JP2012030639A - ガス発生器 - Google Patents

Abstract

【課題】組立が簡単であり、作動時においてガス漏れが生じることがない、ガス発生器。
【解決手段】ガス発生器10は、点火器12、カラー20、ガス発生剤が充填されたカップ状ケース40を有している。カラー20は、外周面に環状溝27を有している。カップ状ケース40の折曲部45とカラー20が、環状の空間50を形成して環状溝27に嵌め込まれている。作動時には、ガス圧が空間50内に均等に加えられ、ケース40とカラー20との結合力が高められる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のシートベルトのプリテンショナー用等として適したガス発生器に関する。

シートベルトプリテンショナーは、ガス発生器から発生したガスを駆動源としてシートベルトを引き込む機構であり、それに使用されるガス発生器は、点火器とガス発生剤をケースに収容した小型のものが知られている。プリテンショナーが適切に機能するためには、ガス発生器からのガスが、漏れることなくプリテンショナーに供給される必要がある。

シートベルトプリテンショナーに使用されるガス発生器の例として、特許文献１、特許文献２が知られている。

特許文献１には、ガス発生剤２を収容するカップ体３を固定する構造として、ホルダ６に一体に形成された補強材７が開示されている。補強材７は、インサート成形で樹脂製のホルダ６の外周部に一体化されている。

特許文献２には、樹脂で形成したホルダ３の外周に圧入されたリング体４を含む構造が開示されている。リング体４は、ガス発生剤Ｐの装填筒体１を保持するものであり、圧入固定以外にもねじ止め、ボルト止めの方法で固定できることが開示されている。

特許文献１、２のガス発生器は、作動時の圧力でカップ体及び装填筒体内部の圧力が高まったとき、補強材７やリング体４を外側に押し広げる力が働くと、ホルダとの間に隙間が形成されやすい。また特許文献２で、ねじ止め、ボルト止めとした場合、余分な加工が加わり部品が増えるなど、簡便な構造、製法という観点からみると改良の余地が多い。

特開２００２−２３９３７１号公報 特開２００１−１０６０１７号公報

本発明は、組立が簡単であり、作動時においてガス漏れが生じることがない、ガス発生器を課題とする。

本願請求項１の発明は、課題の解決手段として、
点火器と、
前記点火器を保持するカラーと、
前記カラーに固定された、内部にガス発生剤が充填されたカップ状ケースを有するガス発生器であり、
前記カラーが、金属部と前記金属部と一体になった樹脂部との組み合わせからなり、その外周面に環状溝を有しているものであり、
前記カップ状ケースと前記カラーが、前記カップ状ケースの開口部側の端部が内側に折り曲げられた折曲部が前記環状溝に嵌め込まれることで固定されており、
前記折曲部の内壁面と前記カラーにより、前記カップ状のケース内部と連通された環状の空間が形成されている、ガス発生器を提供する

点火器は、公知のシートベルトプリテンショナーやエアバッグ装置のガス発生器で使用されている電気式の点火器であり、少なくとも着火部と導電ピンを有するものである。

カラーは、前記の公知のガス発生器においても使用されている、金属部と樹脂部が射出成形で一体化されたものである。カラーは、点火器を樹脂部で包囲した状態で保持している。

カップ状ケースは、内部に公知のガス発生剤が充填されたものであり、本発明では、カラーに対する取り付け作業が容易であることから、ステンレス、鉄等の金属からなる弾力性のあるもの、又は塑性変形するものを使用することができる。

カラーの環状溝は、樹脂部又は金属部のみから形成されたものでもよいし、樹脂部と金属部の両方から形成されたものでもよい。

カップ状ケースは、開口部近傍の周壁が内側に折り曲げられた構造のものであり、折曲部がカラーの環状溝に嵌め込まれて取り付けられている。
このときの嵌め込み強度を高めるため、前記折曲部の内径寸法と前記環状溝の外径寸法を調整することで（前記内径寸法＜前記外径寸法）、カップ状ケースを環状溝に嵌め込んだとき、当接部分が圧接されるようにすることが好ましい。

カップ状ケースがカラーに嵌め込まれたとき、前記折曲部と前記カラーにより、カップ状のケース内部と連通された環状の空間が形成されている。
作動時においては、カップ状ケース内にてガス発生剤の燃焼により発生したガス（ガス圧）により、前記環状の空間を形成する壁面（折曲部の表面とカラーの表面）が均等に押されることから、折曲部とカラーとの結合強度が高められ、ガス漏れを防止するように作用する。

カップ状ケースの折曲部は、カップ状ケースの内部に位置する内部開口部周縁、内部環状周面、環状の折り曲げ角部とを有するものにすることができる。
カラーの環状溝は、上部環状周面と下部環状周面、それらを繋ぐ環状壁面とを有するものにすることができる。

カップ状ケースの折曲部とカラーの環状溝の接触状態は、次の３つの形態から選ばれる、（i）、（ii）、（iii）の全ての組み合わせ、（i）、（ii）の組み合わせ、（i）、（iii）の組み合わせのいずれかにすることができる。

（i）前記折曲部の内部開口部周縁が、前記環状溝の上部環状周面に当接されている。
（ii）前記折曲部の内部環状周面が、前記環状溝の環状壁面に当接されている。
（iii）前記折曲部の環状の折り曲げ角部が、前記環状溝の下部環状周面に当接されている。

カップ状ケースは、周壁部の内側に突き出た複数の突起を有する形状にすることができる。これらの突起をカラーに当接（好ましくは圧接）させることで、カップ状ケースのカラーに対する固定強度を高めるように補助することができる。

本発明のガス発生器は、作動の際に発生するガスによってケース内部の圧力が上昇したとき、カップ状ケースとカラーとの嵌め込み部の結合状態が、それらの結合力が高められるように作用する。このため、作動時に前記嵌め込み部において隙間が発生することがなく、発生ガスの漏れが防止できる。

（ａ）は本発明のガス発生器の組立方法を示す軸方向断面図、（ｂ）は本発明のガス発生器の構造を示す軸方向断面図。 図１のガス発生器の部分拡大図。 本発明のガス発生器の別実施形態の軸方向半断面図 本発明のガス発生器のさらに別実施形態の軸方向半断面図 （ａ）は本発明のガス発生器のさらに別実施形態の軸方向半断面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図（但し、カップ状ケースを除いた図）。

（１）図１、図２のガス発生器
図１により、本発明のガス発生器１０の一実施形態を説明する。図１のガス発生器１０は、シートベルトリトラクターに用いられるガス発生器として好適である。

本発明のガス発生器１０は、電気式の点火器１２がカラー２０に固定されており、さらにカップ状ケース４０がカラー２０に固定されている。

点火器１２は、エアバッグ装置用やシートベルトリトラクター用のガス発生器にて汎用されているものであり、着火部１３と一対の導電ピン１４を有している。

カラー２０は、金属部２１と、金属部２１と一体になった樹脂部２２との組み合わせからなる。樹脂部２２を形成する樹脂は、特開２００３−１６１５９９号公報に記載されたものを用いることができる。

金属部２１は、ステンレスや鉄製であり、底面に導電ピン１４を通すための穴を有する浅いカップ状のものであり、環状底面２３と周壁面２４からなるものである。

樹脂部２２は、点火器の着火部１３と一対の導電ピン１４を包囲固定する第１筒状壁部２５、コネクタを嵌め込むための空間を形成する第２筒状壁部３８とを有している。第１筒状壁部２５の外周面には、環状凸部２６と環状溝２７が形成されている。

金属部２１の環状底面２３の一部は、樹脂部２２の第１筒状壁部２５と第２筒状壁部３８で上下から挟み込まれた状態で一体化されている。
さらに金属部２１の周壁面２４内周面は、樹脂部２２の第２筒状壁部３８と接触された状態で一体化されている。

環状溝２７は、上部環状周面２８、下部環状周面２９、それらを繋ぐ環状壁面３０とを有している。図１に示す実施形態では、下部環状周面２９は、金属部２１の環状底面２３の樹脂部２２で覆われていない面からなっているが、樹脂部２２からなるようにすることもできる。

カップ状ケース４０は、ステンレス、鉄等の金属製のものであり、弾力性を有している。
カップ状ケース４０の内部空間４０ａには、図示していない、エアバッグ装置用やシートベルトリトラクター用のガス発生器で汎用されているガス発生剤が充填されている。ガス発生剤は、点火器１２の着火部１３と接触している。

カップ状ケース４０は、底面４１、周壁４２、開口部４３を有している。底面４１には、ノッチやスコアからなる脆弱部４１ａが形成されている。脆弱部は、ガス発生器１０を適用する装置によって、周壁４２に形成することもできる。

周壁４２の開口部４３側の端部は、内側に折り曲げられ、折曲部４５が形成されている。折曲部４５は、カップ状ケース４０の内部に位置する内部開口部周縁４６、内部環状周面４７、環状の折り曲げ角部４８とを有している。

図１、図２に示すとおり、カップ状ケース４０とカラー２０は、下記の（i）〜（iii）のようにして当接されている。ここで「当接」は、密着されている状態を意味する。

（当接状態１）
（i）折曲部４５の内部開口部周縁４６が環状溝２７の上部環状周面２８に当接され、
（ii）折曲部４５の内部環状周面４７が環状溝２７の環状壁面３０に当接され、
（iii）折曲部４５の環状の折り曲げ角部４８が環状溝２７の下部環状周面２９となる金属部２１（環状底面２３）に当接されることで固定されている。

カップ状ケース４０とカラー２０は、上記の（i）〜（iii）のように当接されていることが好ましいが、以下の組み合わせの当接形態でもよい。
（当接状態２）：（i）及び（ii）の形態で当接されて実施形態。
（当接状態３）：（i）及び（iii）の形態で当接されている実施形態。

図１（ｂ）のようにカップ状ケース４０がカラー２０に取り付けられた状態では、周壁４２の折曲部４５と第１筒状壁部２５により環状の空間５０が形成されているが、環状の空間５０は内部空間４０ａと連通されている。

カップ状ケース４０は弾力性のある金属製であることから、折曲部４５（内部環状周面４７）の内径寸法（ｄ１）と、環状溝２７の環状壁面３０の外径寸法（ｄ２）を調整して、内径寸法（ｄ１）が外径寸法（ｄ２）よりも僅かに小さくなるようにすることで、カップ状ケース４０がカラー２１（樹脂部２２）に対して圧入されるようにすることができる。このように圧入されるようにすれば、カップ状ケース４０のカラー２０に対する固定強度が高められるので好ましい。

カップ状ケース４０は、開口部４３に近い位置において、周壁４２の内側に突き出た突起４９を有している。突起４９は、独立した複数の突起が等間隔又は適当間隔で周方向に配置されたものであり、連続した環状突起にすることもできるが、環状の空間５０と内部空間４０ａが連通されるように設定されている。

図１（ｂ）では、突起４９は、第１筒状壁部２５の環状凸部２６に当接されているが、当接されていなくてもよい。突起４９の高さは、隣接する突起４９の間から環状の空間５０側にガス発生剤が漏れ出ないように調整されている。
なお、固定強度を高める観点から、上記したようにカップ状ケース４０がカラー２０（樹脂部２２）に対して圧入されるようにすると共に、突起４９も環状凸部２６に圧接されるようにすることが望ましい。

次に、カップ状ケース４０の取り付け方法について説明する。
予め、カップ状ケースの折曲部４５（内部環状周面４７）の内径寸法（ｄ１）が、環状溝２７の環状壁面３０の外径寸法（ｄ２）よりも僅かに小さくなるように調整しておく。
図１（ａ）に示すようにカラー２０に点火器１２を固定したもの（点火器組立体）に対して、上方から嵌め込んでいくと、折曲部４５は樹脂部２２の環状凸部２６にぶつかって、一旦は外側に押し広げられるように変形した後、内側に縮まるように変形して、カラー樹脂部２２の環状溝２７にぴったりと嵌り込む。このとき、ｄ１＜ｄ２の関係を満たしているので、折曲部４５（内部環状周面４７）が環状溝２７（環状壁面３０）に対して押しつけられた状態になり、カップ状ケース４０のカラー２０に対する固定強度が高められる。

さらにカップ状ケースの突起４９が、第１筒状壁部２５の環状凸部２６に当接された状態になっている。このとき、突起４９の内径（正対する突起同士の間隔）が環状凸部２６の外径よりも僅かに小さくなるように調整しておき、複数の突起４９が環状凸部２６に対して圧接されるようにすると、カップ状ケース４０のカラー２０に対する固定強度を高めるように補助できるので好ましい。

次にガス発生器１０が作動したときの動作を説明する。
点火電流が点火器１２に流れると、着火部１３の火薬が燃焼し、燃焼生成物（火炎、高温ガス等）が発生する。
この燃焼生成物が、内部空間４０ａ内のガス発生剤を着火させ、燃焼ガスを発生させる。

燃焼ガスがカップ状ケース４０内に発生すると、カップ状ケース内４０の圧力が上昇して全体が膨張する。このとき、環状の空間５０内にも燃焼ガスが入り込むが、図２に示す矢印のように環状の空間５０を形成する内壁面（即ち、内部環状周面４７、環状の折り曲げ角部４８の内壁面を含む面）には均等に圧力が加わることになる。
このため、前記の均等圧力の発生は、カップ状ケース４０の折曲部４５とカラー２０の環状溝２７との結合強度（密着強度）が高められるように作用することから、カップ状ケース４０とカラー２０の接触部分から外部雰囲気にガスが漏れることが防止されると共に、カップ状ケース４０がカラー２０から脱落することもなくなる。

そして、ケース４０内の圧力が一定以上になると、ケース４０は脆弱部４１ａから破裂し、燃焼ガス等はケース４０外に放出され、シートベルとリトラクターを確実に作動させる。

図１、図２に示す実施形態では、カップ状ケース４０の折曲部４５とカラー２０の環状溝２７が上記した「当接状態１」で当接されているが、当接状態２、３であっても、図２に示す矢印のように環状の空間５０の内壁面に均等に圧力が加わることにより、同様の作用効果が得られる。

（２）図３のガス発生器
図３のガス発生器１００は、図１及び図２で示したガス発生器１０とはカップ状ケースの折曲部の形状が異なっているが、その他は番号の表示を略している箇所も含めて図１及び図２で示したガス発生器１０と同一である。

カップ状ケース１４０は、底面１４１、周壁１４２、開口部を有している。底面１４１には、ノッチやスコアからなる脆弱部１４１ａが形成されている。脆弱部は、ガス発生器１００を適用する装置によって、周壁１４２に形成することもできる。内部空間１４０ａにはガス発生剤が充填されている。なお、図１のカップ状ケース４０に形成された突起４９を設けることもできる。

周壁１４２の開口部側の端部は、内側に折り曲げられ、折曲部１４５が形成されている。折曲部１４５は、カップ状ケース１４０の内部に位置する内部開口部周縁１４６、内部環状周面１４７、環状の折り曲げ角部１４８とを有している。

図３に示すガス発生器１００では、カップ状ケース１４０の周壁１４２の折曲部１４５とカラー２０の環状溝２７は、折曲部１４５の内部開口部周縁１４６が環状溝２７の上部環状周面２８に当接され、折曲部１４５の環状の折り曲げ角部１４８が環状溝２７の下部環状周面２９となる金属部２１（環状底面２３）に当接されることで固定されている（上記の当接状態３）。

図３に示すガス発生器１００では、カップ状ケース１４０の周壁１４２の折曲部１４５とカラー２０（樹脂部２２）により、内部空間１４０ａと連通された環状の空間１５０が形成されている。
図３に示すガス発生器１００が作動したとき、環状の空間１５０の内壁面に対して均等にガス圧が加えられるため、図１及び図２に示すガス発生器１０と同様の作用効果が得られる。

（３）図４のガス発生器
図４のガス発生器２００は、図１及び図２で示したガス発生器１０とはカップ状ケースの折曲部の形状が異なっているが、その他は番号の表示を略している箇所も含めて図１及び図２で示したガス発生器１０と同一である。

カップ状ケース２４０は、底面２４１、周壁２４２、開口部を有している。底面２４１には、ノッチやスコアからなる脆弱部２４１ａが形成されている。脆弱部は、ガス発生器２００を適用する装置によって、周壁２４２に形成することもできる。内部空間２４０ａにはガス発生剤が充填されている。なお、図１のカップ状ケース４０に形成された突起４９を設けることもできる。

周壁２４２の開口部側の端部は、内側に折り曲げられ、折曲部２４５が形成されている。折曲部２４５は、カップ状ケース２４０の内部に位置する内部開口部周縁２４６、内部環状周面２４７、環状の折り曲げ角部２４８とを有している。折曲部２４５は、図１、図２のものと比べると丸みを帯びるようにして形成されている。

図４に示すガス発生器２００では、カップ状ケース２４０の折曲部２４５とカラー２０の環状溝２７は、折曲部２４５の内部開口部周縁２４６が環状溝２７の上部環状周面２８に当接され、折曲部２４５の内部環状周面２４７が環状溝２７の環状壁面３０に当接され、折曲部２４５の環状の折り曲げ角部２４８が環状溝２７の下部環状周面２９となる金属部２１（環状底面２３）に当接されることで固定されている（上記の当接状態１）。

図４に示すガス発生器２００では、カップ状ケース２４０の周壁２４２の折曲部２４５とカラー２０（樹脂部２２）により、内部空間２４０ａと連通された環状の空間２５０が形成されている。
図４に示すガス発生器２００が作動したとき、環状の空間２５０の内壁面に対して均等にガス圧が加えられるため、図１及び図２に示すガス発生器１０と同様の作用効果が得られる。

（４）図５のガス発生器
図５（ａ）、（ｂ）のガス発生器３００は、図１及び図２で示したガス発生器１０とは、カラーの構造が異なっているが、その他は番号の表示を略している箇所も含めて図１及び図２で示したガス発生器１０と同一である。

金属部２２１は、ステンレスや鉄製のもので、底面に穴の開いた底の浅いカップ状のものである。図１の金属部２１と同様に、環状底面２２３と周壁面２２４を有しているが、環状底面２２３から周壁面２２４とは反対側に突き出された筒状壁面２２５を有している点で図１の金属部２１とは異なっている。

筒状壁面２２５は、先端部分２２５ａ側が樹脂部２２に埋設され、内側周面２２５ｂが樹脂部２２と接触されている。

図５における環状溝２７は、構造及び形状は図１、図２のものと同じであるが、上部環状周面２８が樹脂部２２からなるが、環状壁面３０が金属部の筒状壁面２２５からなり、下部環状周面２９が金属部の環状底面２２３からなることが図１とは異なっている。

図５に示すガス発生器３００では、カップ状ケース４０の周壁４２の折曲部４５とカラー２０（樹脂部２２）により、内部空間４０ａと連通された環状の空間３５０が形成されている。
図５に示すガス発生器３００が作動したとき、環状の空間３５０の内壁面に対して均等にガス圧が加えられるため、図１及び図２に示すガス発生器１０と同様の作用効果が得られる。

なお、以上の図１〜図５に示すガス発生器は、特開２００４−２１７０５９の図３に示すように、エアバッグ用ガス発生器の点火手段としても使用することができる。

１０ ガス発生器
１２ 点火器
１３ 着火部
２０ カラー
２１ 金属部
２２ 樹脂部
２５ 第１筒状壁部
２６ 環状凸部
２７ 環状溝部
４０ カップ状ケース
４１ 底面
４２ 周面
４３ 開口部
４５ 折曲部
４９ 突起
５０ 環状の空間

Claims (6)

1. 点火器と、
   前記点火器を保持するカラーと、
   前記カラーに固定された、内部にガス発生剤が充填されたカップ状ケースを有するガス発生器であり、
   前記カラーが、金属部と前記金属部と一体になった樹脂部との組み合わせからなり、その外周面に環状溝を有しているものであり、
   前記カップ状ケースと前記カラーが、前記カップ状ケースの開口部側の端部が内側に折り曲げられた折曲部が前記環状溝に嵌め込まれることで固定されており、
   前記折曲部の内壁面と前記カラーにより、前記カップ状のケース内部と連通された環状の空間が形成されている、ガス発生器。
2. 前記カップ状ケースの開口部側の端部が内側に折り曲げられた折曲部が、前記カップ状ケースの内部に位置する内部開口部周縁、内部環状周面、環状の折り曲げ角部とを有するものであり、
   前記カラーの環状溝が、上部環状周面と下部環状周面、それらを繋ぐ環状壁面とを有するものであり、
   前記折曲部の内部開口部周縁が、前記環状溝の上部環状周面に当接され、
   さらに前記折曲部の環状の折り曲げ角部が前記環状溝の下部環状周面に当接されることで固定されている、請求項１記載のガス発生器。
3. 前記カップ状ケースの開口部側の端部が内側に折り曲げられた折曲部が、前記カップ状ケースの内部に位置する内部開口部周縁、内部環状周面、環状の折り曲げ角部とを有するものであり、
   前記カラーの環状溝が、上部環状周面と下部環状周面、それらを繋ぐ環状壁面からなるものであり、
   前記折曲部の内部開口部周縁が前記環状溝の上部環状周面に当接され、
   さらに前記折曲部の内部環状周面が前記環状溝の環状壁面に当接されることで固定されている、請求項１記載のガス発生器。
4. 前記カップ状ケースの開口部側の端部が内側に折り曲げられた折曲部が、前記カップ状ケースの内部に位置する内部開口部周縁、内部環状周面、環状の折り曲げ角部とを有するものであり、
   前記カラーの環状溝が、上部環状周面と下部環状周面、それらを繋ぐ環状壁面からなるものであり、
   前記折曲部の内部開口部周縁が、前記環状溝の上部環状周面に当接され、
   前記折曲部の内部環状周面が、前記環状溝の環状壁面に当接され、
   前記折曲部の環状の折り曲げ角部が、前記環状溝の下部環状周面に当接されることで固定されている、請求項１記載のガス発生器。
5. 前記カップ状ケースの開口部側の端部が内側に折り曲げられた折曲部が、前記カップ状ケースの内部に位置する内部開口部周縁、内部環状周面、環状の折り曲げ角部とを有するものであり、
   前記カラーの環状溝が、上部環状周面と下部環状周面、それらを繋ぐ環状壁面とを有するもので、前記環状壁面と前記下部環状周面の少なくとも一方が前記カラーの金属部からなるものである、請求項２〜４のいずれか１項記載のガス発生器。
6. 前記カップ状ケースが、周壁部の内側に突き出た複数の突起を有しており、
   前記複数の突起が前記カラーに当接されている、請求項１〜５のいずれか１項記載のガス発生器。

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