JP2011178212A - インフレーター用フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】インフレーターの出力性能を確保できて、かつ、軽量化を図ることが可能なインフレーター用フィルタを提供すること。
【解決手段】インフレーター用フィルタ２０は、金属製の線材２１を巻き掛け、線材２１相互を焼結させて形成される円筒形とされる。線材２１が、線径を０．２５〜０．４ｍｍの範囲内に設定される線状素材２２を、表面積を１．１〜１．５倍となるように圧延して形成される。フィルタ２０が、厚さを、２．５〜５．０ｍｍの範囲内に設定されるとともに、膨張用ガスの発生量に対する重量を、３４〜５０ｇ／molの範囲内に設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、インフレーターのハウジング内に配置されて、作動時に、ガス発生剤を燃焼させて発生する膨張用ガスを冷却し、かつ、膨張用ガスに含まれる残渣を捕捉するもので、金属製の線材を巻き掛けて形成される略円筒形とされるインフレーター用フィルタに関する。

従来、インフレーターのハウジング内に配置されるフィルタとしては、金属製の線材を、治具の周囲に所定の張力で所定回数巻き付けることにより円筒体として、形成されるものがあった（例えば、特許文献１参照）。

この種のフィルタは、インフレーターのハウジング内において、ガス発生剤を充填させた燃焼室の外周側に配置されるもので、ガス発生剤を燃焼させて発生する高温の膨張用ガスを、フィルタを透過させることにより、冷却し、かつ、ガス発生剤の燃焼によって生じる残渣を捕捉した状態で、インフレーター外に流出させている。

特開２００１−１７１４７２公報

この種のフィルタを備えたインフレーターは、エアバッグとともに車両に搭載されるが、車両への搭載スペースや重量を考慮して、極力、軽量化や小容積化を図ることが望ましい。しかしながら、単に巻き付け回数を減らして製造したフィルタでは、膨張用ガスの充分な冷却性能や残渣捕捉性能が得られない。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、インフレーターの出力性能を確保できて、かつ、軽量化を図ることが可能なインフレーター用フィルタを提供することを目的とする。

本発明に係るインフレーター用フィルタは、インフレーターのハウジング内に配置されて、作動時に、ガス発生剤を燃焼させて発生する膨張用ガスを冷却し、かつ、膨張用ガスに含まれる残渣を捕捉するもので、
金属製の線材を巻き掛け、線材相互を焼結させて形成される円筒形のインフレーター用フィルタであって、
線材が、線径を０．２５〜０．４ｍｍの範囲内に設定される線状素材を、表面積を１．１〜１．５倍となるように圧延して形成され、
フィルタが、厚さを、２．５〜５．０ｍｍの範囲内に設定されるとともに、膨張用ガスの発生量に対する重量を、３４〜５０ｇ／molの範囲内に設定されていることを特徴とする。

本発明の一実施形態であるフィルタを使用したインフレーターの概略縦断面図である。 実施形態のフィルタの概略斜視図である。 実施例のインフレーターと、比較例のインフレーターと、のタンク内圧試験の結果を示すグラフ図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。実施形態では、インフレーター用フィルタ（以下「フィルタ」と省略する）２０として、図１に示すインフレーター１に使用されるものを例に採り説明する。

インフレーター１は、外形形状を略円板状としたディスクタイプとされるもので、図１に示すように、外形形状を略円柱状とされるハウジング３と、ハウジング３内に配置される点火装置８と、ハウジング３と点火装置８とに囲まれた空間から構成される燃焼室１３と、燃焼室１３内に充填されるガス発生剤１８と、ハウジング３内における燃焼室１３の外周側を覆うように配置されるフィルタ２０と、を備える構成とされている。なお、実施形態では、ハウジング３の軸方向に沿った方向を上下方向として、ハウジング３における天井壁部５側を上方とし、底壁部６側を下方として、説明をする。

ハウジング３は、ステンレス鋼等の鋼板を用いて形成されるもので、略円筒状の周壁部４と、周壁部４における軸方向の両端側を塞ぐ略円形の天井壁部５及び底壁部６と、を有している。周壁部４における上下方向の中央よりやや下方側（底壁部６側）には、略円環状のフランジ部４ａが、外周面から突設されている。また、周壁部４における天井壁部５側であって、フランジ部４ａと天井壁部５との間の部位には、ガス発生剤が燃焼して発生した膨張用ガスＧを、外部へ吐出可能に略円形に開口したガス吐出口４ｂが、周方向に沿った全域にわたって多数配設されている。なお、実施形態の場合、ハウジング３は、天井壁部５と周壁部４における上側の領域であるフランジ部４ａまでの部位とを構成する上側部材３ａと、底壁部６と周壁部４におけるフランジ部４ａより下方の部位とを構成する下側部材３ｂと、の２つの部材から、構成されている。

点火装置８は、図１に示すように、ハウジング３の中央において、ハウジング３の中心軸に沿って配設されるもので、底壁部６側に保持されるイニシエータ９と、天井壁部５側に配置される伝火薬１０と、を、備えている。イニシエータ９は、作動時に、伝火薬１０を着火させるもので、伝火薬１０は、イニシエータ９の作動により着火されて燃焼し、火炎を発生させることとなる。点火装置８の周囲は、伝火薬１０の燃焼時に発生する火炎を燃焼室内に伝播可能なカバー部材１１によって覆われている。そして、伝火薬１０の燃焼により発生した火炎は、燃焼室１３内に伝播されて、燃焼室１３内に充填されたガス発生剤１８を着火させて、燃焼させることとなる。

燃焼室１３は、図１に示すように、ハウジング３と点火装置８とに囲まれた空間、詳細に説明すれば、ハウジング３における天井壁部５及び底壁部６と、フィルタ２０と、点火装置８のカバー部材１１と、によって囲まれる空間から構成されている。燃焼室１３内には、天井壁部５と底壁部６との内周面側をそれぞれ覆うような上側カバー１４と下側カバー１５とが、配置されている。上側カバー１４は、天井壁部５においてフィルタに囲まれた領域を全面にわたって覆う略円板状として、周縁部１４ａを、全周にわたって下方に向かって突出させるように、構成されている。下側カバー１５は、底壁部６におけるフィルタ２０と点火装置８との間の領域を全面にわたって覆うとともに、点火装置８を挿通可能な開口を有した略円環状として、周縁部１５ａを、全周にわたって上方に向かって突出させるように構成されている。これらの上側カバー１４，下側カバー１５の周縁部１４ａ，１５ａは、フィルタ２０の内周面側に当接して、フィルタ２０の上下両端の内周面を支持することとなる。また、図１において、燃焼室１３内における上面側（天井壁部５側）に配置される符号１６の部材は、セラミックファイバー等から形成される緩衝材であり、所定形状に成形されるガス発生剤１８が、車両走行時等の振動等による相互の接触や、天井壁部５への接触によって、粉砕されることを抑制し、かつ、点火装置８の作動時に、天井壁部５側に作用する衝撃力を緩和するために、配置されている。

燃焼室１３内に充填されるガス発生剤１８は、燃焼時に膨張用ガスＧを発生するもので、所定の燃料を結合剤等とともに混合して、押出成形やプレス成形等により、所定形状に成形されたものを使用している。ガス発生剤１８としては、通常のインフレーターにおいてガス発生剤として用いられている非アジ化系のガス発生剤を使用することができ、具体的には、グアニジン系、アミノテトラゾール系、トリアジン系、ヒドラジン系、トリアゾール系、アゾジカルボンアミド系、ビテトラゾール系等のものを使用することができる。

フィルタ２０は、図２に示すように、金属製の線材２１を巻き掛け、線材２１相互を焼結させて形成される円筒形とされるもので、図１に示すように、ハウジング３における周壁部４の内周側を全域にわたって覆うように、配設されている。すなわち、フィルタ２０は、燃焼室１３における周方向の外周側を全域にわたって覆うもので、燃焼室１３内においてガス発生剤１８を燃焼させて発生した膨張用ガスＧは、フィルタ２０を経て、残渣を捕捉され、冷却された状態で、ガス吐出口４ｂから外部に流出されることとなる。また、このフィルタ２０は、内径寸法を、上側カバー１４，下側カバー１５における周縁部１４ａ，１５ａの外径寸法と略一致させて構成されるとともに、上下方向の幅寸法を、ハウジング３における天井壁部５と底壁部６との離隔距離より若干大きくして、構成されている。そして、フィルタ２０は、ハウジング３の内部に配置させた際に、上下の両端を天井壁部５及び底壁部６に圧接させ、上下両端近傍の内周面を上側カバー１４，下側カバー１５の周縁部１４ａ，１５ａに当接させて、上下方向（ハウジング３の軸方向）側の移動やハウジング３の軸直交方向側の移動を抑えられて、ハウジング３の内部に配置される。

フィルタ２０を形成する線材２１の形成材料としては、鉄、鋳鉄、軟鋼、ステンレス鋼、ニッケル合金、銅合金等を挙げることができ、これらの材料の内で、特に、熱伝導率が高く吸熱性の良好な銅合金を用いることが好ましいが、安価な鉄を用いてもよい。

そして、実施形態のフィルタ２０を構成する線材２１としては、図２の括弧内に示すように、線径を０．２５〜０．４ｍｍ（望ましくは、０．２５〜０．３５ｍｍ）の範囲内に設定される鉄製の線状素材２２を、表面積を１．１〜１．５倍（望ましくは、１．１〜１．２倍）となるように圧延して形成されるものを、使用している。線状素材２２の線径が０．２５ｍｍ未満では、細すぎて圧延作業が困難であり、逆に、０．４ｍｍを超えれば、重く、また製造されるフィルタが厚くなって、好ましくないためである。線状素材２２の圧延量は、表面積を１．１倍未満とする圧延では、単位重量に対する表面積が小さすぎるためである。また、逆に、表面積が１．５倍を超えるような圧延では、形成される線材が薄すぎて巻き掛け作業が困難となり、また、インフレーター１の作動時に線材２１が破断する虞れがあって、好ましくないためである。また、線材２１は、肉厚を０．１５〜０．３６ｍｍ程度の範囲内となるように、線状素材２２を圧延して、形成される。

実施形態のフィルタ２０は、線状素材２２を圧延して形成される線材２１を、図示しない円柱状の治具に、治具の軸方向に対して傾斜させつつ、フィルタの長さの範囲内で往復させるように、所定の張力で所定回数巻き掛け、その後、所定の温度で線材２１相互を焼結させることにより、製造される。

そして、実施形態の場合、フィルタ２０は、厚さＴ１（図１参照）を、２．５〜５．０ｍｍ（望ましくは、２．５〜４．５ｍｍ）の範囲内に設定されるとともに、膨張用ガスＧの発生量に対する重量を、３４〜５０ｇ／mol（望ましくは、３５〜４５ｇ／mol）に設定されている。厚さが、２．５ｍｍ未満では、薄すぎて、作動時に目開きしてしまい、膨張用ガスの冷却性能や残渣捕捉性能が充分に得られず、逆に、５．０ｍｍを超えれば、嵩張りすぎて、好ましくないためである。また、膨張用ガスの発生量に対する重量が、３４ｇ／mol未満では、膨張用ガスの吐出量に対するフィルタの重量が小さすぎて、膨張用ガスの冷却性能や残渣捕捉性能が充分に得られず、逆に、５０ｇ／molを超えれば、膨張用ガスを過剰に冷却することとなり、エアバッグ装置に使用した際におけるエアバッグの膨張初期の内圧が確保し難くて、好ましくないためである。

実施形態のフィルタ２０を使用したインフレーター１では、エアバッグ装置とともに車両に搭載された状態で、図示しないリード線を経て、制御装置からの作動信号が入力されると、点火装置８のイニシエータ９が、伝火薬１０を燃焼させるように作動して、伝火薬１０からの火炎を、燃焼室１３内に伝播させることにより、燃焼室１３内に充填されるガス発生剤１８を燃焼させることとなる。そして、ガス発生剤１８を燃焼させて発生する膨張用ガスＧが、燃焼室１３の外周側を覆っているフィルタ２０を経て、ガス吐出口４ｂから、インフレーター１外へ流出して、エアバッグ装置のエアバッグを膨張させることとなる。

次に、本発明の要件を満たす実施例１〜３のフィルタを使用したインフレーターと、比較例１のフィルタを使用したインフレーターと、参照例のフィルタを使用したインフレーターと、について、それぞれ、作動時の出力を測定した結果を、図２のグラフに示す。各インフレーターに使用されるフィルタの仕様及び膨張用ガスの発生量は、表１に示す。また、作動時の出力を図２のグラフには示さないが、比較例２，３のフィルタを使用するインフレーターも、表１に示す。各フィルタを形成する線状素材としては、鉄製のものが使用されており、表面積を１．２倍程度に圧延されている。各インフレーターに使用されるガス発生剤としては、グアニジン系ガス発生剤が使用されている。

図２のグラフは、これらの実施例１〜３、比較例１、及び、参照例の各インフレーターを、内容積６０Ｌのステンレス鋼製のタンク内に、それぞれ、固定し、作動させて、タンク内圧力の軌跡を測定したものである。

参照例は、従来から使用されているフィルタを使用したインフレーターであり、本発明の要件は満たさないものの、作動初期のタンク内圧力曲線の立ち上がり（傾き）が大きく、好適なタンクカーブを描くものである。そして、この参照例のインフレーターが描くタンクカーブと、実施例１のインフレーターが描くタンクカーブと、を比較してみれば、実施例１のインフレーターは、参照例のインフレーターと、膨張用ガスの発生量を同一に設定されているが、膨張用ガスの発生量に対するフィルタの重量を、４６．７ｇ／molと、参照例のフィルタの重量（６３．３ｇ／mol）よりも小さくし、厚さを、４．５ｍｍと、参照例のインフレーターのフィルタの厚さ（５．６ｍｍ）より薄くしていても、参照例のインフレーターに近似した好適なタンクカーブを描いている。これは、実施例１のインフレーターに使用されるフィルタを形成する線状素材の線径（０．３５ｍｍ）が、参照例のインフレーターに使用されるフィルタを形成する線状素材の線径（０．５ｍｍ）よりも小さくて、実施例１のフィルタが、単位重量あたりの表面積を、参照例のフィルタよりも大きくしていることから、膨張用ガスを効率的に冷却できるためであると推測される。

実施例２のインフレーターは、実施例１と同一の線径の線状素材を用いて形成されたフィルタを使用しており、フィルタの重量と、膨張用ガスの発生量と、を、ともに、実施例１のインフレーターより小さく設定され、フィルタの厚さも、実施例１のインフレーターより薄く設定されている。そして、実施形態２のインフレーターに使用されるフィルタは、膨張用ガスの発生量に対する重量も、４０．７ｇ／molとして、実施例１のフィルタより若干小さく設定されている。この実施例２のインフレーターも、実施例１のインフレーターの描くタンクカーブよりも、若干、作動初期の立ち上がり（傾き）を小さくしているものの、参照例のインフレーターに近似した好適なタンクカーブを描いている。

実施例３のインフレーターは、実施例２と同一のフィルタを使用しており、実施例１のインフレーターと、膨張用ガスの発生量を同一としている。すなわち、実施例３のインフレーターは、実施例２のインフレーターよりも膨張用ガスの発生量を多く設定されている。そして、この実施例３のインフレーターでは、膨張用ガスの発生量に対するフィルタの重量が、実施例２よりも小さく、３６．７ｇ／molに設定されている。そのため、比較例１のインフレーターでは、実施例１のインフレーターと比較して、膨張用ガスの吐出量に対するフィルタの重量が小さく、厚さも薄いことから、膨張用ガスの冷却量が小さく、作動時のタンク内圧力が、実施例１のインフレーター（参照例のインフレーター）と比較して、全般的に高くなっている。しかしながら、この実施例３のインフレーターにおいても、フィルタが、３．７ｍｍと充分な厚みを有しているため、作動時の目開きを抑制して、充分な残渣捕捉性能を得ることができる。

比較例１のインフレーターは、実施例１と同一の線径の線状素材を用いて、実施例１よりも重量を大きくして形成されたフィルタを使用しており、実施例１のインフレーターと、膨張用ガスの発生量を同一としている。この比較例１のインフレーターでは、膨張用ガスの発生量に対するフィルタの重量が、６３．３ｇ／molに設定されている。そのため、比較例１のインフレーターでは、膨張用ガスの吐出量に対するフィルタの重量が大きすぎて、膨張用ガスを過剰に冷却することとなり、作動時のタンク内圧力が、実施例１のインフレーター（参照例のインフレーター）と比較して、全般的に低くなってしまい、好適なタンクカーブを得られない。また、この比較例１のインフレーターに使用されるフィルタは、膨張用ガスの発生量に対するフィルタの重量を、参照例と同一に、設定されている。すなわち、比較例１のフィルタと参照例のフィルタとは、線状素材の線径が異なっているのみである。この点からも、フィルタを形成する線状素材の線径を小さくして、単位重量あたりの表面積を大きくすれば、膨張用ガスの冷却性能を高めることができると推測できる。

比較例２，３のフィルタを使用したインフレーターでは、膨張用ガスの発生量に対するフィルタの重量が小さく、厚さも薄いことから、作動時の目開きを抑制しがたく、また、膨張用ガスの冷却性能や残渣捕捉性能が充分に得られない。そのため、このようなフィルタを使用したインフレーターを、エアバッグ装置に使用する場合、エアバッグにおいて、インフレーターから吐出される膨張用ガスが直接当たる部位に、コーティング剤を塗布したり、補強布を当てる等の補強が必要となる。

上記測定結果から、実施例１〜３のインフレーターのごとく、線径を０．２５〜０．４ｍｍの範囲内に設定される細い線状素材を用いて形成されるフィルタを、厚さを２．５〜５．０ｍｍの範囲内に設定し、膨張用ガスの発生量に対するフィルタの重量を３４〜５０ｇ／molの範囲内に設定すれば、高い出力性能を得ることができて、このようなインフレーターをエアバッグ装置に使用した際に、膨張したエアバッグにより乗員を好適に保護することができる。すなわち、線径の小さな線状素材を用いれば、重量を小さくして、厚さをある程度薄くしても、膨張用ガスを好適に冷却可能なフィルタを得ることができ、このようなフィルタを用いて製造したインフレーターは、従来と遜色のないガス吐出性能を有して、かつ、重量を小さくするとともに容積も減少させることができる。そのため、実施形態のフィルタを使用したインフレーターは、従来と比較して軽量となることから、車両の重量増加を招かず、また、低容積としてコンパクトにできることから、搭載スペースの小さな部位にも、搭載が容易となる。

したがって、実施形態のフィルタ２０では、インフレーター１の出力性能を確保できて、かつ、軽量化を図ることができる。

なお、実施形態では、外形形状を略円板状としたディスクタイプのインフレーターに使用するフィルタを例に採り説明しているが、本発明のフィルタを適用可能なインフレーターは、ディスクタイプのものに限られるものではなく、外形形状を略円柱状としたシリンダタイプのものに適用してもよい。

１…インフレーター、
３…ハウジング、
１３…燃焼室、
１８…ガス発生剤、
２０…フィルタ、
２１…線材、
２２…線状素材、
Ｇ…膨張用ガス。

Claims (1)

1. インフレーターのハウジング内に配置されて、作動時に、ガス発生剤を燃焼させて発生する膨張用ガスを冷却し、かつ、該膨張用ガスに含まれる残渣を捕捉するもので、
   金属製の線材を巻き掛け、該線材相互を焼結させて形成される円筒形のインフレーター用フィルタであって、
   前記線材が、線径を０．２５〜０．４ｍｍの範囲内に設定される線状素材を、表面積を１．１〜１．５倍となるように圧延して形成され、
   前記フィルタが、厚さを、２．５〜５．０ｍｍの範囲内に設定されるとともに、前記膨張用ガスの発生量に対する重量を、３４〜５０ｇ／molの範囲内に設定されていることを特徴とするインフレーター用フィルタ。

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