特開 2022-36022 ガス発生器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022036022

(43)【公開日】2022-03-04

(54)【発明の名称】ガス発生器

(51)【国際特許分類】

   B60R 22/46 20060101AFI20220225BHJP

   B01J 7/00 20060101ALI20220225BHJP

   B60R 21/264 20060101ALN20220225BHJP

【ＦＩ】

B60R22/46 128

B01J7/00 A

B60R21/264

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021130480

(22)【出願日】2021-08-10

(31)【優先権主張番号】P 2020139378

(32)【優先日】2020-08-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000004086

【氏名又は名称】日本化薬株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】萩原 大介

【テーマコード（参考）】

3D018

3D054

4G068

【Ｆターム（参考）】

3D018MA02

3D054DD14

3D054DD28

3D054EE36

4G068DA08

4G068DB12

4G068DC06

4G068DD03

(57)【要約】

【課題】ホルダに対するカップの組付けをかしめ固定によって行なった場合にも、周方向に沿ったホルダおよびカップの組付強度が高く確保されるガス発生器を提供する。
【解決手段】ガス発生器１は、ガス発生剤５０が収容されるとともに軸方向の一端が開放端４１ａとして構成されたカップ４０と、開放端４１ａを閉塞するとともに点火部２２がガス発生剤５０に面するように点火器２０を保持するホルダ１０とを備える。カップ４０は、開放端４１ａにフランジ部４３を有し、ホルダ１０には、フランジ部４３を受け入れる環状溝部１５と、先端が折り曲げられることでフランジ部４３を環状溝部１５の底面との間で挟み込む環状鍔部１６とが設けられる。カップ４０は、ホルダ１０よりも硬質である。
【選択図】図１

【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と、
点火薬が装填された点火部および当該点火部に接続された端子ピンを有する点火器と、
前記ガス発生剤を収容するとともに、軸方向の一端が開放端として構成された有底略円筒状のカップと、
前記カップが同軸上に組付けられることで前記開放端を閉塞するとともに、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する略円柱状のホルダとを備え、
前記カップは、前記開放端から外側に向かって延びるフランジ部を有し、
前記ホルダの前記点火部に面する側の軸方向端面には、前記フランジ部を受け入れる環状溝部および当該環状溝部の外側壁面を規定する環状鍔部が設けられ、
前記フランジ部は、前記環状溝部の底面に対向する第１面とは反対側に位置する第２面を含み、
前記フランジ部が前記環状溝部によって受け入れられた状態で前記環状鍔部が内側に向けて折り曲げられることにより、前記環状鍔部の先端側の部分が、前記第２面に当接し、これによって前記フランジ部が前記カップの軸方向において前記環状鍔部の先端側の部分と前記環状溝部の底面とによって挟み込まれることにより、前記カップが、前記ホルダに組付けられ、
前記カップが、前記ホルダよりも硬質である、ガス発生器。

【請求項2】

前記カップのビッカース硬さが、１３０Ｈｖを超え、
前記ホルダのビッカース硬さが、１３０Ｈｖ以下である、請求項１に記載のガス発生器。

【請求項3】

前記カップのビッカース硬さが、１５８Ｈｖ以上であり、
前記ホルダのビッカース硬さが、１３０Ｈｖ以下である、請求項１に記載のガス発生器。

【請求項4】

前記カップおよび前記ホルダを軸線周りに相対的に５°回転させるために必要な回転トルクが、５．９２Ｎ・ｍ以上である、請求項１から３のいずれか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、ガス発生器に関し、特に、作動時において比較的少量のガスが発生するように構成された小型のガス発生器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車等の乗員の保護の観点から、乗員保護装置であるシートベルト装置が普及している。シートベルト装置は、車両等衝突時に生じる衝撃から乗員を保護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で乗員を座席に拘束するものである。これにより、車両等衝突時に乗員が車内や車外に投げ出されることが防止される。

【0003】

シートベルト装置のうち、いわゆるプリテンショナを備えたものには、マイクロガスジェネレータと称される小型のガス発生器が組み込まれる。プリテンショナは、衣服の厚み等によって生じるシートベルトの弛みを、車両等の衝突が検知された場合に瞬時に巻き上げる装置であり、このような機能は、ガス発生器から出力されるガスの圧力によってシートベルトの一端が強く引き込まれることで実現される。

【0004】

なお、この小型のガス発生器は、エアバッグ装置に好適に組み込まれるインフレータと称される大型のガス発生器と比較した場合に、作動時において発生するガスの総量が極めて少ないものであり、これに伴ってその構造も大きく相違している。

【0005】

この種のガス発生器の具体的な構造が開示された文献としては、たとえば特開２０１２－９１１１０号公報（特許文献１）が挙げられる。当該特許文献１に開示のガス発生器は、ガス発生剤が収容されてなるカップと、点火器を保持するとともに上述したカップが組付けられてなるホルダとを備えており、ホルダに対するカップの組付けが、いわゆるかしめ固定によって行なわれている。

【0006】

具体的には、上記特許文献１に開示のガス発生器においては、カップの開放端に外側に向けて延びるフランジ部が設けられるとともに、ホルダのカップ側の軸方向端部にかしめ鍔が設けられており、当該かしめ鍔が内側に向けて折り曲げられてフランジ部を係止することにより、カップがホルダに対して固定されるように構成されている。

【0007】

なお、上述したカップおよびホルダは、かしめ作業の容易化やガス発生器全体としての軽量化の観点等から、いずれもアルミニウム系材料にて構成されることが一般的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１２－９１１１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ここで、この種のガス発生器においては、カップがホルダに対して強固に組付けられていることが重要である。これは作動時における内圧の上昇によっても、カップがホルダから脱落しないようにするためであり、具体的には、軸方向に沿ったカップおよびホルダの組付強度が十分に確保されていることが必要である。

【0010】

一方で、上述した軸方向に沿ったカップおよびホルダの組付強度のみならず、周方向に沿ったカップおよびホルダの組付強度も十分に高く確保されていることが必要である。これは、ガス発生器のプリテンショナへの組付けにいわゆるねじ込み方式が採用される場合があるためであり、上述した周方向に沿った組付強度が十分に高く確保されていない場合には、当該ねじ込み作業の際にカップに対してホルダが回転してしまい、プリテンショナに対する組付けが行なえないためである。

【0011】

しかしながら、ホルダに対するカップの組付けを上述した如くのかしめ固定によって行なう場合には、上述した軸方向に沿ったカップおよびホルダの組付強度は比較的容易に確保できるものの、この周方向に沿ったカップおよびホルダの組付強度を高く確保することが困難になる。

【0012】

したがって、本発明は、ホルダに対するカップの組付けをかしめ固定によって行なった場合にも、周方向に沿ったホルダおよびカップの組付強度が高く確保される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】

【0013】

本発明に基づくガス発生器は、ガス発生剤と、点火器と、カップと、ホルダとを備えている。上記ガス発生剤は、燃焼することでガスを発生するものであり、上記点火器は、点火薬が装填された点火部と、当該点火部に接続された端子ピンとを有している。上記カップは、上記ガス発生剤を収容するとともに、軸方向の一端が開放端として構成された有底略円筒状の部材からなる。上記ホルダは、上記カップが同軸上に組付けられることで上記開放端を閉塞するとともに、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する略円柱状の部材からなる。上記カップは、上記開放端から外側に向かって延びるフランジ部を有しており、上記ホルダの上記点火部に面する側の軸方向端面には、上記フランジ部を受け入れる環状溝部と、当該環状溝部の外側壁面を規定する環状鍔部とが設けられている。上記フランジ部は、上記環状溝部の底面に対向する第１面とは反対側に位置する第２面を含んでいる。上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記フランジ部が上記環状溝部によって受け入れられた状態で上記環状鍔部が内側に向けて折り曲げられることにより、上記環状鍔部の先端側の部分が、上記第２面に当接し、これによって上記フランジ部が上記カップの軸方向において上記環状鍔部の先端側の部分と上記環状溝部の底面とによって挟み込まれることにより、上記カップが、上記ホルダに組付けられている。上記カップは、上記ホルダよりも硬質である。

【0014】

上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記カップのビッカース硬さが、１３０Ｈｖを超えていることが好ましく、また、その場合に、上記ホルダのビッカース硬さが、１３０Ｈｖ以下であることが好ましい。

【0015】

上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記カップのビッカース硬さが、１５８Ｈｖ以上であることが好ましく、また、その場合に、上記ホルダのビッカース硬さが、１３０Ｈｖ以下であることが好ましい。

【0016】

上記本発明に基づくガス発生器にあっては、上記カップおよび上記ホルダを軸線周りに相対的に５°回転させるために必要な回転トルクが、５．９２Ｎ・ｍ以上であってもよい。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、ホルダに対するカップの組付けをかしめ固定によって行なった場合にも、周方向に沿ったホルダおよびカップの組付強度が高く確保されるガス発生器とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施の形態に係るガス発生器の模式断面図である。

【図2】図１に示す領域ＩＩの拡大図である。

【図3】図１に示すガス発生器におけるカップのホルダへの組付方法を示す模式断面図である。

【図4】検証試験１，２の試験条件および試験結果を示す表である。

【図5】検証試験１，２におけるカップのビッカース硬さの測定ポイントを示す模式図である。

【図6】検証試験１，２におけるホルダのビッカース硬さの測定ポイントを示す模式図である。

【図7】検証試験３，４の試験条件および試験結果を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態は、プリテンショナを備えたシートベルト装置に好適に組み込まれるガス発生器（いわゆるマイクロガスジェネレータ）に本発明を適用した場合を例示するものである。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

【0020】

図１は、実施の形態に係るガス発生器の模式断面図である。まず、この図１を参照して、本実施の形態に係るガス発生器１の構成について説明する。

【0021】

図１に示すように、本実施の形態におけるガス発生器１は、主として、ホルダ１０と、点火器２０と、シール部材３０と、カップ４０と、ガス発生剤５０とを備えている。

【0022】

ホルダ１０およびカップ４０は、これらが同軸上に組み合わされることでガス発生器１の外殻となるハウジングを構成している。点火器２０は、ホルダ１０によって保持されており、カップ４０は、当該点火器２０を覆うようにホルダ１０に組付けられている。また、ガス発生剤５０は、ホルダ１０、点火器２０およびカップ４０によって規定される空間に収容されている。

【0023】

ホルダ１０は、点火器２０およびカップ４０を保持するための部材であり、略円柱状の形状を有している。ここで、本実施の形態においては、ホルダ１０に後述する第１凹部１２、第２凹部１３および開口部１４ａが設けられているため、ホルダ１０は、実質的には略円筒状の形状を有している。

【0024】

ホルダ１０は、上述したように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。ホルダ１０は、たとえば原料となる板状金属部材または棒状金属部材に鍛造加工や打抜き加工、切削加工等が所定の順番でそれぞれ一回または複数回実施されることで図示する如くの形状に成形される。

【0025】

ホルダ１０は、外周面を規定する胴部１１を有しており、当該胴部１１には、第１凹部１２および第２凹部１３が設けられている。第１凹部１２および第２凹部１３の間に位置する部分の胴部１１には、これら第１凹部１２および第２凹部１３を仕切るように仕切り部１４が形成されており、当該仕切り部１４よりもカップ４０の後述する底壁部４２側に位置する部分の胴部１１には、係止部１５が形成されている。

【0026】

第１凹部１２は、点火器２０の後述する基部２１を受け入れ保持するための部位であり、胴部１１のカップ４０に面する側の軸方向端面に設けられている。第１凹部１２の周面は、係止部１５によって主として規定されており、第１凹部１２の底面は、仕切り部１４によって規定されている。

【0027】

第２凹部１３は、点火器２０の後述する一対の端子ピン２３が配置されるとともに、当該一対の端子ピン２３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、胴部１１のカップ４０に面しない側の軸方向端面に設けられている。第２凹部１３の周面は、胴部１１の筒状の部位によって規定されており、第２凹部１３の底面は、仕切り部１４によって規定されている。

【0028】

仕切り部１４には、第１凹部１２と第２凹部１３とに通ずるように開口部１４ａが設けられている。当該開口部１４ａは、一対の端子ピン２３が挿通される部分（より厳密には、当該一対の端子ピン２３とこれを覆う点火器２０の基部２１の下端部とが嵌め込まれる部分）である。

【0029】

係止部１５は、点火器２０の基部２１をかしめ固定するための部位であり、環状板形状を有している。係止部１５は、その先端が内側に向けて折り曲げられており、これにより第１凹部１２に収容された点火器２０が移動不能にホルダ１０に固定されている。

【0030】

胴部１１の点火部２２に面する側の軸方向端面（すなわち、カップ４０の底壁部４２側に位置する軸方向端面）には、上述した係止部１５を取り囲むように、環状溝部１６および環状鍔部１７が設けられている。

【0031】

環状溝部１６は、カップ４０の後述するフランジ部４３を受け入れるための部位であり、底面１６ａと外側壁面１６ｂと内側壁面１６ｃとを有している（図２等参照）。環状鍔部１７は、カップ４０のフランジ部４３をかしめ固定するための部位であり、環状溝部１６の外側壁面１６ｂを規定するように胴部１１から点火部２２側に向けて突設された環状板形状を有している。

【0032】

ここで、環状鍔部１７は、その先端側の部分が内側に向けて折り曲げられており、これによりカップ４０がホルダ１０に移動不能に固定されることになるが、その詳細については後において説明することとする。

【0033】

点火器２０は、火炎を発生させるためのものであり、スクイブとも称される。点火器２０は、基部２１と、点火部２２と、一対の端子ピン２３とを有している。基部２１は、点火部２２および一対の端子ピン２３を保持する部位であり、ホルダ１０に対して固定される部位でもある。基部２１は、一対の端子ピン２３が挿通されることでこれを保持している。なお、図１においては、一対の端子ピン２３が紙面と直交する方向に重なって位置しているため、その一方のみが現れている。

【0034】

点火部２２は、その内部に、作動時において着火して燃焼することで火炎を発生する点火薬と、この点火薬を着火させるための抵抗体（ブリッジワイヤ）とを含んでいる。一対の端子ピン２３は、点火薬を着火させるために点火部２２に接続されている。

【0035】

より詳細には、点火部２２は、カップ状に形成されたスクイブカップを含んでおり、このスクイブカップ内に挿入された一対の端子ピン２３の先端を連結するように上述した抵抗体が取付けられ、この抵抗体を取り囲むようにまたはこの抵抗体に近接するようにスクイブカップ内に点火薬が装填された構成を有している。

【0036】

ここで、抵抗体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）、鉛トリシネート等が利用される。なお、上述したスクイブカップは、一般に金属製またはプラスチック製である。

【0037】

衝突を検知した際には、端子ピン２３を介して抵抗体に所定量の電流が流れる。抵抗体に所定量の電流が流れることにより、抵抗体においてジュール熱が発生し、点火薬が燃焼を開始する。燃焼により生じた高温の火炎は、点火薬を収納しているスクイブカップを破裂させる。抵抗体に電流が流れてから点火器２０が作動するまでの時間は、抵抗体にニクロム線を利用した場合に一般に２ｍｓ以下である。

【0038】

点火器２０をホルダ１０に組付けるに際しては、一対の端子ピン２３が仕切り部１４に設けられた開口部１４ａに挿通するように、点火器２０が、ホルダ１０の第１凹部１２が設けられた側の軸方向端部から当該第１凹部１２内に挿入される。これにより、基部２１が第１凹部１２内および開口部１４ａ内に収容されるとともに、一対の端子ピン２３が第２凹部１３内に配置される。この状態において、係止部１５の先端側の部分が基部２１側に向けて折り曲げられることにより、基部２１が仕切り部１４と係止部１５とによって挟持され、これによって点火器２０がホルダ１０にかしめ固定される。

【0039】

そのため、点火器２０の点火部２２は、ホルダ１０の第１凹部１２が設けられた側の軸方向端面よりもカップ４０の底壁部４２側に位置することになり、当該点火部２２は、後述するカップ４０の収容空間４４に収容されたガス発生剤５０に面することになる。

【0040】

ここで、ホルダ１０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３０が収容されており、このシール部材３０によってホルダ１０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３０は、ホルダ１０の仕切り部１４および係止部１５と点火器２０の基部２１との間に介在するように位置しており、これらホルダ１０および点火器２０によってシール部材３０が圧縮されることにより、当該シール部材３０によってこれらの間のシール性が確保されることになる。

【0041】

なお、シール部材３０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Ｏリング等が好適に利用できる。

【0042】

点火器２０の点火部２２と基部２１の上部部分とには、予め有底略円筒状のカバー２４が被せられており、ホルダ１０の係止部１５は、このカバー２４ごと点火器２０をかしめ固定している。カバー２４の底壁部には、点火器２０の点火部２２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５０に向けて噴出させるための導火孔が設けられている。カバー２４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。

【0043】

カバー２４は、点火器２０の作動時において、点火部２２にて発生する熱粒子を効率的にガス発生剤５０に導くためのものであり、より詳細には、点火部２２にて発生する熱粒子の進行方向に指向性を与えるものである。これにより、熱粒子の進行方向が点火器２０の軸方向に絞られることになり、ガス発生器１にて発生するガスを早期に外部に向けて出力することが可能になる。

【0044】

カップ４０は、軸方向の一端が開放端４１ａとして構成された有底略円筒状の部材からなり、側壁部４１と底壁部４２とフランジ部４３とを有している。側壁部４１および底壁部４２によって規定されるカップ４０の収容空間４４には、ガス発生剤５０が収容されている。

【0045】

上述した開放端４１ａは、側壁部４１の一対の軸方向端部のうちの底壁部４２が位置する側とは反対側の端部にて構成されている。フランジ部４３は、この開放端４１ａから外側に向かって延びるように位置している。当該フランジ部４３は、カップ４０をホルダ１０に固定するための部位である。

【0046】

上述したように、カップ４０は、そのフランジ部４３がホルダ１０に設けられた環状鍔部１７によってかしめ固定されることでホルダに固定されている。そのため、カップ４０は、ホルダ１０によって（より厳密には、これに加えて点火器２０やカバー２４等によって）その開放端４１ａが閉塞されている。

【0047】

カップ４０の底壁部４２には、その表面に溝状の切れ込みが形成されることでスコア４２ａが設けられている。このスコア４２ａは、底壁部４２の所定位置に他の位置に比べて脆弱な脆弱部を形成するために設けられたものであり、当該スコア４２ａを設けることにより、ガス発生器１の作動時において当該部分を起点にカップ４０が開口するように構成することができる。

【0048】

カップ４０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、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、カップ４０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。

【0049】

ガス発生剤５０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５０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５０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。

【0050】

ガス発生剤５０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５０の成形体として利用できる。これらの形状は、ガス発生器１が組付けられるプリテンショナ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５０の成形体のサイズ等が選択される。なお、ガス発生剤５０の充填量は、組付けられるプリテンショナ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０．１ｇ～２．０ｇ程度とされることが一般的である。

【0051】

次に、図１を参照して、本実施の形態におけるガス発生器１の作動時の動作について説明する。

【0052】

図１を参照して、本実施の形態におけるガス発生器１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２２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。

【0053】

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ガス発生剤５０が収容された収容空間４４に向けて噴出する。この火炎により、ガス発生剤５０が着火されて燃焼し、収容空間４４において多量のガスが発生する。このガス発生剤５０の燃焼により、収容空間４４の内圧が急速に上昇し、これによりカップ４０の底壁部４２がスコア４２ａを起点に開口し、発生した多量のガスがガス発生器１の外部へと導出されることになる。

【0054】

その後、ガス発生器１から導出された多量のガスは、当該ガス発生器１が組み込まれたプリテンショナの作動空間へと導かれ、これによってプリテンショナが駆動されることでシートベルト装置に設けられたシートベルトの一端が強く引き込まれることになる。

【0055】

図２は、図１に示す領域ＩＩの拡大図である。また、図３は、図１に示すガス発生器におけるカップのホルダへの組付方法を示す模式断面図である。次に、これら図２および図３を参照して、本実施の形態に係るガス発生器１におけるホルダ１０に対するカップ４０の組付構造についてより詳細に説明する。

【0056】

図２および図３を参照して、本実施の形態に係るガス発生器１においては、上述したように、カップ４０がホルダ１０に対してかしめ固定によって組付けられている。当該かしめ固定は、ホルダ１０に設けられた環状鍔部１７がカップ４０のフランジ部４３に向けて内側に折り曲げられることで行なわれる。

【0057】

より詳細には、図３に示すように、まず、カップ４０のフランジ部４３が、ホルダ１０に設けられた環状溝部１６に挿入される。このフランジ部４３の環状溝部１６への挿入は、ホルダ１０とカップ４０とが同軸上に位置するように配置され、その後、カップ４０がホルダ１０側に向けて図中に示す矢印ＡＲ１方向に向けて相対的に移動されることで行なわれる。

【0058】

これにより、カップ４０のフランジ部４３の軸方向に位置する一対の面のうち、ホルダ１０側に位置する第１面４３ａが、環状溝部１６の底面１６ａに当接することになる。なお、その際、カップ４０の側壁部４１の内周面は、ホルダ１０の第１凹部１２を規定する部分の胴部１１の外周面および環状溝部１６の内側壁面１６ｃに宛がわれることになる。

【0059】

次に、ホルダ１０の環状鍔部１７の先端側の部分が、図中に示す矢印ＡＲ２方向に向けて、すなわち内側に向けて折り曲げられる。これにより、環状鍔部１７は、その根元側の部分（すなわち、胴部１１に繋がる部分）を除いてその全体が環状溝部１６の底面１６ａ側に向けて傾倒することになり、上述したようにカップ４０のフランジ部４３に向けて折り曲げられることになる。

【0060】

これにより、図２に示すように、環状鍔部１７の外側壁面１６ｂのうちの先端側の部分は、フランジ部４３の軸方向に位置する一対の面のうちの上述した第１面４３ａとは反対側に位置する第２面４３ｂに当接することになる。したがって、フランジ部４３は、カップ４０の軸方向において環状鍔部１７の先端側の部分と環状溝部１６の底面１６ａとによって挟み込まれることになる。

【0061】

その際、環状鍔部１７は、所定の大きさの荷重をもってフランジ部４３に押し付けられる。ここで、ホルダ１０のビッカース硬さは、たとえば９０Ｈｖ以上１４０Ｈｖ以下とされ、カップ４０のビッカース硬さは、ホルダ１０のビッカース硬さよりも大きいことを条件に、たとえば１３０Ｈｖ以上２５０Ｈｖ以下とされ、より好ましくは、たとえば１４０Ｈｖ以上２００Ｈｖ以下とされる。そのため、上述した荷重をたとえば２０ｋＮ以上３０ｋＮ以下とすることにより、環状鍔部１７およびフランジ部４３の双方に塑性変形が生じることになる。なお、上述したホルダ１０およびカップ４０のそれぞれのビッカース硬さは、後述する測定方法に従って測定することができる。

【0062】

以上により、カップ４０のフランジ部４３がホルダ１０の環状鍔部１７の先端側の部分と環状溝部１６の底面１６ａとによって軸方向において挟み込まれることになり、これによってカップ４０がホルダ１０に対して組付けられることになる。また、上述したように、かしめ固定に際して環状鍔部１７が所定の大きさの荷重をもってフランジ部４３に押し付けられることにより、フランジ部４３とこれに当接する部分のホルダ１０の表面とが互いに圧接触することになり、これに伴ってカップ４０がホルダ１０に対して強固に固定されることになる。

【0063】

ここで、本実施の形態に係るガス発生器１においては、カップ４０が、ホルダ１０よりも硬質である（すなわち、上述したカップ４０のビッカース硬さが、ホルダ１０のビッカース硬さよりも大きくなるように構成される）。このように構成することにより、上述したかしめ固定の際に塑性変形するホルダ１０の環状鍔部１７およびカップ４０のフランジ部４３のうち、特により軟質であるホルダ１０の環状鍔部１７により大きな塑性変形が生じることになる。

【0064】

そのため、フランジ部４３の先端部の第１面４３ａ側の角部と当該角部に対応する部分の環状鍔部１７とにおいては、より硬質であるカップ４０の上記角部の形状に倣うように環状鍔部１７の表面が屈曲状に塑性変形することになるため、当該部分においてフランジ部４３がホルダ１０に食い込むことになり、特に高い接触圧力が発生して高い固着状態が実現されることになる。以下、この部分を「第１当接部Ａ１」と称する。

【0065】

また、フランジ部４３の先端部の第２面４３ｂ側の角部と当該角部に対応する部分の環状鍔部１７とにおいては、より硬質であるカップ４０の上記角部の形状に倣うように環状鍔部１７の表面が屈曲状に塑性変形することになるため、当該部分においてフランジ部４３がホルダ１０に食い込むことになり、特に高い接触圧力が発生して高い固着状態が実現されることになる。以下、この部分を「第２当接部Ａ２」と称する。

【0066】

このように、本実施の形態に係るガス発生器１においては、上述した第１当接部Ａ１および第２当接部Ａ２において特に高い接触圧力が生じることになるため、当該部分において高い摩擦力が発生することになる。したがって、この高い摩擦力に起因して、周方向に沿ったカップ４０およびホルダ１０の組付強度を高く確保することが可能になり、カップ４０とホルダ１０との間においてこれらに回転方向（すなわち周方向）に沿って相対的に高いトルクが印加された場合にも、容易にはホルダ１０がカップ４０に対して回転することがないように構成することができる。

【0067】

このような構成にてかしめ固定後のホルダ１０とカップ４０との間の摩擦抵抗を増加させることとすれば、環状鍔部１７およびフランジ部４３に予め機械加工等によって凹凸を形成することで摩擦抵抗を高める等の手法を採用する場合に比べ、製造工程を大幅に簡素化させることが可能になり、周方向に沿ったカップ４０およびホルダ１０の組付強度を高く確保することができるガス発生器を低コストに製造することができる。

【0068】

したがって、上述した本実施の形態の如くのガス発生器１とすることにより、ホルダ１０に対するカップ４０の組付けをかしめ固定によって行なった場合にも、軸方向に沿ったホルダ１０およびカップ４０の組付強度のみならず周方向に沿ったホルダ１０およびカップ４０の組付強度を高く確保することができる。

【0069】

図４は、検証試験１，２の試験条件および試験結果を示す表である。また、図５および図６は、それぞれ検証試験１，２におけるカップのビッカース硬さの測定ポイントおよびホルダのビッカース硬さの測定ポイントを示す模式図である。以下、これら図４ないし図６を参照して、本発明者が行なった検証試験１，２の詳細、ならびに、上述したホルダ１０およびカップ４０のそれぞれのビッカース硬さの測定方法について説明する。

【0070】

図４に示すように、検証試験１においては、異なる仕様であるタイプＩ～ＩＩＩの３種類のカップ（タイプＩおよびタイプＩＩはアルミニウム合金製、タイプＩＩＩは鉄鋼製）を準備し、これを同一の仕様であるタイプＡのホルダ（アルミニウム合金製）にそれぞれ組付けた。このうちのタイプＩのカップをタイプＡのホルダに組付けたものが比較例１であり、タイプＩＩのカップをタイプＡのホルダに組付けたものが比較例２であり、タイプＩＩＩのカップをタイプＡのホルダに組付けたものが実施例１である。なお、タイプＩ～ＩＩＩのカップのサイズ（外形寸法）は、実質的に同じである。

【0071】

また、検証試験２においては、異なる仕様である上述したタイプＩ，ＩＩＩの２種類のカップを準備し、これを同一の仕様であるタイプＢのホルダ（アルミニウム合金製）にそれぞれ組付けた。このうち、タイプＩのカップをタイプＢのホルダに組付けたものが比較例３であり、タイプＩＩＩのカップをタイプＢのホルダに組付けたものが実施例２である。なお、タイプＡ，Ｂのホルダのサイズ（外形寸法）は、実質的に同じである。

【0072】

まず、タイプＩ～ＩＩＩのカップの各々について、ビッカース硬さを測定した。具体的には、図５に示すように、カップ４０の軸線を含む断面を切削によって露出させ、この露出断面のうちのフランジ部４３に該当する部分を測定ポイントとして定めてビッカース硬さを測定した。測定ポイントは、図示するＱ１～Ｑ３の合計で３点であり、測定器としては、ミツトヨ社製の自動読取硬さ試験機ＨＭ－２２０を用いた。なお、試験力は特に制限されるものではないが、測定対象の硬さに合わせて０．１ｋｇｆとした。

【0073】

その結果、タイプＩのカップのビッカース硬さの平均値は４８Ｈｖであり、タイプＩＩのカップのビッカース硬さの平均値は１０１Ｈｖであり、タイプＩＩＩのカップのビッカース硬さの平均値は１９５Ｈｖであった。なお、測定ポイント毎のビッカース硬さのばらつきや、サンプル毎のビッカース硬さのばらつきは、無視できる程度のものであった。

【0074】

次に、タイプＡ，Ｂのホルダの各々について、ビッカース硬さを測定した。具体的には、図６に示すように、ホルダ１０の軸線を含む断面を切削によって露出させ、この露出断面のうちの環状鍔部１７に該当する部分および環状溝部１６の底面１６ａを規定する部分を測定ポイントとして定めてビッカース硬さを測定した。測定ポイントは、図示するＲ１～Ｒ６およびＳ１～Ｓ８の合計で１４点であり、測定器としては、ミツトヨ社製の自動読取硬さ試験機ＨＭ－２２０を用いた。なお、試験力は特に制限されるものではないが、測定対象の硬さに合わせて０．３ｇｋｇｆとした。

【0075】

その結果、タイプＡのホルダのビッカース硬さの平均値は１３０Ｈｖであり、タイプＢのホルダのビッカース硬さの平均値は１１９Ｈｖであった。なお、測定ポイント毎のビッカース硬さばらつきや、サンプル毎のビッカース硬さのばらつきは、無視できる程度のものであった。

【0076】

次に、これらカップおよびホルダを、前述の図３を用いて説明した手順に従ってかしめ固定によって組付けた。なお、比較例１～３および実施例１，２について、それぞれ複数のサンプルを製作することとし、そのかしめ固定の際に環状鍔部１７に印加する荷重は、いずれも２０ｋＮ、２５ｋＮ、３０ｋＮの３種類とした。

【0077】

次に、比較例１～２および実施例１，２の各々について、周方向に沿ったカップおよびホルダの組付強度を確認するために、カップとホルダとの間においてこれらに回転方向（すなわち周方向）に沿って相対的にトルクを印加し、その回転の程度を測定した。具体的には、カップおよびホルダに印加される回転トルクを徐々に増加させ、カップおよびホルダを軸線周りに相対的に５°回転させるために必要な回転トルク（以下、これを必要回転トルクと称する）を測定した。測定器としては、アイコーエンジニアリング社製の卓上トルク試験機ＭＯＤＥＬ－５４０１ＶＣ／２００を用い、回転速度を１ｒｐｍに設定した。

【0078】

その結果、比較例１においては、必要回転トルクの平均値が、かしめ荷重が２０ｋＮの場合に０．９３Ｎ・ｍ、かしめ荷重が２５ｋＮの場合に０．８６Ｎ・ｍ、かしめ荷重が３０ｋＮの場合に０．５７Ｎ・ｍであり、比較例２においては、必要回転トルクの平均値が、かしめ荷重が２０ｋＮの場合に４．３１Ｎ・ｍ、かしめ荷重が２５ｋＮの場合に４．５４Ｎ・ｍ、かしめ荷重が３０ｋＮの場合に５．７７Ｎ・ｍであり、比較例３においては、必要回転トルクの平均値が、かしめ荷重が２０ｋＮの場合に２．０６Ｎ・ｍ、かしめ荷重が２５ｋＮの場合に２．４９Ｎ・ｍ、かしめ荷重が３０ｋＮの場合に２．０７Ｎ・ｍであった。一方、実施例１においては、必要回転トルクの平均値が、かしめ荷重が２０ｋＮの場合に６．３４Ｎ・ｍ、かしめ荷重が２５ｋＮの場合に６．７０Ｎ・ｍ、かしめ荷重が３０ｋＮの場合に７．１１Ｎ・ｍであり、実施例２においては、必要回転トルクの平均値が、かしめ荷重が２０ｋＮの場合に５．９２Ｎ・ｍ以上、かしめ荷重が２５ｋＮの場合に６．５７Ｎ・ｍ以上、かしめ荷重が３０ｋＮの場合に６．８１Ｎ・ｍであった。ここで、実施例２において、かしめ荷重２０ｋＮ，２５ｋＮの場合に、必要回転トルクの平均値がそれぞれ「５．９２Ｎ・ｍ以上」および「６．５７Ｎ・ｍ以上」とあるのは、カップとホルダとの間においてこれらに印加される回転トルクを徐々に増加させた場合に、カップおよびホルダを軸線周りに相対的に５°回転させる前に、ホルダとカップとのかしめ固定部である上述した環状鍔部およびフランジ部以外の部分において破損が生じたために、それ以上の測定が行えなかったためである。なお、比較例１～３および実施例１，２の各々について、サンプル毎の必要回転トルクのばらつきは、無視できる程度のものであった。

【0079】

以上の結果から、ホルダよりもカップが硬質である実施例１，２において、ホルダよりもカップが軟質である比較例１～３よりも、必要回転トルクが大きくなることが確認された。そのため、以上の結果に基づけば、カップ４０が、ホルダ１０よりも硬質であることにより、周方向に沿ったホルダ１０およびカップ４０の組付強度を高く確保することができることが理解される。

【0080】

また、以上の結果に基づけば、上記の条件に加えて、カップ４０のビッカース硬さが、１９５Ｈｖ以上であることにより、周方向に沿ったホルダ１０およびカップ４０の組付強度を高く確保することが可能になることが理解されるとともに、上記の条件に加えて、ホルダ１０のビッカース硬さが、１３０Ｈｖ以下であることにより、周方向に沿ったホルダ１０およびカップ４０の組付強度を高く確保することが可能になることが理解される。

【0081】

図７は、検証試験３，４の試験条件および試験結果を示す表である。以下、この図７とを参照して、本発明者が行なった検証試験３，４の詳細について説明する。なお、検証試験３，４は、いずれも上述した検証試験１，２の試験結果を受けて、これら検証試験１，２を追補するために行なったものである。

【0082】

より詳細には、図７に示すように、検証試験３においては、異なる仕様であるタイプＩＶからＶＩＩＩの５種類のカップ（いずれも鉄鋼製）を準備し、これを上述した検証試験１において使用したタイプＡのホルダ（アルミニウム合金製）にそれぞれ組付けた。このうちのタイプＩＶのカップをタイプＡのホルダに組付けたものが実施例３であり、タイプＶのカップをタイプＡのホルダに組付けたものが実施例４であり、タイプＶＩのカップをタイプＡのホルダに組付けたものが実施例５であり、タイプＶＩＩのカップをタイプＡのホルダに組付けたものが実施例６であり、タイプＶＩＩＩのカップをタイプＡのホルダに組付けたものが実施例７である。なお、タイプＩＶ～ＶＩＩＩのカップのサイズ（外形寸法）は、実質的に同じである。

【0083】

また、検証試験４においては、異なる仕様である上述したタイプＩＶからＶＩＩＩの５種類のカップを準備し、これを上述した検証試験２において使用したタイプＢのホルダ（アルミニウム合金製）にそれぞれ組付けた。このうちのタイプＩＶのカップをタイプＢのホルダに組付けたものが実施例８であり、タイプＶのカップをタイプＢのホルダに組付けたものが実施例９であり、タイプＶＩのカップをタイプＢのホルダに組付けたものが実施例１０であり、タイプＶＩＩのカップをタイプＢのホルダに組付けたものが実施例１１であり、タイプＶＩＩＩのカップをタイプＢのホルダに組付けたものが実施例１２である。

【0084】

まず、タイプＩＶ～ＶＩＩＩのカップの各々について、上述した検証試験１，２における手法と同様の手法により、そのビッカース硬さを測定した。その際、測定器としては、上述した検証試験１，２と同様にミツトヨ社製の自動読取硬さ試験機ＨＭ－２２０を用い、試験力は、測定対象の硬さに合わせて０．３ｋｇｆとした。

【0085】

その結果、タイプＩＶのカップのビッカース硬さの平均値は１５８Ｈｖであり、タイプＶのカップのビッカース硬さの平均値は１６９Ｈｖであり、タイプＶＩのカップのビッカース硬さの平均値は２１４Ｈｖであり、タイプＶＩＩのカップのビッカース硬さの平均値は１７０Ｈｖであり、タイプＶＩＩＩのカップのビッカース硬さの平均値は２３９Ｈｖであった。なお、測定ポイント毎のビッカース硬さのばらつきや、サンプル毎のビッカース硬さのばらつきは、無視できる程度のものであった。

【0086】

次に、これらカップおよびホルダを、上述した検証試験１，２の場合と同様に、前述の図３を用いて説明した手順に従ってかしめ固定によって組付けた。なお、実施例３～１２について、それぞれ複数のサンプルを製作することとし、そのかしめ固定の際に環状鍔部１７に印加する荷重は、いずれも２５ｋＮとした。

【0087】

次に、実施例３～１２の各々について、上述した検証試験１，２における手法と同様の手法により、必要回転トルク（すなわち、カップおよびホルダを軸線周りに相対的に５°回転させるために必要な回転トルク）を測定した。その際、測定器としては、上述した検証試験１，２と同様にアイコーエンジニアリング社製の卓上トルク試験機ＭＯＤＥＬ－５４０１ＶＣ／２００を用い、回転速度は、１ｒｐｍに設定した。

【0088】

その結果、実施例３においては、必要回転トルクの平均値が７．５４Ｎ・ｍであり、実施例４においては、必要回転トルクの平均値が７．８９Ｎ・ｍであり、実施例５においては、必要回転トルクの平均値が７．７２Ｎ・ｍであり、実施例６においては、必要回転トルクの平均値が６．５９Ｎ・ｍであり、実施例７においては、必要回転トルクの平均値が６．４０Ｎ・ｍであった。一方、実施例８においては、必要回転トルクの平均値が７．０４Ｎ・ｍであり、実施例９においては、必要回転トルクの平均値が７．１４Ｎ・ｍであり、実施例１０においては、必要回転トルクの平均値が７．５６Ｎ・ｍであり、実施例１１においては、必要回転トルクの平均値が６．８８Ｎ・ｍであり、実施例１２においては、必要回転トルクの平均値が９．０６Ｎ・ｍであった。なお、実施例３～１２の各々について、サンプル毎の必要回転トルクのばらつきは、無視できる程度のものであった。

【0089】

以上の結果から、上述した実施例１，２のみならず、これらと同様にホルダよりもカップが硬質である実施例３～１２においても、ホルダよりもカップが軟質である上述した比較例１～３よりも、必要回転トルクが大きくなることが確認された。そのため、以上の結果に基づけば、カップ４０が、ホルダ１０よりも硬質であることにより、周方向に沿ったホルダ１０およびカップ４０の組付強度を高く確保することができることが理解される。

【0090】

また、以上の結果に基づけば、上記の条件に加えて、カップ４０のビッカース硬さが、１５８Ｈｖ以上であることにより、周方向に沿ったホルダ１０およびカップ４０の組付強度を高く確保することが可能になることが理解されるとともに、上記の条件に加えて、ホルダ１０のビッカース硬さが、１３０Ｈｖ以下であることにより、周方向に沿ったホルダ１０およびカップ４０の組付強度を高く確保することが可能になることが理解される。

【0091】

ここで、上述した実施例１～１３のうち、同一の仕様であるタイプＡのホルダ（ビッカス硬さ：１３０Ｈｖ）を使用した実施例１，３～７における必要回転トルクに着目すれば、カップのビッカース硬さが４８Ｈｖ、１０１Ｈｖ、１５８Ｈｖと上昇するに連れて必要回転トルクも比例的に上昇し、カップのビッカース硬さが１５８Ｈｖを超えることにより、概ね必要回転トルクが一定値に漸近していることが確認できる。

【0092】

このうち、カップのビッカース硬さの上昇に伴って必要回転トルクが比例的に上昇する範囲におけるこれらカップのビッカース硬さと必要回転トルクとの関係を示す近似式を導き出し、当該近似式に必要回転トルクの値として５．９２Ｎ・ｍを代入したところ、その場合のカップのビッカース硬さは、約１３０Ｈｖとなった。ここで、必要回転トルクの値としての５．９２Ｎ・ｍは、ガス発生器のプリテンショナへの組付けにいわゆるねじ込み方式が採用される場合において、カップ４０に対してホルダ１０が回転してしまうことを十分に抑制することができる値（すなわち、プリテンショナにガス発生器を不具合なく組付けることができる値）である。

【0093】

したがって、当該結果に基づけば、ホルダのビッカース硬さが１３０Ｈｖ以下である場合に、ビッカース硬さが１３０Ｈｖを超えるカップを使用することにより（すなわち、カップが、ホルダよりも硬質であることにより）、周方向に沿ったホルダ１０およびカップ４０の組付強度を高く確保することができることが実験的にも改めて確認されたと言える。

【0094】

以上において説明した実施の形態に係るガス発生器にあっては、ホルダをアルミニウム製またはアルミニウム合金製とし、カップアルミニウム製またはアルミニウム合金製あるいはステンレス鋼を含む鉄系材料製とした場合を例示して説明を行なったが、ホルダおよびカップの材質は特にこれらに限定されるものではなく、他の材質のものを利用することとしてもよい。

【0095】

また、上述した実施の形態に係るガス発生器にあっては、ホルダの環状溝部およびカップのフランジ部にシール剤を予め塗布することなく、環状溝部にフランジ部を挿入して環状鍔部をかしめた場合を例示して説明を行なったが、気密性を向上させるために、環状溝部およびフランジ部の少なくとも一方に予めシール剤を塗布しておいてもよい。

【0096】

このように、今回開示した上記実施の形態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】

【0097】

１ ガス発生器、１０ ホルダ、１１ 胴部、１２ 第１凹部、１３ 第２凹部、１４ 仕切り部、１４ａ 開口部、１５ 係止部、１６ 環状溝部、１６ａ 底面、１６ｂ 外側壁面、１６ｃ 内側壁面、１７ 環状鍔部、２０ 点火器、２１ 基部、２２ 点火部、２３ 端子ピン、２４ カバー、３０ シール部材、４０ カップ、４１ 側壁部、４１ａ 開放端、４２ 底壁部、４２ａ スコア、４３ フランジ部、４３ａ 第１面、４３ｂ 第２面、４４ 収容空間、５０ ガス発生剤、Ａ１ 第１当接部、Ａ２ 第２当接部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】