JP6758329B2 - ガス発生器 - Google Patents

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Description

本発明は、乗員保護装置に組み込まれるガス発生器に関し、特に、自動車等に装備されるエアバッグ装置に組み込まれるガス発生器に関する。
従来、自動車等の乗員の保護の観点から、乗員保護装置であるエアバッグ装置が普及している。エアバッグ装置は、車両等衝突時に生じる衝撃から乗員を保護する目的で装備されるものであり、車両等衝突時に瞬時にエアバッグを膨張および展開させることにより、エアバッグがクッションとなって乗員の体を受け止めるものである。
ガス発生器は、このエアバッグ装置に組み込まれ、車両等衝突時にコントロールユニットからの通電によって点火器を発火し、点火器において生じる火炎によりガス発生剤を燃焼させて多量のガスを瞬時に発生させ、これによりエアバッグを膨張および展開させる機器である。
ガス発生器には、種々の構造のものが存在するが、運転席側エアバッグ装置に好適に利用されるガス発生器として、外形が短尺略円柱状のディスク型ガス発生器があり、サイドエアバッグ装置やカーテンエアバッグ装置、助手席側エアバッグ装置、ニーエアバッグ装置等に好適に利用されるガス発生器として、外形が長尺略円柱状のシリンダ型ガス発生器がある。
近年、ガス発生器においては、その軽量化や製造の容易化等の観点から、樹脂材料を原料としたインサート成形によって点火器をハウジングに固定する構造が採用される場合がある。具体的には、たとえばディスク型ガス発生器においては、一枚の金属製の板状部材をプレス加工等することによって底板部に開口部が形成されてなる有底筒状の下部側シェルを製作し、当該開口部を挿通するように点火器を配置し、これら点火器と下部側シェルとの間の空間に絶縁性の流動性樹脂材料を流し込んで固化させることにより樹脂成形体を形成し、形成した樹脂成形体を介して点火器を下部側シェルに固定する構造が採用されている。
当該構造が開示された文献としては、たとえば特開2001−165600号公報(特許文献1)や特開2010−173559号公報(特許文献2)、特表2012−504073号公報(特許文献3)等がある。
また、ガス発生器において、作動開始から早い段階で高いガス出力を得るためには、点火器で発生する熱粒子(すなわち火炎)を効率的にガス発生剤に(ガス発生剤と点火器との間に伝火薬が配置されている場合には当該伝火薬に)導くことが重要になる。そのため、点火薬が装填された点火器の略円柱状の点火部の周囲を取り囲むように何らかの部材を配置することにより、点火器にて発生する熱粒子の進行方向を絞り、これによって熱粒子に指向性が与えられる場合がある。
たとえば、上記特許文献2および3に開示のガス発生器においては、点火部の外周面のうちのほぼ全域が分厚い樹脂成形体によって覆われる構成とされており、この部分の樹脂成形体によって点火器にて発生する熱粒子の進行方向に指向性が与えられている。
特開2001−165600号公報 特開2010−173559号公報 特表2012−504073号公報
しかしながら、上記特許文献2および3に開示のガス発生器のように、点火部の外周面のうちのほぼ全域を分厚い樹脂成形体によって覆った場合には、点火器の作動時に生じる衝撃が当該樹脂成形体に直接的に加わることとなってしまい、その衝撃によって樹脂成形体自体あるいは当該樹脂成形体とこれが固着する部材との界面において亀裂が発生してしまうことが懸念される。当該亀裂は、その発生状況の如何によってガス発生器の動作に不具合を生じさせてしまう原因となる。
たとえば、発生した亀裂がガス発生器の外部にまで到達した場合には、ガス発生器の動作時においてハウジングの内部の空間とハウジングの外部の空間とが意図しない部分において連通してしまうことになり、ガス発生剤の燃焼状態が意図しないものとなってしまう不具合が誘発される。
その点、上記特許文献1に開示のガス発生器においては、点火部の外周面のうち、その下端側の部分のみが樹脂成形体によって覆われた構成が採用されているため、上述したような亀裂の発生が大幅に抑制できることになる。
しかしながら、このように構成した場合には、点火部の周囲が他の部材によって何ら覆われていない状態にあるため、点火器にて発生する熱粒子の進行方向に指向性が与えられることがなく、効率的に熱粒子をガス発生剤または伝火薬に導くことができなくなってしまい、結果として作動開始から早い段階で高いガス出力を得ることができなくなってしまう。
したがって、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、作動開始から早い段階で高いガス出力を得ることができるとともに、動作時における不具合の発生が防止できるガス発生器を提供することを目的とする。
本発明の第1の局面に基づいたガス発生器は、ハウジングと、点火器と、固定部とを備えている。上記ハウジングは、軸方向の端部を閉塞する天板部および底板部と、ガス噴出口が設けられた周壁部とによって構成された筒状の部材からなり、ガス発生剤が収容された燃焼室を内部に含んでいる。上記点火器には、上記ガス発生剤を燃焼させるための点火薬が装填されている。上記固定部は、上記点火器を上記底板部に固定しており、上記底板部には、開口部が設けられている。上記点火器は、上記点火薬が収容された点火室を規定する点火部と、上記点火薬を着火するために上記点火部に接続されるとともに上記開口部を挿通するように配置された端子ピンとを含んでいる。上記固定部は、上記開口部を閉塞するとともに、上記点火器と上記底板部との間の空間を充填するように設けられた樹脂成形体からなる。上記樹脂成形体は、上記点火部の外周面を取り囲む環状壁部を含んでいる。上記環状壁部は、上記点火部の外周面に固着して当該外周面を覆うように上記底板部側において周方向に連続して設けられた下部側被覆部と、上記点火部の外周面から距離をもって位置するように上記天板部側に設けられた上部側囲繞部とを有している。上記本発明の第1の局面に基づいたガス発生器は、上記環状壁部に外挿された外挿部品をさらに備えており、当該外挿部品は、上記点火部に面するように配置された伝火薬を収容するカップ状部材からなる。上記カップ状部材は、上記伝火薬の燃焼によって破裂または溶融する機械的強度が低い部材にて構成されている。上記環状壁部は、上記天板部側に向けて先細りする形状を有しており、上記カップ状部材の内周面は、上記上部側囲繞部を含む上記環状壁部の外周面の全面を覆ってこれに圧接触している。
上記本発明の第1の局面に基づいたガス発生器にあっては、上記点火部が、上端が閉塞しかつ下端が開口した略円筒状のカップ体と、上記カップ体の下端を閉塞するとともに上記端子ピンを支持する塞栓とを有していてもよい。その場合には、上記カップ体が、上記底板部側に位置しかつ上記塞栓に接触する接触部と、上記天板部側に位置しかつ上記点火室に面することで上記塞栓には接触しない非接触部とを含んでいてもよい。また、その場合には、上記下部側被覆部が、上記接触部の少なくとも一部を覆っているとともに、上記上部側囲繞部が、上記非接触部の少なくとも一部に面していることが好ましい。
上記本発明の第1の局面に基づいたガス発生器にあっては、上記環状壁部が、上記点火部の外周面と上記上部側囲繞部との間に形成された隙間の内部に位置するように、上記点火部の外周面に固着して当該外周面を覆うように上記天板部側において周方向に連続して設けられた上部側補助被覆部をさらに有していてもよい。
上記本発明の第1の局面に基づいたガス発生器にあっては、上記上部側囲繞部の表面にゲート痕が設けられていてもよい。
本発明の第2の局面に基づいたガス発生器は、ハウジングと、点火器と、固定部とを備えている。上記ハウジングは、軸方向の端部を閉塞する天板部および底板部と、ガス噴出口が設けられた周壁部とによって構成された筒状の部材からなり、ガス発生剤が収容された燃焼室を内部に含んでいる。上記点火器には、上記ガス発生剤を燃焼させるための点火薬が装填されている。上記固定部は、上記点火器を上記底板部に固定しており、上記底板部には、開口部が設けられている。上記点火器は、上記点火薬が収容された点火室を規定する点火部と、上記点火薬を着火するために上記点火部に接続されるとともに上記開口部を挿通するように配置された端子ピンとを含んでいる。上記固定部は、上記開口部を閉塞するとともに、上記点火器と上記底板部との間の空間を充填するように設けられた樹脂成形体からなる。上記樹脂成形体は、上記点火部の外周面を取り囲む環状壁部を含んでいる。上記環状壁部は、上記点火部の外周面に固着して当該外周面を覆うように上記底板部側において周方向に連続して設けられた下部側被覆部と、上記点火部の外周面に固着して当該外周面を覆うように上記天板部側において周方向に断続して設けられた上部側被覆部とを有している。上記本発明の第2の局面に基づいたガス発生器は、上記環状壁部に外挿された外挿部品をさらに備えており、当該外挿部品は、上記点火部に面するように配置された伝火薬を収容するカップ状部材からなる。上記カップ状部材は、上記伝火薬の燃焼によって破裂または溶融する機械的強度が低い部材にて構成されている。上記環状壁部は、上記天板部側に向けて先細りする形状を有しており、上記カップ状部材の内周面は、上記上部側被覆部を含む上記環状壁部の外周面の全面を覆ってこれに圧接触している。
上記本発明の第2の局面に基づいたガス発生器にあっては、上記点火部が、上端が閉塞しかつ下端が開口した略円筒状のカップ体と、上記カップ体の下端を閉塞するとともに上記端子ピンを支持する塞栓とを有していてもよい。その場合には、上記カップ体が、上記底板部側に位置しかつ上記塞栓に接触する接触部と、上記天板部側に位置しかつ上記点火室に面することで上記塞栓には接触しない非接触部とを含んでいてもよい。また、その場合には、上記下部側被覆部が、上記接触部の少なくとも一部を覆っているとともに、上記上部側被覆部が、上記非接触部の少なくとも一部を覆っていることが好ましい。
上記本発明の第2の局面に基づいたガス発生器にあっては、上記環状壁部が、周方向において分断された上記上部側被覆部の間に位置するように、上記点火部の外周面に固着して当該外周面を覆うように上記天板部側において周方向に断続して設けられた上部側補助被覆部をさらに有していてもよく、その場合には、上記上部側補助被覆部の径方向における厚みが、上記上部側被覆部の径方向における厚みよりも薄いことが好ましい。
上記本発明の第2の局面に基づいたガス発生器にあっては、上記上部側被覆部の表面にゲート痕が設けられていてもよい。
本発明によれば、作動開始から早い段階で高いガス出力を得ることができるとともに、動作時における不具合の発生が防止できるガス発生器とすることができる。
本発明の実施の形態1におけるガス発生器の概略図である。 図1に示すガス発生器の点火器近傍の構造を示す拡大模式断面図である。 図1に示すガス発生器の点火器近傍の構造を示す模式平面図である。 図1に示すガス発生器の動作後の点火器近傍の状態を示す模式断面図である。 図1に示すガス発生器の固定部の製造手順を示す模式断面図である。 第1変形例に係るガス発生器の点火器近傍の構造を示す拡大模式断面図である。 第1変形例に係るガス発生器の点火器近傍の構造を示す模式平面図である。 本発明の実施の形態2におけるガス発生器の概略図である。 図8に示すガス発生器の点火器近傍の構造を示す拡大模式断面図である。 図8に示すガス発生器の点火器近傍の構造を示す模式平面図である。 図8に示すガス発生器の動作後の点火器近傍の状態を示す模式断面図である。 図8に示すガス発生器の固定部の製造手順を示す模式断面図である。 第2変形例に係るガス発生器の点火器近傍の構造を示す拡大模式断面図である。 第2変形例に係るガス発生器の点火器近傍の構造を示す模式平面図である。 第3変形例に係るガス発生器の点火器近傍の構造を示す拡大模式断面図である。
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態は、自動車のステアリングホイール等に搭載されるエアバッグ装置に組み込まれるディスク型ガス発生器に本発明を適用したものである。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分に図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるガス発生器の概略図である。また、図2および図3は、それぞれ図1に示すガス発生器の点火器近傍の構造を示す拡大模式断面図および模式平面図である。まず、これら図1ないし図3を参照して、本実施の形態におけるガス発生器1Aの構成について説明する。
図1に示すように、本実施の形態におけるガス発生器1Aは、軸方向の一端部および他端部が閉塞された短尺略円筒状のハウジングを有しており、このハウジングの内部に設けられた収容空間に、内部構成部品としての固定部30、点火器40、エンハンサカップ50、伝火薬56、ガス発生剤61、下部側支持部材62、上部側支持部材63、クッション材64およびフィルタ70等が収容されることで構成されている。また、ハウジングの内部に設けられた収容空間には、上述した内部構成部品のうちのガス発生剤61が主として収容された燃焼室60が位置している。
短尺略円筒状のハウジングは、下部側シェル10と上部側シェル20とを含んでいる。下部側シェル10および上部側シェル20の各々は、たとえば圧延された金属製の板状部材をプレス加工することによって形成されたプレス成形品からなる。下部側シェル10および上部側シェル20を構成する金属製の板状部材としては、たとえばステンレス鋼や鉄鋼、アルミニウム合金、ステンレス合金等からなる金属板が利用され、好適には440[MPa]以上780[MPa]以下の引張応力が印加された場合にも破断等の破損が生じないいわゆる高張力鋼板が利用される。
下部側シェル10および上部側シェル20は、それぞれが有底略円筒状に形成されており、これらの開口面同士が向き合うように組み合わされて接合されることによってハウジングが構成されている。下部側シェル10は、底板部11と周壁部12とを有しており、上部側シェル20は、天板部21と周壁部22とを有している。これにより、ハウジングの軸方向の一端部および他端部は、それぞれ底板部11と天板部21とによって閉塞されている。なお、下部側シェル10と上部側シェル20との接合には、電子ビーム溶接やレーザー溶接、摩擦圧接等が好適に利用できる。
図1および図2に示すように、下部側シェル10の底板部11の中央部には、天板部21側に向かって突出する突状筒部13が設けられており、これにより下部側シェル10の底板部11の中央部には、窪み部14が形成されている。突状筒部13は、上述した固定部30を介して点火器40が固定される部位であり、窪み部14は、固定部30に雌型コネクタ部34を設けるためのスペースとなる部位である。
突状筒部13は、有底略円筒状に形成されており、その天板部21側に位置する軸方向端部には、平面視した状態において非点対称形状(たとえばD字状、樽型形状、長円形状等)の開口部15が設けられている。当該開口部15は、点火器40の一対の端子ピン42が挿通される部位である。
点火器40は、点火部41と、当該点火部41に接続された一対の端子ピン42とを含んでいる。点火部41は、その内部に、作動時において着火して燃焼することで火炎を発生させる点火薬46と、この点火薬46を着火させるための図示しない抵抗体(ブリッジワイヤ)とを有している。一対の端子ピン42は、点火薬46を着火させるために点火部41に接続されている。
より詳細には、図2に示すように、点火部41は、上端が閉塞しかつ下端が開口した略円筒状の部材からなるカップ体としてのスクイブカップ44と、当該スクイブカップ44の下端を閉塞する略円盤状の部材からなる塞栓43とを含んでおり、上述した点火薬46および抵抗体は、これらスクイブカップ44と塞栓43とによって規定される空間である点火室45に収容されている。
スクイブカップ44は、金属製の内側カップ44aおよび樹脂製の外側カップ44bが重ね合わされた二重構造を有しており、点火室45の上壁および側壁を構成している。塞栓43は、金属製の部材かなり、点火室45の下壁を構成している。また、スクイブカップ44の内側カップ44aの上壁を構成する部分には、スコア44a1が設けられている。
点火部41は、スクイブカップ44の下端に設けられた開口に塞栓43が内挿されることで構成されている。このため、スクイブカップ44の側壁は、塞栓43に接触する接触部Aと、点火室45に面することで塞栓43には接触しない非接触部Bとを有している。ここで、接触部Aは、ハウジングの底板部11側に位置しており、非接触部Bは、ハウジングの天板部21側に位置している。なお、スクイブカップ44と塞栓43とは、たとえば溶接等によって接合されている。
また、塞栓43は、一対の端子ピン42を支持している。具体的には、塞栓43の中央部には貫通孔が設けられており、当該貫通孔を挿通するように一対の端子ピン42の一方が挿入されて絶縁性の接合部43aによってこれが塞栓43に接合されており、塞栓43の下面の所定位置には、一対の端子ピン42の他方が溶接等によって接合されている。なお、絶縁性の接合部43aの具体的な材質としては、ガラスまたは樹脂等が挙げられる。
上記一対の端子ピン42のうちの一方の、点火室45内に位置する先端部分には、塞栓43との間を連結するように上述した抵抗体が取付けられており、当該抵抗体を囲むようにまたはこの抵抗体に近接するように点火薬46が位置している。
ここで、抵抗体としては、一般にニクロム線やプラチナおよびタングステンを含む合金製の抵抗線等が用いられ、点火薬としては、一般にZPP(ジルコニウム・過塩素酸カリウム)、ZWPP(ジルコニウム・タングステン・過塩素酸カリウム)、鉛トリシネート等が用いられる。
衝突を検知した際には、端子ピン42を介して抵抗体に所定量の電流が流れる。抵抗体に所定量の電流が流れることにより、抵抗体においてジュール熱が発生し、点火薬46が燃焼を開始する。燃焼により生じた高温の火炎は、点火薬46を収納しているスクイブカップ44がスコア44a1を起点に破裂することで外部に流出する。抵抗体に電流が流れてから点火器40が作動するまでの時間は、抵抗体にニクロム線を利用した場合には一般に2ミリ秒以下である。
図1および図2に示すように、点火器40は、突状筒部13に設けられた開口部15に端子ピン42が挿通するように下部側シェル10の内側から挿入された状態で底板部11に取付けられている。具体的には、底板部11に設けられた突状筒部13の周囲には、樹脂材料からなる固定部30が設けられており、点火器40は、当該固定部30によって保持されることにより、底板部11に固定されている。
固定部30は、下部側シェル10の底板部11に設けられた開口部15を閉塞するとともに、下部側シェル10の底板部11と点火器40との間の空間を充填するように設けられた樹脂成形体からなる。より詳細には、固定部30は、型を用いた射出成形(より特定的にはインサート成形)によって形成されるものであり、底板部11に設けられた開口部15を経由して底板部11の内表面の一部から外表面の一部にまで達するように絶縁性の流動性樹脂材料を底板部11に付着させてこれを固化させることによって形成されている。
点火器40は、固定部30の成形の際に、開口部15に端子ピン42が挿通するように下部側シェル10の内側から挿入された状態とされ、この状態において点火器40と下部側シェル10との間の空間を充填するように上述した流動性樹脂材料が流し込まれることにより、固定部30を介して底板部11に固定される。
射出成形によって形成される固定部30の原料としては、硬化後において耐熱性や耐久性、耐腐食性等に優れた樹脂材料が好適に選択されて利用される。その場合、エポキシ樹脂等に代表される熱硬化性樹脂に限られず、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂(たとえばナイロン6やナイロン66等)、ポリプロピレンスルフィド樹脂、ポリプロピレンオキシド樹脂等に代表される熱可塑性樹脂を利用することも可能である。これら熱可塑性樹脂を原料として選択する場合には、成形後において固定部30の機械的強度を確保するためにこれら樹脂材料にガラス繊維等をフィラーとして含有させることが好ましい。しかしながら、熱可塑性樹脂のみで十分な機械的強度が確保できる場合には、上述の如くのフィラーを添加する必要はない。
固定部30は、下部側シェル10の底板部11の内表面の一部を覆う内側固定部31と、下部側シェル10の底板部11の外表面の一部を覆う外側固定部32と、下部側シェル10の底板部11に設けられた開口部15内に位置し、上記内側固定部31および外側固定部32にそれぞれ連続する連結部33とを有している。
固定部30は、内側固定部31、外側固定部32および連結部33のそれぞれの底板部11側の表面において底板部11に固着している。また、固定部30は、点火器40の点火部41の下方端寄りの部分の側面および下面と、点火器40の端子ピン42の上方端寄りの部分の表面とにそれぞれ固着している。
これにより、開口部15は、端子ピン42と固定部30とによって完全に埋め込まれた状態となり、当該部分におけるシール性が確保されることでハウジングの内部の空間の気密性が確保されている。なお、開口部15は、上述したように平面視非点対称形状に形成されているため、当該開口部15を連結部33で埋め込むことにより、これら開口部15および連結部33は、固定部30が底板部11に対して回転してしまうことを防止する回り止め機構としても機能する。
ここで、図2および図3に示すように、内側固定部31は、点火部41のスクイブカップ44の外周面を取り囲む環状壁部35を含んでいる。また、当該環状壁部35は、底板部11側に位置する下部側被覆部36と、天板部21側に位置する上部側被覆部37とを有している。これら部分の詳細については、後述することとする。
図1および図2に示すように、固定部30の外側固定部32の外部に面する部分には、雌型コネクタ部34が形成されている。この雌型コネクタ部34は、点火器40とコントロールユニット(不図示)とを結線するためのハーネスの雄型コネクタ(図示せず)を受け入れるための部位であり、下部側シェル10の底板部11に設けられた窪み部14内に位置している。この雌型コネクタ部34内には、点火器40の端子ピン42の下方端寄りの部分が露出して配置されている。雌型コネクタ部34には、雄型コネクタが挿し込まれ、これによりハーネスの芯線と端子ピン42との電気的導通が実現される。
また、固定部30によって覆われることとなる部分の底板部11の表面の所定位置に予め接着剤層が設けられてなる下部側シェル10を用いて上述した射出成形を行なうこととしてもよい。当該接着剤層は、上記底板部11の所定位置に予め接着剤を塗布してこれを硬化させておくことにより、その形成が可能である。
このようにすれば、底板部11と固定部30との間に硬化した接着剤層が位置することになるため、樹脂成形体からなる固定部30をより強固に底板部11に固着させることが可能になる。したがって、底板部11に設けられた開口部15を囲うように上記接着剤層を周方向に沿って環状に設けることとすれば、当該部分においてより高いシール性を確保することが可能になる。
ここで、底板部11に予め塗布しておく接着剤としては、硬化後において耐熱性や耐久性、耐腐食性等に優れた樹脂材料を原料として含むものが好適に利用され、たとえばシアノアクリレート系樹脂やシリコーン系樹脂を原料として含むものが特に好適に利用される。なお、上述の樹脂材料以外にも、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、尿素系樹脂、ポリエステル系樹脂、アルキド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン系樹脂、アクリロニトリルスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネイト系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリブチレンテレフタラート系樹脂、ポリエチレンテレフタラート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリフェニレンスルファイド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、液晶ポリマー、スチレン系ゴム、オレフィン系ゴム等を含むものが、上述した接着剤として利用可能である。
図1に示すように、底板部11には、突状筒部13、固定部30および点火器40を覆うようにカップ状部材としてのエンハンサカップ50が組付けられている。エンハンサカップ50は、底板部11側の端部が開口した有底略円筒形状を有しており、内部に伝火薬56が収容された伝火室55を含んでいる。エンハンサカップ50は、その内部に設けられた伝火室55が点火器40の点火部41に面することとなるように、ガス発生剤61が収容された燃焼室60内に向けて突出して位置するように配置されている。
エンハンサカップ50は、上述した伝火室55を規定する頂壁部51および側壁部52と、側壁部52の開口端側の部分から径方向外側に向けて延設された延設部53とを有している。延設部53は、下部側シェル10の底板部11の内表面に沿って延びるように形成されている。具体的には、延設部53は、突状筒部13が設けられた部分およびその近傍における底板部11の内底面の形状に沿うように曲成された形状を有しており、その径方向外側の部分にフランジ状に延出する先端部54を含んでいる。
延設部53の先端部54は、ハウジングの軸方向に沿って底板部11と下部側支持部材62との間に配置されており、これによりハウジングの軸方向に沿って底板部11と下部側支持部材62とによって挟み込まれている。ここで、下部側支持部材62は、その上方に配置されたガス発生剤61、クッション材64、上部側支持部材63および天板部21によって底板部11側に向けて押し付けられた状態にあるため、エンハンサカップ50は、その延設部53の先端部54が下部側支持部材62によって底板部11側に向けて押し付けられた状態となり、底板部11に対して固定されることになる。
また、エンハンサカップ50の側壁部52の下端は、固定部30の環状壁部35を含む内側固定部31に軽圧入されている。これにより、エンハンサカップ50の側壁部52の内周面と、固定部30の環状壁部35を含む内側固定部31の外周面とは、圧接した状態にある。すなわち、エンハンサカップ50は、環状壁部35を含む内側固定部31に外挿された外挿部品に該当し、当該内側固定部31に摩擦係合している。
これは、伝火薬56が収容されたエンハンサカップ50を下部側シェル10を含むサブアセンブリに組付けるに際して、伝火薬56が零れ落ちないように、その天地が逆にされた状態で組付けが行われるが、その後、ガス発生剤61やフィルタ70等を当該サブアセンブリに組付けるために、さらにその天地が逆になるようにひっくり返される際に、上記サブアセンブリに組付けられたエンハンサカップ50が当該サブアセンブリから脱落しないようにするための工夫である。
エンハンサカップ50は、頂壁部51および側壁部52のいずれにも開口を有しておらず、その内部に設けられた伝火室55を取り囲んでいる。このエンハンサカップ50は、点火器40が作動することによって伝火薬56が着火された場合に伝火室55内の圧力上昇や発生した熱の伝導に伴って破裂または溶融するものであり、その機械的強度は比較的低いものが使用される。
そのため、エンハンサカップ50としては、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属製の部材や、エポキシ樹脂等に代表される熱硬化性樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂(たとえばナイロン6やナイロン66等)、ポリプロピレンスルフィド樹脂、ポリプロピレンオキシド樹脂等に代表される熱可塑性樹脂等の樹脂製の部材からなるものが好適に利用される。
なお、エンハンサカップ50としては、このようなものの他にも、鉄や銅等に代表されるような機械的強度の高い金属製の部材からなり、その側壁部52に開口を有し、当該開口を閉鎖するようにシールテープが貼着されたもの等を利用することも可能である。
伝火室55に充填された伝火薬56は、点火器40が作動することによって生じた火炎によって点火され、燃焼することによって熱粒子を発生する。伝火薬56としては、ガス発生剤61を確実に燃焼開始させることができるものであることが必要であり、一般的には、B/KNO、B/NaNO、Sr(NO等に代表される金属粉/酸化剤からなる組成物や水素化チタン/過塩素酸カリウムからなる組成物、B/5−アミノテトラゾール/硝酸カリウム/三酸化モリブデンからなる組成物等が用いられる。伝火薬56は、粉状のものや、バインダによって所定の形状に成形されたもの等が利用される。バインダによって成形された伝火薬56の形状としては、たとえば顆粒状、円柱状、シート状、球状、単孔円筒状、多孔円筒状、タブレット状など種々の形状がある。
ハウジングの内部の空間のうち、上述したエンハンサカップ50が配置された部分を取り巻く空間には、ガス発生剤61が収容された燃焼室60が位置している。具体的には、上述したように、エンハンサカップ50は、ハウジングの内部に形成された燃焼室60内に突出して配置されており、このエンハンサカップ50の側壁部52の外表面に面する部分に設けられた空間ならびに頂壁部51の外表面に面する部分に設けられた空間が燃焼室60として構成されている。
また、ガス発生剤61が収容された燃焼室60をハウジングの径方向に取り巻く空間には、ハウジングの内周に沿ってフィルタ70が配置されている。フィルタ70は、円筒状の形状を有しており、その中心軸がハウジングの軸方向と実質的に合致するように配置されている。
ガス発生剤61は、点火器40が作動することによって生じた熱粒子によって着火されて燃焼することでガスを発生させる薬剤である。ガス発生剤61としては、非アジド系ガス発生剤を用いることが好ましく、一般に燃料と酸化剤と添加剤とを含む成形体として構成される。燃料としては、たとえばトリアゾール誘導体、テトラゾール誘導体、グアニジン誘導体、アゾジカルボンアミド誘導体、ヒドラジン誘導体等またはこれらの組み合わせが利用される。具体的には、たとえばニトログアニジンや硝酸グアニジン、シアノグアニジン、5−アミノテトラゾール等が好適に利用される。また、酸化剤としては、たとえば塩基性硝酸銅等の塩基性硝酸塩や、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アンモニアから選ばれたカチオンを含む硝酸塩等が利用される。硝酸塩としては、たとえば硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等が好適に利用される。また、添加剤としては、バインダやスラグ形成剤、燃焼調整剤等が挙げられる。バインダとしては、たとえばカルボキシメチルセルロースの金属塩、ステアリン酸塩等の有機バインダや、合成ヒドロタルサイト、酸性白土等の無機バインダが好適に利用可能である。スラグ形成剤としては、窒化珪素、シリカ、酸性白土等が好適に利用可能である。また、燃焼調整剤としては、金属酸化物、フェロシリコン、活性炭、グラファイト等が好適に利用可能である。
ガス発生剤61の成形体の形状には、顆粒状、ペレット状、円柱状等の粒状のもの、ディスク状のものなど様々な形状のものがある。また、円柱状のものでは、成形体内部に貫通孔を有する有孔状(たとえば単孔筒形状や多孔筒形状等)の成形体も利用される。これらの形状は、ガス発生器1Aが組み込まれるエアバッグ装置の仕様に応じて適宜選択されることが好ましく、たとえばガス発生剤61の燃焼時においてガスの生成速度が時間的に変化する形状を選択するなど、仕様に応じた最適な形状を選択することが好ましい。また、ガス発生剤61の形状の他にもガス発生剤61の線燃焼速度、圧力指数などを考慮に入れて成形体のサイズや充填量を適宜選択することが好ましい。
フィルタ70は、たとえばステンレス鋼や鉄鋼等の金属線材を巻き回して焼結したものや、金属線材を編み込んだ網材をプレス加工することによって押し固めたもの、あるいは孔あき金属板を巻き回したもの等が利用される。ここで、網材としては、具体的にはメリヤス編みの金網や平織りの金網、クリンプ織りの金属線材の集合体等が利用される。また、孔あき金属板としては、たとえば、金属板に千鳥状に切れ目を入れるとともにこれを押し広げて孔を形成して網目状に加工したエキスパンドメタルや、金属板に孔を穿つとともにその際に孔の周縁に生じるバリを潰すことでこれを平坦化したフックメタル等が利用される。この場合において、形成される孔の大きさや形状は、必要に応じて適宜変更が可能であり、同一金属板上において異なる大きさや形状の孔が含まれていてもよい。なお、金属板としては、たとえば鋼板(マイルドスチール)やステンレス鋼板が好適に利用でき、またアルミニウム、銅、チタン、ニッケルまたはこれらの合金等の非鉄金属板を利用することもできる。
フィルタ70は、燃焼室60にて発生したガスがこのフィルタ70中を通過する際に、ガスが有する高温の熱を奪い取ることによってガスを冷却する冷却手段として機能するとともに、ガス中に含まれる残渣(スラグ)等を除去する除去手段としても機能する。したがって、ガスを十分に冷却しかつ残渣が外部に放出されないようにするためには、燃焼室60内にて発生したガスが確実にフィルタ70中を通過するようにすることが必要である。
燃焼室60のうち、底板部11側に位置する端部近傍には、下部側支持部材62が配置されている。下部側支持部材62は、底部に開口が設けられた有底円筒状の形状を有しており、フィルタ70と底板部11との境目部分を覆うように、これらフィルタ70と底板部11とに実質的に宛がわれて配置されている。これにより、下部側支持部材62は、燃焼室60の上記端部近傍において、底板部11とガス発生剤61との間に位置している。
当該下部側支持部材62は、作動時において、燃焼室60にて発生したガスが、フィルタ70の下端と底板部11との間の隙間からフィルタ70の内部を経由することなく流出してしまうことを防止するための流出防止手段である。下部側支持部材62は、たとえば金属製の板状部材をプレス加工等することによって形成されたものであり、好適には普通鋼や特殊鋼等の鋼板(たとえば、冷間圧延鋼板やステンレス鋼板等)からなる部材にて構成される。
燃焼室60のうち、天板部21側に位置する端部には、上部側支持部材63が配置されている。上部側支持部材63は、有底円筒状の形状を有しており、フィルタ70と天板部21との境目部分を覆うように、これらフィルタ70と天板部21とに宛がわれて配置されている。これにより、上部側支持部材63は、燃焼室60の上記端部近傍において、天板部21とガス発生剤61との間に位置している。
当該上部側支持部材63は、作動時において、燃焼室60にて発生したガスが、フィルタ70の上端と天板部21との間の隙間からフィルタ70の内部を経由することなく流出してしまうことを防止するための流出防止手段である。上部側支持部材63は、下部側支持部材62と同様に、たとえば金属製の板状部材をプレス加工等することによって形成されたものであり、好適には普通鋼や特殊鋼等の鋼板(たとえば、冷間圧延鋼板やステンレス鋼板等)からなる部材にて構成される。
この上部側支持部材63の内部には、燃焼室60に収容されたガス発生剤61に接触するように環状形状のクッション材64が配置されている。これにより、クッション材64は、燃焼室60の天板部21側の部分において天板部21とガス発生剤61との間に位置することになり、ガス発生剤61を底板部11側に向けて押圧している。
このクッション材64は、成形体からなるガス発生剤61が振動等によって粉砕されてしまうことを防止する目的で設けられるものであり、好適にはセラミックスファイバの成形体やロックウール、発泡樹脂(たとえば発泡シリコーン、発泡ポリプロピレン、発泡ポリエチレン等)、クロロプレンおよびEPDMに代表されるゴム等からなる部材にて構成される。
フィルタ70に対面する部分の上部側シェル20の周壁部22には、複数のガス噴出口23が設けられている。この複数のガス噴出口23は、フィルタ70を通過したガスをハウジングの外部に導出するためのものである。
また、上部側シェル20の周壁部22の内周面には、上記複数のガス噴出口23を閉鎖するように金属製のシールテープ24が貼り付けられている。このシールテープ24としては、片面に粘着部材が塗布されたアルミニウム箔等が利用でき、当該シールテープ24によって燃焼室60の気密性が確保されている。
次に、図1を参照して、上述した本実施の形態におけるガス発生器1Aの動作について説明する。
本実施の形態におけるガス発生器1Aが搭載された車両が衝突した場合には、車両に別途設けられた衝突検知手段によって衝突が検知され、これに基づいて車両に別途設けられたコントロールユニットからの通電によって点火器40が作動する。点火器40が作動することにより、点火部41に収容された点火薬46が着火し、これに伴って点火部41を覆うスクイブカップ44が破裂する。
伝火室55に収容された伝火薬56は、点火器40が作動することによって生じた火炎によって点火されて燃焼し、多量の熱粒子を発生させる。この伝火薬56の燃焼によってエンハンサカップ50は破裂または溶融し、上述した熱粒子が燃焼室60へと流れ込む。
流れ込んだ熱粒子により、燃焼室60に収容されたガス発生剤61が着火されて燃焼し、多量のガスを発生させる。燃焼室60にて発生したガスは、フィルタ70の内部を通過し、その際、フィルタ70によって熱が奪われて冷却されるとともに、ガス中に含まれるスラグがフィルタ70によって除去されてハウジングの外周縁部に流れ込む。
ハウジングの内圧の上昇に伴い、上部側シェル20のガス噴出口23を閉塞していたシールテープ24による封止が破られ、ガス噴出口23を介してガスがハウジングの外部へと噴出される。噴出されたガスは、ガス発生器1Aに隣接して設けられたエアバッグの内部に導入され、エアバッグを膨張および展開する。以上により、ガス発生器1Aの動作が完了する。
次に、特に図2および図3を参照して、本実施の形態におけるガス発生器1Aの点火器40近傍の構成について詳説する。
図2および図3を参照して、上述したように、本実施の形態におけるガス発生器1Aにおいては、樹脂成形体からなる固定部30の内側固定部31が、点火部41のスクイブカップ44の外周面を取り囲む環状壁部35を含んでおり、当該環状壁部35が、底板部11側に位置する下部側被覆部36と、天板部21側に位置する上部側被覆部37とを有している。
下部側被覆部36は、点火部41のスクイブカップ44の外周面に固着して当該外周面を覆うように底板部11側において周方向に連続して設けられている。すなわち、下部側被覆部36は、周方向に沿って途切れることのない環状板形状を有している。これにより、スクイブカップ44の外周面のうちの底板部11側の部分は、当該下部側被覆部36によって完全に覆われた状態にある。
一方、上部側被覆部37は、点火部41のスクイブカップ44の外周面に固着して当該外周面を覆うように天板部21側において周方向に断続して設けられている。すなわち、上部側被覆部37は、周方向に沿って一部が途切れた状態にある略環状板形状を有している。これにより、スクイブカップ44の外周面のうちの天板部21側の部分は、当該上部側被覆部37によってその一部が覆われるとともに残部が露出した状態にある。なお、上部側被覆部37が周方向において途切れた部分に位置する下部側被覆部36の上面は、略平面状に構成されている。
ここで、下部側被覆部36は、スクイブカップ44の接触部Aの一部を覆うように設けられており、上部側被覆部37は、スクイブカップ44の非接触部Bの一部を覆うように設けられている。なお、本実施の形態においては、接触部Aと非接触部Bとの境界が、下部側被覆部36と上部側被覆部37との境界よりも天板部21側に配置されているため、下部側被覆部36のすべての部分が接触部Aを覆うように設けられており、上部側被覆部37の底板部11側の部分が接触部Aを覆うとともに、上部側被覆部37の天板部21側の部分が非接触部Bを部分的に覆うように設けられている。
このように構成することにより、ガス発生器1Aの動作時において、点火器40が作動することによって生じる衝撃により、樹脂成形体からなる固定部30自体や当該固定部30とこれが固着する部材である下部側シェル10および点火器40(特に点火器40)との間の界面において、ガス発生器1Aの動作に不具合をもたらすような意図しない亀裂が発生することが防止できるとともに、点火器40にて発生する熱粒子の進行方向に指向性を与えることができる。以下、その理由について詳細に説明する。
図4は、図1に示すガス発生器の動作後の点火器近傍の状態を示す模式断面図である。上述したように、点火器40の作動時においては、点火薬46が燃焼を開始することでスクイブカップ44がスコア44a1を起点に破裂する。その際、点火室45の内部の圧力は大幅に上昇しているため、スクイブカップ44の破裂部分は、径方向外側に向けて開くことになり、その結果、ガス発生器1Aの動作後においては、図4に示す如くの状態となる。
このとき、スクイブカップ44の破裂部分は、上述した点火室45の内部の圧力を受けて変形するため、その変形の基点は、スクイブカップ44の接触部Aと非接触部Bとの境界近傍となる。したがって、スクイブカップ44は、その非接触部Bにおいて強い衝撃を受けることになる。
ここで、上述したように、スクイブカップ44の非接触部Bは、固定部30の環状壁部35のうちの周方向に断続して設けられた上部側被覆部37によって部分的に覆われている。そのため、非接触部Bに加わった衝撃は、当該上部側被覆部37にも加わることになるが、当該上部側被覆部37が周方向に沿って途切れているため、分断された状態にある個々の上部側被覆部37は、弾性的に変形することが可能であり、当該衝撃を吸収することができる。
したがって、上記構成を採用することにより、点火器40の作動時に生じる衝撃を、分断された状態にある個々の上部側被覆部37が弾性的に変形することで吸収することができるため、当該上部側被覆部37を含む固定部30に大きな亀裂が発生することがなくなる。なお、仮に上部側被覆部を周方向に連続する分厚い壁にて構成した場合には、当該上部側被覆部が殆ど弾性的に変形することができなくなってしまうため、点火器の作動時に生じる衝撃を十分に吸収することができず、当該上部側被覆部を含む固定部に大きな亀裂が発生してしまう可能性が高まる。
また、上記構成を採用することにより、スクイブカップ44の外周面が、分断された状態にある上部側被覆部37によって覆われた状態にあるため、スクイブカップ44の破裂部分が径方向外側に向けて大きく開くことが抑制できることになり、点火器40にて発生する熱粒子の進行方向を天板部21側に向かう方向に絞ることができる。そのため、点火器40にて発生する熱粒子の進行方向に指向性を与えることが可能になる。
以上により、本実施の形態におけるガス発生器1Aとすることにより、点火器40にて発生する熱粒子の進行方向に指向性を与えることができるため、作動開始から早い段階で高いガス出力を得ることが可能になるとともに、固定部30に大きな亀裂が発生することがなくなるため、動作時における不具合の発生が防止可能になる。
また、本実施の形態におけるガス発生器1Aにおいては、環状壁部35の下部側被覆部36の外径と上部側被覆部37の外径とが概ね同じに構成されているとともに、環状壁部35を除く部分の内側固定部31の外径が、これら下部側被覆部36の外径および上部側被覆部37の外径と概ね同じに構成されている。これにより、環状壁部35を含む内側固定部31の外周面が、略円周面にて構成されることになる。
このように構成した場合には、当該内側固定部31に圧入されるエンハンサカップ50の圧入しろが、上部側被覆部37を設けない場合に比べて、上部側被覆部37が設けられた分だけエンハンサカップ50の軸方向に沿って長く構成できるため、エンハンサカップ50の内側固定部31に対する組付強度を高めることができる。したがって、エンハンサカップ50を下部側シェル10を含むサブアセンブリに組付けた後であって当該エンハンサカップ50をさらに下部側シェル10に対して固定するまでの間において、エンハンサカップ50が脱落しまうこと(たとえば、上述したワークの天地を逆さまにひっくり返す作業を行なう際や、工程間の搬送時においてワーク全体に傾きが生じた場合等において、エンハンサカップ50が脱落してしまうこと)が効果的に抑制できることにもなる。
なお、上述したエンハンサカップ50の圧入をより容易にかつ確実に行なうために、環状壁部35を含む内側固定部31のエンハンサカップ50が圧入される部分の外形は、天板部21側に向けて僅かに先細りするテーパ形状とすることが好ましい。その場合には、上述した環状壁部35を含む内側固定部31の外周面は、厳密な意味においては円錐面にて構成されることになる。
また、エンハンサカップ50の内側固定部31への組付強度を高める観点からは、エンハンサカップ50の側壁部52の内周面が、上部側被覆部37の外周面および下部側被覆部36の外周面のみならず、下部側被覆部36よりも底板部11側に位置する部分の内側固定部31の外周面の少なくとも一部にも圧接されることとなるように、圧入しろが確保されていることが好ましい。
図5は、図1に示すガス発生器の固定部の製造手順を示す模式断面図である。上述したように、固定部30は、型を用いた射出成形(より特定的にはインサート成形)によって形成された樹脂成形体からなり、当該固定部30の形成に際しては、図5に示す如くの射出成形用の上側金型100および下側金型101が利用される。
具体的には、まず、予めプレス成形することで製造された下部側シェル10に対して、上側金型100および下側金型101がセットされる。その際、上側金型100のセットに先立って下側金型101がセットされ、下部側シェル10の突状筒部13に設けられた開口部15に端子ピン42が挿通するように、下部側シェル10の内側から、予め製造された点火器40が下側金型101にセットされる。これにより、上側金型100および下側金型101の内部には、固定部30に対応した形状のキャビティCが形成されることになる。
この状態で上側金型100に設けられた流動性樹脂材料の注入用のゲート100aを介してキャビティCに流動性樹脂材料が流し込まれ、その後、流し込んだ流動性樹脂材料が固化することにより、固定部30が形成されることになる。これにより、下部側シェル10の底板部11と点火器40との間の空間が固定部30によって充填されて点火器40が下部側シェル10に固定される。当該固定部30の形成後においては、上側金型100および下側金型101のセットが解除される。
ここで、ゲート100aは、図示するように、固定部30のうちの環状壁部35に設けられた上部側被覆部37の表面(より好ましくは、組付け後において、分断された状態にある上部側被覆部37の各々の天板部21側に位置することとなる上面)に配置されることが好ましい。なお、そのように構成した場合には、図に示すように、分断された状態にある上部側被覆部37の各々の表面に、ゲート痕37aが設けられることになる。
このように構成した場合には、点火器40の作動時において固定部30に亀裂が発生することをさらに効果的に防止することができる。これは、射出成形の際に、複数のゲート100aから同時に流し込まれた流動性樹脂材料のキャビティCの内部における接触部が、隣り合う上部側被覆部37間に対応する部分の下部側被覆部36に位置することになり、分断された状態にある上部側被覆部37の各々には、当該接触部が位置しないことになるためである。
すなわち、当該接触部は、他の部分に比べて強度が低下し易い部分であるため、これが点火器40の作動時において強い衝撃を受ける上部側被覆部37に位置した場合には、当該上部側被覆部37に亀裂が生じ易くなる。しかしながら、上記構成を採用することにより、当該接触部が点火器40の作動時において比較的弱い衝撃しか受けない下部側被覆部36に位置することになるため、下部側被覆部36および上部側被覆部37を含む環状壁部35の全体において亀裂が発生することが効果的に防止できることになる。
(第1変形例)
図6および図7は、それぞれ上述した本実施の形態に基づいた第1変形例に係るガス発生器の点火器近傍の構造を示す拡大模式断面図および模式平面図である。以下、これら図6および図7を参照して、第1変形例に係るガス発生器1Bについて説明する。
図6および図7に示すように、第1変形例に係るガス発生器1Bは、上述したガス発生器1Aと比較した場合に、固定部30に設けられた環状壁部35が、下部側被覆部36および上部側被覆部37に加えて、上部側補助被覆部39をさらに含んでいる点においてのみ相違している。
具体的には、上部側補助被覆部39は、周方向において分断された上部側被覆部37の間に位置するように設けられている。上部側補助被覆部39の軸方向における長さは、上部側被覆部37の軸方向における長さよりも短く構成されており、また、上部側補助被覆部39の径方向における厚みは、上部側被覆部37の径方向における厚みよりも薄く構成されている。ここで、上部側補助被覆部39は、スクイブカップ44の非接触部Bの一部を覆うように設けられている。なお、上部側被覆部37が周方向において途切れた部分に位置する下部側被覆部36の上面は、略平面状に構成されている。
上部側補助被覆部39は、上部側被覆部37と同様に、ガス発生器1Bの動作時において点火器40が作動することによって発生する衝撃を受け止めて吸収するように設けられた部位ではあるが、その厚みは十分に薄く構成されている。そのため、当該上部側補助被覆部39を設けた場合にも、周方向において分断された上部側被覆部37の各々の弾性変形のし易さが大幅に損なわれることはない。
したがって、このように構成した場合にも、上述したガス発生器1Aとした場合と同様の効果が得られることになり、作動開始から早い段階で高いガス出力を得ることが可能になるとともに、動作時における不具合の発生が防止可能になる。
(実施の形態2)
図8は、本発明の実施の形態2におけるガス発生器の概略図である。また、図9および図10は、それぞれ図8に示すガス発生器の点火器近傍の構造を示す拡大模式断面図および模式平面図である。まず、これら図8ないし図10を参照して、本実施の形態におけるガス発生器1Cの構成について説明する。
図8ないし図10に示すように、本実施の形態におけるガス発生器1Cは、上述した実施の形態1におけるガス発生器1Aと比較した場合に、固定部30に設けられた環状壁部35の構成においてのみ相違している。
具体的には、図9および図10に示すように、本実施の形態におけるガス発生器1Cにおいては、樹脂成形体からなる固定部30の内側固定部31に設けられた環状壁部35が、底板部11側に位置する下部側被覆部36と、天板部21側に位置する上部側囲繞部38とを有している。
下部側被覆部36は、点火部41のスクイブカップ44の外周面に固着して当該外周面を覆うように底板部11側において周方向に連続して設けられている。すなわち、下部側被覆部36は、周方向に沿って途切れることのない環状板形状を有している。これにより、スクイブカップ44の外周面のうちの底板部11側の部分は、当該下部側被覆部36によって完全に覆われた状態にある。
一方、上部側囲繞部38は、点火部41のスクイブカップ44の外周面から距離をもって位置するように天板部21側において周方向に連続して設けられている。すなわち、上部側囲繞部38は、周方向に沿って途切れることのない環状板形状を有しているものの、当該上部側囲繞部38は、スクイブカップ44の外周面に固着していない。これにより、スクイブカップ44の外周面のうちの天板部21側の部分は露出した状態にあり、上部側囲繞部38とスクイブカップ44との間には、隙間Gが形成されている。なお、隙間Gを規定する部分の下部側被覆部36の上面は、略平面状に構成されている。
ここで、下部側被覆部36は、スクイブカップ44の接触部Aの一部を覆うように設けられており、上部側囲繞部38は、スクイブカップ44の非接触部Bの一部に面するように設けられている。なお、本実施の形態においては、接触部Aと非接触部Bとの境界が、下部側被覆部36と上部側囲繞部38との境界よりも天板部21側に配置されているため、下部側被覆部36のすべての部分が接触部Aを覆うように設けられており、上部側囲繞部38の底板部11側の部分が接触部Aに面するとともに、上部側囲繞部38の天板部21側の部分が非接触部Bに面するように設けられている。
このように構成することにより、ガス発生器1Cの動作時において、点火器40が作動することによって生じる衝撃により、樹脂成形体からなる固定部30自体や当該固定部30とこれが固着する部材である下部側シェル10および点火器40(特に点火器40)との間の界面において、ガス発生器1Cの動作に不具合をもたらすような意図しない亀裂が発生することが防止できるとともに、点火器40にて発生する熱粒子の進行方向に指向性を与えることができる。以下、その理由について詳細に説明する。
図11は、図8に示すガス発生器の動作後の点火器近傍の状態を示す模式断面図である。点火器40の作動時においては、点火薬46が燃焼を開始することでスクイブカップ44がスコア44a1を起点に破裂する。その際、点火室45の内部の圧力は大幅に上昇しているため、スクイブカップ44の破裂部分は、径方向外側に向けて開くことになり、その結果、ガス発生器1Cの動作後においては、図11に示す如くの状態となる。
このとき、スクイブカップ44の破裂部分は、上述した点火室45の内部の圧力を受けて変形するため、その変形の基点は、スクイブカップ44の接触部Aと非接触部Bとの境界近傍となる。したがって、スクイブカップ44は、その非接触部Bにおいて強い衝撃を受けることになる。
ここで、上述したように、スクイブカップ44の非接触部Bは、固定部30の環状壁部35のうちの上部側囲繞部38によって隙間Gを介して取り囲まれている。そのため、非接触部Bに加わった衝撃は、非接触部Bが変形して上部側囲繞部38に接触することで当該上部側囲繞部38にも加わることになるが、隙間Gが設けられている分だけその衝撃の伝達が緩和されることになる。
したがって、上記構成を採用することにより、隙間Gが設けられていることに伴って点火器40の作動時に生じる衝撃が上部側囲繞部38にそのまま伝達されてしまうことが防止できるため、当該上部側囲繞部38を含む固定部30に大きな亀裂が発生することがなくなる。
また、上記構成を採用することにより、スクイブカップ44の外周面が、所定の距離を隔てて設けられた上部側囲繞部38によって取り囲まれた状態にあるため、スクイブカップ44の破裂部分が径方向外側に向けて大きく開くことが抑制できることになり、点火器40にて発生する熱粒子の進行方向を天板部21側に向かう方向に絞ることができる。そのため、点火器40にて発生する熱粒子の進行方向に指向性を与えることが可能になる。
以上により、本実施の形態におけるガス発生器1Cとすることにより、点火器40にて発生する熱粒子の進行方向に指向性を与えることができるため、作動開始から早い段階で高いガス出力を得ることが可能になるとともに、固定部30に大きな亀裂が発生することがなくなるため、動作時における不具合の発生が防止可能になる。
また、本実施の形態におけるガス発生器1Cにおいては、環状壁部35の下部側被覆部36の外径と上部側囲繞部38の外径とが概ね同じに構成されているとともに、環状壁部35を除く部分の内側固定部31の外径が、これら下部側被覆部36の外径および上部側囲繞部38の外径と概ね同じに構成されている。これにより、環状壁部35を含む内側固定部31の外周面が、略円周面にて構成されることになる。
このように構成した場合には、当該内側固定部31に圧入されるエンハンサカップ50の圧入しろが、上部側囲繞部38を設けない場合に比べて、上部側囲繞部38が設けられた分だけエンハンサカップ50の軸方向に沿って長く構成できるため、エンハンサカップ50の内側固定部31に対する組付強度を高めることができる。したがって、エンハンサカップ50を下部側シェル10を含むサブアセンブリに組付けた後であって当該エンハンサカップ50をさらに下部側シェル10に対して固定するまでの間において、エンハンサカップ50が脱落しまうこと(たとえば、上述したワークの天地を逆さまにひっくり返す作業を行なう際や、工程間の搬送時においてワーク全体に傾きが生じた場合等において、エンハンサカップ50が脱落してしまうこと)が効果的に抑制できることにもなる。
なお、上述したエンハンサカップ50の圧入をより容易にかつ確実に行なうために、環状壁部35を含む内側固定部31のエンハンサカップ50が圧入される部分の外形は、天板部21側に向けて僅かに先細りするテーパ形状とすることが好ましい。その場合には、上述した環状壁部35を含む内側固定部31の外周面は、厳密な意味においては円錐面にて構成されることになる。
また、エンハンサカップ50の内側固定部31への組付強度を高める観点からは、エンハンサカップ50の側壁部52の内周面が、上部側囲繞部38の外周面および下部側被覆部36の外周面のみならず、下部側被覆部36よりも底板部11側に位置する部分の内側固定部31の外周面の少なくとも一部にも圧接されることとなるように、圧入しろが確保されていることが好ましい。
図12は、図8に示すガス発生器の固定部の製造手順を示す模式断面図である。上述したように、固定部30は、型を用いた射出成形(より特定的にはインサート成形)によって形成された樹脂成形体からなり、当該固定部30の形成に際しては、図12に示す如くの射出成形用の上側金型100および下側金型101が利用される。
具体的には、まず、予めプレス成形することで製造された下部側シェル10に対して、上側金型100および下側金型101がセットされる。その際、上側金型100のセットに先立って下側金型101がセットされ、下部側シェル10の突状筒部13に設けられた開口部15に端子ピン42が挿通するように、下部側シェル10の内側から、予め製造された点火器40が下側金型101にセットされる。これにより、上側金型100および下側金型101の内部には、固定部30に対応した形状のキャビティCが形成されることになる。
この状態で上側金型100に設けられた流動性樹脂材料の注入用のゲート100aを介してキャビティCに流動性樹脂材料が流し込まれ、その後、流し込んだ流動性樹脂材料が固化することにより、固定部30が形成されることになる。これにより、下部側シェル10の底板部11と点火器40との間の空間が固定部30によって充填されて点火器40が下部側シェル10に固定される。当該固定部30の形成後においては、上側金型100および下側金型101のセットが解除される。
ここで、ゲート100aは、図示するように、固定部30のうちの環状壁部35に設けられた上部側囲繞部38の表面(より好ましくは、組付け後において、上部側囲繞部38の天板部21側に位置することとなる上面の複数カ所)に配置されることが好ましい。なお、そのように構成した場合には、図10に示すように、上部側囲繞部38の表面の複数カ所に、ゲート痕38aが設けられることになる。
このように構成した場合には、点火器40の作動時において固定部30に亀裂が発生することをさらに効果的に防止することができる。これは、射出成形の際に、複数のゲート100aから同時に流し込まれた流動性樹脂材料のキャビティCの内部における接触部が、下部側被覆部36に位置するとともに、スクイブカップ44の外周面に接触しない上部側囲繞部38に位置することになるためである。
すなわち、当該接触部は、他の部分に比べて強度が低下し易い部分であるため、これが点火器40の作動時において強い衝撃を受けた場合には、当該部分において亀裂が生じ易くなる。しかしながら、上記構成を採用することにより、当該接触部が点火器40の作動時において比較的弱い衝撃しか受けない下部側被覆部36ならびに隙間Gが設けられることで強い衝撃を受けることのない上部側囲繞部38に位置することになるため、下部側被覆部36および上部側囲繞部38を含む環状壁部35の全体において亀裂が発生することが効果的に防止できることになる。
(第2変形例)
図13および図14は、それぞれ上述した本実施の形態に基づいた第2変形例に係るガス発生器の点火器近傍の構造を示す拡大模式断面図および模式平面図である。以下、これら図13および図14を参照して、第2変形例に係るガス発生器1Dについて説明する。
図13および図14に示すように、第2変形例に係るガス発生器1Dは、上述したガス発生器1Cと比較した場合に、固定部30に設けられた環状壁部35が、下部側被覆部36および上部側囲繞部38に加えて、上部側補助被覆部39をさらに含んでいる点においてのみ相違している。
具体的には、上部側補助被覆部39は、スクイブカップ44の外周面と上部側囲繞部38との間に形成された隙間Gの内部に位置するように設けられている。上部側補助被覆部39の軸方向における長さは、上部側囲繞部38の軸方向における長さよりも短く構成されており、また、上部側補助被覆部39の径方向における厚みは、十分に薄く構成されている。また、上部側補助被覆部39は、スクイブカップ44の非接触部Bの一部を覆うように設けられている。なお、隙間Gを規定する部分の下部側被覆部36の上面は、略平面状に構成されている。
上部側補助被覆部39は、その厚みが十分に薄く構成されているため、比較的弾性変形がし易い。そのため、ガス発生器1Dの動作時において点火器40が作動することによって発生する衝撃を受け止めて吸収することができる。
したがって、このように構成した場合にも、上述したガス発生器1Cとした場合と同様の効果が得られることになり、作動開始から早い段階で高いガス出力を得ることが可能になるとともに、動作時における不具合の発生が防止可能になる。
(第3変形例)
図15は、上述した本実施の形態に基づいた第3変形例に係るガス発生器の点火器近傍の構造を示す拡大模式断面図である。以下、この図15を参照して、第3変形例に係るガス発生器1Eについて説明する。
図15に示すように、第3変形例に係るガス発生器1Eは、上述したガス発生器1Dと比較した場合に、上部側囲繞部38の軸方向長さが短く構成されている点において、主としてその構成が相違している。
具体的には、上部側囲繞部38は、当該上部側囲繞部38とスクイブカップ44の外周面との間に形成された隙間Gの内部に位置するように設けられた上部側補助被覆部39よりも、その軸方向長さが短く構成されており、これにより上部側囲繞部38の天板部21側に位置する軸方向端部は、上部側補助被覆部39の天板部21側に位置する軸方向端部よりも底板部11側に位置している。なお、隙間Gを規定する部分の下部側被覆部36の上面は、略平面状に構成されている。
また、上部側補助被覆部39は、スクイブカップ44の接触部Aの一部のみにほぼ面すように設けられており、上部側囲繞部38も、スクイブカップ44の接触部Aの一部のみに面すように設けられている。
なお、上記構成の環状壁部35は、見方を変えれば、その天板部21側に位置する軸方向端部に環状溝部が形成されてなるものと捉えることもできる。
ここで、上部側補助被覆部39は、その厚みが十分に薄く構成されており、より特定的には、上部側囲繞部38の厚みよりも十分に薄く構成されているため、比較的弾性変形がし易い。そのため、ガス発生器1Eの動作時において点火器40が作動することによって発生する衝撃を上部側補助被覆部39によって受け止めて吸収することができ、当該衝撃が、下部側被覆部36および上部側囲繞部38に伝播してしまうことが効果的に抑制できることになる。すなわち、上部側囲繞部38とスクイブカップ44の外周面との間に形成された隙間Gのうちの上部側補助被覆部39が設けられていない空間(換言すれば、上記環状溝部)の存在により、点火器40が作動することによって発生する衝撃の伝播が効果的に抑制できることになる。
また、環状壁部35に上部側囲繞部38が設けられていることにより、その軸方向長さが短いことで上述した第2変形例の場合よりも得られる効果の程度は小さくなるものの、スクイブカップ44の破裂部分が径方向外側に向けて大きく開くことが抑制できることになり、点火器40にて発生する熱粒子の進行方向を天板部21側に向かう方向に絞ることもできる。
したがって、このように構成した場合にも、上述したガス発生器1Dとした場合と同様の効果が得られることになり、作動開始から早い段階で高いガス出力を得ることが可能になるとともに、動作時における不具合の発生が防止可能になる。
また、本実施の形態におけるガス発生器1Eにおいても、環状壁部35の下部側被覆部36の外径と上部側囲繞部38の外径とが概ね同じに構成されているとともに、環状壁部35を除く部分の内側固定部31の外径が、これら下部側被覆部36の外径および上部側囲繞部38の外径と概ね同じに構成されている。これにより、環状壁部35を含む内側固定部31の外周面が、略円周面にて構成されることになる。
このように構成した場合には、当該内側固定部31に圧入されるエンハンサカップ50の圧入しろが、上部側囲繞部38を設けない場合に比べて、上部側囲繞部38が設けられた分だけエンハンサカップ50の軸方向に沿って長く構成できるため、エンハンサカップ50の内側固定部31に対する組付強度を高めることができる。したがって、エンハンサカップ50を下部側シェル10を含むサブアセンブリに組付けた後であって当該エンハンサカップ50をさらに下部側シェル10に対して固定するまでの間において、エンハンサカップ50が脱落しまうこと(たとえば、上述したワークの天地を逆さまにひっくり返す作業を行なう際や、工程間の搬送時においてワーク全体に傾きが生じた場合等において、エンハンサカップ50が脱落してしまうこと)が効果的に抑制できることにもなる。
なお、図示するように、上述したエンハンサカップ50の圧入をより容易にかつ確実に行なうために、環状壁部35を含む内側固定部31のエンハンサカップ50が圧入される部分の外形は、天板部21側に向けて僅かに先細りするテーパ形状とすることが好ましい。その場合には、上述した環状壁部35を含む内側固定部31の外周面は、厳密な意味においては円錐面を含むことになる。
また、エンハンサカップ50の内側固定部31への組付強度を高める観点からは、エンハンサカップ50の側壁部52の内周面が、上部側囲繞部38の外周面および下部側被覆部36の外周面のみならず、下部側被覆部36よりも底板部11側に位置する部分の内側固定部31の外周面の少なくとも一部にも圧接されることとなるように、圧入しろが確保されていることが好ましい。
上述した本発明の実施の形態1および2ならびにその変形例においては、金属製の部材をプレス加工することによって成形されたプレス成形品にて上部側シェルおよび下部側シェルを構成した場合を例示したが、必ずしもこれに限定されるものではなく、プレス加工と他の加工(鍛造加工や絞り加工、切削加工等)との組み合わせによって形成された上部側シェルおよび下部側シェルを使用することとしてもよいし、上記他の加工のみによって形成された上部側シェルおよび下部側シェルを使用することとしてもよい。
また、上述した本発明の実施の形態1および2ならびにその変形例においては、下部側シェルに突状筒部を設けた場合を例示したが、当該突状筒部が設けられない構成のガス発生器に本発明を適用することも当然に可能である。
また、上述した本発明の実施の形態1および2ならびにその変形例においては、環状壁部を含む内側固定部にエンハンサカップを圧入する構成とした場合を例示して説明を行なったが、他の部材が内側固定部に圧入されてもよい。たとえば、上述した外挿部品としては、ハウジングの内部の空間を仕切る隔壁部材や上述した下部側支持部材等が想定され、これら部品が内側固定部に圧入されていてもよい。
また、上述した本発明の実施の形態1およびその変形例においては、環状壁部に設けられた上部側被覆部を周方向に3つに分断した場合を例示して説明を行なったが、その分断数はこれに限定されるものではない。さらには、上述した本発明の実施の形態1および2ならびにその変形例において例示したハウジングや点火器、固定部、エンハンサカップ等の各種構成部品の具体的な形状等についても、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜その変更が可能である。
さらには、上述した本発明の実施の形態1および2ならびにその変形例においては、ディスク型ガス発生器に本発明を適用した場合を例示して説明を行なったが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、たとえばシリンダ型ガス発生器等の他の種類のガス発生器にも当然に適用が可能である。なお、シリンダ型ガス発生器に本発明を適用する場合には、上述した外挿部品として、エンハンサカップの他にもハウジングの内部の空間を仕切る隔壁部材やハウジング自体等が想定される。
このように、今回開示した上記実施の形態およびその変形例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は請求の範囲によって画定され、また請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
1A〜1E ガス発生器、10 下部側シェル、11 底板部、12 周壁部、13 突状筒部、14 窪み部、15 開口部、20 上部側シェル、21 天板部、22 周壁部、23 ガス噴出口、24 シールテープ、30 固定部、31 内側固定部、32 外側固定部、33 連結部、34 雌型コネクタ部、35 環状壁部、36 下部側被覆部、37 上部側被覆部、37a ゲート痕、38 上部側囲繞部、38a ゲート痕、39 上部側補助被覆部、40 点火器、41 点火部、42 端子ピン、43 塞栓、43a 接合部、44 スクイブカップ、44a 内側カップ、44a1 スコア、44b 外側カップ、45 点火室、46 点火薬、50 エンハンサカップ、51 頂壁部、52 側壁部、53 延設部、54 先端部、55 伝火室、56 伝火薬、60 燃焼室、61 ガス発生剤、62 下部側支持部材、63 上部側支持部材、64 クッション材、70 フィルタ、100 上側金型、100a ゲート、101 下側金型、A 接触部、B 非接触部、C キャビティ、G 隙間。

Claims (8)

  1. 軸方向の端部を閉塞する天板部および底板部と、ガス噴出口が設けられた周壁部とによって構成され、ガス発生剤が収容された燃焼室を内部に含む筒状のハウジングと、
    前記ガス発生剤を燃焼させるための点火薬が装填された点火器と、
    前記点火器を前記底板部に固定する固定部とを備え、
    前記底板部には、開口部が設けられ、
    前記点火器は、前記点火薬が収容された点火室を規定する点火部と、前記点火薬を着火するために前記点火部に接続されるとともに前記開口部を挿通するように配置された端子ピンとを含み、
    前記固定部は、前記開口部を閉塞するとともに、前記点火器と前記底板部との間の空間を充填するように設けられた樹脂成形体からなり、
    前記樹脂成形体は、前記点火部の外周面を取り囲む環状壁部を含み、
    前記環状壁部は、前記点火部の外周面に固着して当該外周面を覆うように前記底板部側において周方向に連続して設けられた下部側被覆部と、前記点火部の外周面から距離をもって位置するように前記天板部側に設けられた上部側囲繞部とを有し
    前記環状壁部に外挿された外挿部品をさらに備え、
    前記外挿部品が、前記点火部に面するように配置された伝火薬を収容するカップ状部材からなり、
    前記カップ状部材が、前記伝火薬の燃焼によって破裂または溶融する機械的強度が低い部材にて構成されており、
    前記環状壁部が、前記天板部側に向けて先細りする形状を有し、
    前記カップ状部材の内周面が、前記上部側囲繞部を含む前記環状壁部の外周面の全面を覆ってこれに圧接触している、ガス発生器。
  2. 前記点火部は、上端が閉塞しかつ下端が開口した略円筒状のカップ体と、前記カップ体の下端を閉塞するとともに前記端子ピンを支持する塞栓とを有し、
    前記カップ体は、前記底板部側に位置しかつ前記塞栓に接触する接触部と、前記天板部側に位置しかつ前記点火室に面することで前記塞栓には接触しない非接触部とを含み、
    前記下部側被覆部が、前記接触部の少なくとも一部を覆っているとともに、前記上部側囲繞部が、前記非接触部の少なくとも一部に面している、請求項1に記載のガス発生器。
  3. 前記環状壁部が、前記点火部の外周面と前記上部側囲繞部との間に形成された隙間の内部に位置するように、前記点火部の外周面に固着して当該外周面を覆うように前記天板部側において周方向に連続して設けられた上部側補助被覆部をさらに有している、請求項1または2に記載のガス発生器。
  4. 前記上部側囲繞部の表面にゲート痕が設けられている、請求項1から3のいずれかに記載のガス発生器。
  5. 軸方向の端部を閉塞する天板部および底板部と、ガス噴出口が設けられた周壁部とによって構成され、ガス発生剤が収容された燃焼室を内部に含む筒状のハウジングと、
    前記ガス発生剤を燃焼させるための点火薬が装填された点火器と、
    前記点火器を前記底板部に固定する固定部とを備え、
    前記底板部には、開口部が設けられ、
    前記点火器は、前記点火薬が収容された点火室を規定する点火部と、前記点火薬を着火するために前記点火部に接続されるとともに前記開口部を挿通するように配置された端子ピンとを含み、
    前記固定部は、前記開口部を閉塞するとともに、前記点火器と前記底板部との間の空間を充填するように設けられた樹脂成形体からなり、
    前記樹脂成形体は、前記点火部の外周面を取り囲む環状壁部を含み、
    前記環状壁部は、前記点火部の外周面に固着して当該外周面を覆うように前記底板部側において周方向に連続して設けられた下部側被覆部と、前記点火部の外周面に固着して当該外周面を覆うように前記天板部側において周方向に断続して設けられた上部側被覆部とを有し
    前記環状壁部に外挿された外挿部品をさらに備え、
    前記外挿部品が、前記点火部に面するように配置された伝火薬を収容するカップ状部材からなり、
    前記カップ状部材が、前記伝火薬の燃焼によって破裂または溶融する機械的強度が低い部材にて構成されており、
    前記環状壁部が、前記天板部側に向けて先細りする形状を有し、
    前記カップ状部材の内周面が、前記上部側被覆部を含む前記環状壁部の外周面の全面を覆ってこれに圧接触している、ガス発生器。
  6. 前記点火部は、上端が閉塞しかつ下端が開口した略円筒状のカップ体と、前記カップ体の下端を閉塞するとともに前記端子ピンを支持する塞栓とを有し、
    前記カップ体は、前記底板部側に位置しかつ前記塞栓に接触する接触部と、前記天板部側に位置しかつ前記点火室に面することで前記塞栓には接触しない非接触部とを含み、
    前記下部側被覆部が、前記接触部の少なくとも一部を覆っているとともに、前記上部側被覆部が、前記非接触部の少なくとも一部を覆っている、請求項5に記載のガス発生器。
  7. 前記環状壁部が、周方向において分断された前記上部側被覆部の間に位置するように、前記点火部の外周面に固着して当該外周面を覆うように前記天板部側において周方向に断続して設けられた上部側補助被覆部をさらに有し、
    前記上部側補助被覆部の径方向における厚みが、前記上部側被覆部の径方向における厚みよりも薄い、請求項5または6に記載のガス発生器。
  8. 前記上部側被覆部の表面にゲート痕が設けられている、請求項5から7のいずれかに記載のガス発生器。
JP2017567000A 2016-02-10 2017-02-09 ガス発生器 Active JP6758329B2 (ja)

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