions are to remove slag as much as possible inside the inflator, and (2) to cool the gas to such an extent that it does not damage even if the blown gas hits the bag directly, An amount of cooling filter member sufficient to achieve this condition is disposed in the housing. In particular, in the conventional method using sodium azide as a gas generant, when sodium azide burns, sodium oxide that is extremely harmful to the human body and the environment is produced, so this harmful substance is contained in the slag. Yes. It is an important role of the filter member to remove the harmful substances as much as possible. For this purpose, a sufficient amount of the cooling filter member is disposed in the inflator. The ideas of (1) and (2) are the center of the inflator design concept even if the azide gas generating agent is changed to tetrazole or other nitrogen-containing organic compound type gas generating agents.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the incorporation of this sufficient amount of cooling filter member is inconvenient. That is, the pressure of the jet gas is reduced by collecting the slag and cooling the jet gas. This will be described based on FIG. 6 showing the relationship between the time (t) from the start to the end of the operation of the inflator and the mass velocity (g / sec, hereinafter referred to as “Mf”) of the jet gas. In all inflators, when the gas generant is ignited at time t0, Mf increases rapidly, and after reaching the maximum value (Mfp), decreases in a short time. Here, when the amount of the cooling filter member is larger than the amount of the gas generating agent and the jet gas is supercooled, it is necessary to obtain an appropriate development as shown by the one-dot chain line in the figure. The airbag deployment is completed without reaching the reference gas mass flow rate (Mfs), and the airbag is incompletely deployed. On the other hand, in the conventional general example (illustrated by a dotted line in the figure) in which sufficient gas generant is loaded, it is designed so that Mf exceeding Mfs can be obtained against cooling by the cooling filter member. Yes. The period (t1) exceeding Mfs indicates that the airbag is in a predetermined deployment state, but the predetermined deployment time (t1) of the airbag is relatively short. However, if a high gas mass velocity (Mf) is obtained from the initial stage (shown by the solid line in the figure), the time (t2) exceeding the reference value (Mfs) becomes relatively long, and stable airbag deployment can be obtained. I understand that
[0006]
Therefore, as shown by the solid line, it can be said that an inflator that can quickly deploy the airbag at a high pressure and maintain a flow rate of Mfs or higher that can effectively function as an airbag for a long time is preferable. Therefore, as a measure for realizing this preferred form, a measure using a large amount of gas generating agent can be considered, but this measure is not preferable because it leads to an increase in the size of the inflator.
[0007]
An increase in the amount of gas generating agent appears as an increase in the amount of slag generation. If the housing capacity is kept constant, the cooling filter member will decrease by the amount of increase in the gas generating agent. Cannot be sufficiently removed, and the bag is likely to be thermally damaged. Especially for inflators, there is a strong demand for downsizing and weight reduction, and there is always a desire to develop a bag with a larger capacity with the smallest possible inflator, so the capacity of the housing is reduced. The direction is trend.
[0008]
On the other hand, measures to improve the slag removal efficiency of the cooling filter member can be considered for this problem, but it is not easy to develop a cooling filter member that enhances the slag removal efficiency while maintaining good combustion conditions. .
[0009]
As another measure, a gas generating agent having a smaller amount of generated slag even if the amount of gas generated is the same, or more positively adopting a gas generating agent having a small amount of generated slag and a large amount of generated gas. In other words, various measures for improving the gas generating agent itself have been proposed. However, there is another problem in this case. That is, a gas generating agent having a large gas generation amount generally has a large calorific value, and it is difficult to achieve a cooling balance, and it is difficult to ensure appropriate combustion conditions. It is not easy to develop the gas generating agent itself because a part of the member may flow out to cause significant damage to the bag.
[0010]
On the other hand, when the gas generating agent is limited to those other than azide, there is a situation that the harmfulness of slag is significantly reduced. That is, in the case of non-azide gas generating agents that use nitrogen-containing organic compounds such as tetrazoles, which are being developed and put to practical use in recent years, as fuels and alkali metal or alkaline earth metal oxidants, it is unavoidable. The carbon dioxide gas generated in the oxidant and the metal oxide derived from the oxidant react to produce a carbonate, which is rendered harmless.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to solve the above-mentioned problems all at once, and the airbag deployment performance and airbag damage during deployment while being small in size. It is in providing an inflator having excellent prevention performance.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present inventors first studied from various viewpoints a method for increasing Mf without changing the amount of the gas generating agent, but from the viewpoint of increasing the amount of the gas generating agent. . Microscopic observations were also made when heat damage occurred in the bag.
[0013]
As a result, conventionally, it is considered that the cause of the bag damage exists in the point where the high temperature gas itself or mainly the high temperature gas directly hits the bag. As a solution to this problem, various devices for reducing the temperature of the gas are performed. It has become common sense, but it turns out that the common sense is not always true.
[0014]
In other words, since the gas itself has a small heat capacity, even if high-temperature gas directly hits the bag, heat concentration is difficult to occur and the bag expands before it affects the bag due to heat transfer from the high-temperature gas, and then immediately forms on the bag. It was found that there was no particular problem when it was released from the vent hole. Rather, it has been found that the cause of damage is high-temperature molten slag having a large heat capacity, and the heavier, that is, the slag having a relatively large particle size, is more likely to cause thermal damage to the airbag.
[0015]
Therefore, the present inventors overturned the conventional idea that the layout design of the filter member has been made for the purpose of limiting the slag discharge allowable amount to, for example, 2 g or less. The energy of the slag is positively utilized for the bag development by discharging with it to obtain a large value of Mf, and the high-temperature slag with relatively large particles which damages the bag as described above, that is, the airbag and the inflator Can be solved all at once, and as described above, slag can be generated even in non-azide gas generating agents. Taking advantage of the low hazards (advantages) of the present invention, it was concluded that it was suitable for practical use from a safety standpoint, and the present invention was completed.
[0016]
That is, the air bag apparatus of the present invention for achieving the above object cools and collects an air bag, a gas generating agent for deploying the air bag, gas generated by combustion of the gas generating agent, and slag. An air bag apparatus comprising a cooling filter member and an inflator in which an igniter for igniting the gas generating agent is housed in a housing, wherein the cooling filter member in the inflator is only a part of the generated slag. The remaining portion of the slag is ejected into the airbag from the opening formed in the housing, and a relatively large slag of the ejected slag is formed between the airbag and the opening. The remaining slag with a relatively small particle size is fed into the airbag together with the gas flow to prevent rapid cooling of the gas. It is. That is, the present invention has a great feature in that the slag collection by the cooling filter member in the inflator is incomplete and the slag is positively contained in the gas flow ejected from the inflator.
As a means for collecting the slag having a relatively large particle size, a cooling metal member for cooling and collecting slag is brought into contact with a slag-containing gas flow ejected from the opening near the outer wall of the housing. There is a method of disposing slag having a relatively large particle size in the slag-containing gas flow to be attached to the cooling metal member and removing it.
[0017]
As a result, among the high-temperature gas ejected from the inflator and the high-temperature slag that was not intentionally collected inside the inflator, those having a relatively large particle size were placed outside the inflator before reaching the airbag. It collides with a cooling metal member having a large heat capacity, and is efficiently collected and cooled. That is, only high-temperature slag having a relatively large particle size or heavy high-temperature slag containing molten metal is collected by being cooled and solidified on the surface of the gold member. Therefore, a large particle size slag that causes damage to the bag, that is, a large particle size, and consequently a high temperature slag having a large heat capacity, is separated from the gas and removed with a cooling metal member before touching the bag. Like. The remaining high-temperature slag with a relatively small heat capacity is actively accompanied (wake) by the gas.
[0018]
On the other hand, even if the gas hits the cooling metal member, the surface area of the cooling metal member is much smaller than that of the cooling filter member arranged in the inflator, that is, the heat transfer area with the gas is very small. The loss of is very small. In addition, as described above, since a relatively large amount of high-temperature slag with a small heat capacity is accompanied (wake) in the gas, the fine high-temperature slag serves as a heat source to prevent the gas temperature from decreasing and the gas is retained. Internal energy, that is, sufficient pressure energy necessary for the deployment of the bag, flows into the bag while being retained in the jet gas.
[0019]
As a result, compared with the conventional inflator, the gas energy generated in the inflator is efficiently utilized, and a sufficient deployment pressure can be obtained with a small amount of gas generating agent. In other words, if the amount of the gas generating agent is the same, the inflator can obtain a higher deployment pressure. Therefore, according to the present invention, it is possible to further promote the downsizing of the inflator. Furthermore, since the heat capacity of the fine slag in the gas is considerably larger than the heat capacity of the gas, heat is replenished to the gas that is cooled by contact with the outside world and causes a decrease in temperature. The rapid decrease in the gas temperature and the gas pressure is prevented, and as shown by the solid line in FIG. 6, the gas outflow rate of Mfs or higher that effectively functions as a cushioning material for the airbag is maintained for a long time. It will be a thing.
[0020]
In another aspect of the present invention, the filling amount of the cooling filter member in the inflator is adjusted so that the slag retention amount of the slag-containing gas ejected from the opening in the above invention is 2 to 10 g. 2 g is a minimum amount necessary for effectively exhibiting the effect of increasing the internal heat energy of the gas by using the heat capacity of the slag as a heat source by entraining the slag in the jet gas. On the other hand, if it exceeds 10 g, there is a possibility that the safety permissible standard (the permissible standard for releasing harmful components contained in the slag) may no longer be satisfied as an inflator.
[0021]
In addition, according to another aspect of the present invention, the amount of slag collected by the cooling metal member by the contact between the cooling metal member and the slag-containing gas ejected from the opening in the above invention is 1 to 2 g, and the collection efficiency 10 to 30%. If it is within this range, the effects of the above invention can be surely enjoyed. On the other hand, if this range is exceeded, the amount of slag entrained as a heat source in the jet gas is reduced, and the efficiency of the internal energy of the gas used to expand the bag This is because large slag having a relatively large heat capacity cannot be completely collected, and sometimes the bag may be damaged.
[0022]
According to another aspect of the present invention, the upper end of the cooling member is positioned in a range of −45 ° to + 45 ° in the vertical direction with respect to a horizontal axis passing through the lower end of the housing outer wall opening. Further, the cooling metal member is arranged so that the cooling metal member is brought into contact with the jet gas flow. The gas to be ejected is a mixed layer flow of combustion gas and slag, but in microscopic observation, the larger diameter slag flows while floating below the mixed layer flow, and after gas ejection, Considering that the larger diameter slag tends to fall to the near side, the angle is selected as a suitable arrangement of the cooling member for reliably collecting the larger diameter slag. In this range, when adjusting the slag collection efficiency in accordance with changes in the type of gas generating agent and the combustion conditions, it is possible to easily cope with the required specifications for the inflator without greatly changing. In addition, from the viewpoint of reducing the size and weight of the inflator, it is preferable to set within a range of −45 ° to −20 °.
[0023]
In another aspect of the present invention, the contact surface with the jet gas in the cooling metal member is formed to be a rough surface, so that slag having a relatively large heat capacity can easily adhere to the surface. It is possible to increase the slag collecting effect. In addition, the arrangement area of the cooling metal member is saved correspondingly, thereby contributing to weight reduction. The rough surface can be formed by adding a metal mesh or the like to the surface in addition to roughening the surface itself. Of course, it is not limited to these means.
[0024]
Another aspect of the present invention is such that the jet gas contact surface of the chill member has an inclination angle of 30 ° to 120 ° with respect to the horizontal plane, so that the bag is developed. In order to reduce the loss of heat energy of the high-pressure gas to be effectively converted into work for the deployment of the bag, in particular, from the viewpoint of appropriately directing the gas flow 60 ° to A tilt angle of 100 ° is preferable.
[0025]
In another embodiment of the present invention, the cooling member is mounted and disposed at a position within 40 mm in the horizontal distance from the opening on the outer wall of the housing. This is because it becomes difficult to connect the inflator, that is, to assemble the airbag device.
[0026]
Further, according to another aspect of the present invention, as the arrangement form of the cooling metal member, the cooling metal member is directly connected to the side flange of the housing structure or indirectly through the inflator / airbag connecting member. It is intended to be attached to. This further facilitates downsizing of the inflator.
[0027]
The present invention is particularly effective when a non-azidized nitrogen-containing organic compound having a calorific value of 2000 Joules / g or more, preferably 2000-4500 Joules / g, is used as the gas generating agent. .
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a main part of an airbag device according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional explanatory view of a main part showing a state where the airbag is deployed. In FIG. 1, an inflator 1 includes a double short tube cylindrical housing 2 having an inner cylinder 3 and an outer cylinder 4, and an ignition chamber P is formed in the inner cylinder 3 inside the housing 2. A combustion chamber G and a cooling filter chamber F are formed between the cylinder 3 and the outer cylinder 4. In addition, 31 is an igniter and 32 is an enhancer.
[0029]
An inner wall 5 is disposed at the boundary between the combustion chamber G and the cooling filter chamber F, and cooling filter members 6 and 7 are disposed in the cooling filter chamber F. In this case, the cooling effect is mainly enhanced by the cooling filter member 6 and the slag collecting effect is enhanced by the cooling filter member 7. The ignition chamber P, the combustion chamber G, and the cooling filter chamber F communicate with each other through the openings 8 and 9, and the cooling filter chamber F and the outside of the inflator 1 communicate with each other through the opening 10.
[0030]
The loading amount of both the cooling filter members 6 and 7 is set to a volume capable of collecting only about 50 to 70% of the slag equivalent generated when the non-azide gas generating agent 11 as the gas generating agent burns. Has been. In other words, the loading amount of the cooling filter members 6 and 7 is determined so that about 2 to 10 g of slag is positively accompanied by the gas ejected from the opening 10.
[0031]
A cooling metal member 13 is erected on the side flange 12 of the housing 2 in the vicinity of the outer peripheral surface of the housing 2. Since this chill member 13 cools and collects slag having a large heat capacity in the jet gas as will be described later, the slag member 13 can be used for the amount of slag to be collected so that the temperature does not easily rise due to the attached slag. Although designed to have a sufficiently large heat capacity, the surface area need not be so large. Further, the upper end of the cooling metal member 13 substantially coincides with the horizontal axis passing through the lower end of the opening 10.
[0032]
Next, the operation of the inflator will be described with reference to FIG. The non-azide gas generating agent 11 is combusted by the ignition of the igniter 31 energized in response to the collision signal. The generated high-temperature gas containing a large amount of slag passes through the cooling filter members 6 and 7 and is ejected from the opening 10 into the bag 15. In this case, the cooling filter members 6 and 7 are loaded with an amount capable of collecting only about 50 to 70% of the amount corresponding to the slag generated when the gas generating agent 11 burns as described above. In other words, the gas passing through the opening 10 is positively accompanied by about 2 to 10 g of slag. For this reason, if the gas in this state is directly discharged into the bag 15, the bag 15 is surely damaged.
[0033]
Therefore, in the illustrated inflator, the high-temperature slag that was not intentionally collected by the cooling filter members 6 and 7 inside the inflator collides with the cooling member 13 having a large heat capacity outside the inflator and is efficiently cooled. At this time, only the relatively large-diameter molten slag or the large-diameter slag containing the molten metal cools, adheres to the metal member 13, and is collected by solidifying. That is, only the large-diameter slag having a large heat capacity that causes the damage to the airbag 15 is separated from the gas, cooled before being attached to the bag 15, and removed by the metal member 13. The remaining hot slag with a relatively small diameter and a small heat capacity is still entrained (floating) in the gas.
[0034]
On the other hand, even if the gas hits the cooling metal member 13, the surface area of the cooling metal member 13 is much smaller than the cooling filter members 6 and 7 arranged in the inflator 1, that is, the heat transfer area is very small. There is little heat transfer from the gas and very little energy loss. In addition to this, as described above, the gas has a relatively large amount of fine high-temperature slag with a small heat capacity (but with a large heat capacity compared to the gas), so that the heat capacity is large compared to this gas. The slag acts as a heat source to prevent a sudden drop in the gas temperature, and thus the pressure drop is small and the gas holding energy, that is, the energy necessary for the deployment of the bag is maintained, and the buffer as shown by the solid line in FIG. The function can be maintained for a long time.
[0035]
As a result, the inflator can obtain a sufficient deployment pressure even when the loading amount of the gas generating agent 11 is smaller than that of the conventional inflator. In other words, if the loading amount of the gas generating agent 11 is the same. The inflator can obtain a higher deployment pressure. Therefore, the inflator of the present invention can easily meet the demand for downsizing.
[0036]
The arrangement of the cooling metal member 13 may be set such that the upper end of the cooling metal member 13 becomes lower as the distance from the outer wall of the housing 2 is within a range of 40 mm at the maximum and the distance from the housing 2 increases. Specifically, as shown in FIG. 2, the upper end of the cooling metal member 13 is vertically within a range of −45 ° to + 45 °, preferably −45 ° to −45 ° with respect to the horizontal axis passing through the opening 10. What is necessary is just to arrange | position so that it may exist in the range of 20 degrees.
[0037]
Thereby, after gas ejection, only the slag with a large particle diameter that falls to the front lowering is efficiently collected, and the slag with a small particle diameter is actively entrained in the gas, and the gas is cooled by the metal member 13 The influence can be made almost unaffected. In addition, since the cooling member 13 has a configuration capable of appropriately changing the collection efficiency of slag having a large particle size, it has high versatility that can easily cope with various required specifications of the inflator. Further, as long as the cooling member 13 is mounted and disposed at a position within 40 mm in the horizontal distance from the opening 10, there is no problem in connection between the bag and the inflator, that is, in assembling the airbag device.
[0038]
As shown in FIG. 3, the jet gas contact surface 13a of the cooling metal member 13 is inclined 30 ° to 120 °, preferably 60 ° to 100 ° with respect to the horizontal plane, so that the jet gas flow from the opening 10 is appropriately By adopting a configuration in which the gas can be directed to the bag 15, it is possible to effectively convert the jet gas into work energy for developing the bag while avoiding a decrease in thermal energy of the gas that is intended to expand the bag 15.
[0039]
Further, as shown in FIG. 1, the cooling member 13 may be indirectly attached to the side flange 12 via an inflator / bag connecting member, instead of being directly disposed on the side flange 12 of the housing 2. The cooling member 21, 22, 23, 24 in FIG.4 and FIG.5 (a)-(c) is the example. That is, each of these cooling metal members 21 to 24 is a form example in which the holding metal member 18 of the bolt 16 and the cooling metal member 13 in FIG. 1 are just integrated, and the bolt and nut (25, 26). ), (27, 28), (29, 30), (31, 32). Reference numeral 33 denotes a reinforcing cloth.
[0040]
Further, the cross-sectional shape of the cooling member 21 shown in FIG. 4 is L-shaped, but the U-shaped configuration is such that the rising portion near the inflator 1 is cut off as shown in FIG. As shown in FIG. 5 (b), it is possible to change freely, such as a configuration in which the rising portion on the side far from the inflator 1 is cut off, or a U-shape as shown in FIG. 5 (c). . Furthermore, as a slag collecting member, in addition to the cooling metal member described above, a member having another shape structure may be adopted and disposed between the opening of the inflator and the airbag. Yes.
[0041]
In the inflator 1 shown in FIG. 1, an example in which a non-azidized gas generant is used as the gas generant 11 is shown. Among them, tetrazole, triazole, carbonamide, dicyandiamide, and guanidine are shown. In the case of using various exothermic nitrogen-containing organic compounds proposed to date and using a highly exothermic gas generating agent having a calorific value of 2000 Joules / g or more, it is sufficient in an inflator as in the prior art. If the air is cooled and ejected into the airbag, a large amount of cooling filter members are required, and the inflator must be increased in size. However, according to the present invention, the air bag is accompanied by high-temperature slag. Therefore, it is particularly advantageous in that the inflator can be miniaturized.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the high-temperature gas ejected from the inflator and the high-temperature slag that was not intentionally collected inside the inflator are the cooling metal members having a large heat capacity installed outside the inflator, etc. It collides with the slag collecting member and is cooled and collected efficiently. At this time, only the molten slag having a relatively large particle size or the molten slag containing molten metal is collected by cooling and adhering to the metal member and solidifying, so that the largest cause of damage to the bag The large diameter slag is separated from the gas, cooled before reaching the bag, and removed by the gold member. As a result, the remaining slag having a relatively small particle size is positively entrained in the gas.
[0043]
On the other hand, even if the gas collides with the cooling metal member, the surface area of the cooling metal member is much smaller than that of the cooling filter member disposed in the inflator, that is, the heat transfer area with the gas is very small. The loss of heat energy is very small. In addition to this, as described above, a relatively large amount of slag with a small particle size is suspended in the gas, so fine slag, which has a large heat capacity compared to the gas, acts as a heat source and lowers the gas temperature. And the pressure drop is prevented, so that abundant energy necessary for deploying the gas bag can be secured.
[0044]
Therefore, it is an inflator that can obtain a sufficient bag deployment pressure even when the loading amount of the gas generating agent is smaller than that of the conventional inflator, in other words, if the loading amount of the gas generating agent is the same, An inflator with a high bag deployment pressure can be obtained. Therefore, according to the inflator of the present invention, it is possible to easily meet the demand for downsizing.
[0045]
Moreover, if the amount of the cooling filter member in the inflator is adjusted so that the amount of slag in the slag-containing gas ejected from the opening of the inflator is 2 to 10 g, the above effect can be further exhibited. It is possible to provide an inflator that can sufficiently satisfy safety tolerance standards (acceptance standards for harmful components contained in slag in the vehicle interior).
[0046]
Further, the contact between the cooling metal member and the slag-containing gas ejected from the opening causes the amount of slag collected by the cooling metal member to be 1 to 2 g, so that the collection efficiency is 10 to 30%. If the metal member is designed, the above effect becomes more remarkable. In particular, since slag having a relatively large particle diameter can be completely collected, the possibility of bag damage can be reliably eliminated.
[0047]
Further, the cooling metal member is arranged so that the upper end of the cooling metal member is in the range of −45 ° to + 45 ° in the vertical direction with respect to the horizontal axis passing through the lower end of the housing outer wall opening. The contact probability between the member and the jet gas flow is made large, and a large-sized slag falling downward after the gas jet can be efficiently and reliably collected. On the other hand, the gas is hardly affected by the cooling by the cooling metal member, and flows into the bag while maintaining high-temperature and high-pressure energy. Furthermore, the inflator can also be made highly versatile that can easily cope with various requirements, and in addition, there is no problem in connection between the bag and the inflator, that is, the assembly of the airbag device.
[0048]
Further, by forming the contact surface with the jet gas in the cooling metal member as a rough surface, the efficiency of attaching slag to the surface is increased. Moreover, by making the contact surface of the jet gas on the cooling metal member to have an inclination angle of 30 ° to 120 ° with respect to the horizontal plane, the jet gas can be blown out without losing as much heat energy as possible of the gas to be deployed in the bag. Gas can be effectively converted into work energy for bag deployment.
[0049]
Further, by mounting and arranging the cooling metal member at a position within 40 mm in the horizontal distance from the opening on the outer wall of the housing, an inflator can be obtained without any concern on the assembly surface. Further, as a cooling member arrangement form, the cooling member can be reduced in size by attaching the cooling member directly to the side flange of the housing structure or indirectly through the inflator / airbag connecting member. It is possible to meet the demands of the assembly and to secure the freedom of assembly work.
[0050]
Even if a non-azidized gas generating agent having a large calorific value of 2000 to 4500 joules / g is used as the gas generating agent, it is small without increasing the filling amount of the cooling filter member in the inflator. A lightweight inflator can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of a main part showing the configuration and operation of an airbag apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a main part explanatory view showing the arrangement range of cooling metal members in relation to the opening.
FIG. 3 is a main part explanatory view showing an inclined arrangement state of a cooling metal member.
FIG. 4 is a main part explanatory view showing a configuration in which a cooling metal member is indirectly attached to a side flange of an inflator via an inflator / bag connecting member.
FIG. 5 is a modified example in which the cooling metal member is indirectly arranged on the inflator, and (a) is a configuration in which a rising part on the side close to the inflator is cut out from the U-shaped part as the cooling metal member. (B) is the structure which cut off the rising part on the side far from an inflator, and (c) is principal part explanatory drawing which respectively shows the structure with a U-shape.
FIG. 6 is a graph showing a temporal change in the gas flow rate of the inflator, in which a solid line indicates an example of the present invention and a dotted line indicates a conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Inflator
2 Housing
3 inner cylinder
4 outer cylinder
5 Inner wall
6,7 Cooling filter member
8, 9, 10 opening
11 Gas generating agent
12 Side flange
13, 21, 22, 23, 24 Cooling member
15 airbag
25, 27, 29, 31 bolts
26, 28, 30, 32 Nut
31 Igniter
32 Enhancer

Claims (6)

エアバッグ(15)と、これを展開させるためのガス発生剤(11)、該ガス発生剤(11)の燃焼により発生するガス及びスラグの冷却と捕集を行う冷却フィルタ部材(6,7)、該ガス発生剤(11)を発火させるための点火器(31)を夫々ハウジング(2)内に内蔵したインフレータ(1)とを備えてなるエアバッグ装置であって、
前記インフレータ(1)内の冷却フィルタ部材(6,7)は前記発生スラグの一部のみを捕集し、該スラグの残部は前記ハウジング(2)に形成された開口部(10)からエアバッグ内に噴出する様になし、
前記噴出ガス中に含有されるスラグのうち比較的粒径の大きなスラグを、前記開口部(10)とエアバッグ(15)との間に配置したスラグ捕集部材(13)で捕集し、
前記スラグ捕集部材は、前記ハウジング(2)の外壁近傍部で且つ前記開口部(10)から噴出するスラグ含有ガス流と接触する位置に配置された冷し金部材(13)であり、
前記冷し金部材(13)において、冷却捕集されるスラグ量が1〜2gとなり、且つ、前記開口部(10)から噴出するスラグ含有ガス中のスラグを捕集する効率が10〜30%となるよう、前記冷し金部材(13)と前記開口部(10)から噴出するスラグ含有ガスとを接触させるために、前記冷し金部材(13)の上端が、ハウジング(2)の開口部(10)の下端を通る水平軸を基準にして上下方向に−45°〜−20°の範囲内に存在する様に配置されてなり、
前記噴出ガス中の相対的に粒径の小さな残部のスラグは、ガス流と共にエアバッグ内に供給してガスの急速な冷却を阻止する様にした事を特徴とするエアバッグ装置。
Airbag (15), gas generating agent (11) for deploying the airbag, and cooling filter members (6, 7) for cooling and collecting the gas and slag generated by combustion of the gas generating agent (11) And an inflator (1) in which an igniter (31) for igniting the gas generating agent (11) is housed in a housing (2), respectively,
The cooling filter members (6, 7) in the inflator (1) collect only a part of the generated slag, and the remaining portion of the slag is an air bag through an opening (10) formed in the housing (2). No way to erupt inside,
Of the slag contained in the jet gas, slag having a relatively large particle size is collected by a slag collecting member (13) disposed between the opening (10) and the airbag (15),
The slag collecting member is a cooling metal member (13) disposed near the outer wall of the housing (2) and at a position in contact with the slag-containing gas flow ejected from the opening (10).
In the cooling member (13), the amount of slag to be cooled and collected is 1 to 2 g, and the efficiency of collecting slag in the slag-containing gas ejected from the opening (10) is 10 to 30%. In order to bring the cooling metal member (13) into contact with the slag-containing gas ejected from the opening (10 ), the upper end of the cooling metal member (13) is the opening of the housing (2). It is arranged so as to exist in the range of −45 ° to −20 ° in the vertical direction with respect to the horizontal axis passing through the lower end of the portion (10),
The air bag apparatus characterized in that the remaining slag having a relatively small particle diameter in the jet gas is supplied into the air bag together with the gas flow to prevent rapid cooling of the gas.
前記冷し金部材(13)における噴出ガスの接触面が水平面から30°〜120°の傾斜角度を有するものである請求項1に記載のエアバッグ装置。  The airbag apparatus according to claim 1, wherein a contact surface of the jet gas in the cooling metal member (13) has an inclination angle of 30 ° to 120 ° from a horizontal plane. 前記冷し金部材(13)の傾斜角度が、60〜100°の範囲のものである請求項1又は2に記載のエアバッグ装置。  The airbag apparatus according to claim 1 or 2, wherein an inclination angle of the cooling metal member (13) is in a range of 60 to 100 °. 前記冷し金部材(13)がハウジング(2)の開口部(10)からの水平距離にして40mm以内の位置に取付配置されたものである請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のエアバッグ装置。  The cooling metal member (13) is mounted and arranged at a position within 40 mm as a horizontal distance from the opening (10) of the housing (2). The airbag apparatus as described. 前記冷し金部材(13)は、ハウジング構造(2)のサイドフランジ(12)に直接的に又はインフレータ・エアバッグ連結部材(16,17)を介して間接的に該サイドフランジ(12)に取り付けられたものである請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のエアバッグ装置。  The cooling member (13) is directly connected to the side flange (12) of the housing structure (2) or indirectly to the side flange (12) via the inflator / airbag connecting members (16, 17). The airbag device according to any one of claims 1 to 4, wherein the airbag device is attached. 前記ガス発生剤(11)が、発熱量が2000ジュール/g以上の非アジ化系のガス発生剤である請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のエアバッグ装置。  The airbag apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the gas generating agent (11) is a non-azidized gas generating agent having a calorific value of 2000 Joules / g or more.
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