JP4730865B2 - ガス発生器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス発生器、特に自動車のシートベルトプリテンショナーを作動させるのに好適なガス発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の衝突時に生じる衝撃から乗員を保護するための安全装置の１つとして、シートベルトプリテンショナーが知られている。このプリテンショナーは、ガス発生器から導入される多量の高温、高圧ガスにより作動して乗員を保護するものである。このガス発生器は、点火器、及びガス発生剤を備え、衝突時に点火器を発火させることで、ガス発生剤を着火、燃焼させ急速に多量のガスを発生させる。
従来のガス発生器の一例としては、図４に示すもの等が知られている。図４のガス発生器１０１は、ガス発生剤１０２を装填するカップ体１０３、着火薬１０５ａを収納する点火器１０５と、点火器１０５及びカップ体１０３を嵌め込んでガス発生剤１０２を封じるホルダ１０６とで構成される。ここで、点火器１０５は、図示されないセンサからの信号を受けて電気を通電する目的で立設された２本の電極ピン１０５ｄを含み、ステンレス及びガラスで構成される容器を持つ。電極ピン１０５ｄの先部には電橋線１０５ｆが張られ、内部の着火薬１０５ａに接している。また、ホルダ１０６は、シートベルトプリテンショナーに組みつけられ、作動した場合に、内部の圧力でガス発生器が飛散しないように、鉄、アルミニウムなどの素材で作製される。カップ体１０３は、カップの底部に対して拡径する段付き形状に形成されている。また、ホルダ１０６と点火器１０５の界面には、外部からの水分の侵入を防止するために、Ｏリング１１０と共にカシメられている。また、点火器１０５の電極ピン１０５ｄをショートさせ、静電気などによる誤作動を防止するショーティングクリップ１０８がホルダ１０６に嵌め込まれている。
このガス発生器１０１は、センサーからの信号を受けるとまず点火器１０５内の着火薬１０５ａが発火し、次いでこの火炎によりガス発生剤１０２を着火、燃焼させることで、作動する。
しかしながら、従来のこの種のガス発生器では、カシメの工程が２回行われ、外部からの水分浸入に対する保証という観点では、工程が多い分だけ、それぞれのカシメ部分の寸法などを厳しく管理する必要があるため、管理検査項目が増加し好ましくない。また、それぞれのカシメ部に対し、Ｏリングやシール剤などのシール手段を必要とし、部品点数も多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、少ない部品点数で、製造コストが低く、信頼性の高いガス発生器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のガス発生器（請求項１）は、燃焼によりガスを発生させるガス発生剤を装填するカップ体と、該カップ体の内側に配置され、通電により発火される着火薬を収納する点火器と、前記カップ体及び前記点火器が嵌め込まれ、前記ガス発生剤をカップ体内に封じるホルダと、を備えるガス発生器であって、前記ホルダは、樹脂により形成するとともに、前記点火器と一体化していることを特徴とするガス発生器である。
これにより、従来、点火器のホルダへのカシメ固定時に必要であったＯリングなどシール部材を省略することができ、以って部品点数が減少し、また、カシメ工程を無くすことができる。
ホルダと点火器との一体化は、後述するようにインサート成形や点火器の少なくとも一部をホルダと共通の部材により構成すること等が挙げられるが、螺合や嵌合、圧入など一体化できるものであればよく、シール部材を必要としない一体化が好ましい。
【０００５】
本発明となるガス発生器（請求項２）は、ホルダをインサート成形により前記点火器と一体化している前記ガス発生器（請求項１）である。
これにより、インサート成形という極めて簡便な方法により、ホルダと点火器が一体化したガス発生器とすることができる。
【０００６】
本発明となるガス発生器（請求項３）は、点火器の少なくとも一部をホルダと共通の部材により構成することによりホルダが点火器と一体化している前記ガス発生器（請求項１）である。
これにより、予め別に用意した点火器をホルダの成形時に一体化したり、ホルダの成形時に同時に点火器を製造したりする等、容易にホルダと点火器が一体化したガス発生器とすることができる。
【０００７】
本発明となるガス発生器（請求項４）は、ホルダに補強材がインサート成形されている前記ガス発生器（請求項１〜３のいずれか）である。
これにより、樹脂により形成されたホルダの強度を増加でき、プリテンショナー作動時のガス発生器飛び出しを防止することもでき、更には樹脂部の熱膨張による変形も抑えることができる。
【０００８】
本発明となるガス発生器（請求項５）は、補強材にかしめ突起が設けられており、かしめ突起をカップ体にかしめることにより、カップ体を前記ホルダに固定した前記ガス発生器（請求項４）である。
本発明のガス発生器ではホルダとカップ体との固定は、溶接や接着剤による固定など一般的な固定方法により行うことができるが、特に補強材に設けられたかしめ突起のよりカップ体をかしめることにより固定すれば、従来かしめが多用されているガス発生器の製造設備をそのまま利用することができ、また、高い固定強度が得られる。
【０００９】
本発明となるガス発生器（請求項６）は、点火器の電極ピンをショートさせるショーティングクリップがホルダにインサート成形されている前記ガス発生器（請求項１〜５のいずれか）である。
従来、ホルダは金属などの剛体で構成されており、また点火器があとからカシメられるという理由から、ショーティングクリップを共に形成するのは困難であった。そのために、樹脂などで成形されたショーティングクリップ材を別に成形し、取り付ける必要があった。本発明においては、ホルダが樹脂で成形されるため、ショーティングクリップをともに成形することができ、部品点数を削減することができるとともに、製造の初期段階から点火器の誤作動を防止することができる。なお、センサーなどへの接続ケーブルがガス発生器に接続されると、ショーティングクリップは電極ピンのショートさせることをやめるようになっている。
【００１０】
本発明となるガス発生器（請求項７及び８）は、作動時に点火器がガス発生器外に飛び出すのを防止する点火器飛び出し防止手段を備えていることを特徴とする前記ガス発生器（請求項１〜６のいずれか）である。
点火器飛び出し防止手段の具体例としては、点火器外径よりも小さい孔を有するように補強材の形状を規定し、外部へ飛び出すのを防止する。また、点火器が樹脂で成形されている場合にも、ホルダ直径方向の開口空間を小さくすることで、点火器の飛び出しが防止される。
【００１１】
本発明となるガス発生器（請求項９）は、ホルダと点火器、及びカップ体で囲まれた空間を、ホルダ及び点火器側と、ガス発生剤側とに区分するセパレータが設けられているものである。
セパレータの機能は、特に、点火器が樹脂で形成されている場合に、ガス発生器作動時における点火器部材の飛散を防止する。点火器部材が作動時に破断し、プリテンショナー内部に飛散すると、プリテンショナー内部で流路の閉塞が起こり、最悪の場合、プリテンショナーが破断する恐れがある。セパレータはガス発生剤方向にスコア、あるいは孔を形成することで、点火器からの火炎の方向をガス発生剤へ向けることができ、効率的な着火が可能となる。
また、孔などを設けず完全に区分した場合には、外部からの水分がガス発生剤まで浸入するのを防ぐ効果もある。すなわち、ホルダは樹脂で成形されているため、樹脂自体の透湿や、あるいは、補強材を配置した場合には、樹脂部と補強材との界面からの水分の浸入を防止する。この場合、水分が浸入する経路は、カップ体とセパレータの界面のみの一経路に限定され、内部のガス発生剤に対して気密性が高くなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態におけるガス発生器について、図面を参照しつつ説明する。
【００１３】
図１示されるガス発生器１は、自動車のシートベルトプリテンショナーを作動させるためのもので、点火器の発火によりガス発生剤を燃焼して、急速に多量のガスを発生させるものである。
ガス発生器１は、燃焼によりガスを発生させるガス発生剤２を装填する有底円筒状のカップ体３と、カップ体３の内側に配置され、通電によりガス発生剤２を着火する点火器５と、ガス発生剤２をカップ体３内に封じるホルダ６とを備えるものであり、ホルダ６は、樹脂により形成するとともに、インサート成形することによって、点火器５と一体化されており、点火器５はカップ体３内においてガス発生剤２に対峙されている。
【００１４】
そして、ホルダ６の外周部には、さらに補強材７がインサート形成されており、補強材のカップ体３側に設けられているかしめ突起７ａを、カップ体３の開口端に径外方に向かって形成されているフランジ３ａにかしめることにより、カップ体３をホルダ６に固定している。
【００１５】
補強材７はカップ体３をかしめるに十分な剛体であればよいが、例えば、鉄、アルミニウム、真ちゅうなどの金属材料により補強材７を構成するのが好ましい。
【００１６】
点火器５は、着火薬５ａを装填する管体５ｂと、有底円筒状の管体５ｂ内に着火薬５ａを封じる塞栓５ｃと、塞栓５ｃから突出する電極ピン５ｄと、各電極ピン５ｄ間を絶縁するガラスなどの絶縁体５ｅと、管体５ｂ内の絶縁体５ｅ上で各電極ピン５ｄ間に接続され着火薬５ａに接する電橋線５ｆとからなり、管体５ｂの外側には、点火器５とカップ体３間における静電気による放電を防止するため、点火器カバー４が設けられている。点火器カバー４の開口端には径外方に向かってフランジ４ａが形成されており、ホルダ６のカップ体３側の端部６ａによって係合されて点火器５がホルダ６と一体化している。
【００１７】
このような、点火器５、および補強材７が一体化されたホルダ６は、モールド内に点火器５、および補強材７を配置し、これに樹脂を射出成形することにより、簡便に製造することができる。
【００１８】
次に、本発明のガス発生器の製造法について説明する。
【００１９】
まず、点火器５及び補強材７が一体化されたホルダ６の成形方法について説明する。ホルダの成形に用いうる樹脂としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６、ポリプロピレンスルフィド、ポリプロピレンオキシド等の樹脂にガラス繊維等を含有させたものを、図を省略するモールド金型内に射出することにより成形する。そして、モールド金型には予め点火器カバー４をかぶせた点火器５、及び補強材７が配置されており、これに樹脂を射出成形することにより所望の形状にインサート成形される。
【００２０】
次に、計量されたガス発生剤２が装填されたカップ体３に、点火器５及び補強材７が一体化されたホルダ６を点火器５側から嵌挿し、カップ体３のフランジ３ａを補強材７のかしめ突起７ａによってかしめる。次いで、ホルダ６の外部開口側に、点火器５の誤作動を防止するショーティングクリップ８が嵌め込まれ完成される。
【００２１】
引き続き、本発明のガス発生器１の作動について説明する。ガス発生器１は、点火器５の電極ピン５ｄへ通電することで、電橋線５ｆがジュール熱を発し、この熱によって瞬時に着火薬５ａが発火し、管体５ｂ及び塞栓５ｃ内の圧力の上昇によって管体５ｂ及び点火器カバー４の底部が破断し、噴き出される着火薬５ａの火炎によりガス発生器２が燃焼しはじめガスの放出を開始する。やがて、カップ体３内の圧力によってカップ体３の底部が破断され、多量のガスが図示しないシートベルトプリテンショナに導入される。そして、高圧ガスによって、シートベルトプリテンショナが作動しシートベルトを締め付ける。
【００２２】
本発明のガス発生器１は以上のような構成よりなるものであるが、点火器５をホルダに一体とすることにより、図４に示す従来のガス発生器のように点火器をホルダにかしめる必要がなく、また、ホルダと点火器との隙間をシーリングするためのＯリングなどのパッキング材などを必要とすることもなく、部品点数の削減と製造工程の簡素化を果たすことができる。
【００２３】
次に、本発明の他の実施形態におけるガス発生器について、図２を参照しつつ説明する。
【００２４】
図２に示すガス発生器１１において、図１に示すガス発生器１と異なる点は、補強材７に、ホルダ６の径内方向に向かって、中央に孔７ｃを有する中空円盤状の係止部７ｂが設けられている点と、ショーティングクリップ８がホルダ６にインサート成形されて一体化している点である。
その他の点は図１のガス発生器１と同様であるため、同じ符号を付して詳細説明を省略する。
【００２５】
ガス発生器１１の補強材７には係止部７ｂが設けられているために、軸方向の動きをより規制することができ、作動時にカップ体３がガス発生剤２から発生するガスの圧力によってガス発生器１１から外れてしまうのをより確実に防止できる。
【００２６】
さらに係止部７ｂの孔７ｃは点火器５の外径より小さく作成されている。これにより、ガス発生器１１の作動時に点火器５がホルダ６内を突き抜けガス発生器１１から飛び出すことを防止する点火器飛び出し防止手段の役割を果たすことができる。
【００２７】
なお、点火器飛び出し防止手段としては図２に示すガス発生器１１のように補強材に点火器の外径よりも小さな孔を有する円盤状の係止部を設ける他に、補強材による点火器への直接把持や直接固定などを採用することができる。
【００２８】
また、ショーティングクリップ８が点火器５と共にホルダ６に一体化されているので、点火器５はガス発生器１１の製造工程における初期段階からショーティングクリップ８により静電気などによる誤作動が防止され、それ以降の、ガス発生剤２が充填されたカップ体３のホルダ６への取り付けなどの諸工程をより安全に行うことができる。
【００２９】
次に、本発明の更に他の実施形態におけるガス発生器について、図３を参照しつつ説明する。
【００３０】
図３に示すガス発生器２１において、図２に示すガス発生器１１と異なる点は、点火器１０が、その塞栓１０ｃをホルダ６とその素材を略同一とする共にモールドによる共通の部材となり一体化している点、電橋線１０ｆのまわりに点火玉１０ｇを配し着火薬１０ａを点火玉１０ｇに接触している点、ホルダ６と点火器１０とカップ体３により囲まれた空間を、ホルダ６及び点火器１０側と、ガス発生剤２側とに区分するセパレータ９が設けられている点である。
その他の点は図２のガス発生器１１と同様であるため、同じ符号を付して詳細説明を省略する。
【００３１】
セパレータ９は、鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属材や、ＰＢＴ、フッ素樹脂等の樹脂などにより形成される略円筒体であり、端部において径方向にのびるフランジ９ａを有している。そして、ガス発生器２１に対して、ホルダ６のカップ体３内に向かって突出する内面形状に密着させる形で配置され、セパレータ９のフランジ９ａはカップ体３のフランジ３ａと共に、補強材７のかしめ突起７ａによってかしめられ、セパレータ９とカップ体３がホルダ６に固定される。また、カップ体３内の防湿のために、カップ体３のフランジ３ａとセパレータのフランジ９ａの間にＯリングやシリコンゴムなどのシール部材１２が配置されている。
【００３２】
セパレータ９の点火器１０を被う部位は、軸方向に孔９ｂを成形することにより、点火器１０の着火エネルギーを効率よくガス発生剤２へ伝えることが出来る。また、孔９ｂを設けない場合には、破断を容易にするスコア等を設けるのが好ましい。特に、孔を設けない場合は、ガス発生剤に対するシール効果が飛躍的に高まる。
【００３３】
また、点火器１０は、２本の電極ピン１０ｄと、電極ピン１０ｄの先端の電橋線１０ｆと、電橋線１０ｆの部分を覆う点火玉１０ｇと、点火玉１０ｇの周りの着火薬１０ａと、着火薬１０ａを収納する管体１０ｂと、管体１０ｂの下端を固定し、電極ピン１０ｄを備えた塞栓１０ｃとによって一体に形成されている。
【００３４】
各電極ピン１０ｄは、軸心に対して並列配置されて、塞栓１０ｃを貫通している。また、各電極ピン１０ｄは、塞栓１０ｃ内で湾曲する形状となっており、樹脂製の塞栓１０ｃに密封状態で固定されている。これら各電極ピン１０ｄとしては、ステンレス、鉄・ニッケル合金等の導電性材で形成され、樹脂で形成された塞栓１０ｃにより電気的に絶縁されている。塞栓１０ｃは、例えば、ポリブチレンテレフタート、ポリエチレンテレフタート、ナイロン６、ナイロン６６、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド等の樹脂にガラス繊維等を含有させたものをモールド内に射出することで成形することができる。更に、各電極ピン１０ｄの先端には、管体１０ｂ内において電橋線１０ｆが溶接等により溶着されており、点火玉１０ｇは、各電極ピン１０ｄの先端側および電橋線１０ｆを覆うように形成され、管体１０ｂ内の着火薬１０ａに接触している。また、塞栓１０ｃの先端には、管体１０ｂの開口側にある突起を嵌め込む装着溝が形成されている。
【００３５】
また、ガス発生器２１における点火器１０が一体化されたホルダ６の製造は、ガス発生器１におけるものと同様にして製造することができる。例えば、点火器１０を予め製造しておき、ホルダ６を樹脂により成形する際に、モールド金型に点火器１０を配置しておき、樹脂にガラス繊維等を含有させたものを射出し、塞栓１０ｃを一部溶融させつつホルダ６を成形することにより一体化したホルダ６を得ることができる。また、予め点火器１０を製造することなく、電極ピン１０ｄをモールド金型内に配置後に樹脂にガラス繊維等を含有させたものを射出し、まず電極ピン１０ｄが設けられているホルダ６を得、引き続き、電極ピン１０ｄ間に電橋線１０ｆを接続し、電橋線１０ｆに点火玉１０ｇを構築し、着火薬１０ａが充填された管体１０ｂを着火薬１０ａに点火玉１０ｇが接触するようにホルダ６に嵌め込むことにより、ホルダ６を成形後に点火器１０を構成することもできる。
【００３６】
そして、ガス発生器２１においては、電極ピン１０ｄが補強材７の係止部７ｂよりもカップ体３側で湾曲する湾曲部１０ｈを有しており、この湾曲部１０ｈ間の距離は補強材７の係止部７ｂの孔７ｃの径よりも大とされている。これにより、ガス発生器２１の作動時に管体１０ｂ内またはカップ体３内の圧力により電極ピン１０ｄがホルダ６内を突き抜けガス発生器１１から飛び出すことを防止する点火器飛び出し防止手段の役割を果たすことができる。
【００３７】
特に、図３に示すガス発生器２１における点火器１０は、図１及び図２に示すガス発生器１及び１１における点火器４とは異なり、樹脂によって塞栓１０ｃが形成されているため、ガス発生器の作動による圧力により、より外部への飛び出しが生じやすくなる。したがって、このような樹脂によって形成された塞栓を有する点火器を用いる場合、点火器飛び出し防止手段が特に重要となる。そのため、補強材７の係止部７ｂの孔７ｃはインサート成形が良好である限りにおいて小さいほど好ましく、また、孔７ｃの中心は補強材７の軸心に設けるのみならず電極ピン１０ｄの各々を中心として複数設けてもよい。また、孔７ｃとは別に補強材７に樹脂によって満たさせる空孔や凹凸を設けておき、インサート成形性を良好なものとさせてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のガス発生器は、ホルダを樹脂で成形し、点火器を共にインサート成形することで、部品点数を削減し、信頼性の向上がはかれる。
また、加えて、補強剤を共にインサート成形することで、ホルダ樹脂の熱膨張などによる変形を抑え、強度を向上させる。
また、補強材は、点火器が作動時に外部へ飛び出すのを防ぐ構造となっている。これより、ガス発生器が作動した場合、あるいは外部火災等が発生した場合に、ガス発生器内部からの飛散物を防止できる。
また、カップ体が、ホルダのカシメにより固定されることで、従来のガス発生器と変わらない工程で、且つ十分な強度のカップ体固定が可能となる。
また、ホルダは、ショーティングクリップをインサート成形されているので、部品点数を削減できる。
また、ホルダと点火器、及びカップ体で囲まれた空間を、ホルダ及び点火器側と、ガス発生剤側とに区分するセパレータが設けられているので、シートベルトプリテンショナー内部へのガス発生器破片の飛散を防止し、加えて、高い防湿性を保持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるガス発生器の一例の概略断面図である。
【図２】本発明に係わるガス発生器の一例の概略断面図である。
【図３】本発明に係わるガス発生器の一例の概略断面図である。
【図４】従来の一般的なガス発生器の一例の概略断面図である。
【符号の説明】
１，１１，２１ ガス発生器
２ ガス発生剤
３ カップ体
３ａ フランジ
４ 点火器カバー
４ａ フランジ
５ 点火器
５ａ 着火薬
５ｂ 管体
５ｃ 塞栓
５ｄ 電極ピン
５ｅ 絶縁体
５ｆ 電橋線
６ ホルダ
６ａ 端部
７ 補強材
７ａ 突起
７ｂ 係止部
７ｃ 孔
８ ショーティングクリップ
９ セパレータ
９ａ フランジ
９ｂ 孔
１０ 点火器
１０ａ 着火薬
１０ｂ 管体
１０ｃ 塞栓
１０ｄ 電極ピン
１０ｆ 電橋線
１０ｇ 点火玉
１０ｈ 湾曲部
１２ シール部材

Claims (9)

1. 燃焼によりガスを発生させるガス発生剤を装填するカップ体と、該カップ体の内側に配置され、通電により発火される着火薬を収納する点火器と、前記カップ体及び前記点火器が嵌め込まれ、前記ガス発生剤をカップ体内に封じるホルダと、を備えるガス発生器であって、前記ホルダは、樹脂により形成するとともに、前記点火器と一体化しており、前記ホルダの外周部に金属材料による補強材が設けられていることを特徴とするガス発生器。
2. 前記ホルダは、インサート成形により前記点火器と一体化している請求項１に記載のガス発生器。
3. 前記点火器の少なくとも一部が、前記ホルダと共通の部材により構成されることにより、前記ホルダが前記点火器と一体化している請求項１に記載のガス発生器。
4. 前記ホルダは、前記補強材がインサート成形されており、前記ホルダの径内方向に向かって、中央に孔を有する中空円盤状の係止部が設けられている請求項１〜３のいずれかに記載のガス発生器。
5. 前記補強材にはかしめ突起が設けられており、該かしめ突起を前記カップ体にかしめることにより、前記カップ体が前記ホルダに固定されている請求項１〜４に記載のガス発生器。
6. 前記ホルダは、ショーティングクリップがインサート成形されている請求項１〜５のいずれかに記載のガス発生器。
7. 前記補強材はガス発生器の作動時に点火器がガス発生器外に飛び出すのを防止する点火器飛び出し防止手段を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のガス発生器。
8. 前記点火器飛び出し防止手段は、前記補強材に設けられた、点火器の外径よりも小さい孔を有するように構成されている請求項７に記載のガス発生器。
9. 前記ホルダと点火器、及びカップ体で囲まれた空間を、ホルダ及び点火器側と、ガス発生剤側とに区分するセパレータが設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のガス発生器。

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