WO2002092400A1

WO2002092400A1 - Generateur de gaz

Info

Publication number: WO2002092400A1
Application number: PCT/JP2002/004684
Authority: WO
Inventors: Akihiko Tanaka; Junya Maruyama; Kenichiro Yamashita
Original assignee: Nippon Kayaku Kabushiki-Kaisha
Priority date: 2001-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2002-11-21
Also published as: US20040160046A1; EP1396394A1; JPWO2002092400A1; CZ20033416A3; CN1509240A; EP1396394A4

Description

明細書

ガス発生器技術分野

本発明は、例えば、シートベルトプリテンショナ一、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ビストンを駆動させ、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力ップを前記点火具を覆うように被せ、この力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力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、二力所の固定部分と二力所のシール部分とを有しており、二力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力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力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力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力所で固定される。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ノレ部材が配設されているものである。

第 1力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力ップの内側に前記第 2力ップの外側が嵌入状態で揷入されるものであるガス発生剤を収容する第 1力ップに、着火薬を収容する第 2力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力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 力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力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、ホルダ力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。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 1 0 c c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、 1 0 c cボンブテストの結果を示す図である。第 6図は、 1 0 c cボンブテストに用いた測定装置の概略図である

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、ホノレダ 5とからなる。

第 1カップ 2は、円筒部 2 aと、円筒部 2 aの先端側又は上端側の底部 2 bと、円筒部 2 aの基端側又は下端側の拡径ス力ート部 2 c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レ、。第 1カップ 2の底部 2 b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 2 dが設けられている。第 1カップ 2の拡径スカート部 2 c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 2 dが破断され図示しないシートベルトプリテンショナ一、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 1 1と、着火薬 1 1が収納される第 2カップ 1 2と、着火薬 1 1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 1 3、 1 4と、ピン 1 3、 1 4が取り付けられる栓体 1 5と、第 2カップ 1 2の下方を覆って保持する塞栓 1 6とを備えてなる。着火薬 1 1としは、例えば、ジルコニウム、タンダステン、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 1 2は、金属製の内側力ップ 1 2 aと、絶縁性樹脂製の外側カップ 1 2 bを重ねた有底円筒形状である。この第 2カップ 1 2の内側に着火薬 1 1が収容され、金属製の栓体 1 5で塞がれる。栓体 1 5の下方にはピン 1 3が立設状態で接合され、栓体 1 5の中央の貫通孔 1 5 aに絶縁体であるガラスシール 1 5 bを介してピン 1 4が貫通状態で取り付けられている。ピン 1 4の上端と栓体 1 5の上面との間に、通電により発熱する電橋線 1 7が取り付けられている。金属製の内側カップ 1 2 aの下端と栓体 1 5の下側周囲とはレーザ溶接 1 8などで接合されている。

塞栓 1 6は樹脂成形体であり、第 2カップ 1 2の下端側とピン 1 3、 1 4の栓体 1 5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 1 6の外周は、第 2カップ 1 2との境界部分の段部 1 6 aと、拡径テーパ部 1 6 bと、大径円柱部 1 6 cと、縮径テーパ部 1 6 dと、小径円柱部 1 6 eとからなる形状を有する。

塞栓 1 6の榭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 6 6、ナイロン 1 2、ポリフエ二レンスノレフィド、ポリフエ二レンォキシド、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 1 2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 l mm 以下であることが好ましく、 0 . 2 mm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 2 cは、塞栓 1 6の拡径シール部 1 6 b (第 2図参照）に沿う長さを有している。塞栓 1 6の第 2カップ 1 2 との境界部分にある段部 1 6 a (第 2図参照）には、シール部材としての Oリング 1 9が嵌められ、第 1カップ 2の拡径スカート部 2 cの根元で押しつぶされる。

ホルダ 5は、ステンレス、ァノレミニゥム、真鍮、鉄などの金属材ゃ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 1 6 の外周部分のうち、大径円柱部 1 6 b、縮径部 1 6 c及び小径円柱部 1 6 dを上から嵌め込むための第 1孔 2 1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 2 2と、第 1孔 2 1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 2 3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 1 6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 1 3、 1 4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 1 6と第 2カップ 1 2の境界部分である段部 1 6 a (第 2図参照）に、 Oリング 1 9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 1 2を嵌入させる。第 1カップ 2 の拡径スカート部 2 cが、塞栓 1 6の拡径テーパ部 1 6 b (第 2図参照）に当たり、 Oリング 1 9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 2 1内に嵌め込み、突出部 2 3を点火具 4の塞栓 1 6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 1 9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 1 2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 1 3、 1 4に通電される。そして、点火具 4内の電橋線 1 7が発熱し、着火薬 1 1が発火する。第 2カップ 1 2の底の脆弱部が破断し、ここを通じて一気に第 1力ップ 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 2 bに設けられている切欠き部 2 dを破断して、図示しないシートべノレトプリテンショナ一、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、硝酸グァニジン、ニトログァ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、硝酸アンモ二ゥム、硝酸カリウム、過塩素酸アンモニゥム、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、グァガム、メチルセルロース、カルボキシメチノレセノレロース、ニトロセノレロース、水溶' I¹生セノレロースエーテノレ、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ァニジン、無機化合物として硝酸ストロンチウムおよび過塩素酸ァンモニゥム、自己発火性触媒として三酸化モリブデン、バインダとしてグァ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 1 0〜 3 0質量％、硝酸グァニジンを 1 5〜3 5質量％、無機化合物として硝酸ストロンチウムを 1 0〜3 0質量％、過塩素酸アンモニゥムを 1 5〜3 5質量⁰ /₀ 、自己発火性触媒として三酸化モリブデンを 1〜 1 0質量％、バインダとしてグァガムを 1〜1 0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 1 0〜 3 0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一により練り上げて、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 6 0 °Cで 1 5 時間、次に 1 0 0 °C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カツプ 2の保持とが、点火具 4の塞栓 1 6及び第 1カップ 2の拡径スカート部 2 cに向かうホルダ 5の突出部 2 3のかしめにより、共締めで行われる為、一力所のかしめにより、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カップのように二力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力ップ 1 2と第 1カップ 2の拡径スカート部 2 cとの間に押し込まれた O リング 1 9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 力ップ 2内に収容されたガス発生剤 3は一力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 1 2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つても、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 1 2が密着して嵌入されているため、第 2カップ 1 2内の着火剤 1 1が発火するときの、第 2カップ 1 2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 1 2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 1 2と塞栓 1 6との境界部分に Oリング 1 9が位置するため、 Oリング 1 9の位置が安定し、密封性が上がる。 ( 6 ) 点火具 4の塞栓 1 6の外周の拡径テーパ部 1 6 b (第 2図参照）と、第 1カップ 2の拡径スカート部 2 cのように、互いにテーパ状にして突出部 2 2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 3 1から二本のピン 3 2 、 3 2が突出し、この二本のピン 3 2 、 3 2の先端に電橋栓 3 3が取り付けられ、この電橋栓 3 3の周囲に点火玉 3 4が形成されている。点火玉 3 4が第 2カップ 3 5内の着火剤 3 6に当接するように、第 2カップ 3 5が塞栓 3 1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 1 9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 1 0 c cボンブテストの結果について示す。

第 4図に 1 0 c c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一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一に用いられていたガス発生器と同量としている。

l O c c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ポンプを用いる。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 . 4 mm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 . 8 A X 2 m s ) 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。 1 0 c c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つ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。

Claims

請求の範囲

1 . 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力ップの基端側を保持するホルダとを備え、

前記第 1力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。

2 . 前記第 1力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。

3 . 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力ップの内側に前記第 2カツ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

4 . 前記第 1力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力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。

5 . 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レ、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。

6 . 前記点火具と前記第 1力ップの基端とは、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。

7 . 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力ップの内側に前記第 2カツ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

8 . 前記第 1力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。

9 . 前記第 1力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。

1 0 . 前記点火具と前記第 1カップの基端とは、前記ホノレ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。