JPH0678052B2 - 自動車用エアバッグの２段膨張装置 - Google Patents

自動車用エアバッグの２段膨張装置

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JPH0678052B2
JPH0678052B2 JP3061767A JP6176791A JPH0678052B2 JP H0678052 B2 JPH0678052 B2 JP H0678052B2 JP 3061767 A JP3061767 A JP 3061767A JP 6176791 A JP6176791 A JP 6176791A JP H0678052 B2 JPH0678052 B2 JP H0678052B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の乗員に対する衝
撃保護を提供するための、一般にエアバッグとして知ら
れている車両用膨張式抑制クッションを膨張させるガス
発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】エアバッグは乗員の前方に設置され、通
常は収縮状態にある。しかしながら衝突時には、エアバ
ッグは膨張装置内のガス発生剤の燃焼によって生成する
ガスにより、数ミリ秒の間に膨張する。ガス発生剤は点
火装置により点火される。ガス発生剤の急速燃焼により
生じる燃焼ガス圧力は、ガスをエアバッグ内に噴出させ
てエアバッグの急速膨張を遂行する。
【０００３】自動車のエアバッグ格納部のすぐ近くに立
っている不適当な姿勢の子供は、エアバッグ内へ瞬間的
に全てのガス圧力を解放したならば傷害を受けてしま
う。こうした傷害の可能性を排除するために、エアバッ
グは最初は子供をゆっくりと穏やかに押出すように展開
するべきである。そして適当な遅延（例えば20ミリ秒
間) の後、エアバッグは着座した全乗客を保護するため
に急速膨張可能となる。エアバッグのこのような初期の
静穏かつ安定的膨張作用及びそのすぐ後に続く急速膨張
作用を生み出す圧力−時間性能のグラフは、Ｓ字曲線と
して一般に知られている。このような曲線を図９及び図
10の各々に示す。
【０００４】上記の性能を達成するために、従来技術に
おいていくつかの提案が為されている。Ｓ字曲線の媒介
変数を確定するために、いわゆる２段膨張装置の使用が
提案されている。こうした従来技術の一つの提案におい
て、２つの運転者側膨張装置が配置され、第１の膨張装
置の起爆装置が起爆した後に第２の膨張装置の起爆装置
が起爆するまでに所定の時間遅延を有して１つの乗客側
エアバッグを展開するようにしている。
【０００５】また他の提案には、それぞれが可燃性ガス
発生剤を収容する２室（異なる寸法でもよい）に分割さ
れた１つの膨張装置ハウジングを具備する２段膨張装置
が含まれている。第１に点火される燃焼室からはより小
量のガスが要求されるため、この燃焼室は２室のうち小
さい方となる。エアバッグの展開時には、第１室（すな
わち小さい方）のガス発生剤に点火し、いくらかの遅れ
の後に、第２室（大きい方）のガス発生剤に点火する。
このような点火遅延を達成するためのいくつかの方法が
提案されている。
【０００６】ノートン(Norton)に対する米国特許第 366
3035号に開示されるように、２室又は２段膨張装置の各
室は、点火キャビティを収容した台座の一端に取着され
る。この点火キャビティは各室に共通のものである。固
定された遅延ラインが一室を点火キャビティから分離
し、この室の点火を数ミリ秒遅らせる。
【０００７】キルコフ(Kirchoff)他に対する米国特許第
3972545号では、消耗性の隔壁を膨張装置に設けてい
る。この隔壁は膨張装置を２室に分割し、各室は、個別
に結合した起爆装置又はスキブによって点火可能なガス
発生剤を収容する。衝突センサは、衝突衝撃時に衝突力
に依存して、一方のスキブを励起するか両方のスキブを
励起するかを決定し、これによりエアバッグにガスが充
満する速度を決定する。すなわち、衝撃がさほど激しく
ない場合には、第１の（すなわち下流の）スキブのみを
発火させる。この場合、燃焼は消耗性隔壁を通って上流
へ進み、上流室（第２室）のスキブ及びガス発生剤に伝
火する。これにより柔らかなクッション効果のためのよ
りゆっくりとした膨張速度が得られる。
【０００８】イノクチ(Inokuchi)他に対する米国特許第
4213635号は、隔壁によって分離された２つのガス発生
室を備える膨張装置を開示する。各室には個別に結合し
た点火装置を設けている。第２室内での点火装置の点火
は、第１室内にそこでのガス圧力レベルを検出するため
に配置した信号発生器によって遅延される。圧力レベル
が所定値に到達すると、第２室の点火装置が点火する。
【０００９】シュナイター(Schneiter) 他に対する米国
特許第 4358998号では、１つの燃焼室内の可燃性ガス発
生剤が、初めにゆっくりとエアバッグを膨張させた後、
膨張が進むに従いより急速に膨張させるように、進行式
に点火を生じるために使用可能な膨張装置用点火装置組
体を開示している。この点火装置組体はその２つの部分
の間に堅固な推進盤を備え、これにより一方の部分に配
置したガス発生剤がただちに点火され、推進盤が燃焼し
た後、他の部分に配置したガス発生剤が点火される。推
進盤の燃焼に必要な時間が遅延時間である。
【００１０】ローリッツェン(Lauritzen) とワード(War
d)による出願中の米国特許出願第310122号（1989年２月
10日出願）及び第372994号（1989年６月29日出願）はい
ずれも、管状部と一体に無孔中間隔壁を備えた成形部分
を有することにより隔離した２室を形成する伸長形成形
ハウジングを具備したエアバッグ膨張装置を開示してい
る。各室内には、スキブに個別に結合して可燃性のガス
発生手段を収容する。衝突時の車両に特有の要求に対し
て膨張装置を適応させるために、ハウジングは成形後そ
の両端部を適寸に切断することができる。各室はエアバ
ッグをゆるやかに初期膨張させるために、異なるガス発
生剤を備えてもよい。また、速度や周囲温度等、車両で
共同使用するマイクロプロセッサにより監視されるいく
つかの共通入力変数を、各室のそれぞれに個別に結合し
たスキブの発火における正確な時間遅延を決定するため
に使用することもできる。
【００１１】ローリッツェンとワードによる米国特許出
願第310122号の一部継続出願第409456号（1989年９月22
日出願）は、類似内容の開示を含んでいる。車両の衝突
時に乗員の要求に適応してエアバッグの膨張をより良く
制御するための上記の各提案は、従来の技術態様を改善
してきた。しかしながら、膨張装置の点火遅延システム
の複雑さ、膨張装置の故障の数、及び膨張装置の製造コ
ストを低減する点において、より一層の改良が必要であ
りかつ要求されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、車両
の乗員保護用エアバッグに対して圧力−時間Ｓ字性能曲
線を与える改良型２室式膨張装置の提供にある。この膨
張装置においては、各室内のガス発生剤への点火作用が
１つの起爆装置によって同時に励起される。本発明の他
の目的は、第１室内のガス発生剤が発火した後の第２室
内でのガス発生剤の点火遅延及びこの遅延の長さが、起
爆装置の構造及び形状によって達成されるような、２室
式膨張装置の提供にある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明が提供する膨張装
置は、伸長形のハウジング；このハウジングの長さ方向
中間位置でハウジング内に配置された隔壁；上記ハウジ
ング内で一方が上記隔壁の一側に、他方が上記隔壁の他
側に配置されて直列関係に延びる第１及び第２のガス発
生装薬からなり、上記ハウジング内に収容される花火式
ガス発生体；及び上記第１及び第２のガス発生装薬を発
火させるためにこれらのそれぞれに連係し、かつ各々が
実質的に等しい径と共通の長手軸線とを有するとともに
内部に点火材料を収容した第１及び第２の点火管であっ
て、第２の点火管に収容された点火材料が第１の点火管
に収容された点火材料と異なる速度で燃焼するようにし
たことにより、一方の点火管内の点火材料が他方の点火
管内の点火材料よりもゆっくりと外方向へ燃焼し、その
結果、双方の点火管内の点火材料に同時に点火した上で
一方のガス発生装薬が他方のガス発生装薬に対して発火
遅延を有するような、第１及び第２の点火管と、上記隔
壁を通して延設され、上記点火管の各々の軸線と実質的
同空間に配置される伸長形の信管と、この信管の一端に
近接して配置され、信管の燃焼を励起する単体のスキ
ブ、とを備えて上記ハウジングに収容される起爆手段；
を具備して構成されるものである。
【００１４】さらに本発明によれば、実質的に同一径で
かつ共通の長手軸線を有して内部に点火材料を収容した
第１及び第２の点火管であって、この第２の点火管内の
点火材料は第１の点火管内の点火材料と異なる速度で燃
焼し、これらの各点火管はその内部の点火材料に連通す
る少なくとも１つの排出口を有した側壁を備える、第１
及び第２の点火管と、これらの点火管の各々の排出口に
対する感圧破裂式カバー手段と、上記各点火管を通って
延び、点火管の共通の長手軸線に実質的同心に配置され
る伸長形信管と、信管の一部分に近接して配置され、信
管を励起する単体のスキブ、とを具備してなる、２段式
膨張装置におけるガス発生手段の起爆装置が提供され
る。
【００１５】本発明によれば、上記起爆装置は、スキブ
と、信管と、適切な伸長形の２段ハウジング内に収容さ
れた点火材料とを備える。スキブは信管を発火させるた
めのものであり、信管は点火材料を発火させるためのも
のである。信管は２室式膨張装置の各室を分離する隔壁
を貫通し、各ハウジング部分の起爆装置の全点火材料に
同時に着火する。起爆装置のハウジングは、膨張装置の
第１（すなわち小さい）室に対して作用するように配置
された第１部分と、膨張装置の第２（すなわち大きい）
室に対して作用するように配置された第２（隔離）部分
とを備える。膨張装置の第２室におけるガス発生剤装薬
の点火遅延は、起爆装置の第２ハウジング部分に、その
第１ハウジング部分内の点火材料よりもゆっくり燃焼す
る点火材料を配備することにより達成される。その結
果、信管が起爆装置の第１及び第２のハウジング部分の
双方の点火材料に同時に点火すると、第１のハウジング
部分の点火材料は外方へ急速燃焼し、第２のハウジング
部分の点火材料は外方へ比較的ゆっくりと燃焼する。し
たがって、膨張装置の２室の小さい方に収容したガス発
生剤装薬は、大きい方に収容したガス発生剤装薬よりも
先に点火される。
【００１６】本発明によれば、起爆装置の第２ハウジン
グ部分における点火材料の燃焼速度の減速は、２つの方
法によって達成される。第１の方法は、異なる速度で燃
焼する異なる化学組成からなる２種類の材料を使用する
方法である。第２の方法は、点火材料の寸法を増加させ
てより大きな燃焼領域を与え、ゆっくりと消費されるよ
うにする方法である。したがって、起爆装置の第１ハウ
ジング部分には粒状の点火材料を使用し、第２ハウジン
グ部分には撚り線又は錠剤状の同じ（又は異なる）点火
材料を使用することが考えられる。木切れが丸太より急
速に燃焼するのと全く同様に粒子は撚り線や錠剤よりも
速く燃焼する。この方法の有利性は、起爆装置の第１及
び第２部分の双方における点火材料が、いずれも同じ組
成の点火材料を使用したために同じ強さで発火する点に
ある。まさしく一方の点火材料は、より遅い速度で外方
向へ燃焼する。
【００１７】本発明の多様な特徴は、この明細書の一部
である特許請求の範囲に明確に記載される。本発明とそ
の作用的有利性及び本発明の使用により達成される特定
の目的をより明確に理解するために、本発明の好適な実
施態様を示した添付図面及びその詳細説明が参照され
る。以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
【００１８】
【実施例】図１を参照すると、車両の乗客側に対する車
両用膨張式抑制クッションを膨張させるためのガス発生
装置10（以下、膨張装置10という）が概略で示されてい
る。しかしながら本発明は、車両の乗客側の膨張装置に
限定されるものではなく、運転者側にも適用できる膨張
装置を含むものである。膨張装置10は、第１端（開口
端）14と、第２端（閉鎖端）16と、これらの間に延びる
実質的に管状又は円筒状の伸長部分18（以下管状部分18
という）とを備えたハウジング12を具備する。望ましく
はハウジング12の閉鎖端16は、図のように管状部分18と
一体に形成される。
【００１９】ハウジング12の開口端14は端板（又は基
部）20によって閉鎖される。端板20は、例えば慣性溶接
等の工程によって、溶接部22で示すようにハウジング12
に密着固定される。ここで利用できる溶接工程は、アダ
ムス（Adams)他に対する米国特許第 4547342号に開示さ
れている。端板20はその内表面の周縁に沿って環状の隆
起部24を備え、溶接工程の間にこの隆起部24がハウジン
グ12の開口端14の環状縁部に溶接される。
【００２０】上記の工程によって、膨張装置10は完全装
填状態に溶接される。慣性溶接工程の間に、ハウジング
12及びその中の組体（以下で詳述する）は、慣性溶接機
に静止保持される。例えばアルミニウムメッキ炭素鋼や
他の適切な材料からなるばね付き保持盤26は、ハウジン
グ12に収容されたガス発生剤や他の材料を所定位置に保
持するとともに、これらを慣性溶接工程の間に回転する
端板20から分離するために、ハウジング12の開口端14を
横断して配置される。さらに明記すれば、端板20は装填
済のハウジング12に近接して、動力駆動クラッチ手段
（図示せず）によって典型的に毎分約3000回転の速度ま
で回転させられる。このような速度に到達すると、クラ
ッチは動力源を切り離すように作動され、自由回転する
端板20は、端板20の環状隆起部24とハウジング12の開口
端14とが物理的に接触するまで上昇すなわち上方移動さ
れる。この結果として生じる摩擦は、端板20の回転を瞬
時に停止させるとともに、接触区域の温度をその部分で
端板20及びハウジング12の金属の合体を生じるに充分な
まで上昇させる。溶接部22が凝固可能なように、圧力を
例えば１秒ないし２秒ほどの短時間維持する。溶接部22
は、保持盤26を所定位置に保持する作用も果たす。保護
部分28は、ハウジング12からわずかに離間して、溶接部
22を包囲するように端板20から延設される。
【００２１】ハウジング12のほぼ全長にわたって延びる
起爆装置／隔壁組体30は、管状部分18とほぼ同心である
ようにハウジング12の中心に設置される。起爆装置／隔
壁組体30は、ハウジング12に内包された第１の円筒形膨
張用隔室32に連係した第１ハウジング部30ａと、ハウジ
ング12に内包された第２の円筒形膨張用隔室34に連係し
た第２ハウジング部30ｂとを具備する。図４に最も明確
に示したように、起爆装置の各ハウジング部30ａ，30ｂ
は、共通の長手軸線31を備える。隔室32及び隔室34は各
々同径であってもよいが、図１に示したように、隔室32
の長さが隔室34の長さの１／３又はそれ以下であること
により体積に関して異なるようにしてもよい。
【００２２】起爆装置の第１ハウジング部30ａは、隔室
32内に設置されるとともに、図４に示したように、穿孔
群を備えた鉄又は他の適材からなる伸長管状部分を具備
して、第１の点火管36として機能する。点火管36の長手
軸線は共通の長手軸線31に一致する。保持盤26の中心部
は、図１に示したように隔室32の内方へ延びるフランジ
部となっており、点火管36の一端部を受ける受容部38を
形成する。点火管36はその他端部で、ばね付き盤42内に
形成された中心配置キャップ40に受容される。ばね付き
盤42は、ハウジング12の管状部分18内にその長手軸線を
横断して配置され、隔壁30ｃの半分を形成する（すなわ
ち半隔壁42）。隔壁30ｃは管状部分18を、第１の隔室32
及び第２の隔室34のそれぞれに分離する。
【００２３】第１の点火管36の内部には、粒子状の点火
材料（すなわち花火材料）44と、中心に位置する伸長形
信管（すなわち伝播コード）46とを収容する。信管46は
その一端部で、保持クリップ48により所定位置に固定保
持される。保持クリップ48は点火管36内に押し嵌めされ
る。信管46の上記端部は、保持クリップ48をわずかに超
えて端板20方向に延びる。信管46の他端部は、半隔壁
（盤）42の穴50を通って起爆装置30の第２ハウジング部
30ｂ内に延び、ハウジング12の閉鎖端16の内側にある中
心凹部54内に設置された自動点火装置52に近接して配置
される。
【００２４】起爆装置の第２ハウジング部30ｂは隔室34
内に配置され、図４に示したように、鉄又は他の適材か
らなる穿孔付きの伸長形管状部56を備え、すなわち第２
の点火管56として機能する。点火管56の軸線は点火管36
と同様に、共通の長手軸線31に一致する。例えばアルミ
ニウムメッキ炭素鋼又は他の適材からなるばね付き保持
盤58は、隔壁30ｃの半分を形成する（すなわち半隔壁5
8）。半隔壁58は他方の半隔壁42に当接して配置され、
図１及び図８に示したように、点火管56の左端部、並び
にハウジング12の第２の隔室34内のガス発生剤及び他の
材料を所定位置に保持する。適当なシール材からなる環
状のＯリング57を、半隔壁42及び58のそれぞれの環状オ
フセットフランジ43及び59の間に配置する。Ｏリング57
は、発生したガスが隔壁30ｃの円形周縁を取り巻いて隔
室32と隔室34との間で流れることを防止する。
【００２５】図１に示したように、ハウジング12の閉鎖
端16に近接して、例えばアルミニウムメッキ炭素鋼又は
他の適材からなるばね付き保持盤60を配置し、この保持
盤60により隔室34の上記閉鎖端においてガス発生剤及び
他の材料を所定位置に保持する。保持盤60の中心は、ハ
ウジング12の管状部分18の内方に延びるフランジ部とな
っており、点火管56の右端部の受容部62を形成する。こ
きとき信管46は、点火管56の右端部を超えて延びるとと
もに、自動点火装置52からはわずかに離間して位置す
る。
【００２６】自動点火装置52は自動点火粒剤66を収容し
ており、例えばアダムス(Adams) 他に対する米国特許第
4561675号に開示された自動点火装置と同様のものであ
る。粒剤66は、膨張装置10が大火等の高い周囲温度にさ
らされたとき、隔室32, 34内に配備したガス発生剤が 1
77℃(350°Ｆ) の温度領域で作動するように、発火可能
であることを特徴とする。これは、自動点火装置を持た
ない場合に花火材料に点火するに要する 343℃(650°
Ｆ) の温度領域に取って代わるものである。そしてこの
ために、膨張装置10のハウジング12にアルミニウムを使
用することが可能となっている。アルミニウムは、 343
℃(650°Ｆ) ではなく 177℃(350°Ｆ) で生じる自動点
火内部圧力を収容するのに十分な強度を備えている。ハ
ウジング12は、重量低減のためにアルミニウムからなる
ことが好ましいのである。
【００２７】ハウジング12の開口端を閉鎖する端板20の
外表面の穴68内には、一般的な電気スキブ70が押し嵌め
される。スキブ70はその位置で、端板20の金属部分に形
成したクリップ72によって保持される。スキブ70は一対
の端末73によって電導線（図示せず）に接続され、電導
線は端板20から外方へ、膨張装置10の点火を起こす電力
源まで延びる。起爆装置30の第１ハウジング部30ａの点
火管36内部には、保持クリップ26と隔壁42との間に、急
速点火しかつ無毒性である要求に適合するあらゆる多様
な化合物からなる花火材料44を収容する。このような適
用に対応する典型的材料は、重量比で25％のホウ素及び
75％の硝酸カリウムからなる粒状混合物である。この花
火材料44は信管46によって点火可能である。
【００２８】点火管36は、花火材料44の燃焼によって生
じた膨張ガスを解放するために、複数の穿孔（すなわち
排出口）74を備える。例えばアルミニウムや他の破裂可
能な適材からなる感圧破裂式金属箔76を、点火管36の伸
長外壁に密着させる。金属箔76は、穿孔付き点火管36内
の粒状花火材料44を保持する役割と、点火時に花火材料
44の燃焼の結果として生じる高温ガスが、膨張装置の隔
室32内に配備したガス発生剤に行き渡るに十分な圧力を
確実に備える役割とを果たす。
【００２９】膨張装置の第１の隔室32は、点火管36を直
接取り囲んで、伸長形かつほぼ環状の燃焼室78を備え
る。燃焼室78は、例えば軟鋼や他の適材からなる包囲形
多孔管（すなわちバスケット）80の内部に形成される。
バスケット80は、保持盤26及び隔壁42のそれぞれに設け
たクリンプ82及び84によって、点火管36及びハウジング
12の管状部分18に対して同心に配置される。ガスは多孔
バスケット80の壁面の穿孔群86を通って、燃焼室78か
ら、多孔バスケット80とハウジング12の管状部分18の隣
接する内壁面との間の空間へ流入する。この空間は発生
ガスの冷却及び濾過組体88を収容する。
【００３０】冷却及び濾過組体88はその断面がほぼ環状
であり、例えば（限定はしないが）、バスケット80に隣
接する最も内側の層から始めて、２層のニッケルメッキ
炭素又はステンレス鋼の30目スクリーン、次に80×700
目又は50×250 目のステンレス鋼もしくは40×180 目の
ニッケルメッキ炭素等の金属フィルタ、次に１層の２mm
（0.080 インチ) 厚のセラミック濾過紙、そして最後に
２層のニッケルメッキ炭素又はステンレス鋼の30目スク
リーンを含む。さらに、ニッケルメッキ炭素又はステン
レス鋼の５目スクリーンからなる層90を、生成ガスの自
由通路となる穴群92の周囲に空間を許容するために、管
状部分18の内壁に近接して配設してもよい。しかしなが
ら、本発明よれば、冷却及び濾過組体88は、冷却及び濾
過部材の上記以外のあらゆる適切な配置を収容すること
ができる。燃焼室78内の多孔バスケット80の内壁に近接
して、２〜３層のニッケルメッキ炭素又はステンレス鋼
の30目冷却スクリーン91もしくは他の適切な冷却及び濾
過スクリーン材を配置してもよい。
【００３１】ハウジング12の管状部分18の外周上に膨張
装置の隔室32の全長にわたり、生成ガスを燃焼室78から
そこに適切に固着したエアバッグ（図示せず）内へ放出
するための複数の穴群92を、適当に離間して配設する。
ハウジング12の管状部分18の内壁には、そこに気密周囲
シールを設けるために、例えば熱硬化性接着剤によって
接着されるアルミニウム箔又は他の適材からなる層94を
被覆する。層94は燃焼室78内で発生するガスにより破裂
可能である。穴群92は、ハウジング12の外周面の半分よ
りも多少小さい範囲に設置してもよい。
【００３２】燃焼室78の内部には、前述のアダムス他に
対する米国特許第 4547342号に開示されるような、ガス
発生剤の多数の錠剤96からなる固形花火材料の可燃性ガ
ス発生装薬を配置する。このガス発生剤は、燃焼速度、
無毒性、及び燃焼温度の要求に適合する多数の化合物の
１つである。利用可能な１つの化合物は、シュナイター
(Schneiter) 他に対する米国特許第 4203787号に開示さ
れる。有利に利用可能な他の化合物は、ショウ(Shaw)に
対する米国特許第 4369079号に開示される。
【００３３】起爆装置／隔壁組体30の第２ハウジング部
30ｂの点火管56内部には、半隔壁58とハウジング12の閉
鎖端16に配置した保持盤60との間に、花火材料98を収容
する。花火材料98は信管46によって点火可能である。信
管46は前述のように花火材料44にも共通のものである。
本発明によれば、花火材料98は、信管46から放射状に外
方へ向かう燃焼速度が、粒状化合物の花火材料44の同様
の燃焼速度よりも遅いものに選定される。花火材料98の
外方向への所望の遅い燃焼速度は、花火材料44に使用し
たものとは異なる化学組成を有する材料を使うことによ
って達成が予想される。この方法を用いる場合、花火材
料98は花火材料44と同様に粒状化合物からなってもよ
い。また、花火材料98の外方向への所望の遅い燃焼速度
は、その物理的寸法を増大させるとともにより大きな燃
焼領域を与えてゆっくりと消滅させることによっても、
その達成が予想される。したがって花火材料98は、花火
材料44と同じ化学組成を有してもよいが、この場合例え
ば錠剤又は撚り線形状にすることが好ましい。また所望
とあらば、花火材料98の化学組成を花火材料44とは異な
るものとし、かつ広い燃焼領域を有した大きな寸法のも
のとしてもよい。図１において、花火材料98は撚り線形
状のものとして示される。各花火材料44, 98の双方に同
じ化合物を使用する有利点は、膨張装置の隔室32及び34
の双方に配置したガス発生剤が同じ強さで点火されるこ
とにある。実際のところ点火管56内の花火材料98は、点
火管36内の花火材料44よりもゆっくりと放射状に外方向
へ燃焼する。
【００３４】点火管56は点火管36と同様に、内部の花火
材料98の燃焼によって生じる膨張ガスを放出するため
に、多数の排出口（すなわち穿孔）99を備える。アルミ
ニウム又は他の適切な破裂材料からなる感圧破裂式金属
箔100 を、点火管56の伸長外壁に密着させる。金属箔10
0 は、穿孔付き点火管56内の花火材料を保持する役割
と、点火時に花火材料98の燃焼によって生じる高温ガス
が、膨張装置の隔室34内に配備したガス発生剤に行き渡
るに十分な圧力を確実に備える役割とを果たす。
【００３５】膨張装置の第２の隔室34は、点火管56を直
接取り囲んで、伸長形かつほぼ環状の燃焼室102 を備え
る。燃焼室102 は、例えば軟鋼や他の適材からなる包囲
形多孔管（すなわちバスケット)104の内部に形成され
る。バスケット104 は、保持盤58及び60のそれぞれに設
けたクリンプ106 及び108 によって、点火管56及びハウ
ジング12の管状部分18に対して同心に配置される。ガス
は多孔バスケット104 の壁面の穿孔群110 を通って、燃
焼室102 から、多孔バスケット104 とハウジング12の管
状部分18の隣接する内壁面との間の空間へ流入する。こ
の空間は発生ガスの冷却及び濾過組体112 を収容する。
【００３６】冷却及び濾過組体112 はその断面がほぼ環
状であり、例えば（限定はしないが）、バスケット104
に隣接する最も内側の層から始めて、２層のニッケルメ
ッキ炭素又はステンレス鋼の30目スクリーン、次に80×
700 目又は50×250 目のステンレス鋼もしくは40×180
目のニッケルメッキ炭素等の金属フィルタ、次に１層の
２mm（0.080 インチ) 厚のセラミック濾過紙、そして最
後に２層のニッケルメッキ炭素又はステンレス鋼の30目
スクリーンを含む。さらに、ニッケルメッキ炭素又はス
テンレス鋼の５目スクリーンからなる層113 を、生成ガ
スの自由通路となる穴群116 の周囲に空間を許容するた
めに、管状部分18の内壁に近接して配設してもよい。本
発明によれば、冷却及び濾過組体112 は、冷却及び濾過
部材の上記以外の適切な配置を収容することができる。
燃焼室102 内の多孔バスケット104 の内壁に近接して、
２〜３層のニッケルメッキ炭素又はステンレス鋼の30目
冷却スクリーン114 もしくは他の適切な冷却及び濾過ス
クリーン材を配置してもよい。
【００３７】ハウジング12の管状部分18の外周上には膨
張装置の隔室34の全長にわたり、生成ガスを燃焼室102
からそこに適切に固着したエアバッグ（図示せず）内へ
放出するための複数の穴群116 を、適当に離間して配設
する。このエアバッグは、好ましくは（必須ではない
が）、隔室32からガスが流入するエアバッグと同じもの
である。隔室34に近接した管状部分18の内壁には、そこ
に気密周囲シールを設けるために、例えば熱硬化性接着
剤によって接着されるアルミニウム箔又は他の適材から
なる層118 を被覆する。層118 は燃焼室102 内で発生す
るガスにより破裂可能である。穴群116 は、穴群92と同
じ寸法であってもよく、また同様にハウジング12の外周
面の半分よりも多少小さい範囲に設置してもよい。
【００３８】燃焼室102 の内部には、可燃性ガス発生剤
の複数のウエハ120 からなる固形花火材料の可燃性ガス
発生装薬を配置する。複数のウエハ120 は相互に離間し
て並列に配置される。ウエハ120 は座金形状を有し、そ
の内径及び外径はそれぞれ燃焼室102 の内径及び外径と
ほぼ同一である。すなわち、ウエハ120 は、燃焼室102
の放射面における横断面形状と実質的に同一形状を有す
る。図１に示したように、点火管56はウエハ120 の中心
穴を貫通する。
【００３９】典型的にウエハ120 は、長さが5.１mm（0.
20インチ) 、外径が33.0〜50.8mm（1.３〜2.０イン
チ）、中心穴の径が6.４〜12.7mm（0.25〜0.50インチ)
である。中心穴の径は点火管56の外径に実質的に等しく
（わずかに大きい）、これによりウエハ120 は、点火管
56から放射状に外方向へ広がり、燃焼室102 を効果的に
満たす。ウエハ120 は、好ましくは65％〜80％もしくは
それ以上の体積充填密度をもたらすために、積重させて
もよい。
【００４０】複数の網目付圧縮性クッション部材122
を、各ウエハ120 の間に交互式に配置し、そこで圧縮す
るようにしてもよい。ウエハ120 と同様に、クッション
部材122 は点火管56の装着を可能にする中心穴を備え、
またウエハ120 の内径及び外径にそれぞれほぼ等しい内
径及び外径を備える。クッション部材122 は、例えば20
〜50目ワイヤスクリーン等のスクリーン又は他の適切な
網目材料からなる。クッション部材122 は、クッション
効果をもたらすために波形に加工してもよい。このよう
に加工したクッション部材122 の厚さは、加工しないス
クリーンの約1.５倍〜５倍である。ウエハ120 とクッシ
ョン部材122 との交互配列は、燃焼室102内で保持盤58,
60間に圧縮保持される。
【００４１】本発明は、ガス発生剤のいかなる特定の化
学組成又は物理形状にも限定されるものではない。しか
しながら、本発明の特徴は、膨張装置10における生成ガ
スの圧力−時間曲線の勾配、すなわち膨張装置の各隔室
32及び34における総合ガス圧力の対時間出力が、同じ又
は類似の化学組成でありながら圧力上昇速度を制御する
ために異なる寸法をそれぞれ有したガス発生用の錠剤96
及びウエハ120 を使用することにより制御される点にあ
る。これは前述したような起爆装置の第１ハウジング部
に関するガス発生速度の遅速原理と同じ原理を利用す
る。その結果、Ｓ字曲線の形状は、隔室32内でのガス発
生速度に対して隔室34内でのガス発生速度を遅らせるこ
の方法により、完全に制御される。
【００４２】ガス発生燃焼室78及び102 の各々に対する
膨張装置10の作動は、起爆装置30の電気スキブ70の端末
73に接続した導線を通して、衝突センサ（図示せず）か
らの電気信号によって開始する。このようにして励起さ
れると、スキブ70は信管46を燃焼させ、信管46は、点火
管36内の粒状花火材料44及び点火管56内の撚り線状花火
材料98を同時に発火させる。
【００４３】粒状花火材料44の外方への放射状急速燃焼
によって生じたガスは、その圧力が膨張装置の隔室32の
燃焼室78内の多数の錠剤96又は他のガス発生剤に十分浸
透するまで上昇した後、点火管36の壁面に設けた穿孔群
74を通りその上の破裂可能な金属箔76を押し破って噴出
する。この結果生じる錠剤96の発火及び燃焼は膨張ガス
を放出し、膨張ガスはこれを冷却しかつこれから残留粒
子を除去するスクリーン91を通って流れ、そして多孔バ
スケット80の穿孔群86を通って燃焼室78から流出する。
膨張ガスはその後冷却かつ残留粒子除去用の濾過組体88
を通過し、アルミニウム箔94を押し破り、ハウジング12
の管状部分18に設けた穴群92を通って膨張装置10から噴
出し、ハウジング12に連結した膨張すべきエアバッグ
（図示せず）内に流入する。このようなガスの流れによ
り、エアバッグは不適当な姿勢の子供を傷害を与えるこ
となく穏やかに押しやるように最初はゆっくり展開す
る。
【００４４】前述したように、スキブ70の励起により、
点火管56内の花火材料98の発火及び燃焼は、点火管36内
の花火材料44の発火及び燃焼と同時に起こる。花火材料
98の燃焼は、点火管36内の粒状花火材料44と同様に放射
状に外方へ向かうが、その燃焼速度は花火材料98が撚り
線状であるためにより遅くなっている。点火管56内で発
生するガスが、点火管56の穿孔群99を通ってその上の破
裂可能な金属箔100 を押し破り、そして膨張装置の隔室
34のバスケット104 内に配置したガス発生ウエハ列120
に浸透しかつこれを発火させるに充分な圧力になるまで
には、比較的長時間を要する。したがって、広い隔室34
内のガス発生剤120 は、狭い隔室32内のガス発生剤96が
発火した後まで点火されない。典型的にこの遅延は20ミ
リ秒程度のものである。このような遅延の存続時間は、
前述のように、隔室32及び34内のガス発生剤の相対的物
理寸法及び燃焼領域の選定、並びにそれぞれのガス発生
剤に対する異なる化学組成の選定より、制限内で所望に
より変更できる。
【００４５】隔室34内でのガス発生ウエハ120 の燃焼
は、隔室32内でのガス発生錠剤96の燃焼と同様に、膨張
ガスを放出する。この膨張ガスは冷却及び残留粒子一部
除去用のスクリーン114 を通って流れる。その後膨張ガ
スは、バスケット104 の穿孔群110 及び濾過組体112 を
通って燃焼室102 から流出する。濾過組体112 は膨張ガ
スを冷却してこれから残留粒子を除去し、その後この膨
張ガスはアルミニウム箔118 を押し破り、ハウジング12
の管状部分18の壁面に設けた穴群116 を通って膨張装置
10から噴出し、エアバッグ（図示せず）内に流入する。
エアバッグへのこのガス流入は、膨張装置10の隔室32内
でのガス発生剤96の燃焼により生じたものよりも大容量
であり、着座した全乗客を保護するためにエアバッグを
急速に膨張させる。
【００４６】図４〜図７に示したように、隔壁30ｃを形
成する盤42及び58には、その対向面に圧力均衡を生じさ
せ、これにより多孔バスケット80及び84の内壁面のそれ
ぞれに近接した冷却及び濾過スクリーン91及び114 が過
度の圧力上昇により圧搾されることを防止するために、
相互に直列に並ぶ複数の穿孔群132 及び134 を設ける。
スクリーン91及び114 のこうした圧搾は、残留粒子を含
んだ生成ガスが通過するバイパス通路を形成しがちであ
り、その結果エアバッグに流入する膨張ガスが望ましく
ない非許容量の残留粒子を含んで汚れてしまうことにな
る。
【００４７】図９によれば、１段式乗客用膨張装置の圧
力−時間性能のグラフ124 が示される。この場合の完全
膨張に至る圧力上昇値126 は、約60ミリ秒において約4.
５×105Pa(65psig) で示される。このような膨張装置に
おいては、わずか20ミリ秒の間に圧力が約2.４×105Pa
(35psig) に達する。このような急速な初期圧力上昇を
減速して、エアバッグ展開時に幼児や非適正姿勢の乗客
への傷害を回避するとともに、完全膨張をやはり約60ミ
リ秒で達成するようにするために、本発明による２室式
膨張装置10が提供される。本装置では、第１の隔室32内
のガス発生剤96がまず最初に発火し、所定時間後に、第
２の隔室34内のガス発生剤120 が発火する。
【００４８】グラフ128 及び130 で示した膨張装置の圧
力−時間性能は、起爆装置30の点火管56にホウ素錠剤及
び撚り線状花火材料をそれぞれ使用し、点火管36には粒
剤を使用し、全ての点火剤を同じ又は類似の成分とした
場合に達成されるものである。グラフ128 及び130 は各
々前述のようにＳ字曲線の媒介変数を明示する。すなわ
ち、グラフ130 の初期圧力上昇はグラフ128 よりもゆる
やかであり、グラフ128 及び130 の圧力上昇はいずれも
グラフ124 よりゆるやかである。グラフ128 及び130 に
おいては、点火後20ミリ秒で圧力はそれぞれ約1.４×10
5Pa(20psig) 及び約0.８×105Pa(12psig) である。した
がって、いずれの場合もエアバッグは、グラフ124 の場
合（2.４×105Pa の初圧）よりも初期においてゆっくり
と展開し、さらにグラフ130 の場合はグラフ128 の場合
よりもゆっくりと展開する。
【００４９】本発明による２室式膨張装置10は、広範囲
の性能変更を提供する。前述のように、点火管56内の第
２の点火材料の燃焼速度は２つの方法、すなわち１つは
異なる速度で燃焼する異なる化学組成のものを使うこと
により、もう１つは点火材料の寸法を増大してより大き
な燃焼領域を与え、より遅い速度で消耗するようにさせ
ることにより、得ることができる。後者の方法を採用す
る場合には、点火管36及び56の点火材料が同じ又は類似
の化合物からなるときに、膨張装置の隔室32及び34の双
方においてガス発生剤96及び98が同じ強さで発火すると
いう利点がある。さらにまた、圧力−時間曲線は、圧力
上昇速度を制御するために異なる寸法のガス発生錠剤96
及びウエハ120 を使用することにより制御可能である。
これはガス発生速度の遅速に対する前述の原理と同じ原
理を利用する。したがって、Ｓ字曲線の形状は、この遅
延方法によって完全に制御することができる。
【００５０】一例として（限定せず）、膨張装置10の各
隔室32及び34内のガス発生剤の成分は、アジ化ナトリウ
ム68％、二硫化モリブデン30％、及び硫黄２％からな
り、このとき隔室32のガス発生剤は錠剤でかつ隔室34の
ガス発生剤はウエハ状である。また、点火管36及び56の
点火材料の成分は硝酸バークリウム（BKNO3)であり、こ
のとき点火管36内の材料は粒状でかつ点火管56内の材料
は撚り線状である。本発明で使用可能な異なる成分から
なる典型的な点火材料としては、点火管36内に硝酸バー
クリウムの粒剤を、点火管56内にニトロセルロース及び
黒色火薬の撚り線状混合物を備える。
【００５１】
【発明の効果】上記のように、本発明によれば改良型の
２室式エアバッグ膨張装置が提供される。この膨張装置
は、自動車の乗客側に使用する場合に顕著な有益性を呈
示する放射状構造からなり、最初は不適当な姿勢の子供
を穏やかに押しやるためにエアバッグをゆっくりと展開
させ、続いて着座した全乗客を保護するためにエアバッ
グを急速膨張させるように、エアバッグ内へ制御された
放出ガスを供給することができる。
【００５２】本発明は、２室の双方が１つの電気スキブ
によって同時に作動する点で類のないものである。遅延
及び遅延の長さは、２室の各々に配置した点火材料の成
分及び形状に応じて得られる。これらの点火材料は１つ
のスキブによって励起される１つの信管により起爆す
る。このような配置は、追加スキブの配備コスト及び付
属電気回路網を排除する。さらに本発明は、点火システ
ムにおける２連スキブ形式や他の機械式、電気式、又は
花火材料式発火遅延システムが有する故障の数を減少さ
せる。
【００５３】本発明に関する上記の詳細な説明により、
本発明がその精神にもとることなく修正しうることは当
業者にとって自明となろう。すなわち本発明の範囲は、
図面及び上記に示した特定の実施態様に限定されるもの
ではない。本発明の範囲は、添付の各請求項及びそれと
同等のものによって定められるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による乗客用２段膨張装置の縦断面を示
す斜視図である。
【図２】図１の膨張装置の線２−２による横断面図であ
る。
【図３】図１の膨張装置の線３−３による横断面図であ
る。
【図４】図１の膨張装置の第１段隔壁／点火管組体及び
第２段点火管を示す部分断面側面図である。
【図５】第１段点火管及び結合した半隔壁を示す側面図
である。。
【図６】第１段半隔壁／点火管組体及び第２段半隔壁を
示す側面図である。
【図７】図６の線７−７に沿った横断面図である。
【図８】図１の膨張装置の組体をそのハウジングを除い
て示す部分断面図である。
【図９】典型的な１段膨張装置と本発明の２つの実施例
による２段膨張装置との圧力−時間性能の比較グラフで
あり、ホウ素剤及び他の標準的花火材料からなる点火材
料を使用した実施例を供に示す。
【図１０】従来技術における典型的な自動車用エアバッ
グ膨張装置の圧力−時間比較を示す図である。
【符号の説明】
10…膨張装置 12…ハウジング 18…管状部分 20…端板 30…起爆装置 30ｃ…隔壁 32…第１の隔室 34…第２の隔室 36…第１の点火管 44…粒状花火材料 46…信管 52…自動点火装置 56…第２の点火管 70…スキブ 78,102…燃焼室 88,112…冷却及び濾過組体 96…ガス発生錠剤 98…撚り線状花火材料 120 …ガス発生ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スコット アール．アンダーソン アメリカ合衆国，ユタ 84075，シラキュ ース，ウエスト 2040 サウス 1215

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 伸長形のハウジング、 該ハウジングの長さ方向中間位置で該ハウジング内に配
    置された穴付きの隔壁、 前記ハウジング内で一方が前記隔壁の一側に、他方が前
    記隔壁の他側に配置されて直列関係に延びる第１及び第
    ２のガス発生装薬からなり、前記ハウジング内に収容さ
    れる花火式ガス発生体、及び前記第１及び第２のガス発
    生装薬を発火させるためにこれらのそれぞれに連係し、
    かつ各々が共通の長手軸線を有するとともに内部に点火
    材料を収容した第１及び第２の点火管であって、該第２
    の点火管に収容された点火材料が該第１の点火管に収容
    された点火材料と異なる速度で燃焼するようにした第１
    及び第２の点火管と、前記隔壁の穴及び前記各点火管を
    通して延設され、前記点火管の前記共通の長手軸線と実
    質的同空間に配置される伸長形の信管と、該信管の一部
    に隣接して配置され、点火時に該信管の作動を励起する
    ことにより前記第１及び第２の点火管のそれぞれに収容
    した前記点火材料を実質的同時に発火させる単体のスキ
    ブとを備え、前記ハウジングに収容される起爆手段、を
    具備してなる膨張装置。
  2. 【請求項２】 前記第１のガス発生装薬は錠剤状の花火
    材料からなり、前記第２のガス発生装薬は並列配置した
    ウエハ状の花火材料からなる請求項１記載の膨張装置。
  3. 【請求項３】 前記第２の点火管内の点火材料の化学組
    成が、前記第１の点火管内の点火材料の燃焼速度よりも
    遅い速度で燃焼するように選定される請求項２記載の膨
    張装置。
  4. 【請求項４】 前記第１の点火管内の点火材料は粒状で
    あり、前記第２の点火管内の点火材料は撚り線状である
    請求項２記載の膨張装置。
  5. 【請求項５】 前記第１の点火管内の粒状点火材料と前
    記第２の点火管内の撚り線状点火材料との化学組成が実
    質的に同一である請求項４記載の膨張装置。
  6. 【請求項６】 前記第１及び第２の点火管は各々実質的
    に同一径である請求項４記載の膨張装置。
  7. 【請求項７】 膨張装置が異常な高温にさらされたとき
    に膨張装置を作動させるための自動点火装置をさらに具
    備し、該自動点火装置を前記ハウジングの一端で前記点
    火管の長手軸線上に形成した凹部内に配置するととも
    に、前記スキブを前記ハウジングの他端に配置し、前記
    信管が、その一端を前記スキブにかつ他端を前記自動点
    火装置にそれぞれ近接して配置しつつ、前記第１及び第
    ２の点火管並びに前記隔壁を通って延びる、請求項６記
    載の膨張装置。
  8. 【請求項８】 内部に第１及び第２のガス発生隔室を形
    成するために少なくとも１つの穴付きの隔壁を備えた管
    状部分を有する伸長形ハウジング、 前記管状部分の開口端である第１端部と閉鎖端でかつ前
    記管状部分に一体的に形成される第２端部、 前記管状部分の前記第１端部を閉鎖する閉鎖手段、 前記第１及び第２のガス発生隔室内のそれぞれに収容し
    た第１及び第２のガス発生手段、及び前記第１及び第２
    のガス発生手段を発火させるためにこれらのそれぞれに
    連係し、かつ各々が共通の長手軸線を有するとともに内
    部に点火材料を収容した第１及び第２の点火管であっ
    て、前記第２の点火管に収容された点火材料が前記第１
    の点火管に収容された点火材料と異なる速度で燃焼する
    ようにした第１及び第２の点火管と、前記隔壁の穴及び
    前記各点火管を通して延設され、前記点火管の前記共通
    の長手軸線と実質的同空間に配置される伸長形の信管
    と、該信管の一部に近接して配置され、点火時に前記第
    １及び第２の点火管のそれぞれに収容した点火材料を実
    質的同時に発火させる単体のスキブとを備え、前記ハウ
    ジングに収容される起爆手段、を具備する、車両用膨張
    式抑制クッションを膨張させる２段式ガス発生装置であ
    って、前記管状部分は発生したガスを前記第１及び第２
    の隔室の各々から車両用膨張式抑制クッションへ案内す
    るための開口手段を備える、２段式ガス発生装置。
  9. 【請求項９】 前記第１及び第２の点火管は各々実質的
    に同一径である請求項８記載の２段式ガス発生装置。
  10. 【請求項10】 前記管状部分の前記第１端部を閉鎖する
    前記閉鎖手段は、前記管状部分の前記第１端部に慣性溶
    接される板部材からなる請求項８記載の２段式ガス発生
    装置。
  11. 【請求項11】 前記管状部分内に設けた隔壁は、前記第
    ２のガス発生隔室が前記第１のガス発生隔室よりも長く
    なるように配置される請求項８記載の２段式ガス発生装
    置。
  12. 【請求項12】 前記点火管の各々はその壁面に複数の排
    出口を備え、さらに、点火管内での点火材料の発火及び
    燃焼によって生じた高温ガスが前記伸長形ハウジングの
    第１及び第２の隔室内の第１及び第２のガス発生手段に
    確実に行き渡るようにするために、前記点火管の各々の
    伸長外壁面を密封する感圧破裂式カバーを備える、請求
    項８記載の２段式ガス発生装置。
  13. 【請求項13】 前記ハウジングの管状部分の第２端部は
    内側に凹部を備え、さらに、ガス発生装置が異常な高温
    にさらされたときにガス発生装置を作動させる自動点火
    装置を備え、該自動点火装置を前記ハウジングの管状部
    分の第２端部に設けた前記凹部内に配置するとともに、
    前記スキブを前記管状部分の第１端部の前記閉鎖手段内
    に配置し、前記伸長形信管が、その一端を前記スキブに
    かつ他端を前記自動点火装置にそれぞれ近接して配置し
    つつ前記隔壁及び前記点火管を通って延びる、請求項11
    記載の２段式ガス発生装置。
  14. 【請求項14】 前記第１及び第２のガス発生隔室内に、
    前記ハウジングの管状部分の内壁を密封するために、そ
    れぞれ第１及び第２の箔状密封手段を備え、該第１及び
    第２の箔状密封手段と前記第１及び第２のガス発生手段
    との間にそれぞれ個別に環状の濾過手段をさらに備え
    た、請求項12記載の２段式ガス発生装置。
  15. 【請求項15】 共通の長手軸線を有して内部に点火材料
    を収容した第１及び第２の点火管であって、該第２の点
    火管内の点火材料は該第１の点火管内の点火材料と異な
    る速度で燃焼し、前記各点火管は前記共通の長手軸線を
    横断して配置された穴付きの隔壁によって分離され、前
    記各点火管はその内部の点火材料に連通する少なくとも
    １つの排出口を有した側壁を備える、第１及び第２の点
    火管、 該第１及び第２の点火管の各々の排出口に対する感圧破
    裂式カバー手段、 前記隔壁の穴及び前記各点火管を通って延び、該点火管
    の共通の長手軸線に実質的同心に配置される伸長形の信
    管、及び該信管の一部分に近接して配置され、該信管を
    励起する単体のスキブ、を具備してなる、２段式膨張装
    置におけるガス発生手段の起爆装置。
  16. 【請求項16】 前記第１の点火管内の点火材料は粒状で
    あり、前記第２の点火管内の点火材料は撚り線状である
    請求項15記載の起爆装置。
  17. 【請求項17】 前記第１の点火管内の粒状点火材料と前
    記第２の点火管内の撚り線状点火材料との化学組成が実
    質的同一である請求項16記載の起爆装置。
  18. 【請求項18】 前記スキブは、前記第２の点火管から離
    れた方の前記第１の点火管の端部において、前記信管の
    一端に近接して配置される請求項15記載の起爆装置。
  19. 【請求項19】 前記点火管の各々の径が互いに実質的同
    一であり、前記第２の点火管が前記第１の点火管より長
    い、請求項15記載の起爆装置。
  20. 【請求項20】 前記隔壁は前記ハウジング内でそれ自体
    の両側に圧力均衡を生じさせるために複数の穿孔群を備
    える請求項１記載の膨張装置。
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