JPH0764245B2 - 非溶接拡張装置のフィルタ組立体 - Google Patents

非溶接拡張装置のフィルタ組立体

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JPH0764245B2
JPH0764245B2 JP1210783A JP21078389A JPH0764245B2 JP H0764245 B2 JPH0764245 B2 JP H0764245B2 JP 1210783 A JP1210783 A JP 1210783A JP 21078389 A JP21078389 A JP 21078389A JP H0764245 B2 JPH0764245 B2 JP H0764245B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は自動車の受動的拘束安全装置に関し、特に自動
車のエアバッグを拡張せしめるための軽量非溶接火工ガ
ス発生装置に使用するフィルタ組立体に関している。
従来の技術 自動車事故によって多数の人が死傷しており、運転者ま
たは同乗者は自動車事故の場合に前方に投げつけられて
車輌内の剛性表面に衝突する。従って、これらの車輌に
使用する受動的拘束装置について強い要求がある。広く
研究された装置において、例えば自動車が他の車輌と衝
突する場合などの車輌の急速な減速度を検知し、車輌の
内面と乗員との間のバッグの拡張が始動されて運転者ま
たは同乗者と車輌の内面との間の二次的な衝突の発生を
防止する。従ってバッグの拡張は一次的な衝突後の数ミ
リ秒内に行い、乗員が車輌内の剛性表面に二次的に衝突
することを抑止しなければならない。
さらに、衝突の衝撃が完了したら直ちにバッグを収縮す
ることが望ましく、これは膨張したバッグによって乗員
が車輌内に閉じ込められないようにする。バッグを急速
に収縮させることはバッグが不時に膨張した場合でも自
動車を運転する人が拘束される時間が十分に短かく車輌
の制御を失なうことがないようにするために重要であ
る。このような要求を満足するために、始動後約30〜60
ミリ秒でバッグは十分に拡張して乗員を拘束し、約100
ミリ秒で実質的に収縮しなければならないと規定されて
いる。
自動車の運転者を衝突時に保護する受動的拘束装置の問
題点の一つは装置を操縦コラム上に位置決めし配置する
点にある。スタイルと、使用者の好みと、さらに、運転
者の運動と計器パネルに対する視界を妨げないこととに
よって車輌の操縦動力学特性を劣化しないために、拘束
装置はできるだけ便利にしかも有効に所期の保護機能を
達成するように配置することが望ましい。さらに、この
拘束装置の拡張装置は著しく短時間に比較的大量のガス
を発生させるものであるから車輌内での使用時のみでな
く、保管、装着、交換、修理などの場合に安全性が要求
される。
さらに、運転者側、すなわち操向ホイールに配置すると
きの特定の場合として軽量の拡張装置の設備と利用と
が、いくつかの理由から重要である。第１に操向ホイー
ルは操向コラムの端部に片持梁位置にある。従って操向
ホイールの重量が過大であると路面（例えば突起また凹
所による）からの衝撃による垂直加速度によって操向コ
ラムが過度に撓み、操縦を困難としないまでも品質が劣
化する。第２に、スタイル、運転者の視界などの理由で
拡張装置が操向コラムの中心線に非対称に配置される場
合には装置の重量が過大であると操向ホイールの回転ト
ルクに影響が生じて、操向装置の回転特性が劣化し、運
転状態によっては運転者の制御特性を劣化せしめ、異常
または望ましくない操向感覚を運転者に与える。
近年自動車の燃料消費量節減のために重量軽減が要求さ
れており、軽量の拡張装置が要求されている。特に、拡
張装置が車輌の操向ホイールに装着されて運転者を衝突
時に保護する場合に重要である。この位置に軽量の拡張
装置を装着することは操向ホイールと操向コラムとの重
量節減を可能とし、同時に車輌の操向性能を改善する。
近年開発された拡張装置にはアルミニュームのケーシン
グを使用するものがある。自動車のエアバッグ拡張装置
の構造にアルミニュームなどの軽量材料を使用すると、
この材料で形成された急速接続素子を形成する技術と、
拡張サイクル時に装置が加圧されるときそれら素子間に
構造的封止を確保する技術とを開発する点に問題があ
る。
上述のように、自動車の運転者や同乗者の前方で拡張し
て操向ホイール、計器板などの車輌内部表面に対する衝
撃を緩和する装置について各種の従来技術がある。通
常、この装置は最初の衝突の衝撃に応答する慣性スイッ
チによって始動する。慣性スイッチは畳まれたバッグを
急速に拡張せしめて運転者や同乗者の前方の保護位置と
する。
拡張用ガスは通常圧縮空気または圧縮ガス源から供給さ
れる。例えば米国特許第3,411,808号、第3,413,013号な
どの多数の衝突抑制技術分野の文献がある。米国特許第
3,880,447号、第4,068,862号、第4,711,466号、第4,54
7,342号、第4,561,675号、第4,722,551号などにおいて
はバッグの拡張は火工推進剤組成物に点火して生成した
ガス状燃焼生成物を直接に指向することによって行う。
上述第１の技術はエアバッグを拡張させるために非常に
高圧のガスを貯蔵して衝撃が検知されたとき直ちにバッ
グ内にガスを放出する貯槽を必要とする。車輌の乗員抑
制用バッグを拡張せしめるに十分な量のガスを得るため
420kg/cm2（3000psi）以上の圧力が必要である。車輌乗
員の安全を確保するために貯槽を短時間で開くために、
爆発性装置が使用されてダイアフラムを破砕し、または
貯槽の構造部分を切断する。爆発性装置は爆発による破
片の問題など本質的に安全性に問題があり、爆発による
高い音が乗員室に到達するという問題もある。爆発物を
自動車に搭載しているという心理的問題もある。
エアバッグを拡張させるガスの貯槽も問題があり、バッ
グの拡張の初期で圧力が最大で貯槽内のガスが減少する
に伴って圧力が減少する。このエアバッグの圧力／時間
特性は価格と信頼性とに関して適切に制御することが困
難である。この圧力ガス技術は微細なガス洩れがあって
も長時間内にすべてのガスが失われて衝突時に装置が作
動しないことがある。
さらに、ガスが高圧の貯蔵状態からバッグ内の大気圧付
近まで膨張するときに断熱的に冷却することによって有
効ガス容積が減少する。冷却のためにガスの貯蔵容積を
著しく大としなければならないという問題もある。
上述第２の技術は貯蔵された急速燃焼推進剤組成物を有
する火工ガス発生機を使用し大量の火工ガス状生成物を
発生し膨張可能なバッグに指向する。十分に低温の燃焼
ガスを発生し車輌の乗員に危険を及ぼすことなく直接に
バッグに指向可能とする組成物も知られている。高温の
燃焼生成物を発生する装置ではバッグに導入する以前に
冷却する必要がある。
ガス発生機または膨張装置として可燃性の固体燃料ガス
発生組成物を使用して衝突保護を行うものはエアバッグ
装置として公知である。このガス発生機の一般的特徴は
（ａ）外側金属ハウジング、（ｂ）ハウジング内に配置
されたガス発生組成物、（ｃ）膨張装置から離れた位置
に設けたセンサの受けた信号に応答してガス発生剤に点
火する手段と、（ｄ）発生機ハウジングに限定される複
数のガス排出オリフィスと推進剤組成物との間に位置し
てガスを濾過し冷却する手段とを含む。
この形式のガス発生機の一つとして溶接された外側ケー
シング、すなわちハウジング構造によって限定される環
状の燃焼室を含む。燃焼室は破砕可能の容器すなわちカ
ートリッジを囲み、カートリッジは水密的に封止されて
環状のフィルタ組立体で囲まれたペレット状の固体ガス
発生剤を収容する。さらに、中央点火区域と燃焼室を囲
んで隣接するトロイド状のフィルタ室とがある。内側ケ
ーシングすなわちハウジング構造が破砕可能容器を密接
包囲、支持関係で配置され、内側ケーシングは一端付近
に等間隔の周縁ポートすなわちオリフィスを有するシリ
ンダとして形成される。オリフィスは出口孔を構成し、
燃焼室からのガス流を容易とする。
別法として拡張装置を第１および第２の構造素子、すな
わちシェル、詳細には第１のディフューザシェルと第２
のベースシェルとから構成する。両シェルは鍛造、熱処
理後、機械加工によって両者間に適切な嵌合が得られる
ようにする。第１の構造素子、すなわちディフューザシ
ェルは３つの一体的な同心のシリンダを含む。シリンダ
は拡張装置の内部構造壁を構成し、固体ガス推進剤と点
火手段とフィルタ組立体とを収容する室を限定する。シ
リンダ壁には排出開口、すなわちポートが設けられ、隣
接する室間のおよび拡張装置から出て保護エアバッグ内
経のガス通路となる。
第２の構造素子、すなわちベースシェルは始動装置、例
えば推進剤に点火する電気雷管を備えている。ベースシ
ェルの周縁にはフランジが設けられてエアバックを取付
ける。さらに、ディフューザシェルの同心のシリンダに
対応する同心の３つの接合表面を有する。ディフューザ
シェルの同心のシリンダは対応するベースシェルの同心
の接合表面に例えば慣性溶接などによって接合せしめら
れる。
上述のようにガス濾過装置が上述形式のガス発生機に通
常使用され、ガスを冷却し推進剤の燃焼によって生ずる
粒子状生成物を除去する。上述従来の形式のガス発生機
に使用されたフィルタは通常、各種メッシュの金属フィ
ルタ材料の層、または不活性ファイバの層を収容する一
連の区域または室を含む。フィルタ素子は厚い支持壁に
よって通常中央燃焼室がら隔離され、これによってガス
発生剤の点火、燃焼時に発生する高圧に耐えるようにす
る。壁には複数の開口すなわちポートが設けられ、ガス
はこれを通ってフィルタ区域に入る。適宜のクリップま
たは支持台が複数のフィルタ素子を所定の位置に保持す
る。
ガス発生機はガス発生時に生ずる短時間で大きい熱的お
よび機械的応力に耐えなければならず、従来の自動車用
エアバッグに使用されたものはケーシングその他の構造
部品に厚い鋼を使用し、且つ各部品をねじ、巻締め、溶
接などによって接合している。さらに、慣性溶接、電子
ビーム溶接などの技術も使用されている。
発明が解決しようとする課題 従って、自動車用受動的安全装置の軽量、非溶接拡張機
部分に使用する簡単な容易に装着可能のフィルタ組立体
素子を与え、該拡張機は自動車用エアバッグを約30〜60
ミリ秒で拡張するに十分な量のガス状燃焼生成物を発生
可能とすることが本発明が解決しようとする課題とな
る。
課題を解決するための手段 本発明によれば、火工拡張装置ハウジング部分内にあっ
て作動する自己封止環状フィルタ素子にして、 （ａ）第１および第２のリング状部材であって、該フィ
ルタ素子の環状フレーム手段を形成する形状を有し、少
くとも一方の当該リング状部材は一体に形成されて外方
に且つ他方のリング状部材に向って延長して両リング状
部材間に設定された間隔を維持する少くとも一つのタブ
部材を含み、 （ｂ）該フィルタ素子の環状フレーム手段に支持された
複数のフィルタ手段であって、該フィルタ手段は環状フ
レーム手段の外方環状表面の全周に同心的に配置され、
各フィルタ手段は隣接する一方のフィルタ手段を少くと
も部分的に覆うように位置しており、 該フィルタ素子のハウジング部分に相対的な寸法は、第
１および第２のリング状部材の上方および下方周縁がハ
ウジング部分と当接係合するに適し、該上方および下方
周縁はハウジング部分と組合わされて該火工拡張装置の
作動時にフィルタ素子に生ずる外方に向うフープ応力に
よってフィルタ素子がハウジングの内方部分と自己封止
接触を行う形状となされ、これによって該火工拡張装置
によって発生するガス状燃焼生成物がフィルタ素子をバ
イパスすることが防止され、フィルタ手段内の曲りくね
った通路に強制されたガスの冷却と濾過が行われること
を特徴とするフィルタ素子が提供される。
本発明によれば、フィルタ組立体の各層を通って曲りく
ねったガス経路が形成され、複数の溝孔開口がフィルタ
組立体を貫通延長する。このガス通路はガスを大気温付
近に冷却すると共に実質的にすべての粒子を除去する。
これらの特性は特に重要であり、高温のガスまたは溶融
した粒子が膨張中のエアバッグの内面に衝突してバッグ
が燃焼する危険は防止され、安全装置が致命的な故障を
生ずることはない。
異なるメッシュ寸法の一連の金属スクリーンと不活性セ
ラミックファイバーの一つ以上のパッドとを含む多数の
重なり合うフィルタ層がフィルタのフレームを形成する
第１および第２のリング状部材間に円周的に重なる。従
ってフィルタを第１の内側フレーム部材（燃焼室に隣接
する）から見て、ガス状燃焼生成物の方向すなわち第２
の外側フレーム部材に向う方向に、ガスは内側リング部
材上を、粗い例えば14メッシュの金属スクリーンを含む
スラグフィルタの２重層を通り、第１および第２の環状
フィルタ部材の２つの対応するフランジ部分間のスラグ
フィルタの第２の２重層を通り、微細（100ミクロン）
なスクリーンを通り、次に、商標名Fiberflexなどの不
活性セラミックファイバパッドを通り、第２の100ミク
ロンのスクリーンを通り、その後28メッシュスクリーン
の２重層を通り、該スクリーンはハウジングの内側層に
隣接しておりディフューザの円周方向周縁に沿って等間
隔の複数のポートに当接し、該ポートを通ってガスは該
拡張装置から出る。フィルタ組立体は外側28メッシュ層
を装置の外周縁を囲む環状のフレーム部材に溶接するこ
とによって保持される。
本発明のフィルタ素子の別の重要な特性は、内側および
外側フレーム部材を形成する板金成型品が上方および下
方円周表面に沿って、拡張機ハウジングを形成するディ
フューザと閉鎖板部材との間の内側接触角度より1.5度
だけ大きい角度で外方に延長する形状を有し、拡張機ハ
ウジング内に円形の線接触をフィルタ装置を完全に囲ん
で形成する点にある。これはフィルタ装置と隣接するハ
ウジング部材との間に楔効果を生ずる。
従って本発明のフィルタ装置は燃焼室内で火工組成物の
燃焼時に生ずる外方へのフープ応力を受けたとき、フィ
ルタは外方に押付けられてディフューザと閉鎖板部材と
の間に楔作用を生ずる。これによってフィルタ装置とハ
ウジングの内側壁との間にガス密な封止が形成され、ガ
スは確実にフィルタを通ってから拡張機を出る。すなわ
ち、ガスがフィルタをバイパスして燃焼室から直接に外
に出ることはない。フィルタ組立体は拡張機装置の部品
として自己封止装置として作用する。
作用 本発明によれば単に火工ガス発生生成物の燃焼時に生ず
るガス状燃焼生成物を濾過するのみでなく、拡張機ハウ
ジング内の外周縁を限定する２つの作用を行うフィルタ
組立体素子が得られる。
さらに、本発明は拡張機に生じたガス状燃焼生成物の温
度を該拡張機に作動的に連結された自動車用エアバッグ
に導入される以前に大気温度に近い温度に冷却し、かつ
粒子状物質を実質的に除去するフィルタ組立体素子を与
える。
さらに、本発明は拡張機ハウジングの内部部分に対して
ガス密な封止を該拡張機が作動したときに生ずる外方向
のフープ応力の結果として形成することが可能のエアバ
ッグ用フィルタ組立体素子を与える。
本発明によるフィルタ組立体は自動車用エアバッグ拡張
装置内の推進剤の点火の結果として生ずるガス状燃焼生
成物を濾過するのみでなく、フィルタユニットの内部壁
すなわち拡張装置ハウジング内の推進剤組成物に隣接す
る側が燃焼室の外側限界を限定する。
本発明によるフィルタ組立体と共に使用される軽量非溶
接拡張装置の製造時にフィルタ組立体はドーム状ディフ
ューザ部材の開口内に垂下すればよく、推進剤は環状の
フィルタリングによって形成される燃焼空所内に垂下せ
しめる。ディフューザ部材の開口端は閉鎖板で閉じら
れ、装置は機械的に封止される。望ましくはディフュー
ザ部材の下方リップを閉鎖板部材の外方縁上に拡張成型
する。
従来の市販の拡張機においてガス状燃焼生成物の濾過は
別の区画、すなわち環状の区域で行わてれいるのに対比
して本発明によれば燃焼室の一部を形成しり、付加的な
重量増加の原因となる隔壁または構造壁を必要とせず、
ガスが通過してフィルタ組立体に到達する開口を有す
る。
実 施 例 以下に、図面を引用して本発明の実施例を説明する。第
１図に本発明によるエアバッグ拡張装置10を示す。拡張
装置10は６つの主要素子から成り、単純なロボット組立
作業に適している。すなわち素子は（１）ドーム状ディ
フューザ部材と、（２）ディフューザの開放端を封止し
て拡張装置ハウジングを形成する閉鎖部材と、（３）ハ
ウジング内に配置された火工推進剤組成物、すなわち可
燃性組成物の所定の量と、（４）ハウジング内に配置さ
れ推進剤の外方に隣接して推進剤の燃焼によって生じた
ガス状生成物を冷却し濾過するフィルタ組立体と、
（５）推進剤の燃焼を始発する点火装置と、（６）ディ
フューザの一部の周縁に隣接して閉鎖部材に重なり組立
時に両者間に構造的封止を形成することを補助するリン
グ状部材とを含む。これらの各部品の詳細は後述する。
第１図に示すように拡張装置10のハウジングはドーム状
圧力容器の形状に製造されるが、この形状は拡張装置10
内で推進剤が点火したときなどに生ずる高圧を可能とす
るために最適な形状として公知である。さらに、ドーム
状の形状は従来可能と考えられたものよりも小径の拡張
装置を可能とし、厚肉の内側支持壁を必要とせず、従来
よりも重量の軽減が可能である。
詳細には第１図に、拡張装置ハウジングの第１の（上
方）部分を形成するディフューザ12が示さる。ディフュ
ーザ12は一端がドーム状の屋根部分によって閉じられて
いる。円周壁には複数のディフューザポート14が限定さ
れる。ポート14はディフューザ12の円周的周縁を限定す
る壁部分の周りに等間隔に配置されている。各ディフュ
ーザポート14は拡張装置ハウジング内に位置する燃焼室
とディフューザの壁を通して連通し、後述する環状のフ
ィルタ組立体と連通する。
図示する拡張装置を従来のものに対比すると構造が簡単
で組立が容易である。フィルタ組立体を単にディフュー
ザ12内の所定の位置に挿入し、その後、推進剤をフィル
タの空所に挿入し、図示しない閉鎖部材を挿入してディ
フューザ12と組合わせ、ディフューザのリップを拡大成
形する公知の技術を使用してその上に形成する（第３図
参照）が、詳細は後述する。
ディフューザと閉鎖部材との組立工程は従来技術では両
者を溶接していた。この方法は厚い壁、すなわち支持部
材をハウジング内部に必要とし、高価な時間のかかる各
溶接部に必要とされた溶接検査工程は高価なＸ線検査装
置を必要とし、検査を行う熟練した操作員を必要とし
た。これは本発明によれば不要で、望ましい拡張装置10
の封止には拡大成形として公知の方法が利用され、例え
ば米国特許第2,976,907号明細書（以下907特許という）
などを参照する。
該拡大成形技術は拡張装置10の部品が形成されている金
属のテンパができるだけ高いが過剰な脆性のために拡大
成形工程中に金属亀裂が発生しない程度とするとき最良
の結果が得られることが判った。これは拡張装置10かア
ルミニュームなどの軽量材料から形成され、推進剤の燃
焼時に装置に生ずる力に耐える十分な強度を持つものと
することを可能とする。
907特許に記載されたような拡大成形工程を使用するこ
とにより、加工片に隣接して、すなわちディフューザ12
と閉鎖部材（図示しない）とが重なる区域で各種磁界が
発生する。磁界によって設定される１つ以上の衝撃力
が、ディフューザ12の下方リップに指向され、第１の位
置において外方に拡がる、すなわち閉鎖部材の周縁から
離れるように指向される。この衝撃力の効果はディフュ
ーザのリップを円滑に閉鎖部材の周縁を越えて内方に、
ディフューザ12の残りの円周壁に実質的に180度の角度
をなす第２の位置に強制し、機械的装置によってディフ
ューザのリップを物理的に接触せしめる必要がない。こ
の工程によってディフューザ12とその下方の閉鎖部材と
の間に圧縮封止が形成される。拡大成形技術は従来の溶
接技術より迅速で信頼性が高いから、拡張装置10の組立
には溶接を必要としない。
望ましい拡大成形技術において駆動リング16は２つの拡
張装置素子を封止するときの衝撃力の影響を強化するた
めに使用される。リング16は望ましくは拡張装置ハウジ
ングの製造に使用された材料と同一材料、すなわちアル
ミニューム製とするが、別の軽量、高強度材料、例えば
301ステンレス鋼、ティタニュームなどを拡張装置10を
形成するためにアルミニュームに代替してもよい。駆動
リング16は始めに拡張装置10のドーム状端部上に滑動嵌
合せしめられ、下方に開放端に向って滑動せしめられ、
下方運動はディフューザ12の幅の広い下方リップが抑止
する。
拡大成形装置（図示しない）によって生ずる磁界がこれ
ら部品を囲むと、駆動リング16は内方に潰されディフュ
ーザ12の金属リップは流動して閉鎖部材の周縁上を両者
が互いに重なる区域において覆う。従って、拡張装置ハ
ウジングを形成するために拡大成形工程において駆動リ
ング16を使用することはエネルギパルスの効果を強化し
指向するに役立ち、両金属部品、すなわちディフューザ
12と閉鎖部材との間に形成される接着強度を増大する。
リング16は任意一つの位置に向けられたエネルギの量を
平均化し、少いエネルギによって緊密な封止を達成す
る。
前述のように、本発明による拡張装置10の部品を封止す
るための拡大成形技術の使用は組立体の完成速度にも有
利である、すなわち従来の分単位に対比して秒単位とな
り、従来のものは面倒で高価な溶接技術を必要とした。
907特許に記載されているように拡大成形（マグナフォ
ーミング）は公知であるが、その効果は本発明によって
明示されたものである。
従来のガス発生機に必要とされた溶接検査工程は高価で
操作困難な機器を必要としたが、本発明の拡大成形技術
の有効性はＸ線検査なしで単に完成品の寸法を検査して
所定の範囲内にあることによって容易に決定することが
できる。
本発明による拡張装置10の組立工程において、例えばデ
ィフューザと閉鎖部材とをクリンプし、またはリベット
するなど従来技術で使用されたバックアップ方法を必要
としない。これは時間とエネルギと部品費用とを節減す
る。さらに、本発明によればディフューザ12と閉鎖部材
として安価な鍛造金属部品を使用可能で、高価な機械加
工部品を必要としない。
第２図にはディフューザポート14を通る断面図でフィル
タ組立体20を構成する複数の層を示す。これらの層は推
進剤区画に隣接する側から始めて、第１のフレーム部材
部分22と、望ましくは14メッシュ（1400ミクロン）の粗
いスラグスクリーン材料24の２層と、第２のフレーム部
材部分26と、スラグスクリーン28の付加的な２層と、第
３のフレーム部材部分30と、例えば商標名ファイバフラ
ックス（Fiberfrax:ソヒオカーボランダム社Sohio Carb
orundum Inc.）の酸化アルミニュームと酸化珪素との混
合物などの、不活性セラミックファイバパッド32の１層
と、微細なメッシュ、すなわち28メッシュのスクリーン
の２重層36とを含み、これがディフューザポート14の内
面に当接している。望ましくは、４個のタブ38（一つを
破線で示す）がフレーム部材間に所定の間隔を維持（例
えば第８図参照）する。
フィルタ組立体20に隣接して装置の内部には火工ガス発
生組成物（推進剤）40の所定量を収容する推進剤空間が
ある。
フィルタ組立体20は推進剤空間内での推進剤40の燃焼に
よって生じたガスが各スクリーンとセラミックファイバ
とを通る曲りくねった経路を通る間にガスを冷却し、推
進剤40の燃焼によって生じた粒子状反応生成物が通過す
ることを阻止する。従ってスクリーンのメッシュはガス
が推進剤空間からディフューザポート14に向ってフィル
タ組立体20を通るときに次第に小となっている。これは
粒子状生成物がガス発生段階で拡張装置10から排出され
てバッグ（図示しない）の内面に衝突して受動的拘束装
置の有効性を阻害し車輌の乗員の負傷の危険性を生ずる
ことがないようにするために役立つ。
第３図は装置10を通る横方向断面図で、第２図に示さな
いいくつかの特徴を示す。すなわち火工ガス発生組成物
40の燃焼を始発する手段などが示される。燃焼は望まし
くは電気的に作動する雷管42によって行い、これは少量
の電気的に着火可能の可燃性材料を収容し、リード44を
介して少くとも１つの遠隔検知装置（図示しないが公知
である）に接続される。検知装置は例えば自動車の前部
バンパまたは側部フェンダに配置される。図示拡張装置
10において雷管42は閉鎖部材18の開口にエポキシ50を２
つの肩52間に使用することによって接着されるが、ねじ
孔にねじ固定してもよい。リード44は装置10から外方に
延びて遠隔検知装置に接続される。
雷管42の上方部分は強化パック46に当接し、これは例え
ば、硝酸硼素加里BKNO348の混合物、望ましくは迅速な
反応のために最大燃焼表面を与えるように粉末となされ
た所定量のガス発生材料を含む、これ以外の公知の迅速
に燃焼可能の材料も使用可能であるが、発明者は上述材
料で良好な結果を得た。作動時に遠隔センサからの信号
によって雷管42内の配線が加熱され、雷管本体内の装薬
が点火する。燃焼によって生ずる火工ガスが強化パック
46に当り、粉末BKNO348の燃焼が始発される。
BKNO3は主推進剤40の点火に有効であるが、この材料の
自己点火温度は、約315〜371℃（華氏600〜700度）と比
較的高い。主推進剤の組成物は例えば車輌火災などの状
態で受ける温度よりも高い温度で自己点火するから、BK
NO3も前述315℃以上で自己点火するようにする。
この場合、ハウジングはさらに高い温度、例えば427〜4
82℃（華氏800〜900度）の温度を受け、主推進剤は204
〜260℃（華氏400〜500度）の温度となる。この状態
で、推進剤技術で公知の温度および圧力法則によって推
進剤は急速に燃焼し、著しく高圧のガスを発生し、ハウ
ジングの強度が不足すれば爆発的損傷を発生する。
強化パック48内にBKNO3と共に自己点火材料を収容する
ことが望ましい。この材料は低い自己点火温度を有す
る。これによって主推進剤は上述温度よりも低い温度で
点火し、燃焼速度が遅くなり、圧力が低下する。
この付加的な自己点火材料は望ましくは安定ニトロセル
ローズ組成物、例えばIMR 4895とし、これは約204℃
（華氏400度）以下で自己点火する。上述した組成物は
デュポン社（DuPont Corp.）製であるが上述性能の任意
適宜の材料で代替することができる。
この自己点火材料と例えばBKNO3強化組成物とを組合わ
せることによって拡張装置ハウジングの弱点を予防する
ことができ、爆発的高圧力の発生を防止することができ
る。これは車輌の乗員の車輌火災時の危険を防止するこ
とができる。
BKNO3と自己点火組成物との混合物の燃焼によって生ず
る火工ガスの急速発生によって強化パック46の壁が破れ
て主推進剤組成物40に当り、組成物40は望ましくはナト
リュームアザイドと少くとも化学当量の酸化銅などの金
属酸化物との混合物を含む。当業者は適宜公知の各種組
成物を主推進剤40として使用可能である。
本発明の装置には米国特許第3,895,098号明細書に記載
された各種組成物が使用可能である。該明細書に記載さ
れたものの内、上述ナトリュームアザイドと化学当量の
酸化銅などの金属酸化物との混合物が望ましい。
別法としてニッケル及び鉄酸化物を使用してもよい。こ
れらは前述CuO/NaN3混合物よりいくらか高い有効ガス出
力を得るが、付加的に燃焼強化用の過塩化アンモニュー
ムを最大能力を発揮するために必要（米国特許第4,604,
154号参照）である。各種火工組成物が使用可能で、本
発明は上述組成物に限定されない。
望ましい実施例において主推進剤組成物40はほぼアスピ
リン錠剤大の小さいペレットに成形される。ペレットの
量はエアバッグを30〜60ミリ秒以内に拡張するに十分な
量のガスを発生するように計算され、熱シール装置また
は接着剤で封止されたプラスチック袋または同様にして
閉鎖され封止された金属箔の袋に収容されてディフュー
ザ12内のフィルタ組立体20によって限定される推進剤空
所内に配置される。
本発明の別の実施例において推進剤組成物は推進剤空所
に適した寸法および大きさの単一多孔性粒に型成形また
は押出し成形される。この粒の使用の重要な点は十分な
燃焼面積を与える程度に多孔性とし、炎の前面が十分な
速度でこの粒を通り、30〜60ミリ秒以内でエアバッグを
拡張せしめるに十分な所望量のガスを発生する。
推進剤混合物を保持するためにプラスチックまたは箔の
容器を使用することは予め計量された包装を与え、ディ
フューザのハウジング内にロボットによる簡単な挿入を
可能とする。薄い外側包装は推進剤の燃焼によって生ず
るガスの急速な膨張を妨げず、包装はガスによって破ら
れる。
推進剤40の燃焼によって発生したガスはフィルタ組立体
20内の曲りくねった経路を通り、ガスは冷却されて実質
的にすべての粒状物質はディフューザポート14を通って
エアバッグに入る以前に除去される。この曲りくねった
ガス通路の結果として、フィルタ組立体への通路以前に
予め濾過することは必要でなく、これは従来技術では必
要と考えられていた。
第３図に明らかのように環状のフィルタ組立体20はディ
フューザ12と閉鎖部材18との間にハウジングの形成時に
楔状に位置する。すなわちフィルタ組立体20はその上面
と下面とがディフューザ12と閉鎖部材18との内部接触角
度より約1.5度大きい角度で外方に延びるようになされ
る。これは円形の線接触をフィルタ組立体20とディフュ
ーザ12（の上面）との間に且つ閉鎖部材18（の下面）と
の間にフィルタ組立体20の全周縁の周りに形成する。従
って拡張装置10に推進剤組成物の燃焼による内圧が作用
するとフィルタ組立体20はこの圧力によるフープ応力を
受けて外方に押付けられ楔状部分内に強制され、フィル
タ組立体20の周縁の周りの封止を強化する。
さらに、ディフューザ12と閉鎖部材18との間に緊密な封
止を与えるために望ましくはゴム製の図示しない弾性Ｏ
リングをディフューザ12の下方リップと閉鎖部材18の外
方縁との間に、拡大成形時に位置54に配置する。Ｏリン
グによる封止は組合わせ時の一体性を維持するためには
不必要であるがディフューザ12と閉鎖部材18との間に付
加的な封止を与える。
第４図は拡張装置10の底面図で、駆動リング16がディフ
ューザ12のリップに円周的に隣接する関係で閉鎖部材18
の周縁上に位置する状態を示す。前述した雷管42からの
リード44が閉鎖部材18の開口54を貫通して外方に延長
し、車輌の適宜の位置に設けられた図示しない遠隔検知
装置に接続される。
第５図はフィルタ組立体20のフレームを形成するように
互いに連結された部材56、58を示す。部材56、58は望ま
しくはアルミニュームなどの板金型成形品で、重量を軽
減している。タブ38がスペーサとして作用し、部材56、
58をその間に第２図に関連して説明したスクリーンとフ
ァイバパッドとを配置するに十分な間隔を維持し、スク
リーンとファイバパッドとはガス状燃焼生成物から粒子
を濾過し、熱を吸収して大気温度に近接するように冷却
する。これによって高温のガスと熔融粒子とが直接バッ
グの内面に衝突することを防止し、バッグが拡張時に損
傷することを防止する。
第６図はフィルタ組立体20の上面平面図で、拡張装置10
が自動車の操向コラムに装着されたときの状態を示す。
図はフレーム部材56、58が互いにスナップ止めされ、そ
の周りに粗スクリーン、密スクリーンおよび不活性セラ
ミックファイバが取巻いて配置されている状態を示す。
組立体20は望ましくは最外方メッシュを両フレーム部材
56、58、すなわちフレームの外周縁において溶接するこ
とによって保持されるが、別法として締付け手段、接着
剤などを使用することもできる。
第７図はフィルタ組立体20の斜視図で、各素子の環状配
置を示す。最外方層36は28メッシュの密スクリーンであ
り、拡張装置10内に配置されたときディフューザポート
14の内側に当接する。スクリーンの残りの層とファイバ
パッドとは層36の下方でドーナツ形に配置されている。
フィルタ組立体20は例えば溶接によって一体的になされ
ている。溶接はフィルタ組立体20の上方および下方縁全
周にわたって行い、各素子間の確実な封止を与え、推進
剤40の燃焼時の大きい圧力によって分解することを防止
する。
第８図はフィルタ組立体20の横断面図で第２図の縦断面
図と同様に各素子を示す。内側にフレーム部材56から外
側フレーム部材58に向って、推進剤40の燃焼によって生
じたガスは部材56の頂部から粗スクリーン24を通り、フ
レーム部材58を廻り、粗スクリーン28を通り、つぎに
（ａ）100ミクロンスクリーン31と、（ｂ）ファイバフ
レックスパッド32と、（ｃ）第２の100ミクロンスクリ
ーン34と、（ｄ）28メッシュの２層のスクリーン36とを
通る。フィルタ組立体を出たガスは実質的に粒子が除去
されている。
本発明は前述目的を達成するものであり、当業者は各種
の変形、改変を容易に実施可能である。本発明は特許請
求の範囲によって限定され、技術的均等物を含む。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による拡張装置の斜視図、第２図は第１
図の線２−２に沿う断面図、第３図は第１図の線３−３
に沿う断面図、第４図は第１図の装置の下面図、第５図
は第１図の装置のフィルタ組立体のフレーム部分の分解
斜視図、第６図は第１図の装置のフィルタ組立体の上面
平面図、第７図は第６図のフィルタ組立体の斜視図、第
８図は第７図の線８−８に沿う断面図である。 10:拡張装置、12:ディフューザ 14:ディフューザポート、16:駆動リング 18:閉鎖部材、20:フィルタ組立体 22、26、30:フレーム部材 24、28、31、34、36:スクリーン 32:ファイバパッド、38:パッド 40:推進剤（火工組成物）、42:雷管

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】火工拡張装置ハウジング部分内にあって作
    動する自己封止環状フィルタ素子にして、 （ａ）第１および第２のリング状部材であって、該フィ
    ルタ素子の環状フレーム手段を形成する形状を有し、少
    くとも一方の当該リング状部材は一体に形成されて外方
    に且つ他方のリング状部材に向って延長して両リング状
    部材間に設定された間隔を維持する少くとも一つのタブ
    部材を含み、 （ｂ）該フィルタ素子の環状フレーム手段に支持された
    複数のフィルタ手段であって、該フィルタ手段は環状フ
    レーム手段の外方環状表面の全周に同心的に配置され、
    各フィルタ手段は隣接する一方のフィルタ手段を少くと
    も部分的に覆うように位置しており、 該フィルタ素子のハウジング部分に相対的な寸法は、第
    １および第２のリング状部材の上方および下方周縁がハ
    ウジング部分と当接係合するに適し、該上方および下方
    周縁はハウジング部分と組合わされて該火工拡張装置の
    作動時にフィルタ素子に生ずる外方に向うフープ応力に
    よってフィルタ素子がハウジングの内方部分と自己封止
    接触を行う形状となされ、これによって該火工拡張装置
    によって発生するガス状燃焼生成物がフィルタ素子をバ
    イパスすることが防止され、フィルタ手段内の曲りくね
    った通路に強制されガスの冷却と濾過が行われることを
    特徴とするフィルタ素子。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のフィルタ素子にして、前
    記ハウジング部分が、 第１の開放端と第２の閉鎖端とを有するドーム状のディ
    フューザ部材と、 該ディフューザ部材の開放端を封止する閉鎖板部材とを
    含み、 該ドーム状のディフューザ部材と閉鎖板部材とは溶接を
    行わずに互いに封止接合されて、拡張装置の作動時に生
    ずる高圧に耐える拡張装置ハウジングを形成することを
    特徴とするフィルタ素子。
  3. 【請求項３】請求項２に記載のフィルタ素子にして、前
    記ドーム状ディフューザ部材の開放端の周縁の周りに等
    間隔の複数のディフューザポートが設けられ、該ディフ
    ューザポートは前記環状のフィルタ素子によって拡張装
    置ハウジング内に限定される燃焼室と該火工拡張装置に
    作動時に関連する自動車の受動的エアバッグ安全装置の
    内部部分との間の流体連通を与えて、拡張装置の作動時
    にエアバッグの拡張を可能とする、ことを特徴とするフ
    ィルタ素子。
  4. 【請求項４】請求項１に記載のフィルタ素子にして、前
    記第１および第２のリング状部材がそれぞれ円筒形の壁
    部分と第１および第２の軸方向端部と、それぞれの第１
    の端部に配置された角度付きのフランジ部分とを含み、
    各フランジ部分がそれぞれの円筒形の壁部分から鋭角を
    なして外方に延長する部片を有し、前記リング状部材が
    互いに相互嵌合係合して前記環状のフレーム手段を形成
    する、ことを特徴とするフィルタ素子。
  5. 【請求項５】請求項４に記載のフィルタ素子にして、前
    記各リング状部材がそれぞれの角度つきフランジ部分と
    それぞれの円筒形の壁部分との間の鋭角がそれぞれの円
    筒形の壁部分とそれぞれのフランジ部分の前記部片が係
    合する内面との間の角度より約1.5度大であり、前記フ
    ィルタが実質的にハウジングの内方部分と楔係合して拡
    張装置の作動時にハウジングとの間にガス密の封止を与
    える、ことを特徴とするフィルタ素子。
  6. 【請求項６】請求項１に記載のフィルタ素子にして、前
    記フィルタ手段が、互いに異るメッシュ寸法を有する少
    くとも２層の金属スクリーン材料と、少くとも１層の不
    活性繊維材料とを含む、ことを特徴とするフィルタ素
    子。
  7. 【請求項７】請求項６に記載のフィルタ素子にして、前
    記不活性繊維材料がセラミックファイバパッドを含み、
    該パッドが金属スクリーン材料の少くとも２つの層の間
    に配置されている、ことを特徴とするフィルタ素子。
  8. 【請求項８】請求項７に記載のフィルタ素子にして、前
    記セラミックファイバパッドが、酸化アルミニュームフ
    ァイバと酸化シリコンファイバとの混合物を含む、こと
    を特徴とするフィルタ素子。
  9. 【請求項９】請求項７に記載のフィルタ素子にして、前
    記フィルタ層が燃焼室に隣接する内方端から前記拡張装
    置ハウジングの内側壁部分に当接するフィルタの外方縁
    まで順次的に、 （ａ） 第１の粗いスラグスクリーンの層と、 （ｂ） 第２の粗いスラグスクリーンの層と、 （ｃ） 第３の100ミクロンスクリーンの層と、 （ｄ） 第４の不活性セラミックパッドの層と、 （ｅ） 第５の100メッシュスクリーンの層と、 （ｆ） 第６の28メッシュスクリーンの層と、 を含み、各層は先行する層に実質的に重なり、第６の28
    メッシュスクリーンの層はリング状フィルタフレーム部
    材の周縁に沿って固着されて該フィルタを共に保持して
    いる、ことを特徴とするフィルタ素子。
  10. 【請求項１０】請求項６に記載のフィルタ素子にして、
    前記金属スクリーンの少くとも２つの層のメッシュ寸法
    が前記燃焼室に隣接する内方縁から前記拡張装置ハウジ
    ングの内側壁部分に当接する外方縁まで対応的に減少し
    ており、拡張装置の作動時に生じた粒子物質を実質的に
    すべて濾過する、ことを特徴とする前記フィルタ素子。
  11. 【請求項１１】請求項10に記載のフィルタ素子にして、
    前記外方縁に隣接する金属スクリーン材料の層が各前記
    リング状フレーム部材の対応する隣接端面に機械的手段
    または接着手段によって固着され、フィルタ層を適切な
    位置に維持する、ことを特徴とするフィルタ素子。
  12. 【請求項１２】請求項11に記載のフィルタ素子にして、
    前記機械的手段が金属スクリーン材料の外側層と前記リ
    ング状フレーム部材との間の溶接である、ことを特徴と
    するフィルタ素子。
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