JP4278843B2 - ガス発生器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の衝突事故等による衝撃から自動車の運転者及び乗員の安全を確保するためのエアバッグ安全装置に用いられるガス発生器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のガス発生器については、ハウジングが、アルミニウム合金製のもの、鉄又は鋼製のものがある。アルミニウム合金製のものについては、鉄又は鋼製のものに比べて成形加工が容易であるため、特開平１０−０８１１９０号公報にて開示されているように下蓋中央に点火器を固定するための点火器保持部が一体成形されているものがある。一方、鉄又は鋼製のものは、例えば、特開平１１−０７８７６４号公報に開示されているような、プレス成形された下蓋に別部品である点火器保持部（点火器用ホルダ）が溶接固定されているものがある。
【０００３】
また、環境性や安全性の要請によりガス発生剤が、アジ化ソーダを使用したアジ化系のものから窒素含有有機化合物系のものに変換される方向にある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、窒素含有有機化合物系のガス発生剤は、アジ化系のガス発生剤に比べ燃焼時の温度が高くなり易い。また、同程度の燃焼特性を維持するにはより高い圧力が必要であり、１筒構造のアルミニウム合金製ハウジングでは耐熱性・耐圧性の面で限界があった。
【０００５】
また、ガス発生剤の吸湿劣化を防止するためにハウジングはシール構造にする必要がある。この点、鉄又は鋼製のハウジングに点火器保持部品を溶接固定すると、溶接作業に加え、溶接部のシール性の信頼性に問題が発生する可能性がある。そのため、信頼性を確保する必要性から、事前にリーク検査を実施しなければならない。
【０００６】
同様に点火器保持部品をかしめ固定する場合にも、パッキン等のシール部材の追加とかしめ作業が必要となり、シール検査も実施する必要がある。
【０００７】
また、ガス発生器の径（Ｄ）に比べ軸方向の高さ（Ｌ）が短い場合（Ｌ／Ｄ≦１）は、下蓋の厚みをガス発生剤の燃焼時の高内圧による下蓋の変形を防止できるほど厚くできない。ガス発生剤の燃焼時の圧力により下蓋が変形すると、点火器保持部の溶接部の破損やかしめの外れに伴う燃焼ガスの漏れが生じる場合がある。この漏れた燃焼ガスは、冷却・フィルタ部材を経由しない恐れがあった。
【０００８】
本発明は、上述の諸問題を一挙に解決すべくなされたものであり、具体的には窒素含有有機化合物系ガス発生剤に好適なガス発生器であって、耐熱性、耐圧性に優れ、且つシール性に優れたガス発生器を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のガス発生器は、鉄又は鋼製の上蓋、及び、前記上蓋に接合された鉄又は鋼製の下蓋を含むハウジングと、前記ハウジング内に配置された点火器と、前記ハウジング内において前記点火器の周りに配置された、含窒素有機化合物を主成分とする有機化合物系の複数のガス発生剤とを備え、前記上蓋が、天盤と、前記天盤の全周縁から下方に向けて延設され且つ複数のガス放出孔が設けられた側筒とを含み、前記下蓋が、肉厚部を有する底盤と、前記底盤の全周縁から上方に向けて延設された側筒と、前記点火器をかしめにより保持する点火器保持部とを含み、前記ハウジングは、前記上蓋と前記下蓋とが前記上蓋の側筒と前記下蓋の側筒との間においてのみ接合された１筒式であり、前記点火器保持部が、前記肉厚部において前記底盤と一体成形され、前記肉厚部が、前記点火器保持部の下方に段差部として形成され、前記点火器保持部が、前記肉厚部から立ち上がった内側筒部と、前記内側筒部の途中から中央に向かって突出し、パッキンを介して前記点火器が載置された突出部と、前記内側筒部の先端から延在して中央に向かって曲折し前記点火器をかしめ固定する爪部とを含み、前記内側筒部が、前記肉厚部と前記突出部との間において、径方向に関して、前記肉厚部の上端よりも薄く形成されたものである。
さらに、好ましくは、前記ハウジングは、前記点火器保持部及び前記肉厚部以外は実質的に同じ厚みを有している。
そして、好ましくは、前記上蓋には、前記上蓋の側筒から水平外向きに延設したフランジが形成されている。
好ましくは、前記下蓋がボール形状を有する。
また、好ましくは、前記上蓋の側筒の外径（Ｄ）と、前記上蓋の外面から前記下蓋の外面までの距離（Ｌ）との関係が、Ｌ／Ｄ≦１である。
【００１０】
このように、本発明のガス発生器は、点火器保持部が底盤に一体成形されているため、点火器保持部のシール性の検査が不要となる。また、シール不良によるガス発生剤の吸湿劣化を防止できる。また、強度の高い鉄又は鋼から形成しているため、窒素含有有機化合物の燃焼時に発生する高内圧による下蓋の変形も防止できる。さらに、底盤と点火器保持部とが一体成形されているため、下蓋が内圧により変形した場合であっても、シール部の破損を防止できる。また、点火器保持部を下蓋に肉厚部を介して設けることにより、点火器保持部はより高い強度を保持することができ、より確実にシールの破損を防止することができる。
【００１１】
また、上蓋にフランジが形成されているため、下蓋に点火器保持部を一体成形することができる。
【００１２】
また、下蓋がボール状に成形されたものであるため、高い機械的強度を示すことができる。このため、窒素含有有機化合物の燃焼時に発生する高内圧による下蓋の変形も防止できる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
また、Ｌ／Ｄが１以下であっても、一体成形であるため、下蓋の肉厚を厚くすることができ、ガス発生器の変形を防止することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガス発生器の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明のガス発生器の一例を示す模式断面図である。図１に示すように、ガス発生器Ｇ１は、鉄又は鋼製の上蓋２及び下蓋３からなる。
【００１７】
使用される鉄又は鋼は、一般に鍛造や、絞り加工、プレス成形等に用いられる錬鉄、鉄、鋼、合金鋼等であれば、特に、限定されない。
【００１８】
上蓋２は、天盤２ａと、その全周縁から下方に延設され且つ多数のガス放出孔８が設けられている側筒１ａと、前記側筒１ａから水平外向きに延設し、図示しないエアバッグモジュールが取り付けられるフランジ１ｃとからなる。
【００１９】
下蓋３は、底盤３ｆと、その全周縁から上方に延設された側筒１ｂと、底盤３ｆの中央に一体成形され、点火器３０をかしめ固定する点火器保持部３ａとからなる。
【００２０】
これら、上蓋２と下蓋３は、部分的な加圧流動の繰り返しにより成形されている。ここで、部分的な加圧流動の繰り返しとは、一般的な鍛造加工や絞り加工等を部分的に繰り返すことをいう。したがって、上蓋２と下蓋３は、一枚の板状の鉄又は鋼若しくは、一片のブロック状の鉄又は鋼から、各部分に相当する金型等を使用し、鍛造加工、絞り加工、プレス加工等を組み合わせて成形されたものである。
【００２１】
このように、部分的に、鍛造加工、絞り加工、プレス加工等による加圧流動を繰り返すことによって、上蓋２と下蓋３の天盤２ａと底盤３ｆは、ボール（bowl）状とすることができ、窒素含有有機化合物の燃焼時に発生する高内圧によっても、変形しない十分な耐圧強度を有した形状とできる。
【００２２】
また、上蓋２に、エアバッグモジュールが取り付けられるフランジ１ｃを形成することで、点火器保持部３ａを一体に成形する下蓋３の形状を必要以上に複雑化する必要もなくなり、点火器保持部３ａの一体成形が可能となる。この点火器保持部３ａは、強度の点から底盤３ｆの中央に形成されることが好ましい。本実施形態例に係る点火器保持部３ａは、ボール状の前記下蓋３の底盤３ｆの肉厚部３ｅから立ち上がり、点火器３０を保持する内側筒部３ｂと、この内側筒部３ｂの途中から中央に向かって突出し、パッキン３１を介して点火器３０が載置された突出部３ｄと、内側筒部３ｂの先端から延在して中央に向かって曲折し、点火器３０をかしめ固定する爪部３ｃとから構成されている。そして、内側筒部３ｂが、肉厚部３ｅと突出部３ｄとの間において、径方向に関して、肉厚部３ｅの上端よりも薄く形成されている。
【００２３】
このように、内側筒部３ｂが、底盤３ｆの肉厚部３ｅから立ち上がるように成形されているため、この点火器保持部３ａは機械的強度にも優れている。このため、ガス発生剤６が燃焼した時の内圧によって、仮に下蓋３が変形した場合であっても、破損することがない。また、一体成形されているため、シール性に対しても問題がなく、リーク検査等が不要となる。尚、内側筒部３ｂは、肉厚部３ｅを介して形成される必要はなく、底盤３ｆから直接立ち上がるように成形されていてもよい。
【００２４】
このようにして成形された上蓋２と下蓋３は、側筒１ａと側筒１ｂとが突き合わされて、接合されて１筒式のハウジング４を形成している。ここで接合方法としては、電子ビーム溶接、レーザ溶接や摩擦圧接等が使用できる。ハウジング４は、点火器保持部３ａ及び肉厚部３ｅ以外は実質的に同じ厚みを有している。
【００２５】
ここで、本発明に係るガス発生器Ｇ１は、１筒式のハウジング構造であるため、ガス発生剤６の燃焼により発生する内圧に対して軸方向に加わる力をすべて側筒１で支える必要がある。そのため、ガス発生器の径（Ｄ）は、７０ｍｍ以下が好ましい。また、高さ方向の寸法、つまり上蓋２の外面から下蓋３の外面までの距離（Ｌ）については、図示しないエアバッグモジュールに組み込むために、助手席用としては７０ｍｍ以下が、運転席用としては４０ｍｍ以下が好ましい。ハウジング４の内部には、冷却・フィルタ部材７が上蓋２から下蓋３まで介装され、その内側にクッション部材５と押え蓋部材９ａによって保持された状態で、複数のガス発生剤６が装填されている。また、冷却・フィルタ部材７の内側下端には、断面Ｌ字形のリング部材９ｂが当接配置されている。これらの押え蓋部材９ａやリング部材９ｂは、共にガス発生器Ｇ１が作動した時に生じるハウジング４の変形によって生じるハウジング内面と冷却・フィルタ部材７との隙間から、発生ガスが流出するのを防止する役目を果たす。また、冷却・フィルタ部材７の外周には、外周に多数の穴を有する円筒状のパンチングメタル１１が配置されている。パンチングメタル１１は、ガス発生剤６が燃焼した時に発生するガス圧によって、冷却・フィルタ部材７が押し潰されて、空間１２を塞ぐことを防ぎ、ガス発生剤６が燃焼して発生するガスを確実にガス放出口８から放出する役目を果たす。
【００２６】
尚、上蓋２の側筒１ａに設けられた多数のガス放出口８の内側にはシール部材（アルミ箔部材等）１０が貼着され、点火器保持部３ａに添接されたパッキン３１とでハウジング４内の気密性を確保している。
【００２７】
次に、図１に示すガス発生器Ｇ１の組立作業の要領を同図に基づき説明する。先ず、下蓋３の点火器保持部３ａにパッキン３１を添接して点火器３０をかしめ固定する。そして、リング部材９ｂを挿入配置し、冷却・フィルタ部材７を挿入する。次に冷却・フィルタ部材７の内側にガス発生剤６を充填し、クッション部材５を介して押え蓋部材９ａを配置する。最後にガス放出口８をシール部材１０で密閉した上蓋２をかぶせ、下蓋３と上蓋２を接合すれば、図１に示すガス発生器Ｇ１が得られる。
【００２８】
次に、本発明のガス発生器の動作を図１に示すガス発生器Ｇ１を例にして説明する。車輌内に配置された衝突検知装置が、車輌の衝突を検知すると、その検知信号によって点火器３０を点火し、その着火炎によってガス発生剤６を着火して、ガス発生剤６の燃焼による高圧ガスの発生が開始される。ハウジング４内のガス圧が上昇して所定の圧力に達すると、シール部材１０が破裂し、ガス放出口８から高圧のガスが噴出し、エアバッグ（図示せず）を瞬時に膨張展開させる。
【００２９】
尚、ガス発生剤６の燃焼時に発生するスラグは、冷却・フィルタ部材７を通過する過程で冷却・捕集され、清浄なガスとなってエアバッグに供給される。燃焼開始後は、ハウジング４内は、瞬時にして高温高圧になるが、ハウジング構造部材（側筒１、上蓋２及び下蓋３）は、鉄又は鋼を用いることによってアルミニウム合金に比して板厚寸法を薄くでき、また、アルミニウム合金製のハウジングでは使用困難であった有機化合物系ガス発生剤であっても適用が容易となり、適用可能なガス発生剤の種類を拡大でき、ガス発生器の設計が容易になる。
【００３０】
また、ハウジングの径（Ｄ）に対し、高さ（Ｌ）が低いガス発生器（Ｌ／Ｄが１以下のガス発生器）においては、上蓋２、下蓋３の板厚が大きいとガス発生剤を十分に充填できなくなるためと重量増加を抑える必要がある。そのために、上蓋２、下蓋３の板厚には上限があり、破損はしないが変形を許す設計が求められる。特に下蓋３においては、点火器保持部を有する必要があり、別部品として溶接やかしめで固定接合した場合は、変形を許す設計においては変形に伴う固定接合部の破損の防止は困難である。しかしながら、一体成形にすることで破損の防止が容易になるとともに、Ｌ／Ｄが１以下とした場合であっても、下蓋３の剛性が向上し、ガス発生器の変形を防止することが可能となる。
【００３１】
また、本実施形態例では、下蓋３の底盤３ｆ及び上蓋２の天盤２ａがボール状のものについて説明したが、これら底盤３ｆ及び天盤２ａは、フラットであってもよい。
【００３２】
尚、本発明で使用しうる有機化合物系ガス発生剤としては、テトラゾール系化合物、トリアゾール系化合物、アゾジカルボニンアミド系化合物、グアニジン系化合物等の含窒素有機化合物を燃料とし、これに硝酸塩、オキソハロゲン酸塩等の酸化剤を添加混合してなるガス発生剤を例示することが出来る。
【００３３】
本発明に係るガス発生器は、前記の実施形態に限定されるものではない。例えば、点火器保持部３ａを底盤３ｆに偏心させて形成し、２以上の点火器保持部を形成することもできる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガス発生器によれば、下蓋の素材を鉄又は鋼とし、中央に点火器保持部を底盤と一体成形することで、従来別部品を接合固定していたことで生じる接合固定作業やシール検査作業が省略でき、また、作動時の変形に伴う接合固定部の破損を防止できるので、燃焼時の内圧が高圧となり易い有機化合物系ガス発生剤の適用が容易になる。また、点火器保持部を下蓋に肉厚部を介して設けることにより、点火器保持部はより高い強度を保持することができ、より確実にシールの破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のガス発生器の一例の全体構成を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１ 側筒
１ｃ フランジ
２ 上蓋
２ａ 天盤
３ 下蓋
３ａ 点火器保持部
３ｂ 内側筒部
３ｃ 爪部
３ｄ 突出部
３ｅ 肉厚部
３ｆ 底盤
４ ハウジング
５ クッション
６ ガス発生剤
７ フィルター部材
８ ガス放出口
９ａ 押え蓋部材
９ｂ リング部材
１０ シール部材
３０ 点火器
３１ パッキン
Ｇ１ ガス発生器

Claims (5)

1. 鉄又は鋼製の上蓋（２）、及び、前記上蓋（２）に接合された鉄又は鋼製の下蓋（３）を含むハウジング（４）と、
   前記ハウジング（４）内に配置された点火器（３０）と、
   前記ハウジング（４）内において前記点火器（３０）の周りに配置された、含窒素有機化合物を主成分とする有機化合物系の複数のガス発生剤（６）とを備え、
   前記上蓋（２）が、天盤（２ａ）と、前記天盤（２ａ）の全周縁から下方に向けて延設され且つ複数のガス放出孔（８）が設けられた側筒（１ａ）とを含み、
   前記下蓋（３）が、肉厚部（３ｅ）を有する底盤（３ｆ）と、前記底盤（３ｆ）の全周縁から上方に向けて延設された側筒（１ｂ）と、前記点火器（３０）をかしめにより保持する点火器保持部（３ａ）とを含み、
   前記ハウジング（４）は、前記上蓋（２）と前記下蓋（３）とが前記上蓋（２）の側筒（１ａ）と前記下蓋（３）の側筒（１ｂ）との間においてのみ接合された１筒式であり、
   前記点火器保持部（３ａ）が、前記肉厚部（３ｅ）において前記底盤（３ｆ）と一体成形され、
   前記肉厚部（３ｅ）が、前記点火器保持部（３ａ）の下方に段差部として形成され、
   前記点火器保持部（３ａ）が、前記肉厚部（３ｅ）から立ち上がった内側筒部（３ｂ）と、前記内側筒部（３ｂ）の途中から中央に向かって突出し、パッキン（３１）を介して前記点火器（３０）が載置された突出部（３ｄ）と、前記内側筒部（３ｂ）の先端から延在して中央に向かって曲折し前記点火器（３０）をかしめ固定する爪部（３ｃ）とを含み、
   前記内側筒部（３ｂ）が、前記肉厚部（３ｅ）と前記突出部（３ｄ）との間において、径方向に関して、前記肉厚部（３ｅ）の上端よりも薄く形成されているガス発生器。
2. 前記ハウジング（４）は、前記点火器保持部（３ａ）及び前記肉厚部（３ｅ）以外は実質的に同じ厚みを有している請求項１に記載のガス発生器。
3. 前記上蓋（２）には、前記上蓋（２）の側筒（１ａ）から水平外向きに延設したフランジ（１ｃ）が形成されてなる請求項１又は２に記載のガス発生器。
4. 前記下蓋（３）がボール形状を有する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のガス発生器。
5. 前記上蓋（２）の側筒（１ａ）の外径（Ｄ）と、前記上蓋（２）の外面から前記下蓋（３）の外面までの距離（Ｌ）との関係が、Ｌ／Ｄ≦１である請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガス発生器。

Images