JP2005074444A - 管体の封口構造および管体の封口方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 良好な収容容積を確保するとともに、高圧下での使用においても構成部材の変形を防止することが可能な管体の封口構造および管体の封口方法を提供すること。
【解決手段】 管体１１は、外周面に環状溝部１２ａが形成された封口板１２を収容している。そして、管体１１には、その外周面側から、転造加工機の転造ロールＴによって、環状溝部１２ａに当接する内周凸部１１ａが形成される。これにより、封口板１２は管体１１に対してかしめられて固定される。続いて、管体１１は、その軸線方向にて圧縮される。これにより、管体１１の内周凸部１１ａと封口板１２の環状溝部１２ａとが互いに気密的に当接する。このため、管体１１と封口板１２間の気密性が良好に確保される。また、管体１１の内周凸部１１ａと封口板１２の環状溝部１２ａとが当接することにより、封口板１２が管体１１に対して強固に固定される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、管体の端部もしくは中間部を封口する管体の封口構造および管体の封口方法に関する。

従来から、例えば、特許文献１に示すように、管体の封口方法は知られている。この封口方法は、まず、管体内の所定位置に封口板を嵌挿し、管体の外周方向からかしめ加工を施して封口板を固定する。次に、管体内に固定した封口板に対して、両面方向から同時に打圧加工する。これにより、封口板が直径方向に伸延して管体の内周面と封口板の外周面とが密着した状態となり、良好な気密性を有して管体を封口するようになっている。

しかしながら、上記従来の封口方法においては、封口板を管体内に固定する際に、管体内に嵌挿した封口板の両面を挟むように管体の外周面を周方向にて窪ませることにより、封口板を固定する。このため、管体の内周面には、環状の凸部が形成されることになり、管体内の収容可能容積が減少する。したがって、管体内に収容可能な収容物量および収容スペースが制限されて、管体の内部を有効に利用できない可能性がある。また、封口板を直径方向に伸延するための打圧加工は、加工ごとにパンチと封口板のあたり方（当接の仕方）に差異があり、打圧加工部分の厚みが製品ごとに不均一となる可能性がある。このため、管体内を高圧とした場合の封口板の変形特性が把握できない可能性がある。

特開２００１−２１２６３２号公報

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、良好な収容容積を確保するとともに、高圧下での使用においても構成部材の変形を防止することが可能な管体の封口構造および管体の封口方法を提供することにある。

本発明の特徴は、管体の開口を同管体内に収容された封口部材によって封口する管体の封口構造において、前記封口部材の前記管体の内壁面と対向する対向面に所定形状の溝部を形成するとともに、前記封口部材の溝部を形成する形成面と気密的に当接する当接面を前記管体の内壁面に形成してなることにある。この場合、前記管体の内壁面に形成される当接面は、前記管体の外周面に外力を作用させて前記外周面を塑性変形することによって形成するとよい。また、前記管体の外周面に対して所定の形状を形成可能な転造加工によって、前記管体の外周面を塑性変形するとよい。また、前記管体の内壁面に形成される当接面は、前記管体の外周面の塑性変形後、さらに前記管体をその軸線方向に圧縮することにより形成するとよい。さらに、前記管体は、円筒状であり、前記封口部材は、前記管体の内径に比してわずかに小さい外径を有するとともに、所定の板厚を有する円盤状であって、その外周面の全周に渡り所定幅および所定深さとされた矩形状の溝部が形成されるとよい。

また、本発明を他の観点から捉えると、本発明の特徴は、管体の開口を同管体内に収容された封口部材によって封口する管体の封口方法において、前記封口部材は、前記管体の内壁面と対向する対向面に所定形状の溝部が形成されており、前記管体内に前記封口部材を収容した状態で、前記封口部材の溝部を形成する形成面と気密的に当接する当接面を前記管体の内壁面に形成するようにしたことにある。この場合、前記管体の内壁面に形成される当接面は、前記管体の外周面に外力を作用させて前記外周面を塑性変形することによって形成するようにするとよい。また、前記管体の外周面に対して所定の形状を形成可能な転造加工によって、前記管体の外周面を塑性変形するようにするとよい。また、前記管体の外周面の塑性変形後、さらに前記管体をその軸線方向に圧縮するようにするとよい。さらに、前記管体は、円筒状であり、前記封口部材は、前記管体の内径に比してわずかに小さい外径を有するとともに、所定の板厚を有する円盤状であって、その外周面の全周に渡り所定幅および所定深さとされた矩形状の溝部が形成されるとよい。

これらによれば、封口部材に形成された溝部を形成する面と管体の内壁面に形成された当接面とが互いに気密的に当接する。これにより、管体と封口部材間の気密性（シール性）を良好に確保することができる。ここで、溝部の所定形状としては、例えば、所定幅および所定深さとされた矩形形状としたり、底面の全周方向に渡り筋状の凸部分を形成した形状としたり、底面を断面半円形状としたりすることができる。また、封口部材に形成された溝部と管体の内壁面に形成された当接面とを互いに当接させることにより、管体の内壁面に無駄な凸部が形成されない。このため、管体内の収容可能容積を最大限に確保することができて、管体の内側（収容スペース）を有効に利用することができる。

また、封口部材に予め形成した溝部と管体の内壁面に形成された当接面とを互いに当接させることにより、封口部材を管体内に固着することができる。このように、予め封口部材に対して、例えば、機械加工などによって溝部を形成し、同封口部材を管体に固着することにより、製品ごとにおける封口部材の厚みの不均一性（バラつき）を極めて小さくすることができて、封口部材の変形特性を把握することができる。このため、高圧下における使用においても、適宜溝部の形状を設定することにより、封口部材の変形を防止することができる。

また、管体の外周面を塑性変形させて当接面を形成することのみで、封口部材を管体に固着することができるため、組み付け工程を簡略化することができ、生産性を向上することができる。この場合、転造加工によって管体の外周面を塑性変形することにより、極めて容易に管体の外周面を塑性変形させることができる。また、転造加工を採用することにより、形成される当接面の形状を所望の形状とすることができる。このため、封口部材を管体に対してより強固に固着することができるとともに、管体と封口部材間の気密性（シール性）を向上することができて、好適である。なお、管体を構成する材料として、特に、金属材料であれば、好適である。

また、管体の外周面を塑性変形した後、管体を軸線方向に圧縮することができる。これにより、管体の内径方向に突出した当接面を、封口部材の溝部に対して、より強固に当接させることができる。このため、封口部材の溝部は、管体の当接部によって、その外方から圧縮された状態となり、管体と封口部材間の気密性（シール性）をより向上させることができるとともに、封口部材を管体に対してより強固に固着することができる。また、管体を軸線方向に圧縮することにより、管体の外周面上にて内径方向に形成した塑性変形部分すなわち窪みとされた部分の開放部分を閉じることもできる。これにより、管体の外周面を略面一とすることができ、外観上良好とすることができるとともに、例えば、管体を他部材に組み付ける際の自由度すなわちステーのなどを取り付けるスペースなど十分に確保することもできる。

以下に、本発明に実施形態を図面を用いて説明する。図４は、本発明に係る管体の封口構造が適用された自動車用エアバック装置を構成するインフレータ１０の一部を概略的に示している。

このインフレータ１０は、図４に示すように、管体１１を備えており、管体１１の両端部には、車両の衝突時に展開する図示しないエアバックがそれぞれ連結されるようになっている。また、インフレータ１０の管体１１の内部は、封口部材としての封口板１２によって、その中間部分が封口されて２室に区画されている。また、それぞれの室には、図示しないガス発生剤が収容されており、それぞれのガス発生剤には、点火装置が接続されている。そして、車両が障害物に衝突すると、点火装置が点火してガス発生剤から高圧のガスが発生し、発生した高圧のガスが導通されることによりエアバックが展開するようになっている。このエアバックの展開は、車両の衝突の形態によって、インフレータ１０の２室にそれぞれ接続された点火装置のうちの一方のみが点火したり、それぞれの点火装置が時間差を有して点火したり、両方の点火装置が同時に点火したりする。

管体１１は、図１（ａ）に示すように、所定の内径寸法（例えば、４７ｍｍ）および所定の板厚（例えば、２ｍｍ）を有する筒状体である。封口板１２は、図１（ｂ）に示すように、管体１１の内径寸法に比してわずかに小さい外径寸法（例えば、４６．５ｍｍ）および所定の板厚（例えば、１０ｍｍ）を有する円盤である。また、封口板１２は、その外周面上に、所定幅（例えば、４．４ｍｍ）および所定深さ（例えば、１ｍｍ）の環状溝部１２ａが形成されている。なお、環状溝部１２ａの形状については、同溝部１２ａの底面部分に全周方向に渡り凸形状を形成したり、環状溝部１２ａの底面部分を断面半円形状としたりすることも可能である。

そして、これら管体１１および封口板１２は、発生した高圧のガスによる変形を防止するために、機械的性質として、例えば、引張強度が８００ＭＰａ以上となる鋼材から形成されることが好ましい。なお、管体１１および封口板１２の材質としては、鋼材に限定されることはなく、用途に応じてその他の材料、例えば、アルミ、チタンや銅あるいはプラスチック材料なども採用することができる。

次に、管体１１内を封口板１２によって封口して、２室を形成する工程を順に詳細に説明する。まず、封口板１２を管体１１の所定位置にかしめて固定する第１の工程について説明する。第１の工程においては、図２（ａ）に示すように、管体１１の内部の所定位置（例えば、管体１１の略中央位置）に封口板１２を配置する。なお、この封口板１２の配置については、例えば、封口板１２の両側から図示しない固定治具を利用して保持し、所定位置に配置する。続いて、図２（ｂ）に示すように、管体１１と封口板１２とを転造加工によって一体的にかしめる。この転造加工によるかしめについて、以下に具体的に説明する。

転造加工は、転造加工機に備えられた転造ロールＴをその軸線周りに回転させた状態にて、同回転させた転造ロールＴを被加工物（管体１１）の外周方向から押し付けることにより、被加工物（管体１１）の外周面を所定の形状に塑性変形させる加工である。このとき、被加工物（管体１１）は、転造ロールＴとの接触部分における摩擦力によって、転造ロールＴの回転方向とは逆方向に回転するようになっている。

このため、転造ロールＴの外周面上には、図２（ｂ）に示すように、環状に突出し、その断面形状が略半円とされた凸部Ｔ１が形成されている。そして、転造ロールＴの凸部Ｔ１と管体１１内に配置された封口板１２の環状溝部１２ａとが一致する位置にて、転造ロールＴを管体１１の外周面方向から押し付ける。これにより、管体１１は凸部Ｔ１によって内周方向に塑性変形されて、管体１１の内周面に凸形状とされた当接面を有する内周凸部１１ａが形成される。なお、転造加工機の詳細な構造および作動については、本発明と直接関係しないため、その詳細な説明および詳細な図示を省略する。

また、転造加工によるかしめは、転造加工によって被加工物（管体１１）が所定の形状に塑性変形されることにより、被加工物（管体１１）と、同被加工物に固着される部材（封口板１２）とを一体的にかしめることができる。すなわち、管体１１に内周凸部１１ａが形成されると、内周凸部１１ａの当接面と封口板１２の溝部１２ａとが互いに当接（係合）して、管体１１と封口板１２とが一体的にかしめられる。

次に、第２の工程について説明する。この第２の工程は、第１の工程によって、管体１１と封口板１２とが転造加工によるかしめによって一体的にかしめられた後、管体１１に軸線方向の圧縮力を付与して、管体１１の内周面と封口板１２の外周面間の気密性をより向上させるための工程である。

すなわち、第２の工程においては、図３（ａ）に示すように、第１の工程によって一体的にかしめられた管体１１と封口板１２が、管体１１の外径と略同一の内径とされた収容部分を有するホルダＨによって保持されている。ここで、ホルダＨは、その内周面と管体１１の外周面間にて若干の締め代を有することが好ましい。このため、ホルダＨは、例えば、収容部分の軸線方向にて２分割された各部材から構成されていて、図示しないボルトなどによって一体的に組み立てるようになっている。

そして、ホルダＨによって保持された管体１１の両端部分には、図３（ｂ）に示すように、管体１１の軸線方向に変位して管体１１に圧縮力を付与するパンチＰが当接されている。パンチＰは、ホルダＨの収容部分の内径に比してわずかに小さな外径とされて、管体１１の端部分と当接する大径部分と、管体１１の内径に比してわずかに小さい外径とされて、管体１１の内部に侵入する小径部分とから構成されている。

これらのパンチＰは、管体１１がホルダＨに保持された状態において、管体１１の軸線方向であって互いに近づく方向にすなわち管体１１を圧縮変形する方向に変位する。そして、これらパンチＰの変位量が大きくなるに伴って、管体１１の内周凸部１１ａはさらに管体１１の内径方向に突出するように塑性変形し、図３（ｂ）に示すように、内周凸部１１ａの先端部分が封口板１２の環状溝部１２ａの底部分と当接するまで塑性変形する。このとき、管体１１は、ホルダＨによって外周面が保持されているために、パンチＰの変位に伴う外径方向への変形が規制される。さらにパンチＰの変位量が大きくなると（例えば、２ｍｍ程度）、内周凸部１１ａが封口板１２の環状溝部１２ａ内に充填されるように塑性変形して、管体１１は、軸線方向に圧縮変形される。

このように、内周凸部１１ａが環状溝部１２ａ内に充填されるように塑性変形することにより、管体１１の内周面と封口板１２の外周面との間の気密性が極めて良好に確保される。また、内周凸部１１ａが環状溝部１２ａ内に充填されるように塑性変形することにより、封口板１２が管体１１に対してより強固に固着される。

ところで、このように管体１１が封口板１２によって封口されたインフレータ１０においては、車両の衝突形態に応じて発生する高圧のガスを連結されたエアバックに対して、確実に導通することができる。すなわち、管体１１の内周面と封口板１２の外周面（詳しくは、環状溝部１２ａの底部分）間の気密性が良好に確保されているため、一方の室にて発生した高圧のガスが他方の室へ流出することを防止することができる。このため、発生した高圧のガスを導通すべきエアバックに対して確実に供給することができる。また、管体１１と封口板１２とが強固に固着されているため、発生した高圧のガスによって封口板１２が他方の室方向へ変位することを防止することができる。これによっても、発生した高圧のガスを導通すべきエアバックに対して確実に供給することができる。

以上の説明からも理解できるように、本発明の管体の封口構造によれば、封口板１２に形成された環状溝部１２ａと管体１１の内周凸部１１ａとが互いに気密的に当接する。これにより、管体１１と封口板１２間の気密性（シール性）を良好に確保することができる。また、封口板１２に形成された環状溝部１２ａと管体１１内周凸部１１ａとを互いに当接させることにより、管体１１の内壁面に無駄な凸部が形成されない。このため、管体１１内の収容可能容積を最大限に確保することができて、管体１１の内側（収容スペース）を有効に利用することができる。

また、封口板１２に形成された環状溝部１２ａと管体１１の内周凸部１１ａとを互いに当接させることにより、封口板１２を管体１１内に固着することができる。このように、予め封口板１２に環状溝部１２ａを形成して管体１１に固着することにより、製品ごとにおける封口板１２の厚みの不均一性（バラつき）を極めて小さくすることができ、封口板１２の変形特性を把握することができる。このため、高圧下における使用においても、適宜環状溝部１２ａの形状を設定することにより、封口板１２の変形を防止することができる。

また、管体１１の外周面を塑性変形させて内周凸部１１ａを形成することのみで、封口板１２を管体１１に固着することができるため、組み付け工程を簡略化することができ、生産性を向上することができる。この場合、転造加工によって管体１１の外周面を塑性変形することにより、極めて容易に管体１１の外周面を塑性変形させることができる。また、転造加工を採用することにより、形成される内周凸部１１ａの形状を所望の形状とすることができる。このため、封口板１２を管体１１に対してより強固に固着することができるとともに、管体１１と封口板１２間の気密性（シール性）を向上することができて、好適である。

また、管体１１の外周面を塑性変形した後、管体１１を軸線方向に圧縮することができる。これにより、管体１１の内周凸部１１ａを、封口板１２の環状溝部１２ａに対して、より強固に当接させることができる。このため、封口板１２の環状溝部１２ａは、管体１１の内周凸部１１ａによって、その外方から圧縮された状態となり、管体１１と封口板１２間の気密性（シール性）をより向上させることができるとともに、封口板１２を管体１１に対してより強固に固着することができる。また、管体１１を軸線方向に圧縮することにより、管体１１の外周面上にて内径方向に形成した塑性変形部分すなわち窪みとされた部分の開放端部分を閉じるようにすることもできる。これにより、管体１１の外周面を略面一とすることができ、外観上良好とすることができるとともに、例えば、管体１１を他部材に組み付ける際の自由度すなわちステーのなどを取り付けるスペースなど十分に確保することもできる。

また、本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、本発明の目的を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態においては、管体１１の内部を封口板１２によって２室に区画するように実施したが、管体１１の開口端部にて封口板１２を固着して封口することももちろん可能である。この場合においても、上記実施形態と同様に、第１の工程および第２の工程を行うことにより、封口板１２が管体１１に固着される。これにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態においては、転造加工によって管体１１の外周面を塑性変形したが、用途に応じてその他の加工方法、例えば、プレス加工などによって塑性変形可能であることはいうまでもない。また、上記実施形態において、第１の工程および第２の工程を行うように実施したが、用途に応じて第２の工程を省略することも可能である。この場合には、転造ロールＴの凸部Ｔ１の形状を、例えば、封口板１２の環状溝部１２ａの形状に合わせることにより、良好な気密性（シール性）を確保できるとともに、封口板１２を管体１１に強固に固着することができる。さらに、用途に応じて、例えば、気密性（シール性）を必要としない場合には、第２の工程を省略するとともに、第１の工程にて、八方かしめ加工によって管体１１の外周面を塑性変形することも可能である。この場合においても、塑性変形により形成された内周凸部１１ａが環状溝部１２ａと当接するため、管体１１の内側（収容スペース）を有効に利用することができる。

本発明の管体の封口構造に係り、（ａ）は管体の形状を、（ｂ）は封口板の形状を示す概略図である。 （ａ），（ｂ）は、図１の管体と封口板とを転造加工によってかしめて固定する第１の工程を説明するための図である。 （ａ），（ｂ）は、図２の第１の工程によって封口板が固定された管体を軸線方向に圧縮する第２の工程を説明するための図である。 図１の管体が封口板によって封口された状態を示す概略図である。

符号の説明

１０…インフレータ、１１…管体、１１ａ…内周凸部、１２…封口板、１２ａ…環状溝部

Claims (10)

1. 管体の開口を同管体内に収容された封口部材によって封口する管体の封口構造において、
   前記封口部材の前記管体の内壁面と対向する対向面に所定形状の溝部を形成するとともに、前記封口部材の溝部を形成する形成面と気密的に当接する当接面を前記管体の内壁面に形成してなる管体の封口構造。
2. 請求項１に記載した管体の封口構造において、
   前記管体の内壁面に形成される当接面は、前記管体の外周面に外力を作用させて前記外周面を塑性変形することによって形成することを特徴とする管体の封口構造。
3. 請求項２に記載した管体の封口構造において、
   前記管体の外周面に対して所定の形状を形成可能な転造加工によって、前記管体の外周面を塑性変形することを特徴とする管体の封口構造。
4. 請求項２または請求項３に記載した管体の封口構造において、
   前記管体の内壁面に形成される当接面は、前記管体の外周面の塑性変形後、さらに前記管体をその軸線方向に圧縮することにより形成することを特徴とする管体の封口構造。
5. 請求項１ないし請求項４に記載した管体の封口構造において、
   前記管体は、円筒状であり、
   前記封口部材は、前記管体の内径に比してわずかに小さい外径を有するとともに、所定の板厚を有する円盤状であって、その外周面の全周に渡り所定幅および所定深さとされた矩形状の溝部が形成されることを特徴とする管体の封口構造。
6. 管体の開口を同管体内に収容された封口部材によって封口する管体の封口方法において、
   前記封口部材は、前記管体の内壁面と対向する対向面に所定形状の溝部が形成されており、
   前記管体内に前記封口部材を収容した状態で、前記封口部材の溝部を形成する形成面と気密的に当接する当接面を前記管体の内壁面に形成するようにしたことを特徴とする管体の封口方法。
7. 請求項６に記載した管体の封口方法において、
   前記管体の内壁面に形成される当接面は、前記管体の外周面に外力を作用させて前記外周面を塑性変形することによって形成するようにしたことを特徴とする管体の封口方法。
8. 請求項７に記載した管体の封口方法において、
   前記管体の外周面に対して所定の形状を形成可能な転造加工によって、前記管体の外周面を塑性変形するようにしたことを特徴とする管体の封口方法。
9. 請求項７または請求項８に記載した管体の封口方法において、
   前記管体の外周面の塑性変形後、さらに前記管体をその軸線方向に圧縮するようにしたことを特徴とする管体の封口方法。
10. 請求項６ないし請求項９に記載した管体の封口方法において、
    前記管体は、円筒状であり、
    前記封口部材は、前記管体の内径に比してわずかに小さい外径を有するとともに、所定の板厚を有する円盤状であって、その外周面の全周に渡り所定幅および所定深さとされた矩形状の溝部が形成されることを特徴とする管体の封口方法。
    

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