JP2005280585A - 電極ピン付金属製ホルダ及びその製造方法並びにガス発生器 - Google Patents

Abstract

【課題】 水分等に対するシール性を向上させることのできるガス発生器用として好適なで、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電極ピン付金属製ホルダを安価な製造方法で提供する。
【解決手段】 金属製ホルダ５と電気を通電するための２本以上の電極ピン４とを有し、
前記各電極ピン４の頭部４aの直径が前記電極ピン４の端子部４ｂの直径よりも広く、前記各電極ピン４の一部を周方向に抱囲するプラスチック部材６が配置されており、前記ホルダ５が金属製であり、前記ホルダ５に、前記各電極ピン４がそれぞれ貫通する孔２３が形成され、前記各電極ピン４が前記プラスチック部材６を介して前記孔２３に固定され、前記孔２３の一部に縮径部２３aを有することを特徴とする電極ピン付金属製ホルダ。
及びその製造方法、並びに前記電極ピン付金属製ホルダを備えたガス発生器。
【選択図】図１

Description

本発明は、電極ピン付金属製ホルダ、その製造方法およびそのホルダを有するガス発生器、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。

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、ガス発生器から放出される多量の高温、高圧の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作動させることで、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。

従来のガス発生器の一例としては、図１０に示すもの等が知られている（例えば、特許文献１参照）。図１０のガス発生器は、ガス発生剤１０２を装填するカップ体１０３、着火薬１０５ａを着火薬ホルダ１０５ｇに収納している点火手段（スクイブ）１０５と、点火手段１０５及びカップ体１０３をかしめ、ガス発生剤１０２を封じ込めるホルダ１０６とで構成される。ここで、点火手段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の先端には抵抗体１０５ｆが張られ、抵抗体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等に組み付けられ、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、シートベルトプリテンショナー等に組み付ける際の位置決めのため、カップの底部付近の側面が縮径する段付き形状に形成されている。
また、外部からの水分の浸入を防止するために、Ｏリング１１０がホルダ１０６と点火手段１０５との間に配置されている。さらに、点火手段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。

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、まず点火手段１０５内の抵抗体１０５ｆが発熱し、次いで点火玉１０５ｃが発火し、その後着火薬１０５ａに伝火、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。

図１０に示されるように、従来のガス発生器１０１の、点火手段１０５は、樹脂でできているボディ１０５ｂと電極ピン１０５ｄが一体に成形されている。また、電極ピン１０５ｄは、ボディ１０５ｂ内で変形させられている。

特開２００１−２６０８１５号公報（図１，１２）

ところが、図１０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自然発火した場合には、電極ピンが飛び出すおそれがある。

また、製造工程数が多く、コストを低減するにも限界があった。加えて、耐吸湿性に劣るガス発生剤を採用する場合には、シール性を高める必要性がある。

本発明の目的は、湿気等に対するシール性を向上させることのできるガス発生器を安価に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。

前記課題を解決するための手段として、本発明では、電極ピン付金属製ホルダ及びその製造方法を開発し、この電極ピン付金属製ホルダを有するガス発生器により、前記課題の解決に成功したものである。
また、本発明は、上記目的を達成するために以下のような幾つかの特徴を主に有している。本発明において、以下の主な特徴は単独で、若しくは、適宜組合わされて備えられている。
本発明の電極ピン付金属製ホルダは、金属製ホルダ５と電気を通電するための２本以上の電極ピン４とを有し、前記各電極ピン４の頭部４aの直径が前記電極ピン４の端子部４ｂの直径よりも広く、前記各電極ピン４の一部を周方向に抱囲するプラスチック部材６が配置されており、前記ホルダ５に、前記各電極ピン４がそれぞれ貫通する孔２３が形成され、前記各電極ピン４が前記プラスチック部材６を介して前記孔２３に固定され、前記孔２３の一部に縮径部２３aを有することを特徴とする。

このような構成によると、ガラスハーメチックシールと異なり、製造に当たり焼成工程が不要なので、i)アルミニウムのような融点の低い金属も使用でき、そのような金属は一般的に加工が容易なため、金属製ホルダ５のコストを低減させることができ、ii)ガラスハーメチックシールのように電極ピン４及び金属製のホルダ５とガラス間の線膨張係数を考慮することなく、任意の材料を選択することができる。また、前記各電極ピン４の頭部４aの直径が前記電極ピン４の端子部４ｂの直径よりも広くなるように加工されているので、従来の構造に比較して、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構造とすることができる。

また、前記各電極ピン４が前記プラスチック部材６を介して前記孔２３に固定されているので、金属製の前記ホルダ５を電極ピン４に対して、絶縁できる。さらに、前記孔２３の一部に存在する縮径部２３aは前記孔２３の周囲を縮径するように押圧して設けられ、その結果前記プラスチック部材６も縮径するように変形されるので、前記各電極ピン４が簡便に前記孔２３に固定される。プラスチック部材６は絶縁性を有しているものが使用される。

本発明の電極ピン付金属製ホルダは、前記電極ピン４が、前記孔２３内に位置する部分の一部にくびれ部４ｃを有することを特徴とする。
このような構成によると、電極ピンがガス発生器外部へ抜けにくい構造とすることができる。

本発明の電極ピン付金属製ホルダは、プラスチック部材６の材質がスーパーエンジニアリングプラスチックであることを特徴とする。
このような構成によると、前記ホルダ５の縮径部２３aによって変形させられた部分において、応力緩和され難く、反発力を保ち続ける為、湿気に対するシール性がきわめて良好で、経時的変化が少ない。また、高温条件下での機械強度が良好で、車両火災時など、高温にさらされ、ガス発生剤が自然着火した場合などに、前記電極ピン４の飛散が防止できる。

本発明の電極ピン付金属製ホルダは、前記ホルダ５の孔２３の周囲に押圧部２７を有することを特徴とする。
前記ホルダ５の孔２３の周囲をプレス機などの押圧装置で押圧することにより、このような構成となり、容易に孔２３に縮径部を設けることができる。

本発明の電極ピン付金属製ホルダは、前記電極ピン４の頭部４aの直径が前記ホルダ５の孔２３の縮径部２３aの内径より大きく、約３．１ｍｍより小さいことを特徴とする。
このような構成によると、車両火災時などにおいて、前記電極ピン４の飛散の防止がより確実にできる。また、前記電極ピン４の頭部４aの直径を変化させることにより、抵抗体の有効長さの調整範囲を容易に変更することが出来る。

本発明の電極ピン付金属製ホルダの製造方法は、孔２３にプラスチック部材６と電極ピン４とを配置してなる金属製ホルダ５の孔２３の周囲を押圧して、孔２３の一部を縮径し、電極ピン４を固定することを特徴とする。
このような構成によると、電極ピン付金属製ホルダを、簡便に製造することができる。

次に、本発明のガス発生器は、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、電気を通電するための２本以上の電極ピン４と、点火部８と、前記カップ体３と接合して前記ガス発生剤２を封止するホルダ５とを備えるガス発生器において、電気を通電するための２本以上の電極ピン４とホルダ５が、上記本発明の電極ピン付金属製ホルダであり、点火部８は、前記各電極ピン４の頭部同士を連結する抵抗体７と、少なくとも前記抵抗体７の周囲に形成される点火薬８ａを有することを特徴とする。
このような構成によると、湿気等に対するシール性が向上し、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を安価に提供できる。

本発明のガス発生器は、前記カップ体３と前記ホルダ５が溶接接合していることを特徴とする。
このような構成によると、湿気等に対するシール性や接合部の強度がより向上する。また、図１０の公知のホルダ１０６においては、カップ体１０３をかしめる為の溝加工が必要であるのに対し、本発明のガス発生器では不要になり、ホルダを安価に製造できる。さらに、かしめによるバリの発生も無いので、バリによる各種汚染、例えば生産設備、梱包資材やガス発生器を組み付けるモジュールへの汚染を防止することができる。

本発明のガス発生器は、前記カップ体３内に設置され、着火薬９を収納する着火薬ホルダ１０を有することを特徴とする。
このような構成によると、点火部８を保護することができ、また着火薬を格納することもできる。
また、別の本発明のガス発生器は、前記カップ体３内に設置され、着火薬９を収納する着火薬ホルダ１０を有しないことを特徴とする。
このような構成によると、コストを低減することができる。

本発明のガス発生器は、前記ホルダ５の点火部８側の面に絶縁部材１１を有することを特徴とする。
このような構成によると、点火部８の静電気に対する耐性を高めることができる。また、前記ホルダ５の点火部８側の面と電極ピン４の頭部４aとの間の段差を埋め、点火部８を形成しやすくすることもできる。
また、別の本発明のガス発生器は、前記ホルダ５の点火部８側の面に絶縁部材１１を有しないことを特徴とする。
このような構成によると、コストを低減することができる。

本発明のガス発生器は、前記ホルダ５の点火部８側に前記点火部８を囲む円筒状の突出部５ｃを設け、この突出部５ｃで囲まれた内側の空間に点火薬８ａが充填されていることを特徴とする。
このようにすることにより、点火薬８ａを突出部５ｃで囲われた空間内に充填するだけでよいため、点火部８の形成がより容易になる。また、点火薬８ａを大量に充填することがより容易になるので、着火薬９及び着火薬ホルダ１０を省略しても、ガス発生剤への確実な着火が可能となる。

本発明のガス発生器は、前記着火薬ホルダ１０のガス発生剤２側の外部を覆うようにキャップ１４が設けられていることを特徴とする。
このようにすることにより、着火薬ホルダ１０として、樹脂製のものを使用しても、ガス発生器２０４内部で燃焼した着火薬９の火炎が、キャップ１４に設けられた切欠き部１４ａより、より高い指向性を持ってガス発生剤２へ放出されるため、着火薬９の火炎により確実に効率良くガス発生剤２を着火できるようになる。

本発明のガス発生器は、前記ホルダ５の点火部８側に前記点火部８を囲む円筒状の突出部５ｃを設け、かつ突出部５ｃの開口端部に蓋３０を設けており、さらに突出部５ｃで囲まれた内側の空間には着火薬９が充填されていることを特徴とする。
このようにすることにより、着火薬ホルダ１０を省略することができ、コスト低減が可能となる。

本発明のガス発生器は、前記ホルダ５とカップ体３の開口端部との接合部分が、ホルダ５の側面ではなく、ホルダ５の点火部８側の面に存在することを特徴とする。
このようにすることにより、モジュールに組み付けの際のように、ホルダ５の側面にストレスがかかる場合でも溶接部分の信頼性に影響が無い。

本発明は、以上のように構成されており、ガラスハーメチックシールを使用していないにもかかわらず、水分等に対するシール性を向上させることができるので、吸湿性の高いガス発生剤の使用を可能とし、かつ部品点数の減少とあいまって、ガス発生器を安価に製造することができる。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とすることができるので、前記車両火災などに対する耐性が良好である。

以下、本発明の電極ピン付金属製ホルダ及びその製造方法並びにガス発生器の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
本実施形態に係る電極ピン付金属製ホルダは、略有底円筒状である。図１は本実施形態に係る電極ピン付金属製ホルダの軸方向断面図である。
図１において、本実施形態に係る電極ピン付金属製ホルダ１０１は、金属製ホルダ５と電気を通電するための２本以上の電極ピン４とを有している。前記各電極ピン４の頭部４aの直径は前記電極ピン４の端子部４ｂの直径よりも広く、前記各電極ピン４の径方向に所定の厚みを有して前記各電極ピン４の側面の一部を周方向に抱囲するプラスチック部材６が配置されている。前記ホルダ５は金属製であり、前記ホルダ５に、前記各電極ピン４がそれぞれ貫通する孔２３が形成され、前記各電極ピン４が前記プラスチック部材６を介して前記孔２３に固定されている。

ホルダ５は略有底円筒状であり、電極ピン４が貫通して固定されるための孔２３を２つ有しており、電極ピン４とホルダ５の間にはプラスチック部材６が位置している。ホルダ５の底部5bの厚さは、必要とする強度やシール性により適宜定められる。
前記孔２３が塑性変形して縮径するようにホルダ５はプラスチック部材６の周囲で矢印方向にかしめられている。

それによって、ホルダ５の孔２３に挿入されている電極ピン４およびプラスチック部材６は、ホルダ５に固定されている。ホルダ５の孔２３の縮径前の内径は約２ｍｍ前後が好ましい。２つの孔２３の間隔は、使用する端子の規格によるが、通常約３．１ｍｍである。
また、ホルダ５の端子4b側には、ショーティングクリップ（図示せず）を挿入した場合に干渉しないように、プラスチック部材６のはみ出し部分の長さに対応した窪み５ａが設けられている。この電極ピン付金属製ホルダを使用してガス発生器を組み立てた場合に使用するショーティングクリップにこの干渉を避ける手段が講じられていれば、この窪み５ａは不要である。

ホルダ５の材質としては、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、真鍮などの金属があげられる。また、成形法としては、例えばプレス、鋳造、鍛造、切削等が挙げられる。切削等の加工のしやすさからすると、アルミニウム等の比較的軟らかい金属が好ましい。

図２に、電極ピン４及びプラスチック部材６の固定部分の拡大図を示す。図２に示すように、円筒状のプラスチック部材６には、その孔に、電極ピン４が挿入されている。そして、このプラスチック部材６は、ホルダ５の孔２３に挿入されている。ホルダ５の孔２３の周囲には、プラスチック部材６の軸方向（矢印方向）に押圧具（図示せず）によって押圧され、押圧具の形状に対応して塑性変形した、押圧部２７が存在する。
そうすることによって、ホルダ５の孔２３も塑性変形して一部縮径し、この縮径部23aに対応してプラスチック部材６も変形し、電極ピン４及びプラスチック部材６が孔２３に挟み込まれ、ホルダ５に固定されている。
電極ピンは通常２本であるが、目的に応じ、３本もしくはそれ以上設けてもよい。

また、プラスチック部材６は貫通する孔を有する短筒状をなしている。その外径はホルダ５の孔２３の内径に依存する。その内径は、電極ピン４の端子部４ｂ外径に依存する。その長さは、必要とする強度やシール性により適宜定められる。
また、その材質は、絶縁性を有していることが必要で、エンジニアリングプラスチックが好ましく、特に、強度、耐熱性に優れた材料として、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド等の、スーパーエンジニアリングプラスチックがより好ましい。

電極ピン４の端子部４ｂの直径は、適宜定められ、通常約１ｍｍである。材質としては、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、表面には金メッキ等が施されていてもよい。そして、プラスチック部材６によりホルダ５とは電気的に絶縁されている。この電極ピン４の頭部４aの直径は前記電極ピン４の端子部４ｂの直径よりも広く、通常約２ｍｍ前後である。頭部４aの厚さは、電極ピン４の径や材質等により適宜定められるが、通常約０．３乃至０．６ｍｍ程度が好ましい。

また、前記電極ピン４において、前記孔２３内に位置する部分の一部に少なくとも１つのくびれ部４ｃを有する。図１及び図２ではくびれ部４ｃを２箇所に設けている。くびれ部４ｃの形状、個数等の詳細は、必要とする強度やシール性により適宜定められる。
電極ピン４の頭部は、ホルダ５の電極ピン４の頭部４ａ側の面より、通常突き出している。その突き出す高さは、製造上の要件や静電気対策上必要な距離等によるが、通常は約１乃至３ｍｍ程度である。

本実施形態に係る電極ピン付金属製ホルダの製造方法は、孔２３にプラスチック部材６と電極ピン４とを配置してなる金属製ホルダ５の孔２３の周囲を軸方向に（矢印方向に）押圧して、孔２３の一部23aを縮径し、電極ピン４を固定する。具体的には、押圧具に金属製ホルダ５を設置し、その孔２３にプラスチック部材６と電極ピン４を挿入した後、金属製ホルダ５の孔２３の周囲を押圧すればよい。押圧具の形状や圧力は、必要とする強度やシール性により適宜定められる。ガラスハーメチックシールと異なり、製造に当たり焼成工程が不要なので、アルミニウムのような融点の低く、柔らかい金属も使用できるので、金属製ホルダ５の加工が容易となり、金属製ホルダ５のコストを低減させることができる。

本発明の第1実施形態に係るガス発生器は略柱状である。図３は第1実施形態に係るガス発生器の軸方向断面図である。
図３において、本実施形態に係るガス発生器２０１は、点火部８が設けられた上記の電極ピン付金属製ホルダと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を有し、ホルダ５とカップ体３の間には、着火薬ホルダ１０が設置されている。設置方法としては、図３のように、着火薬ホルダ１０にフランジ部１０ａを設け、フランジ部１０ａをホルダ５とカップ体３で挟み込むように設置してもよい。着火薬ホルダ１０の内部では、点火部８及び着火薬９が接するように配置されている。そして、ホルダ５の側面とカップ体３の開口端部3cは溶接により接合されている。なお、この接合は、溶接のみならず、カップ体３の開口端部3cをかしめることによっても可能であるが、防湿の観点からすると、溶接が好ましい。

前記点火部８は、電極ピン４の頭部４ａ同士を連結する抵抗体７と、少なくとも前記抵抗体７の周囲に形成される点火薬８ａを有する。前記各電極ピン４の頭部４ａがホルダ５の面より、通常突き出しているため、点火薬８ａは、電極ピン４に強固に付着させることができる。それにより点火薬８ａが、振動衝撃などの環境要因により脱落することを効果的に防止できる。また、点火薬８ａは、その形状をより安定に保つために、シリコン樹脂等の成膜性の樹脂でカバーされていてもよい。

カップ体３の材質としては、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、真鍮などの金属部材があげられる。その成形法としては、たとえばプレス、鋳造、鍛造、切削等の工程により成形される例が挙げられる。カップ体３の底部３ａには１本ないし複数の線状の切り欠き３ｂ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、この切り欠き３ｂが破断され、ガスが放出される。

着火薬ホルダ１０の材質としては、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、ポリアミド、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、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン等の樹脂及びこれらの樹脂にガラス繊維、カーボン等を含有させたものがあげられる。その成形法としては、たとえば、モールド金型内に射出することで成形される例が挙げられる。また、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、真鍮などの金属部材も使用できる。その成形法としては、たとえば、プレス、鋳造、鍛造、切削等の工程により成形される例が挙げられる。この底部１０ｂには１本ないし複数の線状の切り欠き１０ｃが設けられている。着火薬ホルダ１０内に収納される着火薬９の燃焼時に、この切り欠き１０ｃが破断され、高温ガス及び火炎がカップ体３内に放出される。

また、着火薬ホルダ１０に用いられる材質が金属の場合には、その内側に樹脂製の絶縁カップを設けてもよい。絶縁カップの材質としては、例えば上記のプラスチックがあげられる。また、着火薬ホルダ１０の内側に樹脂製の絶縁材料を一体射出成形して得られるものでも、また樹脂によりコートされた鋼板を成形して着火薬ホルダ１０としたものであってもよい。
また、本実施形態に係る着火薬は、燃料成分、酸化剤成分及び少なくとも１種類以上の添加物を含有する着火薬が好ましい。燃料成分としてはピクラミン酸ナトリウム、ボロン、水素化チタン、ジルコニウム、アルミニウム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。酸化剤成分としては、過塩素酸カリウム、硝酸カリウム、硝酸ストロンチウム、塩基性硝酸銅、酸化銅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。

添加物としてはバインダーが挙げられ、バインダーとしてはバイトンゴム、ニトロセルロース、シリコン系樹脂、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よりから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、好適な着火薬の組み合わせとしては、燃料成分としてはボロン、酸化剤成分としては硝酸カリウム、バインダーとしてバイトンゴムを含有する着火薬である。より好適には、燃料成分としてボロンを１０重量％以上６０重量％以下、酸化剤成分として硝酸カリウムを４０重量％以上９０重量％以下、バインダーとしてバイトンゴムを０．１重量％以上１０重量％以下含有する着火薬である。

各電極ピン４の端子部４ｂには、静電気等による誤作動を防止するために、電極ピン４間を短絡するショーティングクリップが取り付けられており（図示せず）、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。

また、本実施形態に係るガス発生器２０１のガス発生剤２は、フィルター及び／又は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、無煙火薬、コンポジット推進薬、コンポジット火薬等が挙げられる。これらの内、無煙火薬はこれまでシートベルトプリテンショナー用ガス発生剤として使用されてきたが、燃焼ガス中の人体に有害な一酸化炭素の発生、耐環境性能（特に耐熱性）の観点から、耐熱性を有する燃料成分と酸化剤成分を必須成分とし、酸素バランスを考慮して設計されたコンポジット系ガス発生剤が好ましい。

燃料成分として、例えばテトラゾール誘導体、グアニジン誘導体、ビテトラゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ヒドラジン誘導体、トリアジン誘導体、アゾジカルボンアミド誘導体である窒素有機化合物、及び金属錯体があげられる。酸化剤成分として、例えば金属酸化物、金属過酸化物、及びアンモニウム、アルカリ金属或いはアルカリ土類金属の塩素酸塩、過塩素酸塩、硝酸塩或いは亜硝酸塩である化合物が挙げられる。この他に添加剤として、バインダー、スラグ成形剤、成型補助剤、塩素中和剤、燃焼触媒等の性能に寄与する成分を添加しても構わない。

具体的には、燃料成分として、例えば５−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、例えば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。過塩素酸アンモニウムを使用する場合には燃焼により発生する塩化水素、或いは塩素を除去する目的で、塩素中和剤を添加することが好ましい。塩素中和剤としては、例えばアルカリ金属、或いはアルカリ土類金属の硝酸塩、酸化物、炭酸塩等があげられる。その他の金属においても、金属塩化物を形成するものであれば使用可能である。

バインダーとしては、例えばヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、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。添加剤としては、例えば酸化銅、酸化鉄、酸化亜鉛、三酸化モリブデン、酸化コバルトなどの金属酸化物、二酸化珪素、窒化珪素、タルク、クレー、酸性白土、カオリン等が挙げられる。

好適なガス発生剤の組み合わせとしては、燃料成分としてニトログアニジン、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、バインダーとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース及び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、燃料成分としてニトログアニジンを約３０重量％以上５０重量％以下、酸化剤として硝酸ストロンチウムを約２５重量％以上３５重量％以下、過塩素酸アンモニウムを約２５重量％以上３５重量％以下、バインダーとしてヒドロキシプロピルメチルセルロース及びポリアクリルアミドの混合物を約１重量％以上１０重量％以下含有するガス発生剤である。

上記のコンポジット系ガス発生剤は、原料の選択による耐熱性の向上、酸素バランスを調整することにより、燃焼ガス成分を良好にすることができるが、従来使用されている無煙火薬と比較して、吸湿性が高いことが指摘される。しかし、本発明の構造体を持つガス発生器とコンポジット系ガス発生剤とを組み合わせることで、コンポジット系ガス発生剤の吸湿性に影響されないガス発生器を提供することができる。

次に、ガス発生器２０１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、抵抗体７が発熱し、点火薬８ａが発火する。続いて、点火薬８ａの火炎により、着火薬９が発火し、燃焼する。着火薬９の燃焼に伴って着火薬ホルダ１０の内部は高温且つ、高圧になり、予め設けられている切り欠き１０ｃが破断され、高温ガス及び火炎がカップ体３内に噴出され、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３ａに設けられている切り欠き３ｂを破断して、ガスが放出される。

次に、上記の電極ピン付金属製ホルダに点火部８を設ける方法について説明する。
上記の電極ピン付金属製ホルダ４の２つの頭部４ａ間に抵抗体７を接続する。次いで、抵抗体７の周囲に点火薬８ａを付着させる。抵抗体７の材質は、通常ニクロム線であり、その線径や材質等の詳細は必要とする発熱量や強度等により適宜定められる。接続は、半田付け、導電性エポキシ樹脂による接着、レーザー溶接、抵抗溶接等があげられるが、通常抵抗溶接が採用される。抵抗体７の周囲に点火薬８ａを付着させる方法としては、例えばディッピング法やディスペンス法があげられる。また、点火薬８ａの表面に、防湿性の皮膜を形成することにより、耐湿性等の耐環境性を高めることもできる。防湿性の皮膜用の材料としては、例えばシリコン等があげられる。

点火薬組成物は、鉛成分を実質的に含有しない酸化剤成分、還元剤成分及び添加物を含有するものが好ましい。用いることができる酸化剤成分としては、後記の還元剤成分との組み合わせで酸化剤として機能しうるものであれば限定なく、点火薬分野において酸化剤成分として知られている成分のうち鉛を含有しないものであればよいが、例えば銅化合物、過塩素酸塩、塩素酸塩、硝酸塩及び塩基性硝酸塩よりなる群から選ばれる１種又は２種以上を含有することが好ましく、塩基性硝酸亜鉛、塩基性コバルト、塩基性硝酸銅、酸化銅、塩素酸銅、過塩素酸銅、及び硝酸銅、過塩素酸カリウムよりなる群から選ばれる１種又は２種以上を含有することがより好ましい。

また、酸化剤成分の粒径は、点火具の点火時間に影響を及ぼすことから５０％粒径が３５μｍ以下のものが好ましく、２５μｍ以下がより好ましい。その含有割合は、点火薬組成物中、通常１０重量％以上８０重量％以下、好ましくは１５重量％以上７０重量％以下用いるが、もちろんこれに限定されるものではなく、採用する還元剤成分や添加物によって適宜変更することもできる。

また、還元剤成分としては用いられる金属粉末は、前記の酸化剤成分との組み合わせで還元剤として機能しうるものであれば限定はなく、点火薬成分において還元剤成分として知られているもののうち鉛を含有しないものであればよいが、好ましくはジルコニウム、アルミニウム、マグネシウム、マグナリウム、鉄、タングステン、水素化チタン及びボロンよりなる群から選ばれる１種又は２種以上を含有することが好ましい。その含有割合は、点火薬組成物中、通常１５重量％以上９０重量％以下、好ましくは２０重量％以上８０重量％以下用いるが、もちろんこれに限定されるものではなく、採用する酸化剤成分や添加物によって適宜変更することができる。

添加物としては、点火薬分野において用いられる添加物であれば、特に限定なく用いることができる。特にバインダーを添加物として用いるのが好ましい。バインダーとしては、例えばニトロセルロース、カルボキシルメチルセルロース、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、バイトンゴム、ＧＡＰ(Glysidyl Azide Polymer)、ポリ酢酸ビニル、シリコン系バインダー、ビニルクロライド／ポリビニルイソブチルエーテル系ポリマー等らがあげられる。好ましくは、ビニルクロライド／ポリビニルイソブチルエーテル系ポリマーである。

バインダーの量は、点火薬組成物中、通常約１重量％以上２０重量％以下である。好ましくは約２重量％以上１５重量％以下である。もちろんバインダーの量は、これに限定されるものではなく、採用する主剤成分や燃焼助燃剤によって適宜変更される。バインダーの種類、量の選定は、点火薬の製造工程、及びガス発生器に要求される耐環境性能に大きく影響してくる。バインダーは１種類だけではなく、２種類以上を混合して用いることもできる。バインダーは抵抗体及びピンへの密着、固定、脱落及び点火部の破壊防止の目的で添加される。バインダー量が多い場合には、点火部のディスペンスが困難となり、また、所望の着火性能がえられない。また、バインダー量が少ない場合には、点火部を具備したガス発生器がさらされる過酷な環境条件に絶えられず、点火部が破壊され、ガス発生器が不作動となる可能性がある。

本実施形態において、点火薬組成物の好ましい組み合わせは、ジルコニウム、塩基性硝酸銅、バインダーを用いることである。ジルコニウムの量は、約１５重量％以上９０重量％以下であり、好ましくは約２０重量％以上８０重量％以下である。塩基性硝酸銅の量は、約１０重量％以上８０重量％以下であり、好ましくは約１５重量％以上７０重量％以下である。バインダーの量は、約１重量％以上２０重量％以下であり、好ましくは、約２重量％以上１５重量％以下であり、より好ましくは約３重量％以上１０重量％以下である。

さらに、本実施形態において、点火薬組成物の別の好ましい組み合わせは、ジルコニウム、アルミニウム、塩基性硝酸銅、過塩素酸カリウム及びバインダーを用いることである。ジルコニウムの量は、約１０重量％以上６０重量％以下であり、好ましくは約２０重量％以上５０重量％以下である。アルミニウムの量は、約１重量％以上１５重量％以下であり、好ましくは約３重量％以上１０重量％以下である。塩基性硝酸銅の量は、約５重量％以上４０重量％以下であり、好ましくは約１０重量％以上３０重量％以下である。過塩素酸カリウムの量は、約１０重量％以上７０重量％以下であり、好ましくは約２０重量％以上５５重量％以下である。バインダーの量は、約１重量％以上２０重量％以下であり、好ましくは、約２重量％以上１５重量％以下であり、より好ましくは約３重量％以上１０重量％以下である。

次に、ガス発生器２０１の製造方法について説明する。カップ体３に所定量のガス発生剤２が計量・装填される。次に、カップ体３に着火薬ホルダ１０がはめ込まれ、着火薬ホルダ１０内に所定量の着火薬９が装填される。その後、点火部８が形成された電極ピン付金属製ホルダが、カップ体３及び着火薬ホルダ１０に挿入される。その後、カップ体３の開口部３ｃをホルダ５の側面に溶接することにより、ホルダ５にカップ体３と着火薬ホルダ１０が固定される。最後に図示しないショーティングクリップがはめ込まれる。

次に、本発明に係るガス発生器の第２の実施形態を図４を用いて説明する。本発明の第２実施形態に係るガス発生器の形状は略柱状である。図４は第２実施形態に係るガス発生器の軸方向断面図である。なお、以下の実施形態において、図３に記載の第１実施形態におけるガス発生器２０１と共通する部位については、同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
図４に示す本実施形態に係るガス発生器２０２において、前述の図３に示す第１実施形態に係るガス発生器２０１と異なる点は、ホルダ５の点火部８側の面に、静電気などによるスパークで着火薬が誤発火するのを防止する絶縁部材１１が配置されている点である。

絶縁部材１１としては、たとえばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリアミド、ポリスチレン、ＡＢＳ、エポキシ樹脂等の材質のシートや成形品があげられる。また、絶縁塗料の塗膜もその一例としてあげられる。
絶縁部材１１の設置は、あらかじめ成形した物を設置しても良く、また上記のような材質のものを電極ピン付金属製ホルダと一体成型により設置しても良い。
このようにすることにより、絶縁性が向上するので、静電気テスト等における誤着火等の可能性をより低下させることができる。また、前記ホルダ５の点火部８側の面と電極ピン４の頭部４aとの間の段差を小さくし、または埋め、点火部８を形成しやすくすることもできる。

次に、本発明に係るガス発生器の第３の実施形態を、図５を用いて説明する。本発明の第３実施形態に係るガス発生器の形状は略柱状である。図５は第３実施形態に係るガス発生器の軸方向断面図である。なお、以下の実施形態において、図３に記載の第１実施形態におけるガス発生器２０１と共通する部位については、同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
図５に示す本実施形態に係るガス発生器２０３において、前述の図３に示す第１実施形態に係るガス発生器２０１と異なる点は、ホルダ５の点火部８側に点火部８を囲む円筒状の突出部５ｃを設けている点である。この突出部５ｃで囲まれた内側の空間には点火薬８ａが充填されている。突出部５ｃの高さは、ホルダ５の加工性と必要な点火薬の量によって、適宜定められる。

このような構成にすると、粉状や粒状等の点火薬８ａを、そのまま突出部５ｃで囲われた空間内に充填するだけでよいため、点火部８の形成がより容易になる。また、点火薬８ａを大量に充填することがより容易になるので、着火薬９及び着火薬ホルダ１０を省略しても、ガス発生剤への確実な着火が可能となる。
また、充填後の点火薬の露出表面をコーティング剤でコートしてもよい。コーティング剤は、防湿性で成膜性の材料が好ましく、例えばシリコン等があげられる。このようにすることにより、粉末状や顆粒状の点火薬８ａを使用してもガス発生剤２と混合することが無い。

次に、本発明に係るガス発生器の第４の実施形態を、図６を用いて説明する。本発明の第４実施形態に係るガス発生器の形状は略柱状である。図６は第４実施形態に係るガス発生器の軸方向断面図である。なお、以下の実施形態において、図３に記載の第１実施形態におけるガス発生器２０１と共通する部位については、同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
図６に示す本実施形態に係るガス発生器２０４において、前述の図３に示す第１実施形態に係るガス発生器２０１と異なる点は、着火薬ホルダ１０のガス発生剤２側の外部を覆うようにキャップ１４が設けられている点である。着火薬ホルダ１０は樹脂製であり、キャップ１４に用いられる材質としては、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、真鍮などがあげられ、プレス、鋳造、鍛造、切削等の工程により成形される。

このようにすることにより、着火薬ホルダ１０として、樹脂製のものを使用しても、ガス発生器２０４内部で燃焼した着火薬９の火炎が、キャップ１４に設けられた切欠き部１４ａより、より高い指向性を持ってガス発生剤２へ放出されるため、着火薬９の火炎により確実に効率良くガス発生剤２を着火できるようになる。なお、キャップ１４に、着火薬ホルダ１０を一体成形することも可能である。

次に、本発明に係るガス発生器の第５の実施形態を、図７を用いて説明する。本発明の第５実施形態に係るガス発生器の形状は略柱状である。図７は第５実施形態に係るガス発生器の軸方向断面図である。なお、以下の実施形態において、図３に記載の第１実施形態におけるガス発生器２０１と共通する部位については、同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
図７に示す本実施形態に係るガス発生器２０５において、前述の図３に示す第１の実施形態例に係るガス発生器２０１と異なる点は、ホルダ５の点火部８側に点火部８を囲む円筒状の突出部５ｃを設けている点、及び突出部５ｃの開口端部に蓋３０を設けている点である。

この突出部５ｃで囲まれた内側の空間には着火薬９が充填されている。突出部５ｃの高さは、ホルダ５の加工性と必要な着火薬の量によって、適宜定められる。また、蓋３０を設けることにより、着火薬ホルダ１０を省略することができ、コスト低減が可能となる。
蓋３０は樹脂製であっても、金属製であってもかまわない。着火薬９として、粉状、粒状のいずれでも使用可能であるが、粒状のものを用いると、蓋３０は網等の孔を有しているものも使用可能である。また、点火薬８ａとして、図に示されるような形状に形成したものだけではなく、図５の態様のように充填したものであってもよい。

次に、本発明に係るガス発生器の第６の実施形態を、図８を用いて説明する。本発明の第６実施形態に係るガス発生器の形状は略柱状である。図８は第６実施形態に係るガス発生器の軸方向断面図である。なお、以下の実施形態において、図３に記載の第１実施形態におけるガス発生器２０１と共通する部位については、同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
図８に示す本実施形態に係るガス発生器２０６において、前述の図３に示す第１の実施形態に係るガス発生器２０１と異なる点は、ホルダ５とカップ体３の開口端部３ｃとの接合部分が、ホルダ５の側面ではなく、ホルダ５の点火部８側の面、即ち、有底筒状ホルダ５の底部５ｂ側に存在する点である。
このようにすることにより、モジュールに組み付けの際のように、ホルダ５の側面にストレスがかかる場合でも溶接部分の信頼性に影響が無い。また、ホルダ５の点火部８側の面に溝５ｄを設けてもよい。

更に、図９に示すように、カップ体３の開口端部にフランジ部３ｄを設け、このフランジ部３ｄと同じ大きさの溝５ｄを設けてホルダ５とカップ体３の開口端部とを接合してもよい。ここで、図９は第７実施形態に係るガス発生器の軸方向断面図であり、符号１５は溶接等の接合部を示している。なお、図３に記載の第１実施形態におけるガス発生器２０１と共通する部位については、同様の符号を付してその詳細な説明は省略する。
第６、第７実施形態では、着火薬ホルダ１０を使用しているが、図５及び図７のような着火薬ホルダ１０を使用しない態様でも実施可能である。

本発明に係る電極ピン付金属製ホルダの実施形態の軸方向断面図である。 図１において電極ピン４及びプラスチック部材６の固定部分の拡大図を示す。 本発明に係るガス発生器の第１の実施形態の軸方向断面図である。 本発明に係るガス発生器の第２の実施形態の軸方向断面図である。 本発明に係るガス発生器の第３の実施形態の軸方向断面図である。 本発明に係るガス発生器の第４の実施形態の軸方向断面図である。 本発明に係るガス発生器の第５の実施形態の軸方向断面図である。 本発明に係るガス発生器の第６の実施形態の軸方向断面図である。 本発明に係るガス発生器の第７の実施形態の軸方向断面図である。 従来のガス発生器の軸方向断面図である。

符号の説明

１０１ 電極ピン付金属性ホルダ
５ 金属製ホルダ
４ 電極ピン
４ａ 頭部
４ｂ 端子部
６ プラスチック部材
２３ 貫通孔
２３ａ 縮径部

Claims (16)

1. 金属製ホルダ５と電気を通電するための２本以上の電極ピン４とを有し、
   前記各電極ピン４の頭部４aの直径が前記電極ピン４の端子部４ｂの直径よりも広く、
   前記各電極ピン４の一部を周方向に抱囲するプラスチック部材６が配置されており、
   前記ホルダ５が金属製であり、
   前記ホルダ５に、前記各電極ピン４がそれぞれ貫通する孔２３が形成され、前記各電極ピン４が前記プラスチック部材６を介して前記孔２３に固定され、前記孔２３の一部に縮径部２３aを有することを特徴とする電極ピン付金属製ホルダ。
2. 前記電極ピン４において、前記孔２３内に位置する部分の一部にくびれ部４ｃを有することを特徴とする請求項１に記載の電極ピン付金属製ホルダ。
3. プラスチック部材６の材質がスーパーエンジニアリングプラスチックである請求項１又は２に記載の電極ピン付金属製ホルダ。
4. 前記ホルダ５の孔２３の周囲に押圧部２７を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかの一項に記載の電極ピン付金属製ホルダ。
5. 前記電極ピン４の頭部４aの直径が前記ホルダ５の孔２３の縮径部２３aの内径より大きく、約３．１ｍｍより小さいことを特徴とする請求項１から４のいずれかの一項に記載の電極ピン付金属製ホルダ。
6. 孔２３にプラスチック部材６と電極ピン４とを配置してなる金属製ホルダ５の孔２３の周囲を押圧して、孔２３の一部を縮径し、電極ピン４を固定することを特徴とする電極ピン付金属製ホルダの製造方法。
7. 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、電気を通電するための２本以上の電極ピン４と、点火部８と、前記カップ体３と接合して前記ガス発生剤２を封止するホルダ５とを備えるガス発生器において、
   電気を通電するための２本以上の電極ピン４とホルダ５が、請求項１から４のいずれかの一項に記載の電極ピン付金属製ホルダであり、
   前記点火部８は、前記各電極ピン４の頭部同士を連結する抵抗体７と、少なくとも前記抵抗体７の周囲に形成される点火薬８ａを有することを特徴とするガス発生器。
8. 前記カップ体３と前記ホルダ５が溶接接合していることを特徴とする請求項７に記載のガス発生器。
9. 前記カップ体３内に設置され、着火薬９を収納する着火薬ホルダ１０を有する請求項７又は８に記載のガス発生器。
10. 前記カップ体３内に設置され、着火薬９を収納する着火薬ホルダ１０を有しない請求項７又は８に記載のガス発生器。
11. 前記ホルダ５の点火部８側の面に絶縁部材１１を有する請求項７から１０のいずれかの一項に記載のガス発生器。
12. 前記ホルダ５の点火部８側の面に絶縁部材１１を有しない請求項７から１０のいずれかの一項に記載のガス発生器。
13. 前記ホルダ５の点火部８側に前記点火部８を囲む円筒状の突出部５ｃを設け、この突出部５ｃで囲まれた内側の空間に点火薬８ａを充填している請求項７から１２のいずれかの一項に記載のガス発生器。
14. 前記着火薬ホルダ１０のガス発生剤２側外部を覆うようにキャップ１４を設けている請求項７から９、１１から１３のいずれかの一項に記載のガス発生器。
15. 前記ホルダ５の点火部８側に前記点火部８を囲む円筒状の突出部５ｃを設け、かつ突出部５ｃの開口端部に蓋３０を設けており、さらに突出部５ｃで囲まれた内側の空間には着火薬９が充填されている請求項７から１２，１４のいずれかの一項に記載のガス発生器。
16. 前記ホルダ５とカップ体３の開口端部との接合部分が、ホルダ５の点火部８側の面に存在する請求項７から１５のいずれかの一項に記載のガス発生器。

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