JP7478705B2

JP7478705B2 - ガス発生器

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Publication number: JP7478705B2
Application number: JP2021072207A
Authority: JP
Inventors: 均岡井; 高二朗光安
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2024-05-07
Anticipated expiration: 2041-04-21
Also published as: JP2022166779A

Description

本発明は、車両等衝突時に乗員を保護する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ものに関する。

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や助手席側エアバッグ装置等に、特に好適に利用できるガス発生器として、外径が比較的大きい短尺略円柱状のディスク型ガス発生器がある。

ディスク型ガス発生器は、軸方向の両端が閉塞された短尺略円筒状のハウジングを有し、ハウジングの周壁部に複数のガス噴出口が設けられるとともに、ハウジングに組付けられた点火器に面するようにハウジングの内部に伝火薬が収容され、さらに当該伝火薬を囲うようにハウジングの内部にガス発生剤が充填され、当該ガス発生剤の周囲をさらに囲うようにフィルタがハウジングの内部に収容されてなるものである。

このディスク型ガス発生器におけるフィルタの具体的な構成が開示された文献としては、下記特許文献１がある。

特に、この下記特許文献１の図２には、ガス発生器に用いることが可能であって、平坦なエキスパンドメタルシートを複数回巻き付けることによって形成された筒状のフィルタが開示されている。

特開２０１５－１６４７２７号公報

このような筒状のフィルタの内部にガス発生剤が充填されるが、このガス発生剤には形状のばらつきがある。また、充填されるガス発生剤の量にもばらつきがある。これらのばらつきによって、フィルタ内部に充填されたガス発生剤の最上部の位置の高さ（以下、薬面高さ）は、ガス発生器ごとに少なからず変動することになる。薬面高さが低い側に変動すると、クッションによる押圧不足によりガス発生剤の粉砕が発生する場合があり、一方、薬面高さが高い側に変動すると、ガス発生剤がフィルタ内部に収まりきらない場合がある。このためガス発生剤の形状ばらつきや充填量を厳しく管理する必要があった。

そこで、本発明は、上述した問題を解決すべくなされたものであり、フィルタ内部に充填するガス発生剤の薬面高さを所定の高さに調整することが容易なガス発生器を提供することを目的とする。

（１）本発明のガス発生器は、下部側シェルと上部側シェルとを有し、複数のガス噴出口が配設された金属製のハウジングと、前記ガス噴出口を前記ハウジングの内側において閉塞するシール状の閉塞部材と、前記ハウジングの内側に周方向にわたって設けられ、気体が通過可能な穴部を複数有した板状金属部材を巻き回すことによって形成された部分を少なくとも最内層の一部に有したフィルタと、前記ハウジングの内壁と前記フィルタの内壁とで囲まれる空間から形成された燃焼室と、前記燃焼室に収容され燃焼によりガスを発生するガス発生剤と、前記ハウジングに装着され、前記ガス発生剤を着火燃焼させる点火器と、を備え、少なくとも前記最内層の先端部から所定部分までが前記フィルタの側面方向に可動するゼンマイばね状に形成されていることを特徴とする。

（２）上記（１）のガス発生器においては、前記板状金属部材のうち前記ゼンマイばね状部として形成される部分は、前記板状金属部材の全体の幅よりも小さい幅に予め形成されており、前記板状金属部材は、前記ゼンマイばね状部として形成される部分を突起部とした凸形状に形成されていることが好ましい。

（３）上記（１）または（２）のガス発生器においては、充填された前記ガス発生剤を前記上部側シェル側から押さえる上側支持部材をさらに備えており、前記上側支持部材の前記上部側シェル側には、初期状態で起立するように形成された脆弱部が設けられており、前記脆弱部は、前記上部側シェルを前記下部側シェルに取り付ける際に、前記上部側シェルの内壁と接触することによって、前記ハウジングの中心方向に折り曲がるように形成されていることが好ましい。

（４）上記（３）のガス発生器においては、前記脆弱部に、前記起立の方向に沿って、前記初期状態において、予め、さらに脆弱な部位、折り目、またはスリットが形成されていることが好ましい。

本発明によれば、フィルタ内部に充填するガス発生剤の薬面高さを所定の高さに調整することが容易なガス発生器とすることができる。

本発明の実施形態に係るディスク型ガス発生器の概略断面図である。（ａ）が図１のディスク型ガス発生器のフィルタの斜視図、（ｂ）が（ａ）のフィルタの前駆体である。（ａ）が図１のディスク型ガス発生器のフィルタの初期状態を示した上視図、（ｂ）が（ａ）のフィルタの最内層の可動域を説明するための上視図である。図１のディスク型ガス発生器の変形例を示す概略断面図である。（ａ）が図４のディスク型ガス発生器に係る上側支持部材の取り付け前の状態を示す概略断面図、（ｂ）が（ａ）の変形例である。

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好適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。

図１は、本発明の実施形態におけるディスク型ガス発生器１００の概略図である。まず、この図１を参照して、本実施の形態におけるディスク型ガス発生器１００の構成について説明する。

図１に示すように、ディスク型ガス発生器１００は、軸方向の一端および他端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保持部３０、点火器４０、カップ状部材５０、伝火薬５９、ガス発生剤６１、下側支持部材７０、上側支持部材８０、クッション材８５およびフィルタ９０等が収容されてなるものである。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に位置している。

ハウジングは、下部側シェル１０および上部側シェル２０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。

下部側シェル１０の周壁部１２の上端は、上部側シェル２０の周壁部２２の下端に挿入されることで圧入されている。さらに、下部側シェル１０の周壁部１２と上部側シェル２０の周壁部２２とが、それらの当接部またはその近傍において接合されることにより、下部側シェル１０と上部側シェル２０とが固定されている。ここで、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溶接、摩擦圧接等が好適に利用できる。

これにより、ハウジングの周壁部のうちの底板部１１寄りの部分は、下部側シェル１０の周壁部１２によって構成されており、ハウジングの周壁部のうちの天板部２１寄りの部分は、上部側シェル２０の周壁部２２によって構成されている。また、ハウジングの軸方向の一端および他端は、それぞれ下部側シェル１０の底板部１１および上部側シェル２０の天板部２１によって閉塞されている。

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、保持部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、保持部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、火炎を発生させるためのものであり、点火部４１と、上述した一対の端子ピン４２と、スクイブカバー４３（第２カップ状部材）と、を備えている。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する点火薬と、この点火薬を着火させるための抵抗体とを含んでいる。一対の端子ピン４２は、点火薬を着火させるために点火部４１に接続されている。スクイブカバー４３は、点火器４０のシールおよび絶縁のために設けられたものである。

点火部４１は、カップ状に形成されたスクイブカップ（第１カップ状部材）と、当該スクイブカップの開口端を閉塞し、一対の端子ピン４２が挿通されてこれを保持する塞栓とを備えており、スクイブカップ内に挿入された一対の端子ピン４２の先端を連結するように抵抗体（ブリッジワイヤ）が取付けられ、この抵抗体を取り囲むようにまたはこの抵抗体に近接するようにスクイブカップ内に点火薬が装填された構成を有している。

ここで、抵抗体としては一般にニクロム線等が利用され、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利用される。なお、上述したスクイブカップおよび塞栓は、一般に金属製またはプラスチック製である。

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、点火薬を収納しているスクイブカップを破裂させる。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一般に２［ｍｓ］以下である。

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の内周囲には、樹脂成形部からなる保持部３０が設けられており、点火器４０は、当該保持部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。

保持部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、下部側シェル１０の底板部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。

射出成形によって形成される保持部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材料として選択する場合には、成形後において保持部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。

保持部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被覆部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被覆部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、上記内側被覆部３１および外側被覆部３２にそれぞれ連続する連結部３３とを有している。

また、保持部３０は、内側被覆部３１、外側被覆部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、保持部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と保持部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、図示していないが、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、保持部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。

保持部３０の外側被覆部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、保持部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ること等により、その形成が可能である。

このようにすれば、底板部１１と保持部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、樹脂成形部からなる保持部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、ポリカーボネート系樹脂、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原料として含むものが、上述した接着剤として利用可能である。

なお、ここでは、樹脂成形部からなる保持部３０を射出成形することで下部側シェル１０に対する点火器４０の固定を可能にした場合の構成例を例示したが、下部側シェル１０に対する点火器４０の固定に他の代替手段を用いることも可能である。

底板部１１には、突状筒部１３、保持部３０および点火器４０を覆うようにカップ状部材５０が組付けられている。

カップ状部材５０は、保持部３０および点火器４０を覆うように設けられている。カップ状部材５０は、底板部１１側の端部が開口した略円筒形状を有しており、内部に伝火薬５９が収容された伝火室５７を含んでいる。カップ状部材５０は、その伝火室５７がスクイブカバー４３および点火部４１に面するように燃焼室６０内に配置されている。また、カップ状部材５０は、開口端側にフランジ状に延出された先端部５４を有しており、この先端部５４は底板部１１と下側支持部材７０とによって挟み込まれた状態で固定されている。このカップ状部材５０は、点火器４０が作動することによって伝火室内部の伝火薬５９が着火された場合に、その内部の空間の圧力上昇や発生した熱の伝導に伴って破裂、変形または溶融するものである。

カップ状部材５０の材質としては、ステンレス鋼や鉄鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスやステンレス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。特に、アルミニウムよりも機械的強度が比較的に高い、アルミニウム合金、または、ステンレス鋼、鉄鋼等の鉄系金属材料が好ましい。

なお、カップ状部材５０の固定方法としては、上述した下側支持部材７０を用いた固定方法に限られず、他の固定方法を利用してもよい。

伝火室に充填された伝火薬５９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５９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_３、Ｂ／ＮａＮＯ_３、Ｓｒ（ＮＯ_３）_２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５９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５９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、上述したカップ状部材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、カップ状部材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、このカップ状部材５０の頂壁部の外側表面に面する部分に設けられた空間ならびに側壁部の外側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。これにより、カップ状部材５０の外側表面には、これに隣接してガス発生剤６１が配置されることになる。

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９０が配置されている。フィルタ９０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、燃焼することによって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ガス発生剤６１が形成される。

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。

酸化剤としては、たとえば塩基性硝酸銅や塩基性炭酸銅等の塩基性金属水酸化物、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。

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、たとえばポリビニルアルコール、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。また、この他にも、バインダとしては、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ニトロセルロース、微結晶性セルロース、グアガム、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、デンプン等の多糖誘導体や、二硫化モリブデン、タルク、ベントナイト、ケイソウ土、カオリン、アルミナ等の無機バインダも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。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、ディスク型ガス発生器１００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９０は、図２（ａ）および図３（ａ）に示したように、最内層９０ａと、外層９０ｂと、を備えている。最内層９０ａは、外層９０ｂと比較して高さ方向の幅が小さく形成されている。特に、最内層９０ａの高さ方向の両端部位置は、ガス発生器１００の組立時に、下側支持部材７０および上側支持部材８０に引っかからないように、形成されている。また、最内層９０ａは、図２（ａ）および図３（ａ）に示したように、初期状態で、先端部から所定部分まで（先端部から最内層９０ａ全体でも途中部分まででもよい）がフィルタ９０の側面方向に可動するゼンマイばねを形成するように、巻きぐせがつけられている。また、最内層９０ａは、図３（ａ）の初期状態から、図３（ｂ）に示した状態まで可動することができるようになっている。なお、図２（ａ）および図３（ａ）、（ｂ）においては、最内層９０ａの部分は、１周未満程度としているが、これに限られない。すなわち、最内層９０ａについて、設定したいばねの付勢力、または、設定したいガス発生剤６１の充填領域の大きさなどに応じて、適宜、最内層９０ａの周囲方向長さを変更してもよい。たとえば、最内層９０ａの周囲方向長さは、必要に応じて、半周など比較的短いものでもよいし、１周以上としてもよい。

また、フィルタ９０は、図２（ｂ）に示した板状の孔あき金属板（フィルタの前駆体である板状金属部材９０Ａ）を巻き回すことによって形成したものである。この孔あき金属板のゼンマイばね状部として形成される最内層９０ａは、孔あき金属板全体の幅（図２紙面上下方向の幅）よりも小さい幅となるように形成されている。したがって、孔あき金属板全体としては、最内層９０ａを突起部とした凸形状となるように形成されている。また、この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９０は、燃焼室６０にて発生したガスがこのフィルタ９０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９０中を通過するようにすることが必要である。なお、フィルタ９０は、ハウジングの周壁部を構成する下部側シェル１０の周壁部１２および上部側シェル２０の周壁部２２との間で所定の大きさの間隙部２８が形成されることとなるように、当該周壁部１２，２２から離間して配置されている。

フィルタ９０に対面する部分の上部側シェル２０の周壁部２２には、複数個のガス噴出口２３が設けられている。この複数個のガス噴出口２３は、フィルタ９０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、上記複数個のガス噴出口２３を閉鎖するようにシール状の閉塞部材としての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好適に利用でき、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。

燃焼室６０のうち、底板部１１側に位置する端部近傍には、下側支持部材７０が配置されている。下側支持部材７０は、環状の形状を有しており、フィルタ９０と底板部１１との境目部分を覆うように、これらフィルタ９０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、下側支持部材７０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。

下側支持部材７０は、底板部１１の内底面に沿うように底板部１１に宛がわれた円環板状の基部７１と、フィルタ９０の底板部１１寄りの内周面に当接する当接部７２と、基部７１から天板部２１側に向けて立設された筒状の立設部７３とを有している。当接部７２は、基部７１の外縁から延設されており、立設部７３は、基部７１の内縁から延設されている。立設部７３は、下部側シェル１０の突状筒部１３の外周面と、保持部３０の内側被覆部３１の外周面とを覆っている。

下側支持部材７０は、フィルタ９０をハウジングに固定するための部材であるとともに、作動時において、燃焼室６０にて発生したガスがフィルタ９０の内部を経由することなくフィルタ９０の下端と底板部１１との間の隙間から流出してしまうことを防止する流出防止手段としても機能する。そのため、下側支持部材７０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ており、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、上側支持部材８０が配置されている。上側支持部材８０は、略円盤状の形状を有しており、フィルタ９０と天板部２１との境目部分を覆うように、これらフィルタ９０と天板部２１とに宛がわれて配置されている。これにより、上側支持部材８０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。

上側支持部材８０は、天板部２１に当接する基部８１と、当該基部８１の周縁から立設された当接部８２とを有している。当接部８２は、フィルタ９０の天板部２１側に位置する軸方向端部の内周面に当接している。

上側支持部材８０は、フィルタ９０をハウジングに固定するための部材であるとともに、作動時において、燃焼室６０にて発生したガスがフィルタ９０の内部を経由することなくフィルタ９０の上端と天板部２１との間の隙間から流出してしまうことを防止する流出防止手段としても機能する。そのため、上側支持部材８０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ており、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。

この上側支持部材８０の内部には、燃焼室６０に収容されたガス発生剤６１に接触するように円盤状のクッション材８５が配置されている。これにより、クッション材８５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。

クッション材８５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、発泡ウレタン等）、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。

次に、図１を参照して、本実施の形態におけるディスク型ガス発生器１００の組立作業の要領について説明する。

まず、下部側シェル１０においては、樹脂成形部からなる保持部３０として射出成形されることによって、点火器４０が固定される。そして、内部に伝火薬５９が収容されたカップ状部材５０の側壁部を、下部側シェル１０の保持部３０に圧入することにより固定する。

そして、付勢力を調整したフィルタ９０の最内層９０ａ内側に所定量のガス発生剤６１を充填した後、クッション材８５を介装した上側支持部材８０をフィルタ９０の上端部分に内挿することで、フィルタ９０の最内層９０ａが初期状態からフィルタ９０側面方向に可動し、ガス発生剤６１の薬面高さが所定の高さ程度（たとえば図１の状態）に調整される。この後、ガス噴出口２３がシールテープ２４によって閉塞された上部側シェル２０を下部側シェル１０に対してかぶせ、下部側シェル１０と上部側シェル２０とを溶接する。以上により、図１に示す構造のガス発生器１００の組み立てが完了する。

ここで、本実施の形態におけるディスク型ガス発生器１００においては、カップ状部材５０に開口が設けられていないため、カップ状部材５０の内部に設けられた伝火室５７に伝火薬５９を充填する工程が非常に容易に行える。これは、ディスク型ガス発生器１００の作動時において、カップ状部材５０の一部が、破裂、変形または溶融するようにカップ状部材５０自体が機械的強度の低い脆弱な部材にて構成されているためである。すなわち、開口を有するカップ状部材を用いた場合に必要であった、伝火薬５９を充填するためにカップ状部材５０に設けられた開口を閉塞する作業、例えば、アルミテープや閉塞板が不要になるため、製造工程を大幅に簡素化することができる。

次に、図１を参照して、本実施の形態におけるディスク型ガス発生器１００の動作について説明する。

図１を参照して、ディスク型ガス発生器１００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。伝火室である空間Ｓ１に収容された伝火薬５９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を開始する。

その際、点火器４０が作動した直後においては、点火部４１に装填されていた点火薬が急速に燃焼することによって点火部４１のスクイブカップの破裂に伴ってスクイブカバー４３が開裂し、当該点火薬が急速に燃焼することによって生じる推力が、伝火室５７に充填された伝火薬５９に伝播する。

次に、上記推力がカップ状部材５０の内部に達することにより、比較的脆弱な部材からなるカップ状部材５０には破裂、変形、又は溶融が生じる。このカップ状部材５０の破裂、変形又は溶融は、点火薬が燃焼することによって生じる熱粒子による伝火薬５９の着火よりも遅く発生する。ここで、カップ状部材５０の伝火薬５９は、点火薬が燃焼することによって生じる推力を受けてカップ状部材５０の内部において飛散し、分散した状態となる。

そのため、より短時間のうちにより点火器４０から遠い位置にある伝火薬５９についても熱粒子によって着火されてその燃焼を開始することになり、結果としてカップ状部材５０の内部の空間の圧力上昇ならびに当該空間の温度上昇が大幅に促進されることとなる。その結果、より短時間のうちにカップ状部材５０が破裂、変形又は溶融することになり、伝火薬５９が燃焼することによって生じた多量の熱粒子が、燃焼室６０へと早期に流れ込むことになる。

特に、図１ではカップ状部材５０が鉄製又はステンレス製であってアルミニウムに比して強度が高いことから、伝火薬５９の燃焼の初期段階では、カップ状部材５０の破裂、変形又は溶融は生じない。この時、カップ状部材５０の破裂、変形又は溶融が生じる所定時間が経過するまで、カップ状部材５０の内圧は上昇する。そして、一定以上の内圧となってから、カップ状部材５０が破裂、変形又は溶融することになる。そのため、カップ状部材５０を鉄製又はステンレス製といった機械的強度の高い鉄系金属材料を使用して、機械的強度を上げることで、カップ状部材５０の開裂時において十分に伝火薬５９の燃焼を促進させ、ガス発生剤６１へ燃焼が促進された状態でカップ状部材５０を開裂させることができる。このようなカップ状部材５０の機械的強度の向上は、アルミニウム等の強度の低い金属を使用した場合でも、厚みを厚くすることで実現可能である。その場合の厚みとしては、０．４ｍｍ以上１．５ｍｍ以下が好ましく、０．６ｍｍ以上１．２ｍｍ以下がより好ましい。

このようにして、多量の熱粒子が燃焼室６０に流れ込むことにより、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、多量のガスが発生する。燃焼室６０にて発生したガスは、フィルタ９０の内部を通過し、その際、フィルタ９０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９０によって除去されて間隙部２８に流れ込む。

ガス発生剤６１が燃焼することで生じるハウジングの内部の空間の圧力上昇に伴い、上部側シェル２０に設けられたガス噴出口２３を閉鎖していたシールテープ２４が開裂し、当該ガス噴出口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、ディスク型ガス発生器１００に隣接して設けられたエアバッグの内部に導入され、当該エアバッグを膨張および展開する。

以上において説明したように、上述した本発明の実施形態によれば、フィルタ９０の最内層９０ａが初期状態からフィルタ９０側面方向に可動できるので、フィルタ９０内部に充填するガス発生剤６１の薬面高さを調整することが容易である。すなわち、どのガス発生器１００の組立時においても、フィルタ９０内部に充填するガス発生剤６１の薬面高さを同様にすること（ばらつきがないようにすること）が容易である。

また、フィルタ９０の最内層９０ａを初期状態から外面側に向けて可動させた状態で、所定量のガス発生剤６１をフィルタ９０の最内層９０ａに充填した場合、最内層９０ａには内部方向に（初期状態の位置に）戻ろうとする付勢力が付与される。これにより、充填されたガス発生剤６１はクッション材８５とともに最内層９０ａに保持されるので、耐振動性が従来よりも向上する。その結果として、ガス発生剤６１を固定して振動を防止でき、ガス発生剤６１の粉化を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態の変形例について説明するが、特に示さない限り、同様の機能を有した部位には同名称を用いるとともに、下二桁が同じ符号を用いている。また、上記実施形態と同様に部位については、説明を省略することがある。

たとえば、図４に示したように、上記実施形態の上側支持部材８０およびクッション材８５の代わりに、上側支持部材１８０を用いてもよい。この上側支持部材１８０は、基部１８１と、当接部１８２と、脆弱部１８３と、を備えている。脆弱部１８３は、初期状態では、図５（ａ）に示したように、起立した状態で当接部１８２の上端部全体周囲にわたって形成されており、当接部１８２の厚みよりも薄く形成されており、当接部１８２と比較して脆弱な部位である。したがって、組立時に、上部側シェル１２０の天板部１２１内壁によって押圧されることによって、脆弱部１８３と当接部１８２との接続部を起点として、脆弱部１８３がハウジングの中心方向に倒れるように折り曲がって変形するとともに、上側支持部材１８０全体として、充填されたガス発生剤１６１の上部の薬面に対して追従した箇所に位置することができる（図４参照）。なお、上側支持部材１８０は、プレス成形、削り出しなどの製造方法によって形成されるものである。

本変形例によれば、上記実施形態と同様の効果を奏するだけでなく、クッション材を用いることなく、上側支持部材１８０だけでガス発生剤１６１を薬面側から押さえることができる。これにより、部品点数を従来よりも減少させることができるだけでなく、ガス発生剤１６１を固定して振動を防止し、ガス発生剤１６１の粉化を抑制することができる。さらに、上部側シェル１２０の下部側シェル１１０への取り付け前に、上側支持部材１８０をフィルタ１９０内部に設置しておき、上部側シェル１２０を下部側シェル１１０へ取り付ける際に、上部側シェル１２０の天板部１２１内壁によって上側支持部材１８０の脆弱部１８３を上から押圧して脆弱部１８３を内部側に倒しつつ、上側支持部材１８０をフィルタ１９０内部に押し入れることができる。したがって、ハウジング形成工程とともにガス発生剤６１の位置固定をも行うことができるので、組立工程数を従来よりも減少させることができる。また、上側支持部材１８０は、簡易な構成で製造しやすいので、製造コストを抑制することができる。

なお、本変形例のさらなる変形例として、図５（ｂ）に示したように、脆弱部１８３と同様の脆弱部２８３に、スリット２８４を設けたものとしてもよい。また、このスリットが２つ以上設けられる場合は、等間隔で形成されることが好ましい。また、スリットの代わりに、脆弱部のうちさらに脆弱な部分（脆弱部のうち他の部位よりも厚みが薄い部分）を形成することとしてもよいし、折り目を形成しておいてもよい。

また、上記実施形態および各変形例におけるフィルタにおいては、最内層と外層とが分離した２部品からなるものであってもよい。たとえば、最内層が１巻き程度の巻きばね状のものであって、フィルタの外層の内側に設けられたものであってもよい。また、ここでの外層は、孔あき金属板を巻回して形成したものであってもよいが、ステンレス鋼或いは鉄鋼等の金属からなる線材、又は、網材を巻き回したもの或いはプレス加工することによって押し固めたもの等を利用してもよい。具体的には、メリヤス編みの金網、平織りの金網、又はクリンプ織りの金属線材の集合体等を利用してもよい。

また、本発明の実施形態および変形例におけるフィルタは、たとえば、デュアルインフレータと呼ばれる２つの点火器が設けられているディスク型ガス発生器にも、本実施形態のディスク型ガス発生器１００と同様に適用可能である。

また、上述した本発明の実施の形態および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。

加えて、上述した本発明の実施の形態およびその変形例において示した特徴的な構成は、本発明の趣旨に照らして許容される範囲で当然に相互に組み合わせることが可能である。

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特許請求の範囲によって画定され、また特許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。

１０、１１０下部側シェル
１１、１１１底板部
１２、１１２周壁部
１３、１１３突状筒部
１４、１１４窪み部
１５、１１５開口部
２０、１２０上部側シェル
２１、１２１天板部
２２、１２２周壁部
２３、１２３ガス噴出口
２４、１２４シールテープ
２８、１２８間隙部
３０、１３０保持部
３１、１３１内側被覆部
３２、１３２外側被覆部
３３、１３３連結部
３４、１３４雌型コネクタ部
４０、１４０点火器
４１、１４１点火部
４２、１４２端子ピン
４３、１４３スクイブカバー
５０、１５０カップ状部材
５４、１５４先端部
５７、１５７伝火室
５９、１５９伝火薬
６０、１６０燃焼室
６１、１６１ガス発生剤
７０、１７０下側支持部材
７１、１７１基部
７２、１７２当接部
７３、１７３立設部
８０、１８０上側支持部材
８１、１８１基部
８２、１８２当接部
８３、１８３脆弱部
８５クッション材
９０、１９０フィルタ
９０ａ、１９０ａ最内層
９０ｂ、１９０ｂ外層
９０Ａ板状金属部材
１００、２００ガス発生器
２８４スリット
Ｓ１、Ｓ２空間

Claims

下部側シェルと上部側シェルとを有し、複数のガス噴出口が配設された金属製のハウジングと、
前記ガス噴出口を前記ハウジングの内側において閉塞するシール状の閉塞部材と、
前記ハウジングの内側に周方向にわたって設けられ、気体が通過可能な穴部を複数有した板状金属部材を巻き回すことによって形成された部分を少なくとも最内層の一部に有したフィルタと、
前記ハウジングの内壁と前記フィルタの内壁とで囲まれる空間から形成された燃焼室と、
前記燃焼室に収容され燃焼によりガスを発生するガス発生剤と、
前記ハウジングに装着され、前記ガス発生剤を着火燃焼させる点火器と、
を備え、
少なくとも前記最内層の先端部から所定部分までが前記フィルタの側面方向に可動するゼンマイばね状に形成されていることを特徴とするガス発生器。
前記板状金属部材のうち前記ゼンマイばね状に形成される部分は、前記板状金属部材の全体の幅よりも小さい幅に予め形成されており、
前記板状金属部材は、前記ゼンマイばね状に形成される部分を突起部とした凸形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガス発生器。
充填された前記ガス発生剤を前記上部側シェル側から押さえる上側支持部材をさらに備えており、
前記上側支持部材の前記上部側シェル側には、前記上部側シェルを前記下部側シェルに取り付ける前の初期状態において起立するように形成された脆弱部が設けられており、
前記脆弱部は、前記上部側シェルを前記下部側シェルに取り付ける際に、前記上部側シェルの内壁と接触することによって、前記ハウジングの中心方向に折り曲がるように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のガス発生器。
前記脆弱部には、前記起立の方向に沿って、前記初期状態において、予め、さらに脆弱な部位、折り目、またはスリットが形成されていることを特徴とする請求項３に記載のガス発生器。