JP2618052B2 - 軽量非溶接膨張装置 - Google Patents

軽量非溶接膨張装置

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JP2618052B2 JP1231805A JP23180589A JP2618052B2 JP 2618052 B2 JP2618052 B2 JP 2618052B2 JP 1231805 A JP1231805 A JP 1231805A JP 23180589 A JP23180589 A JP 23180589A JP 2618052 B2 JP2618052 B2 JP 2618052B2
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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火工ガス発
生装置に使用するフィルタ組立体であって、結合に溶接
または鋲を使用しない組立体に関する。
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
または同乗者が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
束装置については強い要求がある。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の間の一次的衝突
の場合などの車輌の急速な減速度を検知する。そこで車
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衝突の発生
を防止する。従ってバッグの拡張は一次的衝突の発生後
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く車輌
の制御を失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（例えば突起または凹所による）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置されて運転者を衝
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の重
量節減を可能とし、同上に車輌の操向性能を改善する。
近年開発された拡張装着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。自動車のエアバック拡張装
着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。さらに、
米国特許第3,880,447号、第4,068,862号、第4,711,466
号、第4,547,342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
めに（3000 psi）420kg/cm2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、爆発製装置が使用されてダイアフラムを破砕し、
また貯槽の構造部分を切断する。爆発製装置は爆発によ
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
ても長期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個体燃料ガ
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個体ガ
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の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具えている。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グを取
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。
上述に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。上述形式の従来のガス発生
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、封止された拡張装置すなわちガス発
生装置であって、そのハウジング内に貯蔵された火工的
組成物の燃焼によって充分な量のガス状生成物を生じて
自動車空気装置を30〜60ミリ秒内で実質的に拡張する拡
張装置が提供される。この時間はその車輌と第２の車輌
などとの間の一次的衝突の発生から一次的衝突の直接的
結果としての車輌の乗員と車輌の内部表面との間の二次
的衝突までの時間に近似する。
該拡張装置は少数、例えば６個の素子からなり、同一
目的の従来技術における15〜30個の構成部品に対比され
る。これらの部品は、（１）一端の開いたドーム状ディ
フューザシェルと、（２）ディフューザシェルの開放端
を封止する平坦な閉鎖板部材と、（３）ディフューザの
内面に隣接して位置する環状のフィルタ組立体ユニット
と、（４）フィルタ組立体によって形成される空所内に
位置する推進剤組立体と、（５）推進剤組立体の燃焼を
始発する始発装置、すなわち電気的に作動する雷管など
と、（６）ディフューザ部材のロールされたリップ部分
を閉鎖部材の外側周縁に対して所定の位置に維持する形
状の錠止めリングとを含む。
電気的雷管は通常車輌の車体部分に設けられた一つ以
上の遠隔センサに接続され、センサは一時的衝撃を検知
して雷管に衝突の発生を信号し、一連の燃焼作用を発動
せしめて車輌内の保護用エアバッグを拡張せしめる。す
なわち、センサの作動時に雷管内の推進剤が点火し、こ
れが比較的迅速に燃焼する推進剤組成物（例えばBKN
O3）と任意的な自己点火材料との混合物の強化パックを
開放し、これによって主推進剤を点火するに充分な熱を
発生する。この反応によって生じたガス状燃焼生成物は
濾過され冷却されてエアバッグに指向せしめられる。
本発明による拡張装置の製造時には、始めに予め製造
された環状のフィルタ組立体をドーム状のディフューザ
部材の開放端内に挿入する。つぎに、推進剤組立体をフ
ィルタ組立体によって限定される空所内に挿入する。つ
ぎに、閉鎖部材をディフューザの開放端内に挿入し、閉
鎖部材の下方リップをディフューザ外周縁を越えて回転
する機械的ヘッドによってロール成形して構造的封止を
形成する。
作用 本発明によれば最小数の安価な素子から成り、迅速な
ロボット組立てを可能とする簡単な拡張装置が得られ
る。
さらに、本発明によれば耐久性の高い軽量材料、例え
ばアルミニューム、ティタニューム、或る種のステンレ
ス鋼などから構成され、従来の重い鋼材料を使用して製
造されたものに対比して軽量な拡張装置が得られる。
さらに、本発明は新規なドーム状の形状のハウジング
形状を使用することによって自動車用操向装置内の利用
可能空間を最大とする小直径の拡張装置が得られる。
本発明によれば、自動車用受動的拘束エアバッグ装置
を拡張するガス発生機が得られ、発生機ハウジングはデ
ィフューザの下方リップ部分をディフューザの開放端を
封止するためにそれに組合わされる閉鎖部材の外側周縁
を越えてロール成形することによって構造的に封止さ
れ、これら素子を互いに溶接する必要がない。従って溶
接の健全性を決定するために従来必要とされた時間がか
かり高価な検査工程を必要としない。
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）一端の開い
たドーム状ディフューザ部材と、（２）ディフューザの
開放端を封止する形状を有しこれによって拡張装置ハウ
ジングを形成する閉鎖部材と、（３）ハウジングの内に
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
焼を始発するに適した点火装置と、（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錠止めリング
とを含む。
これらの各部品のうち、ディフューザ部材12と錠止め
リング16とは第１図に明示される。リング16はディフュ
ーザ部材12のスカート部分14に円周的に嵌合し、スカー
ト14は閉鎖板部材15の外周縁を越えて半径方向内方に回
転する機械的ヘッドによってロール成形されている。電
気的リード18a、18bも図示されており、これが自動車と
他の物体との間の一次的衝撃を検知可能の遠隔検知装置
（図示しない）と点火装置、すなわち雷管装置とを接続
し、この雷管装置は検知装置（センサ）からの信号に応
答して主推進剤組成物を点火する。
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収容す
る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、肉厚の内側支持壁を必要とせず、従来より
も軽量の装置とすることができる。
詳細には第１図には、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が示される。デ
ィフューザ12は一端がドーム状の屋根部分20によって閉
じられている。他方端は延長する弓形のスカート14の形
状をなし、閉鎖板部材15によって閉鎖される以前は屋根
部分20に実質的に直角に延長する。ディフューザ12の円
周壁24は複数のディフューザポート22を限定する。ポー
ト22はディフューザ12の円周的周縁を限定する壁24の周
りに等間隔に配置される。各ディフューザポート22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24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。第１段階としてフィルタ組立体
を単にディフューザ12内の所定の位置にその開放端を通
して挿入する。次に、推進剤をフィルタ組立体によって
限定される空所に挿入する。次に、図示しない閉鎖部材
15を挿入してディフューザ12の開放端と組合わせ、ディ
フューザのリップ、すなわちスカート部分14を閉鎖板15
の縁部を越えてロール成形し、スカート14が外側壁24に
対して実質的に180度の角度で内方に折返されるように
機械的ロール手段によって成形される。ロール手段は当
業者に公知である。
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、これは本発明によれ
ば不要である。さらに各溶接部の健全性を決定するため
には高価な、時間のかかる検査が必要である。溶接検査
工程は高価なＸ線装置を必要とし、検査を行うために熟
練した操作員を必要とする。本発明による機械的ロール
装置によるリップの封止は拡張装置10のハウジングの溶
接の必要がない。
本発明によるロールされたリップは従来公知の技術で
ある単に金属部品を互いに締付けるものよりも著しく強
固な封止を達成する。本発明によるロールされたリップ
による閉鎖技術は均質な強度の連続的な封止を与えるこ
とによって強度が増大するが、ディフューザのリップ14
の金属縁部を閉鎖板部材15上にクリンプまたはメタリン
グすると不連続な封止が形成され従って強度が長さに沿
って変化しその結果拡張装置10の作動時にハウジングか
ら脱出しようとするガスの圧力を受けたときに爆発的に
開く可能性がある。
拡張装置ハウジングは望ましくは強力、軽量材料、例
えば201または301ステンレス鋼から製造される。ティタ
ニュームなどの金属も使用可能であるが、価格、強度、
製造の容易性から最も望ましい材はアルミニュームであ
る。この材料はアルミニューム部品間の封止が引張強度
の高い材料、例えばステンレス鋼のものよりも強力でな
い点で問題がある。
そこで本発明では拡張装置10に錠止めリング16を使用
し、アルミニューム部品を使用した場合の封止の一体性
を確保する。リング16はロールされたリップ14の内周縁
に圧縮されて、拡張装置10の作動時にロールが弛むこと
を防止する。さらに、リング16は狭いＶ字形の溝（第４
図）を有し、リング16が閉鎖板部材15に向って下方に圧
縮されるときにリップ14の外方縁にスナップ係合するに
適している。併し、リング16はアルミニューム部品間に
緊密な構造的封止を形成するに有用であるが、拡張装置
10のハウジングがアルミニューム製の場合でも作動時に
必須ではないことが判った。すなわち、リング16は不可
欠ではないが、過剰な安全対策として設けられている。
ステンレス鋼またはティタニュームの場合にもリング16
は同一目的で設けられる。
さらに、上述ロールされたリップ形成技術によって拡
張装置ハウジングを封止することにより、従来技術にお
いて使用されるようなバックアップ封止手段を使用する
必要がない。従来技術としてはディフューザと閉鎖板と
をクリンプまたは鋲止めして両者間に緊密な封止を形成
する技術を含む。本発明によれば時間とエネルギと部品
費とを節減する。さらに、本発明によればディフューザ
12と閉鎖板15とを高価な機械加工部品でなく、安価な鍛
造金属部品とすることができる。
第２図は拡張装置10の横方向断面図で内部構造を示
す。第２図には火工的ガス発生組成物26の点火を始発す
る燃焼始発手段が示される。始発手段は望ましくは電気
的に作動する雷管28を含み、これは小量の電気的に点火
可能の可燃性材料を含む。雷管28はリード18a、18bによ
って少くとも一つの公知の形式の図示しない遠隔検知装
置に接続される。検知装置は例えば自動車の前方バンパ
または側方フェンダに配置される。
雷管28は例えば閉鎖部材15に限定される開口40にねじ
こむことによって拡張装置10に取付けられる。望ましく
はエポキシ30を使用して開口40に接着する。雷管28は閉
鎖部材15の表面に形成された２つの肩32間に配置され
る。リード18a、18bが開口40を貫通して拡張装置10から
外方に延長し前述した遠隔検知装置に接続される。
拡張装置ハウジングの内部において、雷管28の上方部
分は強化パック34に当接し、これは例えば硝酸硼素加里
BKNO3の混合物36、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。作動時の１つ以上の遠隔検知装置からの電気的信
号によって雷管28内の配線が加熱される。加熱された電
線が雷管28の本体内の装薬を点火する。燃焼によって生
ずる高温ガスが強化パック34に指向され、粉末混合物BK
NO3 36の燃焼が始発される。
BKNO3 36は主推進剤26の点火に著しく有効であるが、
この材料の自己点火温度が約315〜371℃（華氏600〜700
度）と比較的高い。主推進剤としてのこの組成物は例え
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
己点火するように選択され、BKNO3は前述315℃以上で自
己点火する。
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
ジングの強度が例えば熱によって軟化する等によって低
下すれば爆発的損傷を発生する。
強化パック36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26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。これは本発明の拡張装置10を具えた車輌の乗員の
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
ずる高温ガスの急速発生によって強化パック34の壁が破
れて主推進剤組成物26に当り、組成物26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26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およ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。各種火工組成物が本発明の
拡張装置10に使用可能であり、本発明は上述した組成物
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26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38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グレーンに型
成形または押出し成形される。このグレーン（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
スを発生するようにする。米国特許第4,758,287号明細
にこのグレーンは記載されている。
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26の燃焼によって発生したガスはフィルタ組立
体38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22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２図に明らかのように環状のフィルタ組立体38は拡
張装置10の作動時にディフューザ12と閉鎖部材15との間
に楔状に入りこむような形状、位置を有している。すな
わちフィルタ組立体38はその上面と下面とがディフュー
ザ12と閉鎖部材15との内部接触角度より約1.5度大きい
角度で外方に延長するようになされる。これは円形の線
接触をフィルタ組立体38とディフューザ12（の上面）と
の間に且つ閉鎖部材15（の下面）との間にフィルタ組立
体38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26の燃焼による内圧が作用するとフィルタ組
立体38はこの圧力によるフープ応力を受けて外方に押付
けられて楔状に強制され、フィルタ組立体38の周縁の周
りの封止を強化する。このように形成された緊密な封止
は火工的混合物26の燃焼によって生じたガスがフィルタ
組立体38以外の方向に流れることを防止する。
第３図は拡張装置10の底面図で、ディフューザ12のス
カート部分14が閉鎖板部材15の外側周縁上に位置するよ
うにロール成形されて封止リップを形成した状態を示
す。リップは主推進剤26の燃焼によって生じたガスがデ
ィフューザポート22以外の経路で拡張装置10から脱出す
ることを防止する。さらに、前述した雷管28からのリー
ド18a、18bが開口40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４図は拡張装置10を封止するロール成形されたリッ
プの拡大図である。リップは前述のように図示しない回
転機械的ヘッドを使用して成形され、スカート部分14は
閉鎖部材15の外周縁を越えて約180度の角度でディフュ
ーザ12の壁24に対して半径方向下方に強制され、溶接を
必要とせずに充分に強力な封止を形成する。この技術は
従来のクリンプ成形に対比して連続的であるから強力で
あり、さらに、クリンプ成形は応力が大であって亀裂を
生じ易く、亀裂は封止に有害である。
ロール成形リップ技術は拡張装置10の部品が201また
は301ステンレス鋼などの比較的強力な材料製の場合充
分に強力な封止を形成する。前述のようにステンレス鋼
より引張強度の低い材料例えばアルミニュームなどから
形成される場合、封止の安全性を増加するために錠止め
リング16を使用する。リング16は単に補強目的であり、
ロール成形リップ技術は拡張装置10がアルミニュームな
どの軽量材料から形成された場合でも十分な封止を与え
ることが判った。リング16の外周縁表面にはスカート14
が封止リップを形成するため閉鎖部材15上に曲げられた
ときスカート14の端縁部と錠止め係合するに適した形状
の溝部分が設けられている。この配置はスカート14が錠
止めリング16の把持から脱出することを防止し、拡張装
置10の作動時にガス発生剤26の燃焼によってロール成形
が弛むことがない。
第５図はフィルタ組立体38のフレーム45を形成するよ
うに互いに連結された部材44、46を示す。部材44、46は
望ましくはアルミニュームなどの板金型成形品で、拡張
装置10の全体重量を軽減している。タブ48がスペーサと
して作用し、部材44、46をその間に後述する各種フィル
タ素子を配置するに十分な間隔を維持し、フィルタ素子
はガス発生剤26の燃焼によって生ずるガス状燃焼生成物
から粒子を濾過する。さらに、フィルタ38はガスから或
る程度の熱を吸収して大気温度に近接せしめる。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38を自動車の操向コラムに装
置した拡張装置10のハウジング内に収容された状態で示
す上面平面図である。図示するようにフレーム部材44、
46はスナップ係合してフレーム45を形成し、複数のフィ
ルタ層、例え粗いスラグスクリーン層、微細なスクリー
ン層および不活性セラミックファイバ層が示される。こ
れらの層は望ましくは最外方のスクリーン層を両フレー
ム部材44、46に溶接することによって保持されるが、別
の方法、例えば締付手段、接着手段なども使用可能であ
る。
第７図はフィルタ組立体38の斜視図で、この部品が環
状配置であることが判る。最外方は微細な（例えば28メ
ッシュ）スクリーン材料の層60であって、ディフューザ
ポート22の内側に当接している。残りの層は各種メッシ
ュ寸法のスクリーンと不活性ファイバパッドの層とを含
み、これらが層60の直接下方にドーナツ形に配置されて
いる。組立体38を互いに係合する望ましい方法は図示さ
れる溶接部62である。溶接部62は組立体38の上縁および
下縁を完全に囲んで延長し、フィルタ組立体38がフレー
ム部材44、46に確実に封止され組成物26の点火時に作用
する大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38の横断面図で、各フィルタ
層を示す。内側フレーム部材46から外側フレーム部材48
に向って、推進剤26の燃焼によって生じたガスは部材46
の頂部から粗スクリーン50を通り、フレーム部材48を廻
り、粗スクリーン52を通り、つぎに（ａ）第１の100ミ
クロンスクリーン54と、（ｂ）ファイバフレックス（商
標名）パッド56と、（ｃ）第２の100ミクロンスクリー
ン58と、（ｄ）微細な28メッシュの２層のスクリーン60
とを通る。フィルタ組立体を出たガスは実質的にすべて
の粒子が除去され大気温度付近まで冷却されている。
図においてフィルタ層は組立体38を通って外方に向っ
て次第に微細となり、微細な粒子も確実に捕捉される。
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部分的構成を示す斜視
図、第２図は第１図の拡張装置の部分断面側面立面図、
第３図は本発明による拡張装置の完全組立状態の底面
図、第４図は本発明による拡張装置の封止のためのロー
ル成形されたリップを示す部分拡大断面図、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:スカート、15:閉鎖板部材 16:錠止めリング、18a、18b:リード 20:屋根部材、22:ディフューザポート 26:可燃性組成物、28:雷管 38:フィルタ組立体 44、46:フレーム部材 50、52、54、60:スクリーン 56:ファイバパッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−110642（ＪＰ，Ａ) 米国特許4711466（ＵＳ，Ａ) 米国特許3793701（ＵＳ，Ａ) 米国特許4758287（ＵＳ，Ａ)

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】軽量非溶接膨張装置にして、 （ａ）第１の開放端と第２の閉鎖端とを有するドーム状
    ディフューザ部材（12）と、 （ｂ）該ディフューザ部材（12）の開放端を封止して膨
    張装置ハウジングを形成する閉鎖板部材（15）と、 （ｃ）該膨張装置ハウジングの内部部分内にあって、点
    火したときに自動車エアバッグを実質的に膨張するに充
    分な量のガス状生成物を発生する量の可燃性ガス発生材
    料（26）と、 （ｄ）該膨張装置ハウジングの内部部分内にあってガス
    発生材料（26）に隣接し、ガス発生材料の燃焼を始発せ
    しめる手段（28）と、 （ｅ）該膨張装置ハウジング内にあってガス状燃焼生成
    物を該膨張装置ハウジングから排出される以前に濾過す
    るフィルタ手段（38）にして、該フィルタ手段が膨張装
    置ハウジングの内側壁部分に隣接してガス発生材料を円
    周的に囲んでおり、該ガスを冷却して実質的にすべての
    粒子物質を除去するフィルタ手段（38）と、を含み、 前記閉鎖板部材（15）とドーム状ディフューザ部材（1
    2）とは膨張装置ハウジングを形成するために互いに溶
    接することなく封止され、ガス発生材料の燃焼時に発生
    する高圧に耐えるようになされ、 （ｆ）前記閉鎖板部材とディフューザ部材との間の非溶
    接封止を強化する部材（16）が設けられ、該ディフュー
    ザ部材の開放端の周縁の円周方向スカート部分は閉鎖板
    部材の対応する円周方向周縁を越えて半径方向内方にロ
    ール加工されてリップ部（14）を形成し、該ロール加工
    されたリップ部がディフューザ部材と閉鎖板部材との間
    の構造的封止部を形成する、 ことを特徴とする非溶接膨張装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の非溶接膨張装置にして、
    該ディフューザ部材の開放端の周縁の円周方向スカート
    部分が、ディフューザ部材の残りの横方向壁部分に対し
    て約180度の角度で内方にロール加工されていることを
    特徴とする非溶接膨張装置。
  3. 【請求項３】請求項２に記載の非溶接膨張装置にして、
    前記スナップ錠止め係合する部材が前記閉鎖板部材に隣
    接するロール加工されたリップ部の内側縁部分とスナッ
    プ錠止め係合して該膨張装置の作動時にロール加工が解
    放されることを防止するに適した形状の金属リング状部
    材を含み、該リング状部材がその外方表面に沿って切欠
    き縁部分を有し、該切欠き形状は前記ロール加工された
    リップ部の外側端縁と錠止め係合してディフューザ部材
    と閉鎖端部材との間の封止を強化することを特徴とする
    膨張装置。
  4. 【請求項４】請求項１に記載の膨張装置にして、前記デ
    ィフューザ部材と閉鎖端部材との双方がアルミニュー
    ム、ティタニューム、ステンレス鋼から選択された比較
    的軽量、耐腐食性、高引張強度材料製であることを特徴
    とする前記膨張装置。
  5. 【請求項５】請求項１に記載の膨張装置にして、前記デ
    ィフューザ部材がその周縁の周りに等間隔の複数のディ
    フューザポートを含み、該ポートは前記膨張装置ハウジ
    ング内に環状のフィルタ素子によって限定される燃焼室
    と該膨張装置に作動的に関連する自動車エアバッグの内
    部部分との間に流体連通を与え、前記ガス発生材料の燃
    焼時にエアバッグの膨張を可能とし、前記フィルタ手段
    が前記燃焼室と複数のディフューザポートとの間に介在
    して、前記ガス状生成物が自動車エアバッグに入る以前
    に濾過され冷却されることを特徴とする膨張装置。
  6. 【請求項６】請求項１に記載の膨張装置にして、前記燃
    焼始発手段が締付け手段と接着手段とから選択された手
    段によって膨張装置ハウジングに固定されて電気的に作
    動する雷管を含むことを特徴とする膨張装置。
  7. 【請求項７】請求項１に記載の膨張装置にして、フィル
    タ手段が、 （ａ）環状のフィルタフレーム手段を形成する形状の第
    １および第２のリング状部材にして、少くとも一方のリ
    ング状部材は一体に形成されて他方のリング状部材に向
    って外方に延長して、前記フレーム手段が形成されると
    き両リング状部材間に予め定めた間隔を維持する少くと
    も一つのタブを有する第１および第２のリング状部材
    と、 （ｂ）フィルタフレーム手段に支持された複数のフィル
    タ層にして、各フィルタ層は該フィルタフレーム手段の
    全外側環状表面の周りに先行する下方のフィルタ層を少
    くとも部分的に重なるように位置しているフィルタ層と
    を含み、 第１および第２のリング状部材の双方の全上方および下
    方周縁部分は膨張装置ハウジングの内方部分と円形線接
    触を達成するに適しており、該接触によってフィルタ手
    段は前記膨張装置の作動時に生ずる外方に向くフープ応
    力の結果として内側ハウジング部分に対して自己封止さ
    れ、作動時に生ずるガス状燃焼生成物はフィルタ手段を
    バイパスすることなくフィルタ手段に指向されて曲りく
    ねった通路を通って冷却、濾過されることを特徴とする
    膨張装置。
  8. 【請求項８】請求項７に記載の膨張装置にして、第１お
    よび第２のリング状部材がそれぞれ第１の側部と第２の
    側部と角度のついたフランジ部分とを有する実質的に直
    線状壁部を有する金属型成形品であり、該フランジ部分
    は第１の側部に一体的に形成されて該壁部分から鋭角を
    なして外方に延長し、リング状部材は互いに係合して前
    記環状のフレーム手段を形成するに適しており、前記リ
    ング状部材の角度のついたフランジ部分が対応する直線
    壁部分から前記フィルタ組立体と前記ディフューザ部材
    および閉鎖板部材のそれぞれとの間の内側接触角度より
    約1.5度大きい角度で離れる方向に延長し、前記フィル
    タ手段がハウジングの内側部分に対して実質的に楔作用
    をなして膨張装置の作動時に両者間にガス密の封止を与
    えることを特徴とする膨張装置。
  9. 【請求項９】請求項７に記載の膨張装置にして、前記フ
    ィルタ層が金属スクリーン材料の少くとも２層を含み、
    少くとも１つの一方のスクリーン層は少くとも１つの他
    方のスクリーン層と相違するメッシュ寸法を有し、少く
    とも１つの不活性ファイバ材料の層が設けられているこ
    とを特徴とする膨張装置。
  10. 【請求項１０】請求項９に記載の膨張装置にして、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該
    フィルタ組立体の燃焼室に隣接する内方縁から膨張装置
    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、膨張装置の作動時に生ずるガス状生成物
    から実質的にすべての粒子材料を確実に濾過することを
    特徴とする膨張装置。
  11. 【請求項１１】請求項９に記載の膨張装置にして、不活
    性ファイバ材料が少くとも１つのセラミックファイバパ
    ッドを含み、該パッドは酸化アルミニュームファイバと
    酸化珪素ファイバとの混合物を含んで少くとも２つの金
    属スクリーン材料の層の間に配置されていることを特徴
    とする膨張装置。
  12. 【請求項１２】請求項１に記載の膨張装置にして、ガス
    発生材料が膨張装置の燃焼室に配置された容器手段内に
    慎重に包装され、プラスチックおよび金属箔から選択さ
    れた材料から形成されて締付け手段、接着手段、熱封止
    手段から選択された手段によって封止されている封止パ
    ックを含むことを特徴とする膨張装置。
  13. 【請求項１３】請求項12に記載の膨張装置にして、ガス
    発生材料がアルカリ金属またはアルカリ土類金属アザイ
    ドと、一つの金属酸化物の少くとも化学等量とを含むこ
    とを特徴とする膨張装置。
  14. 【請求項１４】請求項13に記載の膨張装置にして、前記
    ガス発生材料がナトリウムアザイドと酸化銅の少くとも
    化学等量とを含むことを特徴とする膨張装置。
  15. 【請求項１５】請求項１に記載の膨張装置にして、前記
    ガス発生材料の燃焼速度を強化する手段を含むことを特
    徴とする膨張装置。
  16. 【請求項１６】請求項15に記載の膨張装置にして、燃焼
    強化手段が前記燃焼空所内に前記雷管と隣接して配置さ
    れた別個の強化パックを含み、該強化パックは点火強化
    材料と自己点火組成物との実質的に均等な混合物を含ん
    でいることを特徴とする膨張装置。
  17. 【請求項１７】請求項16に記載の膨張装置にして、前記
    燃焼強化材料がBKNO3を含み、自己点火材料が安定ニト
    ロセルローズ組成物を含むことを特徴とする膨張装置。
  18. 【請求項１８】第１の開放端と第２の閉鎖端とを持つド
    ーム状ディフューザ部材と、 ディフューザ部材の開放端を封止して膨張装置ハウジン
    グを形成する閉鎖板部材と、 該ハウジングの内部部分内にあって、点火したときに自
    動車エアバッグを約30〜60ミリ秒以内で実質的に膨張す
    るに充分な量のガス状生成物を発生する量の可燃性ガス
    発生材料と、 該ハウジングの内部部分内にあってガス発生材料に隣接
    し、ガス発生材料の燃焼を始発せしめる手段と、 該ハウジング内にあってガス状燃焼生成物を該ハウジン
    グから排出される以前に濾過するフィルタ手段にして、
    該フィルタ手段がハウジングの内側壁部分に隣接してガ
    ス発生材料を円周的に囲んでおり、該ガスを冷却して実
    質的にすべての粒子物質を除去するフィルタ手段と、 前記閉鎖板部材とドーム状ディフューザ部材とは膨張装
    置ハウジングを形成するために互いに溶接することなく
    封止され、ガス発生材料の燃焼時に発生する高圧に耐え
    るようになされ、 前記ハウジングの外側にあってディフューザ部材の開放
    端の周縁の円周方向スカート部分を閉鎖板部材の底面に
    対して錠止めして前記閉鎖板部材とディフューザ部材と
    の間の非溶接封止を強化する錠止め手段とを含む、軽量
    非溶接膨張装置を製造する方法にして、 （ａ）比較的軽量、耐腐食性、高引張強度の材料から、
    第１のドーム状端部と第２の開放端とを有するディフュ
    ーザ部材を型成形し、 （ｂ）該ディフューザ部材の開放端からフィルタ手段を
    挿入して内部の所定の位置とし、 （ｃ）慎重に包装された推進材組立体を前記ディフュー
    ザ部材内に下降せしめて、フィルタ手段によって限定さ
    れる燃焼室内に配置し、 （ｄ）前記ディフューザ部材の開放端を封止する実質的
    に平坦な閉鎖板部材を型成形し、 （ｅ）閉鎖板部材をディフューザ部材の開放端に組合わ
    せ、 （ｆ）前記閉鎖板部材の外側周縁部分を越えて約180度
    の角度で該閉鎖板部材に隣接するディフューザ部材の開
    放端を該閉鎖板部材の底面に向ってロール加工して、閉
    鎖板部材とディフューザ部材との両者間にロール加工さ
    れたリップ部を形成し、該ロール加工されたリップ部が
    閉鎖板部材とディフューザ部材との間に構造的封止を形
    成するようにし、 （ｇ）ロール加工されたリップ部の端部部分を閉鎖板部
    材に対してスナップ錠止めして両者間の封止を強化せし
    める、各工程を含むことを特徴とする軽量非溶接膨張装
    置を製造する方法。
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