JP5305991B2 - 小型ガス発生器 - Google Patents

Description

本発明は、シートベルトプリテンショナー等に使用される小型ガス発生器に関する。

シートベルトプリテンショナー等に使用される小型ガス発生器は、電気式点火器に近接させて、ガス発生剤を収容したケースを取り付ける構造が一般的に知られている。ケースはカップ状であり、電気式点火器が取り付けられた点火器カラーに対して、ケースの開口端部を固定する構造がよく知られている。

特許文献１には、シートベルトプリテンショナー用等に使用されるガス発生器１が開示されている。ガス発生剤３が収容された第１カップ２が点火具４に対して取り付けられているもので、第１カップ２の開口端が拡径スカート部２ｃとなっている。拡径スカート部２ｃは外に開いたフランジ状であり、点火具４の栓体１６に重ねられて、点火器カラーの突出部２３によってかしめられて固定されている。そして、第１カップ２と点火具４との間に、Ｏリング１９が配置されることで、カップ２内部が気密に保持されている。

特許文献１のガス発生器は、このように別部材のＯリング１９が必要となるため部品点数が増える。また突起部２３をかしめた後、Ｏリング１９が厳密にシール状態にあるかを目視にて確認することができないほか、かしめ作業によりＯリング１９が僅かにずれたりすることも考えられる。

特許文献２では、スクイブハウジング２００に対して取り付けられたスクイブ１９８に対して、さらに液体燃料を含んだアウトプットカン２０６が取り付けられている。アウトプットカン２０６は、開口部をスクイブに固定し、周壁部の径は開口部の径よりも大きくなっている。このため、周壁部と点火ホルダ２０４の間に環状の隙間が形成されており、この隙間に入り込んだ液体燃料が着火しにくい構造となっている。

特許文献３、４は、いずれも点火器の発明であるが、点火器本体のヘッダーの周囲は、カラーとは離れて樹脂のみで固定保持されているので、車両のガス発生器に適用した場合の耐久性が十分ではなく、作動時の熱や圧力による樹脂部分が変形等により、気密性が低下するおそれも考えられる。

ＷＯ ２００２／０９２４００号公報 米国特許５，４９６，０６２号明細書 米国特許５，５５８，３６６号明細書 米国特許５，５５６，１３２号明細書

本発明は、部品点数を増やすことなく、ガス発生剤が充填されたケース内部の気密性を維持することができ、前記ケース内部のガス発生剤への着火性能も向上された小型ガス発生器を提供することを課題とする。

〔請求項１〕
本発明は、課題の解決手段として、
点火器本体と、点火器本体を固定する略円筒形状の点火器カラーが樹脂により一体に成型された点火器と、内部にガス発生剤が充填された充填室を形成するカップ状ケースとを備えたガス発生器であり、
前記点火器本体は、導電ピンが固定されたヘッダーに、着火電流で赤熱するブリッジワイヤと、該ブリッジワイヤに接触させて収容された点火薬を有しており、
前記カップ状ケースが、開口部側に位置する小径部、底面側に位置する大径部、前記小径部と前記大径部の間の環状斜面部からなるものであり、
前記小径部が前記ヘッダーに被せられた状態で溶接一体化されることで、シール材を使用することなく前記充填室内部の気密性が確保されており、
前記小径部と前記環状斜面部の境界部が、前記ヘッダーの上端と同じ高さか、それ以上に位置しており、
前記点火器カラーが、前記カップ状ケースと前記ヘッダーとの溶接部分を包囲するようにして配置されている、ガス発生器を提供する。

カップ状ケースは、半径方向の径が異なる３つの部分からなるものであり、大径部と環状斜面部で囲まれる空間がガス発生剤の充填室となり、小径部が点火器本体のへッダーに嵌め込まれている。そして、小径部とヘッダーが溶接されて一体化されている。この溶接部の存在により、充填室内に湿気が侵入することが完全に防止されるため、特許文献１のようにＯリング等のシール手段を配置しなくても、点火器本体の点火薬やガス発生剤が吸湿することが防止される。

環状斜面部は平面であることが好ましいが、表面に凹凸を有していてもよく、前記充填室側に凸の曲面でもよいし、反対側に凸の曲面でもよいし、さらに前記曲面が表面に凹凸を有していてもよい。

さらに前記小径部と前記環状斜面部の境界部が、前記ヘッダーの上端と同じ高さか、それ以上に位置している。このような位置関係にすることにより、特許文献２に示すように、ヘッダー部の外側空間に環状間隙が形成されることがない。よって、点火薬から発生する火炎、高温ガス等がヘッダー部によって遮られることがなく、周囲のガス発生剤へ効率よく伝達され、着火性が向上される。

さらに前記点火器カラーは、前記カップ状ケースと前記ヘッダーとの溶接部分を包囲するようにして配置されている。このようにすることで、自動車の耐用年数である１０年以上もの間、点火器カラーが樹脂を介して前記溶接部分を保護するように機能すると共に、作動時において熱や圧力が加えられたときでも、前記溶接部においてカップ状ケースやヘッダーが破壊されることが防止される。特に本発明のガス発生器では、特許文献３、４の点火器と異なり、カップ状ケースの中にガス発生剤が収容されているので、作動時においてカップ状ケースに対して大きな圧力がかかる。しかし、カップ状ケースに圧力がかかった場合でも、点火器カラーにより、溶接部を基点にカップ状ケースが拡がることが防止されるので、前記溶接部においてカップ状ケースやヘッダーが破壊されることが防止され、ガス漏れが生じることがない。

上記の金属製カラーによる溶接部分の保護機能をより強化する観点から、前記略円筒形状の点火器カラーは、導電ピンを収容する下側環状壁部と、ヘッダーを取り囲む上側筒状壁部と、下側筒状壁部と上側筒状壁部との間から内側に伸びる内向きフランジ部とを有するものであり、前記上側筒状壁部が前記ヘッダーの側面と正対し、前記内向きフランジ部の一部が前記ヘッダーの導電ピン側の底面と正対するように配置されていることが好ましい。

前記カップ状ケースは、開口部側に位置する小径部、底面側に位置する大径部、前記小径部と前記大径部の間の環状平面部からなるものであり、前記小径部と前記環状平面部との境界部と、前記大径部と前記環状平面部との境界部との軸方向の高さ位置が同一のものを用いることもできる。環状平面部は平面であることが好ましいが、表面に凹凸を有していてもよく、前記充填室側に凸の曲面でもよいし、反対側に凸の曲面でもよいし、さらに前記曲面が表面に凹凸を有していてもよい。

またカップ状ケースの表面が樹脂で覆われている構造にすることにより、前記ケースを電気的に絶縁して、点火器本体の誤作動を防止するようにしてもよい。

本発明のガス発生器によれば、ガス発生剤の充填空間の気密性を確保することができ、ガス発生剤の着火性も向上させることができる。

本発明のガス発生器の軸方向断面図。 図１で使用しているカップ状ケースの軸方向断面図。 本発明の別実施例のカップ状ケースの軸方向断面図

図１により本発明の形態を説明する。図１は、シートベルトプリテンショナー用に使用される小型ガス発生器の軸方向の断面図である。ガス発生器１０は、点火器本体３０とカップ状のケース２０とを組み合わせてなるものである。

点火器本体３０は、点火電流を導く２本の導電ピン３１と３２が、ヘッダー３３に接続された公知のものである。金属製のヘッダー３３の上面３７側には、ヘッダー３３に取り付けられた環状のチャージホルダ４０が配置され、その内部に点火薬を収容するための凹部４２が形成されている。

凹部４２の底面にはブリッジワイヤ（図示せず）が配置されており、その上からブリッジワイヤと接触させて点火薬４４（ジルコニウムと過塩素酸カリウムの混合物）が充填されている。点火薬４４の表面は露出された状態であるが、カバー材で被覆されていてもよい。

点火器本体３０の外側には、筒状の点火器カラー５０が存在する。点火器カラー５０は、導電ピン３１、３２を収容する下側環状壁部５２と、ヘッダー３３を取り囲む上側筒状壁部５４と、下側筒状壁部５２と上側筒状壁部５４との間から内側に伸びる内向きフランジ部５６とから形成されている。内向きフランジ部５６により、中央部に導電ピン３１、３２が貫通する孔が形成されている。

点火器本体３０は、点火器カラー５０に対して樹脂６０によって一体化されている。樹脂は、例えば特開２００３−１６１５９９号公報の段落番号２０に記載されているような樹脂を使用することができる。

内向きフランジ部５６によって形成される孔の径は、ヘッダー３３の外径よりも小さい。これによって作動時に高温になり樹脂６０が溶融し、さらに圧力がかかったときでも、点火器本体３０がカラー５０から抜け落ちることがない。

カップ状のケース２０は金属製のものであり、開口部２２から点火器本体３０に被せることで組み合わされている。カップ状のケース２０の内部には、公知のガス発生剤７０が充填された充填室８０が形成されている。なお、上記したとおり、点火薬４４の表面は露出された状態にあるため、点火薬４４とガス発生剤７０の一部は接触している。

カップ状のケース２０は、図２に示す軸方向の断面形状のとおり、底面２１と開口部２２を有しており、開口部２２側の最も外径の小さな小径部２３、底面２１側の最も外径の大きな大径部２４、小径部２３と大径部２４との間にある、環状斜面部２５からなるものである。カップ状のケース２０では、小径部２３と環状斜面部２５との境界部２６と、大径部２４と環状斜面部２５との境界部２７との軸方向の高さ位置が異なっている。ケース２０は、作動の際に破壊されやすいように、底面２１及び大径部２４等に脆弱部を形成してもよい。

小径部２３の内径はヘッダー３３の外径とほぼ等しく、小径部２３の内壁面がヘッダー３３の外表面に接触した状態で、カップ状のケース２０が被せられている。そして、小径部２３とヘッダー３３は、一部（環状溶接部３８）の全周がレーザー溶接等により溶接されて一体化されており、環状溶接部３８により、図１では大径部２４と環状斜面部２５から形成されている充填室８０への湿気の侵入が完全に阻止されている。なお、カップ状のケース２０（小径部２３）とヘッダー３０はいずれも金属であるが、両方をプラスチックにして、超音波溶接で一体化させてもよい。

図１に示すとおり、環状溶接部３８は、上側筒状壁部５４と内向きフランジ部５６により包囲されているため、樹脂６０を介して、上側筒状壁部５４と内向きフランジ部５６により保護された状態になっている。

大径部２４の外径は、カラー５０の上側筒状壁部５４の内径よりも大きい。つまり、作動時に高温になり、樹脂６０が溶融した状態でさらに圧力がかかっても、内向きフランジ５６とヘッダー３３がぶつかり、上側筒状壁部５４と環状斜面部２５がぶつかることから、点火器本体３０がカラー５０から抜け落ちることが防止される。

ケース２０は、小径部２３と環状斜面部２５との境界部２６と、チャージホルダ４０の上端面４３（又はヘッダー３３の上面３７）が同じ高さになるように取り付けられている。このため、チャージホルダ４０（又はヘッダー３３）の外側と環状斜面部２５との間にガス発生剤７０が入り込む隙間が形成されないことから、点火器本体３０の作動によって発生した燃焼生成物（高温ガス、火炎など）のすべてがガス発生剤７０に伝わりやすくなり、ガス発生剤７０の着火、燃焼が向上される。

図１においては、境界部２６とチャージホルダ４０の上端面４３がほぼ同じ位置にある構造を示したが、上端面４３よりも上に境界部２６が位置するようにして、ケース２０をヘッダー３３に固定してもよい。

図１では、樹脂６０は、射出成型によって点火器本体３０だけでなく、カップ状ケース２０の全面も覆っている。このように射出成型で一度にケース２０を覆ってもよいが、例えば、ケース２０の外周部の一部（例えば大径部２４と底面２１）には、射出する樹脂と同一材料でできた別体のカップを予め被せておき、その状態でケース２０を取り付けた点火器本体３０を点火器カラー５０に取り付け、樹脂６０を射出して、そのときの熱で、ケース２０に被せた別体のカップの一部を溶融させて一体にすることもできる。

図１で示すガス発生器１０では、図２で示すケース２０に代えて、図３で示す形状のケース１２０を用いることもできる。図３で示すカップ状のケース１２０は、図２に環状斜面部２５に相当する部分が環状平面部１２５となっているほかは、図２のケース２０と同じ形状のものである。図３で示すカップ状のケース１２０では、小径部２３と環状平面部１２５との境界部２６と、大径部２４と環状平面部１２５との境界部２７との軸方向の高さ位置は同一である。

次に、図１のガス発生器の動作を説明する。点火電流が導電ピン３１、３２に流れたとき、ヘッダー３３の上面３７に取り付けられたブリッジワイヤが赤熱して、接触している点火薬４４を着火させる。

これによって点火薬４４から発生した燃焼生成物がガス発生剤７０を着火、燃焼させる。そして、発生した燃焼ガスによりケース２０内部の圧力が高まり、ケース２０（及びケース２０を被覆している樹脂）が破壊され、外部へ燃焼ガスが排出される。

ガス発生器１０では、カップ状ケース２０内（充填室８０）の気密性が環状溶接部３８により確保されているため、点火薬４４及びガス発生剤７０が外部環境からシールされた状態となっている。

カラー５０と点火器本体３０との間に溶融状態の樹脂６０を充填して一体化した構造の点火器では、樹脂６０が冷却して収縮すると、カラー５０と樹脂６０との間に隙間が形成され、その隙間を通って湿気が侵入することがあった。そのため、従来のガス発生器では、Ｏリング等のシール部材が配置されていた（特許文献１では、カラーに対して第１カップ２を取り付けるため、Ｏリング１９が必要であった）。しかし、図１に示すガス発生器１０は、環状溶接部３８でケース２０内の気密性が確保されているため、樹脂６０とカラー５０との間に隙間が形成されたとしても、充填室８０まで湿気が侵入することがなく、ガス発生剤７０や点火薬４４には何ら影響がない。さらに樹脂６０を介して、点火器カラー５０の上側筒状壁部５４と内向きフランジ部５６により環状溶接部３８が保護された状態になっており、前記の防湿効果やシール性が補強されている。

このため、余分なシール部材が必要なくなることから、部品点数が少なくなり、レーザー溶接等を使用して環状溶接部３８を形成すれば、Ｏリングを配置して固定する作業に比べると組立作業ははるかに容易になるほか、部品としての耐久性と信頼性も向上されている。

また、ケース２０の取り付けはヘッダー３３に対して行われるため、特許文献１のようにカラーに第１カップ２を取り付ける場合と異なり、カラー５０の寸法精度は必要ない。このため、カラー５０の製造が容易になり、ガス発生器全体のコストを下げることもできる。

本発明のガス発生器は、シートベルトプリテンショナー用の小型ガス発生器として好適であり、それ以外にも、衝撃吸収ステアリング等に使用されるアクチュエータ用のガス発生器、電流遮断装置用のガス発生器、および従来のエアバッグ用ガス発生器の点火手段（点火器と伝火薬）等に使用することができる。

１０ ガス発生器
２０ カップ状ケース
２２ 開口部
２３ 小径部
２４ 大径部
２５ 環状斜面部
３０ 点火器本体部
３３ ヘッダー
５０ 点火器カラー
７０ ガス発生剤
８０ 充填室

Claims (5)

1. 点火器本体と、点火器本体を固定する略円筒形状の点火器カラーが樹脂により一体に成型された点火器と、内部にガス発生剤が充填された充填室を形成するカップ状ケースとを備えたガス発生器であり、
   前記点火器本体は、導電ピンが固定されたヘッダーに、着火電流で赤熱するブリッジワイヤと、該ブリッジワイヤに接触させて収容された点火薬を有しており、
   前記略円筒形状の点火器カラーが、導電ピンを収容する下側環状壁部と、ヘッダーを取り囲む上側筒状壁部と、下側筒状壁部と上側筒状壁部との間から内側に伸びる内向きフランジ部とを有するものであり、
   前記カップ状ケースが、開口部側に位置する小径部、底面側に位置する大径部、前記小径部と前記大径部の間の環状斜面部からなるものであり、
   前記小径部が前記ヘッダーに被せられた状態で溶接一体化されることで、シール材を使用することなく前記充填室内部の気密性が確保されており、
   前記小径部と前記環状斜面部の境界部が、前記ヘッダーの上端と同じ高さか、それ以上に位置しており、
   前記カップ状ケースの大径部の外径が前記点火器カラーの上側筒状壁部の内径よりも大きいものであり、
   前記点火器カラーが、前記カップ状ケースと前記ヘッダーとの溶接部分を包囲するようにして配置されている、ガス発生器。
2. 前記略円筒形状の点火器カラーが、導電ピンを収容する下側環状壁部と、ヘッダーを取り囲む上側筒状壁部と、下側筒状壁部と上側筒状壁部との間から内側に伸びる内向きフランジ部とを有するものであり、前記上側筒状壁部が前記ヘッダーの側面と正対し、前記内向きフランジ部の一部が前記ヘッダーの導電ピン側の底面と正対するように配置されている、請求項１記載のガス発生器。
3. 前記カップ状ケースが、開口部側に位置する小径部、底面側に位置する大径部、前記小径部と前記大径部の間の環状平面部からなるものであり、前記小径部と前記環状平面部との境界部と、前記大径部と前記環状平面部との境界部との軸方向の高さ位置が同一である、請求項１又は２記載のガス発生器。
4. 前記カップ状ケースの表面が樹脂で覆われている、請求項１〜３のいずれか１項記載のガス発生器。
5. シートベルトプリテンショナー用のガス発生器である、請求項１〜４のいずれか１項記載のガス発生器。

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