JP2009101806A - ガス発生器 - Google Patents

Abstract

【課題】 固定作業が容易で、シール性が優れた隔壁を有するガス発生器の提供。
【解決手段】ガス排出口52a、52bを有する筒状ハウジング11内は、隔壁35で分離され、それぞれガス発生剤33、53と点火器20、51が収容されている。隔壁35は金属部と樹脂部からなり、２列の突起61、62で樹脂部が厚さ方向に挟み付けられて、潰れている。このため、樹脂部と筒状ハウジング11内周面の密着性が高い。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車のエアバッグシステム用として適したガス発生器に関する。

車両衝突時の衝撃の大きさや、乗員の体格等によってエアバッグの展開速度や張りの強弱を調整するため、デュアル型のガス発生器が使用されている。

例えば、エアバッグを膨張させるガス発生器が固形ガス発生剤を使用する場合、燃焼ガスとともに発生する残渣を捕集したり、燃焼ガスを冷却するためにハウジング内にフィルタが配置されている。このフィルタで確実に残渣を捕集したり、燃焼ガスを冷却するためには、燃焼ガスのショートパスを起こさないようにしなければならない。

また、デュアル型のガス発生器は、２つの燃焼室（ガス発生部）を独立に作動させて、ガス発生量やエアバッグへのガス排出速度を調整して、エアバッグの展開具合をコントロールするものである。このため、各々の燃焼室中のガス発生剤は、互いに他方の燃焼室に配置されたガス発生剤の着火によって燃焼されないように隔離する必要がある。以上のことから、隔壁とハウジングのシールは確実に行う必要がある。

隔壁とハウジングのシールを確実にするには、ハウジングに対して隔壁を溶接固定する方法があるが、組立工程を簡単にする観点からは、溶接を使用せずに、かしめる方法（ハウジングを外側から部分的にプレス変形させて、内側方向に突起を形成させる方法）を適用して部品を固定することが望ましい。しかし、かしめによる固定方法では、溶接に比べてシール性が劣るという問題がある。

特許文献１は、エアバッグ用のガス発生器を開示しており、長尺ハウジングのほぼ中央に隔壁２０が配置され、２つの燃焼室が隔離された構造である。隔壁２０全体は、強化プラスチックやセラミックスで形成されている。そして、隔壁２０の外周面の中央部分において、ハウジング１２の周壁１８が隔壁２０に食い込んだ状態でかしめられている。

この発明では、シール性能が高められると考えられるが、隔壁自体の強度を上げるためや、かしめ作業性のため、隔壁２０の厚さをかなり厚くする必要があるため、特にガス発生器の長さ方向の寸法が大きくなってしまっている。
ＵＳＰ５，９３４，７０５

本発明は、内部を分離する隔壁の固定作業が容易であり、かつ隔壁によるシール性能が高められ、小型化ができるガス発生器を提供することを課題とする。

〔請求項１〕
本発明は、ガス排出口を有する筒状ハウジング内に、少なくともガス発生剤と点火手段が収容されたガス発生器であって、
前記筒状ハウジングの内部が隔壁により分離されており、
前記隔壁が金属部分と樹脂部分からなるものであり、
前記樹脂部分が、前記筒状ハウジングの内周面に形成された突起で挟み付けられ、前記突起形状に対応して変形している、ガス発生器を提供する。

本発明では、筒状ハウジングの内部を分離する隔壁として、金属部分と樹脂部分からなるものを用いている。隔壁は所定の厚みのある板（望ましくは円板であるが、平面形状は円形に限定されない）であり、２つの面と外周面を有するものである。なお、隔壁で分離された２つの空間は、それぞれ２つの燃焼室、燃焼室と他部材の収容室（例えば、フィルタ収容室）等にすることができる。

組立工程時には、筒状ハウジング内の所定位置に隔壁を挿入した後、筒状ハウジングを外側からかしめることにより、隔壁を固定する。このとき、筒状ハウジングの内周面には、かしめにより突起（１列又は２列）が形成され、この突起が隔壁を押さえ付ける機能すると共に、隔壁は外側から中心方向に向かう押圧力によっても固定される。

そして、突起と接触した隔壁の樹脂部分は、突起が形成されるときの圧力で、突起形状に対応して押し潰されるように変形されるため、樹脂部分と突起は密着されることになる。このため、筒状ハウジングの内周面と隔壁とのシール性能が樹脂により高められ、筒状ハウジング内の隔壁で分離された２つの空間は完全に分離されることになる。

突起は、複数の独立した突起が周方向に１列又は２列形成されたものでもよいし、１列又は２列の連続した環状突起又は一部が途切れた環状突起でもよい。突起による隔壁の固定は、例えば、特開２００７−１５５７３号公報の段落４１に記載され、図１に示されている２列の突起６１、６２と同様にして形成することができる。

隔壁の金属部分は、鉄、ステンレス等で形成することができ、樹脂部分は、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリプロピレン等で形成することができる。ガス発生剤の燃焼温度は樹脂の融点よりも高いが、燃焼時間は瞬間的（せいぜい数十ミリ秒以下）であるため、本発明の課題を解決することができる。

〔請求項２〕
本発明は、前記隔壁が、外周面部が樹脂からなり、残部が金属からなるものである、請求項１記載のガス発生器を提供する。

樹脂部分がシール性能の向上に寄与するが、耐熱性を考慮すると金属部分が多い方が望ましい。外周面部を樹脂で形成し、残部を金属にすることにより、シール性能と耐熱性の両方を向上させることができる。

〔請求項３〕
本発明は、前記隔壁が、金属板が樹脂で被覆されたものである、請求項１記載のガス発生器を提供する。

請求項２の発明と同様に、シール性能と耐熱性の両方を向上させることができる。また、隔壁全体が樹脂で覆われている場合、金属に比べて熱伝導度が低下するため、他方の空間に熱が伝わり難くなる。

〔請求項４〕
本発明は、前記隔壁が、金属板の外周面部に突起が形成され、前記金属板の外周面部が、前記突起と噛み合わされた凹部を有する樹脂で被覆されている、請求項１〜３のいずれか１項記載のガス発生器を提供する。

隔壁を構成する金属部分と樹脂部分の結合強度を高めることにより、シール性能と耐熱性の両方をより高めることができる。

本発明のガス発生器によれば、２つの空間を分離する隔壁の固定と同時に、気密性の確保を同時に行うことができるほか、特許文献１の発明と比べると、隔壁の厚みも薄くすることができる。このため、ガス発生器の組立自体が簡便化され、小型化も可能になる。

（１）図１〜図３のガス発生器
図１は、本発明のガス発生器の軸方向への断面図であり、図２は、図１の部分拡大図である。図３は、図１とは別形態のガス発生器の図２に相当する部分の部分拡大図である。図１〜図３のガス発生器は、助手席エアバッグ用のガス発生器に適している。

筒状ハウジング１１内に隔壁３５が配置され、その隔壁３５を挟んで一方側に第１燃焼室３０が配置され、その反対側に第２燃焼室５０が配置されている。

第１燃焼室３０には、第１点火器２０を含む第１点火手段４０、第１ガス発生剤３３及び第１フィルタ７１が配置されている。第１点火器２０は、円盤形状の第１カラー２１に取り付けられ、その第１カラー２１が筒状ハウジング１１の端部周縁のかしめ部１２と、環状突起部１３により固定されている。

第１点火手段４０は、第１点火器２０から発生した火炎を第１ガス発生剤３３に着火させるための伝火薬として伝火用ガス発生剤４２を用いている。この伝火用ガス発生剤４２は、カップ形状のエンハンサ容器４４に収容されている。

エンハンサ容器４４は、底部４４ａ、周壁部４４ｂ及び周壁部４４ｂの開口端部から外側に伸びたフランジ部４４ｃからなり、第１カラー２１に形成された環状突起４５をフランジ部４４ｃに対してかしめることで固定されている。またエンハンサ容器４４の底部４４ａ及び周壁部４４ｂには、伝火孔４４ｄが形成されている。

伝火用ガス発生剤４２としては、燃焼温度が1700〜3000℃のガス発生剤成型体（伝火薬として使用する）、又は公知のＢ／ＫＮＯ_３のような伝火薬）を使用することができるが、形状は特に問わない。また第１ガス発生剤３３は、伝火用ガス発生剤４２よりも燃焼温度の低いものを使用している。

第２燃焼室５０には、第２点火器５１と、第２ガス発生剤５３及び第２フィルタ７２が配置されている。第２点火器５１は、第２カラー５３に固定され、筒状ハウジング１１の端部周縁のかしめ部１６と、環状突起部１７により固定されている。

第２ガス発生剤５３は、第１ガス発生剤３３と同じ組成比と形状のものを使用しているが、形状、組成比、寸法が第１ガス発生剤３３と異なるものを使用してもよい。

第１燃焼室３０には、筒状の第１フィルタ７１がハウジング軸方向に配置され、第１フィルタ７１に対向する筒状ハウジング１１の壁面には、複数のガス排出口５２ａが設けられている。ガス排出口５２ａは、内側からシールテープでシールされている。

第１フィルタ７１は、一端部が第１カラー２１の凹部７３に嵌合されている。この凹部７３は、ガス発生器組立時のフィルタ７１の位置決めの機能と共に、発生した燃焼ガスが第１フィルター７１端部と第１カラー２１との間から漏れ出るショートパス防止機能を有している。

第２燃焼室５０には、筒状の第２フィルタ７２がハウジング軸方向に配置され、第２フィルタ７２に対向する筒状ハウジング１１の壁面には、複数のガス排出口５２ｂが設けられている。ガス排出口５２ｂは、内側からシールテープでシールされている。

第２フィルタ７２の一端は第２カラー５３の凹部７４に嵌合されており、この取付構造がショートパス防止機能を有している。

隔壁３５は、図２に示すように、円形の金属板３６の外周面部分のみが樹脂部３７（ポリイミド）からなるものである。金属板３６の外周面には凸部３６ａが形成されており、樹脂部３７は、凸部３６ａに対応する部分に凹部３７ａを有している。凸部３６ａは、環状凸部又は均等配置された独立した複数の凸部であり、凹部３７ａは、前記凸部３６ａと嵌合可能な形状のものである。

隔壁３５は、筒状ハウジング１１の所定位置に挿入した後、外側からプレスして（即ち、かしめて）、２列の突起６１、６２を形成することで、容易に固定することができる。このとき、隔壁３５の位置決めを容易にする観点から、予め所定位置に１列の突起６１のみを形成しておき、隔壁３５を突起６１の位置まで挿入した後、突起６２を形成してもよい。

このようにして固定された隔壁３５は、筒状ハウジング１１に形成された２つの突起６１、６２により、厚さ方向から挟み付けられ、かつ中心方向に押圧されている。よって、隔壁３５の樹脂部３７は、２つの突起６１、６２からの圧力を受けて、外周縁が潰れるように変形している。このため、２つの突起６１、６２（即ち、筒状ハウジング１１の内周面）と樹脂部３７は接触部分において密着しており、第１燃焼室３０と第２燃焼室５０との気密性が維持されている。

図３に示す隔壁１３５は、円形の金属板１３６が樹脂部１３７で被覆されたものである。このように円形の金属板１３６が樹脂部１３７で被覆されたものであると、金属のみからなる隔壁に比べて熱伝導度が劣る。このため、第１燃焼室３０と第２燃焼室５０との伝熱性を低下でき、第１燃焼室３０内で発生した熱が、隔壁１３５を通して第２燃焼室５０に伝わり難くなる。そして、図２に示す形態と同様に樹脂部１３７が潰れるように変形するため、２つの突起６１、６２（即ち、筒状ハウジング１１の内周面）と樹脂部１３７は接触部分において密着しており、第１燃焼室３０と第２燃焼室５０との気密性が維持されている。

次に、図１をもとに自動車のエアバッグシステムにガス発生器１０を組み込んだときの動作を説明する。以下においては、第１点火器２０が作動した後に、時間をおいて第２点火器５１が作動した場合について説明する。

車両の衝突時、第１点火器２０が作動し、伝火用ガス発生剤４２を着火燃焼させる。このとき着火エネルギー（高温ガス及び火炎）が発生する。この着火エネルギーは、伝火孔４４ｄから第１燃焼室３０内に流入し、第１ガス発生剤３３を着火燃焼させる。

第１ガス発生剤３３の燃焼により発生した燃焼ガスは、第１フィルタ７１を経由することで冷却され、かつ燃焼残渣が濾過された後、シールテープを破り、ガス排出口５２ａから排出され、エアバッグを膨張させる。

このような燃焼ガスの排出過程において、隔壁３５に取り付けられた樹脂部３７が突起６１、６２に対して潰れた状態になっており、ハウジング１１と隔壁３５（樹脂部３７）とが密着している。よって、第１燃焼室３０内の燃焼ガスは、ハウジング１１と隔壁３５（樹脂部３７）との間をショートパスすることなく、全量がガス排出口５２ａから排出される。このため、第１燃焼室３０内の燃焼ガスによって、第２ガス発生剤５３が誤って着火することが防止される。

第１点火器２０の作動から一定時間をおいて、第２点火器５１が作動する。第２点火器から発生する着火エネルギー（高温ガス及び火炎）は、第２燃焼室５０内の第２ガス発生剤５３を着火燃焼させる。

第２ガス発生剤５３の燃焼により発生した燃焼ガスは、第２フィルタ７２を経由することで冷却され、かつ燃焼残渣が濾過された後、シールテープを破り、ガス排出口５２ｂから排出され、更にエアバッグを膨張させる。このときも同じように樹脂部１３７によって隔壁３５とハウジング１１が密着しており、第２燃焼室５０内で発生した燃焼ガスは全量ガス排出口５２ｂから排出される。

なお、第１点火器２０のみが作動した場合においても、同じ動作で第２ガス発生剤５３への伝火が防止できる。

（２）図４のガス発生器
図４は、本発明の他実施形態であるガス発生器の軸方向への断面図である。筒状ハウジング１１１内に隔壁２３５が配置され、一端側は燃焼室８０、他端側はフィルタ室９０が形成されている。図４のガス発生器は、側面衝突エアバッグ用のガス発生器に適している。

燃焼室８０には点火手段室８１が形成され、点火器８２が配置されている。点火手段室８１は、仕切り手段となる点火手段室ハウジング８３により囲まれており、内部に伝火用ガス発生剤８４が配置されている。

点火器８２は、筒状ハウジング１１１の一端開口部を閉塞するカラー８５に取り付けられている。

点火手段室ハウジング８３は、底部８３ａ、周壁部８３ｂ及びその開口端から外側に伸びるフランジ部８３ｃを有しており、周壁部８３ｂには伝火孔８７が形成されている。

カラー８５と点火手段室ハウジング８３は、筒状ハウジング１１１に形成された突起９４と端部周縁１１１ａをかしめることで固定されている。

伝火用ガス発生剤８４は、燃焼温度が1700〜3000℃のガス発生剤である。燃焼室８０には、燃焼温度1000〜1700℃のガス発生剤９１が収容されている。

筒状ハウジング１１１の他端側の開口は、閉塞部材９２によって閉じられ、隔壁２３５との間にフィルタ室９０が形成されている。その内部には、円筒状のフィルタ９８が配置されている。フィルタ９８とハウジング１１１の内周面との間には、間隙１１２が形成されている。筒状ハウジング１１１のうち、フィルタ室９０に相当する部分には、複数のガス排出口１５２が形成され、作動前にはシールテープによって閉塞されている。

筒状ハウジング１１１の中央部に配置された隔壁２３５は、連通孔９５が形成されているほかは、図２で示した隔壁３５と同じものであり、図２に示すものと同様に、２つの突起１６１、１６２によって固定されている。連通孔９５は、燃焼室８０とフィルタ室９０を連通している。２つの突起１６１、１６２（即ち、筒状ハウジング１１１の内周面）と隔壁２３５の樹脂部は密着しているため、燃焼室８０で発生した燃焼ガスの全ては、連通孔９５からフィルタ室９０内に流入し、筒状ハウジング１１１の内周面と隔壁２３５の接触部からショートパスすることはない。

次に、図１のガス発生器と同様にして、動作を説明する。車両の衝突をうけて、点火器８２が作動し、伝火用ガス発生剤８４が着火燃焼して発生したエネルギー（高温ガス及び火炎）は、伝火孔８７を通って燃焼室８０のガス発生剤９１を着火させる。

ガス発生剤９１の燃焼によって発生した燃焼ガスは、連通孔９５を通過して、フィルタ室９０に入る。フィルタ９８によって燃焼ガスが冷却、浄化された後、ガス排出口１５２から外部へ排出され、エアバッグを膨張させる。

このとき、隔壁２３５とハウジング１１１が密着されているため、隔壁２３５とハウジング１１１との間からの燃焼ガスのショートパスが防止され、冷却、浄化がされていない燃焼ガスが、燃焼室８０から間隙１１２へ流れ出ることはない。

本発明のガス発生器の軸方向断面図。 図１の部分拡大図。 別実施形態のガス発生器の図２に相当する部分拡大図。 本発明の他実施形態のガス発生器の軸方向断面図。

符号の説明

１０ ガス発生器
１１ 筒状ハウジング
３５ 隔壁
３６ 金属板
３６ａ 金属板の凸部
３７ 樹脂部
３７ａ 樹脂部の凹部
６１、６２ 突起
７１、７２ フィルタ

Claims (4)

1. ガス排出口を有する筒状ハウジング内に、少なくともガス発生剤と点火手段が収容されたガス発生器であって、
   前記筒状ハウジングの内部が隔壁により分離されており、
   前記隔壁が金属部分と樹脂部分からなるものであり、
   前記樹脂部分が、前記筒状ハウジングの内周面に形成された突起で挟み付けられ、前記突起形状に対応して変形している、ガス発生器。
2. 前記隔壁が、外周面部が樹脂からなり、残部が金属からなるものである、請求項１記載のガス発生器。
3. 前記隔壁が、金属板が樹脂で被覆されたものである、請求項１記載のガス発生器。
4. 前記隔壁が、金属板の外周面部に突起が形成され、前記金属板の外周面部が、前記突起と噛み合わされた凹部を有する樹脂で被覆されている、請求項１〜３のいずれか１項記載のガス発生器。

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