JP2001171472A - エアバッグインフレーター用フィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】(1)構造が簡単であるが燃焼ガスの衝撃に耐え
る高い剛性を有し、固体残渣を除去して燃焼ガスを容易
に通過させるフィルターを得ることができ、(2)種々の
異なる特性のフィルターを能率的に製造することがで
き、(3)製造工程が煩雑でなく、製造コストも嵩むこと
がない、エアバッグインフレーター用フィルターの製造
方法を提供すること。 【解決手段】 エアバッグインフレーター用フィルター
を製造するにあたり、厚さが０．２０〜０．４０mm、幅
が０．５０〜１．０mmの断面長方形状の金属線を少なく
とも１本、治具に２〜５kgfの張力で３００〜５０００
回巻き付け編み上げて円筒体とし、この円筒体から前記
治具を抜き取ることを特徴とする。 【効果】 上記課題が解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エアバッグインフ
レーター用フィルターの製造方法に関する。さらに詳し
くは、車両衝突時に作動するエアバッグを構成する部品
の一つであるインフレーターに装備されるフィルターで
あって、エアバッグ作動時にインフレーター内部で発生
するガスを濾過して固体残渣を除去することができるフ
ィルターの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、乗用車やトラックなどの車両の衝
突時に、乗員を二次衝突から保護するエアバッグが実用
化されている。このエアバッグは、車両の衝突を素早く
検知し、衝突の程度を判断して作動信号を送るセンサー
と、このセンサーからの作動信号によりガスを発生させ
るインフレーターと、このインフレーターから流入する
ガスによって膨脹せしめられ、乗員を保護するバッグと
から構成されている。

【０００３】上記のエアバッグを構成する部品の一つで
あるインフレーターは、ガスの発生方法により、高圧気
体式インフレーター、固体推薬式インフレーター、ハイ
ブリッド式インフレーターの３種類に大別される。この
中でも、主に運転席用のエアバッグに使用される固体推
薬式インフレーターは、前記センサーからの作動信号に
よって点火するイグナイター、このイグナイターによっ
て爆発的に燃焼してガスを発生するガス発生剤とその収
納部、このガス発生剤の爆発的な燃焼により発生した高
温で固体残渣を有するガスを濾過するフィルター、この
フィルターを通過したガスを前記バッグ内に流入させる
ディフューザー、などを装備するのが一般的である。

【０００４】上記の固体推薬式インフレーターに装備さ
れる従来のフィルターとしては、(1)回転巻取治具に帯
状の金網の一端を係止させ、この回転巻取治具を一定の
速度で回転させて円筒体を形成し、その後この回転巻取
治具をこの円筒体から抜き取って中空円筒型に調製した
もの、(2)所定の孔が穿設された中空円筒型のケースに
帯状の金網を巻き付けて調製したもの、などを挙げるこ
とができる。

【０００５】従来の上記(1)のフィルターは、金網を巻
き付けて中空円筒体とした構造のために剛性が低く、ガ
ス発生剤が爆発的に燃焼してガスが発生する際の衝撃に
よって、形状が崩れ易いという欠点があった。また、上
記(2)のフィルターの製造に際しては、金網の他に中空
円筒型のケースを別途調製する必要があり、製造工程が
煩雑であるばかりでなく製造コストが嵩み、さらに、製
造されたフィルターの構造も複雑となるという欠点があ
った。

【０００６】また、エアバッグは、その展開（膨脹）速
度が速すぎると乗員に損傷を与え、遅すぎると展開が間
に合わず乗員を保護しきれないため、装備される車両の
大きさ、構造などに応じてこのエアバッグを適正な速度
で展開させることが要求される。この展開速度は、ガス
発生剤の種類、量やフィルターの特性によって調節する
ことができるが、上記(1)および(2)の従来のフィルター
の製造方法では、各種車両の特性に応じた種々のフィル
ターを容易に製造することが困難であるという欠点があ
った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記した
状況に鑑み、従来のエアバッグインフレーター用フィル
ターの剛性の低さ、構造の複雑さという欠点を解決し、
爆発的に発生した燃焼ガスの衝撃に耐える強度を有し、
固体残渣を除去して燃焼ガスを容易に通過させ、かつ、
このフィルターを製造する際の製造工程の煩雑さ、製造
コストが嵩むなどの欠点を解決し、さらに、種々の異な
る特性のエアバッグインフレーター用フィルターを容易
に製造する方法を提供すべく鋭意研究を重ねた結果、本
発明を完成するに至ったものである。

【０００８】すなわち、本発明の目的は次の通りであ
る。 １．構造が簡単であるが燃焼ガスの衝撃に耐える高い剛
性を有し、固体残渣を除去して燃焼ガスを容易に通過さ
せるエアバッグインフレーター用フィルターを製造する
方法を提供すること。 ２．製造工程が煩雑でなく、製造コストも嵩まないエア
バッグインフレーター用フィルターの製造方法を提供す
ること。 ３．種々の異なる特性のエアバッグインフレーター用フ
ィルターを、能率的に製造する方法を提供すること。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明では、エアバッグインフレーター用フィルタ
ーを製造するにあたり、厚さが０．２０〜０．４０mm、
幅が０．５０〜１．０mmの断面長方形状の金属線を少な
くとも１本を、治具に２〜５kgfの張力で３００〜５０
００回巻き付け編み上げて円筒体とし、この円筒体から
前記治具を抜き取ることを特徴とする、エアバッグイン
フレーター用フィルターの製造方法を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る製造方法によって製造されるエアバッグイ
ンフレーター用フィルターは、センサーからイグナイタ
ーを経由した信号によってガス発生剤に点火し、ガス発
生剤の爆発的な燃焼によって発生した高温で固体残渣を
有するガスを濾過し、場合によっては同時に冷却すると
いう機能を果たす。このフィルターの外観形状は中空円
筒体を呈し、運転席のステアリングホイールに装備され
るフロントエアバッグや、運転席または助手席のドアに
装備されるサイドエアバッグに組込み可能なインフレー
ターに装備される。

【００１１】この中空円筒体状のフィルターの大きさ
は、装備されるインフレーターの構造や大きさに応じて
適宜決めることができる。例えば、上記フロントエアバ
ッグに組込み可能な円板型インフレーターに装備される
ものであれば、内径４０〜５０mm、外径６０〜７０mm、
長さ３０〜５０mmとすることができ、サイドエアバッグ
に組み込み可能なインフレーターに装備されるものであ
れば、内径２０〜３０mm、外形４０〜５０mm、長さ１５
０〜１８０mmとすることができる。また、このフィルタ
ーの材料となる金属の種類としては、鉄、鋳鉄、軟鋼、
ステンレス鋼、ニッケル合金、銅合金などを挙げること
ができ、中でもオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ
３０４）が好適である。

【００１２】上記エアバッグインフレーター用フィルタ
ー製造用の金属線は、厚さが０．２０〜０．４０mm、幅
が０．５０〜１．０mmの断面長方形状とし、この中で
も、厚さが０．２５〜０．３５mm、幅が０．６０〜０．
８０mmのものが好ましい。この金属線は、断面真円形状
の金属線を圧延することにより得ることができ、例え
ば、断面が直径０．５mmの真円形状の金属線を圧延し
て、厚さ０．３０mmで幅０．６５mmの断面長方形状の金
属線とすることができる。圧延は、例えば、特定の形状
の溝を付けた上下の円柱状のロールを回転させ、これら
のロールの間に上記断面真円形状の金属線を通し、その
断面を長方形状にするという方法により行うことができ
る。

【００１３】エアバッグインフレーター用フィルターを
製造するには、上記金属線を少なくとも１本用意し、こ
の金属線の一端を治具の適所に係止させ、長さ方向に直
角に切断した断面が円形の治具に２〜５kgfの張力で３
００〜５０００回巻き付けて編み上げ、金属線の端部を
溶接などによって適所に接合して円筒体とする。巻き付
ける回数は、フィルターを通過するガスに著しい圧力損
失を生じさせない範囲で決めるのが好ましい。治具に巻
き付ける際の特に好ましい張力は２．５〜３．５kgfで
あり、巻き付ける際の特に好ましい回数は４００〜５０
０回である。上記治具は、断面となる円形の直径を変え
ることができる構造とすると、この治具の表面に上記金
属線の巻き付けが完了した後に、その直径を小さくして
金属線から抜き取り可能となるので、好ましい。この治
具の材料は、ステンレス鋼、銅合金、アルミニウム合金
などの金属とするのが一般的である。

【００１４】金属線を上記治具に巻き付け、編み上げる
際には、金属線の太さ、編み上げパターン、巻き付け回
数などを種々変えることにより、ガス発生剤の爆発的な
燃焼によってフィルター内部で発生したガスの圧力損失
を適切な値に制御することができる。この編み上げ方法
の例としては、一本の金属線を用意し、この金属線を案
内具によって案内させて、製造するフィルターの長さの
範囲内でこの案内具を往復運動させながら治具を回転さ
せ、金属線を治具の表面の所定の位置に巻き付け、編み
上げるという方法を挙げることができる。上記案内具の
往復運動により、金属線を、治具の中心軸に対して一定
の角度（以下、「巻き付け角度」という）で治具に巻き
付けることができる。

【００１５】上記巻き付け角度と、巻き付けられた際に
相互に隣接する金属線の幅方向端部同士の間隔（以下、
「ピッチ」という）とを種々変えることによって、金属
線の編み上げパターン、巻き付け密度などを多様なもの
とすることができる。これら巻き付け角度およびピッチ
は、金属線の幅などに応じて、案内具の往復の際の移動
速度と治具の回転速度との比を適宜調節することによ
り、種々変えることができる。

【００１６】上記の巻き付け、編み上げを完了したら、
前記のとおり金属線の端部を接合し、得られた円筒体か
ら治具を抜き取り、中空円筒体状のエアバッグインフレ
ーター用フィルターとする。円筒体から治具を抜き取っ
た後には、そのままフィルターとして使用することがで
きるが、高温で焼結するのが好ましい。焼結する際の温
度は、金属線の種類、太さ、巻き付けの回数、ピッチ、
巻き付け角度などにより異なるが、５００〜１５００℃
の範囲で行うものとする。この中でも１１００〜１２０
０℃の範囲が好適である。

【００１７】上記焼結は、圧延の際に生じた金属線の内
部歪を緩和し、かつ、金属線の重なり合う部分を接合す
ることを目的として行う。焼結は所定温度に設定された
電気炉に入れて行うのが好ましく、焼結時間は、金属線
の種類、太さ、巻き付け回数、巻き付け密度、ピッチ、
焼結温度などにより変わるが、３０〜８０分の範囲で選
ぶのが好ましい。焼結は空気中で行うこともできるが、
真空中や、金属線を脆化させたり化学反応を生起するお
それのない不活性ガス中で行うのが好ましい。不活性ガ
スとしては、窒素ガス、アルゴンなどを挙げることがで
き、中でも窒素ガスが好適である。

【００１８】上記フィルターが装備される固体推薬式イ
ンフレーターとしては、例えば、センサーからの作動信
号によって点火するイグナイターと、このイグナイター
によって点火されて燃焼するガス発生剤およびこのガス
発生剤収納部と、ガス発生剤の燃焼により発生したガス
を濾過する上記フィルターなどが、それぞれ所定のケー
ス内に装備された構造を挙げることができる。ケースの
適所には、上記フィルターを通過したガスの流出口とな
るディフューザーが複数個設けられる。

【００１９】上記ガス発生剤の種類としては特に制限は
ないが、アジ化ナトリウムと酸化剤との混合物が代表的
である。ガス発生剤の爆発的な燃焼によって高温の窒素
ガスが発生するので、上記インフレーターに、フィルタ
ーとこのフィルターとは別にクーラントを装備すること
により、固形残渣を濾過し、高温の窒素ガスを急冷する
ことができる。エアバッグは、少なくとも上記インフレ
ーターとセンサーとバッグとを装備する。

【００２０】上記エアバッグは、衝突により車両が一定
以上の衝撃を受けた場合に、(1)その衝撃を感知したセ
ンサーが上記インフレーターに作動信号を送り、(2)こ
の作動信号によって上記インフレーターのイグナイター
が点火し、ガス発生剤が爆発的に燃焼してガスが発生
し、(3)このガスが、本発明に係るフィルターを通過し
て固形残渣が除去されたあと、バッグに流入してこのバ
ッグを素早く膨脹させる、という順序で作動し、この膨
脹したバッグによって乗員が保護されることとなる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を図面および試験例に基づいて
詳細に説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、
以下の記載例に限定されるものではない。

【００２２】図１は、本発明に係る製造方法によって製
造されたエアバッグインフレーター用フィルターの一例
の斜視図であり、図２は、図１のフィルターをガスが通
過している状態の部分拡大斜視図であり、図３は、図１
のフィルターを装備したインフレーターの一例の断面斜
視図である。図４は、後記する試験例１ないし試験例３
の空気流量と圧力損失との関係の測定結果を示すグラフ
である。

【００２３】図１は、本発明に係る製造方法によって製
造されたエアバッグインフレーター用フィルター１０を
示している。このフィルター１０は、所定の幅、厚さの
金属線２０を所定回巻き付け編み上げて、中空円筒状に
形成されている。図２は、金属線を巻き付け編み上げた
図１のフィルター１０の隙間を、矢印の方向にガスが通
過する状態を示している。

【００２４】図３は、図１のフィルター１０を装備した
インフレーター３０を示している。外部の円板型ケース
３１には、ディフューザー３２が設けられている。円板
型ケース３１の内部には、イグナイター３３、ガス発生
剤３４、その収納部３５およびフィルター１０が装備さ
れている。イグナイター３３は、図示されていないセン
サーに接続されている。ガス発生剤３４は、イグナイタ
ー３３により点火されて爆発的に燃焼してガスを発生さ
せ、このガスはガス発生剤収納部３５に穿設された貫通
孔３６を通って、フィルター１０に流入する。フィルタ
ー１０に流入したガスは、濾過されて固形残渣が除去さ
れた上でディフューザー３２から流出し、図示されてい
ないバッグに流入してこのバッグを膨脹させる。

【００２５】［試験例］ ＜試験例１〜試験例３＞ ［フィルターの調製］試験例１〜試験例３に用いるフィ
ルターを以下の手順に従って調製した。まず、直径０．
５mmの断面円形状のステンレス線を圧延して、厚さ０．
３１mmで幅０．６３mm（試験例１）、厚さ０．３０mmで
幅０．６５mm（試験例２）、厚さ０．２８mmで幅０．７
０mm（試験例３）の３種類の断面長方形状のステンレス
線とし、これらのステンレス線を、治具に３．０kgfの
張力を負荷しながら４００回巻き付けて編み上げ、次い
でこの治具を抜き取って、内径４７mm、外径６４mm、長
さ３０mmの中空円筒体を形成した。次いで、これらのス
テンレス線からなる中空円筒体を、窒素雰囲気下１１５
０℃で６０分電気炉で焼結を行い、ピッチの異なる３種
類のフィルタ−を調製した。なお、ピッチはステンレス
線の幅が狭いほど大きくなり、大きい順から試験例１、
試験例２、試験例３となる。

【００２６】［フィルターの評価］上記工程により調製
した３種類のフィルターの上下を閉じて、フィルターの
中空部に、流量が０．５〜１．０ｍ³/minの範囲の圧縮
空気を送って圧力損失状況を観察し、その結果を図４に
示した。図４において縦軸は圧力損失(Pa)であり、横軸
は空気流量（ｍ³/min）である。４１は試験例１のフィ
ルター、４２は試験例２のフィルター、４３は試験例３
のフィルターについての測定結果である。

【００２７】図４より次のことが明らかとなる。 (1)ピッチの異なる３種類のフィルターにおいて、同一
空気流量に対する圧力損失は全て異なった。具体的に
は、フィルターのピッチが大きいほど同一空気流量に対
する圧力損失は小さくなった（試験例１〜試験例３、曲
線４１〜曲線４３参照）。 (2)フィルターのピッチを変えることができ、同一空気
流量に対する圧力損失を種々の値に制御することができ
る。

【００２８】［フィルターの調製］試験例４〜試験例６
に用いるフィルターを以下の手順に従って調製した。ま
ず、厚さ０．３０mmで幅０．６５mmの断面長方形状のス
テンレス線を、試験例１で使用したのと同種の治具に、
３．０kgfの張力を負荷しながら４００回巻き付けて編
み上げ、次いでこの治具を抜き取って、内径４７mm、外
径６４mm、長さ３０mmの中空円筒体を形成した。次い
で、このステンレス線からなる中空円筒体を、窒素雰囲
気下０〜１１５０℃で６０分電気炉で焼結を行い、３種
類のフィルタ−を調製した。

【００２９】［フィルターの評価］上記工程により調製
した３種類のフィルターの内側にパンチングチューブを
挿入し、これらのフィルターの一方の長さ方向端部を下
にして所定の箇所に載置して固定し、他方の長さ方向端
部の上方から荷重を加えてこれらのフィルターを２mm圧
縮させた。次いで、上記荷重を取り除き、復元したフィ
ルターの長さを測定し、圧縮時のフィルターの長さとの
差（以下、「復元量」という）を算出した。さらに、圧
縮時のフィルターの変化量（２mm）と復元量との比（以
下、「復元率」という）を算出した。これらの値を表−
１に示した。なお、この圧縮試験において復元率が大き
いほど、特に５０％を超えると、製品としては好適であ
るということができる。

【００３０】

【表１】

【００３１】表−１より次のことが明らかとなる。 (1)焼結を行わなかったフィルターと、７００℃で焼結
を行ったフィルターは、復元率が５０％に満たなかった
（試験例４、試験例５参照）。 (2)１１５０℃で焼結を行ったフィルターは、復元率が
５０％以上となり（試験例６参照）、焼結温度は１００
０℃以上で行うのが好ましいことが分かる。

【００３２】＜試験例７、試験例８＞ ［フィルターの調製］試験例７、試験例８に用いるフィ
ルターを以下の手順に従って調製した。まず、厚さ０．
３０mmで幅０．６５mmの断面長方形状のステンレス線
を、試験例１で使用したのと同種の治具に３．０kgfの
張力を負荷しながら４００回巻き付けて編み上げ、次い
でこの治具を抜き取って、内径４７mm、外径６４mm、長
さ３０mmの２つの中空円筒体を形成した。次いで、この
中空円筒体を、水素ガス雰囲気下（試験例７）または窒
素ガス雰囲気下（試験例８）１１５０℃で６０分電気炉
で焼結を行い、２種類のフィルターを調製した。

【００３３】［フィルターの評価］上記工程により調製
した２種類のフィルターの内側に、試験例４で使用した
のと同種のパンチングチューブを挿入し、これらのフィ
ルターの一方の長さ方向端部を下にして所定の箇所に載
置して固定し、他方の長さ方向端部の上方から荷重を加
えてこれらのフィルターを２mm圧縮させた。次いで、そ
の荷重を取り除き、復元したフィルターの長さを測定
し、復元量および復元率を算出した。これらの値を表−
２に示した。

【００３４】

【表２】

【００３５】表−２より次のことが明らかとなる。 (1)水素ガス雰囲気下で焼結を行ったフィルターは、復
元率が５０％に満たなかった（試験例７参照）。 (2)窒素ガス雰囲気下で焼結を行ったフィルターは、復
元率が５０％以上となり（試験例８参照）、焼結は窒素
ガス雰囲気下で行うのが好ましいことがわかる。

【００３６】

【発明の効果】本発明は、以上詳細に説明したとおりで
あり、次のような特別に有利な効果を奏し、その産業上
の利用価値は極めて大である。 １．本発明に係る製造方法によれば、特定の厚さを有す
る金属線を特定の方法で巻き付けて編み上げ、場合によ
っては、特定の条件で焼結を行ってフィルターを製造す
るので、構造が簡単であるが高い剛性を有し、固体残渣
を除去して燃焼ガスを容易に通過させるエアバッグイン
フレーター用フィルターを得ることができる。 ２．本発明に係る製造方法によれば、特定の厚さを有す
る金属線を特定の方法で巻き付けて編み上げ、場合によ
っては、特定の条件で焼結を行ってフィルターを製造す
るので、製造工程が煩雑でなく、製造コストも嵩むこと
がない。 ３．本発明に係る製造方法によれば、所定の厚さを有す
る金属線を所定の方法で巻き付けて編み上げ、場合によ
っては、所定の条件で焼結を行ってフィルターを調製す
るので、上記金属線の種類、巻き付けの回数、巻き付け
角度、ピッチ、焼結の条件を種々変えることによって、
種々の異なる特性のエアバッグインフレーター用フィル
ターを容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る製造方法によって製造されたエ
アバッグインフレーター用フィルターの一例の斜視図で
ある。

【図２】 図１のフィルターをガスが通過している状態
の部分拡大斜視図である。

【図３】 図１のフィルターを装備したインフレーター
の一例の断面斜視図である。

【図４】 試験例１ないし試験例３の空気流量と圧力損
失との関係の測定結果を示すグラフである。

【符号の説明】 １０：フィルター ２０：金属線 ３０：インフレーター ３１：円板型ケース ３２：ディフューザー ３３：イグナイター ３４：ガス発生剤 ３５：ガス発生剤収納部 ３６：貫通孔 ４１：試験例１の空気流量−圧力損失曲線 ４２：試験例２の空気流量−圧力損失曲線 ４３：試験例３の空気流量−圧力損失曲線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エアバッグインフレーター用フィルター
   を製造するにあたり、厚さが０．２０〜０．４０mm、幅
   が０．５０〜１．０mmの断面長方形状の金属線を少なく
   とも１本を、治具に２〜５kgfの張力で３００〜５００
   ０回巻き付け編み上げて円筒体とし、この円筒体から前
   記治具を抜き取ることを特徴とする、エアバッグインフ
   レーター用フィルターの製造方法。
2. 【請求項２】 円筒体から治具を抜き取った後、この中
   空円筒体を５００〜１５００℃の温度範囲で焼結する、
   請求項１に記載のエアバッグインフレーター用フィルタ
   ーの製造方法。
3. 【請求項３】 焼結を窒素ガス雰囲気下で行う、請求項
   ２に記載のエアバッグインフレーター用フィルターの製
   造方法。