JP5551382B2

JP5551382B2 - ガス発生器

Info

Publication number: JP5551382B2
Application number: JP2009099105A
Authority: JP
Inventors: 聡青柳; 宏一榎並
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 2009-04-15
Filing date: 2009-04-15
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2029-04-15
Also published as: EP2684747B1; EP2684747A1; MX2011010804A; JP2010247659A; US20120031294A1; EP2420415A4; CN102448779A; US9003975B2; WO2010119613A1; EP2420415A1

Description

この発明は、エアバッグに送り込む高圧ガスを発生させるためのガス発生器に関するものであり、かかるガス発生器の圧力容器としての強度を充分に確保しつつも、その軽量化及びコンパクト化を図る。

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、サイド用エアバッグ装置が知られている。このサイド用エアバッグ装置は、ガス発生器から発生する多量の高温・高圧ガスが充填されることにより膨張し、安全装置として事故発生時に機能するものである。特許文献１に開示されているように、従来のガス発生器は、高圧ガスが封入されたボンベと、各ボンベ中の高圧ガスに熱を供給するための少量の火薬組成物とにより、大量の高温・高圧ガスを発生させるハイブリッド方式を採用している。

しかし、特許文献１に記載のガス発生器は、ボンベの費用が高いことから、ガス発生器の単価が高くなってしまっていた。そこで、特許文献２には、ガス発生器内に充填されたガス発生剤を燃焼させることにより、ボンベを使用することなく、高温・高圧ガスを発生させるガス発生器が開示されている。このガス発生器は、ハウジング内に、ガス発生剤、かかるガス発生剤を着火するための点火器、ガス発生剤から発生する高温・高圧ガスを冷却し、ろ過するフィルタ等を具える。また、ガス発生器の製造の際には、上記した各種構成部材をハウジング内に配置して、最終的に、ハウジングの開口に鉄製のプラグを挿入し、プラグのかしめ溝に開口側の端部をかしめることにより開口を封止した圧力容器としての密閉構造を有する。

特開平８−２５３１００号公報特開２００５−３１３７５２号公報

昨今、自動車の乗員の安全性を高める観点から、自動車に装備されるエアバック装置の個数が増えており、そのことに伴い、自動車毎に使用されるガス発生器の個数も増えている。しかし、自動車に装備されるエアバック装置の個数が増えることにより、車両の重量が増えて燃費性が低下し、また、複数のエアバック装置に対する収容空間が必要となり、自動車の室内空間が小さくなることから、乗員の快適性が低下するという問題があった。それらのことを背景に、充分な強度を維持しつつも、軽量化、コンパクト化を図ったガス発生器が希求されている。

したがって、この発明の目的は、ガス発生器の構造及びその構成材料の適正化を図ることにより、圧力容器として充分な強度を維持しつつも、軽量化、コンパクト化を図ったガス発生器を提供することにある。

前記目的を達成するため、この発明は、少なくとも一端が開口した筒状のハウジングの開口にプラグを挿入し、該プラグのかしめ溝に前記開口側の端部を八方かしめにより縮径してかしめることにより、前記開口を封止したガス発生器であって、
前記ハウジングが鉄製であり、前記プラグを鉄より比重及び硬度の小さい金属で構成されており、前記ハウジングはガス発生室及びフィルタ室の直列２室構造を有し、前記かしめ溝は、プラグの周上に延びる矩形断面を有する線条溝であって、該かしめ溝を構成する側壁のうち、少なくともハウジング中央側の側壁は、ハウジングの軸線に対し直交又は、ハウジングの径方向内側に傾斜してなることを特徴とするガス発生器である。かかる構成を採用することにより、内圧負荷時にプラグが引き抜けにくくなり、ガス発生器の圧力容器としての強度を向上させることが可能となる。また、プラグが引き抜けにくくなったことから、プラグのコンパクト化及びそれに伴う軽量化を図ることが可能となる。

また、プラグは、アルミニウム製、アルミニウム合金製、チタン合金製又はマグネシウム合金製であることが好ましい。なぜなら、上述したプラグ形状、特に好ましくは側壁が開口側に傾斜したプラグ形状を採用することに加え、プラグを上記金属製とすることにより、プラグを鉄製とするよりも、ガス発生器の軽量化を図ることが可能となるからである。

更に、かしめ溝の深さは、プラグの径の０．０２〜０．３５倍の範囲にあることが好ましい。なぜなら、ガス発生器の強度の確保、軽量化及びコンパクト化の観点から、かしめ溝の深さを上記範囲とすることが好ましいからである。

更にまた、かしめ溝の溝幅は、プラグの径の０.０２〜０．２０倍の範囲にあることが好ましい。なぜなら、ガス発生器の強度の確保、軽量化及びコンパクト化の観点から、かしめ溝の深さを上記範囲とすることが好ましいからである。

この発明によれば、ガス発生器のハウジングの開口を塞ぐプラグの構造の適正化することにより、圧力容器としての強度を充分に維持しつつも、軽量化、コンパクト化を図ったガス発生器を提供することが可能となる。更に、斯様なプラグの取付け構造の下、プラグの材質を選択することにより、軽量化やコンパクト化を促進することができる。

（ａ）は、この発明に従うガス発生器の幅方向断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すガス発生器の部分拡大図である。（ａ）は、従来技術のガス発生器の幅方向断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すガス発生器の部分拡大図である。この発明に従うその他のガス発生器の幅方向断面の部分拡大図である。この発明に従うその他のガス発生器の幅方向断面の部分拡大図である。

次に、図面を参照しつつ、この発明の実施形態を説明する。図１（ａ）は、この発明に従うガス発生器の幅方向断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すガス発生器の部分拡大図である。図２（ａ）は、従来技術のガス発生器の幅方向断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すガス発生器の部分拡大図である。図３及び４は、この発明に従うその他のガス発生器の幅方向断面の部分拡大図である。

図１に示すガス発生器１は、ガス発生室２及びフィルタ室３を具え、それらは、筒状のハウジング４及びラプチャディスク５を有する仕切り板６とによって区画された直列２室構造となっている。ガス発生室２には、非アジ化金属化合物を含有するペレット状のガス発生剤７が充填されており、また、フィルタ室３にはガスのスラグを捕集し、冷却するフィルタ８が収容されている。また、ハウジング４のガス発生室２側の端には、ガス発生室２内のガス発生剤７を着火燃焼させる点火器９が取り付けられている。また、ハウジングの開口１０は、ハウジング４の開口側の端部１１を、プラグ１２のかしめ溝１３に縮径してかしめることにより固定・封止されている。なお、かかるかしめによる固定は、ハウジング４の開口側の端部１１を径方向内側に向かって均等に縮径させる八方かしめと呼ばれる固定方法である。かかるかしめ溝１３は、プラグ１２の周上に延びる矩形断面を有する線条溝であって、かしめ溝１３を構成する側壁１４のうち、ハウジング中央側の側壁１４ａは、ハウジング４の軸線Ｘに対し、直交している。

上記したガス発生器１が作動し、エアバック装置が安全装置として機能する原理を以下に説明する。まず、車両が衝突すると、衝突センサーから衝突検出信号が発信され、かかる信号を点火器９が受信する。すると、受信した衝突検出信号により点火器９が通電発火し、ガス発生室２内に火炎が流れ込む。そして、流れ込んだ火炎は、ガス発生剤７を着火燃焼させ、ガス発生剤７から多量の高温・高圧ガスが発生することとなる。発生した高温・高圧ガスは、ガス発生室２内を所定内圧以上として、ラプチャディスク５を破裂させ、仕切り板６の孔１５を通過して、フィルタ室３へと流入する。そして、高温・高圧ガスは、フィルタ８によるスラグ捕集及びガス冷却を経て、フィルタ室３に設けられたガス放出孔１６を介してエアバッグ内に送り込まれる。その結果、ガスによってエアバッグが急速に膨張展開して、衝突時の乗員に対してクッションの役割を果たし、乗員の安全性を確保することとなる。

発明者は、ガス発生器１の圧力容器としての強度を維持しつつも、そのコンパクト化及び軽量化を達成する方途に関して鋭意研究を行った結果、次のような知見を得た。図２に示すような従来技術のガス発生器１０１は、プラグ１１２及びハウジング１０４が鉄製であるのが通例であり、溶接やかしめ固定により両者を固定していた。そこで、従来技術のガス発生器１０１の軽量化を図るため、プラグ１１２を鉄製から、鉄よりも比重が軽い、例えばアルミニウム製とすると、プラグ１１２とハウジング１０４とが異種の金属となり、両者の溶接による固定が困難であったり、溶接部の強度が低下してしまうという問題が生じてしまう。したがって、プラグ１１２をアルミニウム製としたとしても、鉄製のプラグ１１２を使用する場合と同様、図２に示すように、ハウジング１０４の開口１１０がある側の端部１１１をプラグ１１２のかしめ溝１１３に縮径してかしめることで固定しなければならない。しかし、図２に示すように、かしめ溝１１３を構成する側壁１１４のうち、ハウジング中央側の側壁１１４ａは、ハウジング１０４の軸線Ｘに対し、ハウジング１０４の中央側に傾斜しており、プラグ１１２とハウジング１０４とを、ハウジング１０４の中央側にある両者の壁面同士の摩擦力により固定すると、アルミニウム製のプラグ１１２が、鉄製のプラグ１１２よりも硬度が相当に小さいことから、ガス発生器１０１内にて圧力が負荷された際に変形してしまうとともに、ハウジング１０４がガス発生器１０１の内圧上昇により拡径変形することから、壁面における摩擦力が充分に確保されない。その結果、ガス発生器１０１内にて圧力が大きくなると、プラグ１１２がその内圧に抗することができずに引き抜けてしまい、ガス放出孔１６だけでなく、ハウジング１０４の開口端１１１からもガスが放出してしまう虞があった。

そこで、発明者は、図１（ｂ）に示すように、プラグ１２のかしめ溝１３を、プラグ１２の周上に延びる矩形断面を有する線条溝とし、更には、かしめ溝１３を構成する側壁１４のうち、ハウジング中央側の側壁１４ａを、ハウジング４の軸線Ｘに対し直交又は開口１０側に傾斜させることにより、ハウジング４の壁面がプラグ１２の壁面に、フックして係止することとなり、上記した摩擦力により固定する場合よりも、プラグ１２がハウジング４に強固に固定されることを見出した。更に、ハウジング４がガス発生器１の内圧上昇により拡径変形しても、そのことにより、逆にフック係止する力が強まることを見出した。それらのことから、上記構成を採用することにより、プラグ１２を、鉄よりも比重及び硬度の小さい、例えばアルミニウム製としても、圧力容器として充分な強度を維持しつつも、軽量化を図ることが可能となった。また、かかるプラグ形状を採用することにより、プラグ１２に設けるかしめ溝１３の溝幅Ｗ１及び深さＤを小さくしたとしても、プラグ１２がハウジング４に充分に係止して強固に固定されることから、ガス発生器１のコンパクト化を図ることも可能となった。このとき、ハウジング４の中央側の側壁１４ａは、ハウジング４をプラグ１２にかしめる前ではなく、ハウジング４をプラグ１２にかしめた後において、軸線Ｘに対し直交又は開口１０側に傾斜していることには充分に留意されたい。なお、プラグのかしめ溝の形状は、図３に示すように、プラグ１２Ａのかしめ溝１３Ａの溝底１７の角部分を面取りした形状としたり、図４に示すように、プラグ１２Ｂのハウジング４Ａの中央側にあるかしめ溝１３Ｂの側壁１４ｂを、軸線Ｘに対し直行させるのではなく、軸線Ｘに対し開口１０側（すなわちハウジング４Ａの径方向Ｙ）に７０°にて傾斜させた形状とし、ハウジング４Ａの開口端１１Ａをかかるかしめ溝１３Ｂに対応させた形状に変形するようかしめたりできる。

また、プラグ１２（１２Ａ、１２Ｂ）は、上記したアルミニウム製とする以外には、鉄よりも硬度及び比重の小さい、アルミニウム合金製、チタン合金製又はマグネシウム合金製とすることが好ましい。なお、選定される金属材料の組成、含有率、組み合わせ等は、ガス発生器に所望される性能に応じて適宜変更することができる。

更に、かしめ溝１３（１３Ａ、１３Ｂ）の深さＤは、プラグ１２（１２Ａ、１２Ｂ）の径Ｗ２の０．０２〜０．３５倍の範囲にあることが好ましい。なぜなら、かしめ溝１３（１３Ａ、１３Ｂ）の深さＤが、プラグ１２（１２Ａ、１２Ｂ）の径Ｗ２の０．３５倍を超える場合には、プラグ１２（１２Ａ、１２Ｂ）のハウジング４（４Ａ）に対する係止力は向上するが、製造時にハウジング４（４Ａ）をプラグ１２（１２Ａ、１２Ｂ）にかしめる工程に要する時間が長くなり、生産性が低下する可能性があるからである。一方、かしめ溝１３（１３Ａ、１３Ｂ）の深さＤが、プラグ１２（１２Ａ、１２Ｂ）の径Ｗ２の０．０２倍未満の場合には、製造時にハウジング４（４Ａ）をプラグ１２（１２Ａ、１２Ｂ）にかしめる工程に要する時間は短くなり、生産性は向上するが、ハウジング４（４Ａ）のプラグ１２（１２Ａ、１２Ｂ）に係止する部分が小さくなり過ぎて、ハウジング４（４Ａ）のプラグ１２（１２Ａ、１２Ｂ）に対する係止力が不足してしまう可能性があるからである。

更にまた、かしめ溝１３（１３Ａ、１３Ｂ）の溝幅Ｗ１は、プラグ１２（１２Ａ、１２Ｂ）の径Ｗ２の０．０２〜０．２０倍の範囲にあることが好ましい。なぜなら、かしめ溝１３（１３Ａ、１３Ｂ）の溝幅Ｗ１が、プラグ１２（１２Ａ、１２Ｂ）の径Ｗ２の０．２０倍を超える場合には、プラグ１２（１２Ａ、１２Ｂ）が軸線方向Ｘに大きくなり過ぎて、ガス発生器１のコンパクト化が有効に図れなくなる可能性があるからである。一方、かしめ溝１３（１３Ａ、１３Ｂ）の溝幅Ｗ１が、プラグ１２（１２Ａ、１２Ｂ）の径Ｗ２の０.０２倍未満の場合には、ガス発生器１のコンパクト化を図ることはできるが、ハウジング４（４Ａ）のプラグ１２（１２Ａ、１２Ｂ）に係止する部分が小さくなり過ぎて、ハウジング４（４Ａ）のプラグ１２（１２Ａ、１２Ｂ）に対する係止力が不足してしまう可能性があるからである。

なお、ラプチャディスク５は、切り込みの入ったアルミ等の金属箔によって形成され、ガス発生室２内の防湿と内圧調整の役割を果たす。これによって、衝突時以外の期間においても、ガス発生室２内に湿気が流入するのを防ぐことができる。この切り込みは、衝突時にガスが発生した際、ラプチャディスク５が突き破られ、ガスが円滑にフィルタ室３に流入するように設けられたものである。また、フィルタ８は、例えば、メリヤス編み金網、クリンプ織り又は平織り金属線材の集合体とすることができる。

また、ガス発生剤７は、上述の非アジ化金属化合物を含有するガス発生剤７の他に、窒素有機化合物を含有するガス発生剤７を採用しても、安定した着火燃焼が可能である。窒素有機化合物を含有するガス発生剤７としては、テトラゾール系化合物、トリアゾール系化合物、アミド系化合物、グアニジン系化合物等の含窒素有機化合物を燃焼成分とするものを用いることができる。また、ガス発生剤７は、図示の如く、ペレット状のものとすることができるが、これに限定されず、ディスク状や、顆粒状、円柱状、中空円柱状のものであってもよい。

上記の図１に示すガス発生器１は、以下のようにして製造される。まず、ハウジング４の一方の端部に点火器９を取り付けて、ハウジング４の端部を縮径してかしめることで、点火器９を固定する。次いで、ガス発生室２内にクッション、ガス発生剤７、仕切り板６の順に取付け、仕切り板６が取り付けられた領域のハウジングを周状に縮径してかしめて、仕切り板６を固定する。そして、フィルタ室３にフィルタ８を収容してから、ハウジング４の他方の端部１１を、プラグ１２のかしめ溝１３に縮径してかしめることにより、ハウジングが密閉され、圧力容器となるガス発生器１が得られる。

なお、上述したところは、この発明の実施形態の一部を示したにすぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を相互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。例えば、図示例では、ガス発生器は、ハウジングの一端のみをプラグにより封止した構成を採用しているが、この発明に従うガス発生器は、これに限定されるものではなく、図示は省略するが、その両端をプラグにより封止した構成を採用することも可能である。

以上の説明から明らかなように、この発明によって、ガス発生器のプラグの構造及びその構成材料の適正化を図ることにより、圧力容器として充分な強度を維持しつつも、軽量化、コンパクト化を図ったガス発生器を提供することが可能となった。

１、１０１ガス発生器
２ガス発生室
３フィルタ室
４、１０４、４Ａハウジング
５ラプチャディスク
６仕切り板
７ガス発生剤
８フィルタ
９点火器
１０、１１０開口
１１、１１１、１１Ａ開口端
１２、１１２、１２Ａ、１２Ｂプラグ
１３、１１３、１３Ａ、１３Ｂかしめ溝
１４かしめ溝の側壁
１４ａ、１１４ａ、１４ｂハウジングの中央側にある側壁
１５仕切り板の孔
１６ガス放出孔
１７かしめ溝の溝底
Ｘハウジングの軸線
Ｙハウジングの径方向

Claims

少なくとも一端が開口した筒状のハウジングの開口にプラグを挿入し、該プラグのかしめ溝に前記開口側の端部を八方かしめにより縮径してかしめることにより、前記開口を封止したガス発生器であって、
前記ハウジングが鉄製であり、前記プラグを鉄より比重及び硬度の小さい金属で構成されており、前記ハウジングはガス発生室及びフィルタ室の直列２室構造を有し、前記かしめ溝は、プラグの周上に延びる矩形断面を有する線条溝であって、該かしめ溝を構成する側壁のうち、少なくともハウジング中央側の側壁は、ハウジングの軸線に対し直交又は、ハウジングの径方向内側に傾斜してなることを特徴とするガス発生器。
前記プラグは、アルミニウム製、アルミニウム合金製、チタン合金製又はマグネシウム合金製である、請求項１に記載のガス発生器。
前記かしめ溝の深さは、該プラグの径の０．０２〜０．３５倍の範囲にある、請求項１又は２に記載のガス発生器。
前記かしめ溝の溝幅は、該プラグの径の０．０２〜０．２０倍の範囲にある、請求項１
〜３のいずれか一項に記載のガス発生器。