KR101751545B1 - 팽창형 금속 필터 - Google Patents

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스콧 제이 맥켄지
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에이씨에스 인더스트리즈, 인크.
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Abstract

팽창형 금속 시트는 관형 필터를 제조하는 데에 사용된다. 팽창형 금속 시트는 시트가 자체 롤링될 띠에 포갬을 감소시키도록 배치된 다수의 개구 열을 갖는다. 특히, 개구 열들 사이의 피치, 개구의 크기 또는 개구 열들 사이의 피치 및 개구의 크기 양자는 팽창형 금속이 롤링될 때에 포갬을 방지하도록 변경된다. 필터는 외측의 원주 방향 홈, 점 하중 프로세스에 의해 생성된 둥근 코너, 개구들 사이의 텍스쳐 처리된 표면 및/또는 팽창형 금속 시트의 천공되지 않은 영역에 의해 생성되는 일그러진 내측 경로를 포함할 수 있다. 팽창된 금속 시트는 보다 높은 열 도전성을 갖는 재료, 예컨대 주석에 의해 코팅된 탄소강으로 구성될 수 있다. 특히, 필터는 슬래그를 포획하고 팽창기의 폭발 장약에 의해 생성된 열을 흡수하도록 자동차 에어백 팽창기에 사용될 수 있다.

Description

팽창형 금속 필터{EXPANDED METAL FILTERS}
미국 국내 단계 출원을 위한 관련 사건들에 대한 교차 참조
본 출원은 2007년 9월 20일자로 출원된 국제 출원 제PCT/US2007/07891호의 일부 연속 출원이고 2006년 9월 21일자로 출원된 미국 가출원 제60/846,381호 및 2006년 10월 14일자로 출원된 미국 가출원 제60/851,719호의 35 USCξ119(e) 하에 이점을 청구하며 2008년 3월 27일에 WO/2008/036788호로서 영문으로 공개된, 2009년 3월 19일자로 출원되어 공동 계류 중인 미국 출원 제12/407,204호의 일부 연속 출원이다. 미국 출원 제12/407,204호, 국제 출원 제PCT/US2007/078971호, 및 미국 가출원 제60/846,381호와 제60/851,719호의 내용은 그 전체가 참조로 본 명세서에 합체된다.
기술분야
본 발명은 시트 자체가 롤링될 때에 개구들이 덜 정렬하고 포개지도록 가변적인 크기의 개구들, 가변적인 개구들 피치, 또는 가변적인 크기의 개구들과 가변적인 개구들 피치를 모두 갖는 팽창형 금속 시트, 이 시트를 제조하는 방법, 시트로부터 제조된 필터 및 필터를 제조하는 방법에 관한 것이다.
A. 팽창형 금속 시트
팽창형 금속 시트는 자동차 에어백 팽창기용 필터에 대해 열과 싸우는 데에 사용되는 매트로부터 다양한 용도를 발견하였다. 팽창형 금속 시트는 다양한 방식으로 제조될 수 있다. 예컨대, 팽창형 금속 시트는 금속 시트를 취하고 시트를 천공하여 다수의 슬릿을 형성하며, 슬릿을 늘이고 시트에 개구를 제공하도록 슬릿의 방향에 수직으로 시트를 당김으로써 제조될 수 있다. 팽창형 금속 시트를 제조하는 다른 일반적인 방법은 개구를 천공하고 냉간 형성하는 것인데, 개구는 그 최종 형태 때문에 흔히 "다이아몬드"라고 부른다. 수반하는 홀과 함께 시트의 최종 길이는 원래 길이보다 길어서 팽창될 뿐만 아니라, 개구가 팽창된 상태로 형성된다.
따라서, 특정한 프로세스에 따라 상세 내용이 변할 수 있지만, 팽창형 금속 시트는 통상적으로 시트에 천공부를 생성하도록 펀치에 치형부 또는 비트의 열을 이용함으로써 제조된다. 펀치를 향하는 시트측은 천공부 둘레에 만입부를 갖고, 시트의 반대측은 천공부 둘레에 대응하는 상승부, 즉 버어(burr)를 갖는다. 천공부의 규칙성은 시트가 적층, 컬링, 롤링 또는 달리 중첩 관계로 배치될 때에 천공부의 포갬을 허용하고, 버어의 존재는 구조를 포개진 형태로 로킹할 수 있다. 각각의 천공부를 동반하는 버어는 또한 마찰 면적을 증가시킴으로써 팽창형 금속 시트는 쉽게 슬라이드될 수 없고, 특히 유사한 시트 둘레에서 컬링 또는 래핑되어 자체와 접촉할 때에 슬라이드될 수 없다.
B. 자동차 에어백 팽창기용 필터
자동차 에어백 팽창기용 필터는 다수의 힘든 기준을 만족시켜야 한다. 그러한 필터는 에어백 폭발 장약이 점화할 때에 발생되는 대규모 잔해를 포획하는 기능을 한다. 이 잔해는 에어백을 손상시킬 수 있고 에어백으로부터 방출되면 에어백이 전개된 차량의 동승자에게 부상을 입힐 수 있다. 또한, 잔해는 화학적으로 사람에게 해로운 경우가 많다.
이 잔해를 제어하기 위하여, 자동차 에어백 팽창기용 필터는 그 여과 기능이 매우 효율적이 되어야 한다. 또한, 필터는 폭발 장약에 의해 발생된 가스가 에어백에 빨리 도달하여 에어백을 팽창시키게 해야 한다. 즉, 필터는 과도한 레벨의 배압을 발생시킬 수 없다. 더욱이, 필터는 강한 폭발 중에 이들 상반되는 기준, 즉 낮은 배압과 효율적인 여과를 만족시켜야 한다. 이들 기준 외에, 필터는 또한 에어백에 진입하는 팽창 가스의 보다 균일한 유동을 달성하는 확산기로서 그리고 에어백 또는 이 에어백에 의해 보호되는 사람에게 해를 끼치지 않도록 가스의 온도를 감소시키는 데에 일조하는 히트 싱크로서 기능한다.
이들 고려 사항 외에, 대량 생산되는 물품, 특히 자동차 분야에 사용되는 물품에 대해서는 비용이 항상 쟁점이다. 따라서, 저비용의 매우 효율이 높은 에어백 팽창기용 필터를 제조하려는 광범위한 노력이 계속되었다.
제1 양태에 따르면, 시트가 자체에 롤링될 때에 포개짐을 감소시키도록 배치된 다수의 개구 열을 갖는 팽창형 금속 시트를 포함하는 관형 필터가 개시되어 있고, 시트는 튜브로 롤링되어 관형 배향을 고정시키도록 용접되며,
(a)팽창형 금속 시트는 폭 및 축선을 갖는 금속의 큰 시트로부터 형성되고;
(b)팽창형 금속 시트는 금속의 큰 시트에 의해 형성되는 긴 에지와 큰 시트의 일부로서 절단된 짧은 에지를 가지며;
(c)개구는 금속의 큰 시트에 슬릿을 형성하고 슬릿을 축선 방향으로 스트레칭함으로써 형성되고;
(d)개구 열들 사이의 피치, 개구들의 크기 또는 개구 열들 사이의 피치와 개구들의 크기는 팽창형 금속 시트가 자체에 롤링될 때에 포개짐을 감소시키도록 다르게 된다(예컨대, 개구 열들 사이의 피치는 반경 방향으로 인접한 개구들이 포개지지 않도록 롤링된 필터에서 팽창형 금속 시트의 소정 부분에 의해 한정되는 원주의 함수로서 변경된다).
제2 양태에 따르면, 필터를 제조하는 방법이 개시되는데, 이 방법은,
(a)폭 및 축선을 갖는 금속 시트를 마련하는 단계와;
(b)시트에 슬릿을 형성하고 슬릿을 시트의 축선 방향으로 스트레칭하여 다수의 개구 열을 형성하는 단계와;
(c)단계 (b)에서 제조된 시트로부터 보다 작은 시트를 절단하는 단계와;
(d)단계 (c)의 보다 작은 시트를 자체 롤링하여 튜브를 형성하는 단계와;
(e)단계 (d)의 튜브를 용접부에 의해 고정시키는 단계
를 포함하고, 단계 (b)에서, 다수의 개구 열은 보다 작은 시트가 자체 롤링되어 튜브를 형성할 때에 포개짐을 감소시키도록 배치된다(예컨대, 개구 열들 사이의 피치, 개구들의 크기 또는 개구 열들 사이의 피치와 개구들의 크기는 보다 작은 시트가 자체 롤링되어 튜브를 형성할 때에 포개짐을 감소시키도록 다르게 된다).
제3 양태에 따르면, 자체 롤링되어 다층형 튜브를 형성하는 팽창형 금속을 포함하고, 상기 팽창형 금속은 다수의 개구를 구비하고 개구가 없는 적어도 하나의 섹션을 포함하며, 상기 섹션은 필터 내에서 가스의 원주 방향 유동을 생성하는 관형 필터가 개시된다.
제4 양태에 따르면, 자체가 롤링되어 실질적으로 원통형 외표면을 갖는 다층형 튜브를 형성하는 팽창형 금속을 포함하고, 상기 팽창형 금속은 다수의 개구를 구비하고 실질적으로 원통형 외표면은 원주 방향 홈을 포함하는 관형 필터가 개시된다.
제5 양태에 따르면, 자체가 롤링되어 중앙 보어, 실질적으로 원통형 외표면 및 상기 중앙 보어와 실질적으로 원통형 외표면 사이에서 연장되는 실질적으로 평탄한 단부 섹션을 갖는 다층형 튜브를 형성하는 팽창형 금속을 포함하고, 상기 팽창형 금속은 다수의 개구를 구비하며, 상기 팽창형 금속은 다수의 개구를 포함하고, 상기 실질적으로 원통형 외표면과 실질적으로 평탄한 단부 섹션 사이의 교차점에 의해 형성되는 코너는 점 하중 프로세스에 의해 둥글게 되는 관형 필터가 개시된다.
제6 양태에 따르면, 자체가 롤링되어 다층형 튜브를 형성하는 팽창형 금속을 포함하고, 상기 팽창형 금속은 다수의 개구를 포함하며 개구들의 적어도 일부 사이에서 팽창형 금속의 표면은 표면에 걸쳐서 가스의 층류를 감소시키도록 텍스쳐 처리되는 관형 필터가 개시된다.
제7 양태에 따르면, 자체 롤링되어 다층형 튜브를 형성하는 팽창형 금속을 포함하고, 상기 팽창형 금속은 다수의 개구를 포함하며, 상기 팽창형 금속은 적어도 하나의 표면이 제2 금속에 의해 코팅되는 제1 금속을 포함하고, 상기 제2 금속의 열 도전성은 제1 금속보다 적어도 25% 큰 것인 관형 필터가 개시된다.
제8 양태에 따르면, 다수의 개구 열을 포함하는 팽창형 금속 시트가 개시되고, 인접한 열들 사이의 간격은 일정하지 않고 금속은 내부식성이다.
제9 양태에 따르면, 다수의 개구 열을 포함하는 팽창형 금속 시트가 개시되고, 인접한 열들 사이의 간격은 일정하지 않고, 시트는 팽창하기 전에 다른 금속으로 도금되며, 도금은 촉매이다.
본 발명의 추가 특징 및 이점은 이하의 상세한 설명에 기재되고, 일부는 그 설명으로부터 쉽게 당업자에게 명백하거나 여기서 설명된 바와 같이 본 발명을 실시함으로써 인지될 것이다.
전술한 일반적인 설명 및 이하의 상세한 설명은 단순히 본 발명의 예시이며, 청구되는 본 발명의 물성 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 하부구조를 제공하도록 의도된다는 것을 알아야 한다.
첨부 도면은 본 발명의 추가 이해를 제공하도록 포함되고, 본 명세서의 일부에 통합되거나 그 일부를 구성한다. 명세서 및 도면에 개시된 본 발명의 다양한 양태 및 특징은 임의의 조합 및 모든 조합으로 사용될 수 있다. 예컨대, 제3 내지 제7 양태는 단일 시트 내에서 변하는 피치 및/또는 개구 크기를 갖지 않는 팽창형 금속 시트를 채택하는 필터와 함께 사용될 수 있고, 예컨대 이들 양태는 팽창형 금속의 개별적인 시트를 함께 용접함으로써 구성되는 필터와 사용될 수 있으며, 개별적인 시트의 적어도 몇몇은 피치 및/또는 개구 크기가 서로 상이하다.
도 1은 팽창형 금속 시트 및 이 시트로부터 필터를 제조하는 실시예의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 필터의 단부도이다.
도 3a는 일부에 개구가 있고 다른 부분에 개구가 없는 시트이고, 도 3b 및 3c는 도 3a의 시트를 롤링함으로써 형성된 튜브이다.
도 4a는 2개의 천공 밴드를 갖는 롤링된 팽창형 금속 시트이고, 도 4b는 와이어를 권취한 도 4a의 물품이다.
도 5는 본 발명의 특정한 양태에 따라 구성된 팽창형 금속 필터의 사진이다.
도 6은 본 명세서에 개시된 팽창형 금속 필터가 사용될 수 있는 에어백 팽창기 하우징의 사진이다.
도 7은 팽창기의 폭발 전개 후에 도 6의 하우징의 내부 챔버를 보여주는 사진이다.
도 8은 팽창기의 폭발 전개 후에 도 6의 하우징의 내부 챔버 및 필터의 표면을 보여주는 사진이다.
도 9는 피치 및/또는 크기가 스트립의 길이를 따라 변하는 개구를 갖는 팽창형 금속 스트립의 대표적인 요부를 보여주는 개략도로서, 이 도면은 실척이 아니고 실제 사용된 섹션들의 개수는 도면에 도시된 것보다 많거나 작을 수 있다.
도 10a는 피치 및/또는 크기가 스트립의 길이를 따라 변하는 개구를 갖는 팽창형 금속 스트립의 대표적인 요부를 보여주는 개략도로서, 도 10a는 실척이 아니고 도 10b 및 10d에 도시된 모든 섹션들을 보여주지 않는다.
도 10b는 가스를 위한 구불구불한 경로를 생성하도록 설계된 필터의 개략적인 단면도이다.
도 10c는 원(C) 내에 도 10b의 필터 부분의 확대된 단면도이다.
도 10d는 도 10b의 평면에 직교하는 평면에서 도 10b의 필터의 단면도이다.
도 11a는 금속 스트립에 한쌍의 홈을 생성하기에 적절한 장비의 개략적인 단면도이다.
도 11b는 원(B) 내에 도 11a의 장비의 부분의 확대된 단면도이다.
도 12a는 필터가 모따기 가공된 코너를 갖는 필터용 하우징의 일부와 필터의 개략적인 단면도이다.
도 12b는 원(B) 내에 도 12a의 필터와 하우징의 부분의 확대된 단면도이다.
도 13a는 필터가 둥근 코너를 갖는 필터용 하우징의 일부와 필터의 개략적인 단면도이다.
도 13b는 원(B) 내에 도 13a의 필터와 하우징의 부분의 확대된 단면도이다.
도 14a 및 14b는 점 하중 프로세스를 이용한 둥근 코너의 형성을 각각 도시하는 개략적인 평면도 및 측면도이다.
도 15는 텍스쳐 처리된 표면을 갖는 금속 스트립을 형성하는 데에 사용하기 위한 롤러의 표면의 사진이다.
A. 팽창형 금속 필터 및 그러한 필터의 제조 방법
이하의 논의는 주로 자동차(차량) 에어백 팽창기(또한, "불꽃 에어백 팽창기", "슬래그 팽창기" 또는 "냉각제"로서 공지됨)의 관점에서 이루어지지만, 본 명세서에 개시된 방법 및 장치는 또한 오일, 공기 및 기타 액체 및 가스용 필터와 같은 다른 타입의 필터(이들 용례를 위한 세척 가능한 필터를 포함함)에도 적용될 수 있다. 자동차 에어백 팽창기가 당업계에 공지되어 있기 때문에, 예시적인 실시예의 설명을 애매하게 하지 않도록 상세 내용은 생략된다.
전술한 바와 같이, 특정한 양태에서, 본 발명은 (i)가변적 피치 및/또는 가변적 개구의 팽창형 금속 시트로부터 제조된 필터 및 (ii)그러한 필터를 제조하는 방법에 관한 것이다. 시트는 인접한 개구 열들 사이에 상이한 간격을 가질 수 있고, 예컨대 제조 장비를 통해 시트가 공급되는 속도, 펀칭 속도 및/또는 스트레치의 양을 변경시킴으로써 제조될 수 있다. 구체적으로, 일실시예에서, 본 발명은 인접한 열들 사이의 간격이 일정하지 않는 다수의 개구 열을 갖는 팽창형 금속 시트를 제공한다.
한가지 양태에서, 본 발명은 천공부의 열이 시트의 길이에 대해 그리고 적어도 하나의 천공부의 다른 열에 대해 수직으로 인덱싱되는 팽창형 금속 시트를 제공한다. 다른 양태에서, 천공 프로세스에 의해 유발된 돌출부(및 오목부)를 제거하여 보다 평활한 면을 갖는 시트를 생성하도록 평평하게 된 팽창형 금속 시트가 제공된다. 많은 용례에서, 그러한 평탄화가 반드시 요구되지 않고, 예컨대 개구 크기를 교정하는 것과 관련하여 유용할 수 있다.
제조 방법의 관점에서, 또 다른 실시예에 있어서, 본 발명은 펀칭 툴을 시트의 이동 (길이) 방향에 수직으로 인덱싱함으로써 가변적으로 이격된 천공부를 갖는 시트를 제조하는 방법을 제공한다. 이 인덱싱은 소정의 열의 천공부가 앞선 열의 천공부의 중간점에 배치되는 팽창형 금속 제품을 제조하는 데에 사용되는 종래의 인덱싱에 추가되는 것은 물론이다. 다른 실시예에서, 본 발명은 (a)시트의 길이를 따라 별개의 단계들에 의해 소정 길이의 금속 시트를 공급하고, (b)천공부의 열을 형성하고 천공된 시트를 생성하도록 천공하며, (c)천공된 시트를 길이 방향으로 스트레칭하여 천공부가 개구로 길어지게 하여 팽창형 금속 시트를 제조함으로써 팽창형 금속 시트를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 금속 시트의 공급은 천공부 열들 사이에 가변적인 간격이 생기게 한다.
본 발명은 또한 다수의 개구 열을 갖는 팽창형 금속 시트를 포함하는 자동차 에어백 팽창기 필터를 제공하고, 시트는 실린더로 롤링되어 용접부에 의해 고정되며, 인접한 개구 열들 사이의 간격은 상이한 인접한 열들 간에 달라진다.
인접한 개구 열들 사이에 상이한 간격을 갖는 가변적 피치의 팽창형 금속 시트를 이용함으로써 금속 필터의 포개짐이 감소된다. 그러한 필터는 시트가 장비를 통해 공급되는 속도, 펀칭 속도, 스트레칭의 양, 및/또는 시트가 선택적으로 평평하게 되는 양을 변경시킴으로써 제조된다. 포개짐은 또한 펀치를 횡방향으로 인덱싱하거나, 다수의 펀치에 상이한 펀치 크기를 사용함으로써, 또는 이들 기술의 조합에 의해 감소될 수 있다. 필터는 그 강도를 향상시키도록 와이어가 권취될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 특정한 양태에 따른 팽창형 금속 시트의 제조는 금속 스트립 또는 시트의 롤(101)(예컨대, 장비에 따라 임의의 폭이 사용될 수 있지만, 동승자 에어백용 필터를 제조하기 위해 6 인치로 그리고 운전자 에어백을 위해 약 1.5 인치로 절단될 수 있는 약 9 인치의 폭)을 이용하여 시작한다. 에어백 팽창기용 필터의 경우, SS304, 309, 310, 409, 410 또는 430 등의 스테인리스강이 사용될 수 있다. C1006 내지 C1008의 탄소강이 흔히 다양한 용례에 적합하다. 또한, 후술하는 바와 같이, 보다 높은 도전성을 갖는 제2 금속, 예컨대 주석으로 코팅된 탄소강이 일부 용례에 유리할 수 있다. 팽창형 금속이 사용되는 환경에 따라, 시트 형태로 이용 가능한 다른 금속 조성물이 사용될 수 있다.
시트는 먼저 다수의 치형부 또는 비트(107)를 갖는 펀치(105)가 시트로 이동되어 스탬핑 작업처럼 치형부가 시트를 천공한 다음 펀치가 제거되는 프레스(103)로 공급된다. 바람직하게는 서로 동일한 비트의 기하학적 형태는 시트에 슬릿이 형성되도록 된 것이 바람직하다. 비트의 기하학적 형태에 따라, 비트의 천공 깊이는 형성된 슬릿의 길이를 결정할 것이다. 천공이 보다 깊을 수록, 슬릿이 길어지고, 이에 따라 스트레칭 후에 최종 구조가 보다 많이 개방될 수 있다. 에어백 팽창기 필터의 경우, 개구는 시트의 개방 면적, 시트의 기공률, 또는 필터에 요구되는 다른 파라미터(들)에 대한 에어백 제조업자의 사양을 기초로 한 크기로 이루어진다.
시트는 바람직하게는 서보 모터(도시 생략) 또는 다른 메카니즘에 의해 전진됨으로써, 시트의 길이 방향 전진이 정확하게 제어될 수 있다. 시트의 전진은 바람직하게는 시트가 펀치될 때에 고정되도록 별개의 단계이다. 바람직하지는 않지만, 치형부를 갖는 롤러는 연속적으로 이동되는 시트에서 사용될 수 있다.
이어서, 프레스에서 제조된 바람직한 시트는 슬릿이 다이아몬드형 홀(hole)로 개방되도록 차동 롤러가 축방향으로(즉, 이동 방향을 따라) 천공된 시트를 스트레칭하는 스트레쳐(109)로 공급된다. (물론, 육각형 비트가 육각형 개구를 만들도록 사용될 수 있거나, 다른 비트의 형태가 사용될 수 있지만, 다이아몬드로 형성된 슬릿이 최상의 일반적인 형태이다.)
슬릿팅 및 스트레칭은 별개의 작업으로서 수행될 수 있지만, 미세한 패턴이 형성될 때에, 동일한 운동의 동일한 치형부를 이용하여 슬릿팅 및 스트레칭을 수행함으로써 팽창형 금속 시트를 제조하는 것이 흔히 바람직하다. 이 작업 중에, 평평하게 된 바닥 블레이드 및 소정 각도의 상부 치형부 또는 비트 위의 재료 현수부는 시트를 슬릿시킨 다음 시트로 연속한다. 시트는 아래로 벤딩하고 치형부와 관련하여 이 벤딩에 의해 형성된 각도는 스트립의 스트레칭 운동을 유발한다. 따라서, 스트립은 치형부 천공 깊이에 의해 다소 스트레칭된다. 이 방식으로 달성되는 스트레칭의 양은 통상적으로 20 내지 25%의 범위이고 37% 만큼일 수 있다. 슬릿 및 스트레치 방안에 비해, 원스텝 방안은 다이아몬드형보다는 삼각형에 더 가까운 형태를 갖는 천공부(개구)를 생성한다. 별개의 슬릿팅 및 스트레칭 방안과 관련하여, 원스텝 방안은 (i)금속 시트에 슬릿을 형성하고, (ii)금속의 종축 방향에 슬릿을 형성하고, (ii)금속의 종축 방향으로 스트레칭하는데 투스텝이 아니라 원스텝으로 행함으로써 개구를 형성한다.
소프트웨어를 구동하는 컴퓨터 컨트롤러(113)와 연결되는 카메라(111)와, 선택적인 모니터(115)를 포함하는 비디오 제어 시스템은 홀 또는 개방 영역을 검사하고, (파라미터가 컨트롤러에 입력된 후에) 천공부가 사양 내에 있는지를 학습할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 카메라는 바람직하게는 트랙 상에 이동 가능하게 장착되고 시트가 전진할 때에 시트를 횡단하도록 되어 있다. 카메라는 바람직하게는 (이동 방향을 가로질러) 전체 열의 사진을 찍고 보다 바람직하게는 그 시야 내에서 몇몇의 인접한 열을 찍는다. 소프트웨어는 개구 크기 및/또는 형태(기하학적 형태)를 점검하여 개별적인 개구 또는 개방 영역(실제 또는 추산된 또는 계산된)이 사양 내에 있는지를 결정한다. 제2 카메라는 펀치와 스트레쳐 사이에 배치되고 초기 펀칭이 사양 내에 있는지를 결정하는 유사한 소프트웨어와 하드웨어를 가질 수 있다. 제품이 사양 내에 있는지를 결정하는 계산은 통상적으로 펀치에 의해 이루어진 개구를 통해 전달되는 광을 기초로 한다. (적절한 소프트웨어는 IMAGE PRO 브랜드로 미국 메릴랜드주 실버 스프링 소재의 Media Cybernetics사로부터 시판되고 있다.)
단일의 펀치를 갖는 것으로 도시되었지만, 다수의 펀치를 사용하여 상이한 천공부 간격, 기하학적 형태 및/또는 깊이를 제공할 수 있다. 예컨대, 2개의 펀치가 임의의 원하는 순서로 임의의 개수의 스트로크 또는 사이클로 순환될 수 있다(예컨대, 제1 펀치가 제2 펀치와 교대하거나, 2배 펀칭하거나, 절반 펀칭하거나, 2개를 번갈아 하는 등). 바람직하게는, 적어도 하나의 프레스가 전후로 횡방향으로 인덱싱되어 해당 프레스에 의해 형성된 인접한 열들이 서로 오프셋된다. (여기서 설명한 바와 같이, 천공부의 "열"은 바람직하게는 시트의 길이를 가로지르지만, 시트의 종방향에 관해 각도를 이루고 있는 프레스를 갖는 것이 가능하다.)
비디오 제어 시스템은 팽창형 금속 시트 제품의 광학적 검사를 수행하고 제품이 사양 내에 있는지를 결정한다. 프로세스를 사양에 도달하도록, 사양으로 복귀하도록, 또는 사양을 변경시키도록 변경하기 위하여, 시트의 전진은 (컴퓨터 컨트롤러를 통해) 서버 모터를 조절하여 천공부들의 종방향 간격을 변경시킴으로써 변경된다. 별법으로서, 스트레쳐는 양을 증가 또는 감소시키도록 조절되고, 천공된 시트가 스트레칭된다. 양자는 시트가 컬링될 때에 인접한 층들의 포개짐 및/또는 반경 방향으로 인접한 개구들의 정렬을 더 피하도록 조절될 수 있다.
가변적인 피치를 제공하는 한가지 방법은 시트의 전진을 점차 변경시키는 것이다. 예컨대, 열들 사이의 간격은 점차 증가된 다음 원래의 값으로 복귀될 수 있다(예컨대, 500 밀의 초기 간격의 경우, 톱니 파형과 같이 15 밀까지 1 밀만큼 증가한 다음 초기 간격으로 복귀하거나, 변경이 사인 곡선 또는 삼각형 파형 같을 수 있거나, 불규칙할 수 있다.) 가변적 피치를 가짐으로써, 포개짐의 가능성은 크게 감소될 수 있다. 가변적 피치를 제공하는 다른 방법은 반경 방향으로 인접한 개구들이 포개지지 않도록 롤링된 필터에 시트의 소정 부분에 의해 형성되는 원주의 함수로서 변하는 피치를 갖게 하는 것이다. 이 방안은 2개의 반경 방향으로 인접한 원주 방향 층들에 대응하는 팽창형 시트 상의 영역들 사이의 피치에 변화를 점차 줌으로써 가변적 피치 방안과 조합될 수 있다(예컨대, 그 변화는 2개 내지 5개의 프레스 사이클에 걸쳐 이루어질 수 있다). 이 방식에서, 2개의 피치들 사이의 천이 영역의 오버스트레칭이 회피될 수 있다. 최상의 천이의 경우에, 오버스트레칭은 문제가 되지 않으므로 피치의 점진적 변경이 요구되지 않는다.
팽창형 금속 시트는 롤러들의 하나 또는 쌍(121)에 의해 평평하게 될 수 있다. 시트는 임의의 상당한 정도로 압축될 필요가 없고, 바람직하게는 평탄화가 개구를 폐쇄하게 되는 정도까지 압축되지 않는다. 비디오 제어 시스템의 카메라(또는 제2 또는 제3 카메라)는 평탄화 단계 후에 배치될 수 있고, 이 경우에 평탄화의 정도 및 결과적인 개구의 폐쇄는 원하는 개방 영역을 달성하도록 조절될 수 있는 추가의 파라미터인 점을 알아야 한다. 버어의 평탄화는 2개의 목적을 달성한다. 버어는 높은 마찰 접촉 영역을 제공한다. 평평하게 된 팽창형 금속 시트는 롤링 또는 컬링되면 자체에 대해 보다 쉽게 슬라이드될 수 있다. 평탄화로부터 생기는 증가된 표면적은 증가된 표면적으로 인해 증가된 용접 전류 및 보다 높은 용접 강도를 가능하게 한다. 이들 이점 외에, 전술한 바와 같이 평탄화는 개구의 크기를 정한다. 평탄화는 원래 실질적으로 포갬 방지에 기여하지 않고 대부분의 용례의 경우에 불필요한 비용을 피하고, 이 추가 처리 단계는 사용되지 않는다.
자동차 에어백 팽창기용 필터의 제조시에, 하나의 필터 형태는 다공질 벽을 갖는 실린더이다. 그러한 장치를 제조하기 위하여, 도 1을 계속 참조하면, 평평하게 된 팽창형 금속 시트는 가능하게는 상이한 개방 영역을 갖고 용접기(129)(바람직하게는 전기 용접에 의해)를 통해 서로 부착되는 다른 (평평하게 된) 팽창형 금속 시트(127)와 중첩하게 배치될 수 있는 개별적인 피스(125)로 절단된다(123). 이어서, 결합된 복합 시트는 실린더(131)로 롤링되고 메시의 에지는 용접기(133)에 의해 실린더에 고정된다. 적절한 ID 및 OD(내경 및 외경)을 만들기 위해, 용접된 메시 실린더(135)는 이동 가능한 내벽을 선택적으로 갖는 암형 몰드(137) 내에 배치되고, 선택적으로 팽창 가능한 맨드릴(139)은 실린더의 중앙 보어 내로 삽입된다. 최종 필터의 원하는 ID 및 OD는 실린더를 원하는 반경 방향 기하하적 형태 및 치수로 냉간 형성하도록 선택적으로 팽창하는 맨드릴과 선택적으로 수축하는 몰드의 조합에 의해 달성된다. 이 방안은 개별적인 피스들의 상당한 용접량을 수반하기 때문에, 평탄화가 이점이 있을 수 있는데 그 이유는 전술한 바와 같이 2개의 평평하게 되지 않은 피스들에 대향된 팽창형 금속의 2개의 평평하게 된 피스들을 함께 용접할 때에 보다 강한 용접부가 달성될 수 있다. 피스 용접 방안을 위한 다른 선택은 일정한 피치를 사용하고 피스들을 함께 용접하기 전에 선택된 피스들(예컨대, 매 다른 피스, 매 제2 피스 등)을 간단하게 90°회전시키는 것이다. 다시, 이 방안은 상당한 용접을 수반하기 때문에, 평탄화가 유리할 수 있다.
평평하게 된 팽창형 금속 시트의 다수의 래핑(wrapping)으로부터 형성된 이들 필터의 제조시에, 천공부들의 포개짐이 관찰되지 않았다. 감소된 포개짐과 버어의 제거는 주어진 반경 거리에 보다 많은 필터 층들을 가능하게 한다. 따라서, 디자인이 특정한 OD를 필요로 한다면, 보다 큰 ID가 제공될 수 있다. 마찬가지로, 특정한 ID는 보다 작은 OD 및 이에 따라 전체적으로 작은 장치를 초래할 것이다. 포개짐은 또한 해로운데, 그 이유는 반경 방향으로 인접한 개구들의 포개짐으로 인해 시트의 정렬에 있어서의 변동이 필터 단부(실린더 상부 및/또는 바닥)의 치수를 사양에서 벗어나게 하지 않을 수 있지만, 그럼에도 불구하고 인접한 필터 층들 사이에 개방 채널을 제공한다. 인접한 층들의 개구가 거의 정렬되더라도, 버어의 부재는 개구들이 정렬하여(하나의 개구의 버어가 인접한 개구 내에 자리잡아) 여과 능력을 저하시키는 경향을 제거한다.
평평하게 된 시트의 용접 강도는 시트가 평평하게 되지 않을 때에 달성되는 것의 2배이다. 점 용접이 통상적으로 용접 전류가 조작자에 의해 조절되는 기계를 통해 자동화된다. 고정된 전류를 세팅하면 평평하게 되지 않은 팽창형 금속 시트가 용접될 때에 불균일한 용접부를 유발할 수 있는데, 그 이유는 버어 영역이 균일하지 않고 용접 전류가 유동하는 접촉 표면적이 각 용접부에 대해 변경되기 때문이다. 팽창형 금속 시트가 평평하게 될 때에, 보다 큰 표면적이 존재하여, 보다 큰 용접 전류가 사용될 수 있다. 평평하게 된 팽창형 금속 시트를 용접하는 용접 전류를 2배로 하면 버어가 있는 시트의 용접 강도보다 2배 큰 용접 강도 뿐만 아니라 보다 균일한 용접 강도를 초래한다.
전술한 필터는 실린더로 롤링된 2개의 팽창형 금속 시트로부터 제조된다. 롤링 중에, 하나 이상의 중간층이 추가될 수 있어, 필터는 상이한 반경 방향 거리에 다수의 반복층, 또는 상이한 중간층을 각각 갖는다. 예컨대, 도 2는 롤링된 원통형 필터의 단부(또는 단면)을 도시하고 있는데, 평평하게 된 제1 팽창형 금속 시트(201)가 평평하게 된 팽창형 금속 시트(203)에 용접부(205)에 의해 결합되고 제1 시트로부터 롤링이 시작된다. 롤링의 예정된 위치 또는 양에서, 직물(207)이 층들 사이에 삽입되고, 예정된 위치로부터 반경 방향 외측을 향한 위치에서 금속 시트 층들 사이에 금속 스크린(209)이 삽입된다. 금속 시트의 최외측 층은 용접부(211)에 의해 자체에 대해 부착된다. 따라서, 형성된 필터는 다수의 재료들의 다수의 여과 층들을 갖는다.
도 3a는 천공 및 팽창되고, 천공되지 않은 영역(305) 사이에 배치된 부분(303)을 갖는 팽창형 금속 시트(301)를 도시하고 있다. 펀칭이 솔리드(천공되지 않은) 영역 후에 다시 계속되어 바람직하게는 점진적으로 시작할 때에, 몇몇의 제1 펀치는 바람직하게는 시트를 천공하지 않아 솔리드 영역이 천공될 영역의 하류에 제공될 때에 시트를 2개로 절단하는 펀치의 경향을 방지한다. 시트는 원래 시트에 의해 형성되는 긴 에지(L)와, 긴 시트(도 1에 도시된 것 등)로부터 일부로서 절단된 짧은 에지(S)를 갖는다. 일부 에어백 디자인은 특정한 방향으로 지향될 팽창된 가스(폭발 또는 압축 가스, 또는 그 조합에 의해서든)의 유동을 필요로 한다. 예컨대, 커튼형 에어백은 선형 범위를 따라 지향될 가스를 필요로 할 수 있다. 별법으로서, 에어백 조립체가 설치되는 영역은 에어백과의 유체 연통에 유용한 부분만을 가질 수 있다. 도 3a의 시트는 그 축선으로서 짧은 면들을 연결하는 선을 이용하여 롤링될 수 있다. 이 경우에, 긴 면은 오버랩 및 용접되어 도 3b에 도시된 기하학적 형태를 갖는 필터를 생성하고, 필터의 단부는 천공되지 않고 중앙 섹션만이 천공된다. 별법으로서, 시트는 그 축선으로서 긴 면을 연결하는 선을 이용하여 롤링될 수 있어, 도 3c에 도시된 기하학적 형태를 초래한다. 시트(301)는 단일의 천공된 섹션을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 천공되지 않은 섹션에 의해 분리된 다수의 천공된 섹션이 (이들 영역에 걸쳐 펀칭하지 않음으로써) 형성되어, 도 3b에 도시되어 있지만 도시된 단일의 천공된 밴드와 대비되게 도 4a에 도시된 바와 같이 천공되지 않은 영역에 의해 분리된 2개의 천공된 밴드를 갖는 필터를 제조할 수 있다. 다양한 부분들이 천공되거나 천공되지 않은 상태로 남아 있을 수 있는 전술한 예들의 관점에서, 시트는 절단 및 롤링되어 원하는 바와 같이 가스 유동을 지향시키도록 예정된 영역에만 천공부를 갖는 관형 필터를 제공한다.
개구들의 패턴은 펀치 상의 비트들의 배열 및 시트 선형 이동의 함수로서 펀치 속도에 의해 결정된다. 포개짐을 피하는 것은 이 기본 디자인의 다양한 변경에 의해 달성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 비트들의 상이한 배열(예컨대, 다른 펀치(들)로부터 측방향으로 오프셋됨)을 갖는 다수의 펀치가 사용될 수 있다. 펀칭 속도는 인접한 개구들(피치) 사이에 증가하는 거리를 제공하도록 변경된 다음 다시 전술한 바와 같이 순환될 수 있다. 예컨대, 시트의 이동은 이전에 펀치된 열로부터 간격이 15 밀이 될 때까지 1 밀씩 증가하도록 조절될 수 있고, 이어서 프로세스가 거꾸로 되거나(1 밀씩 각각 감소하거나) 다시 처음부터 시작된다. 특정한 필터에 대한 사양을 가정하면, 피치는 롤링된 필터에 시트의 소정 부분에 의해 형성된 원주의 함수로서 변경될 수 있어, 반경 방향으로 인접한 개구들이 포개지지 않는다. 포개짐을 방지하는 또 다른 방법은 각각의 열이 이전의 열로부터 측방향으로 오프셋되도록 횡방향으로 하나 이상의 펀치들을 인덱싱하는 것이다. 다른 방법과 관련하여, 펀치는 고정된 양만큼 전후로 또는 원하는 오프셋이 달성될 때까지 예정된 양만큼 일방향으로 인덱싱될 수 있고, 그 다음 복귀된다. 예컨대, 소정의 열에서 (개구에 대한) 중앙 대 중앙 거리를 이용하여, 다음의 열은 예정된 횟수에 대해 다음의 펀치에서 횡방향으로 30%, 다음에 계속되는 펀치에서 추가 30% 등 인덱싱된 다음, 원래의 위치로 다시 인덱싱될 수 있다. 필터 사양을 기초로 했을 때에 필터에서 시트의 임의의 부분의 위치를 알면 똑바른 계산이 개구가 반경 방향으로 인접한 개구들의 포개짐을 피하도록 어떻게 변경되어야 하는지를 결정하게 한다. 이들 기술들의 임의의 하나 또는 조합은 후술하는 것을 비롯하여 포개짐의 가능성을 감소시키도록 사용될 수 있다.
포개짐을 감소시키는 또 다른 방법은 개구의 크기를 변경시키는 것이다. 바람직하게는, 임의의 열에서 개구들의 크기는 펀치 깊이를 변경시킴으로써, 예컨대 1개, 2개 또는 원하는 개수의 펀치마다 펀치의 정지 위치를 변경시킴으로써 변경될 수 있다. 2개 이상의 펀치가 사용될 때에, 각각의 펀치는 상이한 펀치 깊이로 설정될 수 있고/있거나, 다른 펀치보다 상이한 크기의 비트를 갖고/갖거나, 상이한 기하학적 형태의 비트를 가질 수 있다.
본 발명의 팽창형 금속 물품은 와이어 와인딩과 조합될 수 있다. 예컨대, 원하는 바와 같이 천공된 시트가 맨드릴 상에 롤링되어 단부들이 접한 다음, 와이어가 이 천공된 기판 둘레에서 원하는 패턴으로 래핑된다. 와인딩은 솔리드(천공되지 않은) 영역을 강화시키고, 모따기 가공된 단부를 제공하고/하거나, 부분적으로 천공부를 덮을 수 있다. 와이어의 래핑은 시트의 에지를 용접할 필요성을 방지한다. 도 4b는 와이어가 권취되는 3개의 별개의 영역(307)을 갖는 도 4a의 장치를 도시하고 있다. 와이어는 가스 장약의 폭발력에 저항할 때에 장치의 강도를 증가시킨다. 와인딩(309)이 모따기 가공된 단부(또는 모따기 가공된 단부의 근사치)의 기하학적 형태를 제공하는 일단부가 도시되어 있다. 와이어 권취된 천공된 시트는 와이어 래핑을 고정시키도록 소결되거나 브레이징될 수 있다. 기존의 천공부에 걸쳐 권취될 때에, 와이딩은 효과적인 개구 공간(즉, 결과적인 압력 강하)을 더 증가시키거나 원하는 정도까지 맞추도록 사용될 수 있다.
상기 실시예들은 특히 에어백 조립체용 필터를 참조하여 설명하였지만, 직조된 에어백 필터에 사용되는 첩직(Dutch weave)를 대체하도록 전극 등의 그러한 물품에 대한 다른 용도가 존재한다. 처음에 보다 얇은 시트가 사용되면, 보다 작은 홀이 가능하여, "마이크로" 팽창형 금속을 제조할 수 있다. 특정한 종래 기술의 천공된 금속 시트 필터는 추가의 여과를 위해 세라믹 종이 중간층을 채택하였다. 대신에, 세라믹 종이 대신에 마이크로 팽창형 금속 시트(포일로 고려될 정도로 충분히 얇음, 두께는 10 밀 미만)가 사용될 수 있다. 대부분의 경우에, 본 발명에 의해 제조된 물품은 여과를 위해 사용될 것이다.
B. 용례
전술한 발명의 통상적인 용례에서, 팽창형 금속 시트는 자체 위에 롤링되어 다수의 층들, 예컨대 3개의 층 내지 20개의 층을 갖는 구조를 제조한다. 제1 360도 래핑(제1층)은 점 용접부에 의해 고정될 수 있고, 나머지 층들은 서로의 둘레에 연속적으로 래핑되어 원하는 외경에 도달한다. 이어서, 최외측 층은 점 용접부에 의해 고정될 수 있다. 강도 목적을 위해, 점 용접은 필터의 내부 원주 층들 중 하나 이상에 추가될 수 있다. 그러나, 그러한 추가의 점 용접부는 일반적으로 에어백 필터에 필요한 강도 레벨을 달성하는 데에 필요하지 않다.
도 5는 이 방식으로 구성된 에어백 팽창기 필터(13)를 도시하고 있다. 도 6은 필터(13)가 삽입되는 내부 챔버를 갖는 팽창기 하우징(15)의 예를 도시하고 있다. 도시된 하우징은 스티어링 휠 에어백을 위한 것으로서, 이에 따라 스티어링 컬럼에 장착하기에 적절한 전체적인 "팬케이크" 형태를 갖는다. 다른 타입의 에어백, 예컨대 커튼 에어백용 하우징은 다소 상이한 형태를 갖고, 이에 따라 필터(13)의 구성은 그러한 에어백을 위해 상이할 수 있다. 형태가 상이할 수 있지만, 포개지지 않는 기본적 구성이 동일하게 사용된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 하우징(15)은 팽창기의 폭발 장약에 의해 가스가 생성되게 하여 하우징에서 방출되고 하우징의 외측 둘레에 고정된 에어백(도시 생략)을 팽창시키는 복수 개의 구멍(17)을 포함한다. 통상적인 폭발 장약은 질산암모늄을 기초로 하고 "슬래그"로서 당업계에 공지된 상당량의 미립자 잔해를 발생시킨다. 도 7 및 8은 장약이 폭발한 후에 필터(13)의 내경에서 포착한 슬래그 잔여물(21)을 도시하고 있다. 이 도면에서 참조 번호 23은 폭발 전에 필터(13)의 내경 내에 배치되는 메인 폭발 장약을 폭발시키는 데에 사용되는 하우징의 점화기 포트를 도시하고 있다. 도 7 및 8의 조사는 필터(13)가 작동해야 하는 조건에 대한 몇가지 의견을 제공한다. 이들 도면을 폭발 전에 필터를 도시하고 있는 도 5와 비교하면 필터가 사용 중에 노출되는 극한 압력 및 열 조건을 보여주고 있다.
필터(13)를 구성할 때에, 팽창형 금속 시트의 길이를 따른 개구 또는 피치 또는 양자는 일반적으로 매 원주 방향 래핑에서 변경되고, 생성된 패턴은 원주가 팽창형 금속의 매 추가 층에서 증가한다는 점에서 필터가 권취될 때에 증가된 섹션 길이를 보여준다. 도 9는 팽창형 금속 시트(5)의 길이를 따라 사용될 수 있는 패터닝의 대표적인 유형을 개략적으로 도시하고 있는데, 참조 번호 7은 포개짐을 감소시키도록 선택된 피치 및/또는 개구 크기를 갖는 팽창형 금속 시트의 섹션을 나타내고, 참조 번호 9는 천공되지 않은 섹션(후술 참조)을 나타낸다. 포개짐의 구성 외에, 홀 크기는 또한 원하는 가스 유동 거동을 기초로 하여 선택될 수 있다. 따라서, 보다 큰 개구가 필터의 최내측 층에 사용될 수 있고, 이어서 보다 미세하지만 막하지 않은 개구가 이어지고, 다시 보다 큰 개구가 이어져 필터의 외표면에서 확산 효과를 달성한다. 물론, 다른 조합이 용례의 사양을 기초로 하여 사용될 수 있다.
도 9의 길이(L1, L2 및 L3)(뿐만 아니라 이 도면 및 도 10a에 도시된 다른 섹션들의 길이)는 전반적으로 상이하여 증가하는 반경과 관련한 원주 방향 길이에서의 증가를 고려하게 된다. 이 도면 및 도 10a에서의 섹션 길이는 실척으로 도시되지 않았고 단순히 원주 방향 래핑의 포개짐을 감소시키도록 사용되는 구조의 유형을 예시하고 있다는 점을 유념해야 한다. 또한, 실제 필터에 사용된 섹션들의 개수는 이들 도면에 도시된 개수보다 많거나 작을 수 있다.
가변적 피치 및/또는 개구 크기를 이용함으로써, 다양한 이점들이 달성될 수 있다. 예컨대, 미세한 피치 및/또는 미세한 개구 크기를 사용함으로써, 입자 보유 및 전체적 성능이 최적화될 수 있다. 보다 일반적으로, 포개짐을 감소/제거함으로써, 필터를 통과하는 유동의 표준 편차에서의 상당한 감소를 비롯하여 일관성이 크게 개선되며, 이는 에어백 시스템의 제조업자에게 매우 중요하다.
C. 구불구불한 경로
도 10은 필터를 통과하는 가스 유동을 위해 구불구불한 경로를 생성하는 천공되지 않은 섹션(9)의 사용을 도시하고 있다. 천공 패턴에서의 이들 천공되지 않은 섹션 또는 스트립은 조립된 필터에서 지그재그 가스 경로를 초래한다. 그러한 경로는 에어백 폭발 장약에 의해 발생된 입자를 포획하는 데에 바람직하다. 특히, 가스의 방향이 강제로 변경될 때마다, 그 속도 프로파일이 변하고 이는 가스 스트림에 동반된 입자가 비산하여 필터에 포획되게 한다. 에어백 팽창기 필터의 주 목적들 중 하나는 폭발 장약에 의해 생성된 입자를 포획하는 것이고, 이에 따라 필터의 입자 포획 능력의 개선이 에어백 시스템의 제조업자에게 중요하다.
천공되지 않은 섹션(9)은 그러한 방향 변화를 일으키는데, 그 이유는 가스가 이들 섹션을 통과할 수 없지만 가스가 필터 밖의 경로를 찾기 위해 선회해야 하는 섹션의 에지에 도달할 때까지 섹션을 따라 이동해야 하기 때문이다. 따라서, 천공되지 않은 섹션은 필터를 통과하는 가스의 단순한 반경 방향 유동에 대한 배리어로서 작용한다.
이 지그재그 운동은 도 10에 도시되어 있는데, 도 10c는 도 10b의 원(C) 내에서 필터(13)의 부분의 확대도이다. 도 10c의 화살표는 필터를 통과하는 가스 유동을 나타낸다. 명백한 바와 같이, 가스 유동 경로는 가스 스트림으로부터 입자를 제거하는 데에 일조하는 다수의 방향 변화로 인해 매우 복잡하다.
도 10에서, 천공되지 않은 섹션(9)은 팽창형 금속 시트(5)의 전체 폭을 가로질러 연장한다. 원한다면, 천공되지 않은 섹션은 시트의 폭을 가로질러 부분적으로만 연장할 수 있고, 예컨대 하나의 에지에, 양 에지에, 에지들 사이의 하나 이상의 지점에, 또는 이들의 조합을 통해 천공된 영역이 존재할 수 있다. 몇몇의 용례를 위해, 그러한 보다 복잡한 패턴은 입자 보유에 대한 요구와 낮은 배압에 대한 요구의 균형을 이루는 데에 일조할 수 있다.
그러나, 전개된 천공되지 않은 섹션의 사용은 가스 유동이 필터의 본체 내에 적어도 약간의 원주 방향 유동을 포함하게 한다. 천공되지 않은 섹션에 의해 생성된 원주 방향 유동은 천공부들 사이의 평균 간격보다 큰 거리, 예컨대 5배 더 큰 거리에 걸쳐 있다. 몇몇 실시예, 예컨대 도 10b 및 10d에 도시된 실시예에서, 필터의 내경으로부터 그 외경까지의 실질적으로 가능한 모든 유동 경로는 천공부들 사이의 평균 거리보다 큰 거리에 걸쳐 반경 방향 및 적어도 몇몇의 원주 방향 유동을 모두 포함한다.
필터의 모든 층이 천공되지 않은 섹션을 가질 필요는 없다는 것을 유념해야 한다. 오히려, 몇몇의 층은 주로 반경 방향 유동을 보일 수 있고, 예컨대 제1의 약간의 층 및 마지막 약간의 층, 및 다른 층들은 반경 방향 및 실질적인 원주 방향 유동의 조합, 예컨대 중간층일 수 있다.
D. 원주 방향 홈
도 6에 도시된 바와 같이, 하우징(15)은 복수 개의 구멍(17)을 포함하고, 에어백 폭발 장약에 의해 발생된 가스가 이 구멍을 통해 하우징에서 방출된다. 통상적으로, 이들 구멍은 단일의 횡방향 평면에 있지만, 몇몇의 경우에 2개의 횡방형 평면에서 2열의 구멍이 사용된다. 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 하나 또는 하나 이상의 횡방향 평면에 있든지 간에 구멍은 필터(13)를 수용하는 하우징의 내부 챔버에 관해 통상 대칭적으로 배치되지 않는다.
구멍은 에어백 폭발 장약에 의해 생성되는 가스의 유일한 출구이기 때문에, 구멍(17)이 에어백 전개에 걸쳐서 개방 상태로 유지되는 것이 중요하다. 특히, 필터(13) 및 특히 필터의 외측 래핑은 필터의 내경 내에서 발생하는 폭발의 결과로서 팽창할 수 있다. 그러한 팽창은 구멍(17) 근처의 공간을 비롯하여 필터와 하우징 사이의 환형 반경 방향 매니폴드 공간을 감소 및/또는 폐색시킴으로써 연소 압력을 증가시킬 수 있다.
일련의 실험을 통해, 필터의 나머지의 크기가 성장한다는 점에도 불구하고 필터의 외표면에 형성된 홈이 폭발 중에 실질적으로 그 형태를 유지한다는 것을 발견하였다. 이들 실험은 극한 조건에서의 실험, 즉 최대 폭발 장약과 250℉의 필터 온도를 채택한 실험을 포함하였다. 250℉ 온도는 자동차가 상당한 기간 동안 태양 아래에 남겨지면 발생할 것 같은 최대 온도를 나타내기 때문에 선택되었다. 필터(13)를 구성하는 데에 사용되는 것과 같은 금속의 물리적 특성은 온도 증가와 함께 열화하기 때문에 상승된 온도 조건 하에서의 시험을 수행하였다.
이들 실험을 기초로 하여, 폭발 중에 발생된 압력에 의해 필터의 변형의 결과로서 구멍(17)에 대해 감소된 액세스의 문제는 (i)필터의 실질적으로 원통형 외표면에 원주 방향 홈(3)을 포함하고 조립된 하우징에서 홈이 구멍(17)의 원주 방향 링과 정렬되는 것을 보장함으로써 극복될 수 있다고 결론내렸다.
전술한 바와 같이, 구멍(17)은 통상적으로 필터가 수용되는 챔버의 중간면으로부터 오프셋된다. 따라서, 필터가 한개의 홈만을 갖고 필터가 잘못된 배향으로 캐비티 내에 삽입된다면, 구멍(17)에 대한 액세스가 절충될 수 있다. 이 가능성을 처리하기 위하여, 2개의 홈(3)이 필터(13)의 외표면에 형성되어 홈들 중 하나는 하우징 내에 삽입될 때에 필터의 배향과 상관없이 하우징의 구멍과 정렬된다. 또한 전술한 바와 같이, 몇몇의 하우징은 하나보다 많은 열의 구멍을 갖는다. 그러한 경우에, 다수의 쌍의 홈(3)이 필터의 외표면에 형성되는데, 하나의 홈은 하우징에 삽입될 때에 필터의 배향과 상관없이 구멍들의 각 열과 정렬된다. 예컨대, 하우징이 밀접하게 이격된 구멍의 열들을 갖는다면, 필터는 2개의 군으로 구성된 4개의 홈을 갖고, 각 군의 홈들 사이의 간격은 군들 사이의 간격보다 작다.
홈(3)은 다양한 형태를 가질 수 있고 다양한 방식으로 생성될 수 있다. 일반적인 관점에서, 홈은 모든 공차들, 즉 축적 또는 스택 공차가 한 방향에 있게 발생하더라도 홈이 구멍 위에 있기에 충분히 넓어야 한다. 실제상, 아치형 단면을 갖는 홈은 V형 단면을 갖는 홈보다 높은 압력에 저항한다는 것을 알았다. 또한, 필터를 형성하기 위해 시트를 자체 롤링하기 전에 팽창형 금속 시트에 홈을 형성하는 것은 롤링이 완료된 후에 필터의 외표면에 형성된 홈보다 폭발 압력을 보다 양호하게 견딜 수 있는 홈을 생성한다는 것을 알았다.
홈의 사용 외에, 필터 팽창은 또한 필터를 형성하는 데에 사용된 금속의 인장 강도를 증가시킴으로써 감소될 수 있다. 증가된 인장 강도는 필터의 후프 강도를 증가시켜, 필터의 외측 래핑의 성장을 최소화시킨다.
도 11은 필터로 권취될 때에 팽창형 금속 시트에 홈(3)을 형성하는 데에 사용될 수 있는 장비를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 제1 롤러(41)는 리세스(47)를 포함하고 제2 롤러(39)는 돌출부(45)를 포함한다. 팽창형 금속 시트는 시트가 샛길 이동을 못하게 하는 역할을 하는 가이드(43)를 이용하여 롤러들 사이를 통과한다. 가이드(43)는 또한 롤러들 사이에 정렬을 유지하고, 예컨대 롤러(39)는 롤러를 포획하고 롤러(41)와 정렬시키는 데에 사용되는 가이드(43)와 횡방향으로 부동(浮動)하게 될 수 있다. 별법으로서, 홈 형태를 갖는 단일의 압력 롤러가 권취되어 필터에 홈 형상을 부여할 때에 필터의 표면 상에 공압적으로, 유압적으로 또는 서보 모터에 의해 압박될 수 있다. 또한 별법으로서, 필터가 완전히 권취되고 용접된 후에, 홈을 형성하도록 회전될 때에 홈 윤곽의 롤러가 필터의 실질적으로 원통형 면 상에 압박될 수 있다. 그러나, 이 후자 방안은 홈이 권취될 때에 팽창형 금속 시트에 형성되는 방안보다 폭발과 관련된 힘을 덜 견딜 수 있는 홈을 생성한다는 것을 알았다.
E. 둥근 코너
또한, 필터의 코너에 반경을 적용하는 것은 날카로운 코너 또는 모따기된 코너보다 팽창기 하우징 내에서 실질적으로 보다 양호한 필터의 시일을 생성한다는 것을 실험을 통해 결정하였는데, 여기서 보다 양호한 시일은 필터의 중앙 보어 내에서 팽창기 장약이 점화될 때에 하우징으로부터 방출되는 화염의 최대 길이를 감소시키는 것을 의미한다. 당업계에 공지된 바와 같이, 그러한 화염 길이는 폭발 중에 에어백 하우징의 고속 사진 촬영을 이용하여 결정될 수 있다.
도 6, 12 및 13에 도시된 바와 같이, 팽창기 하우징은 통상적으로 둥근 코너(도면에서 참조 번호 19를 참조)를 갖는다. 도 12는 둥근 코너(19)가 있는 모따기 가공된 코너(29)를 갖는 필터(13)의 짝을 보여주고, 도 13은 둥근 코너(27)를 갖는 필터의 짝을 보여준다. 실험을 수행하기 전에, 모따기 가공된 코너는 둥근 코너보다 양호하게 수행한다고 예상되는데, 그 이유는 모따기 가공된 코너와 관련된 점 접촉은 하우징이 조립될 때에 점 하중 및 이에 따라 필터가 벽으로 압박되는 하우징의 벽과 필터 사이의 맞춤식 시일에 의해, 이어서 폭발 장약에 의해 발생된 압력에 의해 코너의 변형을 발생시키는 것으로 예상되기 때문이다.
그러나, 실시상, 둥근 코너는 실질적으로 모따기 가공된 코너보다 양호한 것을 알았다. 따라서, 도 12의 모따기 가공된 코너로부터 도 13의 둥근 코너로의 전환은 팽창기 장약이 필터의 중앙 보어 내에서 점화될 때에 하우징으로부터 방출된 최대 화염 길이에서 25%보다 큰 감소를 일으킨다. 모따기 가공된 코너는 사각형 코너보다 양호하지만, 둥근 코너만큼 우수하지는 않다. 사각형 코너와 비교하여, 둥근 코너는 하우징으로부터 방출되는 최대 화염 길이에서의 감소를 실질적으로 25%보다 크게, 예컨대 50%보다 큰 감소를 일으킨다. 둥근 코너는 또한 입자 보유면에서 모따기 가공된 코너 및 사각형 코너보다 양호하다.
일반적인 관점에서, 필터의 코너의 평균 반경은 하우징의 평균 내경의 ±10%, 바람직하게는 ±15% 내에 있어야 한다. 또한, 코너의 라운딩은 점 하우징 프로세스를 이용하여 수행되어야 한다. 특히, 반경의 기계 가공은 개별적인 필터 층들의 낮은 구조적 강도 때문에 적절하지 않다. 연삭은 또한 연삭 잔여물(금속 및 유기 모두)이 필터 구조에 침적되어 불가능하지는 않지만 제거가 어렵기 때문에 실용적이지 않다. 그러한 연삭 잔여물은 에어백의 폭발 장약이 폭발될 때에 방출하게 되어 필터에 의해 포획되지 않은 잔해를 나타낸다. 가이드를 주조 또는 형성할 때에 단일의 스트로크로 반경을 형성하는 것은 실용적이지 못한데, 그 이유는 필터의 컬럼 강도가 그러한 작업과 관련된 실질적인 힘을 지지하는 데에 적절하지 못하기 때문이다.
점 하중 프로세스는 이들 다른 방안에서의 문제를 극복한다. 그러한 프로세스는 금속의 제거없이 코너를 치밀하게 하여, 연삭과 관련된 잔해 문제를 피한다. 임의의 소정 시간에, 프로세스는 단지 필터의 에지의 작은 원주 영역에 높은 힘을 가하여, 필터의 강도 특성과 관련된 문제를 피한다.
점 하중은 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 예컨대, 궤도 리벳팅 기계에서와 같이, 그 작업면에 적절한 반경을 갖는 하나 이상의 회전 샤프트가 필터의 코너 상에 점에 적용되어 코너의 원주를 따라 이동되어 둥근 코너를 발생시킬 수 있다. 별법으로서, 도 14에 도시된 타입의 장치가 사용될 수 있다.
이 시스템에서, 도 14b의 곡선형 화살표에 의해 지시된 바와 같이 롤러(33)와 필터(13) 모두가 회전한다. 특히, 필터(13)는 비교적 높은 속도로 구동되고 롤러(33)는 필터와 접촉하게 되어 필터와의 마찰 결합의 결과로서 필터로부터 반대 방향으로 회전한다. 필터(13)는 도 14b에 가장 명확하게 도시된 바와 같이 롤러(33)의 구멍(35) 내에 끼워지고, 구멍과 필터는 이들이 만나는 단일선을 따라서만 접촉하게 된다. 따라서, 결합하게 하도록 필터와 롤러(33) 사이에 인가된 힘은 이 접촉선의 양단부에서만 필터의 2개의 코너에 인가되며, 즉 필터의 코너는 점 하중에 의해 변형된다. 구멍(35)의 코너의 반경은 하우징의 코너의 반경과 ±10%(바람직하게는, ±5%) 내에서 일치하고, 이에 따라 도 13b에 도시된 바와 같이, 점 하중의 결과는 필터의 실질적으로 원통형 외표면(25)과 그 실질적으로 평탄한 단부 섹션(31) 사이에 하우징의 코너(19)의 내경과 밀접하게 일치하는 필터 코너(27)를 생성한다.
F. 텍스쳐 처리
전술한 바와 같이, 에어백 팽창기 필터의 한가지 목적은 팽창기의 폭발 장약의 폭발에 의해 발생된 잔해(입자)를 포획하는 것이다. 또한, 전술한 바와 같이, 입자는 필터를 통해 유동하는 가스가 방향을 변경할 때에 필터에 의해 포획되는 경향이 있다. 층류는 가스가 방향을 변경시키는 유동의 정반대이다. 그러한 유동의 발생을 최소화하기 위하여, 필터를 구성하는 팽창형 금속의 표면은 텍스쳐 처리될 수 있다. 그러한 텍스쳐 처리는 금속 시트에 대해 금속 시트가 천공(팽창)되기 전에 또는 그 후에 수행될 수 있고, 사전 텍스쳐 처리가 보다 통상적인 방안이다.
금속 표면을 텍스쳐 처리함으로써, 비교적 평탄한 면형 표면이 일련의 수천 개의 언덕과 계곡으로 변형되어, 시트의 표면적을 20% 증가시킨다. 고온의 가스가 통과하는 경계에서 이 추가의 표면적은 필터의 여과 효율을 크게 증가시킨다. 여과를 개선시키는 외에, 텍스쳐 처리된 표면은 필터에 대한 열전달을 증가시킨다. 전술한 바와 같이, 에어백에 도달하기 전에 에어백의 폭발 장약에 의해 생성된 가스의 냉각은 에어백 필터의 기능 중 하나이다.
임의의 특정한 작동 법칙에 의해 한계를 짓는 것은 아니지만, 증가된 여과 효율과 폭발 가스의 증가된 냉각이 텍스쳐 처리된 표면에서 높은 레이놀즈수를 갖는 난류의 발생으로 인한 것이다. 그러한 난류는 임의의 소용돌이, 와동 및 다른 유동 변동을 생성시키는 경향이 있는 내력에 의해 지배된다. 이들 임의의 소용돌이, 와동 및 유동 변동은 가스가 필터 표면과 길게 접촉하게 함으로써 필터 상에 보다 많은 입자를 침적시키고 필터와 보다 많은 열에너지를 교환한다.
입자의 포획과 관련하여, 또한, 가스 유동 방향에 수직인 텍스쳐 처리된 표면의 피크와 계곡은 추가 입자의 제거 및 특히 미세한 입자의 제거에 기여한다. 이들 피크 및 계곡은 가스 스트림으로부터 입자를 꼭 구속하고 제거하는 메카니즘을 제공한다.
가스가 필터를 구성하는 금속 스트립 또는 스트립들의 양면과 접촉하기 때문에, 텍스쳐 처리는 바람직하게는 스트립(들)의 양면에 있지만, 원한다면 한면 상에서의 텍스쳐 처리가 사용될 수 있다. 텍스쳐 처리는 당업계에 공지된 다양한 방식으로 수행될 수 있다. 보다 효율적인 방식들 중 하나는 스트립(들)을 표면에 새긴 패턴을 갖는 엠보싱 롤러를 통과시키는 것이다. 롤러 상의 패턴은 수동, 레이저 에칭, EDM, 호빙(hobbing) 또는 이들의 조합을 비롯하여 당업계에 공지된 다수의 방식으로 형성될 수 있다. 엠보싱 롤러의 사용에 대한 대안으로서, 레이저, 산 에칭, 널링(knurling), 샌드블라스팅(예컨대, 원심 블라스팅 장치에 의한) 또는 이들의 조합을 사용하여 스트립의 표면을 직접 텍스쳐 처리할 수 있다. 그러나, 텍스쳐 처리된 표면의 선형 요부 밀도(D)는 15-500 요부/인치의 범위이고, 요부 넓이는 0.5/D 이하이다.
도 15는 에어백 필터를 제조하기 위해 사용되는 금속 스트립(들)을 텍스쳐 처리하도록 사용될 수 있는 텍스쳐 처리 패턴(37)이 내부에 형성된 엠보싱 롤러의 표면의 사진이다. 이 도면의 미국 페니화는 사용될 수 있는 패턴 타입의 축척을 보여주고 있다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 전체적인 패턴은 인접한 블록의 홈에 직각으로 각 블록에 홈이 있는 서양 장기판이다. 금속 스트립에 전사될 때에, 이 타입의 패턴은 가스가 스트립의 표면 위를 통과할 때에 층류를 보이는 가스의 능력을 상당히 감소시킬 것이다. 패턴은 또한 유동 경로를 변동시키면서도 가스 스트림으로부터 입자를 포획할 수 있다.
G. 코팅된 금속(예컨대, 도금된 금속)
전술한 바와 같이, 에어백 팽창기 시스템에서, 입자의 포획 외에, 필터는 또한 불꽃 전개로부터 팽창하는 고온 가스를 냉각시키도록 사용된다. 필터의 냉각 능력은 팽창기의 성능에 대단한 영향을 미친다.
제1 금속보다 도전성이 큰, 예컨대 25% 큰 제2 금속으로 코팅된 적어도 하나의 표면을 갖는 제1 금속을 포함하는 하나 이상의 팽창형 금속 스트립들로부터 필터를 형성함으로써, 팽창하는 가스로부터 필터를 향한 추가 열전달은 제1 금속 단독에 의해 제공되는 것을 넘어서 달성될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같이, "금속"이라는 단어는 순수한 금속과 금속 합금을 포함한다.
전개 중에, 열 에너지는 대류에 의해 필터로 전달된다. 팽창기의 전체적인 폭발 전개가 단지 약 20 밀리초 걸리기 때문에, 대류 전달에 이용 가능한 시간은 짧다. 따라서, 필터와 고온 가스 사이의 경계에서 큰 열적 도전성 외부층을 갖는 점에서 대단한 이점이 있다. 보다 높은 열 도전성 때문에, 도금에 의해 생성된 것과 같은 제2 금속의 매우 얇은 층이 필터에 대한 국부적 열전달 및 필터의 본체에 걸쳐서 열의 분배를 모두 향상시킨다.
제1 금속 및 제2 금속을 위해 다양한 금속이 사용될 수 있다. 예컨대, 제1 금속은 탄소강일 수 있고 제2 금속은 주석 또는 주석 합금일 수 있다. 연강은 ~26 W/mK 내지 ~38 W/mK의 범위의 열 도전성을 갖지만, 순수한 주석의 열 도전성은 ~64 W/mK이다. 전술한 바와 같이, 자동차 산업용 대량 제조 물품을 제조할 때에 가장 중요한 고려 사항은 비용이다. 통조림 산업에서의 그 용도 때문에, 주석 도금 탄소강 시트는 쉽게 이용 가능하다. 도금되지 않은 재료보다 약간 더 비싸지만, 주석 도금된 팽창형 금속을 이용하여 생기는 열 효율은 주석 도금된 탄소강의 약간의 비용 증가를 절충할 수 있는 것보다 필터의 전체 질량을 감소되게 할 수 있다.
전술한 고려 사항 외에, 설치된 후에 수년일 수 있는, 사용된 시간 전에 부식으로부터 필터를 보호하는 것이 때때로 필요하다. 불꽃 팽창기에 사용되는 2개의 필터 지점이 존재한다. 첫째 지점에서, 필터는 추진제로 기밀 밀봉된 챔버 내측에 있다. 둘째 지점에서, 필터는 기밀 밀봉된 챔버 외측에 존재하여 녹슬거나 부식되는 분위기에 노출된다. 과거에는, 부식 문제를 스테인리스강을 이용하여 필터를 만듦으로써 또는 화기에 대한 청분과 유사하게 최종 필터에 대한 열 청분 작업을 수행함으로써 처리하였다. 그러한 청분은 부식을 늦추는 산화물을 필터의 금속 표면에 형성한다.
팽창형 금속 시트로부터 제조된 필터와 관련할 때에 주석 도금된 탄소강의 이점은 재료의 천연 부식 내성이다. 대부분의 경우에, 강 시트는 팽창 작업이 일어나기 전에 도금됨으로써 약간 보호되지 않은 천공된 팽창형 홀을 빠져나가고 대부분의 시트는 여전히 주석 도금에 의해 피복된다. 또한, 실험 연구에 따르면, 천공 툴링이 팽창 작업 중에 개구로 주석 도금의 일부를 끌어넣고, 개구는 시트의 표면과 동일한 부식 내성을 보이지 않지만 여전히 개구에서의 보호를 증가시킨다.
H. 촉매 코팅
다른 실시예에서, 본 명세서에 개시된 물품은 촉매 조성물에 의해 코팅될 수 있어 촉매용 지지체(기판)으로서 기능할 수 있다. 촉매 지지체로서 사용될 때에, 시트는 바람직하게는 309 또는 310 스테인리스강 또는 크롬 및 선택적으로 또한 알루미늄을 포함하는 것과 같은 내부식성 합금으로 제조된다. 예컨대, 반경 방향 유동 필터와 유사한 구성에서, 코팅된 기판은 휴대용 또는 소형 장치, 예컨대 잔디깍는 기계, 낙엽 청소기, 또는 전기톱을 위한 촉매 컨버터로서 작용할 수 있다. 별법으로서, 시트는 인접한 절곡부가 상이한 개구 패턴을 갖고, 가스가 구불구불하게 유동하게 하여 그러한 코팅된 장치의 많은 표면적과 접촉하게 하는 악코디언 접이식(즉, 주름지고 접히는)일 수 있다. 종래의 SCR 촉매는 화력 발전소에 사용하기 위한 기판 상에 워시 코팅된 티타늄-바나듐 조성물이거나 연료 및 기타 개질 작업의 부분 산화에 사용되는 산화세륨 촉매이다(미국 특허 제7,271,127호). 별법으로서, 물품은 촉매 컨버터에 사용되는 실리카 및/또는 알루미나 코팅과 같은 촉매 조성의 도포 전에 표면적을 증가시키는 워시 코팅을 가질 수 있는데, 촉매 컨버터는 이어서 백금, 팔라듐 및/또는 로듐을 통상적으로 갖는 촉매 조성물로 코팅된다. 에어백 팽창기에 유용한 물품을 제조하는 팽창형 금속 시트용 오프셋 개구를 이용하여 달성될 수 있는 동일한 구불구불함은 작은 영역에 연장된 유동 경로를 원하는 임의의 필터 및 촉매 용례에 유용한 유사한 물품을 만든다. 그러한 장치는 또한 배기 촉매 컨버터 외에 배기 필터로서 사용될 수 있고, 필터는 가열에 의해 재생될 수 있다(예컨대, 디젤 미립자 필터).
전술한 설명은 예시적이고 제한적이지 않다. 본 명세서를 정독하면 다양한 변경, 수정 및 추가가 당업자에게 명백할 수 있고, 그러한 변경, 수정 및 추가는 청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 범위 및 사상 내에 있다.
예컨대, 길이를 따라 가변적 천공 패턴(즉, 피치 및/또는 개구 크기의 변동)을 갖는 팽창형 금속의 적어도 하나의 스트립을 포함하는 필터가 바람직하지만(예컨대, 에어백 충전의 높은 일관성 및 형성된 진원도의 낮은 수준 때문에), 본 발명의 다양한 양태는 각 피스의 길이에 걸쳐 균일한 상이한 천공 패턴을 갖는 팽창형 금속의 피스들을 함께 용접함으로써 제조되는 필터와 함께 실시될 수 있다. 특히 제한없이, 본 발명의 구불구불한 경로, 원주 방향 홈, 둥근 코너, 텍스쳐 처리 및 코팅된 금속 양태는 팽창형 금속 필터를 제조하는 이 후자의 방안과 관련하여 사용될 수 있으며, 본 발명의 이들 양태에 관한 후술되는 청구범위는 팽창형 금속 필터를 제조하는 방안 뿐만 아니라 현재 공지되었거나 나중에 개발되는 다른 방안을 포괄하도록 의도된다.
3: 홈
5: 팽창형 금속 시트
7: 팽창형 금속 시트의 가변 섹션
9: 팽창형 금속 시트의 천공되지 않은 섹션
13: 관형 필터
15: 에어백 팽창기 하우징
17: 에어백 팽창기 하우징의 구멍
19: 에어백 팽창기 하우징의 둥근 코너
21: 필터에 의해 포획된 슬래그
23: 에어백 팽창기 하우징의 점화기 포트
25: 필터의 실질적으로 원통형 외표면
27: 필터의 둥근 코너
29: 필터의 모따기 가공된 코너
31: 필터의 실질적으로 평탄한 단부 섹션
33: 점 하중 롤러
35: 점 하중 롤러의 홈
37: 텍스쳐 처리된 패턴
39: 수형 롤러
41: 암형 롤러
43: 가이드
45: 돌출부
47: 오목부
101: 금속 스트립 또는 시트의 롤
103: 프레스
105: 펀치
107: 치형부 또는 비트
109: 스트레쳐
111: 카메라
113: 컴퓨터 컨트롤러
115: 모니터
121: 롤러
123: 커터
125: 팽창형 금속 시트
127: 팽창형 금속 시트
129: 용접기
131: 실린더
133: 용접기
135: 용접된 매시 실린더
137: 암형 몰드
139: 맨드릴
201: 팽창형 금속 시트
203: 팽창형 금속 시트
205: 용접부
207: 직물
209: 금속 스크린
211: 용접부
301: 팽창형 금속 시트
303: 팽창형 금속 시트의 천공된 부분
305: 팽창형 금속 시트의 천공되지 않은 영역
307: 와이어가 권취된 영역
309: 와이어 권선

Claims (24)

  1. 삭제
  2. 에어백 팽창기용 하우징과 함께 사용되는 관형 필터로서, 상기 하우징은 관형 필터를 수용하는 챔버 및 챔버에서 가스가 배출되게 하는 구멍의 원주 방향 링을 가지고, 상기 구멍의 원주 방향 링은 챔버의 중간 평면으로부터 오프셋되고, 자체가 롤링되어 원통형 외표면을 갖는 다층형 튜브를 형성하는 팽창형 금속을 포함하고, 상기 팽창형 금속은 다수의 개구를 구비하고 상기 원통형 외표면은 2개의 원주 방향 홈을 포함하고, 필터가 하우징에 수용될 때 하나의 홈만이 하우징의 구멍의 원주 방향 링과 정렬되도록 2개의 원주 방향 홈은 필터의 중간 평면으로부터 오프셋되는 것인 관형 필터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 홈 또는 홈들은 아치형 단면을 갖는 것인 관형 필터.
  4. 제2항에 있어서, 상기 홈 또는 홈들은 팽창형 금속이 자체 롤링되기 전에 팽창형 금속에 형성되는 것인 관형 필터.
  5. 제2항에 있어서, 상기 하우징의 구멍의 원주 방향 링과 정렬될 때, 상기 홈의 위치에 영향을 미치는 모든 공차들이 한 방향으로 있더라도 홈이 구멍 위에 있도록 상기 홈 또는 홈들은 각각 폭을 가지는 것인 관형 필터.
  6. 삭제
  7. 조립체로서,
    에어백 팽창기용 하우징으로서, 관형 필터를 수용하는 챔버 및 챔버에서 가스가 배출되게 하는 구멍의 원주 방향 링을 갖고, 상기 구멍의 원주 방향 링은 챔버의 중간 평면으로부터 오프셋되는 것인 하우징과,
    상기 챔버 내에 있는 제2항에 따른 관형 필터
    를 포함하고, 상기 관형 필터의 원주 방향 홈들 중 하나의 홈만이 하우징의 구멍의 원주 방향 링과 정렬되는 것인 조립체.
  8. 제2항에 있어서, 상기 팽창형 금속은 개구가 없는 적어도 하나의 섹션을 포함하며, 상기 섹션은 필터 내에서 가스의 원주 방향 유동을 생성하는 것인 관형 필터.
  9. 제2항에 있어서, 상기 다층형 튜브는 중앙 보어와, 상기 중앙 보어와 원통형 외표면 사이에서 연장되는 평탄한 단부 섹션을 갖고, 상기 원통형 외표면과 평탄한 단부 섹션 사이의 교차점에 의해 형성되는 코너는 점 하중 프로세스에 의해 둥글게 되는 것인 관형 필터.
  10. 제2항에 있어서, 상기 개구들의 적어도 일부 사이에서 팽창형 금속의 표면은 표면에 걸쳐서 가스의 층류를 감소시키도록 텍스쳐 처리되는 것인 관형 필터.
  11. 제2항에 있어서, 상기 팽창형 금속은 제1 금속을 포함하고, 제1 금속의 적어도 하나의 표면은 열 도전성이 제1 금속의 열 도전성보다 적어도 25% 큰 제2 금속에 의해 코팅되는 것인 관형 필터.
  12. 제2항에 있어서, 상기 팽창형 금속 시트의 인접한 열들 사이의 간격은 일정하지 않고 금속은 내부식성을 갖는 것인 관형 필터.
  13. 제2항에 있어서, 상기 팽창형 금속 시트의 인접한 열들 사이의 간격은 일정하지 않고, 시트는 팽창하기 전에 다른 금속으로 도금되며, 도금은 촉매인 것인 관형 필터.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 관형 필터로서, 자체가 롤링되어 다층형 튜브를 형성하는 팽창형 금속을 포함하고,
    상기 팽창형 금속은 다수의 개구를 구비하고 개구가 없는 적어도 하나의 섹션을 포함하며, 상기 섹션은
    (ⅰ) 각각 다수의 개구를 구비하는 두개의 섹션들 사이에 위치하며,
    (ⅱ) 팽창형 금속의 전체 폭에 걸쳐 연장되며,
    (ⅲ) 필터 내에서 가스의 원주 방향 유동을 생성하며; 상기 필터는 내경과 외경을 갖고;
    상기 내경으로부터 외경까지의 모든 가능한 유동 경로는 개구들 사이의 평균 거리의 5배 보다 큰 거리에 걸쳐 반경 방향 유동 및 적어도 일부 원주 방향 유동을 포함하는 것인 관형 필터.
  19. 삭제
  20. 삭제
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  24. 삭제
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