ガス発生器
【課題】伝火薬による火炎エネルギーの伝達が好適に制御可能であるとともに、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率を高く維持することができるガス発生器を提供する。
【解決手段】ガス発生器１Ａは、底板部１１および天板部２１によって両端が閉塞された短尺円筒状のハウジングと、底板部１１に取付けられた点火器３０と、点火器３０によって着火される伝火薬３４が収容された有底筒状の単一の部材からなるエンハンサカップ４０と、ガス発生剤５１が収容された燃焼室５０を囲うように配置されたフィルタ５５とを備える。エンハンサカップ４０は、薄肉の脆弱部４２ａと厚肉の非脆弱部４２ｂ，４２ｃとをその側壁部４２に有している。ガス噴出口２３は、脆弱部４２ａよりも天板部２１寄りの位置に配設され、脆弱部４２ａは、点火器３０の天板部２１側の端部よりも底板部１１寄りの位置に配設されている。
【解決手段】ガス発生器１Ａは、底板部１１および天板部２１によって両端が閉塞された短尺円筒状のハウジングと、底板部１１に取付けられた点火器３０と、点火器３０によって着火される伝火薬３４が収容された有底筒状の単一の部材からなるエンハンサカップ４０と、ガス発生剤５１が収容された燃焼室５０を囲うように配置されたフィルタ５５とを備える。エンハンサカップ４０は、薄肉の脆弱部４２ａと厚肉の非脆弱部４２ｂ，４２ｃとをその側壁部４２に有している。ガス噴出口２３は、脆弱部４２ａよりも天板部２１寄りの位置に配設され、脆弱部４２ａは、点火器３０の天板部２１側の端部よりも底板部１１寄りの位置に配設されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗員保護装置に組み込まれるガス発生器に関し、より特定的には、自動車のステアリングホイール等に搭載されるエアバッグ装置に組み込まれるガス発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の乗員の保護の観点から、乗員保護装置であるエアバッグ装置が普及している。エアバッグ装置は、車両等衝突時に生じる衝撃から乗員を保護する目的で装備されるものであり、車両等衝突時に瞬時にエアバッグを膨張および展開させることにより、エアバッグがクッションとなって乗員の体を受け止めるものである。
【０００３】
ガス発生器は、このエアバッグ装置に組み込まれ、車両等衝突時にコントロールユニット（作動器）からの通電によって点火器（スクイブ）を発火し、点火器において生じる火炎によりガス発生剤を燃焼させて多量のガスを瞬時に発生させ、これによりエアバッグを膨張および展開させる機器である。なお、エアバッグ装置は、たとえば自動車のステアリングホイールやインストゥルメントパネル等に装備される。
【０００４】
ガス発生器には、種々の構造のものが存在するが、特にステアリングホイール等に装備される運転席側エアバッグ装置に好適に利用されるガス発生器として、いわゆるディスク型ガス発生器がある。ディスク型ガス発生器は、軸方向の両端が閉塞された短尺円筒状のハウジングを有し、ハウジングの周壁にガス噴出口が設けられるとともに、ハウジングの内部に位置する点火器の周囲を囲うようにガス発生剤が、またガス発生剤の周囲をさらに囲うようにフィルタが、それぞれハウジングの内部に収容されてなるものである。
【０００５】
このディスク型ガス発生器においては、点火器にて生じた火炎によって確実にガス発生剤が着火されることとなるように、ガス発生剤が収容された燃焼室と点火器との間に燃焼促進剤としての伝火薬（エンハンサ）が配置されることが一般的である。通常、伝火薬は、エンハンサカップまたはエンハンサホルダと呼ばれるカップ状部材の内部に設けられた伝火室に収容され、この伝火室が点火器の点火部（スクイブカップ）に面することとなるように、上記カップ状部材が燃焼室内に突出した状態で配置される。このような構成のガス発生器が開示された文献として、たとえば特開２００２−３７０６０７号公報（特許文献１）や、特開２００８−１８３９３９号公報（特許文献２）等がある。
【０００６】
ここで、ガス発生器においては、エアバッグの膨張および展開に適した所望のガス出力が得られるように、ガス発生剤の燃焼が所望の燃焼特性を示すように設計されていることが重要である。そのためには、点火器にて生じた火炎エネルギーが制御性よくガス発生剤に伝達されることが重要であり、特に伝火薬による火炎エネルギーの伝達を制御することが重要である。
【０００７】
このため、上述の特許文献１に開示のガス発生器においては、たとえばステンレス合金製等の機械的強度の高いエンハンサホルダを使用し、このエンハンサホルダの所定位置に所定の大きさの開口を設けることにより、伝火薬の燃焼による火炎エネルギーの伝達を制御することとしている。
【０００８】
しかしながら、上述のように開口を有するエンハンサホルダを使用した場合には、振動等によって伝火薬が燃焼室に移動したりガス発生剤が伝火室に移動したりすることを防止するために、シール部材によって開口を閉塞しておくことが必要である。通常、この開口を閉塞するシール部材としては、片面に粘着部材が塗布されたアルミニウム箔が使用されるが、このアルミニウム箔は非常に薄くその取扱いが困難であり、製造工程が煩雑になる問題がある。
【０００９】
また、近年、自動車の軽量化がますます重要な課題となっているが、上述のようにステンレス合金製等の機械的強度の高いエンハンサホルダを使用した場合には、エンハンサホルダの重量が重くなり、ガス発生器全体としての重量が増加してしまう問題も有している。
【００１０】
加えて、上述した特許文献１に開示される如くのエンハンサホルダを用いた場合には、伝火薬が着火した場合にもエンハンサホルダの頂壁部の少なくとも一部が残存する構成であるため、当該部分によって火炎エネルギーの伝達が阻害されてガス発生剤の着火遅れが生じ、ガス発生器の作動時におけるガス出力の遅延が生じてしまう問題がある。
【００１１】
さらには、特に、上述した特許文献１の図５に記載されている如くのエンハンサホルダのように、周方向および軸方向に沿って部分的に孔が設けられた形態を採用した場合には、伝火薬の火炎エネルギーが孔から直線的に伝わることでガス発生剤の一部分に対して火炎エネルギーが集中して伝達されることになってしまうため、火炎エネルギーを受け取るガス発生剤の状態により燃焼特性が大きく変化し、結果としてガス出力に大きなばらつきが生じてしまう問題も生じ得る。
【００１２】
そのため、機械的強度が低く、伝火薬の着火に伴ってカップの全面が破裂または溶融するように構成されたエンハンサカップを利用することが検討されている。このようなエンハンサカップを利用した場合には、予めエンハンサカップに開口を設ける必要がなく上述した開口の閉塞作業が不要となり、製造工程が大幅に容易化するメリットが得られる。また、機械的強度が低いエンハンサカップを利用することが可能となれば、エンハンサカップ自体を軽量化することも可能となり、ガス発生器全体としての軽量化が図られるばかりでなく、材料の使用量の低減に伴うコスト低減や資源の保護の観点からも非常に好適なものとなる。
【００１３】
しかしながら、伝火薬が着火することによって伝火室内の圧力が高められてエンハンサカップが破裂したりその熱によって溶融したりするようにエンハンサカップの全体を脆弱に構成した場合には、伝火室内に生じた火炎が急速に燃焼室に流入してガス発生剤に伝達されることとなってしまう。そのため、ガス発生剤が急速に燃焼してしまうこととなり、ガス出力を所定時間にわたって持続させる等のガス出力の調整が非常に困難となってしまう。このように、エンハンサカップの全体を脆弱にした場合には、その機械的強度の低下に伴って伝火薬による火炎エネルギーの伝達の制御が非常に困難になるという課題が存在している。
【００１４】
そこで、上記特許文献２に開示されるガス発生器においては、エンハンサカップを取り囲むように燃焼室に隔壁部を設けることで着火されたガス発生剤の燃え広がりが当該隔壁部によって制限されるようにすることにより、燃焼室内に収容されたガス発生剤の燃焼の進行を意図的に遅延させることとし、これによりガス発生剤の燃焼特性を調整可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００２−３７０６０７号公報
【特許文献２】特開２００８−１８３９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記特許文献２に開示される如くのガス発生器とした場合には、ガス発生剤の燃え広がりを制限するための隔壁部を別途ガス発生器に具備させることが必要になり、当該隔壁部を設けた分だけガス発生器の重量が増加してしまう問題があった。また、燃焼室に隔壁部を設けた場合には、当該隔壁部が邪魔となり、ガス発生剤の充填工程においてガス発生剤を燃焼室に速やかに均等かつ密に充填する妨げとなってしまう問題もあった。さらには、燃焼室に隔壁を設けた場合には、ガス発生剤が燃焼することによって生じる圧力によって隔壁部に意図しない変形が生じる場合があり、その結果、ガス発生器の出力特性にばらつきが生じてしまう問題もあった。
【００１７】
したがって、上記特許文献２に開示のガス発生器は、軽量化の観点や製造作業の容易化、燃焼特性の制御性の観点から、依然としてその改善の余地のあるものであった。
【００１８】
また、一般に、ガス発生器においては、エアバッグが損傷しないように、燃焼室にて生成された高温のガスが十分に冷却された後にガス噴出口から噴出されることや、当該ガス噴出口から噴出されるガスにスラグ（残渣）が含まれていないことが重要である。そのため、ディスク型ガス発生器においては、上述したように、燃焼室を取り囲むようにフィルタが配置されることが一般的であり、燃焼室にて生成されたガスが当該フィルタを経由することでガスの冷却とスラグの捕集とが行なわれることになる。
【００１９】
しかしながら、作動時におけるハウジング内部でのガスの流れを考慮に入れずに単にフィルタをハウジング内部に配置したのみでは、作動時において時々刻々と変化するハウジング内部での圧力状態の変化により、フィルタの所定部位にのみガスの流れが集中してしまい、結果的にガスの冷却やスラグの捕集に実質的に寄与していない部位がフィルタ中に多く存在してしまうことにもなりかねない。
【００２０】
その場合には、ガスの冷却およびスラグの捕集に寄与するフィルタの実効体積が大幅に減少し、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率が低下してしまう問題が生じてしまう。そのため、ガス発生器においては、フィルタの実効体積を高く確保し、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率を高める何らかの対策をとることが必要不可欠である。このようにフィルタの実効体積を高く確保することができれば、その分だけフィルタを小型化することができ、ガス発生器の軽量化にもつながることになる。
【００２１】
したがって、本発明は、上述した課題に着目してなされたものであり、伝火薬による火炎エネルギーの伝達が好適に制御可能であるとともに、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率を高く維持することが可能で、安価にかつ容易に製造することができる軽量で出力特性にばらつきの生じないガス発生器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に基づくガス発生器は、ハウジングと、点火器と、カップ状部材と、フィルタとを備えている。上記ハウジングは、軸方向の端部を閉塞する天板部および底板部と、ガス噴出口が設けられた周壁部とによって構成された短尺筒状の部材からなり、ガス発生剤が収容された燃焼室を内部に含んでいる。上記点火器は、上記底板部に取付けられ、作動時において着火する点火薬が収容された点火部を含んでいる。上記カップ状部材は、伝火薬が収容された伝火室を内部に含み、上記点火部に上記伝火室が面するように上記燃焼室内に向けて突出するように配置された有底筒状の単一の部材からなる。上記フィルタは、上記ハウジングの内部に配置され、上記燃焼室を上記ハウジングの径方向に取り囲む中空筒状の部材からなる。上記カップ状部材は、上記伝火室と上記燃焼室とを区画する側壁部に、上記点火器の作動に伴う上記伝火薬の燃焼により破裂または溶融する薄肉の脆弱部と、上記点火器の作動に伴う上記伝火薬の燃焼によっても破裂または溶融せずに残存する厚肉の非脆弱部とを有している。上記脆弱部は、上記カップ状部材の軸方向における上記側壁部の途中位置に上記カップ状部材の周方向に沿って環状に設けられ、上記非脆弱部によって上記カップ状部材の軸方向に沿って挟み込まれて位置している。上記ガス噴出口は、上記ハウジングの軸方向に沿って上記脆弱部よりも上記天板部寄りの位置に配設され、上記脆弱部の上記底板部側の軸方向端部は、上記ハウジングの軸方向に沿って上記点火部の上記天板部側の端部よりも上記底板部寄りの位置に配設されている。
【００２３】
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記脆弱部が、上記ハウジングの軸方向に沿って上記点火部の上記天板部側の端部よりも上記底板部寄りの位置に配設されていることが好ましい。
【００２４】
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記脆弱部が、上記カップ状部材の上記側壁部の外周面に設けられた溝によって構成されていることが好ましい。
【００２５】
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記カップ状部材が、アルミニウム製またはアルミニウム合金製のプレス成形品であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、伝火薬による火炎エネルギーの伝達が好適に制御可能であるとともに、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率を高く維持することが可能で、安価にかつ容易に製造することができる軽量で出力特性にばらつきの生じないガス発生器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態におけるガス発生器の模式断面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるガス発生器の作動時におけるカップ状部材の挙動および燃焼初期段階におけるガス発生剤の燃え広がりを模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるガス発生器の燃焼中間段階におけるガス発生剤の燃え広がりおよび生成されたガスの流れを模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるガス発生器の燃焼最終段階におけるガス発生剤の燃え広がりおよび生成されたガスの流れを模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態の変形例に係るガス発生器の模式断面図である。
【図６】本発明の実施の形態の変形例に係るガス発生器の作動時におけるカップ状部材の挙動および燃焼初期段階におけるガス発生剤の燃え広がりを模式的に示す断面図である。
【図７】比較例に係るガス発生器の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は、自動車のステアリングホイール等に搭載されるエアバッグ装置に組み込まれる、いわゆるディスク型ガス発生器に本発明を適用した場合を示すものである。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態におけるガス発生器の模式断面図である。まず、図１を参照して、本実施の形態におけるガス発生器の構造について説明する。
【００３０】
図１に示すように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａは、軸方向の両端が閉塞された短尺円筒状のハウジングを有しており、このハウジングの内部に各種の構成部品が収容されている。ハウジングは、それぞれが有底筒状に形成されたイニシエータシェル１０およびクロージャシェル２０を組み合わせることによって形成されている。より具体的には、イニシエータシェル１０は、底板部１１と周壁部１２とを有しており、クロージャシェル２０は、天板部２１と周壁部２２とを有しており、これらイニシエータシェル１０およびクロージャシェル２０の開口端同士が面するように組み合わされることにより、その内部に各種の構成部品が収容される空間が形成されている。
【００３１】
イニシエータシェル１０およびクロージャシェル２０は、いずれもステンレス鋼や鉄鋼、アルミニウム合金、ステンレス合金等の金属製の部材にて構成される。より具体的には、イニシエータシェル１０およびクロージャシェル２０は、それぞれ一枚の板状または一片のブロック状の金属部材から、各部分に相当する金型等を使用して鍛造加工、絞り加工、プレス加工等を組み合わせることによって加圧流動の繰り返しによって成形される。また、イニシエータシェル１０およびクロージャシェル２０の接合には、電子ビーム溶接やレーザー溶接、摩擦圧接等が好適に利用される。
【００３２】
イニシエータシェル１０の底板部１１の略中央部には、保持部１３が形成されている。この保持部１３は、点火器３０が挿入されることで当該点火器３０を保持するための部位である。具体的には、保持部１３に設けられた開口に点火器３０の端子ピン３２が挿通するように点火器３０が保持部１３にイニシエータシェル１０の内側から取付けられ、この状態において保持部１３の先端に設けられたかしめ部１４ａが点火器３０側に向かってかしめることにより、点火器３０がイニシエータシェル１０の保持部１３にかしめ固定されている。なお、ハウジングの外部に露出するように配置された端子ピン３２には、点火器３０とコントロールユニットとを結線するためのハーネスのコネクタ（図示せず）が接続される。
【００３３】
点火器３０は、火炎を発生させるための点火装置であり、点火部３１と上述の端子ピン３２とを含んでいる。点火部３１は、その内部に、作動時において着火する点火薬と、この点火薬を燃焼させるための抵抗体とを含んでいる。端子ピン３２は、点火薬を着火させるために点火部３１に接続されている。
【００３４】
より詳細には、点火器３０は、一対の端子ピン３２が挿通されてこれを保持する基部と、基部上に取付けられたスクイブカップとを備えており、スクイブカップ内に挿入された端子ピン３２の先端を連結するように抵抗体（ブリッジワイヤ）が取付けられ、この抵抗体を取り囲むようにまたはこの抵抗体に接するようにスクイブカップ内に点火薬が充填されている。抵抗体としては一般にニクロム線等が利用され、点火薬としては一般にＺＰＰ（ジルコニウム・過塩素酸カリウム）、ＺＷＰＰ（ジルコニウム・タングステン・過塩素酸カリウム）、鉛トリシネート等が利用される。スクイブカップは、一般に金属製またはプラスチック製である。
【００３５】
衝突を検知した際には、端子ピン３２を介して抵抗体に所定量の電流が流れる。抵抗体に所定量の電流が流れることにより、抵抗体においてジュール熱が発生し、点火薬が燃焼を開始する。燃焼により生じた高温の火炎は、点火薬を収納しているスクイブカップを破裂させる。抵抗体に電流が流れてから点火器３０が作動するまでの時間は、抵抗体にニクロム線を利用した場合には一般に２ミリ秒以下である。
【００３６】
点火器３０と保持部１３との間には、シール部材３３が介在されている。シール部材３３は、点火器３０と保持部１３との間に生じる隙間を気密に封止することによって後述する伝火室４４を密閉するためのものであり、点火器３０を保持部１３にかしめ固定する際に上記隙間に挿入される。シール部材３３としては、十分な耐熱性および耐久性の材料からなるものを利用することが好ましく、たとえばエチレンプロピレンゴムの一種であるＥＰＤＭ樹脂製のＯリング等を利用することが好適である。なお、別途、シール部材３３が介装される部分に液状のシール剤を塗布しておけば、さらに伝火室４４の密閉性を高めることができる。
【００３７】
イニシエータシェル１０の保持部１３には、点火器３０を覆うように有底筒状のカップ状部材としてのエンハンサカップ４０が固定されている。エンハンサカップ４０は、頂壁部４１、側壁部４２およびフランジ部４３を有しており、その内部に伝火薬３４が収容された伝火室４４を含んでいる。エンハンサカップ４０は、伝火室４４と後述する燃焼室５０とを区画するための部材であり、一枚の板状または一片のブロック状の金属部材をプレス加工することによって形成されたプレス成形品からなる。
【００３８】
エンハンサカップ４０は、単一の部材（すなわち一部品）にて構成されており、その内部に設けられた伝火室４４が点火部３１に面するように保持部１３に固定されている。より具体的には、保持部１３に設けられたかしめ部１４ｂによってエンハンサカップ４０のフランジ部４３がかしめられることにより、エンハンサカップ４０が保持部１３に固定されている。
【００３９】
エンハンサカップ４０は、頂壁部４１および側壁部４２のいずれにも開口を有しておらず、エンハンサカップ４０がイニシエータシェル１０の保持部１３に固定された状態において、その内部に設けられた伝火室４４を完全に密閉している。このエンハンサカップ４０は、点火器３０が作動することによって伝火薬３４が着火された場合に伝火室４４内の圧力上昇や発生した熱の伝導に伴ってその一部が破裂または溶融するものであり、その機械的強度は従来のステンレス合金製のエンハンサホルダに比べて低いものである。エンハンサカップ４０の材質としては、好適には金属が利用され、プレス加工の際の成形性の観点や軽量化の観点から、特にアルミニウムやアルミニウム合金等が好適に利用される。
【００４０】
エンハンサカップ４０の側壁部４２には、薄肉の脆弱部４２ａと、厚肉の一対の非脆弱部４２ｂ，４２ｃとが設けられている。より具体的には、脆弱部４２ａは、エンハンサカップ４０の側壁部４２の外周面に周方向に沿って延びるように環状の溝が設けられることによって形成されたエンハンサカップ４０の薄肉の部位にて構成されており、非脆弱部４２ｂ，４２ｃは、当該環状の溝が設けられていないエンハンサカップ４０の厚肉の部位にて構成されている。
【００４１】
脆弱部４２ａは、エンハンサカップ４０の軸方向における側壁部４２の途中位置に設けられている。これに対し、一方の非脆弱部４２ｂは、上記途中位置からエンハンサカップ４０の側壁部４２のフランジ部４３側の軸方向端部にまで達するように設けられており、他方の非脆弱部４２ｃは、上記途中位置からエンハンサカップ４０の側壁部４２の頂壁部４１側の軸方向端部にまで達するように設けられている。以上により、薄肉の脆弱部４２ａは、エンハンサカップ４０の軸方向に沿って厚肉の一対の非脆弱部４２ｂ，４２ｃによって挟み込まれて位置している。なお、さらに詳細な脆弱部４２ａの形成位置については、後述することとする。
【００４２】
ここで、脆弱部４２ａは、その厚みが非脆弱部４２ｂ，４２ｃに比して薄く形成されることにより、点火器３０の作動に伴う伝火薬３４の燃焼によって破裂または溶融するように構成されている。一方、非脆弱部４２ｂ，４２ｃは、その厚みが脆弱部４２ａに比して厚く形成されることにより、点火器３０の作動に伴う伝火薬３４の燃焼によっても破裂および溶融せずに残存するように構成されている。
【００４３】
なお、上述した脆弱部４２ａの厚みｔ２および非脆弱部４２ｂ，４２ｃの厚みｔ３，ｔ４は、使用される伝火薬３４の種類や充填量等に基づいて適宜調節されるものであるが、その一例を以下に示す。たとえば、上記脆弱部４２ａの厚みｔ２は、エンハンサカップ４０をアルミニウム製またはアルミニウム合金製とした場合には、１．０ｍｍ以下とされ、好ましくは０．５ｍｍ以下とされ、さらに好ましくは０．３ｍｍ以下とされる。一方、上記非脆弱部４２ｂ，４２ｃの厚みｔ３，ｔ４は、エンハンサカップ４０をアルミニウム製またはアルミニウム合金製とした場合には、脆弱部４２ａの厚みｔ２よりも大きいことを条件に、０．７ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とされ、好ましくは０．７ｍｍ以上１．２ｍｍ以下とされ、さらに好ましくは０．６ｍｍ以上０．９ｍｍ以下とされる。なお、エンハンサカップ４０の頂壁部４１の厚みｔ１は、特に制限されるものではないが、プレス成形の際の成形性を考慮した場合には、非脆弱部４２ｂ，４２ｃの厚みｔ３，ｔ４と同等程度とされることが好ましい。
【００４４】
伝火室４４に充填された伝火薬３４は、点火器３０が作動することによって生じた火炎によって点火され、燃焼することによって熱粒子を発生する。伝火薬３４としては、後述するガス発生剤５１を確実に燃焼開始させることができるものであることが必要であり、一般的には、Ｂ／ＫＮＯ3等に代表される金属粉／酸化剤からなる組成物などが用いられる。伝火薬３４は、粉状のものや、バインダによって所定の形状に成形されたもの等が利用される。バインダによって成形された伝火薬の形状としては、たとえば顆粒状、円柱状、シート状、球状、単孔円筒状、多孔円筒状、タブレット状など種々の形状がある。
【００４５】
イニシエータシェル１０およびクロージャシェル２０からなるハウジングの内部の空間のうち、上述のエンハンサカップ４０が配置された部分を取り巻く空間には、ガス発生剤５１が収容される燃焼室５０が位置している。より具体的には、上述のエンハンサカップ４０は、ハウジングの内部に形成された燃焼室５０内に突出して配置されており、このエンハンサカップ４０の頂壁部４１の外表面に面する部分および側壁部４２の外表面に面する部分に設けられた空間が燃焼室５０として構成されている。ここで、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにおいては、燃焼室５０のうち、エンハンサカップ４０の側壁部４２の外表面に面する部分の空間にのみ、ガス発生剤５１が収容されている。
【００４６】
また、燃焼室５０を取り巻く空間には、ハウジングの内周に沿ってフィルタ５５が配置されている。フィルタ５５は、筒状の形状を有しており、その中心軸はハウジングの中心軸と実質的に合致するように配置されている。
【００４７】
ガス発生剤５１は、点火器３０によって点火された伝火薬３４が燃焼することによって生じた熱粒子によって着火され、燃焼することによってガスを発生させるものである。ガス発生剤５１は、非アジド系ガス発生剤を用いることが好ましく、一般に燃料と酸化剤と添加剤とを含む成形体として形成される。燃料としては、たと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、ヒドラジン誘導体等またはこれらの組み合わせが利用される。具体的には、たとえばニトログアニジンや硝酸グアニジン、シアノグアニジン、５−アミノテトラゾール等が好適に利用される。また、酸化剤としては、たとえば塩基性硝酸銅等の塩基性硝酸塩、過塩素酸アンモニウムや過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アンモニアから選ばれたカチオンを含む硝酸塩等が利用される。硝酸塩としては、たとえば硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等が好適に利用される。また、添加剤としては、バインダやスラグ形成剤、燃焼調整剤等が挙げられる。バインダとしては、たとえばカルボキシメチルセルロースの金属塩、ステアリン酸塩等の有機バインダや、合成ヒドロキシタルサイト、酸性白土等の無機バインダが好適に利用可能である。スラグ形成剤としては窒化珪素、シリカ、酸性白土等が好適に利用可能である。また、燃焼調整剤としては、金属酸化物、フェロシリコン、活性炭、グラファイト等が好適に利用可能である。
【００４８】
ガス発生剤５１の成形体の形状には、顆粒状、ペレット状、円柱状等の粒状のもの、ディスク状のものなど様々な形状のものがある。また、円柱状のものでは、成形体内部に孔を有する有孔状（たとえば単孔筒形状や多孔筒形状等）の成形体も利用される。これらの形状は、ガス発生器１Ａが組み込まれるエアバッグ装置の仕様に応じて適宜選択されることが好ましく、たとえばガス発生剤５１の燃焼時においてガスの生成速度が時間的に変化する形状を選択するなど、仕様に応じた最適な形状を選択することが好ましい。また、ガス発生剤５１の形状の他にもガス発生剤５１の線燃焼速度、圧力指数などを考慮に入れて成形体のサイズや充填量を適宜選択することが好ましい。
【００４９】
フィルタ５５は、たとえばステンレス鋼や鉄鋼等の金属線材を巻き回して焼結したものや、金属線材を編み込んだ網材をプレス加工することによって押し固めたもの、あるいは孔あき金属板を巻き回したもの等が利用される。ここで、網材としては、具体的にはメリヤス編みの金網や平織りの金網、クリンプ織りの金属線材の集合体等が利用される。また、孔あき金属板としては、たとえば、金属板に千鳥状に切れ目を入れるとともにこれを押し広げて孔を形成して網目状に加工したエキスパンドメタルや、金属板に孔を穿つとともにその際に孔の周縁に生じるバリを潰すことでこれを平坦化したフックメタル等が利用される。この場合において、形成される孔の大きさや形状は、必要に応じて適宜変更が可能であり、同一金属板上において異なる大きさや形状の孔が含まれていてもよい。なお、金属板としては、たとえば鋼板（マイルドスチール）やステンレス鋼板が好適に利用でき、またアルミニウム、銅、チタン、ニッケルまたはこれらの合金等の非鉄金属板を利用することもできる。
【００５０】
フィルタ５５は、燃焼室５０にて生成されたガスがこのフィルタ５５中を通過する際に、ガスが有する高温の熱を奪い取ることによって当該ガスを冷却する冷却手段として機能するとともに、当該ガス中に含まれる残渣（スラグ）等を除去する除去手段としても機能する。したがって、ガスを十分に冷却し、かつ残渣が外部に放出されないようにするためには、燃焼室５０内にて生成されたガスが確実にフィルタ５５中を通過するようにすることが必要である。
【００５１】
フィルタ５５に対面する部分のクロージャシェル２０の周壁部２２には、ガス噴出口２３が複数設けられている。このガス噴出口２３は、フィルタ５５を通過したガスをハウジングの外部に導出するためのものである。クロージャシェル２０の周壁部２２のフィルタ５５側に位置する主面には、上記ガス噴出口２３を閉塞するようにシール部材２４が貼付されている。このシール部材２４としては、片面に粘着部材が塗布されたアルミニウム箔等が利用される。これにより、燃焼室５０の気密性が確保されている。
【００５２】
ハウジングの内部の空間のうち、クロージャシェル２０の天板部２１側の端部には、フィルタ５５の上端をハウジングに固定するためのクロージャシェル側保持部材５２が配置されている。クロージャシェル側保持部材５２は、クロージャシェル２０の天板部２１に当接する部位と、フィルタ５５の上端部分の内周面に当接する部位とを有している。このクロージャシェル側保持部材５２の内部には、燃焼室５０内に収容されたガス発生剤５１に接触するようにクッション材５３が配置されている。このクッション材５３は、成形体からなるガス発生剤５１が振動等によって粉砕されることを防止する目的で設けられるものであり、好適にはセラミックスファイバの成形体や発泡シリコン等が利用される。
【００５３】
一方、ハウジングの内部の空間のうち、イニシエータシェル１０の底板部１１側の端部には、フィルタ５５の下端をハウジングに固定するためのイニシエータシェル側保持部材５４が配置されている。イニシエータシェル側保持部材５４は、イニシエータシェル１０の底板部１１の内底面に当接する部位と、フィルタ５５の下端部分の内周面に当接する部位とを有している。
【００５４】
これらクロージャシェル側保持部材５２およびイニシエータシェル側保持部材５４は、たとえば単一の金属製板状部材をプレス加工等することによって形成されたものであり、好適には普通鋼や特殊鋼等の鋼板（たとえば、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）やステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）等）が用いられる。クロージャシェル側保持部材５２およびイニシエータシェル側保持部材５４は、上述のように金属製板状部材の一部を折り曲げることによって形成されたものであるため、クロージャシェル側保持部材５２およびイニシエータシェル側保持部材５４はそれぞれ適度な弾性を有している。そのため、クロージャシェル側保持部材５２およびイニシエータシェル側保持部材５４は、それぞれフィルタ５５の内周面に適度に接触することになり、これによりフィルタ５５がハウジングに保持されて固定されることになる。また、クロージャシェル側保持部材５２およびイニシエータシェル側保持部材５４のそれぞれは、フィルタ５５の上端とクロージャシェル２０の天板部２１との間の隙間およびフィルタ５５の下端とイニシエータシェル１０の底板部１１との間の隙間からのガスの流出を防止する機能も果たしている。
【００５５】
ここで、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、上述したエンハンサカップ４０に設けられた脆弱部４２ａ、点火器３０の点火部３１、および、ハウジングの周壁部２２に設けられたガス噴出口２３のそれぞれが、以下の関係を満たすようにその形成位置が調節されている。
【００５６】
まず、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、エンハンサカップ４０の頂壁部４１の上面を基準位置とした場合に、当該基準位置から点火部３１の天板部２１側の端部までの距離Ｈ１よりも、当該基準位置から脆弱部４２ａの底板部１１側の軸方向端部までの距離ｈが大きくなるように（すなわち、Ｈ１＜ｈの条件が満たされるように）、脆弱部４２ａの形成位置が調節されている。すなわち、脆弱部４２ａの底板部１１側の軸方向端部は、ハウジングの軸方向に沿って点火部３１の天板部２１側の端部よりも底板部１１寄りの位置に配設されている。
【００５７】
一方、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、脆弱部４２ａの天板部２１側の軸方向端部についても、これがハウジングの軸方向に沿って点火部３１の天板部２１側の端部よりも底板部１１寄りの位置に配設されるように、脆弱部４２ａのハウジングの軸方向に沿った大きさｗが調節されている。すなわち、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、エンハンサカップ４０の頂壁部４１の上面を基準位置とした場合に、当該基準位置から点火部３１の天板部２１側の端部までの距離Ｈ１よりも、当該基準位置から脆弱部４２ａの天板部２１側の軸方向端部までの距離（ｈ−ｗ）が大きくなるように（すなわち、Ｈ１＜（ｈ−ｗ）の条件が満たされるように）、脆弱部４２ａの形成位置が調節されている。これにより、脆弱部４２ａの全体が、ハウジングの軸方向に沿って点火部３１の天板部２１側の端部寄りも底板部１１寄りの位置に配設されることになる。
【００５８】
また、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、エンハンサカップ４０の頂壁部４１の上面を基準位置とした場合に、当該基準位置から点火部３１の天板部２１側の端部までの距離Ｈ１よりも、当該基準位置からガス噴出口２３の底板部１１側の軸方向端部までの距離Ｈ２が大きくなるように（すなわち、Ｈ２＜Ｈ１の条件が満たされるように）、ガス噴出口２３の形成位置が調節されている。すなわち、ガス噴出口２３は、ハウジングの軸方向に沿って点火部３１よりも天板部２１寄りの位置に配設されている。これにより、ガス噴出口２３は、ハウジングの軸方向に沿って脆弱部４２ａよりも天板部２１寄りの位置に配設されることになる。
【００５９】
加えて、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、エンハンサカップ４０の頂壁部４１の上面と、天板部２１に密着して配置されたクロージャシェル側保持部材５２の下面とが、非接触となるように構成されている。したがって、これら部位間の距離Ｄは、少なくともＤ≧０．４ｍｍの条件を満たしていることになる。
【００６０】
次に、図１を参照して、本実施の形態におけるガス発生器１Ａの組立作業の要領について説明する。
【００６１】
まず、イニシエータシェル１０の保持部１３にシール部材３３を添接して点火器３０をかしめ固定する。そして、内部に伝火薬３４が収容されたエンハンサカップ４０をイニシエータシェル１０の保持部１３にかしめ固定する。次いで、イニシエータシェル側保持部材５４およびフィルタ５５をイニシエータシェル１０の内底面に向けて挿入配置する。
【００６２】
そして、フィルタ５５の内側にガス発生剤５１を充填し、クッション材５３を介装したクロージャシェル側保持部材５２をフィルタ５５の上端部分に内挿する。その後、ガス噴出口２３がシール部材２４によって閉塞されたクロージャシェル２０をイニシエータシェル１０に対して被せ、イニシエータシェル１０とクロージャシェル２０とを溶接する。以上により、図１に示す構造のガス発生器１Ａの組み立てが完了する。
【００６３】
ここで、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにおいては、エンハンサカップ４０に開口が設けられていないため、エンハンサカップ４０の内部に設けられた伝火室４４に伝火薬３４を充填する工程が非常に容易に行なえる。これは、ガス発生器１Ａの作動時において、エンハンサカップ４０の一部が破裂または溶融するようにエンハンサカップ４０自体が機械的強度が低い脆弱な部材にて構成されているためである。すなわち、上述した特許文献１に開示されるような開口を有するエンハンサホルダを用いた場合に必要であった、伝火薬を充填するためにエンハンサホルダに設けられた開口を閉塞する作業が不要になるため、製造工程を大幅に簡素化することができる。
【００６４】
図２ないし図４は、本実施の形態におけるガス発生器の作動時におけるカップ状部材の挙動、ガス発生剤の燃え広がり、および、生成されたガスの流れを模式的に示す断面図である。次に、これら図２ないし図４を参照して、本実施の形態におけるガス発生器の作動時における動作について説明する。
【００６５】
本実施の形態におけるガス発生器１Ａが搭載された車両が衝突した場合には、車両に別途設けられた衝突検知手段によって衝突が検知され、これに基づいて点火器３０が作動する。伝火室４４に収容された伝火薬３４は、点火器３０が作動することによって生じた火炎によって点火されて燃焼し、多量の熱粒子を発生させる。
【００６６】
図２に示すように、この伝火薬３４の燃焼により、エンハンサカップ４０内の圧力が高まるとエンハンサカップ４０の脆弱部４２ａがその圧力または熱によって破裂または溶融し、上述の熱粒子が燃焼室５０に流れ込む。このとき、エンハンサカップ４０の非脆弱部４２ｂ，４２ｃは、破裂および溶融することなく残存することになり、このうちの非脆弱部４２ｃを含むエンハンサカップ４０の頂壁部４１側の端部は、伝火室４４の内圧上昇に伴ってクロージャシェル２０側に向けて吹き付けられることになる。
【００６７】
図２ないし図４に示すように、流れ込んだ熱粒子により、燃焼室５０に収容されたガス発生剤５１が着火されて燃焼し、多量のガスを発生させる。燃焼室５０にて発生したガスは、フィルタ５５中を通過し、その際フィルタ５５によって熱が奪われて冷却されるとともに、当該ガス中に含まれる残渣がフィルタ５５によって除去される。フィルタ５５を通過した後のガスは、ハウジングの外周縁部に流れ込み、その後、クロージャシェル２０の周壁部２２に設けられたガス噴出口２３からハウジングの外部へと噴出される。噴出されたガスは、ガス発生器１Ａに隣接して設けられたエアバッグの内部に導入され、エアバッグを膨張および展開する。
【００６８】
以下においては、図１ないし図４を参照して、本実施の形態におけるガス発生器１Ａとした場合に、伝火薬による火炎エネルギーの伝達が好適に制御可能になるとともに、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率が高く維持できる理由について説明する。
【００６９】
図１に示すように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにおいては、エンハンサカップ４０の軸方向における側壁部４２の途中位置の厚みｔ２を他の部位に比較して薄肉とすることによって脆弱部４２ａを構成し、エンハンサカップ４０の側壁部４２の残る部分の厚みｔ３，ｔ４を上記脆弱部４２ａの厚みｔ２よりも厚肉とすることによって非脆弱部４２ｂ，４２ｃを構成している。
【００７０】
このように構成することにより、図２に示すように、点火器３０の作動によって伝火薬３４が燃焼した状態において、エンハンサカップ４０の脆弱部４２ａのみが破裂または溶融し、非脆弱部４２ｂ，４２ｃが破裂および溶融せずに残存することになり、このうちの非脆弱部４２ｃを含むエンハンサカップ４０の頂壁部４１側の端部が、伝火室４４の内圧上昇に伴ってクロージャシェル２０側に向けて吹き付けられて移動することになる。
【００７１】
その結果、燃焼室５０内に流入する火炎が、非脆弱部４２ｂと移動後の非脆弱部４２ｃとの間に生じる隙間によって絞られることになり、エンハンサカップ４０に隣接するガス発生剤５１のすべてが一度に同時に着火されることがなくなり、図２に示す燃焼初期段階において、ガス発生剤５１の燃え広がりが当該隙間を中心として放射状に進行することになる。なお、このガス発生剤５１の燃え広がりを図２中において破線矢印にて模式的に表わしている。
【００７２】
その際、非脆弱部４２ｂと移動後の非脆弱部４２ｃとの間に生じる隙間の軸方向の大きさｄ（図２参照）は、非作動時におけるエンハンサカップ４０の頂壁部４１の上面とクロージャシェル側保持部材５２の下面との間の距離Ｄ（図１参照）と、脆弱部４２ａの軸方向の大きさｗ（図１参照）とによって決まることになる。
【００７３】
ここで、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、上述したように、脆弱部４２ａがハウジングの軸方向に沿って点火部３１よりも底板部１１寄りの位置に配設されているため、上記隙間は、ハウジングの軸方向に沿って底板部１１寄りの位置に形成されることになる。したがって、図２に示す燃焼初期段階においては、燃焼室５０の底板部１１寄りの部分に充填されたガス発生剤５１が主として燃焼することになる。
【００７４】
そのため、図３に示す燃焼中間段階においては、燃焼室５０の底板部１１寄りの部分にて生成されたガスが、未燃焼のガス発生剤５１が流動抵抗となってしまうことから、当該部分から、燃焼室５０の内圧よりも低圧であるフィルタ５５の外側の空間に向けてハウジングの径方向に沿ってフィルタ５５に流入することになり、フィルタ５５の底板部１１寄りの部分が主として利用されてガスの冷却およびスラグの捕集が行なわれることになる。
【００７５】
また、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、上述したように、ガス噴出口２３がハウジングの軸方向に沿って脆弱部４２ａよりも天板部２１寄りの位置に配設されているため、当該フィルタ５５の外側の空間に達したガスは、その後向きを変えてガス噴出口２３から外部へと噴出されることになる。なお、このガスの流れを図３中において矢印にて模式的に表わしている。
【００７６】
これと並行して、燃焼室５０内におけるガス発生剤５１の燃え広がりも進行することになり、図３に示す燃焼中間段階においては、未燃焼のガス発生剤５１が残存する、燃焼室５０の天板部２１寄りの部分へとガス発生剤５１の燃焼が進行することになる。したがって、図３に示す燃焼中間段階においては、燃焼室５０の天板部２１寄りの部分に充填されたガス発生剤５１が主として燃焼することになる。
【００７７】
そのため、図４に示す燃焼最終段階においては、燃焼室５０の天板部２１寄りの部分にて生成されたガスが、当該部分から、燃焼室５０の内圧よりも低圧であるフィルタ５５の外側の空間に向けてハウジングの径方向に沿ってフィルタ５５に流入することになり、フィルタ５５の天板部２１寄りの部分が主として利用されてガスの冷却およびスラグの捕集が行なわれることになる。そして、当該フィルタ５５の外側の空間に達したガスは、その後ガス噴出口２３から外部へと噴出されることになる。なお、このガスの流れを図４中において矢印にて模式的に表わしている。
【００７８】
このように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、ガス発生剤５１の燃え広がりの進行に応じてフィルタ５５の軸方向に沿ったほぼすべての部分をガスの冷却およびスラグの捕集に寄与させることができるため、フィルタの実効体積を大きく確保することが可能になり、そのため、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率を高く維持することが可能になる。
【００７９】
また、本実施の形態におけるガス発生器１Ａの如く、エンハンサカップ４０に脆弱部４２ａと非脆弱部４２ｂ，４２ｃとを設け、これら脆弱部４２ａおよび非脆弱部４２ｂ，４２ｃが設けられる位置および大きさならびにエンハンサカップ４０の頂壁部４１とクロージャシェル２０の内面との間の距離等を予め適宜調節することにより、ガス出力を所定時間にわたって持続させる等のガス出力の調整を仕様に応じて最適化することが非常に容易に行なえることになる。
【００８０】
また、エンハンサカップ４０の側壁部４２をすべて薄肉に構成した場合には、伝火薬３４の燃焼によってエンハンサカップ４０が破裂または溶融した際の衝撃がフィルタ５５に加わってフィルタ５５が損傷してしまうおそれがあるが、本実施の形態におけるガス発生器１Ａの如くエンハンサカップ４０の側壁部４２に非脆弱部４２ｂ，４２ｃを設けることにより、このようなフィルタ５５に加わる衝撃が緩和されてその損傷が未然に防止される効果も得られる。
【００８１】
また、上記構成を採用することにより、脆弱部４２ａが伝火薬３４の着火時において破裂または溶融することで非脆弱部４２ｃを含むエンハンサカップ４０の頂壁部４１寄りの端部が、非脆弱部４２ｂから脱離してハウジングの天板部２１側に向けて移動することになるため、上述した特許文献１に開示される如くのエンハンサホルダを用いた場合に生じるガス出力の遅延が生じることもない。
【００８２】
さらに、図１に示すように、エンハンサカップ４０の側壁部４２に環状に脆弱部４２ａを設けることにより、伝火薬３４の着火時においてエンハンサカップ４０の側壁部４２に周方向に沿って連続して上記隙間が形成されることになるため、伝火薬３４の火炎エネルギーが当該環状の隙間を介してガス発生剤５１に伝達されることになる。そのため、火炎エネルギーの伝達面積を十分に広く確保することが可能となり、ガス出力にばらつきが生じることを効果的に抑制することができる。加えて、点火器３０の径方向外側に点火部３１に近接して脆弱部４２ａが設けられているため、ガス発生剤５１の着火遅れを効果的に防止することができる。
【００８３】
また、上記構成を採用することにより、上述した特許文献２に開示される如くの隔壁部を燃焼室に設ける必要もないため、ガス発生器全体としての重量が増加することもなければ、出力特性にばらつきが生じることもない。
【００８４】
以上において説明したように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａとすることにより、伝火薬による火炎エネルギーの伝達が好適に制御可能であるとともに、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率を高く維持することが可能で、かつ安価にかつ容易に製造することができる軽量で出力特性にばらつきの生じないガス発生器とすることができる。
【００８５】
以上において説明した本実施の形態においては、脆弱部４２ａの全体がハウジングの軸方向に沿って点火部３１の天板部２１側の端部寄りも底板部１１寄りの位置に配設されるように構成した場合を例示した。しかしながら、上述したように、当該脆弱部４２ａが設けられる位置や当該脆弱部４２ａの軸方向の大きさを適宜調節することにより、ガス発生剤５１の燃焼の進行を意図的に遅延させてこれを適宜調節しつつ、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率が高く維持することが可能である。
【００８６】
以下においては、当該脆弱部が設けられる位置を上述した位置と異なる位置にするとともに、当該脆弱部の軸方向の大きさを異なる大きさにした場合を、本実施の形態の変形例として例示する。図５は、本実施の形態の変形例に係るガス発生器を示す模式断面図であり、図６、本実施の形態の変形例に係るガス発生器の作動時におけるカップ状部材の挙動およびガス発生剤の燃え広がりを模式的に示す断面図である。
【００８７】
図５に示すように、本変形例に係るガス発生器１Ｂにあっては、脆弱部４２ａの天板部２１側の軸方向端部が、ハウジングの軸方向に沿って点火部３１の天板部２１側の端部よりも天板部２１寄りの位置に配設されるように、脆弱部４２ａのハウジングの軸方向に沿った大きさｗが調節されている。すなわち、本変形例に係るガス発生器１Ｂにあっては、エンハンサカップ４０の頂壁部４１の上面を基準位置とした場合に、当該基準位置から点火部３１の天板部２１側の端部までの距離Ｈ１よりも、当該基準位置から脆弱部４２ａの天板部２１側の軸方向端部までの距離（ｈ−ｗ）が小さくなるように（すなわち、Ｈ１＞（ｈ−ｗ）の条件が満たされるように）、脆弱部４２ａの形成位置が調節されている。これにより、脆弱部４２ａの一部が、ハウジングの軸方向に沿って点火部３１の天板部２１側の端部寄りも底板部１１寄りの位置に配設されることになるとともに、脆弱部４２ａの残る一部が、ハウジングの軸方向に沿って点火部３１の天板部２１側の端部よりも天板部２１寄りの位置に配置されることになる。
【００８８】
このように構成した場合には、図６に示すように、上述した本実施の形態におけるガス発生器１Ａとした場合に比べ、非脆弱部４２ｂと移動後の非脆弱部４２ｃとの間に生じる隙間が形成される位置が天板部２１寄りの位置となるとともに、当該隙間の大きさがより大きくなり、ガス発生剤５１の燃え広がりが大きくなる。そのため、本変形例に係るガス発生器１Ｂとすることにより、上述した本実施の形態におけるガス発生器１Ａに比べて異なるガスの出力特性を示すことになる。なお、燃焼初期段階におけるガス発生剤５１の燃え広がりを図６中において破線矢印にて模式的に表わしている。
【００８９】
このように構成した場合にも、非脆弱部４２ｂ，４２ｃが破裂および溶融せずに残存することにより、エンハンサカップ４０に隣接するガス発生剤５１のすべてが一度に同時に着火されることがなくなり、ガス発生剤５１が急速に燃焼することを防止してその燃焼の進行を意図的に遅延させることができるとともに、フィルタ５５の軸方向に沿った概ねすべての部分をガスの冷却およびスラグの捕集に寄与させることができるため、フィルタの実効体積を大きく確保することが可能になり、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率を高く維持することが可能になる。
【００９０】
なお、脆弱部４２ａの天板部２１側の軸方向端部が、エンハンサカップ４０の頂壁部４１に極端に近接して配設された場合には、エンハンサカップ４０の側壁部４２のほぼすべての部位が脆弱部４２ａとなってしまうことになるため、上述した効果が十分に得られないこととなってしまう。そのため、脆弱部４２ａの天板部２１側の軸方向端部は、好適には、エンハンサカップ４０の頂壁部４１の下面と点火部３１の天板部２１側の端部との間の距離の半分以下、さらに好ましくは、１／４以下程度とされることが好ましい。
【００９１】
以上において説明したように、本発明によれば、エンハンサカップに設けられる脆弱部の位置や軸方向の大きさ等を適宜変更することで伝火薬によるエネルギーの伝達を制御することが可能となり、また当該脆弱部とガス噴出口の形成位置を適宜調節することにより、ガスの冷却機能およびスラグの捕集機能を高く維持することが可能になり、全体として所望のガス出力が得られるガス発生器とすることができる。
【００９２】
（検証試験）
以下においては、本発明によって得られる効果を確認するために行なった検証試験の結果について説明する。図７は、比較例に係るガス発生器の構造を示す模式断面図である。
【００９３】
検証試験においては、本発明に基づいた実施例に係るガス発生器と、本発明に基づかない比較例に係るガス発生器とをそれぞれ試作し、これらを所定容量の気密に封止されたタンク内に設置して実際に作動させた後に、タンク内に放出されたスラグの量を確認することでスラグ捕集機能の差を確認し、また作動後のフィルタの外観を目視によって確認することでフィルタの実効体積の差について検証を行なった。なお、実施例および比較例においては、同種の点火薬、伝火薬およびガス発生剤を同量使用し、エンハンサカップの形状以外の構造（すなわち、ハウジングやフィルタ等の構造）はすべて共通の構造とし、ガス発生器を作動させる際の雰囲気温度としては、室温環境下よりもより多くのスラグが生成される条件である高温環境下（約９０℃）とした。
【００９４】
比較例に係るガス発生器としては、図７に示す構造のガス発生器１Ｘを使用した。すなわち、比較例に係るガス発生器１Ｘにおいては、エンハンサカップ４０として側壁部４２がすべて脆弱な部位となるように構成されたもの（すなわち、伝火薬３４の燃焼によっても破裂または溶融しない非脆弱部を有さないもの）を使用した。当該比較例に係るガス発生器１Ｘにおいては、側壁部４２のすべての部位が脆弱に構成されているため、ガス発生剤５１の燃え広がりが伝火室４４の上端部、略中央部および下端部のすべてを中心として放射状に進行することになる。なお、このガス発生剤５１の燃え広がりを図７中において破線矢印にて模式的に表わしている。
【００９５】
このように構成された比較例に係るガス発生器１Ｘにあっては、燃焼室５０に収容されたガス発生剤５１のうち、エンハンサカップ４０に隣接する部分に配置されたガス発生剤５１が、全体に一度に着火されてハウジングの径方向外側に向かって燃え広がることになるため、燃焼室５０にて生成されたガスは、もっぱらフィルタ５５のガス噴出口２３が形成された位置に対向する部分に集中して外部に噴出されることになる。そのため、フィルタ５５の実効体積は、大幅に小さいものとなってしまう。
【００９６】
実施例に係るガス発生器としては、上述した図１に示す構造のガス発生器１Ａを使用した。当該実施例に係るガス発生器１Ａにおいては、アルミニウム製のエンハンサカップ４０を使用し、脆弱部４２ａの厚みｔ２を０．３ｍｍとし、非脆弱部４２ｂ，４２ｃの厚みｔ３，ｔ４をいずれも１．０ｍｍとした。脆弱部４２ａが設けられる位置については、図１に示す高さ（ｈ−ｗ／２）が１６．０ｍｍとなる位置とし、脆弱部４２ａの軸方向の大きさについては、図１に示す大きさｗが１．９ｍｍとなる大きさとした。なお、エンハンサカップ４０の軸方向に沿った全長は２４．２ｍｍとし、その内径は１４．０ｍｍとした。また、頂壁部４１の厚みｔ１は、１．２ｍｍとし、フランジ部４３の厚みは、１．０ｍｍとした。
【００９７】
比較例に係るガス発生器１Ｘにおいては、アルミニウム製のエンハンサカップ４０を使用し、側壁部４２の厚みｔ５を０．１８ｍｍとした。なお、エンハンサカップ４０の軸方向に沿った全長は２３．０ｍｍとし、その内径は１４．０ｍｍとした。また、頂壁部４１の厚みｔ１は、０．１８ｍｍとし、フランジ部４３の厚みは、０．１９ｍｍとした。
【００９８】
上述した条件の下、実施例に係るガス発生器１Ａおよび比較例に係るガス発生器をそれぞれ複数作動させ、タンク内に放出されたスラグの量を確認した結果、実施例に係るガス発生器１Ａにおけるスラグの放出量の平均値は、比較例に係るガス発生器１Ｘにおけるスラグの放出量の平均値の約７７％にまで低減されていることが確認された。
【００９９】
また、作動後においてハウジングを分解してフィルタを目視にて確認したところ、実施例に係るガス発生器１Ａにおいては、いずれもフィルタの外周面のほぼ全域が黒色変化しているのに対し、比較例に係るガス発生器１Ｘにおいては、いずれもフィルタの外周面の天板部寄りの部分のみが黒色変化しており、フィルタの外周面の底板部寄りの部分は、ほとんど黒色変化しておらず、概ね当初の金属色に近い色のままであることが確認された。
【０１００】
以上の検証試験の結果から、本発明を適用することにより、フィルタのほぼすべての部分をガスの冷却およびスラグの捕集に寄与させることが可能となってフィルタの実効体積を大きく確保することができ、そのため、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率を高く維持することが可能になることが裏付けられた。
【０１０１】
なお、以上において説明した本発明の実施の形態およびその変形例においては、本発明をいわゆるディスク型ガス発生器に適用した場合を例示して説明を行なったが、本発明の適用対象はこれに限られるものではない。
【０１０２】
このように、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【０１０３】
１Ａ，１Ｂ ガス発生器、１０ イニシエータシェル、１１ 底板部、１２ 周壁部、１３ 保持部、１４ａ，１４ｂ かしめ部、２０ クロージャシェル、２１ 天板部、２２ 周壁部、２３ ガス噴出口、２４ シール部材、３０ 点火器、３１ 点火部、３２ 端子ピン、３３ シール部材、３４ 伝火薬、４０ エンハンサカップ、４１ 頂壁部、４２ 側壁部、４２ａ 脆弱部、４２ｂ，４２ｃ 非脆弱部、４３ フランジ部、４４ 伝火室、５０ 燃焼室、５１ ガス発生剤、５２ クロージャシェル側保持部材、５３ クッション材、５４ イニシエータシェル側保持部材、５５ フィルタ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、乗員保護装置に組み込まれるガス発生器に関し、より特定的には、自動車のステアリングホイール等に搭載されるエアバッグ装置に組み込まれるガス発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の乗員の保護の観点から、乗員保護装置であるエアバッグ装置が普及している。エアバッグ装置は、車両等衝突時に生じる衝撃から乗員を保護する目的で装備されるものであり、車両等衝突時に瞬時にエアバッグを膨張および展開させることにより、エアバッグがクッションとなって乗員の体を受け止めるものである。
【０００３】
ガス発生器は、このエアバッグ装置に組み込まれ、車両等衝突時にコントロールユニット（作動器）からの通電によって点火器（スクイブ）を発火し、点火器において生じる火炎によりガス発生剤を燃焼させて多量のガスを瞬時に発生させ、これによりエアバッグを膨張および展開させる機器である。なお、エアバッグ装置は、たとえば自動車のステアリングホイールやインストゥルメントパネル等に装備される。
【０００４】
ガス発生器には、種々の構造のものが存在するが、特にステアリングホイール等に装備される運転席側エアバッグ装置に好適に利用されるガス発生器として、いわゆるディスク型ガス発生器がある。ディスク型ガス発生器は、軸方向の両端が閉塞された短尺円筒状のハウジングを有し、ハウジングの周壁にガス噴出口が設けられるとともに、ハウジングの内部に位置する点火器の周囲を囲うようにガス発生剤が、またガス発生剤の周囲をさらに囲うようにフィルタが、それぞれハウジングの内部に収容されてなるものである。
【０００５】
このディスク型ガス発生器においては、点火器にて生じた火炎によって確実にガス発生剤が着火されることとなるように、ガス発生剤が収容された燃焼室と点火器との間に燃焼促進剤としての伝火薬（エンハンサ）が配置されることが一般的である。通常、伝火薬は、エンハンサカップまたはエンハンサホルダと呼ばれるカップ状部材の内部に設けられた伝火室に収容され、この伝火室が点火器の点火部（スクイブカップ）に面することとなるように、上記カップ状部材が燃焼室内に突出した状態で配置される。このような構成のガス発生器が開示された文献として、たとえば特開２００２−３７０６０７号公報（特許文献１）や、特開２００８−１８３９３９号公報（特許文献２）等がある。
【０００６】
ここで、ガス発生器においては、エアバッグの膨張および展開に適した所望のガス出力が得られるように、ガス発生剤の燃焼が所望の燃焼特性を示すように設計されていることが重要である。そのためには、点火器にて生じた火炎エネルギーが制御性よくガス発生剤に伝達されることが重要であり、特に伝火薬による火炎エネルギーの伝達を制御することが重要である。
【０００７】
このため、上述の特許文献１に開示のガス発生器においては、たとえばステンレス合金製等の機械的強度の高いエンハンサホルダを使用し、このエンハンサホルダの所定位置に所定の大きさの開口を設けることにより、伝火薬の燃焼による火炎エネルギーの伝達を制御することとしている。
【０００８】
しかしながら、上述のように開口を有するエンハンサホルダを使用した場合には、振動等によって伝火薬が燃焼室に移動したりガス発生剤が伝火室に移動したりすることを防止するために、シール部材によって開口を閉塞しておくことが必要である。通常、この開口を閉塞するシール部材としては、片面に粘着部材が塗布されたアルミニウム箔が使用されるが、このアルミニウム箔は非常に薄くその取扱いが困難であり、製造工程が煩雑になる問題がある。
【０００９】
また、近年、自動車の軽量化がますます重要な課題となっているが、上述のようにステンレス合金製等の機械的強度の高いエンハンサホルダを使用した場合には、エンハンサホルダの重量が重くなり、ガス発生器全体としての重量が増加してしまう問題も有している。
【００１０】
加えて、上述した特許文献１に開示される如くのエンハンサホルダを用いた場合には、伝火薬が着火した場合にもエンハンサホルダの頂壁部の少なくとも一部が残存する構成であるため、当該部分によって火炎エネルギーの伝達が阻害されてガス発生剤の着火遅れが生じ、ガス発生器の作動時におけるガス出力の遅延が生じてしまう問題がある。
【００１１】
さらには、特に、上述した特許文献１の図５に記載されている如くのエンハンサホルダのように、周方向および軸方向に沿って部分的に孔が設けられた形態を採用した場合には、伝火薬の火炎エネルギーが孔から直線的に伝わることでガス発生剤の一部分に対して火炎エネルギーが集中して伝達されることになってしまうため、火炎エネルギーを受け取るガス発生剤の状態により燃焼特性が大きく変化し、結果としてガス出力に大きなばらつきが生じてしまう問題も生じ得る。
【００１２】
そのため、機械的強度が低く、伝火薬の着火に伴ってカップの全面が破裂または溶融するように構成されたエンハンサカップを利用することが検討されている。このようなエンハンサカップを利用した場合には、予めエンハンサカップに開口を設ける必要がなく上述した開口の閉塞作業が不要となり、製造工程が大幅に容易化するメリットが得られる。また、機械的強度が低いエンハンサカップを利用することが可能となれば、エンハンサカップ自体を軽量化することも可能となり、ガス発生器全体としての軽量化が図られるばかりでなく、材料の使用量の低減に伴うコスト低減や資源の保護の観点からも非常に好適なものとなる。
【００１３】
しかしながら、伝火薬が着火することによって伝火室内の圧力が高められてエンハンサカップが破裂したりその熱によって溶融したりするようにエンハンサカップの全体を脆弱に構成した場合には、伝火室内に生じた火炎が急速に燃焼室に流入してガス発生剤に伝達されることとなってしまう。そのため、ガス発生剤が急速に燃焼してしまうこととなり、ガス出力を所定時間にわたって持続させる等のガス出力の調整が非常に困難となってしまう。このように、エンハンサカップの全体を脆弱にした場合には、その機械的強度の低下に伴って伝火薬による火炎エネルギーの伝達の制御が非常に困難になるという課題が存在している。
【００１４】
そこで、上記特許文献２に開示されるガス発生器においては、エンハンサカップを取り囲むように燃焼室に隔壁部を設けることで着火されたガス発生剤の燃え広がりが当該隔壁部によって制限されるようにすることにより、燃焼室内に収容されたガス発生剤の燃焼の進行を意図的に遅延させることとし、これによりガス発生剤の燃焼特性を調整可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００２−３７０６０７号公報
【特許文献２】特開２００８−１８３９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記特許文献２に開示される如くのガス発生器とした場合には、ガス発生剤の燃え広がりを制限するための隔壁部を別途ガス発生器に具備させることが必要になり、当該隔壁部を設けた分だけガス発生器の重量が増加してしまう問題があった。また、燃焼室に隔壁部を設けた場合には、当該隔壁部が邪魔となり、ガス発生剤の充填工程においてガス発生剤を燃焼室に速やかに均等かつ密に充填する妨げとなってしまう問題もあった。さらには、燃焼室に隔壁を設けた場合には、ガス発生剤が燃焼することによって生じる圧力によって隔壁部に意図しない変形が生じる場合があり、その結果、ガス発生器の出力特性にばらつきが生じてしまう問題もあった。
【００１７】
したがって、上記特許文献２に開示のガス発生器は、軽量化の観点や製造作業の容易化、燃焼特性の制御性の観点から、依然としてその改善の余地のあるものであった。
【００１８】
また、一般に、ガス発生器においては、エアバッグが損傷しないように、燃焼室にて生成された高温のガスが十分に冷却された後にガス噴出口から噴出されることや、当該ガス噴出口から噴出されるガスにスラグ（残渣）が含まれていないことが重要である。そのため、ディスク型ガス発生器においては、上述したように、燃焼室を取り囲むようにフィルタが配置されることが一般的であり、燃焼室にて生成されたガスが当該フィルタを経由することでガスの冷却とスラグの捕集とが行なわれることになる。
【００１９】
しかしながら、作動時におけるハウジング内部でのガスの流れを考慮に入れずに単にフィルタをハウジング内部に配置したのみでは、作動時において時々刻々と変化するハウジング内部での圧力状態の変化により、フィルタの所定部位にのみガスの流れが集中してしまい、結果的にガスの冷却やスラグの捕集に実質的に寄与していない部位がフィルタ中に多く存在してしまうことにもなりかねない。
【００２０】
その場合には、ガスの冷却およびスラグの捕集に寄与するフィルタの実効体積が大幅に減少し、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率が低下してしまう問題が生じてしまう。そのため、ガス発生器においては、フィルタの実効体積を高く確保し、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率を高める何らかの対策をとることが必要不可欠である。このようにフィルタの実効体積を高く確保することができれば、その分だけフィルタを小型化することができ、ガス発生器の軽量化にもつながることになる。
【００２１】
したがって、本発明は、上述した課題に着目してなされたものであり、伝火薬による火炎エネルギーの伝達が好適に制御可能であるとともに、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率を高く維持することが可能で、安価にかつ容易に製造することができる軽量で出力特性にばらつきの生じないガス発生器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明に基づくガス発生器は、ハウジングと、点火器と、カップ状部材と、フィルタとを備えている。上記ハウジングは、軸方向の端部を閉塞する天板部および底板部と、ガス噴出口が設けられた周壁部とによって構成された短尺筒状の部材からなり、ガス発生剤が収容された燃焼室を内部に含んでいる。上記点火器は、上記底板部に取付けられ、作動時において着火する点火薬が収容された点火部を含んでいる。上記カップ状部材は、伝火薬が収容された伝火室を内部に含み、上記点火部に上記伝火室が面するように上記燃焼室内に向けて突出するように配置された有底筒状の単一の部材からなる。上記フィルタは、上記ハウジングの内部に配置され、上記燃焼室を上記ハウジングの径方向に取り囲む中空筒状の部材からなる。上記カップ状部材は、上記伝火室と上記燃焼室とを区画する側壁部に、上記点火器の作動に伴う上記伝火薬の燃焼により破裂または溶融する薄肉の脆弱部と、上記点火器の作動に伴う上記伝火薬の燃焼によっても破裂または溶融せずに残存する厚肉の非脆弱部とを有している。上記脆弱部は、上記カップ状部材の軸方向における上記側壁部の途中位置に上記カップ状部材の周方向に沿って環状に設けられ、上記非脆弱部によって上記カップ状部材の軸方向に沿って挟み込まれて位置している。上記ガス噴出口は、上記ハウジングの軸方向に沿って上記脆弱部よりも上記天板部寄りの位置に配設され、上記脆弱部の上記底板部側の軸方向端部は、上記ハウジングの軸方向に沿って上記点火部の上記天板部側の端部よりも上記底板部寄りの位置に配設されている。
【００２３】
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記脆弱部が、上記ハウジングの軸方向に沿って上記点火部の上記天板部側の端部よりも上記底板部寄りの位置に配設されていることが好ましい。
【００２４】
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記脆弱部が、上記カップ状部材の上記側壁部の外周面に設けられた溝によって構成されていることが好ましい。
【００２５】
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記カップ状部材が、アルミニウム製またはアルミニウム合金製のプレス成形品であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、伝火薬による火炎エネルギーの伝達が好適に制御可能であるとともに、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率を高く維持することが可能で、安価にかつ容易に製造することができる軽量で出力特性にばらつきの生じないガス発生器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態におけるガス発生器の模式断面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるガス発生器の作動時におけるカップ状部材の挙動および燃焼初期段階におけるガス発生剤の燃え広がりを模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるガス発生器の燃焼中間段階におけるガス発生剤の燃え広がりおよび生成されたガスの流れを模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるガス発生器の燃焼最終段階におけるガス発生剤の燃え広がりおよび生成されたガスの流れを模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態の変形例に係るガス発生器の模式断面図である。
【図６】本発明の実施の形態の変形例に係るガス発生器の作動時におけるカップ状部材の挙動および燃焼初期段階におけるガス発生剤の燃え広がりを模式的に示す断面図である。
【図７】比較例に係るガス発生器の模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態は、自動車のステアリングホイール等に搭載されるエアバッグ装置に組み込まれる、いわゆるディスク型ガス発生器に本発明を適用した場合を示すものである。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態におけるガス発生器の模式断面図である。まず、図１を参照して、本実施の形態におけるガス発生器の構造について説明する。
【００３０】
図１に示すように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａは、軸方向の両端が閉塞された短尺円筒状のハウジングを有しており、このハウジングの内部に各種の構成部品が収容されている。ハウジングは、それぞれが有底筒状に形成されたイニシエータシェル１０およびクロージャシェル２０を組み合わせることによって形成されている。より具体的には、イニシエータシェル１０は、底板部１１と周壁部１２とを有しており、クロージャシェル２０は、天板部２１と周壁部２２とを有しており、これらイニシエータシェル１０およびクロージャシェル２０の開口端同士が面するように組み合わされることにより、その内部に各種の構成部品が収容される空間が形成されている。
【００３１】
イニシエータシェル１０およびクロージャシェル２０は、いずれもステンレス鋼や鉄鋼、アルミニウム合金、ステンレス合金等の金属製の部材にて構成される。より具体的には、イニシエータシェル１０およびクロージャシェル２０は、それぞれ一枚の板状または一片のブロック状の金属部材から、各部分に相当する金型等を使用して鍛造加工、絞り加工、プレス加工等を組み合わせることによって加圧流動の繰り返しによって成形される。また、イニシエータシェル１０およびクロージャシェル２０の接合には、電子ビーム溶接やレーザー溶接、摩擦圧接等が好適に利用される。
【００３２】
イニシエータシェル１０の底板部１１の略中央部には、保持部１３が形成されている。この保持部１３は、点火器３０が挿入されることで当該点火器３０を保持するための部位である。具体的には、保持部１３に設けられた開口に点火器３０の端子ピン３２が挿通するように点火器３０が保持部１３にイニシエータシェル１０の内側から取付けられ、この状態において保持部１３の先端に設けられたかしめ部１４ａが点火器３０側に向かってかしめることにより、点火器３０がイニシエータシェル１０の保持部１３にかしめ固定されている。なお、ハウジングの外部に露出するように配置された端子ピン３２には、点火器３０とコントロールユニットとを結線するためのハーネスのコネクタ（図示せず）が接続される。
【００３３】
点火器３０は、火炎を発生させるための点火装置であり、点火部３１と上述の端子ピン３２とを含んでいる。点火部３１は、その内部に、作動時において着火する点火薬と、この点火薬を燃焼させるための抵抗体とを含んでいる。端子ピン３２は、点火薬を着火させるために点火部３１に接続されている。
【００３４】
より詳細には、点火器３０は、一対の端子ピン３２が挿通されてこれを保持する基部と、基部上に取付けられたスクイブカップとを備えており、スクイブカップ内に挿入された端子ピン３２の先端を連結するように抵抗体（ブリッジワイヤ）が取付けられ、この抵抗体を取り囲むようにまたはこの抵抗体に接するようにスクイブカップ内に点火薬が充填されている。抵抗体としては一般にニクロム線等が利用され、点火薬としては一般にＺＰＰ（ジルコニウム・過塩素酸カリウム）、ＺＷＰＰ（ジルコニウム・タングステン・過塩素酸カリウム）、鉛トリシネート等が利用される。スクイブカップは、一般に金属製またはプラスチック製である。
【００３５】
衝突を検知した際には、端子ピン３２を介して抵抗体に所定量の電流が流れる。抵抗体に所定量の電流が流れることにより、抵抗体においてジュール熱が発生し、点火薬が燃焼を開始する。燃焼により生じた高温の火炎は、点火薬を収納しているスクイブカップを破裂させる。抵抗体に電流が流れてから点火器３０が作動するまでの時間は、抵抗体にニクロム線を利用した場合には一般に２ミリ秒以下である。
【００３６】
点火器３０と保持部１３との間には、シール部材３３が介在されている。シール部材３３は、点火器３０と保持部１３との間に生じる隙間を気密に封止することによって後述する伝火室４４を密閉するためのものであり、点火器３０を保持部１３にかしめ固定する際に上記隙間に挿入される。シール部材３３としては、十分な耐熱性および耐久性の材料からなるものを利用することが好ましく、たとえばエチレンプロピレンゴムの一種であるＥＰＤＭ樹脂製のＯリング等を利用することが好適である。なお、別途、シール部材３３が介装される部分に液状のシール剤を塗布しておけば、さらに伝火室４４の密閉性を高めることができる。
【００３７】
イニシエータシェル１０の保持部１３には、点火器３０を覆うように有底筒状のカップ状部材としてのエンハンサカップ４０が固定されている。エンハンサカップ４０は、頂壁部４１、側壁部４２およびフランジ部４３を有しており、その内部に伝火薬３４が収容された伝火室４４を含んでいる。エンハンサカップ４０は、伝火室４４と後述する燃焼室５０とを区画するための部材であり、一枚の板状または一片のブロック状の金属部材をプレス加工することによって形成されたプレス成形品からなる。
【００３８】
エンハンサカップ４０は、単一の部材（すなわち一部品）にて構成されており、その内部に設けられた伝火室４４が点火部３１に面するように保持部１３に固定されている。より具体的には、保持部１３に設けられたかしめ部１４ｂによってエンハンサカップ４０のフランジ部４３がかしめられることにより、エンハンサカップ４０が保持部１３に固定されている。
【００３９】
エンハンサカップ４０は、頂壁部４１および側壁部４２のいずれにも開口を有しておらず、エンハンサカップ４０がイニシエータシェル１０の保持部１３に固定された状態において、その内部に設けられた伝火室４４を完全に密閉している。このエンハンサカップ４０は、点火器３０が作動することによって伝火薬３４が着火された場合に伝火室４４内の圧力上昇や発生した熱の伝導に伴ってその一部が破裂または溶融するものであり、その機械的強度は従来のステンレス合金製のエンハンサホルダに比べて低いものである。エンハンサカップ４０の材質としては、好適には金属が利用され、プレス加工の際の成形性の観点や軽量化の観点から、特にアルミニウムやアルミニウム合金等が好適に利用される。
【００４０】
エンハンサカップ４０の側壁部４２には、薄肉の脆弱部４２ａと、厚肉の一対の非脆弱部４２ｂ，４２ｃとが設けられている。より具体的には、脆弱部４２ａは、エンハンサカップ４０の側壁部４２の外周面に周方向に沿って延びるように環状の溝が設けられることによって形成されたエンハンサカップ４０の薄肉の部位にて構成されており、非脆弱部４２ｂ，４２ｃは、当該環状の溝が設けられていないエンハンサカップ４０の厚肉の部位にて構成されている。
【００４１】
脆弱部４２ａは、エンハンサカップ４０の軸方向における側壁部４２の途中位置に設けられている。これに対し、一方の非脆弱部４２ｂは、上記途中位置からエンハンサカップ４０の側壁部４２のフランジ部４３側の軸方向端部にまで達するように設けられており、他方の非脆弱部４２ｃは、上記途中位置からエンハンサカップ４０の側壁部４２の頂壁部４１側の軸方向端部にまで達するように設けられている。以上により、薄肉の脆弱部４２ａは、エンハンサカップ４０の軸方向に沿って厚肉の一対の非脆弱部４２ｂ，４２ｃによって挟み込まれて位置している。なお、さらに詳細な脆弱部４２ａの形成位置については、後述することとする。
【００４２】
ここで、脆弱部４２ａは、その厚みが非脆弱部４２ｂ，４２ｃに比して薄く形成されることにより、点火器３０の作動に伴う伝火薬３４の燃焼によって破裂または溶融するように構成されている。一方、非脆弱部４２ｂ，４２ｃは、その厚みが脆弱部４２ａに比して厚く形成されることにより、点火器３０の作動に伴う伝火薬３４の燃焼によっても破裂および溶融せずに残存するように構成されている。
【００４３】
なお、上述した脆弱部４２ａの厚みｔ２および非脆弱部４２ｂ，４２ｃの厚みｔ３，ｔ４は、使用される伝火薬３４の種類や充填量等に基づいて適宜調節されるものであるが、その一例を以下に示す。たとえば、上記脆弱部４２ａの厚みｔ２は、エンハンサカップ４０をアルミニウム製またはアルミニウム合金製とした場合には、１．０ｍｍ以下とされ、好ましくは０．５ｍｍ以下とされ、さらに好ましくは０．３ｍｍ以下とされる。一方、上記非脆弱部４２ｂ，４２ｃの厚みｔ３，ｔ４は、エンハンサカップ４０をアルミニウム製またはアルミニウム合金製とした場合には、脆弱部４２ａの厚みｔ２よりも大きいことを条件に、０．７ｍｍ以上１．５ｍｍ以下とされ、好ましくは０．７ｍｍ以上１．２ｍｍ以下とされ、さらに好ましくは０．６ｍｍ以上０．９ｍｍ以下とされる。なお、エンハンサカップ４０の頂壁部４１の厚みｔ１は、特に制限されるものではないが、プレス成形の際の成形性を考慮した場合には、非脆弱部４２ｂ，４２ｃの厚みｔ３，ｔ４と同等程度とされることが好ましい。
【００４４】
伝火室４４に充填された伝火薬３４は、点火器３０が作動することによって生じた火炎によって点火され、燃焼することによって熱粒子を発生する。伝火薬３４としては、後述するガス発生剤５１を確実に燃焼開始させることができるものであることが必要であり、一般的には、Ｂ／ＫＮＯ3等に代表される金属粉／酸化剤からなる組成物などが用いられる。伝火薬３４は、粉状のものや、バインダによって所定の形状に成形されたもの等が利用される。バインダによって成形された伝火薬の形状としては、たとえば顆粒状、円柱状、シート状、球状、単孔円筒状、多孔円筒状、タブレット状など種々の形状がある。
【００４５】
イニシエータシェル１０およびクロージャシェル２０からなるハウジングの内部の空間のうち、上述のエンハンサカップ４０が配置された部分を取り巻く空間には、ガス発生剤５１が収容される燃焼室５０が位置している。より具体的には、上述のエンハンサカップ４０は、ハウジングの内部に形成された燃焼室５０内に突出して配置されており、このエンハンサカップ４０の頂壁部４１の外表面に面する部分および側壁部４２の外表面に面する部分に設けられた空間が燃焼室５０として構成されている。ここで、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにおいては、燃焼室５０のうち、エンハンサカップ４０の側壁部４２の外表面に面する部分の空間にのみ、ガス発生剤５１が収容されている。
【００４６】
また、燃焼室５０を取り巻く空間には、ハウジングの内周に沿ってフィルタ５５が配置されている。フィルタ５５は、筒状の形状を有しており、その中心軸はハウジングの中心軸と実質的に合致するように配置されている。
【００４７】
ガス発生剤５１は、点火器３０によって点火された伝火薬３４が燃焼することによって生じた熱粒子によって着火され、燃焼することによってガスを発生させるものである。ガス発生剤５１は、非アジド系ガス発生剤を用いることが好ましく、一般に燃料と酸化剤と添加剤とを含む成形体として形成される。燃料としては、たと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、ヒドラジン誘導体等またはこれらの組み合わせが利用される。具体的には、たとえばニトログアニジンや硝酸グアニジン、シアノグアニジン、５−アミノテトラゾール等が好適に利用される。また、酸化剤としては、たとえば塩基性硝酸銅等の塩基性硝酸塩、過塩素酸アンモニウムや過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アンモニアから選ばれたカチオンを含む硝酸塩等が利用される。硝酸塩としては、たとえば硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等が好適に利用される。また、添加剤としては、バインダやスラグ形成剤、燃焼調整剤等が挙げられる。バインダとしては、たとえばカルボキシメチルセルロースの金属塩、ステアリン酸塩等の有機バインダや、合成ヒドロキシタルサイト、酸性白土等の無機バインダが好適に利用可能である。スラグ形成剤としては窒化珪素、シリカ、酸性白土等が好適に利用可能である。また、燃焼調整剤としては、金属酸化物、フェロシリコン、活性炭、グラファイト等が好適に利用可能である。
【００４８】
ガス発生剤５１の成形体の形状には、顆粒状、ペレット状、円柱状等の粒状のもの、ディスク状のものなど様々な形状のものがある。また、円柱状のものでは、成形体内部に孔を有する有孔状（たとえば単孔筒形状や多孔筒形状等）の成形体も利用される。これらの形状は、ガス発生器１Ａが組み込まれるエアバッグ装置の仕様に応じて適宜選択されることが好ましく、たとえばガス発生剤５１の燃焼時においてガスの生成速度が時間的に変化する形状を選択するなど、仕様に応じた最適な形状を選択することが好ましい。また、ガス発生剤５１の形状の他にもガス発生剤５１の線燃焼速度、圧力指数などを考慮に入れて成形体のサイズや充填量を適宜選択することが好ましい。
【００４９】
フィルタ５５は、たとえばステンレス鋼や鉄鋼等の金属線材を巻き回して焼結したものや、金属線材を編み込んだ網材をプレス加工することによって押し固めたもの、あるいは孔あき金属板を巻き回したもの等が利用される。ここで、網材としては、具体的にはメリヤス編みの金網や平織りの金網、クリンプ織りの金属線材の集合体等が利用される。また、孔あき金属板としては、たとえば、金属板に千鳥状に切れ目を入れるとともにこれを押し広げて孔を形成して網目状に加工したエキスパンドメタルや、金属板に孔を穿つとともにその際に孔の周縁に生じるバリを潰すことでこれを平坦化したフックメタル等が利用される。この場合において、形成される孔の大きさや形状は、必要に応じて適宜変更が可能であり、同一金属板上において異なる大きさや形状の孔が含まれていてもよい。なお、金属板としては、たとえば鋼板（マイルドスチール）やステンレス鋼板が好適に利用でき、またアルミニウム、銅、チタン、ニッケルまたはこれらの合金等の非鉄金属板を利用することもできる。
【００５０】
フィルタ５５は、燃焼室５０にて生成されたガスがこのフィルタ５５中を通過する際に、ガスが有する高温の熱を奪い取ることによって当該ガスを冷却する冷却手段として機能するとともに、当該ガス中に含まれる残渣（スラグ）等を除去する除去手段としても機能する。したがって、ガスを十分に冷却し、かつ残渣が外部に放出されないようにするためには、燃焼室５０内にて生成されたガスが確実にフィルタ５５中を通過するようにすることが必要である。
【００５１】
フィルタ５５に対面する部分のクロージャシェル２０の周壁部２２には、ガス噴出口２３が複数設けられている。このガス噴出口２３は、フィルタ５５を通過したガスをハウジングの外部に導出するためのものである。クロージャシェル２０の周壁部２２のフィルタ５５側に位置する主面には、上記ガス噴出口２３を閉塞するようにシール部材２４が貼付されている。このシール部材２４としては、片面に粘着部材が塗布されたアルミニウム箔等が利用される。これにより、燃焼室５０の気密性が確保されている。
【００５２】
ハウジングの内部の空間のうち、クロージャシェル２０の天板部２１側の端部には、フィルタ５５の上端をハウジングに固定するためのクロージャシェル側保持部材５２が配置されている。クロージャシェル側保持部材５２は、クロージャシェル２０の天板部２１に当接する部位と、フィルタ５５の上端部分の内周面に当接する部位とを有している。このクロージャシェル側保持部材５２の内部には、燃焼室５０内に収容されたガス発生剤５１に接触するようにクッション材５３が配置されている。このクッション材５３は、成形体からなるガス発生剤５１が振動等によって粉砕されることを防止する目的で設けられるものであり、好適にはセラミックスファイバの成形体や発泡シリコン等が利用される。
【００５３】
一方、ハウジングの内部の空間のうち、イニシエータシェル１０の底板部１１側の端部には、フィルタ５５の下端をハウジングに固定するためのイニシエータシェル側保持部材５４が配置されている。イニシエータシェル側保持部材５４は、イニシエータシェル１０の底板部１１の内底面に当接する部位と、フィルタ５５の下端部分の内周面に当接する部位とを有している。
【００５４】
これらクロージャシェル側保持部材５２およびイニシエータシェル側保持部材５４は、たとえば単一の金属製板状部材をプレス加工等することによって形成されたものであり、好適には普通鋼や特殊鋼等の鋼板（たとえば、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）やステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）等）が用いられる。クロージャシェル側保持部材５２およびイニシエータシェル側保持部材５４は、上述のように金属製板状部材の一部を折り曲げることによって形成されたものであるため、クロージャシェル側保持部材５２およびイニシエータシェル側保持部材５４はそれぞれ適度な弾性を有している。そのため、クロージャシェル側保持部材５２およびイニシエータシェル側保持部材５４は、それぞれフィルタ５５の内周面に適度に接触することになり、これによりフィルタ５５がハウジングに保持されて固定されることになる。また、クロージャシェル側保持部材５２およびイニシエータシェル側保持部材５４のそれぞれは、フィルタ５５の上端とクロージャシェル２０の天板部２１との間の隙間およびフィルタ５５の下端とイニシエータシェル１０の底板部１１との間の隙間からのガスの流出を防止する機能も果たしている。
【００５５】
ここで、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、上述したエンハンサカップ４０に設けられた脆弱部４２ａ、点火器３０の点火部３１、および、ハウジングの周壁部２２に設けられたガス噴出口２３のそれぞれが、以下の関係を満たすようにその形成位置が調節されている。
【００５６】
まず、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、エンハンサカップ４０の頂壁部４１の上面を基準位置とした場合に、当該基準位置から点火部３１の天板部２１側の端部までの距離Ｈ１よりも、当該基準位置から脆弱部４２ａの底板部１１側の軸方向端部までの距離ｈが大きくなるように（すなわち、Ｈ１＜ｈの条件が満たされるように）、脆弱部４２ａの形成位置が調節されている。すなわち、脆弱部４２ａの底板部１１側の軸方向端部は、ハウジングの軸方向に沿って点火部３１の天板部２１側の端部よりも底板部１１寄りの位置に配設されている。
【００５７】
一方、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、脆弱部４２ａの天板部２１側の軸方向端部についても、これがハウジングの軸方向に沿って点火部３１の天板部２１側の端部よりも底板部１１寄りの位置に配設されるように、脆弱部４２ａのハウジングの軸方向に沿った大きさｗが調節されている。すなわち、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、エンハンサカップ４０の頂壁部４１の上面を基準位置とした場合に、当該基準位置から点火部３１の天板部２１側の端部までの距離Ｈ１よりも、当該基準位置から脆弱部４２ａの天板部２１側の軸方向端部までの距離（ｈ−ｗ）が大きくなるように（すなわち、Ｈ１＜（ｈ−ｗ）の条件が満たされるように）、脆弱部４２ａの形成位置が調節されている。これにより、脆弱部４２ａの全体が、ハウジングの軸方向に沿って点火部３１の天板部２１側の端部寄りも底板部１１寄りの位置に配設されることになる。
【００５８】
また、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、エンハンサカップ４０の頂壁部４１の上面を基準位置とした場合に、当該基準位置から点火部３１の天板部２１側の端部までの距離Ｈ１よりも、当該基準位置からガス噴出口２３の底板部１１側の軸方向端部までの距離Ｈ２が大きくなるように（すなわち、Ｈ２＜Ｈ１の条件が満たされるように）、ガス噴出口２３の形成位置が調節されている。すなわち、ガス噴出口２３は、ハウジングの軸方向に沿って点火部３１よりも天板部２１寄りの位置に配設されている。これにより、ガス噴出口２３は、ハウジングの軸方向に沿って脆弱部４２ａよりも天板部２１寄りの位置に配設されることになる。
【００５９】
加えて、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、エンハンサカップ４０の頂壁部４１の上面と、天板部２１に密着して配置されたクロージャシェル側保持部材５２の下面とが、非接触となるように構成されている。したがって、これら部位間の距離Ｄは、少なくともＤ≧０．４ｍｍの条件を満たしていることになる。
【００６０】
次に、図１を参照して、本実施の形態におけるガス発生器１Ａの組立作業の要領について説明する。
【００６１】
まず、イニシエータシェル１０の保持部１３にシール部材３３を添接して点火器３０をかしめ固定する。そして、内部に伝火薬３４が収容されたエンハンサカップ４０をイニシエータシェル１０の保持部１３にかしめ固定する。次いで、イニシエータシェル側保持部材５４およびフィルタ５５をイニシエータシェル１０の内底面に向けて挿入配置する。
【００６２】
そして、フィルタ５５の内側にガス発生剤５１を充填し、クッション材５３を介装したクロージャシェル側保持部材５２をフィルタ５５の上端部分に内挿する。その後、ガス噴出口２３がシール部材２４によって閉塞されたクロージャシェル２０をイニシエータシェル１０に対して被せ、イニシエータシェル１０とクロージャシェル２０とを溶接する。以上により、図１に示す構造のガス発生器１Ａの組み立てが完了する。
【００６３】
ここで、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにおいては、エンハンサカップ４０に開口が設けられていないため、エンハンサカップ４０の内部に設けられた伝火室４４に伝火薬３４を充填する工程が非常に容易に行なえる。これは、ガス発生器１Ａの作動時において、エンハンサカップ４０の一部が破裂または溶融するようにエンハンサカップ４０自体が機械的強度が低い脆弱な部材にて構成されているためである。すなわち、上述した特許文献１に開示されるような開口を有するエンハンサホルダを用いた場合に必要であった、伝火薬を充填するためにエンハンサホルダに設けられた開口を閉塞する作業が不要になるため、製造工程を大幅に簡素化することができる。
【００６４】
図２ないし図４は、本実施の形態におけるガス発生器の作動時におけるカップ状部材の挙動、ガス発生剤の燃え広がり、および、生成されたガスの流れを模式的に示す断面図である。次に、これら図２ないし図４を参照して、本実施の形態におけるガス発生器の作動時における動作について説明する。
【００６５】
本実施の形態におけるガス発生器１Ａが搭載された車両が衝突した場合には、車両に別途設けられた衝突検知手段によって衝突が検知され、これに基づいて点火器３０が作動する。伝火室４４に収容された伝火薬３４は、点火器３０が作動することによって生じた火炎によって点火されて燃焼し、多量の熱粒子を発生させる。
【００６６】
図２に示すように、この伝火薬３４の燃焼により、エンハンサカップ４０内の圧力が高まるとエンハンサカップ４０の脆弱部４２ａがその圧力または熱によって破裂または溶融し、上述の熱粒子が燃焼室５０に流れ込む。このとき、エンハンサカップ４０の非脆弱部４２ｂ，４２ｃは、破裂および溶融することなく残存することになり、このうちの非脆弱部４２ｃを含むエンハンサカップ４０の頂壁部４１側の端部は、伝火室４４の内圧上昇に伴ってクロージャシェル２０側に向けて吹き付けられることになる。
【００６７】
図２ないし図４に示すように、流れ込んだ熱粒子により、燃焼室５０に収容されたガス発生剤５１が着火されて燃焼し、多量のガスを発生させる。燃焼室５０にて発生したガスは、フィルタ５５中を通過し、その際フィルタ５５によって熱が奪われて冷却されるとともに、当該ガス中に含まれる残渣がフィルタ５５によって除去される。フィルタ５５を通過した後のガスは、ハウジングの外周縁部に流れ込み、その後、クロージャシェル２０の周壁部２２に設けられたガス噴出口２３からハウジングの外部へと噴出される。噴出されたガスは、ガス発生器１Ａに隣接して設けられたエアバッグの内部に導入され、エアバッグを膨張および展開する。
【００６８】
以下においては、図１ないし図４を参照して、本実施の形態におけるガス発生器１Ａとした場合に、伝火薬による火炎エネルギーの伝達が好適に制御可能になるとともに、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率が高く維持できる理由について説明する。
【００６９】
図１に示すように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにおいては、エンハンサカップ４０の軸方向における側壁部４２の途中位置の厚みｔ２を他の部位に比較して薄肉とすることによって脆弱部４２ａを構成し、エンハンサカップ４０の側壁部４２の残る部分の厚みｔ３，ｔ４を上記脆弱部４２ａの厚みｔ２よりも厚肉とすることによって非脆弱部４２ｂ，４２ｃを構成している。
【００７０】
このように構成することにより、図２に示すように、点火器３０の作動によって伝火薬３４が燃焼した状態において、エンハンサカップ４０の脆弱部４２ａのみが破裂または溶融し、非脆弱部４２ｂ，４２ｃが破裂および溶融せずに残存することになり、このうちの非脆弱部４２ｃを含むエンハンサカップ４０の頂壁部４１側の端部が、伝火室４４の内圧上昇に伴ってクロージャシェル２０側に向けて吹き付けられて移動することになる。
【００７１】
その結果、燃焼室５０内に流入する火炎が、非脆弱部４２ｂと移動後の非脆弱部４２ｃとの間に生じる隙間によって絞られることになり、エンハンサカップ４０に隣接するガス発生剤５１のすべてが一度に同時に着火されることがなくなり、図２に示す燃焼初期段階において、ガス発生剤５１の燃え広がりが当該隙間を中心として放射状に進行することになる。なお、このガス発生剤５１の燃え広がりを図２中において破線矢印にて模式的に表わしている。
【００７２】
その際、非脆弱部４２ｂと移動後の非脆弱部４２ｃとの間に生じる隙間の軸方向の大きさｄ（図２参照）は、非作動時におけるエンハンサカップ４０の頂壁部４１の上面とクロージャシェル側保持部材５２の下面との間の距離Ｄ（図１参照）と、脆弱部４２ａの軸方向の大きさｗ（図１参照）とによって決まることになる。
【００７３】
ここで、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、上述したように、脆弱部４２ａがハウジングの軸方向に沿って点火部３１よりも底板部１１寄りの位置に配設されているため、上記隙間は、ハウジングの軸方向に沿って底板部１１寄りの位置に形成されることになる。したがって、図２に示す燃焼初期段階においては、燃焼室５０の底板部１１寄りの部分に充填されたガス発生剤５１が主として燃焼することになる。
【００７４】
そのため、図３に示す燃焼中間段階においては、燃焼室５０の底板部１１寄りの部分にて生成されたガスが、未燃焼のガス発生剤５１が流動抵抗となってしまうことから、当該部分から、燃焼室５０の内圧よりも低圧であるフィルタ５５の外側の空間に向けてハウジングの径方向に沿ってフィルタ５５に流入することになり、フィルタ５５の底板部１１寄りの部分が主として利用されてガスの冷却およびスラグの捕集が行なわれることになる。
【００７５】
また、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、上述したように、ガス噴出口２３がハウジングの軸方向に沿って脆弱部４２ａよりも天板部２１寄りの位置に配設されているため、当該フィルタ５５の外側の空間に達したガスは、その後向きを変えてガス噴出口２３から外部へと噴出されることになる。なお、このガスの流れを図３中において矢印にて模式的に表わしている。
【００７６】
これと並行して、燃焼室５０内におけるガス発生剤５１の燃え広がりも進行することになり、図３に示す燃焼中間段階においては、未燃焼のガス発生剤５１が残存する、燃焼室５０の天板部２１寄りの部分へとガス発生剤５１の燃焼が進行することになる。したがって、図３に示す燃焼中間段階においては、燃焼室５０の天板部２１寄りの部分に充填されたガス発生剤５１が主として燃焼することになる。
【００７７】
そのため、図４に示す燃焼最終段階においては、燃焼室５０の天板部２１寄りの部分にて生成されたガスが、当該部分から、燃焼室５０の内圧よりも低圧であるフィルタ５５の外側の空間に向けてハウジングの径方向に沿ってフィルタ５５に流入することになり、フィルタ５５の天板部２１寄りの部分が主として利用されてガスの冷却およびスラグの捕集が行なわれることになる。そして、当該フィルタ５５の外側の空間に達したガスは、その後ガス噴出口２３から外部へと噴出されることになる。なお、このガスの流れを図４中において矢印にて模式的に表わしている。
【００７８】
このように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、ガス発生剤５１の燃え広がりの進行に応じてフィルタ５５の軸方向に沿ったほぼすべての部分をガスの冷却およびスラグの捕集に寄与させることができるため、フィルタの実効体積を大きく確保することが可能になり、そのため、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率を高く維持することが可能になる。
【００７９】
また、本実施の形態におけるガス発生器１Ａの如く、エンハンサカップ４０に脆弱部４２ａと非脆弱部４２ｂ，４２ｃとを設け、これら脆弱部４２ａおよび非脆弱部４２ｂ，４２ｃが設けられる位置および大きさならびにエンハンサカップ４０の頂壁部４１とクロージャシェル２０の内面との間の距離等を予め適宜調節することにより、ガス出力を所定時間にわたって持続させる等のガス出力の調整を仕様に応じて最適化することが非常に容易に行なえることになる。
【００８０】
また、エンハンサカップ４０の側壁部４２をすべて薄肉に構成した場合には、伝火薬３４の燃焼によってエンハンサカップ４０が破裂または溶融した際の衝撃がフィルタ５５に加わってフィルタ５５が損傷してしまうおそれがあるが、本実施の形態におけるガス発生器１Ａの如くエンハンサカップ４０の側壁部４２に非脆弱部４２ｂ，４２ｃを設けることにより、このようなフィルタ５５に加わる衝撃が緩和されてその損傷が未然に防止される効果も得られる。
【００８１】
また、上記構成を採用することにより、脆弱部４２ａが伝火薬３４の着火時において破裂または溶融することで非脆弱部４２ｃを含むエンハンサカップ４０の頂壁部４１寄りの端部が、非脆弱部４２ｂから脱離してハウジングの天板部２１側に向けて移動することになるため、上述した特許文献１に開示される如くのエンハンサホルダを用いた場合に生じるガス出力の遅延が生じることもない。
【００８２】
さらに、図１に示すように、エンハンサカップ４０の側壁部４２に環状に脆弱部４２ａを設けることにより、伝火薬３４の着火時においてエンハンサカップ４０の側壁部４２に周方向に沿って連続して上記隙間が形成されることになるため、伝火薬３４の火炎エネルギーが当該環状の隙間を介してガス発生剤５１に伝達されることになる。そのため、火炎エネルギーの伝達面積を十分に広く確保することが可能となり、ガス出力にばらつきが生じることを効果的に抑制することができる。加えて、点火器３０の径方向外側に点火部３１に近接して脆弱部４２ａが設けられているため、ガス発生剤５１の着火遅れを効果的に防止することができる。
【００８３】
また、上記構成を採用することにより、上述した特許文献２に開示される如くの隔壁部を燃焼室に設ける必要もないため、ガス発生器全体としての重量が増加することもなければ、出力特性にばらつきが生じることもない。
【００８４】
以上において説明したように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａとすることにより、伝火薬による火炎エネルギーの伝達が好適に制御可能であるとともに、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率を高く維持することが可能で、かつ安価にかつ容易に製造することができる軽量で出力特性にばらつきの生じないガス発生器とすることができる。
【００８５】
以上において説明した本実施の形態においては、脆弱部４２ａの全体がハウジングの軸方向に沿って点火部３１の天板部２１側の端部寄りも底板部１１寄りの位置に配設されるように構成した場合を例示した。しかしながら、上述したように、当該脆弱部４２ａが設けられる位置や当該脆弱部４２ａの軸方向の大きさを適宜調節することにより、ガス発生剤５１の燃焼の進行を意図的に遅延させてこれを適宜調節しつつ、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率が高く維持することが可能である。
【００８６】
以下においては、当該脆弱部が設けられる位置を上述した位置と異なる位置にするとともに、当該脆弱部の軸方向の大きさを異なる大きさにした場合を、本実施の形態の変形例として例示する。図５は、本実施の形態の変形例に係るガス発生器を示す模式断面図であり、図６、本実施の形態の変形例に係るガス発生器の作動時におけるカップ状部材の挙動およびガス発生剤の燃え広がりを模式的に示す断面図である。
【００８７】
図５に示すように、本変形例に係るガス発生器１Ｂにあっては、脆弱部４２ａの天板部２１側の軸方向端部が、ハウジングの軸方向に沿って点火部３１の天板部２１側の端部よりも天板部２１寄りの位置に配設されるように、脆弱部４２ａのハウジングの軸方向に沿った大きさｗが調節されている。すなわち、本変形例に係るガス発生器１Ｂにあっては、エンハンサカップ４０の頂壁部４１の上面を基準位置とした場合に、当該基準位置から点火部３１の天板部２１側の端部までの距離Ｈ１よりも、当該基準位置から脆弱部４２ａの天板部２１側の軸方向端部までの距離（ｈ−ｗ）が小さくなるように（すなわち、Ｈ１＞（ｈ−ｗ）の条件が満たされるように）、脆弱部４２ａの形成位置が調節されている。これにより、脆弱部４２ａの一部が、ハウジングの軸方向に沿って点火部３１の天板部２１側の端部寄りも底板部１１寄りの位置に配設されることになるとともに、脆弱部４２ａの残る一部が、ハウジングの軸方向に沿って点火部３１の天板部２１側の端部よりも天板部２１寄りの位置に配置されることになる。
【００８８】
このように構成した場合には、図６に示すように、上述した本実施の形態におけるガス発生器１Ａとした場合に比べ、非脆弱部４２ｂと移動後の非脆弱部４２ｃとの間に生じる隙間が形成される位置が天板部２１寄りの位置となるとともに、当該隙間の大きさがより大きくなり、ガス発生剤５１の燃え広がりが大きくなる。そのため、本変形例に係るガス発生器１Ｂとすることにより、上述した本実施の形態におけるガス発生器１Ａに比べて異なるガスの出力特性を示すことになる。なお、燃焼初期段階におけるガス発生剤５１の燃え広がりを図６中において破線矢印にて模式的に表わしている。
【００８９】
このように構成した場合にも、非脆弱部４２ｂ，４２ｃが破裂および溶融せずに残存することにより、エンハンサカップ４０に隣接するガス発生剤５１のすべてが一度に同時に着火されることがなくなり、ガス発生剤５１が急速に燃焼することを防止してその燃焼の進行を意図的に遅延させることができるとともに、フィルタ５５の軸方向に沿った概ねすべての部分をガスの冷却およびスラグの捕集に寄与させることができるため、フィルタの実効体積を大きく確保することが可能になり、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率を高く維持することが可能になる。
【００９０】
なお、脆弱部４２ａの天板部２１側の軸方向端部が、エンハンサカップ４０の頂壁部４１に極端に近接して配設された場合には、エンハンサカップ４０の側壁部４２のほぼすべての部位が脆弱部４２ａとなってしまうことになるため、上述した効果が十分に得られないこととなってしまう。そのため、脆弱部４２ａの天板部２１側の軸方向端部は、好適には、エンハンサカップ４０の頂壁部４１の下面と点火部３１の天板部２１側の端部との間の距離の半分以下、さらに好ましくは、１／４以下程度とされることが好ましい。
【００９１】
以上において説明したように、本発明によれば、エンハンサカップに設けられる脆弱部の位置や軸方向の大きさ等を適宜変更することで伝火薬によるエネルギーの伝達を制御することが可能となり、また当該脆弱部とガス噴出口の形成位置を適宜調節することにより、ガスの冷却機能およびスラグの捕集機能を高く維持することが可能になり、全体として所望のガス出力が得られるガス発生器とすることができる。
【００９２】
（検証試験）
以下においては、本発明によって得られる効果を確認するために行なった検証試験の結果について説明する。図７は、比較例に係るガス発生器の構造を示す模式断面図である。
【００９３】
検証試験においては、本発明に基づいた実施例に係るガス発生器と、本発明に基づかない比較例に係るガス発生器とをそれぞれ試作し、これらを所定容量の気密に封止されたタンク内に設置して実際に作動させた後に、タンク内に放出されたスラグの量を確認することでスラグ捕集機能の差を確認し、また作動後のフィルタの外観を目視によって確認することでフィルタの実効体積の差について検証を行なった。なお、実施例および比較例においては、同種の点火薬、伝火薬およびガス発生剤を同量使用し、エンハンサカップの形状以外の構造（すなわち、ハウジングやフィルタ等の構造）はすべて共通の構造とし、ガス発生器を作動させる際の雰囲気温度としては、室温環境下よりもより多くのスラグが生成される条件である高温環境下（約９０℃）とした。
【００９４】
比較例に係るガス発生器としては、図７に示す構造のガス発生器１Ｘを使用した。すなわち、比較例に係るガス発生器１Ｘにおいては、エンハンサカップ４０として側壁部４２がすべて脆弱な部位となるように構成されたもの（すなわち、伝火薬３４の燃焼によっても破裂または溶融しない非脆弱部を有さないもの）を使用した。当該比較例に係るガス発生器１Ｘにおいては、側壁部４２のすべての部位が脆弱に構成されているため、ガス発生剤５１の燃え広がりが伝火室４４の上端部、略中央部および下端部のすべてを中心として放射状に進行することになる。なお、このガス発生剤５１の燃え広がりを図７中において破線矢印にて模式的に表わしている。
【００９５】
このように構成された比較例に係るガス発生器１Ｘにあっては、燃焼室５０に収容されたガス発生剤５１のうち、エンハンサカップ４０に隣接する部分に配置されたガス発生剤５１が、全体に一度に着火されてハウジングの径方向外側に向かって燃え広がることになるため、燃焼室５０にて生成されたガスは、もっぱらフィルタ５５のガス噴出口２３が形成された位置に対向する部分に集中して外部に噴出されることになる。そのため、フィルタ５５の実効体積は、大幅に小さいものとなってしまう。
【００９６】
実施例に係るガス発生器としては、上述した図１に示す構造のガス発生器１Ａを使用した。当該実施例に係るガス発生器１Ａにおいては、アルミニウム製のエンハンサカップ４０を使用し、脆弱部４２ａの厚みｔ２を０．３ｍｍとし、非脆弱部４２ｂ，４２ｃの厚みｔ３，ｔ４をいずれも１．０ｍｍとした。脆弱部４２ａが設けられる位置については、図１に示す高さ（ｈ−ｗ／２）が１６．０ｍｍとなる位置とし、脆弱部４２ａの軸方向の大きさについては、図１に示す大きさｗが１．９ｍｍとなる大きさとした。なお、エンハンサカップ４０の軸方向に沿った全長は２４．２ｍｍとし、その内径は１４．０ｍｍとした。また、頂壁部４１の厚みｔ１は、１．２ｍｍとし、フランジ部４３の厚みは、１．０ｍｍとした。
【００９７】
比較例に係るガス発生器１Ｘにおいては、アルミニウム製のエンハンサカップ４０を使用し、側壁部４２の厚みｔ５を０．１８ｍｍとした。なお、エンハンサカップ４０の軸方向に沿った全長は２３．０ｍｍとし、その内径は１４．０ｍｍとした。また、頂壁部４１の厚みｔ１は、０．１８ｍｍとし、フランジ部４３の厚みは、０．１９ｍｍとした。
【００９８】
上述した条件の下、実施例に係るガス発生器１Ａおよび比較例に係るガス発生器をそれぞれ複数作動させ、タンク内に放出されたスラグの量を確認した結果、実施例に係るガス発生器１Ａにおけるスラグの放出量の平均値は、比較例に係るガス発生器１Ｘにおけるスラグの放出量の平均値の約７７％にまで低減されていることが確認された。
【００９９】
また、作動後においてハウジングを分解してフィルタを目視にて確認したところ、実施例に係るガス発生器１Ａにおいては、いずれもフィルタの外周面のほぼ全域が黒色変化しているのに対し、比較例に係るガス発生器１Ｘにおいては、いずれもフィルタの外周面の天板部寄りの部分のみが黒色変化しており、フィルタの外周面の底板部寄りの部分は、ほとんど黒色変化しておらず、概ね当初の金属色に近い色のままであることが確認された。
【０１００】
以上の検証試験の結果から、本発明を適用することにより、フィルタのほぼすべての部分をガスの冷却およびスラグの捕集に寄与させることが可能となってフィルタの実効体積を大きく確保することができ、そのため、ガスの冷却効率およびスラグの捕集効率を高く維持することが可能になることが裏付けられた。
【０１０１】
なお、以上において説明した本発明の実施の形態およびその変形例においては、本発明をいわゆるディスク型ガス発生器に適用した場合を例示して説明を行なったが、本発明の適用対象はこれに限られるものではない。
【０１０２】
このように、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【０１０３】
１Ａ，１Ｂ ガス発生器、１０ イニシエータシェル、１１ 底板部、１２ 周壁部、１３ 保持部、１４ａ，１４ｂ かしめ部、２０ クロージャシェル、２１ 天板部、２２ 周壁部、２３ ガス噴出口、２４ シール部材、３０ 点火器、３１ 点火部、３２ 端子ピン、３３ シール部材、３４ 伝火薬、４０ エンハンサカップ、４１ 頂壁部、４２ 側壁部、４２ａ 脆弱部、４２ｂ，４２ｃ 非脆弱部、４３ フランジ部、４４ 伝火室、５０ 燃焼室、５１ ガス発生剤、５２ クロージャシェル側保持部材、５３ クッション材、５４ イニシエータシェル側保持部材、５５ フィルタ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向の端部を閉塞する天板部および底板部と、ガス噴出口が設けられた周壁部とによって構成され、ガス発生剤が収容された燃焼室を内部に含む短尺筒状のハウジングと、
前記底板部に取付けられ、作動時において着火する点火薬が収容された点火部を含む点火器と、
伝火薬が収容された伝火室を内部に含み、前記点火部に前記伝火室が面するように前記燃焼室内に向けて突出するように配置された有底筒状の単一の部材からなるカップ状部材と、
前記ハウジングの内部に配置され、前記燃焼室を前記ハウジングの径方向に取り囲む中空筒状のフィルタとを備え、
前記カップ状部材は、前記伝火室と前記燃焼室とを区画する側壁部に、前記点火器の作動に伴う前記伝火薬の燃焼により破裂または溶融する薄肉の脆弱部と、前記点火器の作動に伴う前記伝火薬の燃焼によっても破裂または溶融せずに残存する厚肉の非脆弱部とを有し、
前記脆弱部は、前記カップ状部材の軸方向における前記側壁部の途中位置に前記カップ状部材の周方向に沿って環状に設けられ、前記非脆弱部によって前記カップ状部材の軸方向に沿って挟み込まれて位置し、
前記ガス噴出口が、前記ハウジングの軸方向に沿って前記脆弱部よりも前記天板部寄りの位置に配設され、
前記脆弱部の前記底板部側の軸方向端部が、前記ハウジングの軸方向に沿って前記点火部の前記天板部側の端部よりも前記底板部寄りの位置に配設されている、ガス発生器。
【請求項２】
前記脆弱部が、前記ハウジングの軸方向に沿って前記点火部の前記天板部側の端部よりも前記底板部寄りの位置に配設されている、請求項１に記載のガス発生器。
【請求項３】
前記脆弱部が、前記カップ状部材の前記側壁部の外周面に設けられた溝によって構成されている、請求項１または２に記載のガス発生器。
【請求項４】
前記カップ状部材は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製のプレス成形品である、請求項１から３のいずれかに記載のガス発生器。
【請求項１】
軸方向の端部を閉塞する天板部および底板部と、ガス噴出口が設けられた周壁部とによって構成され、ガス発生剤が収容された燃焼室を内部に含む短尺筒状のハウジングと、
前記底板部に取付けられ、作動時において着火する点火薬が収容された点火部を含む点火器と、
伝火薬が収容された伝火室を内部に含み、前記点火部に前記伝火室が面するように前記燃焼室内に向けて突出するように配置された有底筒状の単一の部材からなるカップ状部材と、
前記ハウジングの内部に配置され、前記燃焼室を前記ハウジングの径方向に取り囲む中空筒状のフィルタとを備え、
前記カップ状部材は、前記伝火室と前記燃焼室とを区画する側壁部に、前記点火器の作動に伴う前記伝火薬の燃焼により破裂または溶融する薄肉の脆弱部と、前記点火器の作動に伴う前記伝火薬の燃焼によっても破裂または溶融せずに残存する厚肉の非脆弱部とを有し、
前記脆弱部は、前記カップ状部材の軸方向における前記側壁部の途中位置に前記カップ状部材の周方向に沿って環状に設けられ、前記非脆弱部によって前記カップ状部材の軸方向に沿って挟み込まれて位置し、
前記ガス噴出口が、前記ハウジングの軸方向に沿って前記脆弱部よりも前記天板部寄りの位置に配設され、
前記脆弱部の前記底板部側の軸方向端部が、前記ハウジングの軸方向に沿って前記点火部の前記天板部側の端部よりも前記底板部寄りの位置に配設されている、ガス発生器。
【請求項２】
前記脆弱部が、前記ハウジングの軸方向に沿って前記点火部の前記天板部側の端部よりも前記底板部寄りの位置に配設されている、請求項１に記載のガス発生器。
【請求項３】
前記脆弱部が、前記カップ状部材の前記側壁部の外周面に設けられた溝によって構成されている、請求項１または２に記載のガス発生器。
【請求項４】
前記カップ状部材は、アルミニウム製またはアルミニウム合金製のプレス成形品である、請求項１から３のいずれかに記載のガス発生器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２４５８７３（Ｐ２０１２−２４５８７３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８９２０（Ｐ２０１１−１１８９２０）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００４０８６）日本化薬株式会社 (921)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（０００００４０８６）日本化薬株式会社 (921)
【Ｆターム（参考）】
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