JP2011025886A - ガス発生器 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス発生器を、信頼性を維持しつつ低コスト化する。
【解決手段】プラグアッシー２に関してリング２２を絶縁樹脂で形成するとともに、電極ピン２１の途中にフランジ部２１ａを設け、このフランジ部２１ａをリング２２内に埋め込んで一体成型するほか、フランジ部２１ａの径をホルダ１の開口部１ａの短辺よりも大径とするとともに、ホルダ１の開口部よりも外側に位置する電極ピン２１のフランジ部２１ａの外周部分２１ｒと、電極ピン２１とで形成される扇形の角度Ｒの総和を１８０度以上とし、さらに、電極ピン２１のフランジ部２１ａを相互に非接触とし、電極ピン２１と、この電極ピン２１を通過させたホルダ１の開口部１ａの辺縁との間の最小距離Ｄを０．５ｍｍとしてガス発生器Ａを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス発生器、特に、シートベルトプリテンショナーを作動させる場合に好適な電気点火式のガス発生器の改良に関する。

一般に自動車等の車両には、衝突の際の衝撃から運転者や同乗者を保護するシートベルトやエアバック等の安全装置が設けられている。例えば、シートベルトの安全装置では、ベルトの巻取装置に急速巻取手段が付設され、この急速巻取手段が事故等の緊急時に作動してシートベルトを瞬時に巻き取ることにより、衝突の際の衝撃から運転者及び同乗者を確実に保護している。この急速巻取手段には、昨今、衝突の際の衝撃で作動する電気的な点火具により点火薬などを燃焼させ、その燃焼ガスの圧力で、シリンダのピストンや回転体を瞬時に駆動させてベルトを急速に巻き取るという仕組みを利用するものが普及し、これに用いられるガス発生器が数多く開発されている。

図５は、下記特許文献１に開示され、シートベルト等の車両用安全装置に適用されるガス発生器の従来例の１つを説明する概略縦断面図である。
ガス発生器Ｂには、まず、ベース（基台）となるホルダ１Ａが備えられている。ホルダ１Ａは、アルミニウムによって成形され、一端部にコネクタ装着穴１１を有する一方、他端部に点火部形成用の座１２を有している。座１２は、平坦な外周部と、円形の凹みを有する中央部とからなり、この凹みの中央部分にコネクタ装着穴１１に連通する長方形の貫通孔が設けられている。また、座１２の中央部の凹み並びに長方形の貫通孔には、コネクタ装着穴１１へ向けて開口する一対のピン挿入孔１３１が設けられた樹脂製のスペーサー１３が挿入されている。このスペーサー１３および座１２の外周部上には、シール材としてのガスケット１４を介し、一対の電極ピン（電気信号入力部）２１Ａを備えたプラグアッシー２Ａが搭載されている。なお、座１２の周囲には、点火部取付用周壁（点火部固定部分）１２１およびケース取付用周壁（ケース固定部分）１２２が設けられている。

プラグアッシー２Ａは、金属製で有底円筒状のリング２２Ａと、このリング２２Ａを貫通する一対の電極ピン２１Ａと、一対の電極ピン２１Ａをリング２２Ａに固定するためのガラス２３とからなるプラグを有している。
リング２２Ａは、ホルダ１Ａの点火部取付用周壁１２１のかしめによって固定されるように、座１２に搭載される部分にかしめ代を有している。一対の電極ピン２１Ａは、スペーサー１３の一対のピン挿入孔１３１よりも細径の円柱状をなす導電性部材であり、互いに平行になるよう延在し、かつ、ピン挿入孔１３１に挿入する側を長くした状態でガラス２３を貫通している。また、一対の電極ピン２１Ａの短い突き出し側には、樹脂製のスリーブ２４とコンポジットプラスチックからなる円盤状の基板２５とが配設されている。基板２５の片面には、ニクロム合金の薄膜からなる抵抗体（発熱体）２６が載置されている。この抵抗体２６には被膜２７ａが塗布されている点火薬２７が配設されている。
さらに、プラグアッシー２Ａには、円筒形状のキャップ２８が、リング２２Ａと、スリーブ２４との外周に沿うようにして設けられている。キャップ２８は、リング２２Ａとあわせてホルダ１Ａの点火部取付用周壁１２１のかしめによって固定されるため、リング２２Ａと同様にかしめ代を有している。
そして、プラグアッシー２Ａは、ホルダ１Ａの点火部取付用周壁１２１のかしめによる折り曲げによってホルダ１Ａに固定され、この際、ガスケット１４がかしめによって潰されることで、ホルダ１Ａとプラグアッシー２Ａとの間の気密性が確保される。

また、ガス発生器Ｂは、ホルダ１Ａとプラグアッシー２Ａからなる点火部の周囲にケース３Ａを備えている。ケース３Ａは、底を有する筒状のアルミニウム製の成型品で、ケース取付用周壁１２２に嵌合する内径になる開口部分と、燃焼ガスの圧力に容易に開放できるように放射状に溝が形成された底部分とからなる。ケース３Ａの開口部分には、折り返し加工によってフランジ３Ａａが形成され、このフランジ３Ａａがホルダ１Ａのケース取付用周壁１２２によってかしめられ、嵌合されてホルダ１Ａに固定されている。なお、ケース３Ａには、内部に所定量の着火薬３１およびガス発生剤３２が充填されている。

そして、ガス発生器Ｂでは、衝突の際の衝撃が電気信号として電極ピン２１Ａに与えられると、電極ピン２１Ａの間の抵抗体２６が発熱し、この発熱によって点火薬２７が発火し、直ちに着火薬３１並びにガス発生剤３２に伝火する。そうすると、ガス発生剤３２の燃焼ガスが、ケース３Ａの底部分を突き破って外部に放出され、すなわち、燃焼ガスによる圧力が発生して、シートベルトの急速巻取手段が瞬時に作動することとなる。

ここで、他の自動車部品と同様、ガス発生器に対しても低コスト化への要求が高まっており、開発現場では、高価な金属製部材をプラスチックなどの合成樹脂製のものに置換する努力が続けられている。この中で、燃焼ガスの圧力を効率よくケースの放射状の溝を有する底部分から開放させ、シリンダのピストンや回転体を瞬時に駆動させてベルトを急速に巻き取るという仕組みを維持するために、合成樹脂で置換した部品に対し、燃焼ガスの圧力に抵抗できる強度をどのように具備させるのかという課題に直面している。例えば、図５のガス発生器Ｂにおいてリング２２Ａを合成樹脂に置換した場合、車両火災時などの高温状態において、リング２２Ａが軟化するとともにケース３Ａ内部のガス発生剤３２が燃焼すると、電極ピン２１Ａがコネクタ装着穴１１側から外部へ飛び出すおそれがあるという問題が発生する。
これに対し、例えば、下記特許文献２では、上述のプラグに関し、電極ピン以外のものを合成樹脂に置換する一方、燃焼ガスの圧力に抵抗することができる強度を維持する（プラグ、特に電極ピンがコネクタ装着穴側から飛び出さないようにする）ために、電極ピンをその途中で屈曲させて電極ピンの表面積を広げようとした発明が提案されている。また、例えば、下記特許文献３では、ホルダに設けられるコネクタ装着穴をピン穴形状として電極ピンを通過させる箇所のみとし、プラグ、特に電極ピンがコネクタ装着穴側から突出しないようにした発明が提案されている。

特開２００３−２０５８２３号公報 特開２００１−２１２９３号公報 特開２００４−１１４８２６号公報

しかし、特許文献２に記載のものついては、所望の屈曲を得るために電極ピンの歩留まりを下げざるを得ないほか、電極ピンを屈曲させただけのものであれば燃焼ガスの圧力が加わった場合に、ねじれながらコネクタ装着穴側へ飛び出すおそれがあるなどの問題がある。また、特許文献３に記載のもの（特に、図４、図８参照）については、特許文献２に記載のものと同様、電極ピンを屈曲させた構成でコネクタ装着穴側へ飛び出すおそれが十分に解決されないことをはじめ、所定の屈曲により電極ピンが複雑な形状をし、やはり歩留まりが低くなる問題、電極ピンの一部を切断する必要があるために製造工程が増加する問題などがある。さらに、歩留まりが悪いという問題、製造工程の増加という問題は、低コスト化への要求を満たすことができないという問題にも発展する。
このように、従来のガス発生器は、高価な金属製部材をプラスチックなどの合成樹脂製のものに置換することによって、新たな構造的な課題が生じ、また低コスト化の要求に対する成果として十分に果たされていないという問題があった。また、従来の金属部品を絶縁性の合成樹脂部品に置換していく過程では、ガス発生器が電気的な点火具であるために、静電気などの印加によって誤作動が起こらないような構成することが常に求められるという課題もあった。

本発明は、上記実情に鑑み提案されたもので、プラグに関して電極ピン以外のものを合成樹脂に置換するとともに、電極ピンがコネクタ装着穴側から飛び出さないようにするプラグアッシーの強度を得ながら、歩留まりよく作製することができ、低コスト化への要求を十分に満たすことができて、静電気等による誤作動を防ぐことも可能なガス発生器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、点火薬を載置する載置部、および、この載置部の底面から突出している一対の電極ピンからなり、前記電極ピンを通じた電気信号に基づいて、前記点火薬を点火させる点火部材と、この点火部材の点火により、燃焼ガスを発生させるためのガス発生剤が装填されるケースと、前記電極ピンが通過する開口部を有し、この開口部に前記電極ピンを通過させて前記載置部の底面にて前記点火部材を保持するとともに、前記ケースに嵌合するホルダと、から構成されるガス発生器において、前記点火部材は、前記載置部が合成樹脂で形成されるとともに、前記電極ピンが途中にフランジ部を備え、このフランジ部が前記載置部内に埋め込まれた状態で一体成型されてなることを特徴とする。

さらに、上記ガス発生器は、ホルダの開口部が矩形状に形成され、この開口部の短辺よりも電極ピンのフランジ部を大径とすることを特徴とする。

また、電極ピンのフランジ部は、例えば、水平方向にて同じ高さの位置にあって、一方の外周が他方の外周と非接触であることがさらに好ましい。

このほか、電極ピンと、この電極ピンを通過させたホルダの開口部の辺縁との間の最小距離が０．６ｍｍ以下であることが、さらにまた好ましい。

本発明では、点火部材の載置部を合成樹脂で形成するとともに、電極ピンの途中にフランジ部を備えさせ、このフランジ部を載置部内に埋め込んだ状態で一体成型してガス発生器を構成したので、従来の点火部材に用いられる高価な金属製部品を合成樹脂製のものに置換することができるとともに、表面積を広げて電極ピンがコネクタ装着穴側から突出しないようにするために、フランジ部を備えさせるという歩留まりの良い方法で電極ピンを作製することができるため、低コスト化への要求を十分に満たすことができる。

さらに、このようなガス発生器に関し、ホルダの開口部を矩形状に形成し、この開口部の短辺よりも電極ピンのフランジ部を大径としたので、特段の工程を増やすことなく、電極ピンをホルダに衝突させないで通過させることが簡単にできるほか、燃焼ガスの圧力によって電極ピンがコネクタ装着穴側から飛び出そうとしても、ホルダの開口部に電極ピンのフランジ部が引っ掛かるため、これを防ぐことができる。特に、軸方向においてホルダの矩形状の開口部よりも外側に位置する電極ピンのフランジ部の外周部分と、電極ピンとで形成される扇形の角度の総和が１８０度以上として構成すれば、フランジ部がホルダに十分に引っ掛かるようになるため、燃焼ガスの圧力によって電極ピンがコネクタ装着穴側から飛び出そうとすることを効果的に防ぐことができ、電極ピン作製の歩留まりの良さを維持しつつ、すなわち、低コスト化への要求を十分に満たしつつ、電極ピンがコネクタ装着穴側から飛び出すことをさらに防止することができるガス発生器を提供することが可能となる。

また、電極ピンのフランジ部を、一方の外周が他方の外周と非接触となるように構成したので、点火部材の一体成型をより歩留まり良く行うことが可能となる。そして、例えば、水平方向にて同じ高さの位置にある場合、一対の電極ピンのそれぞれの形状が同一なるので、さらに歩留まり良く点火部材を作製することが可能となる。

このほか、電極ピンと、この電極ピンを通過させたホルダの開口部の辺縁との間の最小距離を０．６ｍｍ以下として構成したので、静電気が印加されたときにホルダへ適切に放電することができるようになるため、静電気による誤作動を防ぐことが可能になって、品質向上にも寄与することができる。

本発明に係るガス発生器の概略縦一部断面図である。 図１における要部拡大一部断面図である。 本発明に係るガス発生器を底面視するとともに、ホルダの開口部と電極ピンのフランジ部の関係を説明するため、フランジ部を仮想線で示した要部概略説明図である。 図３におけるホルダの開口部と電極ピンのフランジ部との関係をさらに詳しく説明する要部概略説明図である。 従来のガス発生器の概略縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図に基づいて説明する。なお、図５に示した従来のガス発生器と同一または相当部分に同一符号を付して説明を省略する。

本発明に係るガス発生器Ａは、図１に示すように、点火薬２７を載置する載置部としての合成樹脂製、さらに詳しくは絶縁樹脂製、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂に補強剤（ガラス繊維）等を含有したリング２２、および、このリング２２の底面から突出している一対の電極ピン２１からなり、電極ピン２１を通じた電気信号に基づいて、点火薬２７を点火させる点火部材としてのプラグアッシー２と、このプラグアッシー２の点火薬２７の点火により、燃焼ガスを発生させるための着火薬３１およびガス発生剤３２が装填されるケース３と、電極ピン２１が通過する開口部１ａを有し、この開口部１ａに電極ピン２１を通過させてリング２２の底面にてプラグアッシー２を保持するとともに、ケース３に嵌合するホルダ１と、から構成されている。特に、プラグアッシー２は、図２に示すように、リング２２が上述の通りの絶縁樹脂（例えば、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド等の樹脂に補強剤（ガラス繊維）等を含有した樹脂）で形成されるとともに、電極ピン２１が、その途中にフランジ部２１ａを備え、このフランジ部２１ａがリング２２内に埋め込まれた状態で一体成型されたものが採用されている。

以下、 本発明に係るガス発生器Ａの各部品について、上述した従来例と異なる構成である箇所を中心に、図１〜図４と、図５とを比較しながら説明する。

まず、図１に示すとおり、ホルダ１は、従来と同様アルミニウムまたは亜鉛によって成形されるものであるが、図５の従来のガス発生器Ｂのようにスペーサー１３が設けられておらず、すなわち、座１２の中央に直接、コネクタ装着穴１１に連通する長方形の貫通孔としての矩形状の開口部１ａが設けられている構成である。しがたって、本発明では、座１２の外周部上にシール材としてのガスケット１４が載置され、このガスケット１４を介し、一対の電極ピンを備えたプラグアッシー２が搭載されている。

プラグアッシー２は、上述の通り、電極ピン２１の途中に設けられたフランジ部２１ａが、リング２２内に埋め込まれた状態で一体成型されて構成されるもので、図５の従来のガス発生器Ｂと比べ、特に、図２に示すように、リング２２が金属製ではなく、ガラス２３も除かれて、上述の通りのポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド等の樹脂製であるところが異なる。さらに、このリング２２を貫通する一対の電極ピン２１には、途中に円盤状のフランジ部２１ａが設けられている点も異なる。
さらに、図３に示すとおり、このフランジ部２１ａの径は、ホルダ１の開口部１ａの短辺よりも大径であって、また、図４に示すとおり、軸方向においてホルダ１の開口部１ａよりも外側に位置する外周部分２１ｒと、電極ピン２１とで形成される扇形の角度Ｒの総和が１８０度以上、例えば、１８０度になるようにして設けられている。また、図２に示すように、フランジ部２１ａの径は、一方の外周が他方の外周と接触しない程度の大きさで設けられている。なお、一対の電極ピン２１のうちの一方と他方とは、同一の電極ピン２１を用いればよい。

ケース３は、従来のガス発生器Ｂの構成と同様のもので構成することができる。

ここで、本発明に係るガス発生器Ａでは、図４に示すように、電極ピン２１と、この電極ピン２１を通過させたホルダ１の開口部１ａの辺縁との間の最小距離Ｄが、０．６ｍｍ以下、例えば、０．５ｍｍとされている。すなわち、まず、ホルダ１の開口部１ａの辺縁から電極ピン２１までの最小距離Ｄが０．５ｍｍになるように、ホルダ１の矩形状の開口部１ａに電極ピン２１を通過させ、プラグアッシー２をリング２２の底面にて保持させて組み立てられ、その後、従来と同様にプラグアッシー２をホルダ１の点火部取付用周壁１２１のかしめによる折り曲げによってホルダ１に固定されるものである。なお、従来と同様、ガスケット１４がかしめによって潰されることで、ホルダ１とプラグアッシー２との間の気密性は確保される。

そうすると、本発明に係るガス発生器Ａでは、プラグアッシー２のリング２２およびガラスを、従来と異なるポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド等の樹脂に補強剤（ガラス繊維）等を含有したもので構成することで、低コスト化を果たすことができる。さらに、電極ピン２１の途中にフランジ部２１ａを設け、このフランジ部２１ａをリング２２内に埋めた状態で一体成型して構成することで、リング２２をポリブチレンテレフタレートなどの絶縁樹脂（合成樹脂）で構成することにより生じる問題、すなわち、燃焼ガスの圧力によって電極ピン２１がコネクタ装着穴１１側から飛び出しやすくなる問題を解決することができる。特に、フランジ部２１ａは円盤状であるため作製しやすく、上記特許文献２、３のものに比べ、構造的にねじれによってもコネクタ装着穴１１側から飛び出しにくく、かつ、電極ピン２１を歩留まり良く作製することが可能となって、リング２２の低コスト化を生かすことができる。また、フランジ部２１ａを、ホルダ１の矩形状の開口部１ａの短辺よりも大径とし、さらに軸方向においてホルダ１の開口部１ａよりも外側に位置する外周部分２１ｒと、電極ピン２１とで形成される扇形の角度Ｒの総和を１８０度としたことで、電極ピン２１の作製の歩留まりの良さを生かしつつ、燃焼ガスの圧力によって電極ピン２１がコネクタ装着穴１１側から飛び出すことをより確実に防ぐことができる。また、電極ピン２１のフランジ部２１ａを、一方の外周が他方の外周と非接触となるようにし、一対の電極ピン２１のそれぞれの形状を同一としたことで、歩留まり良くプラグアッシー２を作製することも可能にしている。
このほか、本発明に係るガス発生器Ａでは、電極ピン２１と、この電極ピン２１を通過させたホルダ１の開口部１ａの辺縁との間の最小距離Ｄを０．６ｍｍ以下、例えば、０．５ｍｍとすることで、静電気が印加されたときにホルダ１へ適切に放電することができて、静電気による誤作動を防ぐことが可能になる。また、従来のガス発生器Ｂで必要となるスペーサー１３やガラスを不必要とし、部品点数を抑えることができて、これによっても低コスト化を果たすことができる。

したがって、本発明では、リング２２を合成樹脂製のものに置換することができるとともに、歩留まりよく電極ピン２１やプラグアッシー２を作製することができ、低コスト化への要求を十分に満たすことができ、さらに静電気等による誤作動を防ぐことも可能なガス発生器Ａを提供することができる。

以上、本発明の一実施形態を詳述したが、本発明は、上記一実施形態に限定されるものではない。そして、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。
また、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱しなければ、ガス発生器の形状を変えることも可能である。また、本発明のガス発生器の各構成物品に使用する材質等は、公知または周知の素材を使用できることはいうまでもない。
このほか、本発明のガス発生器では、例えば、電極ピンのフランジ部が、ホルダの開口部の短辺よりも大径であれば好ましい実施形態となり、軸方向においてホルダの開口部よりも外側に位置する外周部分と、電極ピンとで形成される扇形の角度の総和を１８０度以上とすれば、何れの形態も電極ピンの作製の歩留まりの良さを生かしつつ、燃焼ガスの圧力によって電極ピンがコネクタ装着穴側から飛び出すことをより確実に防ぐことができて、さらに好ましい実施形態となるものである。また、電極ピンと、この電極ピンを通過させたホルダの開口部の辺縁との間の最小距離を０．６ｍｍ以下とすれば、静電気が印加されたときにも、ホルダへ適切に放電することができて静電気による誤作動を防ぐことが可能になって、さらにまた好ましい実施形態とすることができる。
なお、本発明は電極ピンのフランジ部を相互に非接触かつ大径とするために、フランジ部の高さ位置を段違いにして構成することも権利の範囲に含むものであるが、水平方向にて同じ高さの位置にあってかつ非接触の場合には、一対の電極ピンのそれぞれの形状が同一なるので、さらに歩留まり良く点火部材を作製することが可能となる好適な実施形態となるものである。

Ａ・・・ガス発生器（本発明）
Ｂ・・・ガス発生器（従来）
１・・・ホルダ
１Ａ・・ホルダ（従来）
１１・・コネクタ装着穴
１２・・座
１２１・点火部取付用周壁
１２２・ケース取付用周壁
１３・・スペーサー
１４・・ガスケット
２・・・プラグアッシー（本発明：点火部材）
２Ａ・・プラグアッシー（従来）
２１・・電極ピン（本発明）
２１ａ・フランジ部
２１ｒ・フランジ部の外周部分
２１Ａ・電極ピン（従来）
２２・・リング（本発明：載置部）
２２Ａ・リング（従来）
２３・・ガラス
２４・・スリーブ
２５・・基板
２６・・抵抗体（発熱体）
２７・・点火薬
２７ａ・被膜
３・・・ケース
３Ａ・・ケース（従来）
３Ａａ・フランジ部
３１・・着火薬
３２・・ガス発生剤
Ｄ・・・最小距離
Ｒ・・・扇形の角度

Claims (4)

1. 点火薬を載置する載置部、および、この載置部の底面から突出している一対の電極ピンからなり、前記電極ピンを通じた電気信号に基づいて、前記点火薬を点火させる点火部材と、
   この点火部材の点火により、燃焼ガスを発生させるためのガス発生剤が装填されるケースと、
   前記電極ピンが通過する開口部を有し、この開口部に前記電極ピンを通過させて前記載置部の底面にて前記点火部材を保持するとともに、前記ケースに嵌合するホルダと、
   から構成されるガス発生器において、
   前記点火部材は、前記載置部が合成樹脂で形成されるとともに、前記電極ピンが途中にフランジ部を備え、このフランジ部が前記載置部内に埋め込まれた状態で一体成型されてなる、
   ことを特徴とするガス発生器。
2. 前記ホルダの開口部は矩形状に形成され、
   この開口部の短辺よりも前記電極ピンのフランジ部を大径にした、
   ことを特徴とする請求項１に記載のガス発生器。
3. 前記電極ピンのフランジ部は、一方の外周が他方の外周と非接触である、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガス発生器。
4. 前記電極ピンと、この電極ピンを通過させた前記ホルダの開口部の辺縁との間の最小距離が０．６ｍｍ以下である、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れか一つに記載のガス発生器。

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