JP4348206B2 - ガス発生器 - Google Patents

Description

本発明は、車両などに設置されて、衝撃等によって作動し、ガスを生じさせるガス発生器に関し、特にプリテンショナー用のガス発生器など、小型化されたガス発生器に関する

自動車等の各種車両には、衝突時に生じる衝撃から乗員を保護するためにシートベルトが取り付けられており、近年では、車両の衝突の際に、シートベルトを引っ張って乗員を保護するためのプリテンショナー機構を有するシートベルトも開発されている。

一般に、かかるシートベルト用のプリテンショナーは、シートベルトを引っ張る為の機構と、この機構を作動させる為のガスを生じさせるガス発生器とを含んで構成されており、このガス発生器としては、全体容積の小さい小型ガス発生器（Micro Gas Generator：略称ＭＧＧ）が使用されている。そしてかかる小型ガス発生器は、通常、点火器などの作動開始装置と、作動開始装置によって着火されて燃焼してガスを生じさせるガス発生剤とを含んで構成されており、一般には、有底筒体に形成されたカップ状部材に充填したガス発生剤と点火器とが接触状態になるように、カップ状部材の開放端を、点火器を保持するカラー部材に固定することにより形成されている。

プリテンショナーに好適に使用される小型ガス発生器は、例えば特許文献１に記載されている。この文献に記載されている小型ガス発生器は、ガス発生剤を収容するカップ状部材の開放端側先端をかしめることで、点火器を保持するカラーの周面を挟持し、点火器カラー部材とカップ状部材とを一体化している。そして、ガス発生剤が収容されるカップ状部材の底面には、ガス発生剤の燃焼によって生じたガスを排出するための最弱部位が設けられている。

即ち、従来提供されているプリテンショナーに使用されるガス発生器は、この特許文献１にも示されているように、カップ状部材の底面から、ガス発生器に於ける軸方向に排出されるものとして構成されている。

併しながら、このような一方向（即ち、軸方向）にだけガスを噴出させるガス発生器にあっては、任意に他の方向に放出することが難しく、また仮にガス発生器の固定前に誤動作したとすると、噴出するガスによってガス発生器に推進力が生じることから、誤作動時に於いてガス発生器が飛翔してしまい製造上の安全を確保するのが難しくなる。更に、プリテンショナーに組み付けた後に於いても、作動したガス発生器が飛翔又は外れることのないように、プリテンショナーにおける組み付け状態を強固なものとしなければならない。つまり、一方向にガスが集中して噴出する構造では、組み付け部分に負荷がかかりやすい為、その部分の構造を強固なものとする必要がある。

依って、プリテンショナーなどに使用することのできる小型のガス発生器は、その配置具合等の要請に対応して予め決定した任意の方向にガスを排出し得る事が望ましい。即ち、当該ガス発生器が作動した際に、何れかの一方向に大きき推進力が生じることの無いように、ガスを放出させることが望ましく、他方においては、その配置具合等の要請に対応し、ガスの噴出方向を周方向の何れかに多少偏らせる等の要望にも対応し得ることも望ましい。

併しながら、従来に於ける小型ガス発生器は、専ら、軸方向に放出することを前提に形成されていることから、無理に径方向に放出させようとしても（カップ状部材の周壁部を開裂させても）、カップ状部材先端の縁の部分（かしめによりカラー部材周面を挟持する部分）まで裂け易く、それにより、かしめた部分が外れ易くなってしまう。仮に、かしめた部分が外れてしまうと、点火器カラー部材から分離したカップ状部材又はその破片がガスの排出口を多少塞いでしまうことも考えられ、そのような場合には、十分な効果が得られなくなってしまう。またガスの噴出方向を周方向の何れかに多少偏らせる場合も、カップ状部材先端の縁部分にかかる荷重に偏りが生じ、先端縁部分がかしめた部分から外れやすくなる。
国際公開ＷＯ９５／１１４２１号公報

本発明は、プリテンショナーにも使用することのできる従来の小型ガス発生器の課題を解決するものであり、特に、作動によって生じるガスを、ガス発生器の径方向に放出するにも拘わらず、カップ状部材又はその破片の飛散を防止することができ、更に望ましくは、放出されるガスによって推進力が生じることのない、全体容積を抑えた小型のガス発生器を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するべく、ガス発生剤を収容するカップ状部材における、点火器カラー部材との結合部の肉厚を厚くし、ガス発生器作動時に、カップ状部材又はその破片が点火器カラー部材から外れることを阻止したガス発生器を提供するものである。

即ち本発明は、作動開始手段として機能する点火器を点火器カラー部材で保持して成る点火器組立体と、点火器の作動によって着火されてガスを生じさせるガス発生剤と、一端側を閉塞した筒状であってガス発生剤を収容するカップ状部材とを含んで構成されるガス発生器であって、カップ状部材の開放側端部には、点火器組立体における点火器カラー部材に結合する結合部が設けられ、この結合部により、カップ状部材と点火器組立体とは一体化されており、当該カップ状部材に設けられる結合部の肉厚は、カップ状部材に於ける側壁部の肉厚よりも厚く形成されているガス発生器を提供する。

かかる本発明のガス発生器では、カップ状部材の開放側端部に形成される結合部が、カップ状部材を構成する他の部位乃至壁面、特に、側壁部よりも、その肉厚が厚く形成されていることが必要である。結合部の肉厚が、側壁部の肉厚よりも厚く形成されていることから、ガス発生剤の燃焼によって生じたガスにより、カップ状部材の内圧が上昇し、当該カップ状部材が開裂したとしても、結合部の強度は高く、この結合部までも開裂することはない。依って、作動により生じるガスを任意の方向、特にガス発生器の径方向に放出した場合であっても、作動後においても、カップ状部材の点火器カラー部材に対する結合状態は維持され、カップ状部材又はその破片が飛散するのを阻止することのできるガス発生器となる。

このようなカップ状部材は、例えばプレス成形するに際して、結合部となる部位の肉厚を厚く形成する他、プレス成形により同じ肉厚に形成してから結合部となる部位を他の部材で補強乃至接着する等によって形成することができる。

上記、カップ状部材の開放側端部とは、一般に、ガス発生器の作動開始部材となる点火器又はこれを含んで構成された点火器組立体が組み付けられる側の端部である。そして、前記結合部は、この開放側端部において、点火器を保持する点火器カラー部材に結合している部位及びその近傍を含む部位である。即ち、カップ状部材と点火器カラー部材とが点、線、面で接して結合している場合には、その接している部位のみならず、近傍を含む範囲のことである。

このような結合部としては、金属同士を結合する為に実施されている従来公知の手段（構造乃至部材）として形成することができる。例えば、カップ状部材の開放端部と点火器カラー部材とを螺着する場合のネジ溝部とする他、何れかの部材に形成されたフランジ部を他の部材の適所に係止させるか又は他の部材の適所をかしめて固定する場合におけるフランジ部として具体化することができる。

特に本発明における結合部は、カップ状部材の開放側端部を曲折して形成されたフランジ部である事が望ましい。これは、カップ状部材の開放端部と点火器カラー部材との結合を容易且つ安全に成し得るためである。更に、このフランジ部は、前記点火器組立体における点火器カラー部材に対してかしめにより固定されている事が望ましい。例えば、フランジ部の周縁などを点火器カラー部材の適所にかしめる他、点火器カラー部材の適所をかしめてカップ状部材側に形成されたフランジ部を挟持して固定することができる。或いはカップ状部材に形成されたフランジ部と、カラー部材とを別の第３の部材でかしめて固定することも可能である。これは、かしめによって固定する場合、熱などを伴わず安全に行うことができる他、固定操作を容易に行うことができる為である。

特に、上記本発明のガス発生器では、カップ状部材において、ガス発生剤の燃焼によって生じたガスの圧力を受ける部分、即ち側壁部及び底面（閉塞側端面）の内、側壁部側が率先して開裂するように、当該カップ状部材の側壁部には、カップ状部材を構成する壁部中、カップ状部材の内部で生じた圧力又は熱に対して最も脆く、真っ先に開裂する事になる脆弱部が設けられている事が望ましい。かかる脆弱部としては、側壁面における適所にノッチを形成したり、一定範囲の厚さ（肉厚）を薄く形成する他、開口を形成すると共に、当該開口を容易に破裂乃至滅失するする部材で閉塞したものとして形成することができる。特に脆弱部としては、側壁部にノッチを形成することが望ましい。かかるノッチは、カップ状部材の軸方向に沿って延伸するように形成する他、他にもカップ状部材の周方向に断続的に又は千鳥に形成することができる。また、このようなノッチは、側壁部の内周面又は外周面の何れでも、或いは両方に形成しても良い。特に、脆弱部が、カップ状部材の軸方向に沿って延伸する形状のノッチとして形成されている場合には、カップ状部材の側壁部のみを確実に開裂させることができ、望ましいものとなる。

かかる脆弱部は、作動時においてガスを放出する部分となることから、カップ状部材の周方向に均等に設けられることが望ましい。即ち形成される脆弱部の個数をｎ（個）とした場合、隣り合う脆弱部同士の内角が「３６０度／ｎ」の関係式を満たすように、角脆弱部を設けるのが望ましい。また、放出されるガスによって生じる推進力（ベクトル）の合力が、実質的にゼロとなるように、ガスの放出方向や放出量を調整するのが望ましい。このように脆弱部を形成することにより、噴出されるガスにより生じる推進力は相互に相殺され、ガス発生器自体が飛翔するのを阻止することができるためであり、また同時に、プリテンショナーなどに於けるガス発生器の固定手段を、推進力に抗する必要が無い分、簡略化できる為である。但し、形成されたガス発生器をプリテンショナーに対して確実に固定する等、作動時に放出されるガスによって生じる推進力を抑え、これに抗することができるように配置される場合には、当該脆弱部を、カップ状部材における何れかの周方向に偏在させることもできる。このように、脆弱部をカップ状部材の何れかの周方向に偏在させて形成した場合には、脆弱部が向いている方向に、ガスをより放出できることから望ましいものとなる。

特に本発明のガス発生器において、カップ状部材に設けられている結合部の肉厚は、カップ状部材の側壁部の肉厚の１．３倍以上、特に１．５倍以上に形成されていることが望ましい。フランジ部分における切断乃至開裂をより確実に阻止するためである。またカップ状部材は、その側壁部の厚さを０．２〜１．５ｍｍ、接合部の厚さを０．４〜３．０ｍｍに形成するのが望ましい。

上記本発明のガス発生器に依れば、その作動によって生じるガスを、ガス発生器の径方向に放出するにも拘わらず、カップ状部材又はその破片の飛散を防止することのできるガス発生器とすることができる。特に、ガスの放出によって生じる推進力が、相互に相殺される向きに、当該ガスを放出するガス発生器においては、作動時に於けるガス発生器自体の飛翔現象をなくすことができ、製造又は組み立て時の安全性を向上させることができる。
そしてガス発生剤を収容するカップ状部材は、点火器カラーに直接結合されていることから、全体容積を抑えた小型のガス発生器とすることができ、これはプリテンショナー用に好適に使用することができる。

以下、図面により、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態に係る小型のガス発生器１を示すものであり、（Ａ）はその軸方向に沿う断面図、（Ｂ）はその外観を示す側面図である。また図２は、本実施の形態に示すガス発生器１が作動した後のカップ状部材２０の側面図であり、図３は、本発明の効果を理解する上で有用な比較の態様を示す略図である。

本実施の形態におけるガス発生器１は、図１（Ａ）に示すように、金属製の点火器カラー部材１０で、作動信号を受けて作動する点火器３０を保持する点火器組立体４０と、この点火器組立体４０と接触状態で配置されるガス発生剤５０と、このガス発生剤５０を収容し、点火器カラー部材１０に結合される有底筒体形状のカップ状部材２０とで構成されている。

この図１に示す態様において、点火器組立体４０は、金属製の点火器カラー部材１０内に電気式点火器３０を配置すると共に、カラー部材において点火器を保持する部分の先端部１１をかしめる等によって両者を一体化して形成する他、導電性ピン３１や点火薬（図示せず）などを含んで構成される点火器の基部（基本構成部分）を点火器カラー部材１０の中心に配置し、点火器３０基部と点火器カラー部材１０との間に樹脂材料を射出成形して形成することもできる。

この実施の態様において、点火器カラー部材１０の外周面には、軸方向中央付近を径方向外側に突出させた膨出部１２が形成されており、一方、有底筒体状に形成されたカップ状部材２０の開放側端部２１（図１に於ける上側端部）には、外向きフランジ部２２が形成されている。そして、カップ状部材２０に形成された外向きフランジ部２２を、点火器カラー部材１０の膨出部１２に突き合わせ、且つ膨出部１２の外周に形成された突起部１３をかしめることにより、点火器カラー部材１０に於ける膨出部１２とかしめられた突起部１３とでカップ状部材２０のフランジ部２２を挟持し、カップ状部材２０と点火器組立体４０（又は点火器カラー部材１０）とを一体化している。このような形態においては、カップ状部材２０に設けられたフランジ部２２が、本発明に於ける結合部に相当する。

このカップ状部材２０で結合部として機能しているフランジ部２２は、その肉厚Ｘが、ガス発生剤５０の収容空間を確定する部分の壁部、特に側壁２３部の肉厚Ｙよりも厚く形成されている。このため、カップ状部材２０が、その内部空間に生じた圧力や火炎で、当該カップ状部材２０の一部が開裂した場合であっても、このフランジ部２２まで開裂乃至裂けることはなく、依って、カップ状部材２０の点火器組立体４０（又は点火器カラー部材１０）に対する結合状態は、ガス発生器１の作動後においても維持され、所期の作動性能が得られることになる。

特にこの実施態様に示すガス発生器１では、カップ状部材２０の側壁２３に、他の側壁２３部分よりも肉厚を薄くして形成されたスリット２４が設けられている。このスリット部２４は、カップ状部材２０内の圧力や火炎によって、他の部分よりも先に開裂するものであり、依って前記脆弱部に相当する。図１に示されるスリット部２４は貫通することなく、カップ状部材２０における内周側が閉塞されたものとして形成されている。そして当該スリット部２４は、本実施の態様において、ガス発生器１の軸方向に延伸する様に形成され、複数のスリット部２４がカップ状部材２０の側壁２３部に、一部に偏在するように形成されている。この図１に示すように、スリット部２４等の脆弱部を有する場合、カップ状部材２０は、このスリット部２４が率先して開裂することから、作動によって生じるガスの噴出方向を任意に設定できると共に、噴出時に於けるカップ状部材２０に開裂部位を調整することもできる。

特にこの態様におけるカップ状部材２０をアルミニウム（A5052-H24）で形成した場合、その数値的なデータの一例を示せば、側壁２３部及び底部２５の厚さＹは０．７〜１．５ｍｍ、フランジ部２２（結合部）の厚さＸは１．３〜２．０ｍｍに形成するのが望ましく、フランジ部２２に対する側壁２３部及び底部の厚さ「Ｘ／Ｙ」は１．３〜１．９の範囲に調整される事が望ましい。

図１に示すように形成されたガス発生器１が作動した場合には、脆弱部であるスリット部２４が率先して開裂し、その開裂部分から、プリテンショナーにおける駆動部（シートベルトなどの巻き取り機構を駆動させるためのものであり、ピストンなどを含む）を作用させるためのガスを放出する。このようにガス発生器１が作動した後、即ち、スリット２４が開裂した後のカップ状部材２０を図２に示す。この図２に示すように、スリット部２４からカップ状部材２０が、その軸方向に裂けたとしても、その裂け目は肉厚に形成されたフランジ部２２まで広がることはない。

この点、仮にフランジ部２２'（結合部）が、他の側壁部２３'と同じ厚さに形成されているとすれば、図３のカップ状部材の開裂状態を示す斜視図に示すように、図３（Ａ）の如くカップ状部材に形成されたスリット部２４'は、それが開裂すると、切れ目は、図３（Ｂ）に示すようにフランジ部２２'まで広がり、裂けたフランジ部２２'は図３（Ｃ）に示すように、点火器カラー部材１０'におけるカシメから外れてしまい、これによりカップ状部材２０'自体が、全体として点火器組立体４０'（即ち点火器カラー部材１０'）から外れ、残余のガス圧力によって飛翔してしまうことになる。カップ状部材２０又はその破片が飛翔した場合には、プリテンショナーにおけるシートベルトなどの巻き取り機構を駆動させる駆動部（ピストンなど）へのガスの流通部分を多少塞いでしまったり、また例えばシートベルト巻取駆動部（歯車など）に飛散物として挟まれ、歯車の回転に多少支障を来す等の事態により、最適な作動性能が得られないことも考えられる。

依って、本実施の形態に示す如く、フランジ部２２などの結合部を肉厚に形成し、結合部の開裂を避け、その飛翔乃至飛散を阻止することは、プリテンショナーなどの作動確実性を保つ上で重要である。

（Ａ）本実施の形態に係る小型のガス発生器の軸方向に沿う断面図、（Ｂ）当該ガス発生器の外観を示す側面図 ガス発生器が作動した後のカップ状部材を示す側面図 比較の態様におけるガス発生器を示す略図

符号の説明

１ ガス発生器
１０ 点火器カラー部材
１１ 先端部
１２ 膨出部
１３ 突起部
２０ カップ状部材
２１ 開放側端部
２２ フランジ部
２３ カップ状部材の側壁
２４ スリット部
２５ カップ状部材の底部
３０ 点火器
３１ 導電性ピン
４０ 点火器組立体

Claims (5)

1. 作動開始手段として機能する点火器を点火器カラー部材で保持して成る点火器組立体と、点火器の作動によって着火されてガスを生じさせるガス発生剤と、ガス発生剤を収容するカップ状部材とを含んで構成されるガス発生器であって、
   カップ状部材の開放側端部には、点火器組立体における点火器カラー部材に結合する結合部が設けられ、この結合部により、カップ状部材と点火器組立体とは一体化されており、
   当該カップ状部材に設けられる結合部の肉厚は、カップ状部材に於ける側壁部の肉厚よりも厚く形成されており、
   前記カップ状部材の側壁部には、カップ状部材の内部で生じた圧力又は熱に対して最も脆く形成された脆弱部が設けられ、前記脆弱部は、カップ状部材の軸方向に沿う向きに延伸して形成され、かつ結合部と閉塞面側端部との間に前記側壁部を貫通することなく形成されたスリットである、ガス発生器。
2. 前記結合部は、カップ状部材の開放側端部を曲折して形成されたフランジ部である請求項１に記載のガス発生器。
3. 前記カップ状部材のフランジ部は、前記点火器組立体における点火器カラー部材に対してかしめにより固定されている請求項２に記載のガス発生器。
4. 前記脆弱部は、カップ状部材の周方向に均等に設けられる請求項１に記載のガス発生器。
5. カップ状部材に設けられている結合部の肉厚は、カップ状部材の側壁部の肉厚の１．３倍以上である請求項１〜４の何れか一項に記載のガス発生器。

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