JP2004114826A

JP2004114826A - ガス発生器

Info

Publication number: JP2004114826A
Application number: JP2002280901A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Kubo; 久保　大理; Koji Tanaka; 田中　耕治
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2002-09-26
Publication date: 2004-04-15

Abstract

【課題】ホルダ大部分が樹脂で構成される低コストのガス発生器において、特に、コネクタ挿入孔も樹脂で成形される場合に、モールド金型の構造を簡単にできるガス発生器を提供する。また、高温下でガス発生器が作動した場合でも、電極ピンが飛び出しにくいガス発生器の構造を提供する。
【解決手段】燃焼によりガスを発生させるガス発生剤２を装填するカップ体３と、１対の並列して設けられた電極ピン４を有し、前記ガス発生剤２を着火させる着火手段５を備えたホルダ６とで構成されるガス発生器１であって、前記電極ピン４の前記ホルダ６からコネクタ側に突出した１対の電極ピン４同士の中心軸を通過する第一の仮想平面２４と、前記ホルダ６から着火手段５側に突出した一対の電極ピン４同士の中心軸を通過する第二の仮想平面２５の交差角度が０度でなく、所定角度でねじられていることを特徴とする。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス発生器、特に自動車のシートベルトプリテンショナー等の車両搭乗者拘束装置を作動させるに好適なガス発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の衝突時に生じる衝撃から乗員を保護するための安全装置の１つとして、シートベルトプリテンショナーが知られている。このシートベルトプリテンショナーは、ガス発生器から導入される多量の高温、高圧ガスにより作動して乗員を保護するものである。このガス発生器は、着火手段及びガス発生剤を備え、衝突時に着火手段を発火させることで、ガス発生剤を着火、燃焼させ、急速に多量のガスを発生させるものである。
【０００３】
従来のガス発生器の一例としては、図９に示すもの等が知られている。図９のガス発生器１０１は、ガス発生剤１０２を装填するカップ体１０３、着火薬１０５ａを管体１０５ｇに収納する着火手段１０５と、着火手段１０５及びカップ体１０３をかしめ込んでガス発生剤１０２を封じるホルダ１０６とで構成される。ここで、着火手段１０５は、図示されないセンサーからの信号を受けて電気を通電する目的で立設された２本の電極ピン１０５ｄが、樹脂よりなるボディ１０５ｂと共に一体成形されている。電極ピン１０５ｄの先端には電橋線１０５ｆが張られ、電橋線１０５ｆを覆うように形成され着火薬１０５ａに接触する点火玉１０５ｃが配置される。また、ホルダ１０６は、シートベルトプリテンショナーに組み付けられ、作動した場合に、内部の圧力でガス発生器が飛散しないように、鉄、アルミニウムなどの素材で作製される。カップ体１０３は、カップの底部に対して拡径する段付き形状に形成されている。また、ホルダ１０６には着火手段１０５が、外部からの水分の浸入を防止するために、Ｏリング１１０と共にかしめられており、さらに、着火手段１０５の電極ピン１０５ｄをショートさせ、静電気などによる誤作動を防止するショーティングクリップ１０８がホルダ１０６に嵌め込まれている。
【０００４】
このガス発生器１０１は、図示されないセンサーからの信号を受けるとまず、着火手段１０５内の点火玉１０５ｃが発火し、次いで着火薬１０５ａに伝火、次いでこの火炎によりガス発生剤１０２を着火、燃焼させることで急速に多量のガスを発生させるものである。
【０００５】
また、図９に示されるように、電極ピン１０５ｄは、コネクタ側に突出した１対の電極ピン同士の中心軸を通過する仮想平面と、着火手段側に突出した１対の電極ピン同士の中心軸を通過する仮想平面が同一面上、あるいは平行になるように配置され、樹脂製のボディ１０５ｂに一体に成形され、金属製のホルダ１０６にカシメ固定されている。
【０００６】
このガス発生器１０１においては、例えば、車両火災などの高温状態の着火時に、その熱によって樹脂製のボディが軟化し、内部のガス発生剤が燃焼した場合には、電極ピンが飛び出す可能性が、新たな問題となっている。
【０００７】
また、コストの低減を目的として、ホルダ部分の大部分を樹脂で成形し、内部に剛体をインサートしたものも開示されている（例えば、特許文献１）。この場合も、電極ピンは、コネクタ側に突出した１対の電極ピン同士の中心軸を通過する仮想平面と、着火手段側に突出した１対の電極ピン同士の中心軸を通過する仮想平面が同一面上に配置されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平２００１−１０６０１６号公報（第２頁）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ホルダの大部分が樹脂で構成される低コストのガス発生器において、特に、コネクタ挿入孔も樹脂で成形される場合に、モールド金型の構造を簡単にできるガス発生器を提供することにある。また、高温下でガス発生器が作動した場合でも、電極ピンが飛び出しにくいガス発生器の構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明に係るガス発生器は、燃焼によりガスを発生させるガス発生剤を装填するカップ体と、１対の並列して設けられた電極ピンを有し、前記ガス発生剤を着火させる着火手段を備えたホルダとで構成されるガス発生器であって、前記電極ピンの前記ホルダからコネクタ側に突出した１対の電極ピン同士の中心軸を通過する第一の仮想平面と、前記ホルダから着火手段側に突出した一対の電極ピン同士の中心軸を通過する第二の仮想平面の交差角度が０度でなく、所定角度でねじられていることを特徴とする。
【００１１】
このように、電極ピンがねじられて形成されているため、高温下での作動において、電極ピンの周囲に位置する樹脂が軟化した場合においても、電極ピンの抜け方向に対する抵抗が増加するために、抜けにくくなり、飛び出す可能性が低い構造とすることができる。
【００１２】
また、本発明に係るガス発生器は、ホルダの少なくとも一部が樹脂により成形され、ホルダに嵌合するコネクタのコネクタフック挿入孔が樹脂で一体に成形されており、コネクタフック挿入孔が、ホルダからコネクタ側に突出する一対の電極ピンの中心軸を通過する平面の延長上に位置することを特徴とする。
【００１３】
コネクタフック挿入孔が、ホルダからコネクタ側に突出する一対の前記電極ピンの中心軸を通過する平面の延長上に位置する構造である場合、ホルダからコネクタ側に突出した１対の電極ピン同士の中心軸を通過する第一の仮想平面と、ホルダから着火手段側に突出した一対の電極ピン同士の中心軸を通過する第二の仮想平面の位置関係が、同一平面、あるいは、平行に近い位置関係であると、コネクタフックを成形する型の方向とモールド金型の割り型方向が９０度の位相を持つ位置関係となるため、モールド金型の構造が複雑となり、成形が困難であるか、あるいは多大なコストを必要とする。この時、好ましくは、ホルダから着火手段側に突出した一対の電極ピン同士の中心軸を通過する第二の仮想平面の位置関係が、コネクタフック挿入孔の開口方向と９０度の交差角度を持つ形態が好ましい。すなわち、ホルダからコネクタ側に突出した１対の電極ピン同士の中心軸を通過する第一の仮想平面と、ホルダから着火手段側に突出した一対の電極ピン同士の中心軸を通過する第二の仮想平面がなす交差角度が、好ましくは９０度の略倍数であり、且つ、０度、１８０度といった平行の場合を除いた角度である。交差角度は必ずしも９０度の倍数である必要は無く、９０度に近い角度が好ましい。
【００１４】
また、本発明に係るガス発生器は、電極ピンが、ホルダ内で並列した状態を維持しつつ、ホルダ内でねじられてホルダから突出していることを特徴とする。
【００１５】
このように、並列した状態を維持することで、各電極ピンが接触し、ショートしにくい構造とすることができ、また、ホルダ内でねじられていることで、コネクタ側から着火手段側へ、樹脂中を電極ピンが通過する距離を長くすることができ、耐湿性が向上する。
【００１６】
また、本発明に係るガス発生器は、ホルダには、剛性を有する補強部材がインサート成形されており、補強部材に設けられた電極ピンが通過する孔の最小開口長さが、コネクタ側に突出した電極ピンのいずれか一方の中心軸と、点火手段側に突出した同電極ピンの中心軸間の長さより短いことを特徴とする。
【００１７】
このような構成によると、特に、高温下での作動において、電極ピンの周囲に位置する樹脂が軟化した場合においても、電極ピンの抜け方向に対し、ねじられた電極ピンが補強部材に設けられた孔に引っかかる構造となるため、ガス発生器外部へ電極ピンが飛び出す可能性が低い構造とすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のガス発生器の実施の形態の一例を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１は、本発明ガス発生器を軸方向上面から見た図である。また、図２は図１におけるＡ−Ａ’面をＣの方向より見た断面図であり、また、図３は同様に、図１におけるＢ−Ｂ’面をＤの方向より見た断面図である。図４は、本発明ガス発生器に用いられる電極ピンの、モールド成形前の状態図である。
【００２０】
図２において、本実施形態例に係わるガス発生器１は、燃焼によりガスを発生させるガス発生剤２を装填するカップ体３と、１対の並列して設けられた電極ピン４を有し、ガス発生剤２を着火させる着火手段５を備えたホルダ６を備えてなる。
【００２１】
着火手段５は、ホルダ６に一体的に構成されており、着火薬５ａ、管体５ｂ、電橋線５ｃ（図３参照）、点火玉５ｄよりなる。電橋線５ｃは、着火手段側に突出した電極ピン先端間に接続されており、また、これを覆うように点火玉５ｄが形成されている。点火玉５ｄの周囲には着火薬５ａが位置し、略有底円筒状の管体５ｂにより、ホルダ６と共に封じ込まれている。
【００２２】
ホルダ６は略有底円筒状であり、ホルダ６と、ホルダ６から縮径してガス発生剤２側に突出する略一部円錐状の軸体１１とで、段付き形状に成形されている。ホルダ６には、軸体１１と反対側に開口するコネクタ用装着穴１２が形成されている。軸体１１の先端は、管体５ｂ内に嵌挿されている。また、ホルダ６の外周には、Ｏリング配設用溝６ａが形成されている。Ｏリング配設用溝６ａには、カップ体３の内周面にわたってシール部材であるＯリング７が配設されており、ホルダ６とカップ体３とのシール性を確保している。また、ホルダ６のコネクタ側には、コネクタフック挿入孔１５が形成されている。
【００２３】
このホルダ６の材質としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド、ポエチレンイミド、ポリエーテルイミド、ポリーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン等の樹脂にガラス繊維、カーボン等を含有させたものを、図を省略するモールド樹脂内に射出することで成形する。また、ホルダ６には、各電極ピン４ａ、４ｂが一体に備えられており、着火手段５が形成されている。
【００２４】
これら電極ピン４ａ、４ｂはホルダ６を成形する際に、インサート成形することで、ホルダ６の樹脂に一体化される。インサート成形する際には、電極ピン４は図４に示されるような形態であり、成形後に点線部Ｅの部分が切断され、略円形部分が取り除かれ、その後、着火手段５が形成される。そして、これら電極ピン４（４ａ、４ｂ）は、ホルダ６からコネクタ側に突出した１対の電極ピン４同士の中心軸を通過する第一の仮想平面２４と、ホルダ６から着火手段５側に突出した一対の電極ピン４同士の中心軸を通過する第二の仮想平面２５の交差角度が０度でなく、所定角度でねじられている。この所定角度は９０度が好ましい。これら電極ピン４としては、例えば、ステンレス、カーボンスチール、ニッケル、鉄等の導電性素材で形成され、ホルダ６の樹脂により電気的に絶縁されている。さらに、前述したように、電極ピン４には、管体５ｂ内にて電橋線５ｃが溶接等により溶着されており、点火玉５ｄは、各電極ピン４ａ、４ｂの先端側及び電橋線５ｃを覆うように形成され、管体５ｂ内の着火薬５ａに接触している。このようにして、ホルダ６は、電極ピン４と、電橋線５ｃと、点火玉５ｄを一体に備える形態をとり、加えて、着火薬５ａを含む管体５ｂがホルダ６に嵌挿されることによって、着火手段５が一体となっている。また、コネクタ用装着穴１２に突出している各電極ピン４には、着火手段５の静電気等による誤作動を防止するために、電極ピン４ａ、４ｂ間を短絡する図示されないショーティングクリップが嵌め込まれており、シートベルトプリテンショナー等への組み込み時に短絡が解除されるようになっている。
【００２５】
また、ホルダ６に形成されたコネクタフック挿入孔１５は、図１及び図３に示すように、コネクタ側の電極ピン４ａ、４ｂの中心軸を通過する仮想平面上に設けられており、また、着火手段側に突出した電極ピン４ａ、４ｂが９０度ねじられた形で成形されている。このため、コネクタフック挿入孔開口方向２１と図示しないモールド金型の割り型方向が同方向となり、モールド金型は、図１中のＢ−Ｂ’直線部で割り型とすることが可能となり、金型形状が簡易なものとなる。なお、コネクタフック挿入孔１５の材質は、前述のホルダ６の材質と同じものでできている。
【００２６】
また、本実施形態に係わるガス発生器１のように、ホルダ６内に補強部材１６を電極ピン４ａ、４ｂと共にインサート成形すると、図２に示すように、電極ピン４ａ、４ｂがこの補強部材１６を跨ぐようにしてホルダ６から突出する。このため、ホルダ６の樹脂部分が軟化した場合においても、補強部材１６が電極ピン４ａ、４ｂの飛び出しを防止するような形態となる。特に、補強部材１６に設けられた電極ピン４が通過する孔の最小開口長さ２２（図２又は図６参照）が、コネクタ側に突出した電極ピンの中心軸と、点火手段側に突出した電極ピンの中心軸間の長さ２３（図４又は図８参照）より短い場合には、電極ピン４ａ、４ｂの飛び出しを防止する効果が高くなる。また、補強部材１６の材質は、例えばスチ−ル、ステンレス、アルミニウム等の剛体で形成されている。
【００２７】
このように、電極ピン４ａ、４ｂがホルダ６内でねじられて一体に設けられているため、モールド金型設計を容易にすることができると共に、電極ピン４の飛び出しを確実に防止する効果が得られる。
【００２８】
また、本実施形態例に係わるガス発生器１のガス発生剤２は、フィルター又は、及びクーラントを介することなく、カップ体３の内側に充填されている。ここで、使用できるガス発生剤は、従来使用されている無煙火薬等が挙げられるが、好ましくは、燃料成分として含窒素有機化合物、酸化剤成分として無機化合物、及び少なくとも１種以上の添加物を含有するガス発生剤が良い。具体的には、燃料成分として、アミノテトラゾール、硝酸グアニジン、ニトログアニジンよりなる群から選ばれる少なくとも１種以上が挙げられる。また、酸化剤成分としては、硝酸ストロンチウム、硝酸アンモニウム、硝酸カリウム、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム、塩基性硝酸銅よりなる群から選ばれる少なくとも一種以上が挙げられる。添加物としては、二酸化珪素、窒化珪素、三酸化モリブデン、タルク、クレー、シランカップリング剤等が挙げられる。その他、ガス発生剤に添加しうる添加剤としては、バインダーなどが挙げられ、バインダーとして、グアガム、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、水溶性セルロースエーテル、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミドよりなる群から選ばれる少なくとも一種以上が挙げられる。好適なガス発生剤の組み合わせとしては、燃料成分として５−アミノテトラゾール及び硝酸グアニジン、酸化剤として硝酸ストロンチウム及び過塩素酸アンモニウム、バインダーとしてポリアクリルアミドを含有するガス発生剤である。より好適には、燃料成分として５−アミノテトラゾールを１０〜３０重量％、硝酸グアニジンを１０〜３５重量％、酸化剤として硝酸ストロンチウムを１０〜３５重量％、過塩素酸アンモニウムを１５〜３５重量％、バインダーとしてポリアクリルアミドを１〜１０重量％含有するガス発生剤である。
【００２９】
カップ体３は、大径の円筒部３ａと、底部３ｂとを有し、底部から１段階に拡径する実質的に有底円筒形状をしている。このカップ体３の円筒部３ａ、または底部３ｂには複数の線状の切り欠きが設けられている。カップ体３内に収納されるガス発生剤２の燃焼時に、切り欠きが破断され、ガスが放出される。カップ体３の開口端には、径方向内側に延びるフランジ部位３ｃが形成されており、ホルダ６にかしめて取り付けられている。カップ体３の材料としては、ステンレス、鉄、アルミニウムなどの金属材が挙げられる。
【００３０】
次に、ガス発生器１の作動について説明する。図示しない衝突センサーが自動車の衝突を感知すると、電極ピン４に通電される。そして、電橋線５ｃが発熱し、点火玉５ｄが発火する。続いて、点火玉５ｄの発火により、着火薬５ａが発火し、燃焼する。着火薬５ａの燃焼に伴って着火手段５の管体５ｂの内部は高温且つ、高圧になり、予め設けられている脆弱部より高温の熱流が噴出され、ガス発生剤２が発火、燃焼する。ガス発生剤２の燃焼によりカップ体３内に発生した多量のガスは、カップ体３の内圧を急速に高め、やがてカップ体３の底部３ｂに設けられている切り欠きを破断して、ガスが放出される。
【００３１】
次に、本発明のガス発生器の他の実施形態を図５〜８を用いて説明する。図５は、本発明ガス発生器を軸方向上面から見た図である。また、図６は図５におけるＡ−Ａ’面をＣの方向より見た透過図であり、また、図７は同様に、図５におけるＢ−Ｂ’面をＤの方向より見た透過図である。図８は、本発明ガス発生器に用いられる電極ピンの、モールド成形前の状態図である。
【００３２】
図５〜８に示すガス発生器２０において、図１〜４に示すガス発生器１と異なる点は、電極ピン４１の形状が異なっている点である。その他の点は、図１〜３に示すガス発生器１と同じであるので、同じ符号を付して詳細説明を省略する。
【００３３】
ガス発生器２０に用いられる電極ピン４１は、電極ピン４に比較して、さらに１８０度ねじられた形態である。即ち、２７０度ねじられた形態である。また、ホルダ６をインサート成形する際には、電極ピン４１は図８に示されるような形態であり、成形後に点線部Ｆの部分が切断され、略円形部分が取り除かれ、その後、着火手段５が形成される。
【００３４】
なお、上述の実施形態例において、ガス発生器１では、電極ピン４がホルダ内で、各電極ピンの中心軸を通過する第一の仮想平面２４と、第二の仮想平面２５が９０度、ガス発生器２０では２７０度の交差角度をもってねじられている形態例を示したが、本発明に係るガス発生器は、上述の実施形態例に限定されるものではない。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のガス発生器は、電極ピンがホルダ内で、所定角度でねじられて設けられている。これによって、ホルダを成形するためのモールド金型の設計を容易にすることができ、大量生産が行えるようになる。このため、製造コストを大幅に低減することが可能である。また、高温下でのガス発生器作動時に、電極ピンの飛び出しを防止する効果も得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るガス発生器の実施形態例の一例のガス発生器を軸方向上面から見た図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’線断面をＣの方向から見た断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ’線断面をＤの方向から見た断面図である。
【図４】本発明に係るガス発生器に用いられる電極ピンの一例を示すモールド成形前の概略図である。
【図５】本発明に係るガス発生器の実施形態例の他の例のガス発生器を軸方向上面から見た図である。
【図６】図５におけるＡ−Ａ’線断面をＣの方向から見た断面図である。
【図７】図５におけるＢ−Ｂ’線断面をＤの方向から見た断面図である。
【図８】本発明に係るガス発生器に用いられる電極ピンの他の例を示すモールド成形前の概略図である。
【図９】従来のガス発生器の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１　ガス発生器
２　ガス発生剤
３　カップ体
４　電極ピン
５　着火手段
６　ホルダ
１５　コネクタフック挿入孔
１６　補強部材
２１　コネクタフック挿入孔開口方向
２２　電極ピンが通過する孔の最小開口長さ
２３　コネクタ側に突出した電極ピンの中心軸と点火手段側に突出した電極ピンの中心軸間の長さ
２４　第一の仮想平面
２５　第二の仮想平面

Claims

燃焼によりガスを発生させるガス発生剤２を装填するカップ体３と、１対の並列して設けられた電極ピン４を有し、前記ガス発生剤２を着火させる着火手段５を備えたホルダ６とで構成されるガス発生器１であって、
前記電極ピン４の前記ホルダ６からコネクタ側に突出した１対の電極ピン４同士の中心軸を通過する第一の仮想平面２４と、前記ホルダ６から着火手段５側に突出した一対の電極ピン４同士の中心軸を通過する第二の仮想平面２５の交差角度が０度でなく、所定角度でねじられていることを特徴とするガス発生器。
前記ホルダ６の少なくとも一部が樹脂により成形され、前記ホルダ６に嵌合するコネクタのコネクタフック挿入孔１５が樹脂で一体に成形されており、前記コネクタフック挿入孔１５が、前記ホルダ６から前記コネクタ側に突出する一対の前記電極ピン４の中心軸を通過する平面の延長上に位置することを特徴とする請求項１に記載のガス発生器。
前記電極ピン４が、前記ホルダ６内で並列した状態を維持しつつ、前記ホルダ６内でねじられて前記ホルダ６から突出していることを特徴とする請求項１または２に記載のガス発生器。
前記ホルダ６には、剛性を有する補強部材１６がインサート成形されており、前記補強部材１６に設けられた前記電極ピン４が通過する孔の最小開口長さが、コネクタ側に突出した前記電極ピン４のいずれか一方の中心軸と、点火手段側に突出した同前記電極ピン４の中心軸間の長さより短いことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のガス発生器。