JPWO2002092400A1 - ガス発生器 - Google Patents
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Abstract
第1カップ2内に、点火具4の第2カップ12を嵌入状態で挿入し、第1カップ2の基端2cと点火具4との間にシール部材19を配設し、基端2cと点火具4とをホルダ5の点火具4に向かうかしめにより共締めにより固定する。
Description
技術分野
本発明は、例えば、シートベルトプリテンショナー、乗員前方移動拘束装置、可動式ヘッドレスト、バッテリー電流遮断機、といった可動部分を有する自動車用安全装置を、緊急時に(自動車衝突時に)作動させる為に用いられる小型のガス発生器に関する。
背景技術
これらガス発生器は、例えば、シリンダーに取り付けられ、発生するガスの圧力によりピストンを駆動させ、その駆動力により前述の自動車用安全装置を作動させる目的で使用される。
従来のガス発生器は、通電により発火する点火具を第1シール部材を介してホルダの内側の第1固定部分にかしめ等で固定し、ガス発生剤を収容したカップを前記点火具を覆うように被せ、このカップの基端を前記ホルダの外側の第2固定部分に第2シール部材を介してかしめ等で固定する構造になっている。
上記ガス発生器は、ガス発生剤を収容したカップを外気と遮断した状態でホルダに固定するために、内側の点火具を固定する第1固定部分とは別に、外側のホルダ基端を固定する第2固定部分を有している。また、ホルダには、点火具とホルダとの間の第1シール部材と、カップとホルダのとの間の第2シール部材とが別々に設けられる。
この従来のガス発生器は、二ヵ所の固定部分と二ヵ所のシール部分とを有しており、二ヵ所の固定とシールを確実にしなければならなかった。さらに、二箇所の固定部分が別々に存在する為、どうしても外径が太くなり、装置の小型化、高出力化に対応することが困難であった。
本発明は、係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、ホルダに対する点火具とカップとの固定構造を共用するとともにシールも確実にできるガス発生器を提供しようとするものである。
また、外径の細いガス発生器を提供することにより、前述の安全装置において、細いシリンダーを使用することができ、同じガス発生剤使用量で、従来よりも高い出力を取り出せるようにするものである。
発明の開示
本発明のガス発生器は、燃焼によりガスを発生させるガス発生剤を収容する有底筒状の第1カップと、前記第1カップ内に一部挿入状態で配設される点火具と、この点火具を覆うとともに、前記第1カップの基端側を保持するホルダとを備え、前記第1カップの前記基端と前記点火具とが前記ホルダの前記点火具に向かう共締めにより固定されているものである。
第1カップの基端と点火具とがホルダの点火具に向かう共締めにより固定されるため、点火具と第1カップの基端とがホルダに対して一ヵ所で固定される。このため、製造が簡便になるとともに、構造が簡単になるため、ガス発生器の小型化が可能となる。
また、本発明のガス発生器は、前記第1カップの前記基端と前記点火具との間にシール部材が配設されているものである。
第1カップの基端と点火具との間のシール部材が作用し、第1カップ内のガス発生剤が点火具で蓋がされた状態になって密封される。
また、本発明のガス発生器は、前記点火具は、着火薬を収容する第2カップと、この第2カップを保持する塞栓とを有してなり、前記第1カップの内側に前記第2カップの外側が嵌入状態で挿入されるものである。
ガス発生剤を収容する第1カップに、着火薬を収容する第2カップが嵌入状態で挿入されるため、第1カップが第2カップに案内されて、第1カップが点火具に保持された状態になってホルダに固定される。また、第2カップを第1カップで補強するために、第2カップの外周と第1カップの内周が略同一であることが好ましい。
また、本発明のガス発生器は、前記第1カップの基端が前記塞栓に突き当たるように挿入され、前記第2カップと前記塞栓の境界部分に前記シール部材が配設されているものである。
第2カップと塞栓の境界部分にシール部材を押し込みながら、第1カップの基端が塞栓に突き当たるため、Oリングのようなシール部材の位置が安定する。
また、本発明のガス発生器は、前記第1カップの基端とこの基端が突き当たる前記塞栓とは互いにテーパ面に形成されているものである。
第1カップの基端と塞栓との突き当たり状態を安定させることができる。また、テーパ面により、第1カップへのガス発生剤の収納が容易となる。
また、本発明のガス発生器は、前記点火具と前記第1カップの基端とは、前記ホルダの前記点火具に向かうかしめによって固定されているものである。
第1カップの基端と塞栓との突き当たりをテーパ面に形成し、ホルダから塞栓に向かってかしめにより強固に共締めすることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施形態の一例を図面に基づいて説明する。第1図は、ガス発生器の断面図であり、第2図は、点火具の断面図である。
第1図において、ガス発生器1は、第1カップ2と、ガス発生剤3と、点火具4と、ホルダ5とからなる。
第1カップ2は、円筒部2aと、円筒部2aの先端側又は上端側の底部2bと、円筒部2aの基端側又は下端側の拡径スカート部2cとからなり、全体として有底円筒形状をなしている。この第1カップ2の材料としては、ステンレス、アルミニウム、真鍮、鉄などの金属材などが好ましいが、樹脂製であってもよい。第1カップ2の底部2bの外側面には中心から放射状の伸びる複数の線状の切欠き部2dが設けられている。第1カップ2の拡径スカート部2cは、後述する点火具4とホルダ5で扶持されるテーパ状のフランジ部として機能する。
ガス発生剤3は、第1カップ2の内周に直接接触する状態にして収容されている。第1カップ2内に収容されるガス発生剤3の燃焼時に、この切欠き部2dが破断され図示しないシートベルトプリテンショナー、乗員前方移動拘束装置、可動式ヘッドレスト、バッテリー電流遮断機などの自動車用安全装置にガスが直接的に放出される。
点火具4は、第2図に示されるように、着火薬11と、着火薬11が収納される第2カップ12と、着火薬11を発火させるための電流を通電する目的で立設された2本のピン13、14と、ピン13、14が取り付けられる栓体15と、第2カップ12の下方を覆って保持する塞栓16とを備えてなる。着火薬11としは、例えば、ジルコニウム、タングステン、過塩素酸カリウム、バインダを含むものを用いることができる。
第2カップ12は、金属製の内側カップ12aと、絶縁性樹脂製の外側カップ12bを重ねた有底円筒形状である。この第2カップ12の内側に着火薬11が収容され、金属製の栓体15で塞がれる。栓体15の下方にはピン13が立設状態で接合され、栓体15の中央の貫通孔15aに絶縁体であるガラスシール15bを介してピン14が貫通状態で取り付けられている。ピン14の上端と栓体15の上面との間に、通電により発熱する電橋線17が取り付けられている。金属製の内側カップ12aの下端と栓体15の下側周囲とはレーザ溶接18などで接合されている。
塞栓16は樹脂成形体であり、第2カップ12の下端側とピン13、14の栓体15から突き出した部分を覆って、これらを保持するものである。この塞栓16の外周は、第2カップ12との境界部分の段部16aと、拡径テーパ部16bと、大径円柱部16cと、縮径テーパ部16dと、小径円柱部16eとからなる形状を有する。
塞栓16の樹脂成形に用いられる樹脂としては、例えば、ポリブチレンテレフタート、ポリエチレンテレフタート、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド、ポリエチレンイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン等の樹脂にガラス繊維、カーボン等を含有させたものが挙げられる。
第1図において、第1カップ2の内周に第2カップ12の外周が嵌入されている。両者は実質的に密着させるのがよく、両者の隙間は1mm以下であることが好ましく、0.2mm以下であることが更に好ましい。第1カップ2の拡径スカート部2cは、塞栓16の拡径シール部16b(第2図参照)に沿う長さを有している。塞栓16の第2カップ12との境界部分にある段部16a(第2図参照)には、シール部材としてのOリング19が嵌められ、第1カップ2の拡径スカート部2cの根元で押しつぶされる。
ホルダ5は、ステンレス、アルミニウム、真鍮、鉄などの金属材や硬質樹脂によって形成されている。このホルダ5は、点火具4の塞栓16の外周部分のうち、大径円柱部16b、縮径部16c及び小径円柱部16dを上から嵌め込むための第1孔21と、ショーティングクリップ6を下から嵌め込むための第2孔22と、第1孔21から上方に伸びており、内側へ押し込むかしめが可能な突出部23とを有している。このホルダ5は、点火具4を第1カップ2の中心に位置させ、前記第1カップ2の位置を固定すると共に前記点火具4の塞栓16を保持している。
ショーティングクリップ6は、点火具4の2本のピン13、14をショートさせておくために取り付けられている。このショーティングクリップ6は、ガス発生器1が正規の状態で取り付けられるまで、静電気などによる誤作動を防止するために用いられる。
このように構成されるガス発生器1は、次のような手順にて製造することができる。所定量のガス発生剤3が収容された第1カップ2を準備する。塞栓16と第2カップ12の境界部分である段部16a(第2図参照)に、Oリング19を嵌め込んだ状態の点火具4を用意する。第1カップ2内に、点火具4の第2カップ12を嵌入させる。第1カップ2の拡径スカート部2cが、塞栓16の拡径テーパ部16b(第2図参照)に当たり、Oリング19が押しつぶせる状態を確認する。
この第1カップ2と点火具4のセットを、ホルダ5の第1孔21内に嵌め込み、突出部23を点火具4の塞栓16の側にかしめることにより、第1カップ2と点火具4とを共締めにてホルダ5に固定する。このとき、第1カップ2と点火具4との間に介装されたOリング19は、押しつぶされた状態になって第1カップ2と点火具4の第2カップ12との間を密封する。
次に、ガス発生器1の作動について説明する。このガス発生器1が正常な状態でコネクタに接続されると、ショーティングクリップ6による短絡は解除された状態になる。この状態で、図示しない衝突センサーが自動車の衝突を感知すると、点火具4に立設されたピン13、14に通電される。そして、点火具4内の電橋線17が発熱し、着火薬11が発火する。第2カップ12の底の脆弱部が破断し、ここを通じて一気に第1カップ2内のガス発生剤3に高温、且つ、高圧のガスや粒子が吹き付けられる。そして、ガス発生剤3が点火される。続いて、ガス発生剤3の燃焼により第1カップ2内に発生した多量のガスは、第1カップ2の内圧を急速に高め、やがて第1カップ2の底部2bに設けられている切欠き部2dを破断して、図示しないシートベルトプリテンショナー、乗員前方移動拘束装置、可動式ヘッドレスト、バッテリー電流遮断機などの自動車用安全装置へ導入される。
つぎに、第1カップ2内の好ましいガス発生剤3を説明する。本発明のガス発生器に用いることができるガス発生剤は、例えば、含窒素有機化合物、無機化合物を含有するものであり、所望により添加物を添加することができる。含窒素有機化合物は主に燃料成分としての機能を果たす。また、無機化合物は主に酸化剤成分としての機能を果たす。
前記含窒素有機化合物としては、アミノテトラゾール、硝酸グアニジン、ニトログアニジンよりなる群から選ばれる少なくとも1種以上が挙げられる。前記無機化合物としては、硝酸ストロンチウム、硝酸アンモニウム、硝酸カリウム、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種以上が挙げられる。
添加物として自己発火性触媒である三酸化モリブデンが挙げられる。また、他にガス発生剤に添加しうる添加物としては、バインダなどが挙げられ、バインダとして、グアガム、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ニトロセルロース、水溶性セルロースエーテル、ポリエチレングリコールよりなる群から選ばれる少なくとも1種以上が挙げられる。
好適なガス発生剤としては、含窒素有機化合物として5−アミノテトラゾールおよび硝酸グアニジン、無機化合物として硝酸ストロンチウムおよび過塩素酸アンモニウム、自己発火性触媒として三酸化モリブデン、バインダとしてグアガムを含有するガス発生剤である。より好適には、含窒素有機化合物として5−アミノテトラゾールを10〜30質量%、硝酸グアニジンを15〜35質量%、無機化合物として硝酸ストロンチウムを10〜30質量%、過塩素酸アンモニウムを15〜35質量%、自己発火性触媒として三酸化モリブデンを1〜10質量%、バインダとしてグアガムを1〜10質量%を含有するガス発生剤である。
これらガス発生剤3の製造法を説明する。ガス発生剤3の各成分を所定量計量する。計量した後、V型混合機により各成分を十分混合する。前記混合物に10〜30質量%の水を添加し、さらに混合する。湿状になった前記混合物をニーダーにより練り上げて、粘りの有る塊を得る。これを真空押し出し機にて所望の形状に成形する。これを60℃で15時間、次に100℃で5時間乾燥させて所望のガス発生剤3を得る。また、さらに、従来より使用されている無煙火薬もガス発生剤3として良好に使用できる。
上述した実施形態に係るガス発生器1の効果を以下に説明する。
(1)ホルダ5に対する点火具4の保持と、点火具4に対する第1カップ2の保持とが、点火具4の塞栓16及び第1カップ2の拡径スカート部2cに向かうホルダ5の突出部23のかしめにより、共締めで行われる為、一ヵ所のかしめにより、ガス発生器1を形成することができる。ホルダと点火具、ホルダと第1カップのように二ヵ所のかしめを必要とする従来例に比較すると、簡単な構造で確実に固定することが可能になる。
(2)第1カップ2内に収容されたガス発生剤3は、点火具4の第2カップ12と第1カップ2の拡径スカート部2cとの間に押し込まれたOリング19で密閉された空間に位置することになる。このように、第1カップ2内に収容されたガス発生剤3は一カ所のシールで密閉されるとともに、点火具4の側からの外気の侵入がなく、ガス発生剤3に対する密封性が向上する。
(3)点火具4の第2カップ12は、第1カップ2内に嵌入され、両者は密着しているため、第1カップ2が点火具4でも支えられた状態になり、第1カップ2が図示のように軸方向に長くなっても、外力等に対して安定する。
(4)金属製の第1カップ2内に点火具4の第2カップ12が密着して嵌入されているため、第2カップ12内の着火剤11が発火するときの、第2カップ12の外周が第1カップ2で補強される。そのため、点火具4の第2カップ12の底部の脆弱部の破裂が確実におこなわれる。
(5)点火具4の第2カップ12と塞栓16との境界部分にOリング19が位置するため、Oリング19の位置が安定し、密封性が上がる。
(6)点火具4の塞栓16の外周の拡径テーパ部16b(第2図参照)と、第1カップ2の拡径スカート部2cのように、互いにテーパ状にして突出部22をかしめるため、かしめによる固定が安定的に行われる。
なお、本発明の実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように変更して実施してもよい。
(1)点火具4は、第2図のようなハーメチックシール式のものが、径方向に広げて、軸方向に伸びない形状にする上で有利であるが、第3図のような点火玉式のものであってもよい。
第3図において、塞栓31から二本のピン32、32が突出し、この二本のピン32、32の先端に電橋栓33が取り付けられ、この電橋栓33の周囲に点火玉34が形成されている。点火玉34が第2カップ35内の着火剤36に当接するように、第2カップ35が塞栓31に取り付けられ、点火玉式の点火具が形成される。
(2)ホルダ5による第1カップ2と点火具4の固定は、かしめによるものが好ましい。かしめ以外であっても、安定的に固定できれば共締め手段には限定はなく、例えば、袋ナット状のものを、ホルダにねじ込むことにより、ホルダ5に対して第1カップ2と点火具4を共締めするものであってもよい。
(3)シール部材は、シール性のあるものであれば特に限定はなく、単一部材であるOリング19の他に、第1カップ2にO字形状にゴム等を焼き付けたものや、シリコン系接着剤やエポキシ系接着剤等が例示できる。
実施例
以下に本発明に係るガス発生器の一例を用いた10ccボンブテストの結果について示す。
第4図に10ccボンブテストに用いた本発明に係るガス発生器の一例と、シートベルトプリテンショナーに用いられる従来のガス発生器の仕様をまとめて示す。本発明に係るガス発生器は、従来のガス発生器と比較するために、ガス発生剤量が従来のシートベルトプリテンショナーに用いられていたガス発生器と同量としている。
10ccボンブテストは、第6図に示すように、堅牢なステンレススチール等の材質の圧力測定ボンブを用いる。この圧力測定ボンブに設けられているボンブ治具にガス発生器を取り付ける。このボンブ治具には、ガス発生器のカップ部の外径よりも0.2〜0.4mm大きいものを使用する。そして、このガス発生器を着火電流ケーブルにより定電流パルス発生と結線し、着火電流(0.8A×2ms)を通電し、ガス発生器を作動させる。ガス発生器からの燃焼ガスの圧力を燃焼室に設けられている圧力センサーを介してオシロスコープ等の測定機器により燃焼室内の圧力を測定する。10ccボンブテストでは、このようにしてガス発生器の出力を測定する。この結果を第5図に示す。
第4図及び第5図に示すように、本発明に係るガス発生器は、従来の従来のガス発生器に比べて、小型化できるとともに、同じガス発生剤量を用いても、シリンダ想定のボンブ治具内径を細くすることができるため、高い出力(高い最大発生圧力)を取り出せるようになっていることがわかる。
産業上の利用可能性
以上詳述したように本発明に係るガス発生器によれば、ホルダに対する点火具とカップとの固定構造を共用して構造を簡単にすることができるとともに、シール性を向上させるという効果を奏する。また、本発明に係るガス発生器は、従来のガス発生器に比べて、同じガス発生剤量を用いても、用いられる自動車用安全装置のシリンダー内径を細くすることができるため、高い出力(高い最大発生圧力)を取り出せるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施形態に係るガス発生器の断面図である。第2図は、第1図のガス発生器に用いられる点火具の断面図である。第3図は、ガス発生器に用いられる点火具の他の例の断面図である。第4図は、実施例として10ccボンブテストに使用したガス発生器の仕様をまとめた表である。第5図は、10ccボンブテストの結果を示す図である。第6図は、10ccボンブテストに用いた測定装置の概略図である。
本発明は、例えば、シートベルトプリテンショナー、乗員前方移動拘束装置、可動式ヘッドレスト、バッテリー電流遮断機、といった可動部分を有する自動車用安全装置を、緊急時に(自動車衝突時に)作動させる為に用いられる小型のガス発生器に関する。
背景技術
これらガス発生器は、例えば、シリンダーに取り付けられ、発生するガスの圧力によりピストンを駆動させ、その駆動力により前述の自動車用安全装置を作動させる目的で使用される。
従来のガス発生器は、通電により発火する点火具を第1シール部材を介してホルダの内側の第1固定部分にかしめ等で固定し、ガス発生剤を収容したカップを前記点火具を覆うように被せ、このカップの基端を前記ホルダの外側の第2固定部分に第2シール部材を介してかしめ等で固定する構造になっている。
上記ガス発生器は、ガス発生剤を収容したカップを外気と遮断した状態でホルダに固定するために、内側の点火具を固定する第1固定部分とは別に、外側のホルダ基端を固定する第2固定部分を有している。また、ホルダには、点火具とホルダとの間の第1シール部材と、カップとホルダのとの間の第2シール部材とが別々に設けられる。
この従来のガス発生器は、二ヵ所の固定部分と二ヵ所のシール部分とを有しており、二ヵ所の固定とシールを確実にしなければならなかった。さらに、二箇所の固定部分が別々に存在する為、どうしても外径が太くなり、装置の小型化、高出力化に対応することが困難であった。
本発明は、係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、ホルダに対する点火具とカップとの固定構造を共用するとともにシールも確実にできるガス発生器を提供しようとするものである。
また、外径の細いガス発生器を提供することにより、前述の安全装置において、細いシリンダーを使用することができ、同じガス発生剤使用量で、従来よりも高い出力を取り出せるようにするものである。
発明の開示
本発明のガス発生器は、燃焼によりガスを発生させるガス発生剤を収容する有底筒状の第1カップと、前記第1カップ内に一部挿入状態で配設される点火具と、この点火具を覆うとともに、前記第1カップの基端側を保持するホルダとを備え、前記第1カップの前記基端と前記点火具とが前記ホルダの前記点火具に向かう共締めにより固定されているものである。
第1カップの基端と点火具とがホルダの点火具に向かう共締めにより固定されるため、点火具と第1カップの基端とがホルダに対して一ヵ所で固定される。このため、製造が簡便になるとともに、構造が簡単になるため、ガス発生器の小型化が可能となる。
また、本発明のガス発生器は、前記第1カップの前記基端と前記点火具との間にシール部材が配設されているものである。
第1カップの基端と点火具との間のシール部材が作用し、第1カップ内のガス発生剤が点火具で蓋がされた状態になって密封される。
また、本発明のガス発生器は、前記点火具は、着火薬を収容する第2カップと、この第2カップを保持する塞栓とを有してなり、前記第1カップの内側に前記第2カップの外側が嵌入状態で挿入されるものである。
ガス発生剤を収容する第1カップに、着火薬を収容する第2カップが嵌入状態で挿入されるため、第1カップが第2カップに案内されて、第1カップが点火具に保持された状態になってホルダに固定される。また、第2カップを第1カップで補強するために、第2カップの外周と第1カップの内周が略同一であることが好ましい。
また、本発明のガス発生器は、前記第1カップの基端が前記塞栓に突き当たるように挿入され、前記第2カップと前記塞栓の境界部分に前記シール部材が配設されているものである。
第2カップと塞栓の境界部分にシール部材を押し込みながら、第1カップの基端が塞栓に突き当たるため、Oリングのようなシール部材の位置が安定する。
また、本発明のガス発生器は、前記第1カップの基端とこの基端が突き当たる前記塞栓とは互いにテーパ面に形成されているものである。
第1カップの基端と塞栓との突き当たり状態を安定させることができる。また、テーパ面により、第1カップへのガス発生剤の収納が容易となる。
また、本発明のガス発生器は、前記点火具と前記第1カップの基端とは、前記ホルダの前記点火具に向かうかしめによって固定されているものである。
第1カップの基端と塞栓との突き当たりをテーパ面に形成し、ホルダから塞栓に向かってかしめにより強固に共締めすることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施形態の一例を図面に基づいて説明する。第1図は、ガス発生器の断面図であり、第2図は、点火具の断面図である。
第1図において、ガス発生器1は、第1カップ2と、ガス発生剤3と、点火具4と、ホルダ5とからなる。
第1カップ2は、円筒部2aと、円筒部2aの先端側又は上端側の底部2bと、円筒部2aの基端側又は下端側の拡径スカート部2cとからなり、全体として有底円筒形状をなしている。この第1カップ2の材料としては、ステンレス、アルミニウム、真鍮、鉄などの金属材などが好ましいが、樹脂製であってもよい。第1カップ2の底部2bの外側面には中心から放射状の伸びる複数の線状の切欠き部2dが設けられている。第1カップ2の拡径スカート部2cは、後述する点火具4とホルダ5で扶持されるテーパ状のフランジ部として機能する。
ガス発生剤3は、第1カップ2の内周に直接接触する状態にして収容されている。第1カップ2内に収容されるガス発生剤3の燃焼時に、この切欠き部2dが破断され図示しないシートベルトプリテンショナー、乗員前方移動拘束装置、可動式ヘッドレスト、バッテリー電流遮断機などの自動車用安全装置にガスが直接的に放出される。
点火具4は、第2図に示されるように、着火薬11と、着火薬11が収納される第2カップ12と、着火薬11を発火させるための電流を通電する目的で立設された2本のピン13、14と、ピン13、14が取り付けられる栓体15と、第2カップ12の下方を覆って保持する塞栓16とを備えてなる。着火薬11としは、例えば、ジルコニウム、タングステン、過塩素酸カリウム、バインダを含むものを用いることができる。
第2カップ12は、金属製の内側カップ12aと、絶縁性樹脂製の外側カップ12bを重ねた有底円筒形状である。この第2カップ12の内側に着火薬11が収容され、金属製の栓体15で塞がれる。栓体15の下方にはピン13が立設状態で接合され、栓体15の中央の貫通孔15aに絶縁体であるガラスシール15bを介してピン14が貫通状態で取り付けられている。ピン14の上端と栓体15の上面との間に、通電により発熱する電橋線17が取り付けられている。金属製の内側カップ12aの下端と栓体15の下側周囲とはレーザ溶接18などで接合されている。
塞栓16は樹脂成形体であり、第2カップ12の下端側とピン13、14の栓体15から突き出した部分を覆って、これらを保持するものである。この塞栓16の外周は、第2カップ12との境界部分の段部16aと、拡径テーパ部16bと、大径円柱部16cと、縮径テーパ部16dと、小径円柱部16eとからなる形状を有する。
塞栓16の樹脂成形に用いられる樹脂としては、例えば、ポリブチレンテレフタート、ポリエチレンテレフタート、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン12、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド、ポリエチレンイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン等の樹脂にガラス繊維、カーボン等を含有させたものが挙げられる。
第1図において、第1カップ2の内周に第2カップ12の外周が嵌入されている。両者は実質的に密着させるのがよく、両者の隙間は1mm以下であることが好ましく、0.2mm以下であることが更に好ましい。第1カップ2の拡径スカート部2cは、塞栓16の拡径シール部16b(第2図参照)に沿う長さを有している。塞栓16の第2カップ12との境界部分にある段部16a(第2図参照)には、シール部材としてのOリング19が嵌められ、第1カップ2の拡径スカート部2cの根元で押しつぶされる。
ホルダ5は、ステンレス、アルミニウム、真鍮、鉄などの金属材や硬質樹脂によって形成されている。このホルダ5は、点火具4の塞栓16の外周部分のうち、大径円柱部16b、縮径部16c及び小径円柱部16dを上から嵌め込むための第1孔21と、ショーティングクリップ6を下から嵌め込むための第2孔22と、第1孔21から上方に伸びており、内側へ押し込むかしめが可能な突出部23とを有している。このホルダ5は、点火具4を第1カップ2の中心に位置させ、前記第1カップ2の位置を固定すると共に前記点火具4の塞栓16を保持している。
ショーティングクリップ6は、点火具4の2本のピン13、14をショートさせておくために取り付けられている。このショーティングクリップ6は、ガス発生器1が正規の状態で取り付けられるまで、静電気などによる誤作動を防止するために用いられる。
このように構成されるガス発生器1は、次のような手順にて製造することができる。所定量のガス発生剤3が収容された第1カップ2を準備する。塞栓16と第2カップ12の境界部分である段部16a(第2図参照)に、Oリング19を嵌め込んだ状態の点火具4を用意する。第1カップ2内に、点火具4の第2カップ12を嵌入させる。第1カップ2の拡径スカート部2cが、塞栓16の拡径テーパ部16b(第2図参照)に当たり、Oリング19が押しつぶせる状態を確認する。
この第1カップ2と点火具4のセットを、ホルダ5の第1孔21内に嵌め込み、突出部23を点火具4の塞栓16の側にかしめることにより、第1カップ2と点火具4とを共締めにてホルダ5に固定する。このとき、第1カップ2と点火具4との間に介装されたOリング19は、押しつぶされた状態になって第1カップ2と点火具4の第2カップ12との間を密封する。
次に、ガス発生器1の作動について説明する。このガス発生器1が正常な状態でコネクタに接続されると、ショーティングクリップ6による短絡は解除された状態になる。この状態で、図示しない衝突センサーが自動車の衝突を感知すると、点火具4に立設されたピン13、14に通電される。そして、点火具4内の電橋線17が発熱し、着火薬11が発火する。第2カップ12の底の脆弱部が破断し、ここを通じて一気に第1カップ2内のガス発生剤3に高温、且つ、高圧のガスや粒子が吹き付けられる。そして、ガス発生剤3が点火される。続いて、ガス発生剤3の燃焼により第1カップ2内に発生した多量のガスは、第1カップ2の内圧を急速に高め、やがて第1カップ2の底部2bに設けられている切欠き部2dを破断して、図示しないシートベルトプリテンショナー、乗員前方移動拘束装置、可動式ヘッドレスト、バッテリー電流遮断機などの自動車用安全装置へ導入される。
つぎに、第1カップ2内の好ましいガス発生剤3を説明する。本発明のガス発生器に用いることができるガス発生剤は、例えば、含窒素有機化合物、無機化合物を含有するものであり、所望により添加物を添加することができる。含窒素有機化合物は主に燃料成分としての機能を果たす。また、無機化合物は主に酸化剤成分としての機能を果たす。
前記含窒素有機化合物としては、アミノテトラゾール、硝酸グアニジン、ニトログアニジンよりなる群から選ばれる少なくとも1種以上が挙げられる。前記無機化合物としては、硝酸ストロンチウム、硝酸アンモニウム、硝酸カリウム、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種以上が挙げられる。
添加物として自己発火性触媒である三酸化モリブデンが挙げられる。また、他にガス発生剤に添加しうる添加物としては、バインダなどが挙げられ、バインダとして、グアガム、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ニトロセルロース、水溶性セルロースエーテル、ポリエチレングリコールよりなる群から選ばれる少なくとも1種以上が挙げられる。
好適なガス発生剤としては、含窒素有機化合物として5−アミノテトラゾールおよび硝酸グアニジン、無機化合物として硝酸ストロンチウムおよび過塩素酸アンモニウム、自己発火性触媒として三酸化モリブデン、バインダとしてグアガムを含有するガス発生剤である。より好適には、含窒素有機化合物として5−アミノテトラゾールを10〜30質量%、硝酸グアニジンを15〜35質量%、無機化合物として硝酸ストロンチウムを10〜30質量%、過塩素酸アンモニウムを15〜35質量%、自己発火性触媒として三酸化モリブデンを1〜10質量%、バインダとしてグアガムを1〜10質量%を含有するガス発生剤である。
これらガス発生剤3の製造法を説明する。ガス発生剤3の各成分を所定量計量する。計量した後、V型混合機により各成分を十分混合する。前記混合物に10〜30質量%の水を添加し、さらに混合する。湿状になった前記混合物をニーダーにより練り上げて、粘りの有る塊を得る。これを真空押し出し機にて所望の形状に成形する。これを60℃で15時間、次に100℃で5時間乾燥させて所望のガス発生剤3を得る。また、さらに、従来より使用されている無煙火薬もガス発生剤3として良好に使用できる。
上述した実施形態に係るガス発生器1の効果を以下に説明する。
(1)ホルダ5に対する点火具4の保持と、点火具4に対する第1カップ2の保持とが、点火具4の塞栓16及び第1カップ2の拡径スカート部2cに向かうホルダ5の突出部23のかしめにより、共締めで行われる為、一ヵ所のかしめにより、ガス発生器1を形成することができる。ホルダと点火具、ホルダと第1カップのように二ヵ所のかしめを必要とする従来例に比較すると、簡単な構造で確実に固定することが可能になる。
(2)第1カップ2内に収容されたガス発生剤3は、点火具4の第2カップ12と第1カップ2の拡径スカート部2cとの間に押し込まれたOリング19で密閉された空間に位置することになる。このように、第1カップ2内に収容されたガス発生剤3は一カ所のシールで密閉されるとともに、点火具4の側からの外気の侵入がなく、ガス発生剤3に対する密封性が向上する。
(3)点火具4の第2カップ12は、第1カップ2内に嵌入され、両者は密着しているため、第1カップ2が点火具4でも支えられた状態になり、第1カップ2が図示のように軸方向に長くなっても、外力等に対して安定する。
(4)金属製の第1カップ2内に点火具4の第2カップ12が密着して嵌入されているため、第2カップ12内の着火剤11が発火するときの、第2カップ12の外周が第1カップ2で補強される。そのため、点火具4の第2カップ12の底部の脆弱部の破裂が確実におこなわれる。
(5)点火具4の第2カップ12と塞栓16との境界部分にOリング19が位置するため、Oリング19の位置が安定し、密封性が上がる。
(6)点火具4の塞栓16の外周の拡径テーパ部16b(第2図参照)と、第1カップ2の拡径スカート部2cのように、互いにテーパ状にして突出部22をかしめるため、かしめによる固定が安定的に行われる。
なお、本発明の実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように変更して実施してもよい。
(1)点火具4は、第2図のようなハーメチックシール式のものが、径方向に広げて、軸方向に伸びない形状にする上で有利であるが、第3図のような点火玉式のものであってもよい。
第3図において、塞栓31から二本のピン32、32が突出し、この二本のピン32、32の先端に電橋栓33が取り付けられ、この電橋栓33の周囲に点火玉34が形成されている。点火玉34が第2カップ35内の着火剤36に当接するように、第2カップ35が塞栓31に取り付けられ、点火玉式の点火具が形成される。
(2)ホルダ5による第1カップ2と点火具4の固定は、かしめによるものが好ましい。かしめ以外であっても、安定的に固定できれば共締め手段には限定はなく、例えば、袋ナット状のものを、ホルダにねじ込むことにより、ホルダ5に対して第1カップ2と点火具4を共締めするものであってもよい。
(3)シール部材は、シール性のあるものであれば特に限定はなく、単一部材であるOリング19の他に、第1カップ2にO字形状にゴム等を焼き付けたものや、シリコン系接着剤やエポキシ系接着剤等が例示できる。
実施例
以下に本発明に係るガス発生器の一例を用いた10ccボンブテストの結果について示す。
第4図に10ccボンブテストに用いた本発明に係るガス発生器の一例と、シートベルトプリテンショナーに用いられる従来のガス発生器の仕様をまとめて示す。本発明に係るガス発生器は、従来のガス発生器と比較するために、ガス発生剤量が従来のシートベルトプリテンショナーに用いられていたガス発生器と同量としている。
10ccボンブテストは、第6図に示すように、堅牢なステンレススチール等の材質の圧力測定ボンブを用いる。この圧力測定ボンブに設けられているボンブ治具にガス発生器を取り付ける。このボンブ治具には、ガス発生器のカップ部の外径よりも0.2〜0.4mm大きいものを使用する。そして、このガス発生器を着火電流ケーブルにより定電流パルス発生と結線し、着火電流(0.8A×2ms)を通電し、ガス発生器を作動させる。ガス発生器からの燃焼ガスの圧力を燃焼室に設けられている圧力センサーを介してオシロスコープ等の測定機器により燃焼室内の圧力を測定する。10ccボンブテストでは、このようにしてガス発生器の出力を測定する。この結果を第5図に示す。
第4図及び第5図に示すように、本発明に係るガス発生器は、従来の従来のガス発生器に比べて、小型化できるとともに、同じガス発生剤量を用いても、シリンダ想定のボンブ治具内径を細くすることができるため、高い出力(高い最大発生圧力)を取り出せるようになっていることがわかる。
産業上の利用可能性
以上詳述したように本発明に係るガス発生器によれば、ホルダに対する点火具とカップとの固定構造を共用して構造を簡単にすることができるとともに、シール性を向上させるという効果を奏する。また、本発明に係るガス発生器は、従来のガス発生器に比べて、同じガス発生剤量を用いても、用いられる自動車用安全装置のシリンダー内径を細くすることができるため、高い出力(高い最大発生圧力)を取り出せるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施形態に係るガス発生器の断面図である。第2図は、第1図のガス発生器に用いられる点火具の断面図である。第3図は、ガス発生器に用いられる点火具の他の例の断面図である。第4図は、実施例として10ccボンブテストに使用したガス発生器の仕様をまとめた表である。第5図は、10ccボンブテストの結果を示す図である。第6図は、10ccボンブテストに用いた測定装置の概略図である。
Claims (10)
- 燃焼によりガスを発生させるガス発生剤を収容する有底筒状の第1カップと、前記第1カップ内に一部挿入状態で配設される点火具と、この点火具を覆うとともに、前記第1カップの基端側を保持するホルダとを備え、
前記第1カップの前記基端と前記点火具とが前記ホルダの前記点火具に向かう共締めにより固定されているガス発生器。 - 前記第1カップの前記基端と前記点火具との間にシール部材が配設されている請求の範囲第1項に記載のガス発生器。
- 前記点火具は、着火薬を収容する第2カップと、この第2カップを保持する塞栓とを有してなり、前記第1カップの内側に前記第2カップの外側が嵌入状態で挿入される請求の範囲第1項に記載のガス発生器。
- 前記第1カップの基端が前記塞栓に突き当たるように挿入され、前記第2カップと前記塞栓の境界部分に前記シール部材が配設されている請求項3に記載のガス発生器。
- 前記第1カップの基端とこの基端が突き当たる前記塞栓とは互いにテーパに形成されている請求の範囲第4項に記載のガス発生器。
- 前記点火具と前記第1カップの基端とは、前記ホルダの前記点火具に向かうかしめによって固定されている請求の範囲第5項に記載のガス発生器。
- 前記点火具は、着火薬を収容する第2カップと、この第2カップを保持する塞栓とを有してなり、前記第1カップの内側に前記第2カップの外側が嵌入状態で挿入される請求の範囲第2項に記載のガス発生器。
- 前記第1カップの基端が前記塞栓に突き当たるように挿入され、前記第2カップと前記塞栓の境界部分に前記シール部材が配設されている請求項7に記載のガス発生器。
- 前記第1カップの基端とこの基端が突き当たる前記塞栓とは互いにテーパ面に形成されている請求の範囲第8項に記載のガス発生器。
- 前記点火具と前記第1カップの基端とは、前記ホルダの前記点火具に向かうかしめによって固定されている請求の範囲第9項に記載のガス発生器。
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