JP2008229630A - ボトルの製造方法、ボトル及びエアバッグ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所望の形状を得ることができ、かつ、低コスト化を図ることが可能なボトルの製造方法、ボトル及びエアバッグ装置を提供する。
【解決手段】後工程で縮径加工すべき部分（図面左側の部分）に対して、当該部分の内径がＲからＰ（＞Ｒ）になるよう後方押し出し加工を施すことにより、ボトル部材を形成する。なお、内径Ｐを有する上記部分は切削加工によって形成することも可能である。ボトル部材において内径Ｒの部分と内径Ｐの部分との連結部分に、傾斜部を形成することが好ましい。傾斜部は、ボトル部材の内周面の円周方向に連なる傾斜面からなる。このようなボトル部材を縮径加工することにより、所望形状のボトルを製造する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ボトルの製造方法、当該製造方法により得られるボトル及び当該ボトルを用いたエアバッグ装置に関する。

従来から、車両を運転する乗員の安全性向上のために、シートベルト等の乗員拘束装置の他、エアバッグ装置のような補助拘束装置が採用されている。エアバッグ装置は、車両に大きな衝撃力が作用した場合に、通常時に収縮状態にあるエアバッグを膨張及び展開させ、そして展開した当該エアバッグを乗員と車体との間に介在させて衝撃力を緩和するためのものである。

近年においては、ステアリングホイールに取り付けられるエアバッグ装置やインストルメントパネルの助手席側に取り付けられるエアバッグ装置だけでなく、車両側方からの衝撃から乗員を保護するために、車両側方のドアにもエアバッグ装置が設けられることがある（例えば、特許文献１参照）。

乗員を衝撃から確実に保護するために、エアバッグの展開後の大きさを大きくすることが重要となる。このように、展開後のエアバッグの大きさを大きくすることによって、乗員を保護することが可能な領域を広範囲とすることができる。

展開後のエアバッグの大きさを大きくするためには、エアバッグ自体の大きさを大きくする必要があると同時に、当該エアバッグを膨張及び展開させるための火薬及び加圧媒質を収容するボトルの体積を大きくする必要がある。

通常、上記のボトルの一端には点火装置（イニシエーター）が取り付けられ、当該ボトルの他端には不活性ガスが充填される筒状部材が取り付けられる。エアバッグ装置の低コスト化を実現するために、設計変更を行わずに上記既存の点火装置を使用することが望まれている。

そこで、既存の点火装置の径に合うように、筒状のボトルの一部を圧造等の絞り加工により形成することが考えられる。これにより、絞り加工後のボトルの口径が、既存の点火装置の径に合うようになる。
特開平０７−２２８２１３号公報

しかしながら、上記ボトルを絞り加工により絞り形状にする場合、縮径率が大きいと、座屈（撓み）が発生することが多い。その結果、完成後のボトルの形状が所望の形状に加工されない場合がある。

一方、所望の形状のボトルを得るために、切削加工法を用いることは可能であるが、作業工程が増える等の手間が生じるだけでなく、当該ボトルの製造コストを抑制することが著しく困難となる。特に、ボトルの入口径より内径が充分に大きいと、切削加工が不可能となる。

上記の課題に鑑みて、本発明の目的は、所望の形状を得ることができ、かつ、低コスト化を図ることが可能なボトルの製造方法、ボトル及びエアバッグ装置を提供することである。

第１の発明に係るボトルの製造方法の要旨とするところは、ボトルの製造方法であって、
第１の断面積を有する部分及び当該第１の断面積よりも小さい断面積を有する部分を含む筒状のボトル部材を準備する工程と、
前記ボトル部材の前記第１の断面積よりも小さい断面積を有する部分を縮径加工することによって、第２の断面積を有する部分を形成する工程と、を備えることにある。

前記ボトルの製造方法において、前記ボトル部材を準備する前記工程は、
ブランク部材を１又は複数回圧造することにより加工部材を形成する工程と、
前記加工部材に、前記第１の断面積を有する部分及び当該第１の断面積よりも小さい断面積を有する部分を形成する工程と、を含み得る。

前記ボトルの製造方法において、前記第１の断面積に対する前記第２の断面積の比率は、０．２５以上１未満であり得る。

前記ボトルの製造方法において、前記第１の断面積に対する前記第２の断面積の比率は、０．６５以上１未満であり得る。

前記ボトルの製造方法は、前記第１の断面積を有する部分と前記第２の断面積を有する部分との間に傾斜部を形成する工程をさらに備え得る。

第２の発明に係るボトルの要旨とするところは、第１の発明に係るボトルの製造方法により得ることにある。

第３の発明に係るエアバッグ装置の要旨とするところは、第２の発明に係るボトルを有することにある。

本発明によれば、縮径加工すべき部分の内径を、縮径加工しない部分の内径よりも大きくすることにより、ボトル部材において縮径加工すべき部分の断面積を、縮径加工しない部分の断面積よりも小さくする。これにより、縮径加工すべき部分の単位面積当りの圧縮荷重を、縮径加工しない部分の単位面積当りの圧縮荷重よりも大きくすることができ、縮径加工しない部分を変形（座屈）させることなく、縮径加工を良好に行うことができる。したがって、本製造方法を用いることによって、縮径率が大きい場合でも、所望形状のボトルを高精度で製造することができる。

また、切削加工によりボトルを製造しないため、当該ボトルの製造コスト及び製造の際の手間を著しく抑制することが可能となる。さらに、ボトルを圧造により製造することによって、ボトルのメタルファイバーを維持することができるので、切削加工で製造する場合に比べてボトルの強度を確保することができる。

また、本製造方法による縮径後のボトルをエアバッグ装置に採用することによって、当該エアバッグ装置に用いられる既存の点火装置の径とボトルの径とを合わせることができるので、当該既存の点火装置を有効利用することが可能となる。これにより、切削によりボトルを加工する場合のコスト、及び、点火装置を新たに設計し製造する場合のコストを削減することができる。したがって、低コスト化されたエアバッグ装置を提供することができる。

（第１の実施の形態）

以下、本発明の実施の形態に係るボトルの製造方法について図面を参照しながら説明する。最初に、本製造方法により得られるボトルを、一例として、エアバッグ装置に用いた場合について説明する。なお、本製造方法により得られるボトルは、エアバッグ装置に用いられるだけでなく、各種装置又は各種機器等に用いることが可能である。

図１は、本実施の形態に係るボトルを用いたエアバッグ装置の構成を示す断面図である。

図１に示すように、本実施の形態に係るエアバッグ装置１００は、後で詳述する製造方法により製造される筒状のボトル１を有する。このボトル１の両端部は開口されている。

ボトル１の一方の端部には、当該ボトル１の一方の開口部を覆うように点火装置（イニシエーター）２が取り付けられる。なお、ボトル１の内部には図示しない火薬が収納される。

上記ボトル１の他方の端部には、当該ボトル１の他方の開口部を覆うように、長尺の筒状部材３が抵抗溶接（電気抵抗溶接）される。

また、この筒状部材３の他方の端部には、当該他方の端部の開口部を覆うようにディフューザー（拡散部材）４が抵抗溶接される。ディフューザー４は、筒状部材３側に入口を有するとともに、当該入口に連通する複数の出口を有する。

ここで、エアバッグ装置１００の動作について簡単に説明する。上記のような構成のエアバッグ装置１００において、図示しないセンサーにより車両の衝突が感知されると、図示しない制御部から点火装置２に着火信号が与えられる。そして、与えられた着火信号に基づいて、点火装置２はボトル１内の火薬に点火する。それにより、火薬が着火燃焼し、筒状部材３内の不活性ガスが加圧され、加圧された当該不活性ガスはディフューザー４の複数の出口から排出される。ディフューザー４の先には図示しないエアバッグが取り付けられている。このエアバッグは、ディフューザー４から排出された不活性ガスにより膨張し展開する。

続いて、本実施の形態におけるボトル１の製造方法について図面を参照しながら詳細に説明する。

図２〜図６は、ボトル１の製造方法における各工程を示す模式図である。図２（ａ）に示すように、円柱状部材をのこぎり又は剪断により所定長さに切断することによって、ブランク部材２０を準備する。

上記の円柱状部材として、予め所定の直径に伸線され、コイル状に巻かれた線状の金属材料をローラ等で直線状に伸ばした材料や、所定の直径を有する棒状の金属材料等が用いられる。

上記のブランク部材２０の体積は、最終製品（ボトル１）の体積を勘案して設定され、ブランク部材２０の直径は、後工程である圧造工程の諸条件を鑑みて設計することとなる。

次に、図２（ｂ）に示すように、図２（ａ）のブランク部材２０を、所定の金型を用いて所定の荷重で圧造（鍛造）することにより、一次加工部材２０ａを形成する。この一次加工部材２０ａの一端部には円錐状の窪み２１が形成され、他端部には凸部２２が形成される。かかる予備据込みの工程は必須ではないが、高圧縮荷重による成形加工を行うことを鑑みて、設けることが好ましい。なお、理解を容易にするため、以下の各工程を示す図面を断面図とする。

次いで、図２（ｃ）に示すように、図２（ｂ）の一次加工部材２０ａを、所定の金型を用いて所定の荷重でさらに圧造することにより、二次加工部材２０ｂを形成する。この二次加工部材２０ｂの一端部には、上記窪み２１よりも大きい窪みである凹部２３が形成され、他端部には先細り状に絞られたストレート部２４が形成される。なお、ストレート部２４の長さは、次工程で当該ストレート部２４をダイスに挿入して、この二次加工部材２０ｂを安定して支持し得る長さに設定される。

また、上記のストレート部２４の端面に、略円錐状に窪ませた窪み２４ａを形成することが好ましい。この窪み２４ａは、次工程でストレート部２４をダイスに確実に挿入するために、ノックアウトピンの先端に付けられた円錐状の突起と係合させることを目的とするものである。

続いて、図２（ｃ）の二次加工部材２０ｂのストレート部２４をダイスの中に挿入し、当該二次加工部材２０ｂの凹部２３側からポンチを圧入させ、二次加工部材２０ｂの金属をダイスとポンチとの間に形成した隙間から円環状に後方に押し出す（後方押し出し加工）ことによって、図３（ｄ）に示すように、凹部２５を有する三次加工部材２０ｃを形成する。なお、上記ポンチの先端形状は、後工程でストレート部２４を含む底を打ち抜く範囲内で、適切な凸形状であることが好ましいが、平坦な形状であってもよい。なお、三次加工部材２０ｃの内径をＲとし、その外径をＳとする。

次いで、図３（ｅ）に示すように、図３（ｄ）の三次加工部材２０ｃを打ち抜き用ポンチにより打ち抜く。それにより、三次加工部材２０ｃの凹部２５の底部分に貫通孔２６が設けられた四次加工部材２０ｄが形成される。

続いて、図４に示すように、図３（ｅ）の四次加工部材２０ｄにおいて縮径加工すべき部分（図面左側の部分）に対して、当該部分の内径がＲからＰ（＞Ｒ）になるよう後方押し出し加工を施すことにより、ボトル部材２０ｅを形成する。なお、内径Ｐを有する上記部分は切削加工によって形成することも可能である。なお、図４の工程を、図３（ｄ）の工程の後に行い、次いで図３（ｅ）の工程を行うこととしてもよい。

ここで、縮径加工すべき部分の断面積と縮径加工しない部分の断面積とがほぼ同じであると、両部分の単位面積当りの圧縮荷重が同じになり、縮径加工中に座屈が生じる。

これに対して、本実施の形態のように、縮径加工すべき部分の内径Ｐを、縮径加工しない部分の内径Ｒよりも大きくすることにより、縮径加工すべき部分の断面積を、縮径加工しない部分の断面積よりも小さくする。これにより、縮径加工すべき部分の単位面積当りの圧縮荷重を、縮径加工しない部分の単位面積当りの圧縮荷重よりも大きくすることができ、縮径加工しない部分を変形（座屈）させないで縮径加工を行うことができる。

ボトル部材２０ｅにおいて内径Ｒの部分と内径Ｐの部分との連結部分に、傾斜部２７を形成することが好ましい。傾斜部２７は、ボトル部材２０ｅの内周面の円周方向に連なる傾斜面からなる。上記の傾斜部２７は、水平軸に対して例えば５°傾斜させて形成する。傾斜部２７を形成することによって、連結部分を段差状とした場合における縮径加工時の応力集中を分散させることができ、縮径加工を良好に行うことができる。

次に、図５に示すように、図４のボトル部材２０ｅを、所定の金型を用いて所定の荷重で圧造することにより、ボトル１ａを形成する。この場合、上記傾斜部２７の位置又はその近傍を基点として、ボトル部材２０ｅの点火装置２が取り付けられる側の部分が圧造により縮径される。形成されたボトル１ａにおいて縮径前の径（φＹ）を有する部分を第１の部分２００とし、縮径後の径（φＸ）を有する部分を第２の部分２０１とする。

縮径率（加工減面率）が大きい場合には、本実施の形態のように、縮径加工すべき部分の断面積を、縮径加工しない部分の断面積よりも小さくしても縮径後のボトル１ａに座屈が発生し、逆に、縮径率（加工減面率）が小さい場合には、縮径加工すべき部分の断面積を、縮径加工しない部分の断面積よりも小さくしなくともボトル１ａに座屈が発生することは少ないと考えられる。

したがって、以下の場合に、縮径加工すべき部分の断面積を、縮径加工しない部分の断面積よりも小さくすることによる効果が発揮される。すなわち、縮径前の第１の部分２００の断面積（第１の断面積）をＰとし、縮径後の第２の部分２０１の断面積（第２の断面積）をＱとした場合に、Ｑ／Ｐが、例えば０．２５以上１未満であるときに、縮径加工すべき部分の断面積を、縮径加工しない部分の断面積よりも小さくすることが好適である。これにより、ボトル１ａに座屈が発生しない。また、Ｑ／Ｐが、例えば０．６５以上１未満であるときに、縮径加工すべき部分の断面積を、縮径加工しない部分の断面積よりも小さくすることで、座屈の発生を確実に防止できる。

次いで、図６に示すように、図５のボトル１ａに対して切削加工を施すことによって、所定の最終形状を有するボトル１（図１と同じもの）が完成される。

（奏される効果）

本実施の形態においては、縮径加工すべき部分の内径Ｐを、縮径加工しない部分の内径Ｒよりも大きくすることにより、ボトル部材２０ｅにおいて縮径加工すべき部分の断面積を、縮径加工しない部分の断面積よりも小さくする。これにより、縮径加工すべき部分の単位面積当りの圧縮荷重を、縮径加工しない部分の単位面積当りの圧縮荷重よりも大きくすることができ、縮径加工しない部分を変形（座屈）させることなく、縮径加工を良好に行うことができる。したがって、本製造方法を用いることによって、縮径率が大きい場合でも、所望形状のボトル１ａを高精度で製造することができる。

また、切削加工によりボトル１ａを製造しないため、当該ボトル１ａの製造コスト及び製造の際の手間を著しく抑制することが可能となる。また、ボトル１ａを圧造により製造することによって、ボトル１ａのメタルファイバーを維持することができるので、切削加工で製造する場合に比べてボトル１ａの強度を確保することができる。

さらに、本製造方法により製造されたボトル１をエアバッグ装置１００に採用することによって、当該エアバッグ装置１００に用いられる既存の点火装置２の径とボトル１の径とを合わせることができるので、当該既存の点火装置２を有効利用することが可能となる。これにより、切削によりボトルを加工する場合のコスト、及び、点火装置を新たに設計し製造する場合のコストを削減することができる。したがって、低コスト化されたエアバッグ装置１００を提供することができる。

（第２の実施の形態）

図７は、第２の実施の形態におけるボトル部材２０ｆの模式的断面図である。図７に示すように、第２の実施の形態におけるボトル部材２０ｆの構成が、第１の実施の形態におけるボトル部材２０ｅの構成と異なる点は、次の点である。

本例では、縮径加工すべき部分に対して、内径をＲからＰにする代わりに、当該部分の外径がＳからＱ（＜Ｓ）になるよう後方押し出し加工を施すことにより、ボトル部材２０ｆを形成する。なお、外径Ｑを有する上記部分は切削加工によって形成することも可能である。

このように、縮径加工すべき部分の外径Ｑを、縮径加工しない部分の外径Ｓよりも小さくすることにより、ボトル部材２０ｆにおいて縮径加工すべき部分の断面積を、縮径加工しない部分の断面積よりも小さくする。これにより、縮径加工すべき部分の単位面積当りの圧縮荷重を、縮径加工しない部分の単位面積当りの圧縮荷重よりも大きくすることができ、縮径加工しない部分を変形（座屈）させることなく、縮径加工を良好に行うことができる。

（第３の実施の形態）

図８は、第３の実施の形態におけるボトル部材２０ｇの模式的断面図である。図８に示すように、第３の実施の形態におけるボトル部材２０ｇの構成が、第１の実施の形態におけるボトル部材２０ｅの構成と異なる点は、次の点である。

本例では、第１の実施の形態におけるボトル部材２０ｅに対して、さらに次の加工を施す。すなわち、縮径加工すべき部分に対して、当該部分の外径がＳからＱ（＜Ｓ）になるよう後方押し出し加工を施すことにより、ボトル部材２０ｇを成形する。なお、内径Ｐ及び外径Ｑを有する上記部分は切削加工によって形成することも可能である。

このように、縮径加工すべき部分の内径Ｐを、縮径加工しない部分の内径Ｒよりも大きくするとともに、縮径加工すべき部分の外径Ｑを、縮径加工しない部分の外径Ｓよりも小さくすることによって、ボトル部材２０ｇにおいて縮径加工すべき部分の断面積を、縮径加工しない部分の断面積よりもさらに小さくする。これにより、縮径加工すべき部分の単位面積当りの圧縮荷重を、縮径加工しない部分の単位面積当りの圧縮荷重よりもさらに大きくすることができ、縮径加工しない部分を変形（座屈）させることなく、縮径加工を良好に行うことができる。

（他の実施の形態）

上記実施の形態においては、ボトル１ａを圧造により製造する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、圧造及び切削加工の組み合わせ、又は、すべて切削加工により製造することも可能である。

以上、本発明に係るボトルの製造方法の態様を説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づき種々の改良、修正又は変形を加えた態様で実施し得るものであり、これらの態様はいずれも本発明の技術的範囲に属するものである。

本発明に係るボトルの製造方法は、エアバッグ装置用のボトルを製造する際に用いることができる他、各種装置におけるボトルを所望の形状に製造する際に利用することができる。

本実施の形態に係るボトルを用いたエアバッグ装置の構成を示す断面図である。 ボトルの製造方法における工程を示す模式図である。 ボトルの製造方法における工程を示す模式図である。 ボトルの製造方法における工程を示す模式図である。 ボトルの製造方法における工程を示す模式図である。 ボトルの製造方法における工程を示す模式図である。 第２の実施の形態におけるボトル部材の模式的断面図である。 第３の実施の形態におけるボトル部材の模式的断面図である。

符号の説明

１，１ａ ボトル
２ 点火装置（イニシエーター）
３ 筒状部材
４ ディフューザー
２０ ブランク部材
２０ａ 一次加工部材
２０ｂ 二次加工部材
２０ｃ 三次加工部材
２０ｄ 四次加工部材
２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ ボトル部材
２５ 凹部
２６ 貫通孔
２７，２７ａ 傾斜部
１００ エアバッグ装置

Claims (7)

1. ボトルの製造方法であって、
   第１の断面積を有する部分及び当該第１の断面積よりも小さい断面積を有する部分を含む筒状のボトル部材を準備する工程と、
   前記ボトル部材の前記第１の断面積よりも小さい断面積を有する部分を縮径加工することによって、第２の断面積を有する部分を形成する工程と、を備えることを特徴とするボトルの製造方法。
2. 前記ボトル部材を準備する前記工程は、
   ブランク部材を１又は複数回圧造することにより加工部材を形成する工程と、
   前記加工部材に、前記第１の断面積を有する部分及び当該第１の断面積よりも小さい断面積を有する部分を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のボトルの製造方法。
3. 前記第１の断面積に対する前記第２の断面積の比率は、０．２５以上１未満であることを特徴とする請求項１または２に記載のボトルの製造方法。
4. 前記第１の断面積に対する前記第２の断面積の比率は、０．６５以上１未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のボトルの製造方法。
5. 前記第１の断面積を有する部分と前記第２の断面積を有する部分との間に傾斜部を形成する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のボトルの製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のボトルの製造方法により得ることを特徴とするボトル。
7. 請求項６に記載のボトルを有することを特徴とするエアバッグ装置。

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