JPH07315157A - 巻き付け式のガス発生器用フィルターアッセンブリの大きさを再設定し且つ再成形する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数層に重ねて巻き付けられた構造の巻き付
け式の円筒状のガス発生器用フィルターアッセンブリの
製造方法に関し、フィルターアッセンブリの大きさを再
設定し且つ再成形することを目的とする。 【構成】 複数層に重ねて巻き付けられた円筒状のフィ
ルターアッセンブリをロータリースエージング機械にか
けることによって、直径、壁厚、真円度、まっすぐ度、
円筒度等の優れた寸法上の特徴を示すフィルターアッセ
ンブリを得ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は概しては自動車の膨張式
のモジュラー人員拘束システム、すなわち一般的によく
知られているエアバッグ拘束システムのためのフィルタ
ーの製造方法に関する。そのようなシステムにおけるフ
ィルターは、高温のガスがエアバッグに達する前に冷却
する機能を有し、且つ点火の間に生じるパティキュレー
トや残滓をトラップしてパティキュレートや残滓がエア
バッグの中に入ったり自動車の中に漏れるのを防止する
作用を行う。より詳細には、本発明はフィルターをロー
タリースエージングにかけることによってフィルターの
大きさを再設定し且つ再成形することを含む改善された
インフレータのフィルター製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】公知のフィルターアッセンブリはスクリ
ーンとセラミックペーパの層を交互に含むものである。
本願の出願人に譲渡された米国特許第４９９８７５１号
（パクストン等）は、２層のニッケルコートされた炭素
鋼又はステンレス鋼の３０メッシュのスクリーン、８０
×７００又は５０×２５０メッシュのステンレス鋼又は
４０×１８０メッシュのニッケルコートされた炭素鋼、
厚さ０．０８０インチの単層のセラミックフィルターペ
ーパ、２層の３０メッシュのステンレス鋼又はニッケル
コートされた炭素鋼からなるフィルターアッセンブリを
開示している。

【０００３】フィルターアッセンブリは典型的には異な
ったフィルター材料をマンドレルの周りに巻き付けるこ
とによって製造される。本願の出願人に譲渡された米国
特許第４８７８６９０号（クニンガム）はそのようにし
て製造された円筒状のフィルターアッセンブリを開示し
ている。フィルターアッセンブリは人手によりあるいは
機械により単一のユニットとして製造される。フィルタ
ーアッセンブリの特定のジオメトリ及びフィルター材料
の層数はフィルターアッセンブリの設計された最終使用
によって定められる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】エアバッグインフレー
タの複数層に重ねて巻き付けられた構造の円筒状のフィ
ルターアッセンブリを作る際に、真円度の問題がある。
そのような複数層に重ねて巻き付けられた構造の使用
は、真円からはずれた、すなわち楕円断面のスクリーン
パックアッセンブリを生じさせる原因をはらんでいる。
この固有的な真円度の欠如はフィルター材料の層数が増
えるにつれて悪化していき、特にオーバーラップした外
径において深刻である。

【０００５】エアバッグインフレータシステムで使用さ
れる円筒状のフィルターの大きさを再設定することは、
初期のドライバー側のエアバッグの応用に遡って業界の
関心事項であった。しかし、乗客側のエアバッグについ
ては、直径の要求が最大値にのみあったので、大きいサ
イズのフィルターの大きさを再設定するプログラムは最
初から考慮されていなかった。最近、現存の最大値の要
求とともに最小直径の要求の実施が大きさの再設定の問
題を呼び起こした。大きさの再設定の一つの方法は、プ
レスに取り付けられた分割式管状の（クラムシェル）静
止ダイスの使用を通してオーバーサイズの乗客側スクリ
ーンの大きさを小さくするように再加工することであ
る。それはスクリーンの損傷を防止するためにオーバー
サイズの小さな公差で作動することを要求されるので、
大きさを再設定するためのクラムシェル方法の使用は満
足のいくものではないことが分かった。クラムシェルダ
イスについて、多くの加工がダイス分離領域で生じる
が、これは局部的な加工を招くことになる。さらに、大
きな直径の巻き付け式のスクリーンパックを処理すると
きに、クラムシェルダイスに関する鋳ばり又はウインギ
ングの問題がある。よって、クラムシェルダイスの使用
は、成功裏に大きさを再設定することのできるスクリー
ンパックの巻き付け式の外径に制限をくわえることにな
る。さらに、巻き付け式のフィルタースクリーンパック
の固有の楕円形状はスクリーンパックをクラムシェルダ
イス上で特定の配置にすることを必要とする。楕円形状
のスクリーンパックの最大直径は巻き付け式のフィルタ
ースクリーンパックの大きさの再設定及び再成形を行う
ためにクラムシェルダイスのダイスメンバの垂直軸線と
整列していなければならない。

【０００６】エアバッグインフレータシステムのガス発
生器からのガスを冷却し且つ清浄化するフィルターアッ
センブリの確実で経済的な製造は主要な関心事である。
直径や、壁厚や、真円度や、直線性や、真円筒度等の優
れた寸法上の特徴を示し、より低い残滓レベルを示す、
円筒状のフィルターアッセンブリの大きさを再設定する
方法の実施は明らかな利点及び効果を奏する。

【０００７】本発明の目的は少なくとも１つの開口端部
と内面及び外面を有する複数層に重ねて巻き付けられた
構造の巻き付け式の円筒状のフィルターアッセンブリの
大きさを再設定し且つ再成形する方法を提供することで
あり、このフィルターアッセンブリは乗客側、ドライバ
ー側、サイドインパクト、及びリヤシートの膨張式エヤ
バッグ乗客拘束システムのガス発生器で使用されるよう
に設計されたものである。

【０００８】本発明のさらなる目的は直径や、壁厚や、
真円度や、直線性や、真円筒度等の優れた寸法上の特徴
を示すフィルターを作ることによってエアバッグフィル
ターの製造方法の性能を高めることである。本発明のさ
らなる目的はエアバッグガス発生器に採用されたときに
インフレータの点火に際して低いパティキュレートレベ
ル及び低い変動率を備えることによってその性能を高め
る優れた特徴をもったエアバッグインフレータ用フィル
ターアッセンブリの製造方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】これらの目的は、複数層
に重ねて巻き付けられた構造の巻き付け式の円筒状のフ
ィルターアッセンブリを所望の大きさ及び円筒度に再設
定し且つ再成形する方法であって、巻き付け式のフィル
ターアッセンブリをロータリースエージング機械にかけ
ることを特徴とするものである。本発明のロータリース
エージング処理は区分されたフィルター又は連続的な所
定の長さのフィルターの形状を再び整えるために使用さ
れることができる。

【００１０】ロータリースエージングは１９００年代の
初期以来産業的に利用されているけれども、従来はロッ
ドや、チューブや、ワイヤから円筒状の部品を作るのに
使用されていた。ロータリースエージングは一対又は複
数対の対向するダイスによって半径方向に与えられる十
分な数の制御された衝撃ブローによってそのような部品
の直径や形状を変えるもである。ダイスは部品に所定の
形状を与えるような適切な形状となっている。概して金
属成形プロセスに適した金属は大抵最もよくスエージン
グされるものである。低炭素鋼及び延性のある非鉄金属
ではベストな結果が得られる。本発明によるフィルター
システム又はエアバッグインフレータの大きさを再設定
し及び／又は再成形するためのスエージングの使用は新
規であり、且つ、大きさを再設定又は再成形していない
フィルターと比べると、より低いパティキュレートのレ
ベルを達成することができる。エアバッグインフレータ
内の残滓の高いウエイトは円筒状のフィルターユニット
の真円度の欠如によるものである。スエージングはフィ
ルターの真円度を改善することができることが分かっ
た。また、スエージングしていないフィルターと比べる
と、スエージングは残滓の低いウエイトを達成すること
ができることが分かった。

【００１１】プレスに取り付けられた分割型の管状の
（クラムシェル）ダイスの使用によりオーバーサイズの
フィルターアッセンブリを小さいサイズに再設定するこ
とは、その使用が限定され、且つ大きな直径のフィルタ
ーの大きさを適切に再設定することができない。クラム
シェルダイスは過度の鋳ばりを生成し、よって最大値上
で約０．０２５インチ大きい外径の円筒状のフィルター
の大きさを再設定するのに限定されていた。この鋳ばり
の問題はロータリースエージングの使用により解消され
ることが分かった。さらに、最初のフィルターの外径が
少なくともスエージングダイスの内径よりも少なくとも
０．０３５インチ大きいと、スエージング後の外径は一
様に維持されることが分かった。これは巻き付け機械か
らのより大きな公差、すなわち外径の範囲を許容する。

【００１２】

【実施例】以下、ロータリースエージングによってイン
フレータフィルターアッセンブリの大きさを再設定し且
つ再成形する本発明の方法の実施例を説明する。本発明
によるスエージングプロセスによって大きさを再設定し
且つ再成形する工程にかけられた乗客側の巻き付け式の
円筒状のフィルターアッセンブリが図１に示されてい
る。図１に示されるタイプのフィルターアッセンブリは
同日付けの関連米国特許出願にも記載されている。フィ
ルターアッセンブリ１０は、インナコアとしての３０×
３０メッシュチューブ１２と、これに積層して巻き付け
られた追加の数層の、１８×１８メッシュの金属織布１
４と、ペーパーフィルター１６と、４５×１７０メッシ
ュの金属織布１８とからなる。フィルターアッセンブリ
１０は、１８×１８メッシュの金属織布と、４５×１７
０メッシュの金属織布とを所定の長さに切断し、それら
をレイアップテーブル上に配置し、溶接してワイヤクロ
スのラミネートを形成することによって製造される。そ
れからリドール（Lydall）６０等のペーパーフィルター
１６を所定の長さに切断し、ワイヤクロスのラミネート
に配置する。ワイヤクロスのラミネートとペーパーフィ
ルターとのサブアッセンブリのリーディングエッジがイ
ンナコアの３０×３０メッシュチューブ１２の外面に溶
接され、ワイヤクロスのラミネートとペーパーフィルタ
ーとが外向き巻き機械において該チューブ１２に外向き
に巻きつけられる。該ラミネートの半径方向最外方部分
のトレーリィングエッジは、ワイヤクロスのラミネート
が前記インナコアのまわりで円筒関係を維持するように
して形成されたフィルターボディに溶接される。図１に
示されるように、この巻き付け式のスクリーンパックの
最大の外径は線ＡＡの近辺にあり、最小の外径はそれか
ら約９０度回転したところにある。

【００１３】３０×３０メッシュワイヤクロスは所定の
長さに切断され、従来的なツーロールフォーマー（０．
７５インチ直径のスチールのぎざぎざ付きのローラと２
インチ直径のウレタンローラ、５０ジュロメーター）を
使用してカールさせられる。ツーロールフォーマーは円
筒形状を生成しながらワイヤクロスをキャプチャチュー
ブ内へ転動させる。２つのフィニッシュロールベルトが
ワイヤクロスをキャプチャチューブ内へ入る全ての道で
助ける。ワイヤクロスがキャプチャチューブ内へ完全に
入ると、取り出されてサイジングチューブに嵌められ
る。ワイヤクロスはサイジングチューブと同じ直径に合
わせられ、抵抗溶接によって一緒に溶接されて自己支持
型チューブ１２となる。

【００１４】それから、このフィルターアッセンブリ
が、該フィルターアッセンブリを本発明のロータリース
エージング処理にかけることによって大きさを再設定さ
れ且つ再成形される。コネチカット州、ニューイングト
ンのフェン マニュファクチャリングによって製造され
たFennＦ−４スエージング機械がロータリースエージン
グ処理を行うために使用された。

【００１５】図３及び図４に示されるように、ロータリ
ースエージ機械は２つの半円形断面の半型部分からなる
ダイス７０を含み、ダイス７０の後にはハンマーブロッ
ク７２がある。一連の１２個のローラ７４がハンマーブ
ロック７２のまわりに配置される。各ダイス半型部分は
４度のリリーフテーパーをもつものであった。ダイスア
ッセンブリが回転するにつれて、ハンマーブロック７２
がローラ７４に係合し、ダイス７０が一緒に押圧駆動さ
れる。フィルターアッセンブリ１０はダイス７０の半型
部分間の部分を繰り返し圧縮することにより所望のサイ
ズ／形状に形成された。２００ｒｐｍのスピンドルスピ
ードがフィルターアッセンブリ１０をスエージングする
のに典型的に採用された。ゼロクリアランスのダイス７
０が好ましかった。従って、ダイス７０が完全に閉じる
のを保証するように、ダイス７０半型部分とハンマーブ
ロック７２との間に必要に応じてシム７６が挿入され
た。さらに、スエージングの間に内部マンドレル７８の
使用が部分真円度をかなり改善することが分かり、且つ
好ましくは内径の完全性を維持するために使用される。
大きさの再設定の度合いはフィルターの最初の大きさに
依存することが分かった。穴あきのサポートチューブを
備えたフィルターのための巻き付け式のフィルターの最
大の外径は２．１４５インチから２．１４８インチの範
囲に目標を置いた。スエージ後のフィルターの目標外径
は約２．１１３インチであった。

【００１６】例として示すため且つ限定的に解釈すべき
ではないが、留意すべきは、図１に示される乗客側のフ
ィルターにおいては、フィルター成分が作られる材料及
び関連する寸法は下記の通りである。 成分 機能 材料 寸法 フィルター 燃焼スクリーンは大きなパーテ 炭素鋼 30×30メッシュ クロス１２ ィクルとスラグをホールドし、 0.011 線径 初期冷却する 粗いスクリー セラミックペーパーを支持。 炭素鋼 18×18メッシュ ンフィルター フィルターの巻き付け、冷却、 0.017 線径 クロス１４ 及び細かいスクリーンの支持 を助ける フィルター パティキケレートを濾過し、 セラミック ペーパー１６ ガスを冷却 ニューハンプシャ州 リドール社により製造 細かいスクリ ガスの冷却及び濾過 ステンレス鋼 45×170 ーンフヘルタ メッシュ １８

【００１７】図１は、フィルターユニット１０が、３層
の３０×３０メッシュチューブ１２と、６層の１８×１
８メッシュの金属織布１４と、３層のペーパーフィルタ
ー１６と、単層の４５×１７０メッシュの金属織布１８
とからなるフィルターアッセンブリ１０を示している
が、本発明のスエージングプロセスはその他の異なった
個々のフィルターエレンメント、異なった層数、及び追
加の又は変更されたフィルタ構成材料をもった巻き付け
式多層または積層された円筒状のフィルター構造の大き
さを再設定し且つ再成形するのに使用するのに有効であ
る。

【００１８】上記実施例は穴あきのサポートチューブを
含まないフィルターユニットを製造するのに向けられた
が、本発明のスエージングプロセスは穴あきのサポート
チューブを含むタイプのフィルターの大きさを再設定し
且つ再成形するのに使用するのに応用されることもでき
る。この実施例においては、上記ワイヤクロスとペーパ
ーフィルターとのサブアッセンブリが穴あきのサポート
チューブの外面に溶接され、そして外巻き機械において
該穴あきのサポートチューブのまわりに巻き付けられ
る。該ラミネートの半径方向最外方位置のトレーリング
エッジはこうして形成された円筒状のフィルターボディ
に溶接され、ワイヤクロスのラミネートとペーパーフィ
ルターとが該穴あきのサポートチューブのまわりに円筒
状の関係を維持するようにされる。上記実施例とは違っ
て、３０×３０メッシュワイヤクロス１２がキャプチャ
チューブからと正され、穴あきのサポートチューブに取
り付けられる。ワイヤクロス１２はそれから穴あきのサ
ポートチューブと同じ直径となるような大きさとされ、
１８×１８メッシュワイヤクロス、リドール９２４フィ
ルターペーパー、４５×１７０メッシュワイヤクロスに
巻き付けられている穴あきのサポートチューブに溶接さ
れる。

【００１９】穴あきのサポートチューブを含まないフィ
ルターについてスエージングされた最大のフィルター外
径は２．１００インチから２．１０７インチの範囲を目
標とされる。初期のフィルターの外径がダイスの内径よ
りも少なくとも０．０３５インチ大きいならば、スエー
ジング後の外径は一様に維持される。これは巻き付け式
の最大のフィルター外径を２．１２インチから２．１８
インチの範囲に目標をおくようにし、穴あきのサポート
チューブを含むフィルターよりもかなりの公差の増加を
もたらす。

【００２０】穴あきのサポートチューブを含まず、直径
２．０９７φのダイスでスエージングされ、フィルター
ゲージ０２４５─１２を使用して真円度をチェックされ
たフィルターのテストは、平均の真円度は０．０１４４
インチから０．００５６インチへ改善され、１８×１８
メッシュスクリーンのトレーリングエンドにおいてかな
りの改善があったことを示した。本発明では真円度は
（最大の外径−最小の外径）／２で定義される。

【００２１】ほぼ同じ条件で実施されたファイアリング
テストはスエージングしたチューブレスのフィルタース
クリーンパックはスエージングしないチューブレスのフ
ィルタースクリーンパックと比べてより低い残滓レベル
を示した。そのようなテストの結果は表２、３に示され
る。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】表２、３において、Ｐ４０は４０ｍｓｅｃ
における圧力、Ｐｃｏｍｂは燃焼室における圧力であ
る。表２、表３に示されるように、スエージングを行っ
たフィルターパックの平均残滓量は０．９８０グラムで
あるのに対して、スエージングを行わないフィルターパ
ックの平均残滓量は６．２５１８グラムであった。これ
は、スエージングを行った結果、残滓量が約８４パーセ
ント低減できることを示している。

【００２５】本発明の方法で作られた巻き付け式の乗客
側のエアバッグインフレータ用フィルターは、図２に示
され且つ本発明の出願人に譲渡された米国特許第４２９
６０８４号（シュナイター）に記載されている構造を含
むあらゆる多くの公知のインフレータで使用されること
ができる。インフレータ５２は概してアウタハウジング
５４を含み、本発明のスエージングされたフィルターユ
ニット３６がアウタハウジング５４内に配置される。点
火剤及び適切な点火システムを含むイグナイタ５８はそ
れからインフレータ５２の中央に挿入される。ガス発生
剤６０はそれからインフレータ５２に装填され、インフ
レータ５２はそれから公知の方法によってシールされ
る。ガス発生剤６０の点火の後、発生した急速に膨張す
るガスはフィルターユニット３６を通ってインフレータ
５２から外向きに流出し、このときにフィルターが熱交
換器として作用してガスを冷却する。ガスに担持される
ほとんど全ての固体残滓は、多層のフィルターの種々の
層にトラップされ、保持される。

【００２６】以上は本発明を乗客側のフィルターアッセ
ンブリをスエージングするのを例として説明したが、本
発明はそのような応用に限定されるものではない。本発
明によるスエージング技術は直径や、壁厚や、真円度
や、まっすぐ度や、円筒度等の特徴が望まれるところの
多層のあるいは積層された構造形状の大きさを再設定し
且つ再成形するのに使用されることができる。本発明に
よるスエージング処理は多層のあるいは積層された構造
形状及び／又は製造方法によって真円度が固有的に欠如
していることを示す円筒状のフィルターアッセンブリの
大きさを再設定し且つ再成形するのに使用されることが
できる。

【００２７】よって、本発明によれば、真円から外れた
オーバーサイズの円筒状のフィルターアッセンブリの大
きさを再設定し且つ再成形することができる。さらに、
ロータリースエージング機械において大きさを再設定し
且つ再成形することによって多層のあるいは積層された
構造形状の真円度の固有的な欠如を解消することのでき
る改善された方法を提供する。

【００２８】以上本発明を詳細に説明したように、本発
明の精神から離れることなく修正が成され得ることは当
業者に理解されることであろう。従って、本発明の範囲
は上気した実施例の説明に限定されるものではなく、本
発明の範囲は特許請求の範囲によって定められるべきも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法によるロータリースエージングに
よって大きさを再設定され且つ再成形された乗客側の円
筒状の巻き付け式のフィルターアッセンブリを示す断面
図である。

【図２】自動車のスエージングされたフィルターユニッ
トの乗客側のエアバッグインフレータ内の配置を示す断
面図である。

【図３】本発明で使用されるロータリースエージング機
械の端面図である。

【図４】図３のロータリースエージング機械にフィルタ
ーアッセンブリををかけたところを示す部分断面斜視図
である。

【符号の説明】

１０…フィルターユニット １２…チューブ １４…金属織布 １６…ペーパーフィルター １８…金属織布 ３６…フィルターユニット ５２…インフレータ ５４…アウタハウジング ５８…イグナイタ ６０…ガス発生剤 ７０…ダイス ７２…ハンマーブロック ７４…ローラ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数層に重ねて巻き付けられた構造の巻
   き付け式の円筒状のガス発生器用フィルターアッセンブ
   リの大きさを再設定し且つ再成形する方法であって、 少なくとも１つの開口端部と内面及び外面を有する区分
   された又は連続的な長さの複数層に重ねて巻き付けられ
   た円筒状のフィルターアッセンブリをロータリースエー
   ジング機械の一対又は複数対の対向するダイスに供給
   し、 該フィルターアッセンブリの外面に前記一対又は複数対
   の対向するダイスによって半径方向に与えられる十分な
   数の制御された衝撃ブローを与えて該フィルターアッセ
   ンブリを所望の大きさ及び円筒度に大きさを再設定し且
   つ再成形することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 前記巻き付け式のフィルターアッセンブ
   リが、中空の円筒部材を形成し、該中空の円筒部材をあ
   る大きさにし且つ溶接して該フィルターアッセンブリの
   中空のインナコアを形成し、該インナコアの外面に該外
   面に直接に接触させながら該インナコアから外向きに実
   質的に同じ広がりを有する複数層の追加のフィルター材
   料を巻き付け、半径方向最外層の該フィルター材料のト
   レーリングエンドを接着手段によって該フィルターアッ
   センブリに接合するステップにより製造されることを特
   徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記巻き付け式のフィルターアッセンブ
   リが穴あきのサポートチューブを含むことを特徴とする
   請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 第２、第３、第４の層の異なったフィル
   ター材料からなる前記複数層の追加のフィルター材料が
   前記インナコアの外側に巻き付けられることを特徴とす
   る請求項２に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記インナコアが３層の金属織布からな
   ることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記インナコアが３層の延伸金属からな
   ることを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記インナコアが３０×３０メッシュの
   ３層の金属織布からなることを特徴とする請求項４に記
   載の方法。
8. 【請求項８】 前記複数層の追加のフィルター材料が該
   インナコアから外向きに１８×１８メッシュの６層の金
   属織布と、３層のペーパーフィルターと、４５×１７０
   メッシュの１層の金属織布とからなることを特徴とする
   請求項７に記載の方法。