JPH10250523A - 流体収容容器の製造方法および安全システムまたは保護 システムのためのガス発生装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が容易で密閉性能および信頼性の高い流
体収納容器およびガス発生装置を製造することを目的と
する。 【解決手段】 平板または円筒部材を塑性変形させるこ
とにより生じる開口部を、流体収納容器の流体充填口お
よび／または流体噴出口として用いる。また流体収納容
器に流体を充填する前に流体収納容器と他の部材との溶
接を行って、溶接の際の熱により流体収納容器内部の流
体の圧力が高まることによる溶接強度の低下を防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のエアバッ
グ装置やベルトテンショナー装置等の安全システムまた
は保護システムに使用されるガス発生装置およびその流
体収容容器の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のガス発生装置として、特
開平５−２０１３０４号公報に開示されたものが知られ
ている。これは自動車用のエアバッグ装置に使用される
もので、不活性ガスを収容した圧力容器にピストンを取
り付け、このピストンの内部に収容された点火剤を衝突
検知信号により点火してピストンを移動させ、圧力容器
内のガスを封止するディスクを破るとともに、圧力容器
内部の内側容器に収容された点火剤を点火して圧力容器
内のガスを加熱し、加圧されたガスが拡散部を通ってエ
アバッグに導入されるように構成したものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなガス発生装置における圧力容器は、十分な密閉性能
が要求されるものの、従来は圧力容器にガスを充填する
ための開口部をキャップを用いて溶接により接合してい
たため、溶接箇所が増えて信頼性およびコスト面で問題
があった。本発明は、このような従来の課題を解決する
ものであり、溶接箇所を少なくして信頼性を高めた流体
収容容器の製造方法およびそれを用いたガス発生装置の
製造方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による流体収容容器の製造方法は、筒状の素
材の端部をプレス加工、スピニング加工、スェージング
加工等により内側に曲げて開口部を形成するものであ
り、素材が管材であれば両端部に開口部を形成すること
ができ、素材が有底円筒部材であれば一端部に開口部を
形成することができる。開口部が流体充填口であれば、
小径の開口部を作るだけでよく、簡単な封止手段により
閉じることができるので、製造が容易で密閉性能の高い
流体収納容器を製造することができる。

【０００５】また本発明によるガス発生装置の製造方法
は、上記の方法により流体収納容器を作る際に、流体を
充填する前に流体収納容器と他の部材との溶接を行っ
て、溶接の際の熱により流体収納容器内部の流体の圧力
が高まることによる溶接強度の低下を防止するようにし
たものであり、製造が容易で信頼性の高いガス発生装置
を製造することができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、少なくとも一端部が開放された筒状の母材の開放さ
れた端部を塑性加工により半径方向内側に曲げて開口部
を形成する工程と、前記開口部の一つから流体を充填す
る工程と、前記開口部を閉塞部材により閉塞する工程と
を含む流体収容容器の製造方法であり、製造が容易で密
閉性能の高い流体収納容器を作ることができる。

【０００７】本発明の請求項２に記載の発明は、前記開
口部を形成する工程は、流体収容容器の流体充填口およ
び／または流体噴出口を形成する工程である請求項１記
載の流体収容容器であり、製造が容易で密閉性能の高い
流体収納容器を作ることができる。

【０００８】本発明の請求項３に記載の発明は、前記筒
状の母材とは、円筒部材または平板を塑性加工により形
成した有底円筒部材である請求項２記載の流体収容容器
の製造方法であり、製造が容易で密閉性能の高い流体収
納容器を作ることができる。

【０００９】本発明の請求項４に記載の発明は、管材の
両端部を塑性加工により半径方向内側に曲げてそれぞれ
開口部を形成する工程と、一方の開口部を閉塞部材によ
り閉塞する工程と、他方の開口部から流体を充填する工
程と、前記他方の開口部を封止部材により封止する工程
とを含む流体収容容器の製造方法であり、製造が容易で
密閉性能の高い流体収納容器を作ることができる。

【００１０】本発明の請求項５に記載の発明は、平板を
塑性加工により有底円筒部材に形成する工程と、前記有
底円筒部材の開放側端部を塑性加工により半径方向内側
に曲げて開口部を形成する工程と、前記開口部から流体
を充填する工程と、前記開口部を閉塞部材により閉塞す
る工程とを含む流体収容容器の製造方法であり、製造が
容易で密閉性能の高い流体収納容器を作ることができ
る。

【００１１】本発明の請求項６に記載の発明は、前記塑
性加工は、プレス加工、スピニング加工、スェージング
加工またはこれらの組み合わせである請求項１から５の
いずれかに記載の流体収容容器の製造方法であり、製造
が容易で密閉性能の高い流体収納容器を作ることができ
る。

【００１２】本発明の請求項７に記載の発明は、両端部
を開放された容器用円筒部材の両端部を塑性加工により
半径方向内側に曲げて流体充填口および流体噴出口を形
成する工程と、前記流体噴出口を閉塞部材により閉塞す
る工程と、前記容器用円筒部材の流体噴出口側の端部に
拡散用円筒部材を接合する工程と、前記流体充填口から
流体を充填して封止部材により封止する工程と、前記拡
散用円筒部材の内部に前記容器用円筒部材に設けられた
閉塞部材を開封するための推進体を取り付ける工程と、
前記推進体を駆動するための駆動部を取り付ける工程と
を備えた安全システムまたは保護システムのためのガス
発生装置の製造方法であり、製造が容易で信頼性の高い
ガス発生装置を作ることができる。

【００１３】本発明の請求項８に記載の発明は、一端部
を開放された容器用円筒部材の開放側端部を塑性加工に
より半径方向内側に曲げて開口部を形成する工程と、前
記容器用円筒部の端部に第１拡散用円筒部材の一端部を
接合する工程と、前記開口部から流体を充填して閉塞部
材により閉塞する工程と、前記第１拡散用円筒部材の他
端部に第２拡散用円筒部材を接合する工程と、前記第２
拡散用円筒部材の内部に前記容器用円筒部材に設けられ
た閉塞部材を開封するための推進体を取り付ける工程
と、前記推進体を駆動するための駆動部を取り付ける工
程とを備えた安全システムまたは保護システムのための
ガス発生装置の製造方法であり、製造が容易で信頼性の
高いガス発生装置を作ることができる。

【００１４】本発明の請求項９に記載の発明は、前記容
器用円筒部材の端部に接合された拡散用円筒部材、また
は前記容器用円筒部材に第１拡散用円筒部材を介して接
合された第２拡散用円筒部材の端部に保持用円筒部材の
端部を接合し、前記保持用円筒部材の内部に推進体を取
り付ける工程を含む請求項７または８記載のガス発生装
置の製造方法であり、製造が容易で信頼性の高いガス発
生装置を作ることができる。

【００１５】本発明の請求項１０に記載の発明は、推進
体を駆動するための駆動部を拡散用円筒部材または保持
用円筒部材に取り付ける工程を含む請求項９記載のガス
発生装置の製造方法であり、製造が容易で信頼性の高い
ガス発生装置を作ることができる。

【００１６】本発明の請求項１１に記載の発明は、拡散
用円筒部材と保持用円筒部材との間にフィルター部材を
介装する工程を含む請求項１０記載のガス発生装置の製
造方法であり、製造が容易で信頼性の高いガス発生装置
を作ることができる。

【００１７】（実施の形態）以下、本発明の実施の形態
を図面を参照して説明する。まず初めに、本発明が適用
されるガス発生装置の全体構成について図１を参照して
説明する。以下の説明においては図面の左側を装置の先
端、右側を装置の後端として説明する。図１（ａ）にお
いて、ガス発生装置１は、円筒状の圧力容器２と拡散部
材３からなる容器手段と、拡散部材３の内部に収容され
て、後述するピストン１２とともにガス発生手段を構成
する保持部材４と、保持部材４の後端部に固定されて、
後述する点火装置１１とともに点火手段を構成するプラ
グ部材５を備えている。圧力容器２は、円筒部２ａとそ
の両端部２ｂ、２ｃを有し、先端部２ｂには流体充填口
６が設けられ、圧力容器２内に加圧流体７を充填後、公
知の技術により封止されている。他方の後端部２ｃには
流体噴出口８が設けられて、閉塞部材９により封止され
ている。拡散部材３は、その先端部を圧力容器２の後端
部２ｃに溶接され、他方の後端部には、拡散部材３の内
部に収容された保持部材４のフランジ状の後端部４ｂが
溶接されている。この拡散部材３と保持部材４と閉塞部
材９と圧力容器２とによって拡散室１０が形成されてい
る。プラグ部材５は、保持部材４の後端部４ｂに溶接さ
れ、その中心部の開口５ａには点火装置１１が固定され
ている。点火装置１１は、電気信号を受けて点火器が発
火すると、内部の可燃物が着火燃焼して封止を破壊する
構造のものである。

【００１８】円筒状の保持部材４は、その先端部に開口
４ａを有し、この開口４ａの先端側の内周縁に環状突起
４ｃを有し、その後端側の内周縁には環状凹部４ｄを有
し、さらに後端側の内周面に環状溝４ｅを有する。この
保持部材４の内部には、後端部が開放されて内部が空洞
になったピストン１２が移動可能に挿入され、その先端
部に４枚羽の円錐形に尖ったカッター部１２ａを有し、
このカッター部１２ａの基部が保持部材４の環状突起４
ｃに当たるまで挿入され、この状態で反対側の後端部が
保持部材４の環状溝４ｅの内側に位置し、環状溝４ｅに
ストッパーリング１３を嵌め込むことにより、保持部材
４に係止されている。ピストン１２の内部空間１４に
は、点火することにより熱とガスを発生させる公知のガ
ス発生剤が収容され、後端部の開口をシール部材１５で
塞ぐことにより封止されている。また、点火装置１１と
保持部材４との間の空間は燃焼空間１６となっている。
そして保持部材４には、常態においてピストン１２によ
り閉じられている燃焼ガス噴き出し口１７が設けられ、
この燃焼ガス噴き出し口１７に対向する拡散部材３の部
分には、燃焼ガスと加圧流体７を膨脹可能な袋体に導入
するための拡散穴１８が設けられている。さらに、保持
部材４と拡散部材３との間の燃焼ガス噴き出し口１７お
よび拡散穴１８の周辺部にはフィルター部材１９が挿着
されている。

【００１９】なお、ガス発生剤は、単体でも混合体でも
よく、ピストン１２の内部空間１４に収容しなくとも、
保持部材４に収容されるならば、いかなる位置、形状で
あってもよい。また、ピストン１２の保持には、保持部
材４に設けられた環状突起４ｃおよびストッパーリング
１３の他に、シール部材、ピン、テーパー面、加締め等
を使用することができ、これらは保持部材４と一体であ
っても、別体であってもよい。

【００２０】加圧流体７としては、ヘリウム、窒素、ア
ルゴン等の不活性ガスが好ましく、これらは単体でも混
合ガスとして用いてもよい。また、水素、低級炭化水素
（炭素数が４以下）、低級アルコール（炭素数が４以
下）から選ばれる可燃性流体およびこれらの混合物、さ
らに酸素ガス等の支燃性流体が加えられてもよい。不活
性ガスを含まず、可燃性流体および支燃性流体のみから
なっていてもよい。加圧流体７に可燃性流体を含む場合
は、ピストン１２内部のガス発生剤は必ずしも必要とし
ない。

【００２１】次に本実施の形態における動作について、
自動車のエアバッグ装置を例に説明する。自動車が衝突
した際、図示しないセンサからの信号により点火装置１
１が作動する。点火装置１１が作動して着火すると、そ
の熱と燃焼生成物により燃焼空間１６内の圧力が所定の
値に達し、ピストン１２が保持部材４の先端部に設けら
れた環状突起４ｃを破壊して、閉塞部材９に向けて移動
する。ピストン１２が所定量移動すると、図１（ｂ）に
示すように、ピストン１２の先端に設けられたカッター
部１２ａが閉塞部材９を破壊する。閉塞部材９が破壊さ
れると、圧力容器２内の加圧流体７が流体噴き出し口８
から拡散室１０に噴出される。移動したピストン１２
は、その中間部外周に設けられた環状段部１２ｂが保持
部材４の環状凹部４ｄに位置規制されることにより停止
する。なお、環状段部１２ｂと環状凹部４ｄの少なくと
も一方をテーパー面とすることにより、両者が楔作用で
嵌合するので、閉塞部材９破壊後のピストン１２の移動
を禁止することができる。

【００２２】一方、点火装置１１は、作動の際にシール
部材１５の少なくとも一部を破壊し、ピストン１２の内
部空間１４内のガス発生剤に点火する。ガス発生剤の燃
焼により発生する高温の燃焼ガスは、燃焼空間１６の圧
力を上昇させるとともに、ピストン１２の移動を促進す
る。燃焼ガス噴き出し口１７は、初期の段階ではピスト
ン１２により塞がれているが、ピストン１２の移動によ
り露出し、燃焼ガスを拡散室１０に噴き出すことが可能
となる。そして、圧力容器２の流体噴出口８から噴出さ
れた加圧流体７と、保持部材４の燃焼ガス噴き出し口１
７から噴き出した燃焼ガスとが、フィルター部材１９を
通って拡散穴１８から図示しないエアバッグへと導かれ
る。

【００２３】ここで、拡散室１０の一部である混合領域
１０ａにおいて加圧流体７と燃焼ガスとが混合され、加
圧流体７はその燃焼ガスにより暖められる。加圧流体７
と燃焼ガスの流れは、混合領域１０ａまで、それぞれ実
質的に独立な流れを形成している。したがって、保持部
材４の燃焼ガス噴き出し口１７から流出した燃焼ガスの
流れは、圧力容器２の流体噴出口８から流出した加圧流
体７の流れに対して実質的な影響を及ぼさないことが理
解される。また、加圧流体７の流れの方向と燃焼ガスの
流れの方向とは、混合領域１０ａで交差するようになっ
ているので、混合の効率が向上する。

【００２４】（製造方法についての実施の形態１）次
に、上記圧力容器およびガス発生装置の製造方法につい
て説明する。まず図２の工程（ａ）において、管材２１
の両端部２１ａ、２１ｂを所定の長さに切断し、次に工
程（ｂ）において、管材２１の一端部２１ｂを回転可能
なチャック２２に固定し、他端部２１ａを成形型２３に
押し付けて閉じ加工を行う。この成形型２３は、最終仕
上がり形状に形成された曲面２３ａを有し、この曲面２
３ａに回転する管材２１の端部２１ａを押し付けること
により、端面が半径方向内側に次第に折り曲げられ、端
面が閉じられる前の小穴が開いた状態で加工が終了する
ように曲面２３ａの形状を設定する。この小穴２４が上
記した流体充填口６になる。次に工程（ｃ）において、
今度は管材２１の端部２１ａをチャック２２に固定し、
反対側の端部２１ｂを別の成形型２５により同様にして
半径方向内側に折り曲げて、小穴２４よりも大径の開口
部２６を作る。この開口部２６が上記した流体噴出口８
になる。なお、小穴２４および開口部２６は、加工した
ままの状態でもよいが、リーマ等の穴開け加工により整
形した方が好ましい。そして工程（ｄ）のように、開口
部２６に上記閉塞部材９に相当する封板２７をプロジェ
クション溶接および／または電子ビーム溶接等により接
合した後、上記拡散部材３に相当する円筒部材２８の端
面を管材２１の端部２１ｂに溶接する。その後、管材２
１および／または円筒部材２８を固定して、図示しない
充填治具を管材２１の端部２１ａに装着して、小穴２４
から上記加圧流体７を充填し、充填後、公知の技術を用
いて封止部材により封止する。

【００２５】これ以降は、図１で説明したように、円筒
部材２８である拡散部材３の端部に保持部材４を溶接
し、ピストン１２を保持部材４の中に挿入し、ストッパ
ーリング１３を嵌め込んでピストン１２を固定し、点火
装置１１を加締めたプラグ部材５を保持部材４の端面に
溶接してガス発生装置を完成する。なお、拡散部材３の
端部に保持部材４を溶接する際に、拡散部材３と保持部
材４との間にフィルター部材１９を介装することが好ま
しく、フィルター部材１９は、拡散部材３および／また
は保持部材４に溶接、加締め等により固定される。

【００２６】（製造方法についての実施の形態２）次
に、圧力容器およびガス発生装置の別の製造方法につい
て説明する。まず図３の工程（ａ）において、平板３１
をパンチ３２とダイ３３を用いてプレス加工し、有底円
筒部材３４を作る。次に工程（ｂ）において、この有底
円筒部材３４を上記したと同様に、回転するチャック３
５と成形型３６を用いて、その端部に開口部３７を形成
する。この開口部３７は、流体充填口と流体噴出口とを
兼ねるものである。次に工程（ｃ）において、このよう
に加工された有底円筒部材３４の有底側の端部を固定具
３８により固定し、反対側の開口部３７側の端部に長さ
の短い第１拡散用円筒部材３９ａの一端部を溶接する。
次に第１拡散用円筒部材３９ａの他端部に、充填治具４
０を取り付け、有底円筒部材３４の中に圧力流体を充填
する。その際のシールは、第１拡散用円筒部材３９ａの
端部の楔型端面と充填治具４０との接触により行う。充
填後、有底円筒部材３４の開口部３７を閉塞部材をプロ
ジェクション溶接および／または電子ビーム溶接により
接合する。その後、図４に示すように、第１拡散用円筒
部材３９ａの端部に、これより長い第２拡散用円筒部材
３９ｂの端部を溶接して、図１で示した拡散部材３を形
成する。これ以降の工程は、上記したのと同じである。

【００２７】このように、本実施の形態２では、圧力容
器２を有底円筒部材から形成したので、開口部が一つに
なり、それだけ密封箇所が少なくなって密封性能が向上
するが、加圧流体７を充填する際に、長い拡散用円筒部
材３９ｂが溶接されていると充填の邪魔になるので、最
初に短い第１拡散用円筒部材３９ａを溶接した後に充填
を行い、その後に長い第２拡散用円筒部材３９ｂを溶接
するようにしている。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、平板ま
たは円筒部材を塑性変形させることにより生じる開口部
を、流体収納容器の流体充填口および／または流体噴出
口に用いることで、簡単な構成で、信頼性の向上するこ
とができ、また工程数が削減できるため、生産コストを
低減できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明が適用されるガス発生装置の断面
図 （ｂ）同ガス発生装置の動作後の断面図

【図２】本発明の流体収納容器およびガス発生装置の製
造方法を示す模式図

【図３】本発明の流体収納容器およびガス発生装置の別
の製造方法を示す模式図

【図４】本発明の流体収納容器およびガス発生装置の別
の製造方法により製造されたガス発生装置の断面図

【符号の説明】

１ ガス発生装置 ２ 圧力容器 ３ 拡散部材 ４ 保持部材 ５ プラグ部材 ６ 流体充填口 ７ 加圧流体 ８ 流体噴出口 ９ 閉塞部材 １０ 拡散室 １１ 点火装置 １２ ピストン １３ ストッパーリング １４ 内部空間 １５ シール部材 １６ 燃焼空間 １７ 燃焼ガス噴き出し口 １８ 拡散穴 １９ フィルター部材 ２１ 管材 ２２ チャック ２３ 成形型 ２４ 小穴 ２５ 成形型 ２６ 開口部 ３１ 平板 ３２ パンチ ３３ ダイ ３４ 有底円筒部材 ３５ チャック ３６ 成形型 ３７ 開口部 ３８ 固定具 ３９ａ 第１拡散用円筒部材 ３９ｂ 第２拡散用円筒部材 ４０ 充填治具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小 山 卓 郎 神奈川県茅ヶ崎市下町屋一丁目１番１号 宮田工業株式会社内 (72)発明者 高 橋 宏 幸 神奈川県茅ヶ崎市下町屋一丁目１番１号 宮田工業株式会社内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一端部が開放された筒状の母
   材の開放された端部を塑性加工により半径方向内側に曲
   げて開口部を形成する工程と、前記開口部の一つから流
   体を充填する工程と、前記開口部を閉塞部材により閉塞
   する工程とを含む流体収容容器の製造方法。
2. 【請求項２】 前記開口部を形成する工程は、流体収容
   容器の流体充填口および／または流体噴出口を形成する
   工程である請求項１記載の流体収容容器。
3. 【請求項３】 前記筒状の母材とは、円筒部材または平
   板を塑性加工により形成した有底円筒部材である請求項
   ２記載の流体収容容器の製造方法。
4. 【請求項４】 管材の両端部を塑性加工により半径方向
   内側に曲げてそれぞれ開口部を形成する工程と、一方の
   開口部を閉塞部材により閉塞する工程と、他方の開口部
   から流体を充填する工程と、前記他方の開口部を封止部
   材により封止する工程とを含む流体収容容器の製造方
   法。
5. 【請求項５】 平板を塑性加工により有底円筒部材に形
   成する工程と、前記有底円筒部材の開放側端部を塑性加
   工により半径方向内側に曲げて開口部を形成する工程
   と、前記開口部から流体を充填する工程と、前記開口部
   を閉塞部材により閉塞する工程とを含む流体収容容器の
   製造方法。
6. 【請求項６】 前記塑性加工は、プレス加工、スピニン
   グ加工、スェージング加工またはこれらの組み合わせで
   ある請求項１から５のいずれかに記載の流体収容容器の
   製造方法。
7. 【請求項７】 両端部を開放された容器用円筒部材の両
   端部を塑性加工により半径方向内側に曲げて流体充填口
   および流体噴出口を形成する工程と、前記流体噴出口を
   閉塞部材により閉塞する工程と、前記容器用円筒部材の
   流体噴出口側の端部に拡散用円筒部材を接合する工程
   と、前記流体充填口から流体を充填して封止部材により
   封止する工程と、前記拡散用円筒部材の内部に前記容器
   用円筒部材に設けられた閉塞部材を開封するための推進
   体を取り付ける工程と、前記推進体を駆動するための駆
   動部を取り付ける工程とを備えた安全システムまたは保
   護システムのためのガス発生装置の製造方法。
8. 【請求項８】 一端部を開放された容器用円筒部材の開
   放側端部を塑性加工により半径方向内側に曲げて開口部
   を形成する工程と、前記容器用円筒部の端部に第１拡散
   用円筒部材の一端部を接合する工程と、前記開口部から
   流体を充填して閉塞部材により閉塞する工程と、前記第
   １拡散用円筒部材の他端部に第２拡散用円筒部材を接合
   する工程と、前記第２拡散用円筒部材の内部に前記容器
   用円筒部材に設けられた閉塞部材を開封するための推進
   体を取り付ける工程と、前記推進体を駆動するための駆
   動部を取り付ける工程とを備えた安全システムまたは保
   護システムのためのガス発生装置の製造方法。
9. 【請求項９】 前記容器用円筒部材の端部に接合された
   拡散用円筒部材、または前記容器用円筒部材に第１拡散
   用円筒部材を介して接合された第２拡散用円筒部材の端
   部に保持用円筒部材の端部を接合し、前記保持用円筒部
   材の内部に推進体を取り付ける工程を含む請求項７また
   は８記載のガス発生装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 推進体を駆動するための駆動部を拡散
    用円筒部材または保持用円筒部材に取り付ける工程を含
    む請求項９記載のガス発生装置の製造方法。
11. 【請求項１１】 拡散用円筒部材と保持用円筒部材との
    間にフィルター部材を介装する工程を含む請求項１０記
    載のガス発生装置の製造方法。