JP2005313752A

JP2005313752A - ガス発生器

Info

Publication number: JP2005313752A
Application number: JP2004133437A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yoshida; 昌弘吉田
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】部品点数を抑え、製造及び組立工数を低減させ、低コストなエアバッグモジュールを実現することが可能なガス発生器を提供することである。
【解決手段】筒状のハウジング４と、前記ハウジング４内に充填される、燃焼により高温ガスを発生させるガス発生剤５と、前記ハウジング４内に装着されるフィルタ材７と、前記ハウジング４の一端部３に装着され、該ハウジング４内のガス発生剤５を点火燃焼させる点火器１０と、を有してなるガス発生器１において、車両に取り付けるための頭付ボルト３０ａ，３０ｂを前記ハウジング４に直接設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車の安全装置に用いられる小型筒状のガス発生器に関するものである。

自動車の衝突時に生じる衝撃から乗員を保護するための安全装置の１つとして、サイド用エアバッグが知られている。このサイド用エアバッグは、ガス発生器が発生する多量の高温・高圧ガスにて作動するものである。従来、このサイド用エアバッグに使用されるガス発生器がガスを発生する方式として、高圧のガスが保持されたボンベと、各ボンベ中の高圧のガスに熱を供給するための少量の火薬組成物により大量の高温・高圧ガスを放出せしめるハイブリッド方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２５３１００号公報

特許文献２には、このようなハイブリッド方式のガス発生器を用いたエアバッグモジュールを車両に取り付ける部材として、頭付ボルトと筒状のケースを使用する発明が開示されている。具体的には、シリンダ状のガス発生器が収納された筒状のケースの孔部に内側から頭付ボルトを装着して頭付ボルトのネジ部をケースの外に突出させ、ガス発生器とケースとで頭付ボルトの頭部を挟持しながら頭付ボルトを車両に係合・固定することでガス発生器を車両に取り付ける構成である。

特開平１０−００１０１８号公報

ガス発生器を車両に取り付けるには、上述したような筒状のケース等の取り付け部材を別途用いる必要があり、エアバッグモジュールの大型化、重量化、高コスト化を招くという問題がある。

本発明の目的は、部品点数を抑え、製造及び組立工数を低減させ、低コストなエアバッグモジュールを実現することが可能なガス発生器を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明のガス発生器は、筒状のハウジングと、前記ハウジング内に充填される、燃焼により高温ガスを発生させるガス発生剤と、前記ハウジング内に装着されるフィルタ材と、前記ハウジングの一端部に装着され、該ハウジング内のガス発生剤を点火燃焼させる点火器と、を有してなるガス発生器において、車両に取り付けるための頭付ボルトを前記ハウジングに直接設けたことを特徴とし、サイド用エアバッグに好適に使用できる。

本発明によれば、取り付け部材を別途用いることなく、ガス発生器を車両に取り付けることができるため、エアバッグモジュールの小型化、軽量化、低コスト化を図れるという利点がある。このような構成は、従来のハイブリッド式ガス発生器では安全上採用することができなかった。また、取り付け部材が頭付ボルトであるため、車両への取り付け固定作業は、エアバッグモジュールから突出したネジ部にナットを締め付ける一回の作業だけで済ませることができ、作業効率が極めて良い。

本発明においては、前記頭付ボルトを溶接により前記ハウジングに溶着させることが好ましい。これによると、接着剤等で接着させることに比べて、ガス発生器と頭付ボルトとの接合強度を高めることができる。

本発明においては、前記ハウジングの外周面と同程度の曲率を有する湾曲部を前記頭付ボルトの頭部に形成することが好ましい。これによると、頭付ボルトと筒状のハウジングとの密着性を高め、接合を容易にできるとともに、接合強度を高めることができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係るガス発生器の実施形態について説明する。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１はガス発生器の断面図である。ガス発生器１は、筒状のハウジング４と、ハウジング４内を燃焼室６とフィルタ室８に区画する仕切り部材９と、燃焼室６内のガス発生剤５を着火燃焼させる点火器１０と、を有し、ハウジング４の外周上には頭付ボルト３０ａ，３０ｂが溶接等により溶着されている。フィルタ室８にはフィルタ材７が装着される。

ハウジング４は、一端部３が開放し、その他端部２が閉塞した有底筒状である。一端部３は、好ましくは円筒状である。ハウジング４の他端部２は、丸みを帯びた形状、角ばった形状等何でも良いが、図面にあるような平底形状（図１参照）又は凸曲面形状が好ましい。このため、ハウジング４内の圧力が上昇した場合であっても、変形することがない。また、他端部２がこのように閉塞しているため、一端部３のみを封止すればよく、部品点数を減少することができるとともに、封止部分を一端部３の一箇所のみとすることができるため、ガス発生器１の安全性を高めるとともに、小型化することが可能となる。また、ハウジング４の形状は、その周面が図２に示すようなストレートな筒状であるが、仕切り部材９を後述する方法でかしめて固定する場合、図１のような凹凸のある筒状となる。尚、ハウジング４は、例えばステンレス、アルミニウム、鉄等の金属で形成されている。

また、ハウジング４の他端部２の外周にはガス放出孔１１が設けられている。ガス放出孔１１は、ガス放出時にガス発生器に推進力を生じない位置、例えばフィルタ室８の円筒部２０に設けることが好ましく、また、複数個設けられても良く、同一外周上に９０度毎に４個設けられるのが好ましい。これらガス放出孔１１から、燃焼室６内でガス発生剤５の燃焼により発生した高温・高圧のガスが、フィルタ室８に装着されているフィルタ材７を通過して、冷却、ろ過されて放出される。

仕切り部材９は、平たい環状板で、孔１８を有する。この仕切り部材９は、一端部３からハウジング４内の所定の位置に挿入された後、ハウジング４の外周部分からかしめられることで、ハウジング４内で固定され、ハウジング４内をフィルタ室８とガス発生剤室（燃焼室）６とに仕切っている。サイド用エアバッグ等を膨張させるのに好適に使用される本実施形態のガス発生器１では、ガス発生剤５等の薬剤を比較的多く使用するので、仕切り部材９を用いてフィルタ室８と燃焼室６とを仕切ることで、ガス発生剤５の燃焼熱によるフィルタ材７の損傷を防止することが好ましい。仕切り部材９は、例えば、ステンレス、鉄等でできている。

燃焼室６内には、円柱状のガス発生剤５及びエンハンサ剤１４が、直接接触しつつ、ガス発生剤５の層とエンハンサ剤１４の層の２層にわけられて充填されている。エンハンサ剤１４は、クッション材１５によって、振動により粉状化しないように保護されている。

ガス放出孔１１が位置するハウジング４の内周側、仕切り部材９のどちらか一方又は双方には、例えばアルミニウムテープ等のシール部材１６が貼付される。これによりハウジング４内をシールしている。シール部材１６は、仕切り部材９の上面に貼付され、ガス放出孔１１側には貼付されないことが好ましい。シール部材１６は、孔１８の径よりも４ｍｍ以上大きいものであっても良い。仕切り部材９への貼り付けは、簡便であり、この貼り付けは、ガス発生器１の製造コストの低減になりうる。

ハウジング４の一端部３には、点火器１０を保持するホルダ１２が装着されて、ハウジング４の一端部３を閉鎖している。点火器１０としては、塞栓がプラスチック、樹脂で形成されているものが好ましい。これによって、低コスト化が可能となるからである。もちろん、従来から用いられている、塞栓がガラスで形成されているものを使用することもできる。また、ホルダ１２は、ハウジング４の一端部３に嵌挿され、ハウジング４の軸端部１３とともにかしめられることによって、ハウジング４に保持されて、ハウジング４の一端部３を閉鎖する。

ハウジング４には車両に取り付けるための取り付け部材として頭付ボルト３０ａ，３０ｂが、ハウジング４に穿孔されたガス放出孔１１に被らないようにハウジング４の周面上の同一軸方向に並設して溶接等により溶着されている。図２に第１実施形態のガス発生器のハウジング４の外観を示す。頭付ボルト３０ａ，３０ｂ間の距離ｗ１は、車両（図示せず）に設けられたエアバッグ取付用穴間の距離ｗ１と等しい。また、頭付ボルト３０ａ，３０ｂの長さｈ１は、エアバッグモジュールを介して車両にナットで取り付けるのに適宜な長さである。この頭付ボルト３０ａ，３０ｂの頭部には、図３に示すように、ハウジング４の外周面と同程度の曲率Ｒ１を有する湾曲部１０１が形成されており、ハウジング４の外周φ１に略密着できる。なお、頭付ボルトの数は２つでなくても良い。頭付ボルト３０ａ，３０ｂは鉄やステンレス等、ハウジングに溶接し易い金属が好ましい。

図１において、フィルタ材７は、例えば、メリヤス編み金網、平織り金網やクリンプ織り金属線材の集合体によって、例えば円柱状又は円筒状の形状のもの、好ましくは円筒状のものが用いられる。ハウジング４の他端部２が平底形状を有するガス発生器では、フィルタ材７は、円筒状又は円柱状の形状を有するものが好ましく、図１では、円筒状の形状を有するものが例示されている。また、このフィルタ材７は、ハウジング４の他端部２の先端部分に当接して装着されている。そして、ハウジング４内を区画する金属等によって形成されている仕切り部材９によってハウジング４の他端部２に押えられて固定されている。

クッション材１５には、点火器１０からの火炎の威力を遅延なく、確実にエンハンサ剤１４に伝達するための十字状の切欠きが形成されている。クッション材１５としては、例えば、セラミックスファイバー、発泡シリコン等で形成されたシリコンゴムやシリコン発泡体等の弾性材を用いて形成することが好ましい。

ここで、点火器１０について図４〜図６を用いて説明する。
点火器１０は、図４に示すように、１対の互いに絶縁された電極ピン８２，８３を有する塞栓８４と、塞栓８４に取り付けられる薄膜ブリッジ８５とで構成されている。そして、電極ピン８２，８３を通して薄膜ブリッジ８５に電流を供給し、薄膜ブリッジ８５を作動させて第１管体８９内に装填されている火薬８６，８７を着火する構造となっている。

塞栓８４は、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の金属で形成されている。また、この塞栓８４から延伸する１対の電極ピン８２，８３は、塞栓８４と同様にステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の金属で形成されている。そして、これら電極ピン８２，８３は、塞栓８４内では、ガラス、樹脂等の絶縁体９１でその周囲が覆われ、互いに絶縁されている。また、これら電極ピン８２，８３の端面は、塞栓８４の頭部９５と略同一面となるように設けられている。

図５は、薄膜ブリッジ８５が塞栓８４の凹部９２に埋設されている部分の拡大平面図である。図６は、図５におけるＡ−Ａ’線断面を示す図である。

薄膜ブリッジ８５は、図５及び図６に示すように、塞栓８４に形成された凹部９２に埋設され、塞栓８４及び電極ピン８２，８３と略同一面となるように設置されている。凹部９２は、その溝深さｈ１０が、通常０．２ｍｍを超え１ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍを越え０．７５ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍを越え０．５ｍｍ以下であるため、薄膜ブリッジ８５が埋設された場合に、電極ピン８２，８３の頭部との段差ｈ２０を１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下、更に好ましくは０．２ｍｍ以下とすることによって、ワイヤーボンディングのループ高さｈ３０を低くすることができる。また、図６に示すように、ワイヤー８８を寝かした状態でワイヤー８８の周面を用いて接続する、いわゆる横付けが容易に行える。このように、ワイヤー８８のループ高さｈ３０が通常１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下、更に好ましくは０．２ｍｍ以下であるため、ワイヤー８８に火薬等の装填時に押し付け圧力が作用した場合であっても、ワイヤー８８の断線を防止することができる。なお、ワイヤー８８としては、金又はアルミニウムが好ましい。これによって、電極ピン８２，８３から薄膜ブリッジ８５に確実に電流を供給することが可能となる。また、ワイヤー８８の線径は通常１０μｍ〜５００μｍ、好ましくは２０μｍ〜５００μｍ、更に好ましくは１００μｍ〜５００μｍとすることにより、より確実に電極ピン８２，８３から薄膜ブリッジ８５に電流を供給することが可能となる。

薄膜ブリッジ８５と、電極ピン８２，８３を接合するワイヤー８８は、図５に示すように、薄膜ブリッジ８５の電極パッド９６の表面に掛け渡されるようにして接続されている。この際、前述したように、薄膜ブリッジ８５と塞栓８４及び電極ピン８２，８３の頭部９５とが略均一面となるように塞栓８４の凹部９２に設置されているため、いわゆる横付けでワイヤー８８を接合することができる。また、この場合、図中に１点鎖線（ＡとＡ’の間の線）で示すように、一方の電極パッド９６からワイヤー８８を塞栓８４のヘッダー金属部９４に接続することで、アースを取ることが容易に行われる。なお、これら、ワイヤー８８によって電極ピン８２，８３とワイヤーボンディングされる電極パッド９６は、反応性金属、例えば、チタン等と、反応性絶縁物、例えば、ホウ素等を交互に積層した積層体９３の表面に熱蒸着等によって形成された金、アルミニウム、ニッケル、チタン等で構成されている。

薄膜ブリッジ８５は、発熱抵抗体、反応性物質を使用したリアクティブ型ブリッジ、ショック型ブリッジ等いずれのものでも使用することができる。これらは、Ｓｉ基板やＡｌ_２Ｏ_３等のセラミックス基板上にＬＩＧＡ（Lithographie Galva-noformung, Abfprmung（Ｘ線を利用した微細加工技術））プロセスや、スパッタリング等の公知技術によって形成されている。特に、リアクティブ型ブリッジは、小エネルギーで安定して作動するという点で好ましい。

本実施形態に示すリアクティブ型の薄膜ブリッジ８５は、図６に示すように、基板９７の表面に形成された反応性金属、例えば、チタン等と、反応性絶縁物、例えば、ホウ素等を交互に積層した積層体９３によるブリッジとその表面を覆う金属等の導電性材料で形成される電極パッド９６とで構成されている。図５、図６において電極パッド９６は、積層体９３の上に位置している。

積層体９３に使用される反応性金属としては、チタンの他に、アルミニウム、マグネシウム、ジルコニウム等がある。また、反応絶縁物としては、ホウ素の他に、カルシウム、マンガン、シリコン等がある。このような積層体９３を有する薄膜ブリッジ８５は、ブリッジ部に電流が流れて活性化すると、反応性金属と反応性絶縁物が反応し、ホットプラズマとなって放出される。そして、このプラズマは、装填されている火薬を効率良く着火することができる。

本実施形態に係る点火器１０は、図４に示すように、まず、第１管体８９内に火薬８６，８７を装填した後、薄膜ブリッジ８５を塞栓８４に形成された凹部９２に設置して、電極ピン８２，８３とワイヤー８８によってワイヤーボンディングによって接続した後、第１管体８９に嵌合する。このとき、塞栓８４を火薬８６側に押し付けるようにした場合であっても、以上説明してきたように、薄膜ブリッジ８５と塞栓８４内に埋設されて、電極ピン８２，８３といわゆる横付けといわれるワイヤーボンディングで接続されているため、断線等するおそれがない。このようにして、第１管体８９に塞栓８４を嵌合した後、この第１管体８９を第２管体９０に挿入し、ホルダ９８内にインサート成形する。これによって、自動車等の各種安全装置に用いられるガス発生器用の点火器等に好適に使用できる。

以上のように構成される点火器１０は、電極ピン８２，８３に電流が供給されることによって、薄膜ブリッジ８５が作動し、従来の電橋線によるものに比べ、約１／１０の速さである数μ秒単位で効率良く火薬８６，８７を点火することが可能となる。また、薄膜ブリッジ８５で発生した熱エネルギーにより効率良く火薬を点火することができるため、点火遅れ等のバラツキの低減が可能となる。

なお、点火器１０は、前述の実施形態に限定されるものでなく、電極ピン８２，８３と薄膜ブリッジ８５とをワイヤーボンディングによって確実に接続することができるため、例えば、電極ピン８２，８３のいずれか一方と、薄膜ブリッジ８５との間にＡＳＩＣ（Application specific integrated circuit）等を介在させ、同様にワイヤーボンディングによって接続することも可能である。

このようなガス発生器に収納されるガス発生剤５としては、非アジド系組成物であって、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。

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種又は２種以上の混合物を挙げることができる。

トリアゾール誘導体の具体例としては、例えば５−オキソ−１，２，４−トリアゾール、アミノトリアゾール等を挙げることができる。テトラゾール誘導体の具体例としては、例えばテトラゾール、５−アミノテトラゾール、硝酸アミノテトラゾール、ニトロアミノテトラゾール、５，５’−ビ−１Ｈ−テトラゾール、５，５’−ビ−１Ｈ−テトラゾールジアンモニウム塩、５，５’−アゾテトラゾールジグアニジウム塩等が挙げられる。グアニジン誘導体の具体例としては、例えばグアニジン、ニトログアニジン、シアノグアニジン、トリアミノグアニジン硝酸塩、硝酸グアニジン、硝酸アミノグアニジン、炭酸グアニジン等が挙げられる。アゾジカルボンアミド誘導体の具体例としては、例えばアゾジカルボンアミド等が挙げられる。ヒドラジン誘導体の具体例としては、例えばカルボヒドラジド、カルボヒドラジド硝酸塩錯体、蓚酸ジヒドラジド、ヒドラジン硝酸塩錯体等が挙げられる。ウレア誘導体としては、例えばビウレットが挙げられる。アンミン錯体としては、例えばヘキサアンミン銅錯体、ヘキサアンミンコバルト錯体、テトラアンミン銅錯体、テトラアンミン亜鉛錯体等が挙げられる。

これらの含窒素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種又は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。

ガス発生剤５中におけるこれら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、３０〜６０重量％の範囲が特に好ましい。また、ガス発生剤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ＮＯ_ｘ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。

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。硝酸塩以外の酸化剤、即ち亜硝酸塩、過塩素酸塩等のエアバッグインフレータ分野で多用されている酸化剤も用いることができるが、硝酸塩に比べて亜硝酸塩分子中の酸素数が減少すること又はバッグ外へ放出されやすい微粉状ミストの生成を減少させる等の観点から硝酸塩が好ましい。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、硝酸ストロンチウム、相安定化硝酸アンモニウム、塩基性硝酸銅がより好ましい。

ガス発生剤５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ＮＯ_ｘ濃度に関連して４０〜７５重量％の範囲が好ましい。

添加剤であるバインダは、ガス発生剤の燃焼挙動に大幅な悪影響を与えないものであれば何れでも使用可能である。バインダとしては、例えば、カルボキシメチルセルロースの金属塩、メチルセルロ−ス、ヒドロキシエチルセルロース、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ニトロセルロース、微結晶性セルロース、グアガム、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、澱粉等の多糖誘導体、ステアリン酸塩等の有機バインダ、二硫化モリブデン、合成ヒドロキシタルサイト、酸性白土、タルク、ベントナイト、ケイソウ土、カオリン、シリカ、アルミナ等の無機バインダを挙げることができる。

バインダの配合割合はプレス成型の場合０〜１０重量％の範囲が好ましく、押出成型においては２〜１５重量％の範囲であることが好ましい。添加量が多くなるに従い成型体の破壊強度が強くなる。ところが、組成物中の炭素原子及び水素原子の数が増大し、炭素原子の不完全燃焼生成物である微量ＣＯガスの濃度が高くなり、発生ガスの品質が低下する。また、ガス発生剤の燃焼を阻害することから、最低量での使用が好ましい。特に１５重量％を超える量では酸化剤の相対的存在割合の増大を必要とし、ガス発生化合物の相対的割合が低下し、実用できるガス発生器システムの成立が困難となる。

また、添加剤として、バインダ以外の成分としては、スラグ形成剤を配合することができる。スラグ形成剤は、ガス発生剤中の特に酸化剤成分から発生する金属酸化物との相互作用により、ガス発生器１内のフィルタ材７でのろ過を容易にするために添加される。

スラグ形成剤としては、例えば、窒化珪素、炭化珪素、酸性白土、シリカ、ベントナイト系、カオリン系等のアルミノケイ酸塩を主成分とする天然に産する粘土、合成マイカ、合成カオリナイト、合成スメクタイト等の人工的粘土、含水マグネシウムケイ酸塩鉱物の一種であるタルク等から選ばれるものを挙げることができ、これらの中でも酸性白土又はシリカが好ましく、特に酸性白土が好ましい。スラグ形成剤の配合割合は０〜２０重量％の範囲が好ましく、２〜１０重量％の範囲が特に好ましい。多すぎると線燃焼速度の低下及びガス発生効率の低下をもたらし、少なすぎるとスラグ形成能を十分発揮することができない。

ガス発生剤５の好ましい組合せとしては、５−アミノテトラゾール、硝酸ストロンチウム、合成ヒドロタルサイト、及び窒化珪素を含むガス発生剤、または、硝酸グアニジン、硝酸ストロンチウム、塩基性硝酸銅、酸性白土を含むガス発生剤が挙げられる。

また、必要に応じて燃焼調節剤を添加してもよい。燃焼調整剤としては金属酸化物、フェロシリコン、活性炭、グラファイト、或いはヘキソーゲン、オクトーゲン、５−オキソ−３−ニトロ−１，２，４−トリアゾールといった化合火薬が使用可能である。燃焼調整剤の配合割合は０〜２０重量％の範囲が好ましく、２〜１０重量％の範囲が特に好ましい。多すぎるとガス発生効率の低下をもたらし、また、少なすぎると十分な燃焼速度を得ることができない。

以上のような構成によるガス発生剤５は、プレス成型或いは押出成型による成型体が好ましく、より好ましくは押出成型体で、その形状としては、例えば、ペレット状（一般に、医薬品の１つの形状である錠剤の形にあたるもの）、円柱状、筒状、ディスク状又は両端が閉鎖された中空体形状等が挙げられる。筒状には、円筒状が挙げられ、円筒状には単孔円筒状、多孔円筒状が挙げられる。両端が閉鎖された中空体形状には、両端が閉鎖された円筒状が含まれる。なお、ガス発生剤５の成型体の両端が閉鎖された状態とは、両端に開いた孔が外から内への力２つによって閉鎖された状態のことをいう。孔は、完全に塞がった状態でも、塞ぎきれていない状態でもいずれでも良い。

この、両端が閉鎖された中空体形状のガス発生剤５の製造方法の一例を説明する。前記した含窒素化合物、酸化剤、スラグ形成剤及びバインダで構成される非アジド系組成物は、まず、Ｖ型混合機、またはボールミル等によって混合される。更に水、又は溶媒（例えば、エタノール）を添加しながら混合し、湿った状態の薬塊を得ることができる。ここで、湿った状態とは、ある程度の可塑性を有する状態であり、水又は溶媒を好ましくは１０〜２５重量％、より好ましくは１３〜１８重量％含有している状態にあるものをいう。この後、この湿った状態の薬塊をそのまま押出成型機（例えば、ダイス及び内孔用ピンを出口に備えたもの）により、外径が、好ましくは１．４ｍｍ〜４ｍｍで、より好ましくは１．５ｍｍ〜３．５ｍｍであり、内径が、好ましくは０．３ｍｍ〜１．２ｍｍであり、より好ましくは０．５ｍｍ〜１．２ｍｍの中空筒状成型体に押出成型する。その後、押出成型機で押出された中空筒状成型体を一定間隔で押圧して両端が閉鎖された筒状成型体が得られる。通常は、該中空筒状成型体を一定間隔で押圧した後、それぞれ閉鎖された窪み部分で折るようにして切断した後、通常、５０〜６０度の範囲で４〜１０時間乾燥し、次いで、通常、１０５〜１２０度の範囲で６〜１０時間乾燥という２段階による乾燥を行うことにより、端部が閉鎖された状態で、内部に空間を有した筒状のガス発生剤を得ることができる。このように得られたガス発生剤の長さは、通常、１．５〜８ｍｍの範囲にあり、好ましくは１．５〜７ｍｍの範囲にあり、より好ましくは２〜６．５ｍｍの範囲にある。

また、ガス発生剤の線燃焼速度は定圧条件下で測定され、経験的に以下のＶｉｅｌｌｅの式に従う。
ｒ＝ａＰ^ｎ
ここで、ｒは線燃焼速度、ａは定数、Ｐは圧力、ｎは圧力指数を示す。この圧力指数ｎは、Ｙ軸の燃焼速度の対数に対するＸ軸の圧力の対数プロットによる勾配を示すものである。

本実施形態に係るガス発生器に用いられるガス発生剤の好ましい線燃焼速度の範囲は、７０ｋｇｆ／ｃｍ^２下で３〜６０ｍｍ／秒であり、より好ましくは５〜３５ｍｍ／秒であり、また、好ましい圧力指数の範囲はｎ＝０．９０以下、より好ましくはｎ＝０．７５以下、特に好ましくはｎ＝０．６０以下である。

また、線燃焼速度を測定する方法としては、ストランドバーナ法、小型モータ法、密閉圧力容器法が一般に挙げられる。具体的には所定の大きさにプレス成型した後、表面にリストリクターを塗布することにより得られた試験片を用いて、ヒューズ切断法等により、高圧容器中で燃焼速度を測定する。この時、高圧容器内の圧力を変数に線燃焼速度測定し、上記Ｖｉｅｌｌｅの式から圧力指数を求めることができる。

ガス発生剤が、非アジド系ガス発生剤形成されているため、使用される原料は人体有害性の小さいものである。また、燃料成分、酸化剤成分を選択することにより、発生ガスモル当たりの発熱量を抑えることができ、ガス発生器の小型、軽量化が可能となる。

以上のように構成されるガス発生剤５と接して、燃焼室６内に充填されるエンハンサ剤１４は、エンハンサ剤として、一般に用いられている次のような組成物を含むものが用いられる。Ｂ／ＫＮＯ_３に代表される金属粉、酸化剤を含む組成物、含窒素化合物／酸化剤／金属粉を含む組成物、或いは、前述のガス発生剤５と同様の組成物等が挙げられる。含窒素化合物としては、ガス発生剤の燃料成分（アミノテトラゾール、硝酸グアニジン等）として使用可能なものが挙げられる。酸化剤としては、例えば硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸ストロンチウム等の硝酸塩が挙げられる。金属粉としては、例えばホウ素、マグネシウム、アルミニウム、マグナリウム（マグネシウム−アルミニウム合金）、チタン、ジルコニウム、タングステン等が挙げられる。好ましい組合せとしては、５−アミノテトラゾール、硝酸カリウム、ホウ素を含むもの、硝酸グアニジン、硝酸カリウム、ホウ素等を挙げることができる。そして、必要に応じて、成型用バインダを０〜１０％重量含んでもよい。

また、エンハンサ剤１４の形状は、プレス成型或いは押出成型による成型体が好ましく、より好ましくは押出成型体で、その形状は、ペレット状（一般に、医薬品の錠剤の形にあたるもの）、円柱状、筒状、ディスク状又は両端が閉鎖された中空体形状等が挙げられる。筒状には、例えば円筒状が挙げられ、円筒状には、例えば単孔円筒状、多孔円筒状等が挙げられる。両端が閉鎖された中空体形状には、両端が閉鎖された円筒状が含まれる。エンハンサ剤１４の大きさは、１ｍｍ以上が好ましい。

そして、これらガス発生剤５及びエンハンサ剤１４は、燃焼室６内に互いに接触させて充填されている。このため、ガス発生剤５の充填状況の違いによるエンハンサ剤１４とガス発生剤５との距離の差が生じないため、ガス発生器１の性能を安定させることができる。また、エンハンサ剤１４を好ましくは円柱状とすることで、粉状や顆粒状に比べ、エンハンサ剤１４が充填される時に、ガス発生剤５の隙間に入って行きにくいために運搬中や、自動車等に取り付けた後であっても、燃焼室６内で、これらが混合することを抑制できる。このため、ガス発生器の性能をより確実に安定なものとすることができる。

上記の構成において、ガス発生器の製造方法について図１〜図３を用いて説明する。
図１において、ガス放出孔１１が設けられた筒状のハウジング４を用意する。

次にハウジング４の外周であって、ハウジング４に穿孔されたガス放出孔１１に被らない位置に頭付ボルト３０ａ，３０ｂを溶接等により溶着する。

次に、ハウジング４内に、その一端部３より、フィルタ材７、ガス発生剤５、エンハンサ剤１４、クッション材１５の順に充填し、点火器１０がかしめ固定されているホルダ１２を嵌挿する。フィルタ材７とガス発生剤５の間に、必要により仕切り部材９を設ける。

次に、上記構成のガス発生器を車両に取り付ける手順を説明する。
まず、ガス発生器をエアバッグ（図示せず）及びカバー（図示せず）内に挿入する。頭付ボルト３０ａ，３０ｂのネジ部はエアバッグ及びカバー内の締め付け孔（図示せず）を貫通する。このネジ部を車両のエアバッグ取り付け用孔に挿入してナットで締め付けることで、車両への取り付け固定が完了する。

次に、上記の構成におけるガス発生器の作動について図１を用いて説明する。
衝突センサが自動車の衝突を検出すると、ガス発生器１は点火器１０に信号を送り、発火させる。点火器１０の火炎は、クッション材１５を破裂、開口した後、燃焼室６内に噴出して、エンハンサ剤１４に着火し、ガス発生剤５を強制的に着火燃焼させることで、高温ガスを発生させる。このガス発生剤５の着火燃焼は、ハウジング４の端部３からフィルタ材７側へ順次移行する。

燃焼室６内での燃焼が進んで、燃焼室６が所定内圧まで上昇すると、燃焼室６内で発生した高温ガスは、孔１８を通り、フィルタ材７内へ入り、ここでスラグ捕集と冷却を経て、清浄なガスとなる。この清浄なガスは、ガス放出孔１１から放出される。
これによって、ガス放出孔１１から放出される十分に冷却された清浄なガスは、エアベルトやエアバッグ等の内部に直接導入され、瞬時に膨張する。

［第２実施形態］
次に、本発明に係る第２実施形態のガス発生器を図７、図８を用いて説明する。尚、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付記してその説明を省略する。第２実施形態の構成が第１実施形態と異なる点は、ガス発生器のハウジングの形状と、フィルタ材の形状が異なる点である。第２実施形態のガス発生器２１の構成を図７に、ハウジングの形状を図８に示す。ハウジング２４の他端部２が丸みを帯びた形状（ボウル形状）を有するガス発生器では、フィルタ材２７は、他端部２に丸みを帯びた形状、好ましくは他端部２に丸みを帯びた円柱状又は円筒状の形状を有するものが使用される。図７では、他端部２に丸みを帯びた円柱状の形状を有するものが例示される。その他の点は第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

［第３実施形態］
次に、本発明に係る第３実施形態のガス発生器を図９を用いて説明する。本実施形態のガス発生器３１は第１実施形態のガス発生器１と構成が異なり、筒状ハウジング３４内は、ガス発生剤５が充填される燃焼室６とフィルタ材７が装着されるフィルタ室８に区画されておらず、フィルタ材３７は長尺円筒状であって、ハウジング３４の略全長に渡って配置され、筒状のフィルタ材３７の内部に燃焼空間Ｓを形成している。

ハウジング３４の周面には、燃焼空間Ｓから図示しないエアバッグ内に通じる複数のガス放出孔１１が形成されている。ハウジング３４の一端側に設けられた蓋部材３９から他端部２に至る軸方向に渡って所定間隔毎に複数のガス放出孔１１が順次形成されている。ハウジング３４には車両に取り付けるための取り付け部材として頭付ボルト３０ａ，３０ｂが、ハウジング３４に穿孔された前記ガス放出孔１１に被らないように周面上の同一軸方向に並設して溶接等により溶着されている。前記複数のガス放出孔１１は、頭付ボルト３０ａ，３０ｂの取り付け位置からハウジング３４の周方向に１８０度の角度を隔てる部位に向かうにつれてガス放出孔１１の開口密度が増加するように形成されていることが好ましい。前記ガス放出孔１１の開口密度の増加は、前記取り付け部材の取り付け位置からハウジング３４の周方向に１８０度の角度を隔てる部位に向かうにつれて、一つのガス放出孔１１の径を大きくしていくことで行ってもよい。また、複数のガス放出孔１１が同径の場合、前記取り付け部材の取り付け位置からハウジング３４の周方向に１８０度の角度を隔てる部位に向かうにつれてガス放出孔１１の個数を多くして増加させても良い。

また、ペレット状のガス発生剤５は円筒状のフィルタ材３７の内部の燃焼空間Ｓに収納されている。

また、点火器３８は、図示しない衝突センサからの衝突検出信号によって点火される点火具３６と、この点火具３６の点火により着火される顆粒状のエンハンサ剤１４とからなる。点火具３６は、蓋部材３９に形成された収納孔３３内に密閉状態でカシメ固定されている。この収納孔３３は筒状のフィルタ材３７の内部空間へ通じている。また、エンハンサ剤１４は、鍔付きキャップ３５内に収納されている。

鍔付きキャップ３５の突出部３５ａは、前記フィルタ材３７の内部空間内に装入されている。また、鍔付きキャップ３５の突出部３５ａには、エンハンサ剤１４の火炎をフィルタ材３７内に噴出させる貫通孔３５ｂを有する。鍔付きキャップ３５の鍔部３５ｃは、ハウジング３４の内周まで延びており、蓋部材３９とフィルタ材３７とで挟持されることで、ハウジング３４の燃焼空間Ｓを外部から密閉している。

次に、上記の構成における第３実施形態のガス発生器３１の作動について図９を用いて説明する。衝突センサが自動車の衝突を検出すると、点火器３８の点火具３６を点火することで、エンハンサ剤１４を着火する。このエンハンサ剤１４の着火炎は、鍔付きキャップ３５の貫通孔３５ｂから燃焼空間Ｓへ噴出され、蓋部材３９側から他端部２の方向に向かってガス発生剤５を燃焼させることで、高温ガスを発生させる。

燃焼空間Ｓで発生した高温ガスは、フィルタ材３７に流入し、ここでスラグ捕集と冷却を経て、清浄なガスとなる。この清浄なガスは、ガス放出孔１１から放出される。これによって、ガス放出孔１１から放出される十分に冷却された清浄なガスは、エアベルトやエアバッグ等の内部に直接導入され、瞬時に膨張する。その他の構成は第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

［第４実施形態］
次に、本発明に係る第４実施形態のガス発生器を図１０を用いて説明する。第４実施形態の構成が第３実施形態と異なる点は、フィルタ材の構成と、蓋部材３９の構成である。

フィルタ材４７は、ハウジング４４の他端部２と蓋部材４９の間で軸方向に連設された２つの円筒状のフィルタユニット４７Ａ，４７Ｂから構成されている。フィルタユニット４７Ａは、ハウジング４４の他端部２側に位置されている。フィルタユニット４７Ｂは、フィルタユニット４７Ａに連続して蓋部材４９側に配置されている。また、フィルタ材４７は、フィルタユニット４７Ｂをフィルタユニット４７Ａに対して高温ガスを通し難い構造とすることで、ハウジング４４の軸方向でガスの通過性能を変化させている。

また、蓋部材４９は、ハウジング４４の一端部３を径内方に折り曲げることによりかしめ固定されている。その他の点は第３実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

［第５実施形態］
次に、本発明に係る第５実施形態のガス発生器を図１１を用いて説明する。第５実施形態の構成が第３実施形態及び第４実施形態と異なる点は、フィルタ材の構成である。

フィルタ材５７は、ハウジング４４の他端部２と蓋部材４９の間で軸方向に連設された３つの円筒状のフィルタユニット５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃから構成されている。フィルタユニット５７Ａは、ハウジング４４の他端部２側に位置されている。フィルタユニット５７Ｂは、フィルタユニット５７Ａに連続してハウジング４４の軸方向中央に配置されている。フィルタユニット５７Ｃは、フィルタユニット５７Ｂに連続して蓋部材４９側に配置されている。また、フィルタ材５７は、フィルタユニット５７Ｃをフィルタユニット５７Ｂに対して高温ガスを通し難い構造とし、フィルタユニット５７Ｂをフィルタユニット５７Ａに対して高温ガスを通し難い構造とすることで、ハウジング４４の軸方向でガスの通過性能を３段階に変化させている。その他の点は第３実施形態及び第４実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

［第６実施形態］
次に、本発明に係る第６実施形態のガス発生器を図１２を用いて説明する。第６実施形態の構成が第１実施形態と異なる点は、フィルタ材とハウジングと頭付ボルトの構成である。

ハウジング６４は他端部２側の空間６８が縮径した構成となっており、空間６８はガス放出孔１１により外部と連通している。また、フィルタ材６７は筒状ではなくて芯を有し、ハウジング６４の中程であって、仕切部材７６と仕切部材７９とに挟まれて固定されている。仕切部材７９はフィルタ材６７が詰まったフィルタ室８と燃焼室６とを仕切っており、孔７４を有し、フィルタ材６７を他端部２方向に付勢している。仕切部材７６は空間６８とフィルタ室８とを仕切っており、孔７３とその孔７３をシールするシール部材７２を有してハウジング６４の縮径部位にカシメ固定された仕切板７６ａと、フィルタ材６７を一端部３方向に付勢する板バネの役目をする仕切板７６ｂとからなる。ガス発生剤５とエンハンサ剤１４は金網６５により分離されて、互いに交じり合わないようにされている。

頭付ボルト６０ａはハウジング６４に溶接された頭付ボルト６０ｂよりもネジ部が長く、１８０度の間隔で穿孔された２つのガス放出孔１１を貫通している。これにより、頭付ボルト６０ａはハウジング６４を挟んでエアバッグモジュールに係合して好適にハウジング６４を固定するとともに、溶接等の加工を必要としない。尚、頭付ボルト６０ａのネジ部の径はガス放出孔１１の径と略同じであり、ガス放出孔１１内でぐらつくことなくハウジング６４を固定することが好ましい。また、頭付ボルト６０ａの頭部は縮径していないハウジング６４の最大径φ１から突出せずに、ガス発生器の外形を大きくするものではないことが好ましい。この構成によれば、フィルタ材６７の容積が第１実施形態に比べて大きいため、フィルタのスラグ捕集と冷却の効果を顕著にできるとともに、頭付ボルトをガス放出孔に貫通させるため、溶着に必要なコストを抑えて容易にハウジングに係合できる。尚、頭付ボルト６０ａは頭部或いはネジ部がハウジング６４に溶接等で溶着されても良い。その他の点は第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

［第７実施形態］
次に、本発明に係る第７実施形態のガス発生器を図１３を用いて説明する。第７実施形態の構成が第６実施形態と異なる点は、ハウジング７４の外部からかしめ部７５をかしめることで、フィルタ材６７を固定しており、仕切部材７９を使用しない点である。その他の点は第６実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

以上のように、本発明のガス発生器は、ガス発生器本来の機能を損なうことなく、取り付け部材である頭付ボルトを直接ガス発生器のハウジングに設けた構成になっている。これにより、従来別途必要であった取り付け部材を用いずにエアバッグモジュールを車両に取り付けることができる。また、エアバッグモジュールの車両への取り付け固定作業は、頭付ボルトのネジ部にナットを締め付ける一回の作業だけで済ませることができ、作業効率が極めてよい。また、ガス発生器の製造において、ガス発生剤等の薬剤を充填する前に取り付け部材である頭付ボルトをハウジングに取り付けるので、作業上安全である。

また、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明したが、本発明はその趣旨を超えない範囲において変更が可能である。即ち、頭付ボルトが溶接によりハウジングに溶着されていなくても良い。また、頭付ボルトの頭部に湾曲部が形成されていなくても良い。この場合であっても、頭付ボルトとハウジングとの接合強度に問題がなければ、ガス発生器として好適に使用できる。
更に、上記実施形態においてパイロ方式のガス発生器を例にとり説明したが、ハイブリッド方式のガス発生器にも好適に適用可能である。

本発明に係る第１実施形態のガス発生器の断面図である。第１実施形態のガス発生器の外観を示す正面図である。背面図は正面図と対称に表われるため省略する。第１実施形態のガス発生器の外観を示す底面図である。第１実施形態のガス発生器の外観を示す上面図である。第１実施形態のガス発生器の外観を示す右側面図である。第１実施形態のガス発生器の外観を示す左側面図である。本発明に係る頭付ボルトの外観を示す図である。第１実施形態のガス発生器に用いられる点火器の断面図である。図４の一部を拡大した要部平面を示す図である。図５におけるＡ−Ａ’線断面を示す図である。本発明に係る第２実施形態のガス発生器の断面図である。第２実施形態のガス発生器の外観を示す正面図である。背面図は正面図と対称に表われるため省略する。第２実施形態のガス発生器の外観を示す底面図である。第２実施形態のガス発生器の外観を示す上面図である。第２実施形態のガス発生器の外観を示す右側面図である。第２実施形態のガス発生器の外観を示す左側面図である。本発明に係る第３実施形態のガス発生器の断面図である。本発明に係る第４実施形態のガス発生器の断面図である。本発明に係る第５実施形態のガス発生器の断面図である。本発明に係る第６実施形態のガス発生器の断面図である。本発明に係る第７実施形態のガス発生器の断面図である。

符号の説明

１ガス発生器
２他端部
３一端部
４ハウジング
５ガス発生剤
６燃焼室
７フィルタ材
８フィルタ室
９仕切り部材
１０点火器
１１ガス放出孔
１２ホルダ
１３軸端部
１４エンハンサ剤
１５クッション材
１６シール部材
１８孔
１９空間
２０円筒部
３０ａ，３０ｂ取り付け部材（頭付ボルト）

Claims

筒状のハウジング（４）と、
前記ハウジング（４）内に充填される、燃焼により高温ガスを発生させるガス発生剤（５）と、
前記ハウジング（４）内に装着されるフィルタ材（７）と、
前記ハウジング（４）の一端部（３）に装着され、該ハウジング（４）内のガス発生剤（５）を点火燃焼させる点火器（１０）と、を有してなるガス発生器（１）において、
車両に取り付けるための頭付ボルト（３０ａ，３０ｂ）を前記ハウジング（４）に直接設けることを特徴とするガス発生器。
前記頭付ボルト（３０ａ，３０ｂ）を溶接により前記ハウジング（４）に溶着させる請求項１に記載のガス発生器。
前記ハウジング（４）の外周面と同程度の曲率（Ｒ１）を有する湾曲部（１０１）を前記頭付ボルト（３０ａ，３０ｂ）の頭部に形成する請求項１又は２に記載のガス発生器。