ガス発生器およびガス発生器用ホルダ
【課題】高耐圧でかつ車両等への搭載性に優れたガス発生器を提供する。
【解決手段】ガス発生器１Ａは、カップ３０と、点火器２０と、ホルダ１０Ａとを備える。ホルダ１０Ａは、カップ３０に面する側の軸方向端面に設けられ、点火器２０を受け入れ保持する第１凹部１２と、カップ３０に面しない側の軸方向端面に設けられ、点火器２０の外部接続のためのコネクタを受け入れ保持するための第２凹部１３と、第１凹部１２と第２凹部１３とを仕切る隔壁部１４と、外周面１１に設けられ、軸方向に沿って挿入されたカップ３０の開口縁を受け入れ保持する環状溝部１５とを有する。環状溝部１５の底面は、ホルダ１０Ａの隔壁部１４を径方向に取り囲む部分に設けられる。第２凹部１３の角部１３ｄは、隣接する面のいずれにも連続する湾曲面にて構成される。
【解決手段】ガス発生器１Ａは、カップ３０と、点火器２０と、ホルダ１０Ａとを備える。ホルダ１０Ａは、カップ３０に面する側の軸方向端面に設けられ、点火器２０を受け入れ保持する第１凹部１２と、カップ３０に面しない側の軸方向端面に設けられ、点火器２０の外部接続のためのコネクタを受け入れ保持するための第２凹部１３と、第１凹部１２と第２凹部１３とを仕切る隔壁部１４と、外周面１１に設けられ、軸方向に沿って挿入されたカップ３０の開口縁を受け入れ保持する環状溝部１５とを有する。環状溝部１５の底面は、ホルダ１０Ａの隔壁部１４を径方向に取り囲む部分に設けられる。第２凹部１３の角部１３ｄは、隣接する面のいずれにも連続する湾曲面にて構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス発生器および当該ガス発生器に具備されるガス発生器用ホルダ（以下、単に「ホルダ」とも称する）に関し、特に、シートベルトプリテンショナ装置に組み込まれるガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の乗員の保護の観点からシートベルト装置やエアバッグ装置が普及している。このうち、シートベルト装置は、車両等衝突時に生じる衝撃により乗員が車内または車外に投げ出されることを防止する目的で装備されるものであり、乗員の身体にベルトを巻き付けることによって乗員を座席に拘束して固定するものである。
【０００３】
近年においては、乗員保護機能の向上のためにプリテンショナ機能を備えたシートベルト装置が急速に普及している。このプリテンショナ機能とは、衣服の厚み等によって生じるシートベルトの弛みを衝突時において瞬時に巻き上げるものであり、乗員の拘束効果を高めるものである。このプリテンショナ機能は、マイクロガスジェネレータ（ＭＧＧ）と称されるガス発生器から出力するガスの圧力によってシートベルトが強く引き込まれることによって実現される。
【０００４】
この種のガス発生器としては、たとえば特開２００８−３７３８９号公報（特許文献１）に開示のものや、特開２００１−８８６５３号公報（特許文献２）に開示のものがある。上記特許文献１および２に開示のガス発生器は、燃焼することでガスを発生するガス発生剤が装填された有底略円筒状のカップと、ガス発生剤を燃焼させるための点火器と、カップの開口端を閉塞するように同軸上にカップに組付けられるとともに、ガス発生剤に面するように点火器を保持してなる略円柱状のホルダとを備えている。
【０００５】
ここで、ホルダは、上述したように点火器を保持するとともにカップが組付けられて使用されるものであるため、当該ホルダの一方の軸方向端面には、点火器を受け入れ保持するための第１凹部と、カップの開口縁を受け入れ保持するための環状溝部が設けられる。また、ホルダには、点火器を外部に接続するためのコネクタが挿抜可能に取付けられる必要があるため、当該ホルダの他方の軸方向端面には、上記コネクタを受け入れ保持するための第２凹部が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３７３８９号公報
【特許文献２】特開２００１−８８６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したガス発生器においては、車両等への搭載性の改善要求が強く、その小型軽量化が重要な課題となっている。ここで、金属材料からなる上記ホルダは、ガス発生器を構成する部品のうちで総重量に対する重量の占める割合が高い部品であるため、材質や形状、肉厚等を変更することでその小型軽量化を図る試みがなされている。
【０００８】
しかしながら、ホルダは、ガス発生器の作動時において高い圧力を受ける部品でもあるため、その機械的強度（すなわち耐圧性能）が高く確保されている必要がある。たとえば、ガス発生器が作動した場合には、シートベルト装置に組み込まれるプリテンショナモジュールの作動空間に当該ガス発生器にて発生したガスが導入されることになるが、その際に作動空間の内圧は非常に高圧となり、ホルダに当該高圧が加わることになる。ここで、ホルダに機械的強度不足が生じていれば、当該高圧に耐えることができず、ホルダに破損が生じてしまい、結果として当該破損部分からガスが漏れ出てしまうといった不具合が生じてしまうことになる。
【０００９】
このように、上述したガス発生器においては、安定した動作を実現するために耐圧性能を高く確保しつつ、車両等への搭載性を向上させるために小型軽量化を図ることが必要不可欠となっている。
【００１０】
したがって、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、高耐圧でかつ車両等への搭載性に優れたガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダ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】
【００１１】
本発明に基づくガス発生器は、燃焼することでガスを発生するガス発生剤が装填された有底略円筒状のカップと、作動時において着火することで上記ガス発生剤を燃焼させる点火薬が収容された点火部および上記点火薬を着火させるために上記点火部に接続された端子ピンを含む点火器と、上記カップの開口端を閉塞するように同軸上に上記カップに組付けられるとともに、上記点火部が上記ガス発生剤に面するように上記点火器を保持してなる略円柱状のホルダとを備える。上記ホルダは、上記カップに面する側の軸方向端面に設けられ、上記点火器を受け入れ保持する第１凹部と、上記カップに面しない側の軸方向端面に設けられ、上記端子ピンが配置されるとともに当該端子ピンを介した上記点火器の外部接続のためのコネクタを受け入れ保持するための第２凹部と、上記第１凹部の底面と上記第２凹部の底面とを規定することで上記第１凹部と上記第２凹部とを仕切る隔壁部と、外周面に設けられ、軸方向に沿って挿入された上記カップの開口縁を受け入れ保持する環状溝部とを有する。上記環状溝部の底面は、上記ホルダの上記隔壁部を径方向に取り囲む部分に設けられる。上記第２凹部の底面と上記第２凹部の周面との間に位置する角部は、隣接するこれら面のいずれにも連続する湾曲面にて構成される。
【００１２】
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、軸線を含む平面に沿って上記ホルダを切断した場合の切断面に沿った上記湾曲面の曲率半径が、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１３】
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記第２凹部の周面が、径方向において上記環状溝部の内周面よりも内側に位置していることが好ましい。
【００１４】
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記環状溝部の底面と上記環状溝部の内周面との間に位置する角部が、隣接するこれら面のいずれにも連続する湾曲面にて構成されていることが好ましい。
【００１５】
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記カップの開口縁に外側に向かって延びるフランジ部が設けられていることが好ましい。その場合には、上記環状溝部の外周面を規定する部分である環状鍔部が上記フランジ部を覆うように内側に向けてかしめられることにより、上記カップの開口縁が、上記環状溝部によって受け入れ保持されていることが好ましい。
【００１６】
本発明に基づくガス発生器用ホルダは、ガス発生剤を燃焼させるための点火器を保持するとともにガス発生剤が装填された有底略円筒状のカップが組付けられて使用される略円柱状のものであって、カップが組付けられる側の軸方向端面に設けられ、点火器を受け入れ保持するための第１凹部と、カップが組付けられない側の軸方向端面に設けられ、点火器の端子ピンが配置されるとともに端子ピンを介した点火器の外部接続のためのコネクタを受け入れ保持するための第２凹部と、上記第１凹部の底面と上記第２凹部の底面とを規定することで上記第１凹部と上記第２凹部とを仕切る隔壁部と、外周面に設けられ、軸方向に沿って挿入されるカップの開口縁を受け入れ保持するための環状溝部とを有する。上記環状溝部の底面は、上記隔壁部を径方向に取り囲む部分に設けられる。上記第２凹部の底面と上記第２凹部の周面との間に位置する角部は、隣接するこれら面のいずれにも連続する湾曲面にて構成される。
【００１７】
上記本発明に基づくガス発生器用ホルダにあっては、軸線を含む平面に沿って切断した場合の切断面に沿った上記湾曲面の曲率半径が、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１８】
上記本発明に基づくガス発生器用ホルダにあっては、上記第２凹部の周面が、径方向において上記環状溝部の内周面よりも内側に位置していることが好ましい。
【００１９】
上記本発明に基づくガス発生器用ホルダにあっては、上記環状溝部の底面と上記環状溝部の内周面との間に位置する角部が、隣接するこれら面のいずれにも連続する湾曲面にて構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高耐圧でかつ車両等への搭載性に優れたガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態におけるガス発生器の模式断面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるガス発生器用ホルダの組付け前の模式断面図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるガス発生器の図１に示す領域ＩＩＩの拡大模式断面図である。
【図４】比較例に係るガス発生器の要部拡大模式断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に基づいた変形例に係るガス発生器の要部拡大模式断面図である。
【図６】比較例および実施例１，２に係るガス発生器の耐圧性能を検証した検証試験の結果を示す表である。
【図７】比較例に係るガス発生器用ホルダの剪断破壊後の断面写真である。
【図８】実施例１に係るガス発生器用ホルダの剪断破壊後の断面写真である。
【図９】実施例２に係るガス発生器用ホルダの剪断破壊後の断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態におけるガス発生器は、シートベルト装置に組み込まれるプリテンショナモジュールに組付けられて使用されるマイクロガスジェネレータである。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態におけるガス発生器の模式断面図であり、図２は、本実施の形態におけるガス発生器用ホルダの組付け前の模式断面図である。まず、これら図１および図２を参照して、本実施の形態におけるガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダの構成について説明する。
【００２４】
図１に示すように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａは、主として、ホルダ１０Ａと、点火器２０と、カップ３０と、ガス発生剤３５とを備えている。ここで、点火器２０は、ホルダ１０Ａによって保持されており、カップ３０は、当該点火器２０を覆うようにホルダ１０Ａに組付けられている。ホルダ１０Ａおよびカップ３０は、これらが組み合わされることでガス発生器１Ａの外殻となるハウジングを構成している。また、カップ３０に装填されたガス発生剤３５は、組付け後において、ホルダ１０Ａ、点火器２０およびカップ３０によって規定される空間に収容される。なお、点火器２０は、スクイブとも称される。
【００２５】
図１に示すように、点火器２０は、火炎を発生させるための装置であり、作動時において着火することでガス発生剤３５を燃焼させる点火薬が収容された点火部２１と、点火薬を着火させるために点火部２１に接続された一対の端子ピン２２と、一対の端子ピン２２を保持する基部（ヘッダ）２３とを含んでいる。より詳細には、点火部２１は、点火薬に接触するように設けられた電橋線（ブリッジワイヤ）と、点火薬および電橋線を内部に収容すべく基部２３に取付けられたスクイブカップとを有しており、電橋線の両端は、基部２３によって保持された一対の端子ピン２２の先端にスクイブカップの内部においてそれぞれ接続されている。
【００２６】
電橋線としては、一般にニクロム線等が利用され、点火薬としては、一般にＺＰＰ（ジルコニウム・過塩素酸カリウム）、ＺＷＰＰ（ジルコニウム・タングステン・過塩素酸カリウム）等が利用される。また、スクイブカップとしては、一般に金属製またはプラスチック製の部材が使用される。なお、点火部２１内には、点火薬に加えて伝火薬が装填されていてもよい。
【００２７】
衝突を検知した際には、端子ピン２２を介して電橋線に所定量の電流が流れる。電橋線に所定量の電流が流れることにより、電橋線においてジュール熱が発生し、これにより点火薬が着火されて燃焼を開始する。燃焼により生じた高温の火炎（ガスおよび熱粒子）は、点火薬を収容しているスクイブカップを破裂させ、ガス発生剤３５を点火する。電橋線に電流が流れてから点火器２０が作動するまでの時間は、電橋線にニクロム線を利用した場合には、一般に３ミリ秒以下である。
【００２８】
図１に示すように、カップ３０は、軸方向の一端が開口した有底略円筒状の部材からなり、内部にガス発生剤３５が装填されている。カップ３０は、ハウジングの一部を構成する部材でもあり、たとえばアルミニウムやアルミニウム合金等の金属材料からなる成形品にて構成される。なお、カップ３０の成形には、一般に金型を用いたプレス加工等が利用される。
【００２９】
より詳細には、カップ３０は、側壁部３１と底壁部３２とを有しており、これら側壁部３１および底壁部３２によって規定される収容空間３４にガス発生剤３５が収容されている。カップ３０の底壁部３２には、その表面に切り欠き（スコア）等が形成されることによって脆弱部が設けられており、ガス発生器１Ａの作動時において当該脆弱部が開口可能に構成されている。また、カップ３０の開口縁には、側壁部３１の先端から連続して外側に向かって延びるフランジ部３３が設けられている。当該フランジ部３３を含むカップ３０の開口縁は、当該カップ３０をホルダ１０Ａに固定するための部位である。
【００３０】
ガス発生剤３５は、点火器２０によって着火されて燃焼することで多量のガスを発生するものである。ガス発生剤３５としては、無煙火薬（ニトロセルロース）の成形体や、有機窒素化合物と酸化剤とからなる非アジ化系組成物の成形体等が利用される。なお、近年においては、ガス発生剤３５として、一酸化炭素等の有害物質の生成量が極めて少ない非ニトロセルロース系ガス発生剤を利用することが注目されている。
【００３１】
ガス発生剤３５の成形体としては、顆粒状、ペレット状、円柱状、ディスク状等、種々の形状のものが利用できる。また、貫通孔を有する有孔状（たとえばマカロニ状や蓮根状等）のものもガス発生剤３５の成形体として利用できる。これらの形状は、ガス発生器１Ａが組付けられるプリテンショナモジュールの仕様に応じて最適のものが選択される。また、形状の他にも、線燃焼速度、圧力指数等を考慮に入れてガス発生剤３５の成形体のサイズ等が選択される。なお、ガス発生剤３５の充填量は、組付けられるプリテンショナモジュールの仕様に応じて適宜変更され得るが、無煙火薬を使用した場合には、概ね０．２ｇ〜２．０ｇ程度とされることが一般的である。
【００３２】
図１に示すように、ホルダ１０Ａは、点火器２０およびカップ３０を保持するための部材であり、略円柱状の外形を有している。ホルダ１０Ａは、ハウジングの一部を構成する部材でもあり、たとえばアルミニウムやアルミニウム合金、ステンレス鋼を含む鉄系材料等の金属材料からなる成形品にて構成される。なお、ホルダ１０Ａの成形には、一般に切削加工や金型を用いた鍛造加工、絞り加工、プレス加工等の組み合わせが利用され、ホルダ１０Ａは、これら加工による加圧流動の繰り返しによって所望の形状に成形される。
【００３３】
図１および図２に示すように、ホルダ１０Ａは、カップ３０に面する側の軸方向端面に設けられた第１凹部１２と、カップ３０に面しない側の軸方向端面に設けられた第２凹部１３と、外周面１１ａに設けられた環状溝部１５とを主として備えている。なお、第１凹部１２と第２凹部１３との間には、これら第１凹部１２と第２凹部１３とを仕切る隔壁部１４が位置しており、当該隔壁部１４は、その径方向の端部において外周面１１ａを規定する筒状部１１に連続している。また、隔壁部１４には、第１凹部１２と第２凹部１３とを連通する一対の貫通孔１４ａが設けられている。
【００３４】
第１凹部１２は、点火器２０を受け入れ保持するための部位であり、底面１２ａと周面１２ｂとを有している。このうち、第１凹部１２の底面１２ａは、上述した隔壁部１４によって規定され、第１凹部１２の周面１２ｂは、筒状部１１のうちの点火器２０をかしめ固定するための部位である環状突部１７によって規定されている。
【００３５】
第２凹部１３は、点火器２０の端子ピン２２が配置されるとともに当該端子ピン２２を介した点火器２０の外部接続のためのコネクタ（不図示）を受け入れ保持するための部位であり、底面１３ａと周面１３ｂとを有している。このうち、第２凹部１３の底面１３ａは、上述した隔壁部１４によって規定され、第２凹部１３の周面１３ｂは、筒状部１１によって規定されている。また、第２凹部の周面１３ｂの所定位置には、周方向に沿って環状に延びる係合溝１３ｆが設けられている。当該係合溝１３ｆは、第２凹部１３に挿入されたコネクタに設けられている突起に係合することにより、当該コネクタを第２凹部１３内において保持するための部位である。
【００３６】
環状溝部１５は、軸方向に沿って挿入されるカップ３０の開口縁を受け入れ保持するための部位であり、底面１５ａと内周面１５ｂと外周面１５ｃとを有している。これら底面１５ａ、内周面１５ｂおよび外周面１５ｃは、いずれも筒状部１１によって規定され、このうちの外周面１５ｃを規定する部位である環状鍔部１６は、カップ３０の開口縁をかしめ固定するための部位でもある。
【００３７】
また、ホルダ１０Ａの外周面１１ａには、筒状部１１の軸方向の一部を径方向外側に向かって張り出させることで形成された被固定部１８が設けられている。当該被固定部１８は、ガス発生器１Ａをプリテンショナモジュールに組付ける際に使用される部位であり、プリテンショナモジュールに設けられた固定部によってこの被固定部１８が軸方向に挟持されることにより、ガス発生器１Ａがプリテンショナモジュールに組付けられる。なお、当該被固定部１８のカップ３０側の端部は、上述した環状鍔部１６によって構成されている。
【００３８】
図１に示すように、点火器２０は、端子ピン２２が隔壁部１４に設けられた貫通孔１４ａを挿通するように、ホルダ１０Ａの第１凹部１２が設けられた側の軸方向端面から当該第１凹部１２内に挿入される。これにより、点火器２０の基部２３が第１凹部１２内に収容されるとともに、端子ピン２２が第２凹部１３内に配置される。この状態において、ホルダ１０Ａの環状突部１７の先端が点火器２０の基部２３側に向けてかしめられることにより、点火器２０がホルダ１０Ａにかしめ固定される。
【００３９】
ここで、ホルダ１０Ａの第１凹部１２内には、予めＯリング等からなるシール部材２８が収容されており、当該シール部材２８によってホルダ１０Ａと点火器２０との間に生じる隙間が封止されている。より詳細には、シール部材２８は、ホルダ１０Ａの筒状部１１および隔壁部１４と点火器２０の基部２３との間に介在しており、このシール部材２８によって当該部分においてガス発生器１Ａの内部が気密に封止されることになる。なお、シール部材２８としては、十分な耐熱性および耐久性を有する部材を使用することが好ましく、たとえばエチレンプロピレンゴムの一種であるＥＰＤＭ製の部材が好適に利用される。
【００４０】
また、点火器２０の点火部２１と基部２３の上部部分とには、予め有底略円筒状のカバー部材２５が被せられており、ホルダ１０Ａの環状突部１７は、このカバー部材２５ごと点火器２０をかしめ固定している。カバー部材２５の底壁部２５ａには、点火器２０の点火部２１に収容された点火薬が燃焼することによって生じる高温の火炎をガス発生剤３５に向けて噴出するための導火孔２６が設けられている。なお、カバー部材２５は、たとえばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼を含む鉄系材料等の金属材料からなる成形品にて構成される。
【００４１】
カバー部材２５は、点火器２０の作動時において、スクイブカップの内圧が十分に高まる前にスクイブカップが破裂してしまうことを防止するためのものである。したがって、カバー部材２５を設けることにより、点火薬を確実に高圧力下において燃焼させることが可能となり、その結果、点火薬の燃焼速度を速めてガス発生剤３５の着火遅れを防止することが可能になる。
【００４２】
一方、カップ３０は、内部にガス発生剤３５が装填された状態において、その開口縁がホルダ１０Ａの環状溝部１５に軸方向に沿って挿入される。これによりカップ３０の開口縁に設けられたフランジ部３３が環状溝部１５内に配置され、この状態においてホルダ１０Ａの環状鍔部１６の先端がフランジ部３３を覆うように内側に向けてかしめられることにより、カップ３０がホルダ１０Ａにかしめ固定される。このかしめにより、ホルダ１０Ａとカップ３０との間に生じる隙間が封止され、当該部分においてガス発生器１Ａの内部が気密に封止されることになる。
【００４３】
次に、図１を参照して、本実施の形態におけるガス発生器の作動時の動作について説明する。
【００４４】
本実施の形態におけるガス発生器１Ａが搭載された車両が衝突した場合には、車両に別途設けられた衝突検知手段によって衝突が検知され、これに基づいて点火器２０が作動する。点火器２０が作動することにより、点火部２１に収容された点火薬が着火されて燃焼し、これによってスクイブカップが破裂する。
【００４５】
点火薬が燃焼することで生じた火炎は、スクイブカップが破裂することによってカバー部材２５の導火孔２６を介してガス発生剤３５が収容された収容空間３４に向けて噴出する。この火炎により、ガス発生剤３５が着火されて燃焼し、収容空間３４において多量のガスが発生する。このガス発生剤３５の燃焼により、収容空間３４の内圧が急速に上昇し、これによりカップ３０の底壁部３２に設けられた脆弱部が開口し、発生した多量のガスがガス発生器１Ａの外部へと導出されることになる。
【００４６】
その後、ガス発生器１Ａから導出された多量のガスは、プリテンショナモジュールの作動空間へと導かれることでプリテンショナモジュールを駆動し、これによりシートベルトが強く引き込まれることになる。
【００４７】
図１および図２に示すように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａおよびこれに具備されるホルダ１０Ａにおいては、ホルダ１０Ａに設けられた環状溝部１５が、ホルダ１０Ａのカップ３０に面する側の軸方向端面（すなわち環状突部１７の先端面）からカップ３０に面しない側の軸方向端面に向けて軸方向に沿って所定の距離だけ後退した位置に設けられている。より詳細には、環状溝部１５の底面１５ａが、ホルダ１０Ａの第１凹部１２と第２凹部１３とを仕切る隔壁部１４を径方向に取り囲む部分にまで後退して設けられている。
【００４８】
このように構成することにより、本実施の形態におけるガス発生器１Ａおよびこれに具備されるホルダ１０Ａにおいては、ホルダ１０Ａの、環状溝部１５が設けられた位置よりもカップ３０に面する側の軸方向端面寄りの部分を無くすことにより、ホルダ１０Ａの小型軽量化が図られている。ここで、従来のガス発生器においては、上記特許文献１に開示される如く、環状溝部が軸方向に沿って隔壁部よりも上記軸方向端面側に配置されており、十分な小型軽量化が図られていない構成となっていた。
【００４９】
また、上述したように、上記環状溝部１５の外周面１５ｃを規定する環状鍔部１６は、ホルダ１０Ａの被固定部１８の上端を規定する部分でもあるため、当該環状溝部１５の配設位置を上記の位置にまで後退させることは、被固定部１８の軸方向長さを短小化させることにもつながる。ここで、被固定部１８の軸方向長さの短小化は、プリテンショナモジュールの小型軽量化にも寄与するため、被固定部１８の軸方向長さは、その機械的強度が確保される範囲内においてより短いことが好ましい。したがって、本実施の形態におけるガス発生器１Ａおよびこれに具備されるホルダ１０Ａの上述した構成は、ガス発生器の小型軽量化の観点のみならず、プリテンショナモジュールの小型軽量化の観点からも好ましいものである。
【００５０】
しかしながら、上記構成を採用した場合には、従来のガス発生器に比べて、環状溝部１５と第２凹部１３との間の距離を狭める結果となり、当該部分におけるホルダ１０Ａの機械的強度の低下につながるおそれがある。ここで、従来のガス発生器においては、環状溝部と第２凹部との間の距離よりも第１凹部と第２凹部との間の距離が狭く、この第１凹部と第２凹部との間に位置する隔壁部の機械的強度がホルダの耐圧性能を決定していたが、上記構成を採用した場合には、ホルダ１０Ａの、環状溝部１５と第２凹部１３との間に位置する部分の機械的強度がホルダ１０Ａの耐圧性能を決定することになる。
【００５１】
ここで、何ら耐圧性能の向上を図らずに、環状溝部の配設位置を上記の如くの位置に後退させた場合には、ガス発生器の作動時において耐圧性能の低下に伴ってホルダがより低い圧力で破損してしまうことになり、当該破損部分からガスが漏れ出してしまうといった問題や、さらにはホルダが破断することでホルダの破断部分がガスの圧力によってガス発生器から離脱してしまうおそれが生じる。
【００５２】
そこで、本実施の形態におけるガス発生器１Ａおよびこれに具備されるガス発生器用ホルダ１０Ａにおいては、以下において示す構成を採用することで上述した問題の解決を図っている。図３は、本実施の形態におけるガス発生器の図１に示す領域ＩＩＩの拡大模式断面図であり、（Ａ）は、破断が生じていない状態を示す図であり、（Ｂ）は、破断が生じた直後の状態を示す図である。また、図４は、比較例に係るガス発生器の上記領域ＩＩＩに対応する部分の要部拡大模式断面図であり、（Ａ）は、破断が生じていない状態を示す図であり、（Ｂ）は、破断が生じた直後の状態を示す図である。以下においては、これら図３および図４を参照して、その解決策について説明する。なお、図４に示す比較例に係るガス発生器は、上述した、何らの耐圧性能の向上を図らずに、環状溝部の配設位置を上記の如くの位置にまで後退させた構成のガス発生器である。
【００５３】
図３（Ａ）に示すように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにおいては、ホルダ１０Ａに設けられた第２凹部１３の底面１３ａと周面１３ｂとの間に位置する角部１３ｄが、隣接するこれら底面１３ａおよび周面１３ｂのいずれにも連続する湾曲面１３ｅにて構成されるとともに、ホルダ１０Ａに設けられた環状溝部１５の底面１５ａと内周面１５ｂとの間に位置する角部１５ｄが、略直角に構成されている。
【００５４】
これに対し、図４（Ａ）に示すように、比較例に係るガス発生器１Ｘにおいては、ホルダ１０Ｘに設けられた第２凹部１３の底面１３ａと周面１３ｂとの間に位置する角部１３ｄおよびホルダ１０Ｘに設けられた環状溝部１５の底面１５ａと内周面１５ｂとの間に位置する角部１５ｄが、いずれも略直角に構成されている。
【００５５】
その結果、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにおいては、これら角部１３ｄおよび角部１５ｄを結ぶ部分の最短経路における距離Ａ（すなわち、当該部分におけるホルダ１０Ａの最小肉厚）が、比較例に係るガス発生器１Ｘのそれに比べて大きくなることになり、これにより当該部分における機械的強度が増すとともに、角部１３ｄが曲成されることで応力の集中が緩和されて機械的強度が増すことになる。
【００５６】
ここで、この角部１３ｄを構成する湾曲面１３ｅの形状としては、軸線を含む平面に沿ってホルダ１０Ａを切断した場合の切断面に沿ったこの湾曲面１３ｅの曲率半径が、０．５ｍｍ以上となる形状とすることが好ましい。なお、従来のガス発生器においても、当該角部の上記切断面に沿った曲率半径が、加工上の理由から０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度とされていたものが知られているが、本実施の形態における上記角部１３ｄの湾曲形状は、これとは明確に区別される大きさのものである。
【００５７】
したがって、上述した本実施の形態におけるガス発生器１Ａおよびこれに具備されるホルダ１０Ａとすることにより、十分な小型化が図られることで車両等への搭載性に優れるとともに、十分な機械的強度を有することで高い耐圧性能とされたガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダとすることができる。
【００５８】
また、図３（Ｂ）に示すように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにおいては、ホルダ１０Ａに破断が生じた場合に、破断面Ｂの第２凹部１３側の起点Ｂ１が、第２凹部１３を規定する周面１３ｂよりも径方向において内側の位置に生じることになり、破断面Ｂの環状溝部１５側の起点Ｂ２が、環状溝部１５を規定する内周面１５ｂに合致した位置に生じることになる。これは、角部１３ｄが湾曲面１３ｅにて構成されるとともに、角部１５ｄが略直角に構成されていることに起因するものであり、破断面Ｂが上述した最短経路に沿って生じるためである。
【００５９】
これに対し、図４（Ｂ）に示すように、比較例に係るガス発生器１Ｘにおいては、ホルダ１０Ｘに破断が生じた場合に、破断面Ｂの起点Ｂ１が、第２凹部１３を規定する周面１３ｂと径方向において合致した位置に生じることになり、破断面Ｂの環状溝部１５側の起点Ｂ２が、環状溝部１５を規定する内周面１５ｂに合致した位置に生じることになる。これは、角部１３ｄおよび角部１５ｄが、いずれも略直角に構成されていることに起因するものであり、破断面Ｂが上述した最短経路に沿って生じるためである。
【００６０】
ホルダ１０Ａ，１０Ｘが破断した後のガス発生器１Ａ，１Ｘにおいては、ホルダ１０Ａ，１０Ｘの破断部分（当該破断部分には、主として隔壁部１４および環状突部１７が含まれる）にガスの圧力が加わることになり、当該破断部分が図中矢印Ｃ方向に向かって押し出され、ガス発生器１Ａ，１Ｘから離脱することになる。その際、破断面において剪断が生じることになるが、ホルダ１０Ａ，１０Ｘの破断部分の進行方向（すなわち上記矢印Ｃ方向）における先端部の形状が先細り形状であり、当該破断部分の先端部に面する部分の非破断部分（当該非破断部分には、主として筒状部１１および環状鍔部１６が含まれる）の形状が上記矢印Ｃ方向に沿って絞られた形状であるため、破断部分と非破断部分とに相互に変形が生じながら破断部分が非破断部分から離脱する剪断破壊が生じることになる。
【００６１】
ここで、上述したように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、破断面Ｂの起点Ｂ１が第２凹部１３の周面１３ｂよりも内側に位置しているため、破断面Ｂの径方向に沿った長さＥが、比較例に係るガス発生器１Ｘのそれと比較してより長くなることになり、破断部分が非破断部分から離脱する際の抵抗が増加することになる。換言すれば、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、図３（Ｂ）中において領域Ｄ１として示す部分が非破断部分に含まれることとなるため、比較例に係るガス発生器１Ｘと比較した場合に、当該領域Ｄ１が存在する分だけ、破断部分が非破断部分から離脱する際の抵抗が増加することになる。
【００６２】
したがって、上述した本実施の形態におけるガス発生器１Ａおよびこれに具備されるホルダ１０Ａとすることにより、十分な小型化が図られることで車両等への搭載性に優れるとともに、剪断破壊に対する高い耐圧性能を備えたガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダとすることができる。
【００６３】
なお、上述した破断面Ｂの径方向に沿った長さＥは、可能な限り長いことが耐圧性能を向上させる上で好ましく、そのため、第２凹部１３の周面１３ｂは、少なくとも径方向において環状溝部１５の内周面１５ｂよりも内側に位置していることが好ましい。
【００６４】
図５は、本実施の形態に基づいた変形例に係るガス発生器の上記領域ＩＩＩに対応する部分の要部拡大模式断面図であり、（Ａ）は、破断が生じていない状態を示す図であり、（Ｂ）は、破断が生じた直後の状態を示す図である。次に、この図５を参照して、変形例に係るガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダについて説明する。
【００６５】
図５（Ａ）に示すように、変形例に係るガス発生器１Ｂおよびガス発生器用ホルダ１０Ｂは、上述した本実施の形態におけるガス発生器１Ａおよびガス発生器用ホルダ１０Ａと、ホルダの環状溝部１５の角部１５ｄの形状においてのみ相違している。すなわち、変形例に係るガス発生器１Ｂおよびガス発生器用ホルダ１０Ｂにおいては、ホルダ１０Ｂに設けられた第２凹部１３の底面１３ａと周面１３ｂとの間に位置する角部１３ｄが、隣接するこれら底面１３ａおよび周面１３ｂのいずれにも連続する湾曲面１３ｅにて構成されているのみならず、ホルダ１０Ｂに設けられた環状溝部１５の底面１５ａと内周面１５ｂとの間に位置する角部１５ｄが、隣接するこれら底面１５ａおよび内周面１５ｂのいずれにも連続する湾曲面１５ｅにて構成されている。
【００６６】
そのため、本変形例に係るガス発生器１Ｂにおいては、これら角部１３ｄおよび角部１５ｄを結ぶ部分の最短経路における距離Ａ（すなわち、当該部分におけるホルダ１０Ｂの最小肉厚）が、上述した本実施の形態におけるガス発生器１０Ａのそれに比べてさらに大きくなることになり、これにより当該部分における機械的強度がさらに増すとともに、角部１３ｄのみならず角部１５ｄが曲成されることで応力の集中がさらに緩和されて機械的強度がさらに増すことになる。
【００６７】
ここで、この角部１５ｄを構成する湾曲面１５ｅの形状としては、軸線を含む平面に沿ってホルダ１０Ｂを切断した場合の切断面に沿ったこの湾曲面１５ｅの曲率半径が、０．５ｍｍ以上となる形状とすることが好ましい。なお、従来のガス発生器においても、当該角部の上記切断面に沿った曲率半径が、加工上の理由から０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度とされていたものが知られているが、本変形例における上記角部１５ｄの湾曲形状は、これとは明確に区別される大きさのものである。
【００６８】
したがって、上述した本変形例に係るガス発生器１Ｂおよびこれに具備されるホルダ１０Ｂとすることにより、十分な小型化が図られることで車両等への搭載性に優れるとともに、十分な機械的強度を有することで高い耐圧性能とされたガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダとすることができる。
【００６９】
また、図５（Ｂ）に示すように、本変形例に係るガス発生器１Ｂにおいては、ホルダ１０Ａに破断が生じた場合に、破断面Ｂの第２凹部１３側の起点Ｂ１が、第２凹部１３を規定する周面１３ｂよりも径方向において内側の位置に生じることになり、破断面Ｂの環状溝部１５側の起点Ｂ２が、環状溝部１５を規定する内周面１５ｂよりも径方向において外側の位置に生じることになる。これは、角部１３ｄが湾曲面１３ｅにて構成されるとともに、角部１５ｄが湾曲面１５ｅに構成されていることに起因するものであり、破断面Ｂが上述した最短経路に沿って生じるためである。
【００７０】
したがって、本変形例に係るガス発生器１Ｂにあっては、破断面Ｂの径方向に沿った長さＥが、上述した本実施の形態におけるガス発生器１Ａのそれと比較してより長くなることになり、破断部分が非破断部分から離脱する際の抵抗がさらに増加することになる。換言すれば、本変形例に係るガス発生器１Ｂにあっては、図５（Ｂ）中において領域Ｄ１として示す部分のみならず領域Ｄ２として示す部分が非破断部分に含まれることとなるため、上述した本実施の形態におけるガス発生器１Ａと比較した場合に、当該領域Ｄ２が存在する分だけ、破断部分が非破断部分から離脱する際の抵抗が増加することになる。
【００７１】
したがって、上述した本変形例に係るガス発生器１Ｂおよびこれに具備されるホルダ１０Ｂとすることにより、十分な小型化が図られることで車両等への搭載性に優れるとともに、剪断破壊に対する高い耐圧性能を備えたガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダとすることができる。
【００７２】
以下においては、上述した比較例に係るガス発生器を実際に製作するとともに、上述した本発明の実施の形態におけるガス発生器および変形例に係るガス発生器をそれぞれ実施例１および実施例２として実際に製作し、これらを作動させることで意図的にホルダを剪断破壊させてその破壊圧を実測することで、本発明の効果を検証した検証試験について説明する。図６は、比較例および実施例１，２に係るガス発生器の耐圧性能を検証した検証試験の結果を示す表である。また、図７ないし図９は、それぞれ比較例および実施例１，２に係るガス発生器用ホルダの剪断破壊後の写真である。
【００７３】
比較例においては、アルミニウム合金を材料として図４に示す形状のホルダ１０Ｘを製作し、これを用いてガス発生器１Ｘを５サンプル製作した。ここで、図４に示す角部１３ｄおよび角部１５ｄの形状は、基本的には図示するように略直角であるが、これら角部１３ｄおよび角部１５ｄは、加工上の理由により、厳密な意味において曲率半径がＲ＝０．１５ｍｍの湾曲面を含んでいる。
【００７４】
実施例１においては、アルミニウム合金を材料として図２および図３に示す形状のホルダ１０Ａを製作し、これを用いて図１および図３に示す構造のガス発生器１Ａを５サンプル製作した。ここで、図１および図３に示す角部１３ｄを構成する湾曲面１３ｅの曲率半径は、Ｒ＝０．６５ｍｍとした。なお、図１および図３に示す角部１５ｄの形状は、基本的には図示するように略直角であるが、当該角部１５ｄは、加工上の理由により、厳密な意味において曲率半径がＲ＝０．１５ｍｍの湾曲面を含んでいる。
【００７５】
実施例２においては、アルミニウム合金を材料として図５に示す形状のホルダ１０Ｂを製作し、これを用いてガス発生器１Ｂを５サンプル製作した。ここで、図５に示す角部１３ｄおよび角部１５ｄを構成する湾曲面１３ｅおよび湾曲面１５ｅの曲率半径は、いずれもＲ＝０．６５ｍｍとした。
【００７６】
なお、比較例および実施例１，２に係るガス発生器の構造上の相違点は、上述した２つの角部１３ｄ，１５ｄの形状のみであり、他の部分の構造は、すべて共通のものとした。
【００７７】
これら比較例および実施例１，２に係るガス発生器のカップの内部に無煙火薬を主成分としたガス発生剤を１５００ｍｇ充填し、これらガス発生器を３．５ｃｃの内容量を有する気密タンクにセットした。なお、気密タンクには、内圧（気密タンク内の圧力）を測定可能な圧力センサを設置した。そして、点火器を作動させることで比較例および実施例１，２に係るガス発生器を作動させ、その際の気密タンクの内圧の最大値を圧力センサにて計測することにより、ホルダが剪断破壊する破壊圧を確認した。
【００７８】
図６に示すように、比較例においては、ホルダが剪断破壊した破壊圧の平均値が１７７．９ＭＰａであったのに対し、実施例１においては、ホルダが剪断破壊した破壊圧の平均値が１８８．７ＭＰａに向上し、実施例２においては、ホルダが剪断破壊した破壊圧の平均値が１９９．１ＭＰａにさらに向上した。当該結果に基づけば、比較例における耐圧性能を基準とした場合に、実施例１において耐圧性能が約６％向上したことになり、実施例２において約１２％向上したことになる。
【００７９】
これらの結果から、本発明によれば、確実に耐圧性能を従来に比して向上させることができることが確認された。
【００８０】
なお、図７ないし図９に示すように、剪断破壊後のホルダ１０Ａ〜１０Ｃを観察した結果、比較例および実施例１，２のいずれにおいても、第２凹部１３の上記角部１３ｄと環状溝部１５の角部１５ｄとの間において破断が生じていることが確認されるとともに、破断面と第２凹部１３の周面１３ｂとが連続する部分の近傍において、剪断による変形の痕跡Ｆが生じていることが確認された。ここで、剪断による変形の痕跡Ｆが生じている範囲は、比較例に比べて実施例１において、また実施例１に比べて実施例２において、それぞれその軸方向長さが長くなっており、比較例および実施例１，２のうち、実施例２において第２凹部１３の底面１３ａがあった位置から最も遠い位置にまで痕跡Ｆが生じていることが確認された。このことは、比較例に比べて実施例１において、また実施例１に比べて実施例２において、破断部分が非破断部分から離脱するためにより大きな力が必要となった（すなわち、より大きな抵抗が生じていた）ことを示している。
【００８１】
今回開示した上記一実施の形態およびその変形例ならびに実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００８２】
１Ａ，１Ｂ，１Ｘ ガス発生器、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｘ ホルダ、１１ 筒状部、１１ａ 外周面、１２ 第１凹部、１２ａ 底面、１２ｂ 周面、１３ 第２凹部、１３ａ 底面、１３ｂ 周面、１３ｄ 角部、１３ｅ 湾曲面、１３ｆ 係合溝、１４ 隔壁部、１４ａ 貫通孔、１５ 環状溝部、１５ａ 底面、１５ｂ 内周面、１５ｃ 外周面、１５ｄ 角部、１５ｅ 湾曲面、１６ 環状鍔部、１７ 環状突部、１８ 被固定部、２０ 点火器、２１ 点火部、２２ 端子ピン、２３ 基部、２５ カバー部材、２５ａ 底壁部、２６ 導火孔、２８ シール部材、３０ カップ、３１ 側壁部、３２ 底壁部、３３ フランジ部、３４ 収容空間、３５ ガス発生剤。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス発生器および当該ガス発生器に具備されるガス発生器用ホルダ（以下、単に「ホルダ」とも称する）に関し、特に、シートベルトプリテンショナ装置に組み込まれるガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車等の乗員の保護の観点からシートベルト装置やエアバッグ装置が普及している。このうち、シートベルト装置は、車両等衝突時に生じる衝撃により乗員が車内または車外に投げ出されることを防止する目的で装備されるものであり、乗員の身体にベルトを巻き付けることによって乗員を座席に拘束して固定するものである。
【０００３】
近年においては、乗員保護機能の向上のためにプリテンショナ機能を備えたシートベルト装置が急速に普及している。このプリテンショナ機能とは、衣服の厚み等によって生じるシートベルトの弛みを衝突時において瞬時に巻き上げるものであり、乗員の拘束効果を高めるものである。このプリテンショナ機能は、マイクロガスジェネレータ（ＭＧＧ）と称されるガス発生器から出力するガスの圧力によってシートベルトが強く引き込まれることによって実現される。
【０００４】
この種のガス発生器としては、たとえば特開２００８−３７３８９号公報（特許文献１）に開示のものや、特開２００１−８８６５３号公報（特許文献２）に開示のものがある。上記特許文献１および２に開示のガス発生器は、燃焼することでガスを発生するガス発生剤が装填された有底略円筒状のカップと、ガス発生剤を燃焼させるための点火器と、カップの開口端を閉塞するように同軸上にカップに組付けられるとともに、ガス発生剤に面するように点火器を保持してなる略円柱状のホルダとを備えている。
【０００５】
ここで、ホルダは、上述したように点火器を保持するとともにカップが組付けられて使用されるものであるため、当該ホルダの一方の軸方向端面には、点火器を受け入れ保持するための第１凹部と、カップの開口縁を受け入れ保持するための環状溝部が設けられる。また、ホルダには、点火器を外部に接続するためのコネクタが挿抜可能に取付けられる必要があるため、当該ホルダの他方の軸方向端面には、上記コネクタを受け入れ保持するための第２凹部が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３７３８９号公報
【特許文献２】特開２００１−８８６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したガス発生器においては、車両等への搭載性の改善要求が強く、その小型軽量化が重要な課題となっている。ここで、金属材料からなる上記ホルダは、ガス発生器を構成する部品のうちで総重量に対する重量の占める割合が高い部品であるため、材質や形状、肉厚等を変更することでその小型軽量化を図る試みがなされている。
【０００８】
しかしながら、ホルダは、ガス発生器の作動時において高い圧力を受ける部品でもあるため、その機械的強度（すなわち耐圧性能）が高く確保されている必要がある。たとえば、ガス発生器が作動した場合には、シートベルト装置に組み込まれるプリテンショナモジュールの作動空間に当該ガス発生器にて発生したガスが導入されることになるが、その際に作動空間の内圧は非常に高圧となり、ホルダに当該高圧が加わることになる。ここで、ホルダに機械的強度不足が生じていれば、当該高圧に耐えることができず、ホルダに破損が生じてしまい、結果として当該破損部分からガスが漏れ出てしまうといった不具合が生じてしまうことになる。
【０００９】
このように、上述したガス発生器においては、安定した動作を実現するために耐圧性能を高く確保しつつ、車両等への搭載性を向上させるために小型軽量化を図ることが必要不可欠となっている。
【００１０】
したがって、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、高耐圧でかつ車両等への搭載性に優れたガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダ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】
【００１１】
本発明に基づくガス発生器は、燃焼することでガスを発生するガス発生剤が装填された有底略円筒状のカップと、作動時において着火することで上記ガス発生剤を燃焼させる点火薬が収容された点火部および上記点火薬を着火させるために上記点火部に接続された端子ピンを含む点火器と、上記カップの開口端を閉塞するように同軸上に上記カップに組付けられるとともに、上記点火部が上記ガス発生剤に面するように上記点火器を保持してなる略円柱状のホルダとを備える。上記ホルダは、上記カップに面する側の軸方向端面に設けられ、上記点火器を受け入れ保持する第１凹部と、上記カップに面しない側の軸方向端面に設けられ、上記端子ピンが配置されるとともに当該端子ピンを介した上記点火器の外部接続のためのコネクタを受け入れ保持するための第２凹部と、上記第１凹部の底面と上記第２凹部の底面とを規定することで上記第１凹部と上記第２凹部とを仕切る隔壁部と、外周面に設けられ、軸方向に沿って挿入された上記カップの開口縁を受け入れ保持する環状溝部とを有する。上記環状溝部の底面は、上記ホルダの上記隔壁部を径方向に取り囲む部分に設けられる。上記第２凹部の底面と上記第２凹部の周面との間に位置する角部は、隣接するこれら面のいずれにも連続する湾曲面にて構成される。
【００１２】
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、軸線を含む平面に沿って上記ホルダを切断した場合の切断面に沿った上記湾曲面の曲率半径が、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１３】
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記第２凹部の周面が、径方向において上記環状溝部の内周面よりも内側に位置していることが好ましい。
【００１４】
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記環状溝部の底面と上記環状溝部の内周面との間に位置する角部が、隣接するこれら面のいずれにも連続する湾曲面にて構成されていることが好ましい。
【００１５】
上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記カップの開口縁に外側に向かって延びるフランジ部が設けられていることが好ましい。その場合には、上記環状溝部の外周面を規定する部分である環状鍔部が上記フランジ部を覆うように内側に向けてかしめられることにより、上記カップの開口縁が、上記環状溝部によって受け入れ保持されていることが好ましい。
【００１６】
本発明に基づくガス発生器用ホルダは、ガス発生剤を燃焼させるための点火器を保持するとともにガス発生剤が装填された有底略円筒状のカップが組付けられて使用される略円柱状のものであって、カップが組付けられる側の軸方向端面に設けられ、点火器を受け入れ保持するための第１凹部と、カップが組付けられない側の軸方向端面に設けられ、点火器の端子ピンが配置されるとともに端子ピンを介した点火器の外部接続のためのコネクタを受け入れ保持するための第２凹部と、上記第１凹部の底面と上記第２凹部の底面とを規定することで上記第１凹部と上記第２凹部とを仕切る隔壁部と、外周面に設けられ、軸方向に沿って挿入されるカップの開口縁を受け入れ保持するための環状溝部とを有する。上記環状溝部の底面は、上記隔壁部を径方向に取り囲む部分に設けられる。上記第２凹部の底面と上記第２凹部の周面との間に位置する角部は、隣接するこれら面のいずれにも連続する湾曲面にて構成される。
【００１７】
上記本発明に基づくガス発生器用ホルダにあっては、軸線を含む平面に沿って切断した場合の切断面に沿った上記湾曲面の曲率半径が、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１８】
上記本発明に基づくガス発生器用ホルダにあっては、上記第２凹部の周面が、径方向において上記環状溝部の内周面よりも内側に位置していることが好ましい。
【００１９】
上記本発明に基づくガス発生器用ホルダにあっては、上記環状溝部の底面と上記環状溝部の内周面との間に位置する角部が、隣接するこれら面のいずれにも連続する湾曲面にて構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高耐圧でかつ車両等への搭載性に優れたガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態におけるガス発生器の模式断面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるガス発生器用ホルダの組付け前の模式断面図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるガス発生器の図１に示す領域ＩＩＩの拡大模式断面図である。
【図４】比較例に係るガス発生器の要部拡大模式断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に基づいた変形例に係るガス発生器の要部拡大模式断面図である。
【図６】比較例および実施例１，２に係るガス発生器の耐圧性能を検証した検証試験の結果を示す表である。
【図７】比較例に係るガス発生器用ホルダの剪断破壊後の断面写真である。
【図８】実施例１に係るガス発生器用ホルダの剪断破壊後の断面写真である。
【図９】実施例２に係るガス発生器用ホルダの剪断破壊後の断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態におけるガス発生器は、シートベルト装置に組み込まれるプリテンショナモジュールに組付けられて使用されるマイクロガスジェネレータである。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態におけるガス発生器の模式断面図であり、図２は、本実施の形態におけるガス発生器用ホルダの組付け前の模式断面図である。まず、これら図１および図２を参照して、本実施の形態におけるガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダの構成について説明する。
【００２４】
図１に示すように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａは、主として、ホルダ１０Ａと、点火器２０と、カップ３０と、ガス発生剤３５とを備えている。ここで、点火器２０は、ホルダ１０Ａによって保持されており、カップ３０は、当該点火器２０を覆うようにホルダ１０Ａに組付けられている。ホルダ１０Ａおよびカップ３０は、これらが組み合わされることでガス発生器１Ａの外殻となるハウジングを構成している。また、カップ３０に装填されたガス発生剤３５は、組付け後において、ホルダ１０Ａ、点火器２０およびカップ３０によって規定される空間に収容される。なお、点火器２０は、スクイブとも称される。
【００２５】
図１に示すように、点火器２０は、火炎を発生させるための装置であり、作動時において着火することでガス発生剤３５を燃焼させる点火薬が収容された点火部２１と、点火薬を着火させるために点火部２１に接続された一対の端子ピン２２と、一対の端子ピン２２を保持する基部（ヘッダ）２３とを含んでいる。より詳細には、点火部２１は、点火薬に接触するように設けられた電橋線（ブリッジワイヤ）と、点火薬および電橋線を内部に収容すべく基部２３に取付けられたスクイブカップとを有しており、電橋線の両端は、基部２３によって保持された一対の端子ピン２２の先端にスクイブカップの内部においてそれぞれ接続されている。
【００２６】
電橋線としては、一般にニクロム線等が利用され、点火薬としては、一般にＺＰＰ（ジルコニウム・過塩素酸カリウム）、ＺＷＰＰ（ジルコニウム・タングステン・過塩素酸カリウム）等が利用される。また、スクイブカップとしては、一般に金属製またはプラスチック製の部材が使用される。なお、点火部２１内には、点火薬に加えて伝火薬が装填されていてもよい。
【００２７】
衝突を検知した際には、端子ピン２２を介して電橋線に所定量の電流が流れる。電橋線に所定量の電流が流れることにより、電橋線においてジュール熱が発生し、これにより点火薬が着火されて燃焼を開始する。燃焼により生じた高温の火炎（ガスおよび熱粒子）は、点火薬を収容しているスクイブカップを破裂させ、ガス発生剤３５を点火する。電橋線に電流が流れてから点火器２０が作動するまでの時間は、電橋線にニクロム線を利用した場合には、一般に３ミリ秒以下である。
【００２８】
図１に示すように、カップ３０は、軸方向の一端が開口した有底略円筒状の部材からなり、内部にガス発生剤３５が装填されている。カップ３０は、ハウジングの一部を構成する部材でもあり、たとえばアルミニウムやアルミニウム合金等の金属材料からなる成形品にて構成される。なお、カップ３０の成形には、一般に金型を用いたプレス加工等が利用される。
【００２９】
より詳細には、カップ３０は、側壁部３１と底壁部３２とを有しており、これら側壁部３１および底壁部３２によって規定される収容空間３４にガス発生剤３５が収容されている。カップ３０の底壁部３２には、その表面に切り欠き（スコア）等が形成されることによって脆弱部が設けられており、ガス発生器１Ａの作動時において当該脆弱部が開口可能に構成されている。また、カップ３０の開口縁には、側壁部３１の先端から連続して外側に向かって延びるフランジ部３３が設けられている。当該フランジ部３３を含むカップ３０の開口縁は、当該カップ３０をホルダ１０Ａに固定するための部位である。
【００３０】
ガス発生剤３５は、点火器２０によって着火されて燃焼することで多量のガスを発生するものである。ガス発生剤３５としては、無煙火薬（ニトロセルロース）の成形体や、有機窒素化合物と酸化剤とからなる非アジ化系組成物の成形体等が利用される。なお、近年においては、ガス発生剤３５として、一酸化炭素等の有害物質の生成量が極めて少ない非ニトロセルロース系ガス発生剤を利用することが注目されている。
【００３１】
ガス発生剤３５の成形体としては、顆粒状、ペレット状、円柱状、ディスク状等、種々の形状のものが利用できる。また、貫通孔を有する有孔状（たとえばマカロニ状や蓮根状等）のものもガス発生剤３５の成形体として利用できる。これらの形状は、ガス発生器１Ａが組付けられるプリテンショナモジュールの仕様に応じて最適のものが選択される。また、形状の他にも、線燃焼速度、圧力指数等を考慮に入れてガス発生剤３５の成形体のサイズ等が選択される。なお、ガス発生剤３５の充填量は、組付けられるプリテンショナモジュールの仕様に応じて適宜変更され得るが、無煙火薬を使用した場合には、概ね０．２ｇ〜２．０ｇ程度とされることが一般的である。
【００３２】
図１に示すように、ホルダ１０Ａは、点火器２０およびカップ３０を保持するための部材であり、略円柱状の外形を有している。ホルダ１０Ａは、ハウジングの一部を構成する部材でもあり、たとえばアルミニウムやアルミニウム合金、ステンレス鋼を含む鉄系材料等の金属材料からなる成形品にて構成される。なお、ホルダ１０Ａの成形には、一般に切削加工や金型を用いた鍛造加工、絞り加工、プレス加工等の組み合わせが利用され、ホルダ１０Ａは、これら加工による加圧流動の繰り返しによって所望の形状に成形される。
【００３３】
図１および図２に示すように、ホルダ１０Ａは、カップ３０に面する側の軸方向端面に設けられた第１凹部１２と、カップ３０に面しない側の軸方向端面に設けられた第２凹部１３と、外周面１１ａに設けられた環状溝部１５とを主として備えている。なお、第１凹部１２と第２凹部１３との間には、これら第１凹部１２と第２凹部１３とを仕切る隔壁部１４が位置しており、当該隔壁部１４は、その径方向の端部において外周面１１ａを規定する筒状部１１に連続している。また、隔壁部１４には、第１凹部１２と第２凹部１３とを連通する一対の貫通孔１４ａが設けられている。
【００３４】
第１凹部１２は、点火器２０を受け入れ保持するための部位であり、底面１２ａと周面１２ｂとを有している。このうち、第１凹部１２の底面１２ａは、上述した隔壁部１４によって規定され、第１凹部１２の周面１２ｂは、筒状部１１のうちの点火器２０をかしめ固定するための部位である環状突部１７によって規定されている。
【００３５】
第２凹部１３は、点火器２０の端子ピン２２が配置されるとともに当該端子ピン２２を介した点火器２０の外部接続のためのコネクタ（不図示）を受け入れ保持するための部位であり、底面１３ａと周面１３ｂとを有している。このうち、第２凹部１３の底面１３ａは、上述した隔壁部１４によって規定され、第２凹部１３の周面１３ｂは、筒状部１１によって規定されている。また、第２凹部の周面１３ｂの所定位置には、周方向に沿って環状に延びる係合溝１３ｆが設けられている。当該係合溝１３ｆは、第２凹部１３に挿入されたコネクタに設けられている突起に係合することにより、当該コネクタを第２凹部１３内において保持するための部位である。
【００３６】
環状溝部１５は、軸方向に沿って挿入されるカップ３０の開口縁を受け入れ保持するための部位であり、底面１５ａと内周面１５ｂと外周面１５ｃとを有している。これら底面１５ａ、内周面１５ｂおよび外周面１５ｃは、いずれも筒状部１１によって規定され、このうちの外周面１５ｃを規定する部位である環状鍔部１６は、カップ３０の開口縁をかしめ固定するための部位でもある。
【００３７】
また、ホルダ１０Ａの外周面１１ａには、筒状部１１の軸方向の一部を径方向外側に向かって張り出させることで形成された被固定部１８が設けられている。当該被固定部１８は、ガス発生器１Ａをプリテンショナモジュールに組付ける際に使用される部位であり、プリテンショナモジュールに設けられた固定部によってこの被固定部１８が軸方向に挟持されることにより、ガス発生器１Ａがプリテンショナモジュールに組付けられる。なお、当該被固定部１８のカップ３０側の端部は、上述した環状鍔部１６によって構成されている。
【００３８】
図１に示すように、点火器２０は、端子ピン２２が隔壁部１４に設けられた貫通孔１４ａを挿通するように、ホルダ１０Ａの第１凹部１２が設けられた側の軸方向端面から当該第１凹部１２内に挿入される。これにより、点火器２０の基部２３が第１凹部１２内に収容されるとともに、端子ピン２２が第２凹部１３内に配置される。この状態において、ホルダ１０Ａの環状突部１７の先端が点火器２０の基部２３側に向けてかしめられることにより、点火器２０がホルダ１０Ａにかしめ固定される。
【００３９】
ここで、ホルダ１０Ａの第１凹部１２内には、予めＯリング等からなるシール部材２８が収容されており、当該シール部材２８によってホルダ１０Ａと点火器２０との間に生じる隙間が封止されている。より詳細には、シール部材２８は、ホルダ１０Ａの筒状部１１および隔壁部１４と点火器２０の基部２３との間に介在しており、このシール部材２８によって当該部分においてガス発生器１Ａの内部が気密に封止されることになる。なお、シール部材２８としては、十分な耐熱性および耐久性を有する部材を使用することが好ましく、たとえばエチレンプロピレンゴムの一種であるＥＰＤＭ製の部材が好適に利用される。
【００４０】
また、点火器２０の点火部２１と基部２３の上部部分とには、予め有底略円筒状のカバー部材２５が被せられており、ホルダ１０Ａの環状突部１７は、このカバー部材２５ごと点火器２０をかしめ固定している。カバー部材２５の底壁部２５ａには、点火器２０の点火部２１に収容された点火薬が燃焼することによって生じる高温の火炎をガス発生剤３５に向けて噴出するための導火孔２６が設けられている。なお、カバー部材２５は、たとえばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼を含む鉄系材料等の金属材料からなる成形品にて構成される。
【００４１】
カバー部材２５は、点火器２０の作動時において、スクイブカップの内圧が十分に高まる前にスクイブカップが破裂してしまうことを防止するためのものである。したがって、カバー部材２５を設けることにより、点火薬を確実に高圧力下において燃焼させることが可能となり、その結果、点火薬の燃焼速度を速めてガス発生剤３５の着火遅れを防止することが可能になる。
【００４２】
一方、カップ３０は、内部にガス発生剤３５が装填された状態において、その開口縁がホルダ１０Ａの環状溝部１５に軸方向に沿って挿入される。これによりカップ３０の開口縁に設けられたフランジ部３３が環状溝部１５内に配置され、この状態においてホルダ１０Ａの環状鍔部１６の先端がフランジ部３３を覆うように内側に向けてかしめられることにより、カップ３０がホルダ１０Ａにかしめ固定される。このかしめにより、ホルダ１０Ａとカップ３０との間に生じる隙間が封止され、当該部分においてガス発生器１Ａの内部が気密に封止されることになる。
【００４３】
次に、図１を参照して、本実施の形態におけるガス発生器の作動時の動作について説明する。
【００４４】
本実施の形態におけるガス発生器１Ａが搭載された車両が衝突した場合には、車両に別途設けられた衝突検知手段によって衝突が検知され、これに基づいて点火器２０が作動する。点火器２０が作動することにより、点火部２１に収容された点火薬が着火されて燃焼し、これによってスクイブカップが破裂する。
【００４５】
点火薬が燃焼することで生じた火炎は、スクイブカップが破裂することによってカバー部材２５の導火孔２６を介してガス発生剤３５が収容された収容空間３４に向けて噴出する。この火炎により、ガス発生剤３５が着火されて燃焼し、収容空間３４において多量のガスが発生する。このガス発生剤３５の燃焼により、収容空間３４の内圧が急速に上昇し、これによりカップ３０の底壁部３２に設けられた脆弱部が開口し、発生した多量のガスがガス発生器１Ａの外部へと導出されることになる。
【００４６】
その後、ガス発生器１Ａから導出された多量のガスは、プリテンショナモジュールの作動空間へと導かれることでプリテンショナモジュールを駆動し、これによりシートベルトが強く引き込まれることになる。
【００４７】
図１および図２に示すように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａおよびこれに具備されるホルダ１０Ａにおいては、ホルダ１０Ａに設けられた環状溝部１５が、ホルダ１０Ａのカップ３０に面する側の軸方向端面（すなわち環状突部１７の先端面）からカップ３０に面しない側の軸方向端面に向けて軸方向に沿って所定の距離だけ後退した位置に設けられている。より詳細には、環状溝部１５の底面１５ａが、ホルダ１０Ａの第１凹部１２と第２凹部１３とを仕切る隔壁部１４を径方向に取り囲む部分にまで後退して設けられている。
【００４８】
このように構成することにより、本実施の形態におけるガス発生器１Ａおよびこれに具備されるホルダ１０Ａにおいては、ホルダ１０Ａの、環状溝部１５が設けられた位置よりもカップ３０に面する側の軸方向端面寄りの部分を無くすことにより、ホルダ１０Ａの小型軽量化が図られている。ここで、従来のガス発生器においては、上記特許文献１に開示される如く、環状溝部が軸方向に沿って隔壁部よりも上記軸方向端面側に配置されており、十分な小型軽量化が図られていない構成となっていた。
【００４９】
また、上述したように、上記環状溝部１５の外周面１５ｃを規定する環状鍔部１６は、ホルダ１０Ａの被固定部１８の上端を規定する部分でもあるため、当該環状溝部１５の配設位置を上記の位置にまで後退させることは、被固定部１８の軸方向長さを短小化させることにもつながる。ここで、被固定部１８の軸方向長さの短小化は、プリテンショナモジュールの小型軽量化にも寄与するため、被固定部１８の軸方向長さは、その機械的強度が確保される範囲内においてより短いことが好ましい。したがって、本実施の形態におけるガス発生器１Ａおよびこれに具備されるホルダ１０Ａの上述した構成は、ガス発生器の小型軽量化の観点のみならず、プリテンショナモジュールの小型軽量化の観点からも好ましいものである。
【００５０】
しかしながら、上記構成を採用した場合には、従来のガス発生器に比べて、環状溝部１５と第２凹部１３との間の距離を狭める結果となり、当該部分におけるホルダ１０Ａの機械的強度の低下につながるおそれがある。ここで、従来のガス発生器においては、環状溝部と第２凹部との間の距離よりも第１凹部と第２凹部との間の距離が狭く、この第１凹部と第２凹部との間に位置する隔壁部の機械的強度がホルダの耐圧性能を決定していたが、上記構成を採用した場合には、ホルダ１０Ａの、環状溝部１５と第２凹部１３との間に位置する部分の機械的強度がホルダ１０Ａの耐圧性能を決定することになる。
【００５１】
ここで、何ら耐圧性能の向上を図らずに、環状溝部の配設位置を上記の如くの位置に後退させた場合には、ガス発生器の作動時において耐圧性能の低下に伴ってホルダがより低い圧力で破損してしまうことになり、当該破損部分からガスが漏れ出してしまうといった問題や、さらにはホルダが破断することでホルダの破断部分がガスの圧力によってガス発生器から離脱してしまうおそれが生じる。
【００５２】
そこで、本実施の形態におけるガス発生器１Ａおよびこれに具備されるガス発生器用ホルダ１０Ａにおいては、以下において示す構成を採用することで上述した問題の解決を図っている。図３は、本実施の形態におけるガス発生器の図１に示す領域ＩＩＩの拡大模式断面図であり、（Ａ）は、破断が生じていない状態を示す図であり、（Ｂ）は、破断が生じた直後の状態を示す図である。また、図４は、比較例に係るガス発生器の上記領域ＩＩＩに対応する部分の要部拡大模式断面図であり、（Ａ）は、破断が生じていない状態を示す図であり、（Ｂ）は、破断が生じた直後の状態を示す図である。以下においては、これら図３および図４を参照して、その解決策について説明する。なお、図４に示す比較例に係るガス発生器は、上述した、何らの耐圧性能の向上を図らずに、環状溝部の配設位置を上記の如くの位置にまで後退させた構成のガス発生器である。
【００５３】
図３（Ａ）に示すように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにおいては、ホルダ１０Ａに設けられた第２凹部１３の底面１３ａと周面１３ｂとの間に位置する角部１３ｄが、隣接するこれら底面１３ａおよび周面１３ｂのいずれにも連続する湾曲面１３ｅにて構成されるとともに、ホルダ１０Ａに設けられた環状溝部１５の底面１５ａと内周面１５ｂとの間に位置する角部１５ｄが、略直角に構成されている。
【００５４】
これに対し、図４（Ａ）に示すように、比較例に係るガス発生器１Ｘにおいては、ホルダ１０Ｘに設けられた第２凹部１３の底面１３ａと周面１３ｂとの間に位置する角部１３ｄおよびホルダ１０Ｘに設けられた環状溝部１５の底面１５ａと内周面１５ｂとの間に位置する角部１５ｄが、いずれも略直角に構成されている。
【００５５】
その結果、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにおいては、これら角部１３ｄおよび角部１５ｄを結ぶ部分の最短経路における距離Ａ（すなわち、当該部分におけるホルダ１０Ａの最小肉厚）が、比較例に係るガス発生器１Ｘのそれに比べて大きくなることになり、これにより当該部分における機械的強度が増すとともに、角部１３ｄが曲成されることで応力の集中が緩和されて機械的強度が増すことになる。
【００５６】
ここで、この角部１３ｄを構成する湾曲面１３ｅの形状としては、軸線を含む平面に沿ってホルダ１０Ａを切断した場合の切断面に沿ったこの湾曲面１３ｅの曲率半径が、０．５ｍｍ以上となる形状とすることが好ましい。なお、従来のガス発生器においても、当該角部の上記切断面に沿った曲率半径が、加工上の理由から０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度とされていたものが知られているが、本実施の形態における上記角部１３ｄの湾曲形状は、これとは明確に区別される大きさのものである。
【００５７】
したがって、上述した本実施の形態におけるガス発生器１Ａおよびこれに具備されるホルダ１０Ａとすることにより、十分な小型化が図られることで車両等への搭載性に優れるとともに、十分な機械的強度を有することで高い耐圧性能とされたガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダとすることができる。
【００５８】
また、図３（Ｂ）に示すように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにおいては、ホルダ１０Ａに破断が生じた場合に、破断面Ｂの第２凹部１３側の起点Ｂ１が、第２凹部１３を規定する周面１３ｂよりも径方向において内側の位置に生じることになり、破断面Ｂの環状溝部１５側の起点Ｂ２が、環状溝部１５を規定する内周面１５ｂに合致した位置に生じることになる。これは、角部１３ｄが湾曲面１３ｅにて構成されるとともに、角部１５ｄが略直角に構成されていることに起因するものであり、破断面Ｂが上述した最短経路に沿って生じるためである。
【００５９】
これに対し、図４（Ｂ）に示すように、比較例に係るガス発生器１Ｘにおいては、ホルダ１０Ｘに破断が生じた場合に、破断面Ｂの起点Ｂ１が、第２凹部１３を規定する周面１３ｂと径方向において合致した位置に生じることになり、破断面Ｂの環状溝部１５側の起点Ｂ２が、環状溝部１５を規定する内周面１５ｂに合致した位置に生じることになる。これは、角部１３ｄおよび角部１５ｄが、いずれも略直角に構成されていることに起因するものであり、破断面Ｂが上述した最短経路に沿って生じるためである。
【００６０】
ホルダ１０Ａ，１０Ｘが破断した後のガス発生器１Ａ，１Ｘにおいては、ホルダ１０Ａ，１０Ｘの破断部分（当該破断部分には、主として隔壁部１４および環状突部１７が含まれる）にガスの圧力が加わることになり、当該破断部分が図中矢印Ｃ方向に向かって押し出され、ガス発生器１Ａ，１Ｘから離脱することになる。その際、破断面において剪断が生じることになるが、ホルダ１０Ａ，１０Ｘの破断部分の進行方向（すなわち上記矢印Ｃ方向）における先端部の形状が先細り形状であり、当該破断部分の先端部に面する部分の非破断部分（当該非破断部分には、主として筒状部１１および環状鍔部１６が含まれる）の形状が上記矢印Ｃ方向に沿って絞られた形状であるため、破断部分と非破断部分とに相互に変形が生じながら破断部分が非破断部分から離脱する剪断破壊が生じることになる。
【００６１】
ここで、上述したように、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、破断面Ｂの起点Ｂ１が第２凹部１３の周面１３ｂよりも内側に位置しているため、破断面Ｂの径方向に沿った長さＥが、比較例に係るガス発生器１Ｘのそれと比較してより長くなることになり、破断部分が非破断部分から離脱する際の抵抗が増加することになる。換言すれば、本実施の形態におけるガス発生器１Ａにあっては、図３（Ｂ）中において領域Ｄ１として示す部分が非破断部分に含まれることとなるため、比較例に係るガス発生器１Ｘと比較した場合に、当該領域Ｄ１が存在する分だけ、破断部分が非破断部分から離脱する際の抵抗が増加することになる。
【００６２】
したがって、上述した本実施の形態におけるガス発生器１Ａおよびこれに具備されるホルダ１０Ａとすることにより、十分な小型化が図られることで車両等への搭載性に優れるとともに、剪断破壊に対する高い耐圧性能を備えたガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダとすることができる。
【００６３】
なお、上述した破断面Ｂの径方向に沿った長さＥは、可能な限り長いことが耐圧性能を向上させる上で好ましく、そのため、第２凹部１３の周面１３ｂは、少なくとも径方向において環状溝部１５の内周面１５ｂよりも内側に位置していることが好ましい。
【００６４】
図５は、本実施の形態に基づいた変形例に係るガス発生器の上記領域ＩＩＩに対応する部分の要部拡大模式断面図であり、（Ａ）は、破断が生じていない状態を示す図であり、（Ｂ）は、破断が生じた直後の状態を示す図である。次に、この図５を参照して、変形例に係るガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダについて説明する。
【００６５】
図５（Ａ）に示すように、変形例に係るガス発生器１Ｂおよびガス発生器用ホルダ１０Ｂは、上述した本実施の形態におけるガス発生器１Ａおよびガス発生器用ホルダ１０Ａと、ホルダの環状溝部１５の角部１５ｄの形状においてのみ相違している。すなわち、変形例に係るガス発生器１Ｂおよびガス発生器用ホルダ１０Ｂにおいては、ホルダ１０Ｂに設けられた第２凹部１３の底面１３ａと周面１３ｂとの間に位置する角部１３ｄが、隣接するこれら底面１３ａおよび周面１３ｂのいずれにも連続する湾曲面１３ｅにて構成されているのみならず、ホルダ１０Ｂに設けられた環状溝部１５の底面１５ａと内周面１５ｂとの間に位置する角部１５ｄが、隣接するこれら底面１５ａおよび内周面１５ｂのいずれにも連続する湾曲面１５ｅにて構成されている。
【００６６】
そのため、本変形例に係るガス発生器１Ｂにおいては、これら角部１３ｄおよび角部１５ｄを結ぶ部分の最短経路における距離Ａ（すなわち、当該部分におけるホルダ１０Ｂの最小肉厚）が、上述した本実施の形態におけるガス発生器１０Ａのそれに比べてさらに大きくなることになり、これにより当該部分における機械的強度がさらに増すとともに、角部１３ｄのみならず角部１５ｄが曲成されることで応力の集中がさらに緩和されて機械的強度がさらに増すことになる。
【００６７】
ここで、この角部１５ｄを構成する湾曲面１５ｅの形状としては、軸線を含む平面に沿ってホルダ１０Ｂを切断した場合の切断面に沿ったこの湾曲面１５ｅの曲率半径が、０．５ｍｍ以上となる形状とすることが好ましい。なお、従来のガス発生器においても、当該角部の上記切断面に沿った曲率半径が、加工上の理由から０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度とされていたものが知られているが、本変形例における上記角部１５ｄの湾曲形状は、これとは明確に区別される大きさのものである。
【００６８】
したがって、上述した本変形例に係るガス発生器１Ｂおよびこれに具備されるホルダ１０Ｂとすることにより、十分な小型化が図られることで車両等への搭載性に優れるとともに、十分な機械的強度を有することで高い耐圧性能とされたガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダとすることができる。
【００６９】
また、図５（Ｂ）に示すように、本変形例に係るガス発生器１Ｂにおいては、ホルダ１０Ａに破断が生じた場合に、破断面Ｂの第２凹部１３側の起点Ｂ１が、第２凹部１３を規定する周面１３ｂよりも径方向において内側の位置に生じることになり、破断面Ｂの環状溝部１５側の起点Ｂ２が、環状溝部１５を規定する内周面１５ｂよりも径方向において外側の位置に生じることになる。これは、角部１３ｄが湾曲面１３ｅにて構成されるとともに、角部１５ｄが湾曲面１５ｅに構成されていることに起因するものであり、破断面Ｂが上述した最短経路に沿って生じるためである。
【００７０】
したがって、本変形例に係るガス発生器１Ｂにあっては、破断面Ｂの径方向に沿った長さＥが、上述した本実施の形態におけるガス発生器１Ａのそれと比較してより長くなることになり、破断部分が非破断部分から離脱する際の抵抗がさらに増加することになる。換言すれば、本変形例に係るガス発生器１Ｂにあっては、図５（Ｂ）中において領域Ｄ１として示す部分のみならず領域Ｄ２として示す部分が非破断部分に含まれることとなるため、上述した本実施の形態におけるガス発生器１Ａと比較した場合に、当該領域Ｄ２が存在する分だけ、破断部分が非破断部分から離脱する際の抵抗が増加することになる。
【００７１】
したがって、上述した本変形例に係るガス発生器１Ｂおよびこれに具備されるホルダ１０Ｂとすることにより、十分な小型化が図られることで車両等への搭載性に優れるとともに、剪断破壊に対する高い耐圧性能を備えたガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用ホルダとすることができる。
【００７２】
以下においては、上述した比較例に係るガス発生器を実際に製作するとともに、上述した本発明の実施の形態におけるガス発生器および変形例に係るガス発生器をそれぞれ実施例１および実施例２として実際に製作し、これらを作動させることで意図的にホルダを剪断破壊させてその破壊圧を実測することで、本発明の効果を検証した検証試験について説明する。図６は、比較例および実施例１，２に係るガス発生器の耐圧性能を検証した検証試験の結果を示す表である。また、図７ないし図９は、それぞれ比較例および実施例１，２に係るガス発生器用ホルダの剪断破壊後の写真である。
【００７３】
比較例においては、アルミニウム合金を材料として図４に示す形状のホルダ１０Ｘを製作し、これを用いてガス発生器１Ｘを５サンプル製作した。ここで、図４に示す角部１３ｄおよび角部１５ｄの形状は、基本的には図示するように略直角であるが、これら角部１３ｄおよび角部１５ｄは、加工上の理由により、厳密な意味において曲率半径がＲ＝０．１５ｍｍの湾曲面を含んでいる。
【００７４】
実施例１においては、アルミニウム合金を材料として図２および図３に示す形状のホルダ１０Ａを製作し、これを用いて図１および図３に示す構造のガス発生器１Ａを５サンプル製作した。ここで、図１および図３に示す角部１３ｄを構成する湾曲面１３ｅの曲率半径は、Ｒ＝０．６５ｍｍとした。なお、図１および図３に示す角部１５ｄの形状は、基本的には図示するように略直角であるが、当該角部１５ｄは、加工上の理由により、厳密な意味において曲率半径がＲ＝０．１５ｍｍの湾曲面を含んでいる。
【００７５】
実施例２においては、アルミニウム合金を材料として図５に示す形状のホルダ１０Ｂを製作し、これを用いてガス発生器１Ｂを５サンプル製作した。ここで、図５に示す角部１３ｄおよび角部１５ｄを構成する湾曲面１３ｅおよび湾曲面１５ｅの曲率半径は、いずれもＲ＝０．６５ｍｍとした。
【００７６】
なお、比較例および実施例１，２に係るガス発生器の構造上の相違点は、上述した２つの角部１３ｄ，１５ｄの形状のみであり、他の部分の構造は、すべて共通のものとした。
【００７７】
これら比較例および実施例１，２に係るガス発生器のカップの内部に無煙火薬を主成分としたガス発生剤を１５００ｍｇ充填し、これらガス発生器を３．５ｃｃの内容量を有する気密タンクにセットした。なお、気密タンクには、内圧（気密タンク内の圧力）を測定可能な圧力センサを設置した。そして、点火器を作動させることで比較例および実施例１，２に係るガス発生器を作動させ、その際の気密タンクの内圧の最大値を圧力センサにて計測することにより、ホルダが剪断破壊する破壊圧を確認した。
【００７８】
図６に示すように、比較例においては、ホルダが剪断破壊した破壊圧の平均値が１７７．９ＭＰａであったのに対し、実施例１においては、ホルダが剪断破壊した破壊圧の平均値が１８８．７ＭＰａに向上し、実施例２においては、ホルダが剪断破壊した破壊圧の平均値が１９９．１ＭＰａにさらに向上した。当該結果に基づけば、比較例における耐圧性能を基準とした場合に、実施例１において耐圧性能が約６％向上したことになり、実施例２において約１２％向上したことになる。
【００７９】
これらの結果から、本発明によれば、確実に耐圧性能を従来に比して向上させることができることが確認された。
【００８０】
なお、図７ないし図９に示すように、剪断破壊後のホルダ１０Ａ〜１０Ｃを観察した結果、比較例および実施例１，２のいずれにおいても、第２凹部１３の上記角部１３ｄと環状溝部１５の角部１５ｄとの間において破断が生じていることが確認されるとともに、破断面と第２凹部１３の周面１３ｂとが連続する部分の近傍において、剪断による変形の痕跡Ｆが生じていることが確認された。ここで、剪断による変形の痕跡Ｆが生じている範囲は、比較例に比べて実施例１において、また実施例１に比べて実施例２において、それぞれその軸方向長さが長くなっており、比較例および実施例１，２のうち、実施例２において第２凹部１３の底面１３ａがあった位置から最も遠い位置にまで痕跡Ｆが生じていることが確認された。このことは、比較例に比べて実施例１において、また実施例１に比べて実施例２において、破断部分が非破断部分から離脱するためにより大きな力が必要となった（すなわち、より大きな抵抗が生じていた）ことを示している。
【００８１】
今回開示した上記一実施の形態およびその変形例ならびに実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００８２】
１Ａ，１Ｂ，１Ｘ ガス発生器、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｘ ホルダ、１１ 筒状部、１１ａ 外周面、１２ 第１凹部、１２ａ 底面、１２ｂ 周面、１３ 第２凹部、１３ａ 底面、１３ｂ 周面、１３ｄ 角部、１３ｅ 湾曲面、１３ｆ 係合溝、１４ 隔壁部、１４ａ 貫通孔、１５ 環状溝部、１５ａ 底面、１５ｂ 内周面、１５ｃ 外周面、１５ｄ 角部、１５ｅ 湾曲面、１６ 環状鍔部、１７ 環状突部、１８ 被固定部、２０ 点火器、２１ 点火部、２２ 端子ピン、２３ 基部、２５ カバー部材、２５ａ 底壁部、２６ 導火孔、２８ シール部材、３０ カップ、３１ 側壁部、３２ 底壁部、３３ フランジ部、３４ 収容空間、３５ ガス発生剤。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼することでガスを発生するガス発生剤が装填された有底略円筒状のカップと、
作動時において着火することで前記ガス発生剤を燃焼させる点火薬が収容された点火部および前記点火薬を着火させるために前記点火部に接続された端子ピンを含む点火器と、
前記カップの開口端を閉塞するように同軸上に前記カップに組付けられるとともに、前記点火部が前記ガス発生剤に面するように前記点火器を保持してなる略円柱状のホルダとを備え、
前記ホルダは、前記カップに面する側の軸方向端面に設けられ、前記点火器を受け入れ保持する第１凹部と、前記カップに面しない側の軸方向端面に設けられ、前記端子ピンが配置されるとともに当該端子ピンを介した前記点火器の外部接続のためのコネクタを受け入れ保持するための第２凹部と、前記第１凹部の底面と前記第２凹部の底面とを規定することで前記第１凹部と前記第２凹部とを仕切る隔壁部と、外周面に設けられ、軸方向に沿って挿入された前記カップの開口縁を受け入れ保持する環状溝部とを有し、
前記環状溝部の底面は、前記ホルダの前記隔壁部を径方向に取り囲む部分に設けられ、
前記第２凹部の底面と前記第２凹部の周面との間に位置する角部が、隣接するこれら面のいずれにも連続する湾曲面にて構成されている、ガス発生器。
【請求項２】
軸線を含む平面に沿って前記ホルダを切断した場合の切断面に沿った前記湾曲面の曲率半径が、０．５ｍｍ以上である、請求項１に記載のガス発生器。
【請求項３】
前記第２凹部の周面が、径方向において前記環状溝部の内周面よりも内側に位置している、請求項１または２に記載のガス発生器。
【請求項４】
前記環状溝部の底面と前記環状溝部の内周面との間に位置する角部が、隣接するこれら面のいずれにも連続する湾曲面にて構成されている、請求項１から３のいずれかに記載のガス発生器。
【請求項５】
前記カップの開口縁には、外側に向かって延びるフランジ部が設けられ、
前記環状溝部の外周面を規定する部分である環状鍔部が前記フランジ部を覆うように内側に向けてかしめられることにより、前記カップの開口縁が、前記環状溝部によって受け入れ保持されている、請求項１から４のいずれかに記載のガス発生器。
【請求項６】
ガス発生剤を燃焼させるための点火器を保持するとともにガス発生剤が装填された有底略円筒状のカップが組付けられて使用される略円柱状のガス発生器用ホルダであって、
カップが組付けられる側の軸方向端面に設けられ、点火器を受け入れ保持するための第１凹部と、
カップが組付けられない側の軸方向端面に設けられ、点火器の端子ピンが配置されるとともに端子ピンを介した点火器の外部接続のためのコネクタを受け入れ保持するための第２凹部と、
前記第１凹部の底面と前記第２凹部の底面とを規定することで前記第１凹部と前記第２凹部とを仕切る隔壁部と、
外周面に設けられ、軸方向に沿って挿入されるカップの開口縁を受け入れ保持するための環状溝部とを有し、
前記環状溝部の底面は、前記隔壁部を径方向に取り囲む部分に設けられ、
前記第２凹部の底面と前記第２凹部の周面との間に位置する角部が、隣接するこれら面のいずれにも連続する湾曲面にて構成されている、ガス発生器用ホルダ。
【請求項７】
軸線を含む平面に沿って切断した場合の切断面に沿った前記湾曲面の曲率半径が、０．５ｍｍ以上である、請求項６に記載のガス発生器用ホルダ。
【請求項８】
前記第２凹部の周面が、径方向において前記環状溝部の内周面よりも内側に位置している、請求項６または７に記載のガス発生器用ホルダ。
【請求項９】
前記環状溝部の底面と前記環状溝部の内周面との間に位置する角部が、隣接するこれら面のいずれにも連続する湾曲面にて構成されている、請求項６から８のいずれかに記載のガス発生器用ホルダ。
【請求項１】
燃焼することでガスを発生するガス発生剤が装填された有底略円筒状のカップと、
作動時において着火することで前記ガス発生剤を燃焼させる点火薬が収容された点火部および前記点火薬を着火させるために前記点火部に接続された端子ピンを含む点火器と、
前記カップの開口端を閉塞するように同軸上に前記カップに組付けられるとともに、前記点火部が前記ガス発生剤に面するように前記点火器を保持してなる略円柱状のホルダとを備え、
前記ホルダは、前記カップに面する側の軸方向端面に設けられ、前記点火器を受け入れ保持する第１凹部と、前記カップに面しない側の軸方向端面に設けられ、前記端子ピンが配置されるとともに当該端子ピンを介した前記点火器の外部接続のためのコネクタを受け入れ保持するための第２凹部と、前記第１凹部の底面と前記第２凹部の底面とを規定することで前記第１凹部と前記第２凹部とを仕切る隔壁部と、外周面に設けられ、軸方向に沿って挿入された前記カップの開口縁を受け入れ保持する環状溝部とを有し、
前記環状溝部の底面は、前記ホルダの前記隔壁部を径方向に取り囲む部分に設けられ、
前記第２凹部の底面と前記第２凹部の周面との間に位置する角部が、隣接するこれら面のいずれにも連続する湾曲面にて構成されている、ガス発生器。
【請求項２】
軸線を含む平面に沿って前記ホルダを切断した場合の切断面に沿った前記湾曲面の曲率半径が、０．５ｍｍ以上である、請求項１に記載のガス発生器。
【請求項３】
前記第２凹部の周面が、径方向において前記環状溝部の内周面よりも内側に位置している、請求項１または２に記載のガス発生器。
【請求項４】
前記環状溝部の底面と前記環状溝部の内周面との間に位置する角部が、隣接するこれら面のいずれにも連続する湾曲面にて構成されている、請求項１から３のいずれかに記載のガス発生器。
【請求項５】
前記カップの開口縁には、外側に向かって延びるフランジ部が設けられ、
前記環状溝部の外周面を規定する部分である環状鍔部が前記フランジ部を覆うように内側に向けてかしめられることにより、前記カップの開口縁が、前記環状溝部によって受け入れ保持されている、請求項１から４のいずれかに記載のガス発生器。
【請求項６】
ガス発生剤を燃焼させるための点火器を保持するとともにガス発生剤が装填された有底略円筒状のカップが組付けられて使用される略円柱状のガス発生器用ホルダであって、
カップが組付けられる側の軸方向端面に設けられ、点火器を受け入れ保持するための第１凹部と、
カップが組付けられない側の軸方向端面に設けられ、点火器の端子ピンが配置されるとともに端子ピンを介した点火器の外部接続のためのコネクタを受け入れ保持するための第２凹部と、
前記第１凹部の底面と前記第２凹部の底面とを規定することで前記第１凹部と前記第２凹部とを仕切る隔壁部と、
外周面に設けられ、軸方向に沿って挿入されるカップの開口縁を受け入れ保持するための環状溝部とを有し、
前記環状溝部の底面は、前記隔壁部を径方向に取り囲む部分に設けられ、
前記第２凹部の底面と前記第２凹部の周面との間に位置する角部が、隣接するこれら面のいずれにも連続する湾曲面にて構成されている、ガス発生器用ホルダ。
【請求項７】
軸線を含む平面に沿って切断した場合の切断面に沿った前記湾曲面の曲率半径が、０．５ｍｍ以上である、請求項６に記載のガス発生器用ホルダ。
【請求項８】
前記第２凹部の周面が、径方向において前記環状溝部の内周面よりも内側に位置している、請求項６または７に記載のガス発生器用ホルダ。
【請求項９】
前記環状溝部の底面と前記環状溝部の内周面との間に位置する角部が、隣接するこれら面のいずれにも連続する湾曲面にて構成されている、請求項６から８のいずれかに記載のガス発生器用ホルダ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−９１１１０（Ｐ２０１２−９１１１０Ａ）
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４０４８１（Ｐ２０１０−２４０４８１）
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００４０８６）日本化薬株式会社 (921)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１７日（２０１２．５．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２７日（２０１０．１０．２７）
【出願人】（０００００４０８６）日本化薬株式会社 (921)
【Ｆターム（参考）】
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