JP5313197B2 - ガス発生器 - Google Patents

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Description

本発明は、車輌に搭載されるエアバッグシステムのような人員拘束装置等に使用されるガス発生器に関する。
乗員拘束装置に使用されるガス発生器は、車両において配置・使用される箇所に合わせて、そのハウジング形状が様々である。特に側面衝突から乗員を保護するサイドエアバッグ用ガス発生器や助手席用ガス発生器は、取り付け場所の制約から細長いシリンダ状のものが多く、内部にガス発生剤が充填されている場合は、そのガス発生剤を均一に、且つ迅速に着火・燃焼させるため、これまで様々な改良がなされている。
また、10年から15年の耐用年数の間、ガス発生器の性能を維持するために、ハウジング内部でガス発生剤の固定を行う必要がある。
特許文献1には、エンドキャップ62、64と筒状部60とで形成された細長いハウジングを有するガス発生器14が開示されている。ハウジング内部には燃焼室78が形成され、リング型のガス発生剤186が複数、軸方向に接触して配置されている。
各々のガス発生剤186には、通過孔210が形成されている。この通過孔210は、ガス発生剤186間に燃焼生成物を通過させて、着火性を向上させるものである。
各々のガス発生剤186は、軸方向の両端部がそれぞれエンドキャップ62、64とパッド188で固定され、さらに外周面が筒状部60に当接して固定されている。
しかし、このガス発生器では、各ガス発生剤186の外表面はチューブ60と接触した状態にある。このため、燃焼生成物は、各ガス発生剤186の貫通孔210のみを通過し、主としてガス発生剤186の内側から外側方向に燃焼が進行することで着火性が向上されることになるから、着火性の向上効果は十分ではない。
さらに上記のように、燃焼生成物は各ガス発生剤186の貫通孔210のみを通過するため、各ガス発生剤186の貫通孔210の軸方向位置が合致していなければ、全体として貫通孔とならずに着火性の向上効果が低減される。このように貫通孔のみにより、着火性を向上させていることから、着火性向上の点で改善の余地がある。
米国特許5390954
本発明は、ガス発生剤成形体が充填されたガス発生器ハウジング内において、点火器の作動により発生する燃焼生成物の通過経路を確保して、燃焼生成物とガス発生剤成形体との接触面積を増大させることで着火性を向上させた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、
ガス排出口を有する筒状ハウジング内に、電気式点火器とガス発生剤成形体が収容されたガス発生器であり、
前記筒状ハウジングが、内周面に凹部を有するものであり、
前記ガス発生剤成形体が、側面部に複数の凸部又は角部を有する1つの成形体であり、前記凸部又は角部の一部が前記筒状ハウジングの内周面の凹部に嵌め込まれ、残部が前記筒状ハウジングの内周面に当接された状態で収容されており、
前記ガス発生剤成形体の凸部又は角部を除いた外側面と前記筒状ハウジング内周面との間に間隙が形成されている、ガス発生器を提供する。
本発明のガス発生器は、筒状ハウジングと、その内部に収容されたガス発生剤成形体の特定の組み合わせにより、筒状ハウジング内周面とガス発生剤成形体の外表面との間において、点火器の作動により生じる燃焼生成物の通過経路となる「間隙」が形成されていることが特徴である。前記「間隙」の存在により、ガス発生剤成形体と燃焼生成物との接触面積が増大されることから、着火性が向上される。
前記「間隙」は、上記のとおり、筒状ハウジング内周面の凹部と、ガス発生剤成形体の側面部に形成された複数の凸部又は角部との組み合わせにより形成されている。
さらに筒状ハウジング内周面の凹部と、ガス発生剤成形体の側面部に形成された複数の凸部又は角部との組み合わせにより、ガス発生剤成形体の周方向への回転が防止される。
筒状ハウジング内周面の凹部は、前記内周面に形成された突起により形成されたもの、筒状ハウジングの周壁部自体が窪んでいるもの等にすることができる。
ガス発生剤成形体の側面部に形成された凸部は、前記側面部から突き出された部分であり、ガス発生剤成形体の側面部に形成された角部は、例えば三角形、四角形、5角形、6角形等の多角形の角部である。
筒状ハウジング内周面の凹部と、ガス発生剤成形体の側面部に形成された複数の凸部又は角部は、互いに嵌合できるものであればよく、数、形状、形成位置等は限定されない。
〔請求項2〕
本発明は、課題の解決手段として、
ガス排出口を有する筒状ハウジング内に、電気式点火器とガス発生剤成形体が収容されたガス発生器であり、
前記筒状ハウジングが、内周面に凹部を有するものであり、
前記ガス発生剤成形体が、側面部に複数の凸部又は角部を有する複数の成形体であり、前記凸部又は角部の一部が前記筒状ハウジングの内周面の凹部に嵌め込まれ、残部が前記筒状ハウジングの内周面に当接された状態で軸方向に重ねて収容されており、
前記ガス発生剤成形体の凸部又は角部を除いた外側面と前記筒状ハウジング内周面との間に間隙が形成されている、ガス発生器を提供する。
請求項1の発明とは、ガス発生剤成形体が側面部に複数の凸部又は角部を有する複数の成形体である点を除いて同じである。
複数のガス発生剤成形体は、それぞれの軸方向に1又は複数の貫通孔を有するものにすることができる。この形態では、ガス発生剤成形体の側面部に形成された複数の凸部又は角部の一部が筒状ハウジングの内周面の凹部に嵌め込まれることで位置決めされるため、全てのガス発生剤成形体の貫通孔の中心軸をハウジング内で容易に一致させることができる。よって、点火器の作動により生じた燃焼生成物の通過経路が確保される。
複数のガス発生剤成形体は、着火性を向上させる観点から、長さ方向に隣接するガス発生剤成形体の間に隙間が形成された状態で収容されていることが好ましい。この隙間は、隣接するガス発生剤成形体の面に突起を形成する方法、燃焼可能なスペーサーを配置する方法等を適用して形成できる。
本発明のガス発生器は、筒状ハウジング内部でのガス発生剤成形体の回転が容易に阻止することができ、ガス発生剤成形体の着火性及び燃焼性を向上させることができる。
(a)は、ガス発生器の一実施形態における幅方向断面図、(b)は(a)の軸方向断面図。 (a)は、別実施形態のガス発生器の幅方向断面図、(b)は(a)の軸方向断面図。 別実施形態であるガス発生器の幅方向断面図。 別実施形態であるガス発生器の幅方向断面図。 別実施形態である筒状ハウジングの幅方向の部分断面図。
(1)図1のガス発生器
図1(a)は、ガス発生器10の幅(直径)方向の断面図であり、図1(b)は、(a)のI−Iの断面で切断したときの軸方向の断面図を示す。
図1(a)に示すように、筒状ハウジング11内には、幅方向の断面が正六角形である1つのガス発生剤成形体30が収容されている。ガス発生剤成形体30は、中心部に中央貫通孔31が1つ形成され、その周囲に複数の小貫通孔32(図1(b)では示していない)が均等分布するように形成されている。中央貫通孔31と複数の小貫通孔32が、点火器16の作動で生じた燃焼生成物の通過経路となる。
図1(b)に示すように、周壁部14の内表面の一部には、長さL1の範囲(ガス発生剤成形体30の長さ範囲と同じ)にて、内側に突き出された状態の2つの突起21a、21bが、プレス加工にて形成されている。なお、筒状ハウジング11の外表面には、前記プレス加工された突起21a、21bに対応する凹部が存在している。
2つの突起21a、21bで挟まれた部分は凹部20となっている。ガス発生剤成形体30は、その頂点が角部になり、その角部が凹部20に嵌め込まれて位置決めされると共に、周方向に回転しないように固定されている。そして、図1(a)に示すとおり、残りの5つの角部は、内周面14aに当接又は近接されている。
このような配置によって、ガス発生剤成形体30の外表面と筒状ハウジングの内周面14aとの間に間隙35が形成されている。この間隙35が、上記の中央貫通孔31と複数の小貫通孔32と共に、点火器16の作動で生じた燃焼生成物の通過経路となり、ガス発生剤成形体30の着火性を向上させる。
2つの突起21a、21bは、長さL1の範囲において連続的に形成されていもよいし、1箇所又は複数箇所に分離して形成されていてもよい。例えば、長さL1の範囲の長さ方向中間に1箇所形成することができる。
2つの突起21a、21bで形成される凹部20は、上記のとおり、ガス発生剤成形体30の角部が嵌め込まれ、位置決め及び回転防止作用がなされるものであるため、前記位置決め及び回転防止作用ができるのであれば、凹部20(突起21a、21b)の形状や突き出し高さは制限されない。
さらに前記位置決め及び回転防止作用を阻害しないのであれば、凹部20は複数形成することができる。例えば、図1(a)に示す凹部20に嵌め込まれた角部と反対側の角部の位置にも凹部20を形成することができ、最大で6個の角部全てに対応する位置に凹部20を形成することもできる。
図1(b)に示すように、筒状ハウジング11は、一端部側が開口し(開口部12)、反対端部側は閉塞されている(閉塞底面13)。筒状ハウジング11の閉塞底面13寄りの周壁部14には、複数のガス排出口15が形成されており、作動前には、防湿の目的でシールテープ(図示せず)によって塞がれている。
筒状ハウジング11の開口部12側は、金属製の点火器カラー18により固定された、ガス発生器用として周知の電気式点火器16が取り付けられることで、閉塞されている。
ガス発生剤成形体30の一端面30aは、点火器16に当接されており、他端面30bは、閉塞底面13と他端面30bとの間の空間41に配置された弾性体(コイルバネ等)40により、軸方向に押された状態になっている。このため、ガス発生剤成形体30は、点火器16と弾性体40により、軸方向において固定されており、さらに周方向への回転防止も補助されている。
図1(a)、(b)に示すガス発生器10は、次の手順で組み立てることができる。
まず、筒状ハウジング11内の開口部12から、弾性体40を閉塞底面13側に入れる。
次に、開口部12から、ガス発生剤成形体30の角部の1つが凹部20内に嵌り込むようにして、筒状ハウジング11内にガス発生剤成形体30を挿入する。
次に、開口部12から点火器カラー18で固定された点火器16を挿入し、点火器16をガス発生剤成形体30の一端面30aに当接させる。
次に、筒状ハウジング11の開口周縁部11aを折り曲げ加工(かしめ加工)して、点火器カラー18を筒状ハウジング11に固定する。このとき、かしめ加工された開口周縁部11aにより、点火器カラー18及び点火器16が軸方向に押され、一端面30aも押されるため、ガス発生剤成形体30の軸方向への固定強度が高められる。なお、ガス発生剤成形体30の一端面30aが押されたときでも、弾性体40による圧力の吸収作用により、一端面30a、他端面30bが破損することはない。
図1に示すガス発生器10は、ガス発生剤成形体30の角部の1つを凹部20に嵌め込むことにより、筒状ハウジング11内にガス発生剤成形体30を収容するときの位置決めが容易であり、ガス発生剤成形体30の周方向への回転防止も容易にできる。さらにガス発生剤成形体30は、点火器16と弾性体40により、軸方向からも固定されている。このため、ガス発生器10を車両に搭載したエアバッグ装置に使用したときでも、ガス発生器10内のガス発生剤成形体30が軸方向及び周方向に移動することはない。
特に図1の実施形態では、ガス発生剤成形体30は正六角形であり、角部はハウジング14の内周面14aに当接又は近接されているため、角部が当接又は近接されている部分にガス排出口15が形成されていると、ガスの排出が円滑に行われなくなる。このため、凹部20(突起21a、21b)によって、ガス発生剤成形体30の回転が防止されると同時に、角部がガス排出口15を塞ぐように位置することが防止され(即ち、角部と角部の間の平面に正対してガス排出口15が位置するようにされ)、ガスの円滑な排出ができるようになっている。
次に、図1に示すガス発生器10の動作を説明する。
点火器16の作動によって燃焼生成物が発生すると、ガス発生剤成形体30の一端面30a側から燃焼が開始され、反対側の他端面30b方向に燃焼が進行する。
このとき、燃焼生成物は、筒状ハウジング内周面14aとガス発生剤成形体30の間の間隙35と、ガス発生剤成形体30の中央貫通孔31、小貫通孔32にも流れ込むため、ガス発生剤成形体30は、外側と内側から燃焼が進行することになるため、着火性及び燃焼性が向上される。
ガス発生剤成形体30の燃焼により生じたガスは、ガス排出口15から排出される。
(2)図2のガス発生器
図2(a)は、ガス発生器100の幅(直径)方向の断面図であり、図2(b)は、(a)のII−IIの断面で切断したときの軸方向の断面図を示す。
図2(a)に示すように、筒状ハウジング11内には、幅方向の断面が正六角形である複数(図2では6個)のガス発生剤成形体131〜136が積み重ねられて収容されている。なお、以下においては、ガス発生剤成形体131〜136を総称して「ガス発生剤成形体130」ということがある。
ガス発生剤成形体134は、図2(a)に示すように、中心部に中央貫通孔134aが1つ形成され、その周囲に複数の小貫通孔134bが均等分布するように形成されている。さらにガス発生剤成形体134は、一方の端面側に複数の突起134cが形成されている。
ガス発生剤成形体132、133、135、136も、図2(a)、(b)から理解されるとおり、ガス発生剤成形体134と同じ形状及び構造のものであり、中央貫通孔132a、133a、135a、136aを有し、複数の小貫通孔132b、133b、135b、136bを有し、一方の端面側に複数の突起132c、133c、135c、136cを有している。なお、図1(a)では、ガス発生剤成形体136には突起136cはなくてもよい。また、ガス発生剤成形体132〜136は、図2(a)に示す端面とは反対端面側に突起が形成されていてもよい。
ガス発生剤成形体131は、幅方向の断面が他のガス発生剤成形体と同じ形状及び大きさの正六角形であるが、中央貫通孔131aの直径が大きく、小貫通孔が形成されていないことの2つが他のガス発生剤成形体と異なっている。
図2(b)に示すように、周壁部14の内周面14aの一部には、計6個のガス発生剤成形体130による長さ範囲(L2)内にて、内側に突き出された状態の2つの突起121a、121bが、それぞれハウジング11の軸方向に連続した状態でプレス加工にて形成されている。なお、筒状ハウジング11の外表面には、前記プレス加工された突起121a、121bに対応する溝状の凹部が存在している。
2つの突起121a、121bで挟まれた部分は凹部(溝状の凹部)120となっている。
ガス発生剤成形体131〜136は、図2(a)に示すガス発生剤成形体134と同じように、それぞれの角部が凹部120に嵌め込まれることで位置決めされると共に、周方向に回転しないように固定されている。
そして、ガス発生剤成形体131〜136は、図2(a)に示すガス発生剤成形体134と同じように、残りの5つの角部は内周面14aに当接又は近接されている。
このような配置によって、ガス発生剤成形体130の外表面と筒状ハウジングの内周面14aとの間に間隙35が形成されている。この間隙35が、上記の中央貫通孔131a〜136a、複数の小貫通孔132b〜136bと共に、点火器16の作動で生じた燃焼生成物の通過経路となり、着火性を向上させる。
特にガス発生剤成形体132〜136が位置決めされ、周方向への回転が防止されているため、間隙35や小貫通孔132b〜136bが、開口部12側から閉塞端面13側まで連続して形成されており、ガス発生剤130の着火、燃焼性が向上される。また、図1と同様に、角部がガス排出口15を塞ぐように位置することも防止される。
2つの突起121a、121bで形成される凹部120は、上記のとおり、ガス発生剤成形体130の角部が嵌め込まれ、位置決め及び回転防止作用がなされるものであるため、前記位置決め及び回転防止作用ができるのであれば、凹部120(突起121a、121b)の形状や突き出し高さは制限されない。
さらに前記位置決め及び回転防止作用を阻害しないのであれば、凹部120は複数形成することができる。例えば、図2(a)に示す凹部120に嵌め込まれた角部と反対側の角部の位置にも凹部120を形成することができ、最大で6個の角部全てに対応する位置に凹部120を形成することもできる。
図2(b)に示すように、筒状ハウジング11は、一端部側が開口し(開口部12)、反対端部側は閉塞されている(閉塞底面13)。筒状ハウジング11の閉塞底面13寄りの周壁部14には、複数のガス排出口15が形成されており、作動前には、防湿の目的でシールテープ(図示せず)によって塞がれている。
筒状ハウジング11の開口部12側には、金属製の点火器カラー18により固定された、ガス発生器用として周知の電気式点火器16が取り付けられることで、閉塞されている。
筒状ハウジング11の開口部12側の端にあるガス発生剤成形体131は、中央貫通孔131aにより点火器16を包囲し、かつ端面131dが点火器カラー18に当接されている。
ガス発生剤成形体131〜136の内の軸方向に隣接するもの同士は、それぞれが有する突起131c〜135cにより、間隔が形成された状態で隣接されている。
筒状ハウジング11の閉塞底面13側の端にあるガス発生剤成形体136は、閉塞底面13と端面136dとの間の空間41に配置された弾性体(コイルバネ等)40により、軸方向に押された状態になっている。このため、ガス発生剤成形体131〜136は、点火器16と弾性体40により、軸方向において固定されており、さらに周方向への回転防止も補助されている。
図2(a)、(b)に示すガス発生器100は、次の手順で組み立てることができる。
まず、筒状ハウジング11内の開口部12から、弾性体40を閉塞底面13側に入れる。
次に、開口部12から、ガス発生剤成形体136〜131の順番にて、それぞれのガス発生剤成形体の角部の1つが凹部120内に嵌り込むようにして、筒状ハウジング11内にガス発生剤成形体136〜131を挿入する。
次に、開口部12から点火器カラー18で固定された点火器16を挿入する。このとき、点火器16がガス発生剤成形体131の中央貫通孔131aで包囲させ、かつ端面131dが点火器カラー18に当接するように配置する。
次に、筒状ハウジング11の開口周縁部11aを折り曲げ加工(かしめ加工)して、点火器カラー18を筒状ハウジング11に固定する。このとき、かしめ加工された開口周縁部11aにより、点火器カラー18及び点火器16が軸方向に押され、端面131dも押されるため、ガス発生剤成形体130全体が軸方向に押されることになるため、軸方向への固定強度が高められる。なお、ガス発生剤成形体130の端面130dが押されたときでも、弾性体40による圧力の吸収作用により、ガス発生剤成形体136の端面131d、136dが破損することはない。
次に、図2に示すガス発生器100の動作を説明する。
点火器16の作動によって燃焼生成物が発生すると、ガス発生剤成形体131及び132側から燃焼が開始され、反対側の端面136方向に燃焼が進行する。
このとき、燃焼生成物は、筒状ハウジング内周面14aとガス発生剤成形体131〜136の間の間隙35と、ガス発生剤成形体132〜136の中央貫通孔132a〜136a、小貫通孔132b〜136bにも流れ込むため、ガス発生剤成形体130は、外側と内側から燃焼が進行することになるため、着火性及び燃焼性が向上される。
ガス発生剤成形体130の燃焼により生じたガスは、ガス排出口15から排出される。
(3)図3のガス発生器
図3は、ガス発生器200の幅(直径)方向の断面図である。
図3に示すように、ガス発生剤成形体230は、小貫通孔232を有する6個の円柱状成形体のそれぞれが部分的に結合され、一体化されたものであり、中心部に中央貫通孔231が形成されている。小貫通孔232は、形成しなくてもよいし、各円柱状成形体に複数形成されていもよい。
筒状ハウジング11には、周壁部14に2つの突起221a、221bが形成されており、2つの突起221a、221bで挟まれた部分が凹部220となっている。
ガス発生剤成形体230を形成する6個の円柱状成形体のハウジング11に面したそれぞれの外表面の一部が凸部となるものであり、その中の1つ(円柱状成形体230a)の凸部が凹部220に嵌め込まれている。そして、残部の5個の円柱状成形体の凸部が内周面14aに当接されることで、間隙35が形成されている。
ガス発生剤成形体230は、図1で示すガス発生剤成形体30のように1つのものでもよいし、図2で示すガス発生剤成形体131〜136のように複数の組み合わせからなるものでもよい。
ガス発生剤成形体230は、図1又は図2に示すガス発生剤成形体30又はガス発生剤成形体130と同じようにして、周方向及び軸方向への移動ができないように固定されている。
(4)図4のガス発生器
図4は、ガス発生器300の幅(直径)方向の断面図である。
図4に示すように、ガス発生剤成形体330は、大きさの異なる複数の小貫通孔332を有しており、中心部に中央貫通孔331が形成されている。
さらに、ガス発生剤成形体330は、周面部の3箇所に突起333が形成されている。
筒状ハウジング11には、周壁部14に2つの突起321a、321bが形成されており、2つの突起321a、321bで挟まれた部分が凹部320となっている。
ガス発生剤成形体330の突起333の内の1つが、凹部320に嵌め込まれている。残部の2個の突起333が内周面14aに当接されることで、間隙35が形成されている。
ガス発生剤成形体330は、図1で示すガス発生剤成形体30のように1つのものでもよいし、図2で示すガス発生剤成形体131〜136のように複数の組み合わせからなるものでもよい。
ガス発生剤成形体330は、図1又は図2に示すガス発生剤成形体30又はガス発生剤成形体130と同じようにして、周方向及び軸方向への移動ができないように固定されている。
図1〜図4のガス発生器では、2つの突起を組み合わせて凹部が形成されているが、図5(a)、(b)に示すような凹部80、90が形成されていてもよい。
凹部80は、筒状ハウジング11の内周面14aが窪んだものであり、凹部90は、筒状ハウジング11の周壁部14の外表面が凸状に突き出されることで、凹部が形成されたものである。
図1〜図4のガス発生器で使用するガス発生剤成形体は、それぞれで示した対称形状のもののほか、非対称形状でもよいし、星型、台形、不定形でもよい。その他、特開2000−86378号公報の図1(e)、(f)、(g)、(h)に示された形状のものでもよい。貫通孔の形状、大きさ、数も特に制限されない。
10 ガス発生器
11 筒状ハウジング
14 周壁部
15 ガス排出口
16 点火器
20 凹部
21a、21b 突起
30 ガス発生剤成形体
31 中央貫通孔
32 小貫通孔
35 間隙
40 弾性体

Claims (5)

  1. ガス排出口を有する筒状ハウジング内に、電気式点火器とガス発生剤成形体が収容されたガス発生器であり、
    前記筒状ハウジングが、内周面に凹部を有するものであり、
    前記ガス発生剤成形体が、側面部に複数の凸部又は角部を有する1つの成形体であり、前記凸部又は角部の一部が前記筒状ハウジングの内周面の凹部に嵌め込まれ、残部が前記筒状ハウジングの内周面に当接された状態で収容されており、
    前記ガス発生剤成形体の凸部又は角部を除いた外側面と前記筒状ハウジング内周面との間に間隙が形成されている、ガス発生器。
  2. ガス排出口を有する筒状ハウジング内に、電気式点火器とガス発生剤成形体が収容されたガス発生器であり、
    前記筒状ハウジングが、内周面に凹部を有するものであり、
    前記ガス発生剤成形体が、側面部に複数の凸部又は角部を有する複数の成形体であり、前記凸部又は角部の一部が前記筒状ハウジングの内周面の凹部に嵌め込まれ、残部が前記筒状ハウジングの内周面に当接された状態で軸方向に重ねて収容されており、
    前記ガス発生剤成形体の凸部又は角部を除いた外側面と前記筒状ハウジング内周面との間に間隙が形成されている、ガス発生器。
  3. 前記複数のガス発生剤成形体が、それぞれの軸方向に1又は複数の貫通孔を有するものであり、全てのガス発生剤成形体が、それぞれの貫通孔の中心軸が一致した状態で収容されている、請求項2記載のガス発生剤。
  4. 前記複数のガス発生剤成形体が、長さ方向に隣接するガス発生剤成形体の間に隙間が形成された状態で収容されている、請求項2又は3記載のガス発生器。
  5. 前記ガス発生剤成形体の幅方向の断面が多角形であり、前記角部が前記多角形の頂点になる部分である、請求項1〜4のいずれか1項記載のガス発生器。
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