JP2010132067A - ガス発生器 - Google Patents

Abstract

【課題】特に点火部の取り付け構造を工夫することによって、ガス発生器の部品点数並びに製造工程数の削減をはかる。
【解決手段】ガス放出孔２を有する有底短円筒状のハウジング３、該ハウジング３の内周に沿って設けた円筒状のフィルタ５および、該フィルタ５の内側に燃焼によりガスを発生させるガス発生剤６が収容される燃焼室７を有するガス発生器であって、スクイブ８および、該スクイブ８の発火部８ａ並びに伝火薬９を内包し、該スクイブ８を固定する樹脂モールド８ｂに固定されたカップ体１０を有する点火部４と、前記ハウジング３の少なくとも一方の底部に設けられ、該点火部４を保持する点火部保持部１１とをそなえ、前記カップ体１０は、該点火部保持部１１の先端に設けた爪１１ｂをかしめることによって、前記スクイブ８と共に点火部保持部１１に固定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車等に搭載される乗員保護装置であるエアバッグ装置に組み込まれるガス発生器に関し、特にステアリングホィール等に埋設されるエアバッグ装置に好適に組み込まれる、いわゆるディスク型のガス発生器に関する。

従来、自動車等の乗員保護の観点から、自動車内の各所にエアバッグ装置が設けられている。エアバッグ装置は、自動車等の衝突時に生じる衝撃から乗員を保護する目的で自動車車両のステアリングホィールやインスツルメントパネル等に装備され、該衝突時に瞬時にエアバッグを膨張、展開させることによって、この展開したエアバッグにて乗員の体に加わる衝撃を吸収する役目を担っている。

ガス発生器は、このエアバッグ装置に組み込まれ、自動車等の衝突時に瞬間的にガスを発生させて、エアバッグを膨張、展開させるための機器である。すなわち、ガス発生器は、コントロールユニットからの通電によってスクイブ（点火器）を発火させ、この火炎によりガス発生剤を燃焼させて、多量のガスを瞬間的に発生させるものである。

この種のガス発生器としては、例えば特許文献１に記載の構造が知られている。このガス発生器は、図１に示すように、金属製のハウジング100と、このハウジング100の内周に周方向にわたって設けられたフィルター材101と、ハウジング100内に配設され燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤102が収容された燃焼室103と、この燃焼室103内の前記ガス発生剤102を着火燃焼させる着火手段104を備えている。この着火手段104としては、スクイブ105および着火剤106を内部にそなえる着火剤充填容器107とその外側を覆う筒体108とから構成されている。
特開2007−76530号公報

特許文献１に記載のガス発生器は、まず、ハウジング100から燃焼室103側に突出するスクイブ保持部109の先端にスクイブ105を固定し、さらに、ハウジング100に設けた爪110にて着火剤充填容器107および筒体108のフランジ状のつば部を共にかしめることによって、ハウジング100に着火手段104が固定されている。
このように、スクイブ105と着火剤充填容器107および筒体108とを個別に固定しているために、その組み立て工数が多く製造工程が煩雑である点、改善の余地が残っていた。

また、近年の環境保護の観点から自動車の軽量化が進められ、その部品であるエアバック装置においても軽量化が進められている。かような観点から、ガス発生器における部品点数の削減を実現するために、構造の簡素化が希求されている。

本発明は、従来技術の抱える上記問題点に鑑みてなされたものであり、特に点火部の取り付け構造を工夫することによって、ガス発生器の部品点数並びに製造工程数の削減をはかることを目的とするものである。

本発明の要旨構成は、次の（１）から（６）のとおりである。
（１）ガス放出孔を有する有底短円筒状のハウジング、該ハウジングの内周に沿って設けた円筒状のフィルタおよび、該フィルタの内側に燃焼によりガスを発生させるガス発生剤が収容される燃焼室を有するガス発生器であって、
スクイブおよび、該スクイブの発火部並びに伝火薬を内包し、該スクイブを固定する樹脂モールドに固定されたカップ体を有する点火部と、前記ハウジングの少なくとも一方の底部に設けられ、該点火部を保持する点火部保持部とをそなえ、前記カップ体は、該点火部保持部の先端に設けた爪をかしめることによって、前記スクイブと共に点火部保持部に固定されてなる、ガス発生器。

このように構成することによって、特に点火部の取り付けを、スクイブおよびカップ体を共に１箇所でかしめ留めできる簡素な構造にしたことから、在来のガス発生器に比較して、部品点数並びに製造工程数の削減をはかることができる。従って、ガス発生器を安価に製作することが可能になる。

（２）前記カップ体は、一端が開口した有底筒状であり、該開口部を前記樹脂モールドに嵌合して該樹脂モールドに固定される前記（１）に記載のガス発生器。

このように構成することによって、スクイブおよびカップ体を共にかしめ留めすることが可能である。従って、製造工程数の削減を図ることができる。

（３）前記カップ体は一端が開口した有底筒状であり、該開口部側の周端部を縮径して前記樹脂モールドに固定される前記（１）または（２）に記載のガス発生器。

このように構成することによって、樹脂モールドの外周部へのカップ体の固定を、確実かつ強固に行うことが可能である。

（４）前記点火部保持部と前記樹脂モールドとの間にＯリングを有する前記（１）、（２）または（３）に記載のガス発生器。

このように構成することによって、カップ体内部の伝火薬と外部との気密性を確保することができる。

（５）前記カップ体は、アルミニウム、鉄、鋼、銅およびこれらの２種以上からなる合金、又は樹脂からなる前記（１）から（４）のいずれかに記載のガス発生器。
このように構成することによって、カップ体の素材自由度を高めることができる。

（６）前記カップ体は、前記伝火薬の燃焼により破裂または溶融することを特徴とする前記（１）から（５）のいずれかに記載のガス発生器。

このように構成することによって、点火部の伝火薬の燃焼によってガス発生剤の着火を確実に行うことができる。従って、ガス発生器としての基本性能を担保することが可能である。

本発明によれば、従来はスクイブおよびカップ体を個別に２箇所でかしめていた、点火部の取り付け構造を、スクイブおよびカップ体を共に１箇所でかしめ留めできる簡素な構造に改めたことから、在来のガス発生器に比較して、部品点数並びに製造工程数の削減をはかることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係るガス発生器を示す断面図である。図２に示すガス発生器１は、複数のガス放出孔２を有する上蓋３ａと点火部４を配置する下蓋３ｂとからなる、有底短円筒状のハウジング３をそなえ、該ハウジング３の内周に沿って上蓋３ａから下蓋３ｂに跨る円筒状のフィルタ５を有し、さらに該フィルタ５の内側に燃焼によりガスを発生させるガス発生剤６を収容する燃焼室７を有し、該燃焼室７と上蓋３ａとの間にクッション材７ａを有する。ハウジング３を構成する上蓋３ａおよび下蓋３ｂは、鉄や鋼（特にステンレス鋼）或いはアルミニウム合金などの金属からなり、溶接等によって連結されている。

該円筒状の部材からなるフィルタ５を利用すれば、作動時においてフィルタ５を流動する作動ガスの流動抵抗が低く抑えられ、効率的なガスの流動が実現可能となる。フィルタ５は、たとえば鉄や鋼（特にステンレス鋼）等の金属からなる線材や網材を巻き回したものやプレス加工することによって押し固めたもの等が利用される。具体的には、メリヤス編みの金網や平織りの金網、クリンプ織りの金属線材の集合体等が利用される。フィルタ５は燃焼室７にて発生したガスがこのフィルタ５中を通過する際に、ガスが有する高温の熱を奪い取ることによってガスを冷却する冷却手段として機能するとともに、ガス中に含まれる残滓（スラグ）等を除去する除去手段としても機能する。

また、クッション材７ａは、成型体からなるガス発生剤６が振動等によって粉砕されることを防止する目的で設けられるものであり、好適にはセラミックスファイバの成型体や発泡シリコン等が利用される。このクッション材７ａは、ガス発生器の作動時において後述の伝火薬が燃焼することによって、開口または分断し、場合によっては焼失する。

点火部４は、下蓋３ｂのほぼ中心部に配置されるスクイブ８および、該スクイブ８の発火部８ａを内包するとともに該発火部８ａに隣接させて伝火薬９を保持する、カップ体１０を有する。

さらに具体的に説明すると、該スクイブ８は、一対の端子ピン８０を挿通、保持する基枠と、この基枠上に取り付けられたスクイブカップとを備え、該スクイブカップ内に挿入された端子ピン８０の先端を連結するように、抵抗体（ブリッジワイヤ）が取り付けられ、この抵抗体を取り囲むように、またはこの抵抗体に接するようにスクイブカップ内に点火薬が充填されている。抵抗体としては、一般にニクロム線等が利用され、点火薬としては、一般にZPP（ジルコニウム・過塩素酸カリウム）、ZWPP（ジルコニウム・タングステン・過塩素酸カリウム）、鉛トリシネート等が利用される。スクイブカップは、一般に金属製またはプラスチック製である。

伝火薬９を保持するカップ体１０は、伝火薬９の燃焼に伴って破裂または部分的に溶融することによって、伝火薬９の燃焼熱を前記ガス発生剤６に伝える必要がある。カップ体１０は、金属材料または高分子材料のいずれかからなる。すなわち、カップ体１０を金属材料にて形成する場合、その具体的な材質としては、たとえばアルミニウム、鋼、アルミニウム合金、銅合金等が好適に利用可能であり、特にアルミニウム箔や銅箔を利用することが、特に好適である。

次に、以上の構成のガス発生器の作動時における動作について説明する。本実施の形態におけるガス発生器が組み込まれたエアバッグ装置が搭載された車両が、例えば衝突した場合に、該車両に別途設けられた衝突検知手段によって衝突が検知され、これに基づいてスクイブ８が作動する。スクイブ８が作動すると、発火部８ａ内の発火薬の燃焼によって発火部８ａ内の圧力が上昇し、これによって発火部８ａが破裂し、内部の火炎が発火部８ａの外部へと流出する。そして、スクイブ８の外側でカップ体１０内に収容された伝火薬９は、スクイブ８が作動して生じた火炎によって点火されて燃焼し、多量の熱粒子を発生させる。この伝火薬９の燃焼により、カップ体１０内の圧力が上昇し、これによってカップ体１０が破裂または溶融し、上述の熱粒子がガス発生剤６へと至る。

かように流れ込んだ熱粒子により、ガス発生剤６は着火されて燃焼し、多量のガスを発生する。このガス発生剤６の燃焼により、ハウジング３内の圧力が上昇し、これによって封止板２ａによるガス放出孔２の封止が解除され、発生したガスがフィルタ５へと流れ込む。そして、流れ込んだガスは、フィルタ５を流動し、その後フィルタ５を経由して所定の温度にまで冷却され、ガス放出孔２からガス発生器の外部へと噴出される。ガス放出孔２から噴出されたガスは、エアバッグの内部に導かれてエアバッグを膨張・展開させる。

ここで、伝火薬９は、スクイブ８が作動することによって生じた火炎によって点火され、燃焼することによって熱粒子を発生する。伝火薬９としては、ガス発生剤６を確実に燃焼開始させることができる必要があり、一般的には、B／KNO_３等に代表される、金属粉／酸化剤からなる組成物などが用いられる。伝火薬９は、粉状のものや、バインダによって所定の形状に成型されたもの等が利用される。バインダによって成型された伝火薬の形状としては、例えば顆粒状、円柱状、シート状、球状、単孔円筒状、多孔円筒状またはタブレット状など種々の形状がある。

また、ガス発生剤６は、スクイブ８によって点火された伝火薬９が燃焼することによって生じた熱粒子によって着火され、燃焼することによってガスを発生させるものである。ガス発生剤６は、一般に燃料と酸化剤と添加剤とを含む成型体として形成される。燃料としては、例えば、トリアゾール誘導体、テトラゾール誘導体、グアニジン誘導体、アゾジカルボンアミド誘導体、ヒドラジン誘導体等、またはこれらの組み合わせが利用される。具体的には、例えばニトログアニジンや硝酸グアニジン、シアノグアニジン、5−アミノテトラゾール等が好適に利用される。また、酸化剤としては、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アンモニアから選ばれたカチオンを含む硝酸塩等が利用される。硝酸塩としては、例えば硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等が好適に利用される。また、添加剤としては、バインダやスラグ形成剤、燃焼調整剤等が挙げられる。バインダとしては、例えばカルポキシメチルセルロースの金属塩、ステアリン酸塩等の有機バインダや、合成ヒドロキシタルサイト、酸性白土等の無機バインダが好適に利用可能である。スラグ形成剤としては窒化珪素、シリカ、酸性白土等が好適に利用可能である。また、燃焼調整剤としては、金属酸化物、フェロシリコン、活性炭、グラファイト等が好適に利用可能である。

ガス発生剤６の成型体の形状には、顆粒状、ペレット状、円柱状、ディスク状など様々な形状のものがある。また、成型体内部に孔を有する有孔状（たとえば単孔筒形状や多孔簡形状等）の成型体も利用される。これらの形状は、ガス発生器が組み込まれるエアバッグ装置の仕様に応じて適宜選択されることが好ましく、たとえばガス発生剤６の燃焼時において、ガスの生成速度が時間的に変化する形状を選択するなど、仕様に応じた最適な形状を選択することが好ましい。また、ガス発生剤６の形状の他にもガス発生剤６の線燃焼速度、圧力指数などを考慮に入れて成型体のサイズや充填量を適宜選択することが好ましい。

次に、点火部４の取り付け構造について、図２および点火部周辺を拡大した図３を参照して説明する。
すなわち、下蓋３ｂの底面中央には、点火部４を固定するための点火部保持部１１が一体に形成されている。該点火部保持部１１は、下蓋３ｂの底面中央から上蓋３ａに向かって円筒状に突出し、中間部の内周面から張り出したテラス部１１ａに固定された、樹脂モールド８ｂにスクイブ８が固定される。なお、スクイブ８は、樹脂モールド８ｂに対して仮留め固定してもよいし、後述のように嵌合させて固定してもよい。
この樹脂モールド８ｂと点火部保持部１１との間には、図３に示すように、○リング等のシール部材１２を介在させ、これによりカップ体１０内部の伝火薬９と外部との気密性が確保されている。

スクイブ８が固定される樹脂モールド８ｂは、例えばインサート成形によって形成され、その原材料としては、エポキシ樹脂等に代表される熱硬化性樹脂や、ポリプチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂（例えばナイロン６やナイロン66等）、ポリプロピレンスルフィド樹脂、ポリプロピレンオキシド樹脂等に代表される、熱可塑性樹脂等が利用可能である。

さらに、点火部保持部１１の先端には少なくとも２個の爪１１ｂを有し、この爪１１ｂをかしめることによって、前記カップ体１０をスクイブ８と共に点火部保持部１１に固定することが肝要である。

ここで、カップ体１０は、スクイブ８の発火部８ａの外径とほぼ等しい内径を有し、その開口側に前記樹脂モールド８ｂの形状に沿って拡径させたフランジ部１０ａを有する。このカップ体１０を、樹脂モールド８ｂに固定されたスクイブ８の発火部８ａ側から挿入し、そのフランジ部１０ａが樹脂モールド８ｂに合致する位置まで挿入し、前記フランジ部１０ａと樹脂モールド８ｂとを噛み合わせる。その後、点火器保持部１１先端の円周等分位置に設けた少なくとも２個、好ましくは４個以上の爪１１ｂを、カップ体１０のフランジ部１０ａ側に折り曲げることによって、かしめ留めを施し、カップ体１０をスクイブ８と共に点火部保持部１１に固定する。

なお、かしめ用の爪１１ｂは、点火部保持部１１の先端部全周に亘って連続して設けてもよい。また、点火部保持部１１は、下蓋３ｂと一体に形成したが、例えば点火部保持部１１と下蓋３ｂとを別体にして、点火部保持部１１を下蓋３ｂに溶接して取り付けることも可能である。

前述の図１に示した従来構造では、スクイブおよび筒体（カップ体）を個別に合計２箇所でかしめているのに対して、本発明に従う点火部の取り付け構造では、スクイブ８およびカップ体１０を共に１箇所でかしめ留めすることが可能である。すなわち、従来は、下蓋の底面近傍で筒体をかしめ留めすることに加えて、カップ体の内側でもスクイブのかしめ留めを行っていたのに対して、本発明の取り付け構造では、スクイブ８およびカップ体１０の外側から両者を同時にかしめ留めすればよいため、部品点数並びに組み立て工数の大幅な削減が可能になる。

また、別の点火部取り付け構造について、図４に点火部周辺を拡大して示す。
同図に示すように、この点火部取り付け構造は、カップ体１０について、樹脂モールド８ｂの形状に沿って拡径させたフランジ部１０ａの端縁に、樹脂モールド８ｂの形状に沿って縮径させた絞り部１０ｂを設けて、カップ体１０の開口端と樹脂モールド８ｂとの嵌め合わせをより緊密にする、事例である。
かように、本発明においては、樹脂モールド８ｂ並びにスクイブ８に対してカップ体１０を隙間なく密接に嵌め合わすことができる。従来は、図１に示したように、スクイブの側面側に伝火薬が入り込む隙間があって、ここでの伝火薬が無駄になっていたが、本発明ではこの隙間が生じないため、伝火薬を効率よく装填できる。

なお、ハウジング３は、アルミニウム、鉄、鋼、銅およびこれらの２種以上からなる合金、又は樹脂から形成されている。このうち、使用される鉄又は鋼は、一般に鍛造や、絞り加工、プレス成形等に用いられる錬鉄、鉄、鋼および合金鋼等であれば、特に、限定する必要はない。

従来のガス発生器を示す断面図である。 本発明に従うガス発生器を示す断面図である。 本発明に従うガス発生器の点火部周辺を拡大して示す断面図である。 本発明に従うガス発生器における別の形態を示す断面図である。

符号の説明

１ ガス発生器
２ ガス放出孔
２ａ 封止板
３ａ 上蓋
３ｂ 下蓋
３ ハウジング
４ 点火部
５ フィルタ
６ ガス発生剤
７ 燃焼室
７ａ クッション材
８ スクイブ
８ａ 発火部
８ｂ 樹脂モールド
９ 伝火薬
１０ カップ体
１０ｂ 絞り部
１１ 点火部保持部
１２ シール部材

Claims (6)

1. ガス放出孔を有する有底短円筒状のハウジング、該ハウジングの内周に沿って設けた円筒状のフィルタおよび、該フィルタの内側に燃焼によりガスを発生させるガス発生剤が収容される燃焼室を有するガス発生器であって、
   スクイブおよび、該スクイブの発火部並びに伝火薬を内包し、該スクイブを固定する樹脂モールドに固定されたカップ体を有する点火部と、前記ハウジングの少なくとも一方の底部に設けられ、該点火部を保持する点火部保持部とをそなえ、前記カップ体は、該点火部保持部の先端に設けた爪をかしめることによって、前記スクイブと共に点火部保持部に固定されてなる、ガス発生器。
2. 前記カップ体は、一端が開口した有底筒状であり、該開口部を前記樹脂モールドに嵌合して該樹脂モールドに固定される請求項１に記載のガス発生器。
3. 前記カップ体は、一端が開口した有底筒状であり、該開口部側の周端部を縮径して前記樹脂モールドに固定される請求項１または２に記載のガス発生器。
4. 前記点火部保持部と前記樹脂モールドとの間にシール部材を有する請求項１、２または３に記載のガス発生器。
5. 前記カップ体は、アルミニウム、鉄、鋼、銅およびこれらの２種以上からなる合金、又は樹脂からなる請求項１から４のいずれかに記載のガス発生器。
6. 前記カップ体は、前記伝火薬の燃焼により破裂または溶融することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のガス発生器。

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