CN100584441C

CN100584441C - 气体发生器及其制造方法

Info

Publication number: CN100584441C
Application number: CN200680002825A
Authority: CN
Inventors: 久保大理; 田村和久
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2026-01-20
Also published as: WO2006077952A1; CN101107065A; JPWO2006077952A1; EP1849519A4; US7850201B2; US20080143089A1; EP1849519A1; JP4851347B2; US20100275430A1

Abstract

本发明提供一种无需保持器向壳体的焊接固定或保持器的多余的加工形成的作业，即可低成本且容易地制造的气体发生器及其制造方法。气体发生器(101)具有：由有底部件(3a)和盖部件(3b)构成的大致圆筒状壳体(3)、配置在该壳体(3)的内部且借助燃烧而产生高温气体的气体发生剂(4)、配置在壳体(3)的内周部且以在壳体(3)的径向上包围气体发生剂(4)的方式配置的过滤器(5)、借助来自外部的通电而点火的点火器(1)、固定点火器(1)并且以以点火器(1)配置在壳体(3)的同心轴上的方式固定在有底部件(3a)上的保持器(2)。保持器(2)和有底部件(3a)，通过夹持保持器(2)以及有底部件(3a)中的至少一方并在孔(3c)的轴向上加压而使其变形来进行固定。

Description

气体发生器及其制造方法

技术领域

本发明涉及使汽车的气囊等膨胀展开的气体发生器，特别涉及可简单地、且低成本地将点火器固定在气体发生器上的气体发生器。

背景技术

以往，为了在汽车发生冲撞时产生的冲击中保护乘员而将用于瞬时地使气囊展开的气体发生器组装到各种气囊模块中。这些气体发生器，在冲撞时基于来自冲撞传感器的冲撞检测信号而瞬时产生大量的高温气体。

通常，作为气体发生器中必要的最少构成部件，可举出：具有若接受来自冲撞传感器的冲撞检测信号则内部点火药点火的结构、且具有将电信号转换为火药能量的作用的点火器；接受来自点火器的火药能量而产生大量的气体的气体发生剂；内包这些部分地构成的金属制的圆筒状壳体；用于将点火器固定在壳体上的保持器。此外，有时根据情况而使用用于吸收由气体发生剂的燃烧而产生的大量的热、燃烧残渣的过滤器。

另外，通常，点火器以由热塑性树脂等构成的塑料部件为主要部分而构成，通过铆接等方法固定在金属制的保持器上。

作为将上述保持器固定在金属制的壳体上的方法，公知有使用焊接等而进行固定的方法(参照下述专利文献1)。

此外，作为将气体发生器的封口板固定在壳体上的方法公知有进行铆接加工的方法(参照下述专利文献2)。特别是对于由高张力板等同种钢材构成的封口板和壳体，对两者进行铆接加工、打压加工而进行相互固定。

此外，举出有下述气体发生器，将设置在壳体内的内筒部件的局部铆接，在内筒部件中固定点火器组装体(点火器和垫圈)(参照下述专利文献3)。

此外，举出有下述气体发生器，对于带阶梯的盖部件，通过缩径加工长型圆筒状壳体的局部而将盖部件固定在壳体上(参照下述专利文献4)。

专利文献1：特开2003-112597号公报

专利文献2：特许第3475392号

专利文献3：特开2004-293835号公报

专利文献4：WO01/074632号公报

在专利文献1中，例如，在作为壳体选择现在广泛采用的铁类材料的情况下，在焊接工序角度看，保持器所使用的材料必然优选为同种的铁类材料。但是，需要将保持器切削加工为适于通过铆接等工序固定点火器的形状，但切削加工铁类保持器成本比较高。

在专利文献2中，需要在由钢材构成的管体内，通过铆接加工而固定由钢材构成的封口板，接着从封口板的面方向实施打压加工、以便在封口板上沿其周缘而产生环状的打压痕这种比较复杂的作业。

在专利文献3中，需要在内筒部件内侧固定点火器组装体，并且将该内筒部件焊接固定在封闭壳(クロ-ジヤシエル)(壳体)上的作业。

在专利文献4中，由于需要加工形成带阶梯的盖部件，所以相应地成本变高。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种无需保持器向壳体的焊接固定或保持器的多余的加工形成的作业，可低成本且容易地制造的气体发生器及其制造方法。

本发明的气体发生器，具有短圆筒状的外形，其特征在于，具有：固定点火器的保持器、具有在底面上有嵌合上述保持器的孔的有底部件且能在内部包含气体发生剂的壳体，使上述保持器嵌合到上述孔中，使上述保持器以及上述有底部件中的至少一方在上述孔的径向上变形，由此，将上述保持器固定在上述壳体上。

根据上述方案，可提供无需保持器向有底部件的焊接固定或保持器的多余的加工形成的作业，并且保持器和有底部件的接触部分的气密性高的气体发生器。

本发明的气体发生器，优选上述保持器具有大致圆柱状的外形，使上述保持器向扩径方向变形，或者，使上述有底部件向上述孔的缩径方向变形。

根据上述方案，在壳体的有底部件或保持器上，制作通过铆接等固定两者用的突起部位或者槽形部位等的需要大幅减少，所以可提供低成本的气体发生器。

本发明的气体发生器，优选通过在上述孔的中心轴方向上夹持上述保持器以及上述有底部件中的至少一方并加压而使该至少一方发生上述变形。

根据上述方案，与使有底部件或者保持器直接在径向上变形的情况相比，制造工序容易，可提供一种有底部件和保持器的固定强度高，而且有底部件和保持器的接触部分的气密性高的气体发生器。

本发明的气体发生器，优选上述保持器和上述有底部件由强度不同的材料构成，使上述保持器或者上述有底部件中强度低的一方变形。

根据上述方案，由于强度低的材料易于无间隙地紧密接触在与强度高的材料的边界面上，所以可提供在保持器和有底部件的固定接触部分上强度、气密性都优异的气体发生器。

本发明的气体发生器，优选上述保持器至少具有两个不同的外径，在以小的外径为A，大的外径为B的情况下，具有满足A≤设置在上述有底部件上的孔的内径C≤B的关系。

根据上述方案，可构成为保持器难以从有底部件内部侧向外部侧飞出的构造，在例如气体发生器工作内部压力升高的情况下，可降低保持器飞出的危险性。

本发明的气体发生器，优选上述有底部件由铁类的金属材料构成，上述保持器由铝类的材料构成。

保持器像以往那样需要有用于固定点火器的槽等，但在由铝类材料构成保持器的情况下，由于切削工序而产生的成本比铁类材料少，更为优选。

本发明的气体发生器的制造方法，具有下述工序，即、在具有底面有孔的有底部件且能在内部包含气体发生剂的壳体上嵌合固定用于固定点火器的保持器的工序，上述嵌合固定工序包括夹持上述保持器以及上述有底部件的至少一方、并在上述孔的中心轴方向上加压而使其变形的工序。

根据上述方案，无需保持器向有底部件的焊接固定或保持器的多余的加工形成的作业，便可制造保持器和有底部件的接触部分的气密性高的气体发生器。

本发明的气体发生器的制造方法，优选上述保持器和上述有底部件由强度不同的材料构成，使上述保持器以及上述有底部件中强度低的一方变形。

根据上述方案，强度低的材料易于无间隙地紧密接触在与强度高的材料间的边界面上，其结果，可制造保持器和有底部件的固定接触部分上强度、气密性都优异的气体发生器。

附图说明

图1是本发明第1实施方式的气体发生器的轴向剖视图。

图2是在固定本发明第1实施方式的气体发生器的保持器和有底部件时使有底部件变形的情况的说明图。

图3是在固定本发明第1实施方式的气体发生器的保持器和有底部件时使保持器变形的情况的说明图。

图4是本发明第1实施方式的变形例的气体发生器的轴向剖视图。

附图标记说明

1 点火器

2、14 保持器

3 壳体

3a 有底部件

3b 盖部件

3c 孔

4 气体发生剂

5 过滤器

7 气体放出孔

8 焊接部

9 破裂部件

10a 有底部件下推配件(金具)

10b 有底部件上压配件

11a 保持器下推配件

11b 保持器上压配件

120 型环

13 增强器保持器(エンハンサホルダ)

15 火药

101、102 气体发生器

具体实施方式

以下，参照附图对本发明第1实施方式的气体发生器的实施方式例进行说明。

图1是表示本发明的气体发生器的实施方式的一例的气体发生器101的剖视图。在图1中，气体发生器101，用于使例如驾驶席用的气囊膨胀展开，包括：由有底部件3a和盖部件3b构成的大致短圆筒状的壳体3；配置在该壳体3的内部，借助燃烧而产生高温气体的气体发生剂4；配置在壳体3的内周部，在壳体3的径向上包围气体发生剂4地配置的过滤器5；借助来自外部的通电而点火的点火器1；固定点火器1并且以点火器1配置在壳体3的同心轴上的方式固定在有底部件3a上的保持器2。

盖部件3b，具有有多个气体放出孔7的筒状部、和设置在该筒状部的一端的底状部，在其开口部侧扩径，呈凸缘形状。此外，有底部件3a，同样具有筒状部和底状部，在底状部上设置用于嵌合配置保持器2的孔3c。有底部件3a和盖部件3b，通过将有底部件3a的开口部咬合到盖部件3b的开口部的入口附近而利用焊接等方法在焊接部8处被相互固定。在此，作为有底部件3a以及盖部件3b的材质，可举出铁、不锈钢、铝、钢材等金属材质。此外，有底部件3a以及盖部件3b的壁厚优选在1.0～3.0mm的范围内。

如上所述，在盖部件3b的筒状部上，设置多个用于放出由于气体发生剂4的燃烧而产生的气体的气体放出孔7。通过设置这样的多个气体放出孔7，可使从气体发生器101内部放出的高温气体稳定地供给到气囊内等目标位置。气体放出孔7，由切削或者冲压成型等工序制作。气体放出孔7的形状从易于制造的观点出发，优选为圆形，此外，直径优选在1.0～5.0mm的范围内。

此外，盖部件3b中，沿气体放出孔7所处的筒状部的内侧，配置带状的破裂部件9，破裂部件9密封气体放出孔7，由此，气体发生器101的内部变为密闭空间。若气体发生器101动作，则由于气体发生剂4的燃烧而使得气体发生器101的内部压力升高，破裂部件9破裂，从气体放出孔7放出气体。在此，作为破裂部件9的材质，可举出铁、不锈钢、铝等钢材、或塑料等的薄膜。此外，破裂部件9的厚度根据使用的材料的强度而变化，但优选在0.01～0.5mm的范围内。此外设计成，破裂部件9的强度根据气体放出孔7的孔径而不同。具体而言，优选设成气体放出孔7的孔径越小，破裂部件9的强度越高。由此，可控制气体发生器101动作时的初期的内部压力，得到气体发生剂4的适宜的燃烧特性。

过滤器5，在壳体3内部所形成的圆柱空间外侧沿壳体3的内壁配置。该过滤器5固定成，在轴向上被盖部件3b和有底部件3a夹入，此外，在周向上以嵌入到有底部件3a的内周部的状态被固定。过滤器5，例如通过将针织编金属网、平织金属网、卷织金属线材、或者卷曲金属线材的集合体成型为具有既定厚度的圆环状而制作。作为过滤器5的效果，可举出冷却气体发生剂4的燃烧气体的效果、和收集由于气体发生剂4的燃烧而产生的金属残渣并使固态物质难以出到气体发生器101外部的效果。

气体发生剂4被装填到壳体3内部的被过滤器5包围的内部空间中。气体发生剂4优选为非叠氮类组成物，可以使用例如由燃料、氧化剂、添加剂(粘合剂、渣形成剂、燃烧调整剂)构成的物质。

作为燃料，可以举出例如含氮化合物。作为含氮化合物，例如可以举出从三唑衍生物、四唑衍生物、胍衍生物、偶氮二酰胺衍生物、肼衍生物、尿素衍生物和氨络合物中选择的1种或2种以上的混合物。在这些含氮有机化合物中，优选从四唑衍生物以及胍衍生物中选出的一种或者两种以上，特别优选硝基胍、硝酸胍、氰基胍、5-氨基四唑、硝酸氨基胍、碳酸胍。

气体发生剂4中的上述含氮化合物的配合比例，根据分子式中的碳原子、氢原子和其他氧化得到的原子的数量而不同，但是通常优选为20～70重量％的范围，进而优选在30～60重量％的范围。此外，根据添加到气体发生剂4中的氧化剂的种类，含氮化合物的配合比例的绝对数值不同。但是，若含氮化合物的配合比例的绝对数值比完全氧化理论量多，则产生气体中的微量CO浓度增大。另一方面，若含氮化合物的配合比例的绝对数值为完全氧化理论量或其以下，则产生气体中的微量NO_x浓度增大。因此，最优选为保持两者最佳平衡的范围。

作为氧化剂，优选为含有从碱金属、碱土金属、过渡金属、和铵中所选的阳离子的硝酸盐、亚硝酸盐、高氯酸盐的至少1种中选择的氧化剂。作为硝酸盐，可以举出例如硝酸钠、硝酸钾、硝酸镁、硝酸锶、相稳定硝酸铵、碱式硝酸铜等，硝酸锶、相稳定硝酸铵、碱式硝酸铜更优。

气体发生剂4中的氧化剂的配合比例根据使用的含氮化合物的种类和量而绝对数值不同，但是优选为30～80重量％的范围，特别地与上述CO和NO_x浓度相关联优选为40～75重量％的范围。

作为气体发生剂4中另外含有的粘合剂的具体例，可以举出甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、硝酸纤维素、乙酸纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、等有机粘合剂，或合成水滑石、酸性白土、滑石、陶土、二氧化硅、矾土等无机粘合剂。

此外，作为气体发生剂4中另外含有的渣形成剂的具体例，可举出例如氮化硅、碳化硅、酸性白土、天然产粘土、人工粘土、滑石等。

以上这样构成的气体发生剂4，借助冲压成形或挤压成形等方法调整为期望的形状。作为气体发生剂4形状的具体例，可举出例如圆柱状、筒状、盘状或者两端封闭的中空体形状等。

点火器1，经由由橡胶等材料构成的O型环12而通过铆接等方法固定在保持器2上。此时，点火器1与保持器2的边界面借助O型环构成为具有密封性的构造。点火器1，具有在其内部将从传感器通电而产生的电能转化为内部所含有的火药的燃烧能的作用，其外部的大半部分借助模压而由热塑性树脂等覆盖，被电绝缘。

保持器2，优选具有至少两个不同的外径，在以小的外径为A，大的外径为B的情况下，具有满足A≤设置在有底部件3a上的孔的内径C≤B的关系(例如，参照图2、图3的保持器2)。作为保持器2的材质可举出铁、不锈钢、铝、钢材等金属制材质，在本实施方式中，优选选择本质上与有底部件3a使用的材料强度不同的材质。例如，在上述材质中，适宜为铁和铝等的组合。

根据本实施方式，无需保持器2向有底部件3a的焊接固定或保持器2的多余的加工成形的作业，便可提供保持器2和有底部件3a的接触部分的气密性高的气体发生器101。

此外，由于在保持器2或有底部件3a上，用于通过铆接等固定二者的突起部位或者槽形部位等的制作必要大幅减少，所以可提供低成本的气体发生器101。

此外，与使保持器2或者有底部件3a直接在径向上变形的情况相比，制造工序容易，能可靠地提供保持器2和有底部件3a的固定强度高，且保持器2和有底部件3a的接触部分的气密性高的气体发生器101。

进而，保持器2和有底部件3a为强度不同的材料，因为强度低的材料易于无间隙地紧密接触在与强度高的材料的边界面上，所以可提供保持器2和有底部件3a的固定接触部分上强度、气密性都优异的气体发生器101。

此外，由于使有底部件3a内部侧的保持器2的一部分为比孔3c还大径，所以可形成保持器2难以从有底部件3a内部侧向外部侧飞出的构造，在例如气体发生器101动作，且内部压力升高的情况下可降低保持器2飞出的危险性。

此外，保持器2像以往那样需要有用于固定点火器1的槽等，但在由铝类的材料构成的情况下，切削工序所产生的成本比铁类材料少，更为优选。

接着，由图2对本发明的气体发生器101的保持器2和有底部件3a的固定方法进行例示。图2是表示有底部件3a、没有固定点火器1的保持器2、大致圆筒状的有底部件下推配件10a、大致圆筒状的有底部件上压配件10b的图。首先，在设置在有底部件3a上的孔3c中插入保持器2。然后，如图2所示，将有底部件下推配件10a从有底部件3a的轴向下方向上方，此外将有底部件上压配件10b从有底部件3a的轴向上方向下方同时推入，将孔3c的有底部件3a外部侧的外周部、和有底部件3a内部侧的保持器2的突起部(直径B)的外周夹入，由此，使有底部件3a向缩径方向变形，结果，设置在壳体3上的孔3c的直径向缩径方向变形，由此，与保持器2的边界面紧密接触而相互固定。有底部件3a、保持器2、有底部件下推配件10a、有底部件上压配件10b分别借助未图示的引导件而配置成都位于同轴上。

在此，对本发明的保持器2和有底部件3a的强度差别进行说明。在本发明中，金属的机械性质中的拉伸强度有差别的方式是特别适宜的。拉伸强度是在拉伸试验中使试样超过屈服点、耐受力而耐受更大的载荷，将此时的最大载荷除以拉伸试验前的试样的截面积所得的值。此外，拉伸强度与硬度密切相关，可通过下式从拉伸强度计算硬度的推定值。

拉伸强度1(N/mm²)＝3.268871HV≈20.593889HS31.381116HRC

在此，HV为维氏硬度，HS为肖氏硬度、HRC为洛氏硬度。此外，可通过硬度换算表确认包含布氏硬度(HB)的各种硬度的关系。

在保持器2与壳体3之间的紧密接触部位，强度(拉伸强度)低的材料紧密接触在与强度(拉伸强度)高的材料的表面间隙上，从而保持高密封性。

从一般材料看，特别是铝类材料和铁类材料的组合有效。在此，所谓铝类材料包含纯铝以及含有铁、锰等的合金材料。此外，同样所谓铁类材料包含不含有碳的纯铁和含有碳的钢、铸铁，进而还包括其中含有镍、铬、钼等的特殊钢，进而还包含实施了热处理的材料。

通过上述方法，无需保持器2向有底部件3a的焊接固定或保持器的多余的加工形成的作业，便可制造保持器2和有底部件3a的接触部分的气密性高的气体发生器。

此外，保持器2和有底部件3a由强度不同的材料构成，并使上述保持器以及上述壳体中强度低的一方变形，此时，易于使强度低的材料无间隙地紧密接触在与强度高的材料间的边界面上，所以可制造保持器2和有底部件3a的固定接触部分上强度、气密性都优异的气体发生器。

此外，在上述拉伸强度中，本发明的常温时(5～35℃)的强度差，即“强度强的材料的拉伸强度-强度低的材料的拉伸强度”的值优选在10～800N/mm²，更优选在50～400N/mm²。通过将强度差设定在这样的范围内，可制造强度、气密性都优异的气体发生器。

接着，借助图3对本发明的其他方式的气体发生器101的保持器2和有底部件3a的固定方法进行例示。图3表示有底部件3a、没有固定点火器1的保持器2、大致圆筒状的保持器下推配件11a、大致圆筒状的保持器上压配件11b。首先，在设置在有底部件3a上的孔3c中插入保持器2。然后，如图3所示，将保持器下推配件11a从保持器2的轴向下方向上方，此外将保持器上压配件11b从保持器2的轴向上方向下方同时推入，以相对置的方式将保持器2的突起部(直径B)的上表面部和保持器2的下部(直径A)的下表面夹入，由此，使保持器2向扩径方向变形，结果，保持器2相对于设置在有底部件3a上的孔3c的直径，向扩径方向变形，由此，与孔3c的边界面紧密接触而相互固定。有底部件3a、保持器下推配件11a、保持器上压配件11b分别借助未图示的引导件而配置为都位于同轴上。

根据上述方法，可实现与用图2说明的上述方法相同的效果。

另外，虽然未图示，但也可使用组合了图2以及图3中使用的保持器下推配件彼此、和保持器上压配件彼此的保持器推压配件而同时将保持器2和有底部件3a夹入来进行固定。这样，可制造强度、气密性都更加高精度的气体发生器。

本发明，可在不脱离权利要求的范围内进行设计变更，不限定于上述实施方式。例如，也可如图4所示第1实施方式的气体发生器101的变形例的气体发生器102那样，代替第1实施方式的保持器2而使用分别铆接固定点火器1以及增强器保持器13的保持器14。另外，增强器保持器13向保持器14的铆接固定可在覆盖住点火器1的上部并且在与点火器1之间填充了火药15的状态下进行。

Claims

1.一种气体发生器，具有短圆筒状的外形，其特征在于，

具有：

固定点火器的保持器、

和具有在底面上有嵌合上述保持器的孔的有底部件且能在内部包含气体发生剂的壳体，

使上述保持器嵌合到上述孔中，使上述保持器以及上述有底部件中的至少一方在上述孔的径向上变形，由此，将上述保持器固定在上述壳体上，

上述保持器和上述有底部件由强度不同的材料构成，使上述保持器或者上述有底部件中强度低的一方变形，

上述保持器至少具有两个不同的外径，在以小的外径为A，大的外径为B的情况下，具有满足A≤设置在上述有底部件上的孔的内径C≤B的关系。

2.如权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，

上述保持器具有大致圆柱状的外形，

使上述保持器向扩径方向变形，或者，使上述有底部件向上述孔的缩径方向变形。

3.如权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，

通过在上述孔的轴向上夹持上述保持器以及上述有底部件中的至少一方并加压而使该至少一方发生上述变形。

4.如权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，

上述有底部件由铁类的金属材料构成，上述保持器由铝类的材料构成。

5.一种气体发生器的制造方法，是具有短圆筒状外形的气体发生器的制造方法，具有下述工序，即、在具有底面有孔的有底部件且能在内部包含气体发生剂的壳体上嵌合固定用于固定点火器的保持器的工序，其特征在于，

上述嵌合固定工序包括夹持上述保持器以及上述有底部件的至少一方、并在上述孔的中心轴方向上加压而使该至少一方变形的工序，

上述保持器至少具有两个不同的外径，在以小的外径为A，大的外径为B的情况下，具有满足A≤设置在上述有底部件上的孔的内径C≤B的关系，

上述保持器和上述有底部件由强度不同的材料构成，使上述保持器以及上述有底部件中强度低的一方变形。