JP4953983B2

JP4953983B2 - 筒状部品

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Publication number: JP4953983B2
Application number: JP2007216946A
Authority: JP
Inventors: 治彦山下; 照彦大塩
Original assignee: Daicel Corp
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2007-08-23
Filing date: 2007-08-23
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2027-08-23
Also published as: DE602008002865D1; US20090051152A1; JP2009051236A; EP2028066A1; US7802813B2; EP2028066B1

Description

本発明は、車両の人員拘束装置のインフレータ用の部品として使用できる筒状部品に関する。

ガス発生器などにおいて、点火器をハウジングに対してかしめて固定することはよく知られた技術である。

ガス発生器では、作動の際にハウジング内部で発生したガスが、当該ハウジングに形成されたガス排出口から排出されて、エアバッグ等に導入されるため、ガス排出口以外からのガス漏れが発生しないようにしなければならない。また特に固形ガス発生剤を使用したガス発生器では、相当期間（約１０〜１５年）は固形ガス発生剤が吸湿しないように、ハウジング内部をシールしておく必要がある。

そのため、点火器部分をかしめて固定したときに、隙間ができないことが必要であり、また作動時にガス圧が点火器に加わったときに点火器が抜け落ちることを防止する観点からも、ハウジングに対する点火器の固定は重要である。

ガス発生器の構成部品をかしめで固定する技術が、特許文献１に記載されている。特許文献１のガス発生器ハウジングの外殻容器は筒形状であり、ＦＩＧ．７，８に示されているとおり、一端部の開口端３８には、その内周面にテーパー３９が形成されている。そして、開口端部３８の肉厚ｄ_１と根本部分の肉厚ｄ_２の比ｄ_１／ｄ_２が６０％〜８０％になることが開示されている（４欄）。そして、開口端部をかしめるときには、ＦＩＧ．８に示すように、比較的大きなアールを有したかしめ固定構造にすることで、かしめ部分のクラックの発生を抑えようとしている。
USP 5,571,271

特許文献１の発明は、ハウジングなど比較的寸法が大きく取れる部分をかしめるときに適用できる技術であり、ガス発生器で用いる点火器のような径の小さい部品をかしめるときには、通常、直角に折り曲げるようにかしめる方法が適用されている。

しかし、前記のように直角に折り曲げるようにかしめた場合は、かしめ部分の形状等によっては、かしめ部分にしわやひび割れが発生して、隙間が発生したり、耐久性を低下させたりするおそれがある。

本発明は、部品をかしめにより固定した場合でも、かしめ部分にしわやひび割れを発生させず、高い気密性を長期間維持するとができる筒状部品を提供することを課題とする。

請求項１の発明は、課題の解決手段として、
内部に挿入された固定対象部品を固定して保持するための筒状部品であり、
前記固定対象部品の固定方法が、前記筒状部品の一端開口部側の周壁を内側にかしめることで、前記固定対象部品を固定する方法であり、
前記筒状部品が、前記一端開口部側の周壁内周側の角部が面取りされたものであり、
前記面取りの程度が、前記開口部の周壁の厚みがＴであるとき、外周面からＴ_１の厚み位置から、開口部端面からＬ_１の長さ部分までを面取りしたものであり、
（Ｔ−Ｔ_１）／Ｔが０．０５〜０．９であり、（Ｔ−Ｔ_１）／Ｌ_１が０．８〜１．２である、筒状部品を提供する。

筒状部品内に挿入された固定対象部品をかしめて固定する場合、筒状部品の一端開口部側の周壁を内側にかしめる（即ち、内側に折り曲げる）ことになる。このとき、前記周壁に生じる歪みにより、かしめた後にしわやひび割れが発生することがあり、それらが隙間を発生させる要因になるものと考えられる。

このような問題は、特許文献１の発明のように比較的大きなアールを有したかしめ固定構造にすれば解決できる。しかし、例えば、一般にエアバッグ用インフレータでは、点火器をかしめて固定するとき、固定部分はアールを有する構造ではなく、直角に折り曲げてかしめる方法が適用されているため、特許文献１の構造よりも周壁に歪みが生じやすく、それが原因で隙間が発生する可能性が高くなる。

本発明の筒状部品は、一端開口部側の周壁内周側の角部を特定の面取形状にすることで、かしめ時に折り曲げられる部分の柔軟性が向上されている。このため、前記一端開口部側の周壁を直角に内側に折り曲げてかしめて固定した場合でも、歪みが吸収されることから、しわやひび割れも発生せず、高い気密性を長期間維持することができる。

請求項２の発明は、課題の他の解決手段として、前記筒状部品の一端開口部側周壁の外周面側にテーパーが形成されており、前記開口部端面からのテーパー部分の長さＬ_２が、前記Ｌ_１よりも大きい、請求項１記載の筒状部品を提供する。

このように、筒状部品の一端開口部側周壁の外周面側にテーパーが形成されたものにすることで、かしめた後の気密性の維持効果が高められるほか、かしめ作業も容易になる。

請求項３の発明は、課題の他の解決手段として、前記筒状部品が、車両の人員拘束装置のインフレータ用の部品であり、前記インフレータで用いる電気式点火器を挿入し、固定するためのものである、請求項１又は２記載の筒状部品を提供する。

本発明の筒状部品は、ガス発生剤のみをガス源とするパイロインフレータ、ガス発生剤と加圧ガスをガス源とするハイブリッドインフレータ、加圧ガスのみをガス源とするインフレータ（カーテンインフレータ等）、点火器の作動によりピストンを駆動させるアクチュエータ、シートベルトリトラクタに用いるガス発生器等の公知の各種インフレータにおいて、電気式点火器を固定するための各種ハウジング、例えば、インフレータハウジング、点火器ハウジング、ガス発生器ハウジングとして使用することができる。

本発明の筒状部品によれば、固定対象部品を挿入した後にかしめたとき、かしめ部分にしわやひび割れが発生することがないので、筒状部品と固定対象部品との間の気密性が維持できる。

＜本発明の筒状部品を有するインフレータ＞
図１により、本発明を説明する。図１は、本発明の筒状部品を含むインフレータの縦断面図であり、特開２００３−２２６２２２号公報の図３と同じ図である（但し、前記公報の図３とは、筒状部品に相当するガス発生器ハウジングの形状が部分的に異なっている）。なお、本発明の筒状部品は、例えば、前記公報の図１、図２、図４〜図６、図１０〜図１２に対しても適用することができる。

インフレータ１０は、加圧ガス室２０と、ガス発生器３０、ディフュザー部５０とを有している。

加圧ガス室２０は、筒状の加圧ガス室ハウジング２２により外殻が形成されており、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス単体又は混合物からなる加圧ガスが充填されている。加圧ガス室ハウジング２２は、軸方向及び半径方向に対して対称形となっているので、組み立て時に軸方向及び半径方向への向きを調整する必要がない。

加圧ガス室ハウジング２２の側面には、加圧ガスの充填孔２４が形成されており、加圧ガスを充填した後にピン２６により閉塞されている。ピン２６の先端部２６ａは加圧ガス室２０内に突出されており、突出部はガス発生剤の燃焼ガス流が衝突される長さを有している。このピン２６の突出部の長さを調整することで、ピン２６自体に燃焼ガスを衝突させて、燃焼残渣を付着させることができる。ピン２６の先端部２６ａは、対向する壁面２２ａに当接するまで延長することができる。

ガス発生器３０は、ガス発生器ハウジング３２内に収容された点火手段（電気式点火器）３４とガス発生剤３６とを含んでおり、加圧ガス室２０の一端側に接続されている。このガス発生器ハウジング３２が、本発明の筒状部品がかしめられた後の状態に相当する部品である。電気式点火器３４は、点火器本体が金属製の点火器カラーに保持された周知のものである（点火器カラーは、例えば、特開２００３−１６１５９９号公報の図１において番号２で示されたもの、特開平１１−５９３１４号公報の図１において番号１００で示されたものである）。

ガス発生器ハウジング３２と加圧ガス室ハウジング２２は、接合部４９において抵抗溶接されている。インフレータ１０をエアバッグシステムに組み込むとき、点火手段３４は、コネクタ、導線を介して、外部電源に接続される。

ガス発生剤３６は、例えば、燃料であるニトログアニジン３４質量％、酸化剤である硝酸ストロンチウム５６質量％、結合剤であるカルボキシメチルセルロースナトリウム１０重量％とからなるもの（排出ガス温度７００〜１６３０℃）を用いることができる。この組成のガス発生剤３６が燃焼したとき生じる燃焼残渣は、酸化ストロンチウム（融点２４３０℃）である。このため、燃焼残渣は溶融状態になることなく、塊状（スラグ状）に固化される。

加圧ガス室２０とガス発生器３０との間の第１連通孔３８は、椀状の第１破裂板４０で閉塞されており、ガス発生器３０内は常圧に保持されている。第１破裂板４０は、周縁部４０ａにおいてガス発生器ハウジング３２に抵抗溶接されている。

第１破裂板４０には、ガス排出孔４２を有するキャップ４４が、加圧ガス室２０側から被せられている。このキャップ４４は、第１破裂板４０を覆うことにより、ガス発生剤３６の燃焼により生じた燃焼ガスが必ずキャップ４４を経由してガス排出孔４２から噴出されるように取り付けられている。

複数のガス流出孔４２の径は、好ましくは０．５〜２ｍｍ、より好ましくは０．５〜１．２ｍｍである。複数のガス流出孔４２の総開口面積は、好ましくは２０〜１０００ｍｍ^２、より好ましくは１００〜５００ｍｍ^２である。

キャップ４４は、開口周縁部が外側に折り曲げられたフランジ部４６を有しており、フランジ部４６においてガス発生器ハウジング３２の一部（かしめ部）４８をかしめることで固定されている。

加圧ガス室２０の他端側には、加圧ガス及び燃焼ガスを排出するガス排出孔５２を有するディフュザー部５０が接続されており、ディフュザー部５０と加圧ガス室ハウジング２２は、接合部５４において抵抗溶接されている。

ディフュザー部５０は、ガスを通過させる複数のガス排出孔５２を有するキャップ状のものである。

複数のガス排出孔５２の径は、好ましくは０．５〜２ｍｍ、より好ましくは０．５〜１．２ｍｍである。複数のガス排出孔５２の総開口面積は、好ましくは２０〜１０００ｍｍ^２、より好ましくは１００〜５００ｍｍ^２である。

加圧ガス室２０とディフュザー部５０との間の第２連通孔５６は、第２破裂板５８で閉塞されており、ディフュザー部５０内は常圧に保持されている。第２破裂板５８は、周縁部５８ａにおいてディフュザー部５０に抵抗溶接されている。

次に、図１において、本発明の筒状部品に相当するガス発生器ハウジング３２の詳細を図２（ａ）、（ｂ）により説明する。図２（ａ）は、図１の部分拡大図、図２（ｂ）は図２（ａ）の部分拡大図である。

図２（ａ）に示されているガス発生器ハウジング３２は、ガス発生剤３６（図１）が充填された後、内部に電気式点火器３４が挿入されているが、未だ先端筒状部をかしめる前の段階であり、この段階のガス発生器ハウジング３２が本発明の筒状部品となり、電気式点火器３４が固定対象部品となる。

ガス発生器ハウジング３２は、一端開口部６１側の周壁内周面６２と環状の端面６３との境界にある角部が面取りされた環状の面取部６４を有している。

面取部６４の面取りの程度は、開口部６１の周壁の厚みがＴであるとき、外周面からＴ_１の厚み位置（図２では、端面６３の厚みと一致する）から、端面６３からＬ_１の長さ部分までを面取りしたものである。このとき、Ｔ、Ｔ_１、Ｌ_１は、下記の関係を満たしている。

（Ｔ−Ｔ_１）／Ｔが０．０５〜０．９、好ましくは０．１〜０．８であり、（Ｔ−Ｔ_１）／Ｌ_１が０．８〜１．２、好ましくは１．０であること。

ガス発生器ハウジング３２の一端開口部６１側の外周面６６側にテーパー部６７が形成されている。図２（ａ）に示す外周面６６とテーパー部６７がなす角度αは、４〜９°が好ましく、より好ましくは５〜８°である。また、端面６３からのテーパー部６７の長さＬ_２は、Ｌ_１よりも大きくなるように設定されており、Ｌ_２／Ｌ_１は６〜６５であることが好ましく、８〜２０であることがより好ましい。なお、テーパー部６７が形成されていないときは、上記の厚みＴは、図２（ｂ）に示す厚みＴ’と同じになる。

図２（ａ）に示すように、ガス発生器ハウジング３２の内周面６２には、環状段部６５が設けられており、ここに挿入された電気式点火器３４の点火器カラー３５の内側環状面３５ｂが当接された状態になっている。

そして、外周面６６（テーパー部６７）側からかしめられて、変形した面取部６４を含む周壁が点火器カラー３５の外側環状面３５ａを押圧するように直角に折り曲げられている（図１に示す状態）。このかしめにより、点火器カラー３５が環状段部６５に対して押し付けられた状態になり、電気式点火器３４はガス発生器ハウジング３２内に固定される。このとき、かしめられた部分が上記した特定形状を有しているため、かしめ時において先端筒状部に生じる歪みが吸収され、しわやひび割れが生じることがないため、隙間の発生が防止され、気密性が維持される。

＜本発明の筒状部品（ガス発生器ハウジング）のかしめ方法＞
次に、図３〜図５により、図２（ａ）に示す状態のガス発生器ハウジング３２をかしめて、電気式点火器３４を固定する方法について説明する。図３は、かしめに使用するかしめ具の斜視図、図４（ａ）、（ｂ）は、かしめ具を用いたかしめ作業の説明図、図５はかしめ後のガス発生器ハウジング３２の斜視図（但し、点火器は省略している）である。

図３に示すかしめ具７０は、ロッド７１と、その下端付近の両側において、正逆方向に回転自在に取り付けられた一対のホイール７２、７３を有している。図４に示すとおり、かしめ具７０のホイール７２、７３は、それぞれの周囲に曲面からなるかしめ作用部７２ａ、７３ａを有している。なお、図３、図４では、２つのホイールを有するかしめ具７０の実施形態を示しているが、より安定したかしめ作業ができるため、ロッド７１の周囲に等間隔で３つのホイールが取り付けられたかしめ具を用いることもできる。

図３、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ロッド７１を一方向に回転させながら、ロッド７１に対して上から下に荷重をかけ、ホイール７２のかしめ作用部７２ａとホイール７３のかしめ作用部７３ａを、ガス発生器ハウジング３２の環状の端面６３に押し付ける。このとき、ロッド７１が矢印の方向に回転しているため、ホイール７２、７３もそれぞれ矢印方向に回転しながら環状の端面６３と接触するので、環状の端面６３は全体が均等に押圧される。その結果、面取部６４とテーパー部６７を含む先端筒状部が、図４（ｂ）、図５に示すように内側に直角に折り曲げられたように変形する。図５に示す部分６３’、部分６７’、部分６６’は、それぞれ変形前の環状の端面６３、テーパー部６７、外周面６６に相当する部分であることを示している。

図４（ｂ）、図５に示す状態にまでかしめたとき、部分６３’に近いほど歪みが生じてしわやひび割れが発生し易くなり、かしめ部分と点火器３４（点火器カラー３４）との間に隙間が形成されやすくなる。しかし、本発明の筒状部品（ガス発生器ハウジング３２）を用いてかしめた場合には、特定形状の面取部６４の作用により、変形時の歪みが吸収され、しわがひび割れの発生が防止される。

実施例１〜４、比較例１
図２（ａ）、（ｂ）に示す面取部６４を有するガス発生器ハウジング（筒状部品）３２内に電気式点火器３４（固定対象部品）を挿入した後、図３に示すかしめ具７０を用いて、図４（ａ）、（ｂ）に示すようにしてかしめた。面取部６４のないガス発生器ハウジング（但し、テーパー部６７は有している）を用いた場合を比較例１として、それぞれ表１に示す数だけかしめたときの不良品の個数を計測した。不良品かどうかの判断は、検査員が目視にて、図５に示す外観のひび割れの有無を確認し、ひび割れが認められたものを不良品とした。

また、実施例１〜４については、十分な強さで点火器３４が固定されているかどうかを評価するために、次の試験をした。

かしめ終了後（図４（ｂ）で、しわや割れがない状態）において、
（i）回転試験：ダミー点火器３４に対して、測定治具を点火器３４のカラーに差し込み、所定のトルク（１．３Ｎｍ以上）をかけたときに回転しないかどうかの試験、
（ii）脱落試験：点火器３４を開口部６１方向へ棒状の治具にて押し出したときに、所定の力まで脱落せずに持ち堪えることができるかどうかの試験（但し、棒状の治具で点火器３４を押し出し易いように、開口部６１をかしめた後、ガス発生器ハウジング３２を第１連通孔３８側で切断しておく）、
を行った。

表１から明らかなとおり、実施例１〜４では、不良品は発生しなかった。これは、面取部６４を有していることにより、柔軟性が増加されたため、かしめ時における変形による歪みが吸収されたためであると考えられる。一方、比較例１の計１０個の不良品では、図５で示した部分６７’にひび割れが発生していた。

本発明の筒状部品を含むインフレータの縦断面図。（ａ）は図１のかしめ前の部分拡大図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図。本発明の筒状部品をかしめるときに用いるかしめ具の斜視図。本発明の筒状部品のかしめ方法の説明図。本発明の筒状部品をかしめた後の斜視図。

符号の説明

１０インフレータ
３２ガス発生器ハウジング
３４点火器
３５点火器カラー
３５ａ外側環状面
３５ｂ内側環状面
６１開口部
６３環状端面
６４面取部
６６テーパー部

Claims

内部に挿入された固定対象部品を固定して保持するための筒状部品であり、
前記固定対象部品の固定方法が、前記筒状部品の一端開口部側の周壁を内側にかしめることで、前記固定対象部品を固定する方法であり、
前記筒状部品が、前記一端開口部側の周壁内周側の角部が面取りされたものであり、
前記面取りの程度が、前記開口部の周壁の厚みがＴであるとき、外周面からＴ₁の厚み位置から、開口部端面からＬ₁の長さ部分までを面取りしたものであり、
（Ｔ−Ｔ₁）／Ｔが０．０５〜０．９であり、（Ｔ−Ｔ₁）／Ｌ₁が０．８〜１．２であり、
さらに前記筒状部品が、一端開口部側周壁の外周面側にテーパーを有しており、前記開口部端面からのテーパー部分の長さＬ ₂ が、前記Ｌ ₁ よりも大きい、筒状部品。
Ｌ ₂ ／Ｌ ₁ が６〜６５である、請求項１記載の筒状部品。
前記筒状部品が、車両の人員拘束装置のインフレータ用の部品であり、前記インフレータで用いる電気式点火器を挿入し、固定するためのものである、請求項１又は２記載の筒状部品。