(57)【要約】【課題】簡易な構成で、従来よりも密閉性が向上されるとともに軽量化されたガス発生器を提供する。【解決手段】底部材３ａと蓋部材３ｂとからなる略短円筒状のハウジング３と、このハウジング３の内部に配置され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤４と、ハウジング３の内周部に配置され、ガス発生剤４をハウジング３の径方向において囲むように配置されたフィルタ５と、外部からの通電により発火する点火器１と、点火器１が固定され、また、点火器１の中心１ａがハウジング３の中心３ｄに対して偏心位置となるように有底部材３ａに固定されるホルダ２と、ハウジング３の中心３ｄに対して偏心位置となるように、有底部材３ａ及び蓋部材３ｂの内側に両端部がそれぞれ固定されている支持体６とで構成されている。【選択図】図１
2008024117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火器を固定するホルダと、
前記ホルダが嵌合する孔を底面中心に対して偏心位置に有する有底部材と、前記有底部材とともにガス発生剤を内部に包含する蓋部材とを有しているハウジングと、
前記ハウジングの中心に対して、偏心位置又は同心位置であって、前記ハウジングを貫通することなく、前記有底部材の内側と前記蓋部材の内側とに、両端部がそれぞれ固定されている柱状の支持体とを有していることを特徴とするガス発生器。
【請求項２】
前記点火器の中心、前記ハウジングの中心及び前記支持体の中心とが、前記ハウジングの径方向に略一直線上に配置されるように、前記点火器、前記ハウジング及び前記支持体が配設されていることを特徴とする請求項１に記載のガス発生器。
【請求項３】
前記支持体が、摩擦圧接又は溶接によって、前記有底部材の内側と前記蓋部材の内側とに固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス発生器。
【請求項４】
前記支持体が、金属材料からなる単一部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス発生器。
【請求項５】
前記ホルダが前記有底部材に溶接固定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のガス発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のエアバック等を膨張展開させるガス発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車の衝突時に生じる衝撃から乗員を保護するため、瞬時にエアバッグを展開させるためのガス発生器は、各種のエアバッグモジュールに組み込まれている。これらのガス発生器は、衝突の際に衝突センサからの衝突検出信号により瞬時に多量の高温ガスを発生させるものである。
【０００３】
このようなガス発生器の中には、ハウジングを形成する蓋部材と有底部材とをしっかりと接合固定するために、ハウジングを貫通した状態で支持体をリベット止めやネジ止め等を行う工法が用いられている（例えば、下記特許文献１〜３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１２５９７号公報
【特許文献２】米国特許第６４８１７４７号明細書
【特許文献３】米国特許公開第２００２／００５０７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、これら特許文献１〜３においては、ハウジングを形成する蓋部材や有底部材の加工の手間がかかるとともに、ハウジングから突出している部分が余分に重量を増加させてしまっている。また、ハウジングに、支持体を貫通させるための孔を有するため、ガス発生器の密閉性を保持する上で不利な要素となる。
【０００６】
そこで、本発明は、簡易な構成で、従来よりも密閉性が向上されるとともに軽量化されたガス発生器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００７】
本発明のガス発生器は、点火器を固定するホルダと、前記ホルダが嵌合する孔を底面中心に対して偏心位置に有する有底部材と、前記有底部材とともにガス発生剤を内部に包含する蓋部材とを有しているハウジングと、前記ハウジングの中心に対して、偏心位置又は同心位置であって、前記ハウジングを貫通することなく、前記有底部材の内側と前記蓋部材の内側とに、両端部がそれぞれ固定されている柱状の支持体とを有している。なお、支持体は1本のみでなく、複数本設けられていてもよい。
【０００８】
上記構成により、簡易な構成で、従来よりも密閉性が向上されるとともに軽量化されたガス発生器を提供できる。また、上記支持体により、有底部材と蓋部材とが連結されることで、作動時の軸方向に対するハウジングの変形を抑制できるとともに、支持体を貫通させている従来の場合と同様に強度を補うことができることから、支持体の長さが短くできた分、軽量化できる。
【０００９】
本発明のガス発生器においては、前記点火器の中心、前記ハウジングの中心及び前記支持体の中心とが、前記ハウジングの径方向に略一直線上に配置されるように、前記点火器、前記ハウジング及び前記支持体が配設されていることが好ましい。
【００１０】
上記構成により、本発明のガス発生器は、ハウジングの中心軸を通る面に対して対称な構造となるので、構造強度を向上させることができると共に、万が一の暴発等において破断するほどの圧力がかかった場合でもハウジング（有底部材及び蓋部材）の破断性を安定させることができる。
【００１１】
本発明のガス発生器においては、前記支持体が、摩擦圧接又は溶接によって、前記有底部材の内側と前記蓋部材の内側とに固定されていることが好ましい。
【００１２】
上記構成により、確実に、支持体を前記有底部材の内側と前記蓋部材の内側とに固定できる。
【００１３】
本発明のガス発生器においては、前記支持体が、金属材料からなる単一部材であることが好ましい。
【００１４】
上記構成により、従来に比べ簡易な構成であるので、従来の支持体に比べ容易に固定することができるとともに軽量であり、さらに従来と同等の性能を有するガス発生器を提供できる。なお、本発明の支持体が中実の場合には、従来の円筒部材に比べ、径を小さくできるので、ハウジング内のスペースを有効に利用できる。
【００１５】
本発明のガス発生器においては、前記ホルダが前記有底部材に溶接固定されていることが好ましい。
【００１６】
上記構成により、内部空間の密閉性に優れたハウジングを有するガス発生器を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係るガス発生器について説明する。図１に本発明の第１実施形態に係るガス発生器の断面図を示す。図２は、図１のガス発生器における点火器、ハウジング、支持体を簡略化して示したものであり、これらの位置関係を説明するために用いる模式図である。
【００１８】
図１において、ガス発生器１０１は、例えば運転席用のエアバッグを膨張展開させるものであって、有底部材３ａと蓋部材３ｂとからなる略短円筒状のハウジング３と、このハウジング３の内部に配置され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤４と、ハウジング３の内周部に配置され、ガス発生剤４をハウジング３の径方向において囲むように配置されたフィルタ５と、外部からの通電により発火する点火器１と、点火器１が固定され、また、点火器１の中心１ａがハウジング３の中心３ｄ（図２参照）に対して偏心位置となるように有底部材３ａに固定されるホルダ２と、ハウジング３の中心３ｄに対して偏心位置となるように、有底部材３ａ及び蓋部材３ｂの内側に両端部がそれぞれ固定されている支持体６とで構成されている。
【００１９】
蓋部材３ｂは、ガス放出孔７を複数有する筒状部と、この筒状部の一端に設けられた底状部とを有し、その開口部側において拡径し、フランジ形状を成している。また、有底部材３ａは、同じく筒状部と底状部とを有するものであり、底状部にはホルダ２が嵌合配置されるための孔３ｃが、ハウジング３の中心に対して偏心位置に設けられている。有底部材３ａと蓋部材３ｂとは、有底部材３ａの開口部が蓋部材３ｂの開口部の入り口付近でかみ合って、溶接等の手段で、溶接部８において互いに固定されている。ここで、有底部材３ａ及び蓋部材３ｂの材質としては、鉄、ステンレス、アルミニウム、鋼材等の金属製のものが挙げられる。
【００２０】
上述したように、蓋部材３ｂの筒状部には、ガス発生剤４の燃焼により発生したガスを放出するためのガス放出孔７が複数個設けられている。これらのような複数のガス放出孔７を設けることによって、ガス発生器１０１内部から放出される高温ガスを安定してエアバッグ内等の目的の箇所へ供給することができる。ガス放出孔７は、切削、あるいはプレス成型等の工程で作製される。ガス放出孔７の形状は製造のしやすさの観点から、円形であることが好ましい。
【００２１】
また、蓋部材３ｂには、ガス放出孔７が位置する筒状部内側に沿って、帯状のラプチャー部材９が配置されており、ラプチャー部材９がガス放出孔７を封止することで、ガス発生器１０１内部は密閉された空間となっている。ここで、ラプチャー部材９の材質としては、鉄、ステンレス、アルミニウムなどの鋼材や、プラスチック等のフィルムが挙げられる。また、ラプチャー部材９の厚みは、用いられる材料の強度により変化するが、好ましくは０．０１〜０．５ｍｍの範囲が好ましい。また、ラプチャー部材９の強度は、ガス放出孔７の孔径に応じて、その強度が異なるように設けられている。具体的には、ガス放出孔７の孔径の小さいものほどラプチャー部材９の強度が高くなるように設けることが好ましい。このようにすることで、ガス発生器１０１が作動した場合の初期の内部圧力をコントロールし、ガス発生剤４の好適な燃焼特性を得ることができる。
【００２２】
支持体６は、鉄やステンレスなどの金属からなる柱状部材であり、両端部に、中央部付近に比べ拡径された接合部をそれぞれ有している。なお、一変形例として、前述の接合部は拡径していないものであってもよく、例えば、支持体６は中実円柱形状のものであってもよい。これらの接合部は、有底部材３ａの内側と蓋部材３ｂの内側とにそれぞれ圧接や溶接（抵抗溶接、電子ビーム溶接、摩擦溶接、レーザー溶接など）などによって固定されている。特に、溶接の場合には、支持体６の長さや形状などに影響を与えにくい電子ビーム溶接かレーザー溶接を用いることが好適である。なお、具体的な溶接方法は、以下の通りである。抵抗溶接、電子ビーム溶接、又はレーザー溶接については、支持体６の両端部をハウジング３の内側に接触させた状態で、ハウジング３の外部から該接触箇所に対して突き抜け溶接を行うことで溶接できる。また、例えば、ハウジング３の有底部材３ａ内部に支持体６の一端を摩擦溶接し、蓋部材３ｂを被せた後に、蓋部材３ｂの外側から、蓋部材３ｂと支持体６の他端との接触箇所に対して、抵抗溶接、電子ビーム溶接、又はレーザー溶接で突き抜け溶接を行ってもよい。
【００２３】
なお、図２の模式図に示すように、上から見た場合、点火器１の中心１ａと、ハウジング３の中心３ｄと、支持体６の中心６ａとが、略一直線（図２中の点線）上に位置するように、点火器１、ハウジング３、支持体６がそれぞれ配設されている。
【００２４】
フィルタ５は、ハウジング３内部に形成される円柱空間外側に、かつ、ハウジング３の内壁に沿って配置されている。このフィルタ５は、軸方向に対しては蓋部材３ｂと有底部材３ａとに挟み込まれるようにして固定され、また、周方向に対しては有底部材３ａの内周部に嵌め込まれる形態で固定されているものである。フィルタ５は、たとえば、メリヤス編み金網、平織り金網、クリンプ織り金属線材、あるいは、巻き金属線材の集合体を所定の厚みを有した円環状に成型することによって作製される。フィルタ５の効果としては、ガス発生剤４の燃焼ガスを冷却する効果と、ガス発生剤４の燃焼により発生する金属残渣を捕集し、ガス発生器１０１外部に固形物が出にくくする効果が挙げられる。
【００２５】
ガス発生剤４は、ハウジング３内部のフィルタ５にて包囲される内部空間に装填されている。ガス発生剤４は、非アジド系組成物が好ましく、例えば、燃料と、酸化剤と、添加剤（バインダ、スラグ形成剤、燃焼調整剤）とで構成されるものを使用することができる。
【００２６】
燃料としては、例えば含窒素化合物が挙げられる。含窒素化合物としては、例えば、トリアゾール誘導体、テトラゾール誘導体、グアニジン誘導体、アゾジカルボンアミド誘導体、ヒドラジン誘導体、ウレア誘導体、アンミン錯体から選ばれる１種または２種以上の混合物を挙げることができる。これら含窒素有機化合物の中でも、テトラゾール誘導体及びグアニジン誘導体から選ばれる１種または２種以上が好ましく、特にニトログアニジン、硝酸グアニジン、シアノグアニジン、５−アミノテトラゾール、硝酸アミノグアニジン、炭酸グアニジンが好ましい。
【００２７】
ガス発生剤４中における上記の含窒素化合物の配合割合は、分子式中の炭素原子、水素原子及びその他の酸化され得る原子の数によって異なるが、通常２０〜７０重量％の範囲が好ましく、さらに好ましくは３０〜６０重量％の範囲である。また、ガス発生剤４に添加される酸化剤の種類により、含窒素化合物の配合割合の絶対数値は異なる。しかしながら、含窒素化合物の配合割合の絶対数値が、完全酸化理論量より多いと発生ガス中の微量ＣＯ濃度が増大する。一方、含窒素化合物の配合割合の絶対数値が、完全酸化理論量及びそれ以下になると発生ガス中の微量ＮＯｘ濃度が増大する。従って両者の最適バランスが保たれる範囲が最も好ましい。
【００２８】
酸化剤としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アンモニウムから選ばれたカチオンを含む硝酸塩、亜硝酸塩、過塩素酸塩の少なくとも１種から選ばれた酸化剤が好ましい。硝酸塩としては、例えば、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸マグネシウム、硝酸ストロンチウム、相安定化硝酸アンモニウム、塩基性硝酸銅等を挙げることができ、更に好ましくは硝酸ストロンチウム、相安定化アンモニウム、塩基性硝酸銅である。
【００２９】
ガス発生剤４中の酸化剤の配合割合は、用いられる含窒素化合物の種類と量により絶対数値は異なるが、３０〜８０重量％の範囲が好ましく、特に上記のＣＯ及びＮＯｘ濃度に関連して４５〜７５重量％の範囲が更に好ましい。
【００３０】
その他ガス発生剤４に含まれうるバインダの具体例としては、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ニトロセルロース、酢酸セルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、等の有機バインダ、また、合成ヒドロタルサイト、酸性白土、タルク、カオリン、シリカ、アルミナ等の無機バインダが挙げられる。
【００３１】
また、その他ガス発生剤４に含まれうるスラグ形成剤の具体例としては、窒化珪素、炭化珪素、酸性白土、天然に産する粘土、人工的粘土、タルク等が挙げられる。
【００３２】
以上のような構成によるガス発生剤４は、プレス成型、あるいは押し出し成型等の手段によって所望の形状に調整される。ガス発生剤４形状の具体例としては、円柱状、筒状、ディスク状、または両端が閉鎖された中空体形状等が挙げられる。
【００３３】
点火器１は、ゴム等の材料で構成されるＯリング１２を介して、ホルダ２にカシメ等の方法により固定される。この時、点火器１とホルダ２の界面は、Ｏリングによりシール性を有する構造となる。点火器１は、その内部にセンサからの通電による電気エネルギーを、内部に含まれる火薬の燃焼エネルギーに変換する役割を持つものであるが、その外部の大半はモールドにより熱可塑性樹脂等で覆われ、電気的に絶縁されている。
【００３４】
ホルダ２は孔３ｃに嵌合されると共に、溶接、かしめなどによって有底部材に固定されている。これにより、ハウジング３内部の密閉性が向上する。ホルダ２の材質としては、鉄、ステンレス、アルミニウム、鋼材等の金属製のものが挙げられる。
【００３５】
本実施形態によれば、簡易な構成で、従来よりも密閉性が向上されるとともに軽量化されたガス発生器１０１を提供できる。また、支持体６により、作動時のハウジング３の変形を抑制できるので、例えば、より安価なアルミニウム製のホルダ２を用いることも可能となる。
【００３６】
また、点火器１の中心１ａ、ハウジング３の中心３ｄ、支持体６の中心６ａとが略一直線上に配置されるように、点火器１、ハウジング３及び支持体６が配設されているので、ガス発生器１０１は、ハウジング３の中心軸を通る面に対して鏡面対称の構造となる。その結果として、構造強度を向上させることができると共に、万が一の暴発等において破断するほどの圧力がかかった場合でもハウジング（有底部材及び蓋部材）の破断性を安定させることができるガス発生器１０１を提供できる。
【００３７】
加えて、支持体６が、摩擦圧接又は溶接によって、有底部材３ａの内側と蓋部材３ｂの内側とに固定されているので、確実に、支持体６をハウジング３に固定できる。
【００３８】
また、支持体６が金属材料からなる単一部材であるので、従来に比べ簡易な構成であるとともに軽量であり、さらに従来と同等の性能を有するガス発生器１０１を提供できる。
【００３９】
また、例えば、図３に示す第１実施形態のガス発生器１０１の変形例に係るガス発生器１０２のように、第１実施形態のホルダ２の代わりに、点火器１及びエンハンサホルダ１３（火薬１５の着火によって火炎が放出される火炎放出孔１３ａを有する）がそれぞれかしめ固定されるホルダ１４を用いることとしてもよい。なお、エンハンサホルダ１３のホルダ１４へのかしめ固定は、点火器１の上部を覆うとともに、点火器１との間に火薬１５が充填された状態で行われる。また、上記各実施形態では、ハウジングと点火器とが一体成形されていないものを例示したが、蓋部材或いは有底部材のいずれか一方或いは両方に点火器が一体成形されているものであっても構わない。
【００４０】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るガス発生器について説明する。図４は、（ａ）が本発明の第２実施形態に係るガス発生器の断面図、（ｂ）が（ａ）のガス発生器における点火器、ハウジング、支持体を簡略化して示したものであり、これらの位置関係を説明するために用いる模式図である。なお、第１実施形態におけるガス発生器１０１と同様の部分（符号１〜９、１２）には、符号２１〜２９、３１を順にふり、これらの部分の説明を省略することがある。
【００４１】
本実施形態のガス発生器２００においては、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、（１）ガス発生剤２４が振動しないように押えるクッション材３０と、フィルタ２５を押えるための押え部材３２、３３とをさらに備えている点、（２）蓋部材２３ｂ及び有底部材２３ａの底部が平面状に形成されており、有底部材２３ａにはホルダ２２をかしめ固定するための突起部２３ｄが形成されている点、（３）支持体２６の中心２６ａがハウジング２３の中心２３ａと同心位置となるように配設されているとともに、中心２６ａ、２３ａと点火器２１の中心２１ａとが一直線状に配設されている点が、第１実施形態のガス発生器１０１と主に異なっている。
【００４２】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。
【００４３】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るガス発生器について説明する。図４は、（ａ）が本発明の第３実施形態に係るガス発生器の断面図、（ｂ）が（ａ）のガス発生器における点火器、ハウジング、支持体を簡略化して示したものであり、これらの位置関係を説明するために用いる模式図である。なお、第１実施形態におけるガス発生器１０１と同様の部分（符号１〜９、１２）には、符号４１〜４９、５１を順にふり、これらの部分の説明を省略することがある。
【００４４】
本実施形態のガス発生器３００においては、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、（１）ガス発生剤４４が振動しないように押えるクッション材５０と、フィルタ４５を押えるための押え部材５２、５３と、第２の点火器５４と、点火器５４を固定支持するホルダ５５と、点火器５４とホルダ５５との間を密閉するためのＯリング５８と、点火器４１の周囲に形成されたガス発生剤４４を外部と内部とに分けて収容するための収容容器５７と、収容容器５７内のガス発生剤４４が振動しないように押えるクッション材５６とをさらに備えている点、（２）蓋部材４３ｂ及び有底部材４３ａの底部が平面状に形成されており、有底部材２３ａには、ホルダ４２、５５をかしめ固定するための突起部４３ｄ、４３ｅと、孔４３ｆとがさらに形成されている点、（３）支持体４６の中心４６ａがハウジング４３の中心４３ａと同心位置となるように配設されているとともに、中心４６ａ、４３ａと点火器４１、５４の中心４１ａ、５４ａとが一直線状に配設されている点が、第１実施形態のガス発生器１０１と主に異なっている。
【００４５】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。また、ガス発生器３００は点火器と燃焼室とを２つずつ有する構造であるので、点火器の点火に時間差をつける制御を行えば、各燃焼室でのガス発生のタイミングをずらすことができる。
【００４６】
なお、上記第１〜３実施形態や第１実施形態の変形例においては、支持体が１本のみの場合を示したが、複数設けられていてもよい。この場合もハウジングの破断性を考慮して、ハウジング内において、該ハウジングの中心軸を通る面に対して鏡面対称となるように支持体を配設することが好ましい。また、支持体は、上記第１〜３実施形態に示したような形状のものに限られず、円柱や角柱などのように柱状であれば、どのようなものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るガス発生器の軸方向断面図。
【図２】図１のガス発生器における点火器、ハウジング、支持体を簡略化して示したものであり、これらの位置関係を説明するために用いる模式図。
【図３】本発明の第１実施形態の変形例に係るガス発生器の軸方向断面図。
【図４】本発明の第２実施形態に係るガス発生器の軸方向断面図。
【図５】本発明の第３実施形態に係るガス発生器の軸方向断面図。
【符号の説明】
【００４８】
１、２１、４１、５４  点火器
２、１４、２２、４２、５５  ホルダ
３、２３、４３  ハウジング
３ａ、２３ａ、４３ａ  有底部材
３ｂ、２３ｂ、４３ｂ  蓋部材
３ｃ、２３ｃ、４３ｃ、４３ｆ  孔
４、２４、４４    ガス発生剤
５、２５、４５    フィルタ
６、２６、４６    支持体
７、２７、４７    ガス放出孔
８、２８、４８    溶接部
９、２９、４９    ラプチャー部材
１２、３１、５１、５８    Ｏリング
１３    エンハンサホルダ
１３ａ  火炎放出孔
１５    火薬
２３ｄ、４３ｄ、４３ｅ    突起部
３０、５０、５６    クッション材
３２、３３、５２、５３    押え部材
５７    収容容器
１０１、１０２  ガス発生器
【図１】
2008024117.tif 000003
【図２】
2008024117.tif 000004
【図３】
2008024117.tif 000005
【図４】
2008024117.tif 000006
【図５】
2008024117.tif 000007