KR20070015505A - 에어백 가스 발생기용 필터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는, 제조가 용이하여 충분한 필터 성능 및 냉각 성능을 갖고, 또한 가스 발생기 작동시에 있어서의 손상이 적어 신뢰성이 높은 가스 발생기용 필터를 제공하는 것이다. 나선형으로 권취된 선재의 단면적이 0.03 내지 0.8 ㎟로 이루어지고, 직경 방향 상하로 중첩되는 선재끼리의 피치각이 서로 대칭인 제1층과, 이 제1층의 직경 방향 외측에 존재하고, 제1층을 형성하는 선재보다도 가는 선재를 이용하여, 여과 입도가 제1층보다 미세하게 형성된 제2층을 포함하여 구성된 가스 발생기용 필터로 한다.

맨드릴, 선재, 선재 공급 단부, 점화기, 점화기 칼라, 제1층, 제2층, 제3층

Description

에어백 가스 발생기용 필터 {FILTER FOR AIR BAG GAS PRODUCER}

본 발명은 가스 발생기, 특히 자동차량에 장착되는 에어백을 팽창시키기 위한 가스 발생기에 사용되는 필터에 관한 것이다.

충돌 충격으로부터 승객을 보호하는 에어백 시스템용 가스 발생기에 있어서, 에어백을 팽창시키기 위해 사용되는 가스는 항상 깨끗한 것이 바람직하다. 특히 자동차 등에 설치되는 가스 발생기에서는, 차량의 실내 공간(캐빈)의 용적이 작고, 또한 차창이 폐쇄되면 차량의 실내 공간은 고기밀 상태가 되기 때문에, 가스 발생기가 작동한 경우에 생기는 에어백 팽창용 가스의 청정성이 한층 중요시된다.

또한 종래의 가스 발생기에는, 고형의 가스 발생제를 착화 및 연소시켜 백팽창용 가스를 발생시키는 것(파이로식 가스 발생기), 하우징(기밀 용기) 내부에 축적된 가압 가스와 고형 가스 발생제의 연소에 의해 발생된 연소 가스나 열을 백팽창용 가스로서 이용하는 것(하이브리드식 가스 발생기), 혹은 하우징(기밀 용기) 내부에 축적된 가압 가스만으로 에어백을 팽창시키는 것(저장식 가스 발생기)이 있다. 이 중, 가스 발생기 전체의 경량화라는 점에서 가장 유리한 것이 파이로식 가스 발생기이다. 파이로식 가스 발생기에서는, 에어백 팽창용 가스를 생기게 하기 위해 고형 가스 발생제를 연소시킬 필요가 있고, 가스 발생제의 연소에 의해 가스 의 부생성물인 연소 잔사(고형물)가 발생한다. 이러한 연소 잔사가 에어백 팽창용 가스와 함께 가스 발생기 하우징의 외부로 배출되면, 이것이 에어백을 손상시킬 가능성도 있기 때문에, 이들 연소 잔사를 하우징 내부로 저장해 두는 것이 필요하게 된다. 그로 인해, 파이로식 가스 발생기에는 연소 잔사를 포집하기 위한 필터가 사용되고 있고, 이러한 필터로서, 종래 다양한 것이 제안되고 있다.

그리고, 가스 발생제의 연소 온도보다도 연소 잔사의 융점이 낮은 경우에는, 발생하는 잔사가 액상으로 되어 있기 때문에 단순히 철망이나 다공 부재에 의해 포집하는 것은 어렵다.

또한 종래, 에어백 가스 발생기에 사용되는 필터에 관한 기술로서, 이하에 기재하는 일본 특허 공개 평6-55991호 공보, 일본 특허 공개 평1-293112호 공보, 일본 특허 공개 2001-171472호 공보가 있다.

일본 특허 공개 평6-55991호 공보가 기재되어 있는 에어백 가스 발생기용 필터는, 그 도1에 도시되어 있는 바와 같이 3개의 철망층(22a, 22b, 22c)으로 이루어지고, 각각의 층을 형성하는 철망에는 금속 선재를 평직 철망, 메리야스 편직으로 한 것이 이용되고 있다. 그리고 철망층(22a, 22c)은 각각 2매의 철망으로 형성되고, 철망층(22b)은 3매의 철망으로 형성되어 있다. 그러나, 이 필터에서는 액상의 연소 잔사를 포집하는 것은 곤란하고, 그뿐만 아니라 필터를 구성하는 철망을 용해하는 것도 고려된다. 왜냐하면 액상의 연소 잔사를 포집하고, 철망의 용융을 저지하기 위해서는, 최초로 고온의 가스가 접촉하는 철망층이 히트 싱크적 역할을 감당할 필요가 있지만, 단순히 2매의 철망으로 형성된 내측의 철망층(22c)으로는 충분 한 히트 싱크 기능을 감당할 수 없기 때문이다. 또한 평직 철망 등을 다층으로 권취할 때(예를 들어 원통 형상으로 형성할 때), 그것을 구성하는 선재끼리 서로 완충하여 단부면이 요철이 된다. 이러한 요철의 단부면을 평활한 하우징 내면에 접촉한 것 만으로는, 가스가 그 접촉 부분을 쇼트 패스(short pass)하게 된다. 또한 평직의 철망 등을 다층으로 권취한 경우에는 축방향의 탄력성이 부족하기 때문에, 역시 가스가 하우징 내면과의 접촉면(즉 필터의 단부면)을 쇼트 패스하기 쉽다.

또한 일본 특허 공개 평1-293112호 공보에 기재되어 있는 에어백 가스 발생기용 필터는 선 직경이 다른 선재를 사용하고 있다. 예를 들어, 이 문헌의 도1에 도시된 것은, 선 직경 0.1 내지 0.4 ㎜인 스테인레스선을 메리야스 편직하여 이루어지는 철망으로 형성한 통형체(4)를, 선 직경 0.5 내지 2.0 ㎜인 스테인레스선을 평직하여 이루어지는 철망으로 형성한 환형체(8)에 주머니 권취형으로 권취하고, 이것을 프레스 압축하고 있다. 그러나, 이와 같이 형성된 필터는, 그 내면에 통형체(4)를 구성하는 가는 선 직경의 선재가 존재하기 때문에, 상기 일본 특허 공개 평6-55991호 공보와 마찬가지로 고온 가스와의 접촉시 충분한 히트 싱크 기능을 감당할 수 없을 뿐만 아니라, 용융된 선재 자체가 잔사로 되는 것이 고려된다. 또한 이 일본 특허 공개 평1-293112호 공보의 도3에는 선 직경이 굵은 선재를 내측에 배치하는 것도 도시되어 있지만, 이러한 필터는 히트 싱크 기능상 유리하지만, 평직 선재를 다층으로 권취하고 있기 때문에 축방향으로의 탄력성이 부족하고, 또한 양단부면이 요철이 되기 때문에 가스가 쇼트 패스된다는 문제가 여전히 존재한다.

또한 일본 특허 공개 2001-171472호 공보에는, 1개의 선재를 코어로 권취하 면서 형성하는 필터가 개시되어 있다.

본 발명은 상기 과제 등을 해결한 에어백 가스 발생기용 필터, 특히 고형 가스 발생제를 사용한 에어백용 가스 발생기에 이용되는 필터를 제공하는 것이고, 보다 구체적으로는, 제조가 용이하여 충분한 필터 성능 및 냉각 성능을 갖고, 또한 가스 발생기 작동시에 있어서의 손상이 적어 신뢰성이 높은 에어백 가스 발생기용 필터의 제공을 과제로 한다. 또한 이 가스 발생기용 필터를 이용한 가스 발생기 및 이 에어백 가스 발생기용 필터의 제조 방법도 제공한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 에어백 가스 발생기용 필터는, 가스 발생제의 연소에 의해 생긴 가스에 최초로 접하는 부분, 일반적으로는 원통형으로 형성한 경우에 있어서의 내면에, 단면적이 0.03 내지 0.8 ㎟인 선재를 나선형으로 권취하여 형성한 제1층을 설치하고, 이 제1층을 통과한 가스가 도달하는 부위, 많은 경우에는 제1층의 외측에, 제1층보다도 연소 잔사의 포집 능력이 높은 제2층을 설치하고 있다. 여기서 말하는 단면적이라 함은, 선재를 직경 방향으로 절단하였을 때의 직경 방향 단면적을 말한다.

즉, 본 발명에 관한 에어백 가스 발생기용 필터는, 단면적이 0.03 내지 0.8 ㎟(진원의 경우, 선 직경이 0.2 ㎜ 내지 1 ㎜)인 선재, 바람직하게는 0.05 내지 0.5 ㎟(진원의 경우, 선 직경이 0.25 ㎜ 내지 0.8 ㎜)인 선재를 나선형으로 권취하여 형성되고, 직경 방향 상하로 중첩되는 선재끼리의 피치각이 서로 대칭인 제1층과, 이 제1층의 직경 방향 외측에 존재하고, 여과 입도가 제1층보다 미세하게 형성된 제2층을 포함하여 구성된다.

상기 필터에 있어서의 제1층은, 직경 방향 상하로 중첩되는 선재끼리의 피치각(α)이 서로 대칭으로 형성된다. 즉, 직경 방향 하측에 위치하는 선재가 피치각[나선 중심축(Z)과 나선 사이의 각 : 후술하는 도1에 기재]＋α로 권취되어 있는 경우, 이에 중첩되는 선재는 피치각－α로 권취되게 된다.

이러한 본 발명의 에어백 가스 발생기용 필터는, 특히 원기둥형의 필터로 할 때에는 단면적이 0.03 내지 0.8 ㎟인 1개의 금속제의 선재를 필터의 일단부로부터 타단부를 향해 권취하면서, 또한 일단부로 복귀시켜 권취하는 왕복 공정을, 필터의 회전에 수반하여 필터의 축방향으로 복수회 행함으로써 상기 금속선을 복수회 권취하고, 인접하는 선재끼리 서로 대략 평행해지도록 형성한 제1층과, 이 제1층의 외측에서, 제1층보다도 여과 입도가 미세하거나, 혹은 개구율이 작은 제2층으로 이루어지는 에어백 가스 발생기용 필터로서 제조할 수 있다. 그때, 일단 축방향으로 길게 형성한 후, 이것을 소정의 축코어 길이씩 절단하여 형성하는 것 외에, 미리 필요한 축코어 길이로 형성할 수 있다. 제조시 절단을 수반하지 않는 필터는, 그 단부면에 있어서의 풀림 등이 없어지기 때문에 가스의 쇼트 패스를 저지하는 점, 혹은 성형 후의 형상 유지라는 점 등에 있어서 유리하다. 따라서, 미리 필요한 축코어 길이로 형성되고, 제조시 절단을 수반하지 않는 에어백 가스 발생기용 필터로 하는 것이 바람직하다. 즉 원통형의 필터이며, 그 축방향으로 1 왕복 이상, 단면적이 0.03 내지 0.8 ㎟인 선재를 나선형으로 권취하여 형성한 제1층과, 이 제1층의 직경 방향 외측에 존재하고, 여과 입도가 제1층보다 미세하게 형성된 제2층을 포함하여 구성되는 에어백 가스 발생기용 필터로 할 수 있다.

상기 본 발명의 필터에 있어서, 제1층은 단면적 0.03 내지 0.8 ㎟의 적어도 1개의 선재를, 지그에 소정의 장력, 바람직하게는 2 내지 5 ㎏f의 장력으로 1 왕복 이상하도록 권취하여 편직하고, 그 후 지그를 제거함으로써 제조할 수 있다. 이러한 제조 방법은, 일본 특허 공개 2001-171472호 공보를 참조함으로써 용이하게 이해할 수 있다.

이와 같이 형성된 제1층을 갖는 필터는, 제1층이 존재하는 필터 내부에 많은 공극이 형성되기 때문에 연소 가스 중의 잔사가 이 공극 내에 머무르기 쉬워진다. 이 점, 예를 들어 메리야스 편직 등으로 이루어진 필터재(철망)를 형 내에서 압축 형성하여 형성되는 필터 등은, 압축 성형시에 필터 내부의 공극이 압궤되기 때문에 성형품의 잔사의 포집 성능이 저하되는 것이 고려된다. 또한 에어백 가스 발생기용 필터는 가스 발생기 하우징 내에 설치되고, 그때 가스 발생기의 작동시에 있어서, 에어백 팽창용 가스가 필터의 단부면측으로부터 쇼트 패스되는 일이 없도록 필터를 축방향으로 압축하고, 탄성 변형한 상태에서 하우징 내에 설치된다. 그러나, 평직 철망을 이용하여 형성된 필터에서는 축방향으로의 압축성이 부족하기 때문에, 필터 단부면에 있어서의 가스의 쇼트 패스를 저지하는 것이 어렵다.

또한 필터 내부에 공극이 형성되면 그 표면적도 넓어지기 때문에, 가스 발생제의 연소에 의해 생기는 가스나 연소 잔사와의 접촉 면적을 크게 할 수 있다. 그 결과, 예를 들어 가스 발생제의 연소에 의해 생기는 잔사(연소 잔사)가 액상인 경우라도, 상기 액상의 잔사는 냉각되어 고화되고, 필터에서 포집하기 쉬운 상태로 변화되게 된다. 또한 단면적 0.03 내지 0.8 ㎟인 선재를 사용하고 있기 때문에, 일반적으로 사용되고 있는 고형 가스 발생제의 연소 온도에 견딜 수 있어, 선재 자체가 용융되는 일은 없다. 특히 제1층을 형성하는 선재는 철 등의 금속을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.

제1층에 이용되는 선재의 단면 형상에 대해서는、상기 단면적 수치 범위를 충족시키는 데 있어서는 특별히 구애되지 않고, 진원, 타원, 다각형, 대략 직사각형 등을 사용할 수 있다. 또한 대략 직사각형이라 함은, 4개 코너 부분이 직각으로 되어 있는 것 외에, 그 이외의 것, 예를 들어 코너부를 둥글게 한 형상(코너부가 R을 가진 곡면형)인 것을 포함한다. 단, 가스 발생제의 연소시의 발생하는 열에 견디기 위해서는, 제1층의 최소 두께, 혹은 제1층을 형성하는 선재의 두께 또는 최소 변의 길이는 0.19 ㎜인 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 필터에서는, 제1층을 통과한 가스가 도달하는 부위, 예를 들어 제1층의 직경 방향 외측에, 여과 입도가 제1층보다 미세하게 형성된 제2층이 형성되어 있다. 이러한 제2층은 여과 입도 6 내지 400 ㎛, 바람직하게는 10 내지 150 ㎛, 특히 바람직하게는 30 내지 100 ㎛의 여과재로 형성할 수 있다. 이에 의해, 제1층을 통과한 작은 잔사도 확실하게 포집할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 형성된 제1층은, 필터 내부의 공극에 포집할 수 있는 정도의 크기의 잔사에 대한 여과 기능은 발휘할 수 있지만, 그것보다도 작은 잔사는 제1층을 통과하기 때문에, 이것을 제2층에서 포집하는 것이다.

이러한 제2층을 형성하는 여과재는, 상기 여과 입도를 갖는 것이면, 평첩직 철망, 능첩직 철망, 평직 철망 등의 각종 철망 외에, 펀칭 메탈, 라스 메탈, 익스팬더 메탈 등의 판재, 또한 세라믹 파이버, 스테인레스 파이버 등을 사용할 수 있다. 특히 세라믹 파이버 등 그 자체 단일체로는 형상 유지가 어려운 경우, 상기 제1층과 후술하는 제3층, 혹은 다른 철망이나 판재로 샌드위치형으로 끼워 이용할 수 있다. 또한 첩식 철망을 이용하는 경우, 일반적으로 사용되고 있는 평직 철망과 달라, 철망 평면에 대해 직각이 되는 방향을 향해 개방되지 않고, 선재끼리 사이에 출현하는 개구는 전부 경사 혹은 횡방향을 향해 개방되는 것으로서 형성된다. 즉, 발생된 가스가 첩식 철망을 통과하기 위해서는, 일단 철망에 충돌하고, 그 진행 방향을 변경해야만 하기 때문에 미세한 잔사를 여과하는 데 있어서는 바람직한 것이 된다. 또한 가스가 통과할 때에는, 제2층의 선재와의 접촉 시간도 길어지기 때문에, 보다 높은 냉각 기능을 발휘할 수도 있다.

또한 제2층은, 제1층을 형성하는 선재보다도 미세한 선재를 이용하여 형성할 수 있다. 이 경우에서도, 제1층이 존재하기 때문에 제2층에 가스 발생제의 연소 화염이 접하지 않고, 또한 제2층에 도달하는 가스는 제1층에 의해 냉각되고 있기 때문에 제2층이 열 등에 의해 용융되는 일은 없다. 또한 액상의 연소 잔사도 제1층의 공극 등에서 냉각되어 고형으로 되어 있기 때문에, 생성 당초에는 액상의 연소 잔사라도 효율적으로 포집할 수 있다. 즉, 이러한 효과는 제1층 단독, 혹은 제2층 단독으로 얻을 수는 없고, 양자를 조합함으로써 상승적으로 얻어지는 효과로 되어 있다.

이러한 제2층에 있어서의 포집 능력의 향상 및 열에 의한 용융 내성을 고려하면, 상기 제2층이 선재로 형성되는 경우에는 단면적 0.00031 내지 0.38 ㎟, 또한 0.00049 내지 0.13 ㎟, 특히 0.0020 내지 0.042 ㎟인 선재로 형성되어 있는 것이 바람직하고, 예를 들어 제2층이 진원인 경우 선 직경 0.02 내지 0.7 ㎜인 선재, 또한 0.025 내지 0.4 ㎜, 특히 0.05 내지 0.23 ㎜인 선재로 형성되는 것이 바람직하다. 또한 선재로 이루어지는 철망으로 형성되는 경우에는, 특히 상기와 같은 단면적 또는 선 직경의 선재로 이루어지는 철망으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 에어백 가스 발생기용 필터에 있어서는, 제2층을 통과한 가스가 도달하는 부위, 예를 들어 제2층의 직경 방향 외측에, 또한 제2층의 선재보다도 단면적이 큰 선재(예를 들어 선 직경이 큰 선재)로 형성된 제3층을 설치하는 것이 바람직하다. 이러한 제3층은, 제2층을 제1층으로 압박하여 유지하는 기능을 감당하는 것이고, 따라서 이러한 기능을 감당할 수 있는 정도의 보형 강도로, 또한 제1층 및 제2층을 통과한 가스의 통과에 지장을 초래하지 않는 정도의 통기 저항으로 형성된다. 이러한 제3층의 존재에 의해, 가스가 제1층 및 제2층으로 통과할 때에 있어서도 제2층이 제1층으로부터 박리되는 일은 없다. 이러한 제3층은, 예를 들어 제1층을 형성하는 선재와 동일 선재를 이용하여 형성할 수 있다. 가스 발생제의 연소에 의해 생기는 연소 잔사는 제1층 및 제2층에 의해 충분히 포집할 수 있기 때문에, 또한 제3층에서 가스의 냉각이나 여과를 행할 필요성은 부족하지만, 사용하는 가스 발생제에 맞추어, 이러한 냉각/포집 기능을 제3층에서 더 감당할 수 있도록 해도 좋다.

상기 제3층은 제1층과 마찬가지로 형성할 수 있다. 즉, 직경 방향 상하로 중첩되는 선재끼리의 피치각(α)이 서로 대칭이 되도록[상기한 제1층의 권취 방법과 마찬가지로, 후술하는 도1의 축(Z)에 대한 각도(α)가 직경 방향 상하로 중첩되는 선재끼리 대칭이 되도록] 선재를 나선형으로 권취하여 형성할 수 있다. 그 결과, 나선형으로 권취된 선재는 직경 방향 상하로 중첩되는 선재끼리의 피치각이 서로 대칭으로 되어 있는 제3층이 형성된다. 또한 제3층은, 선재를 원통형 필터의 축방향으로 1 왕복 이상 나선형으로 권취하여 형성할 수도 있다. 상기한 바와 같이, 이 제3층은 제2층을 제1층으로 압박하는 기능을 감당할 수 있는 정도로 선재를 권취하는 것만으로 충분하고, 제1층과 동일한 정도의 두께까지 선재를 적층시킬 필요는 없다. 즉, 제3층은 제1층을 간략화하여 형성할 수도 있다. 또한 제3층의 피치각은 제1층과 동일해도, 달라도 좋다. 또한 제3층에 사용하는 선재의 단면적도 제1층과 동일해도, 달라도 좋다. 제1층 및 제3층을 이러한 권취 방법으로 함으로써 미묘한 중량 조정이 가능해진다. 즉, 예를 들어 철망 등을 원주 방향으로 다층으로 권취하여 형성하는 필터의 경우, 통기 저항이나 밀도를 원주 상에 균일하게 하기 위해 둘레 단위로 권취할 필요가 있어 미세한 중량 조정이 어렵지만, 본 발명의 권취 방법에서는, 1개의 가는 선재를 권취하기 위해 중량의 미세한 조정이 가능해진다. 또한 형성되는 필터에 있어서의 제3층의 중량비도 미세하게 조정하는 것이 가능하다.

그리고 본 발명에 있어서, 제1층을 형성하는 선재 및 제3층을 형성하는 선재 중 어느 하나 또는 양방의 선재를 소결한 것이 바람직하다. 이 소결은 각 층을 제조할 때마다 행할 수도 있지만, 제3층까지 형성한 후에 행하는 것이 바람직하다. 즉 제1층을 형성하기 위해, 상기 선재를 맨드릴이 되는 부재에 대해 소정의 피치각으로 나선형으로 권취해 가, 제1층을 권취 종료한 후(혹은 제3층까지 권취 종료 후)에 맨드릴이 제거되지만, 이때 제1층의 권취 시작의 부분으로부터 풀림이 발생할 가능성이 높기 때문에, 소결하여 선재끼리를 일체화함으로써 필터 성형 후의 선재의 풀림을 방지할 수 있다.

또한, 소결을 행하지 않고 제1층이나 제3층을 형성하는 것도 당연히 가능하고, 이 경우에는 각 선재끼리 결합되지 않기 때문에 높은 탄력성을 갖는 것으로서 형성할 수 있다.

또한 본 발명의 에어백 가스 발생기용 필터에 있어서는, 제1층은 직경 방향 상하로 중첩되는 선재끼리의 교차각(필터의 축방향을 향해 개방되어 있는 교차각. 즉, 후술하는 도1에 있어서의 θ)을 0°보다 크고 90°이하, 바람직하게는 10°내지 60°로 할 수 있다. 이러한 교차각은, 형성되는 필터의 축코어 연신 방향에 존재하는, 선재끼리의 교차하는 각도의 것이다. 이와 같이 형성함으로써, 제1층의 내부에는, 가스 발생제의 연소에 의해 생기는 연소 잔사(액상의 것을 포함함)를 유지하는 데 충분한 용적의 공극을 확보할 수 있는 동시에 충분한 냉각 효과를 확보하고, 또한 가스의 통과시 최적의 통과 저항으로 할 수 있다. 또한 선재를 권취할 때에 미끄러지거나 풀리거나 하는 것을 방지할 수 있다.

그리고 본 발명의 에어백 가스 발생기용 필터에서는, 제2층은 원통형으로 형성되는 필터의 축방향 단부면으로부터 돌출되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 형성하면, 상기 필터를 가스 발생기 하우징 내에 설치할 때, 하우징 내면에서 돌출된 제2층을 압궤하면서(혹은 탄성 변형을 수반하면서) 설치할 수 있고, 그 결과 하우징 내면과 필터 단부면측의 간극이 없어져, 필터 단부면에 있어서의 가스의 쇼트 패스를 방지할 수 있다. 제2층이 이러한 기능(쇼트 패스 방지 기능)을 감당하는 경우, 상기 제2층은 압궤되었을 때의 요철을 작게 하기 위해, 선 직경 1 ㎜ 이하, 특히 0.5 ㎜ 이하의 선재, 또는 이 선재로 이루어지는 철망으로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 제2층의 돌출폭은 1 내지 3 ㎜, 특히 1 내지 2 ㎜인 것이 바람직하다. 이와 같이 제2층이 돌출하여 형성되는 단부는 필터의 축방향 일단부측만이라도, 축방향 양단부측이라도 좋다.

상기한 바와 같이 형성된 에어백 가스 발생기용 필터는, 연소 온도가 2000 K 이하의 고형 가스 발생제의 연소에 의해 생긴 가스를 정화하는 데 적합하다. 제1층에 사용되는 선재로서는 철이 바람직하고, 2000 K라는 수치는 철의 융점보다도 약간 높은 것이지만, 고형 가스 발생제가 연소하는 시간은 매우 작고, 발생한 열이 제1층에 전달되는 데에는 어느 정도 시간이 걸린다. 따라서 제1층과 접촉해도 용융하는 정도의 온도까지 바로 상승하기 어렵다. 따라서 다소 융점보다도 연소 온도가 높아도 문제는 없다.

본 발명의 에어백 가스 발생기용 필터는, 제1층은 1개의 선재를 연속적으로 권취하여 형성되기 때문에 제조가 용이하고, 탄력성도 우수한 것으로 된다. 또한 선재의 권취에 의해, 제1층의 내부에 공극이 형성되어 액상의 상태를 포함하는 잔사를 포집할 수 있는 동시에, 또한 제2층에 의해 미세한 연소 잔사도 포집할 수 있다.

그리고, 제2층을 필터의 축방향 단부면으로부터 돌출시켜 형성한 에어백 가스 발생기용 필터에 있어서는, 이것을 가스 발생기 내, 특히 하우징 내면에 접촉하여 배치할 때에는 이 돌출된 제2층을 탄성 변형시킴으로써, 필터 단부면과 하우징 내면 사이에 있어서의 가스의 쇼트 패스를 확실하게 저지할 수 있다.

도1은 필터에 있어서의 제1층의 제조 공정을 도시하는 개략도이다.

도2는 제1도의 상태로부터 선재를 더 권취한 상태를 나타내는 개략도이다.

도3은 필터를 도시하는 사시도이다.

도4는 도3의 필터의 배치 상태를 나타내는 가스 발생기의 단면도이다.

[부호의 설명]

1 : 맨드릴

2 : 선재

3 : 선재 공급 단부

4 : 점화기

6 : 제1층

7 : 제2층

8 : 제3층

10 : 제2층 단부

16 : 가스 발생제

23 : 전화약

33 : 하우징

50 : 필터

α : 피치각

θ : 교차각

도1은, 본 실시예에 관한 에어백 가스 발생기용 필터(50)의 제조시, 특히 제1층(6)을 제조할 때의 제조 공정을 도시하는 개략도이다. 제1층(6)을 형성할 때에는, 원기둥형의 맨드릴(1)에 대해 제1층의 선재(2)의 시작 단부(권취 시작)를 고정하고, 맨드릴(1)을 중심축 주위(도1 중, 실선 화살표로 나타내는 방향)로 회전시키면서 선재(2)의 공급 단부(3)를 좌우(도1 중, 쇄선 화살표로 나타내는 방향)로 왕복 이동시킨다. 권취하는 직경, 맨드릴의 회전수(rpm)와 공급 단부(3)의 스트로크의 빠르기에 의해, 형성되는 제1층(6)에 있어서의 선재(2)의 권취 피치(또는 나선 피치)나, 피치각(α)이 조정된다. 또한 맨드릴(1)의 외부 직경은, 제조되는 원통형 필터의 내부 직경에 상당한다.

도2는, 도1에 나타내는 권취 공정을 더 진행시킨 상태를 도시하는 개략도이다. 이 도2에 도시된 상태는, 대략 제1층(6)이 완성된 상태로 되어 있다. 이 도면에 있어서도, 맨드릴(1)의 회전수와, 선재 공급 단부(3)의 스트로크의 빠르기는 인접하는 선재끼리(4, 5) 서로 대략 평행해지도록, 또한 교차하는 선재끼리의 교차각(θ)이 0°보다 크고 90°이하가 되도록, 바람직하게는 10°내지 60°이 되도록 조정한다. 특히, 포개는 선재끼리는 서로 대칭이 되는 피치각(α)으로 형성되기 때문에, 이 교차각(θ)은 피치각(α)의 2배로 되어 있다.

이러한 직조 방법을 한 제1층(6)을 이용함으로써, 예를 들어 종래의 평직 철망 등을 다수층 포갠 것과 비교하면 층의 내부에 공극이 형성되기 쉽다. 즉, 평직 철망 등은 종횡으로 선재가 통과하고 있기 때문에, 이것을 복수층 포개었을 때에는 최초로 권취한 층의 선재끼리의 사이에, 그 위에 권취한 층의 선재가 배치되어 차례로 점점 적층되기 때문에 선재 사이의 개구를 폐색하도록 되어, 필터 내부에 공극이 확보되기 어려워져 가스가 흐르기 어려워진다. 또한 상기한 바와 같이 선재끼리 서로 간섭하기 때문에, 다층으로 권취하였지만 축방향 단부면은 요철이 된다. 이로 인해, 단부면을 가스 발생기 하우징의 내면 등에 접촉시킨 경우에는 그 단부면의 요철에 기인하여 간극이 형성되고, 그 결과 가스가 쇼트 패스하기 쉬어진다. 또한 평직 철망을 다층으로 권취하여 원통형으로 한 것은 축방향으로의 탄력성이 없기 때문에, 축방향으로 압축함으로써 요철의 해소는 어렵다. 그리고 평편 철망을 사용한 것은, 적층수에 따라서 개구를 점점 미세하게 함으로써 연소 잔사가 막히기 쉬워진다.

도3은, 본 실시예에 있어서의 에어백 가스 발생기용 필터(50)를 도시하는 사시도이고, 상기 도2와 같이 하여 형성된 제1층(6)을 이용하여, 그 외측에, 또한 제2층(7) 및 제3층(8)을 설치하여 형성하고 있다. 즉, 도2에 나타내는 상태로부터 선재(2)를 더 권취하여 제1층(6)을 형성하고, 그 후에 형성한 제1층(6)을 맨드릴(1)로부터 제거하거나, 혹은 그대로 맨드릴에 설치하고, 그 외주에 철망을 이용하여 형성된 제2층(7)을 설치한다. 제2층의 일례로서는, 제1층과 마찬가지로 선 직경 0.02 내지 0.7 ㎜인 선재를 권취하여 형성할 수도 있지만, 특히 선 직경 0.02 내지 0.7 ㎜인 선재를 평첩직 혹은 능첩직으로 직조하여 형성한 철망을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 평첩직 혹은 능첩직으로 직조된 철망은, 철망의 평면에 대해 직각의 방향에서 보았을 경우에는 선재끼리 사이의 개구를 확인할 수 없지만, 경사 방향에서 보았을 경우에는 선재끼리 사이에 개구를 확인할 수 있다. 즉, 이 철망을 이용하여 제2층을 형성하였을 경우, 제1층(6)을 통과하여 제2층(7)에 도달한 가스는, 제2층(7)의 선재에 있어서 일단부 방향 전환한 후 제2층 내에 침입하게 된다. 따라서 제2층(7)을 형성하는 철망의 선재와 가스의 접촉 시간이 길어져 충분한 냉각 작용이 발휘되고, 또한 제2층(7)(개구)의 미세함으로부터 연소 잔사의 통과를 저지하여 물리적인 여과 작용도 발휘되게 된다. 제2층(7)은, 상기 첩식의 철망을 제1층(6)의 외측에 1 내지 3주 정도 권취하여 형성할 수 있다. 또한, 제2층에 이용되는 여과재로서는, 그 외에도 상기한 바와 같이 특정한 여과 입도를 갖는 평첩식 철망, 능첩식 철망, 평직 철망 등의 각종 철망 외에, 펀칭 메탈, 라스 메탈, 익스팬더 메탈 등의 판재, 또한 세라믹 파이버, 스테인레스 파이버 등이 이용된다.

그리고 제3층(8)은, 제1층의 형성에 사용한 선재(2)와 동일 선재(단면적, 단면 형상)(2)를 제1층(6)과 마찬가지로 권취하여 형성할 수 있고, 또한 그 경우, 교차하는 선재끼리의 교차각도 제1층과 마찬가지로 권취할 수 있다. 이 제3층(8)은 제2층(7)의 최외주를 유지하는 기능을 갖고 있으면 좋고, 반드시 연소 잔사의 여과 기능을 가질 필요는 없다. 즉, 가스 발생제의 연소에 의해 생긴 연소 잔사는 제1층(6) 및 제2층(7)을 통과하는 내에 제거되고, 또한 가스도 충분히 냉각되고 있기 때문에, 이 제3층은 제2층(7)이 노출되는 정도로 권취하는 것만으로, 혹은 제2층(7)을 제1층(6)에 압착시켜 고정하는 정도로 체결 부착하는 것만으로 좋다. 물론, 이 필터(50)와 함께 사용되는 가스 발생제의 연소 특성(연소 온도나 생성하는 연소 잔사의 특질 및 양 등)에 따라서, 제1층(6)과 동일 정도까지 권취해도 좋고, 또한 선재의 권취 방법을 제1층과 다르게 해도 좋다.

특히, 도3에 도시하는 필터(50)에 있어서는, 전체가 대략 원통형으로 형성되고, 그 축방향 양단부면으로부터 제2층(7)의 단부(10)가 돌출되어 있다. 이 제2층단부(10)의 돌출폭은, 실질적으로 가스의 정화 및 냉각에 기여하는 필터 부분의 단부면, 즉 오로지 제2층(7)을 지지하는 기능을 감당하는 제3층(8)을 제외한 부분의 단부면[사실상, 제1층(6)의 단부면]으로부터 1 내지 3 ㎜ 정도이다. 이와 같이 제2층(7)의 단부를 돌출시킴으로써, 이것을 가스 발생기 하우징 내에 조립하였을 때에는 이 돌출된 제2층을, 예를 들어 후술하는 도4에 도시한 바와 같이 하우징 내면이나 그 외의 필터 지지 부재에서 탄성 변형 시켜 압궤하고, 필터 단부면과 하우징 내면이나 그 외의 필터 지지 부재와의 사이를 폐색함으로써, 필터를 통과하는 가스의 쇼트 패스를 저지할 수 있다. 이 제2층(7)은, 본 실시예에 나타낸 바와 같이 필터의 양단부로 돌출시키는 것 외에, 한쪽 단부측으로만 돌출시킬 수도 있다.

또한 제1층 및 제3층에 사용되고 있는 선재는 소결되어 있다. 이 경우에는 제1층을 형성한 후에 소결하여 제2층을 권취할 수 있지만, 제3층까지 형성한 후에 소결하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 선재끼리 사이는 보다 견고하게 고착하기 때문에 한층 보형 강도가 향상된다.

그리고 도4는, 상기 실시 형태에 나타낸 필터(50)를 조립한 에어백용 가스 발생기의 단면도이다. 이 도면에 도시하는 가스 발생기는, 가스 배출구(11)가 형성된 디퓨저(31)와, 이 디퓨저(31)의 개구측에 접합되는 클로저(32)로 외곽 용기인 하우징(33)을 형성하고 있고, 이 하우징(33) 내에는, 상기 하우징과 동심원 상에 내부통(13)을 배치하여 용접(12, 17)에 의해 일체화하고 있다. 내부통(13) 내에는, 충격시에 외부 장치로부터 출력되는 작동 신호를 수신하여 작동하는 점화기와, 이 점화기의 작동시의 화염에 의해 착화되는 전화약(23)이 수용되어 있고, 점화기(4)는 점화기 칼라(14)에 고정되고, 이 점화기 칼라는 내부통(13)의 단부의 코킹에 의해 고정되어 있다.

내부통(13)의 직경 방향 외측에는, 고형 가스 발생제가 충전된 가스 발생제 수용 공간(22)이 마련되어 있고, 전화약(23)이 연소된 화염은 내부통(13)에 마련된 전화 구멍(26)으로부터 가스 발생제 수용 공간(22) 내로 분출하고, 가스 발생제(16)를 착화 및 연소시킨다. 이 전화 구멍은, 통상 밀봉 테이프(27)에 의해 폐색되어 있다.

그리고, 상술한 필터(50)는 가스 발생제 수용 공간(22)의 직경 방향 외측을 둘러싸도록 배치되어 있다. 이 필터(50)는, 상기 도3을 기초로 하여 서술한 바와 같이 내주측에 제1층(6)이 설치되고, 그 외측에 제2층(7), 또한 제3층(8)이 설치되어 있고, 특히 제2층(7)은 그 단부(10)가 필터 전체의 축방향 단부면으로부터 돌출되어 있다. 이 필터(50)의 전체 길이(축방향 길이)는 하우징(33) 내부의 높이(H)와 동일하거나, 이것보다도 약간 길게 형성되어 있다. 필터(50)의 길이를 이와 같 이 조정함으로써, 이것을 하우징 내에 설치하였을 때에는 그 축방향으로 압축되고, 탄성 변형을 유지한 상태로 설치되기 때문에 필터(50)의 축방향 단부면과 하우징(33)의 내면 사이로부터, 본래 필터(50)를 통과해야 하는 가스의 쇼트 패스를 방지할 수 있다. 또한 제2층(7)의 돌출한 단부(10)는 필터 단부면과 하우징 내면 사이에서 찌부러뜨려져 양자 사이의 간극을 폐색하기 때문에, 보다 확실하게 가스의 쇼트 패스를 저지할 수 있다.

상기한 바와 같이 형성되고, 또한 설치된 필터(50)를 통과한 가스는 연소 잔사가 제거된 청정한 것이 되고, 또한 충분히 냉각되어 있다. 이 가스는 필터(50)의 직경 방향 외측에 확보된 공간(24)을 통해 가스 배출구(11)에 도달하고, 이것을 폐색하는 밀봉 테이프(25)를 파열시켜 상기 가스 배출구(11)로부터 배출된다. 또한, 도4에 있어서의 부호 15는 가스 발생기를 설치하기 위한 플랜지를 나타내고 있다.

Claims (14)

1. 단면적이 0.03 내지 0.8 ㎟인 선재를 나선형으로 권취하여 형성되고, 직경 방향 상하로 중첩되는 선재끼리의 피치각이 서로 대칭인 제1층과,

   이 제1층의 직경 방향 외측에 존재하고, 여과 입도가 제1층보다 미세하게 형성된 제2층을 포함하여 구성된 에어백 가스 발생기용 필터.
2. 제1항에 있어서, 상기 제2층은 여과 입도 6 내지 400 ㎛의 여과재로 형성되어 있는 에어백 가스 발생기용 필터.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2층은 제1층을 형성하는 선재보다도 단면적이 작은 선재를 이용하여 형성되어 있고, 그 직경 방향 외측에는, 또한 제2층의 선재보다도 단면적이 큰 선재로 형성된 제3층이 설치되어 있는 에어백 가스 발생기용 필터.
4. 제3항에 있어서, 제3층은 직경 방향 상하로 중첩되는 선재끼리의 피치각이 서로 대칭이 되도록, 선재를 나선형으로 권취하여 형성하여 이루어지는 에어백 가스 발생기용 필터.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 제1층 및 제3층 중 어느 하나는 소결되어 성형 되어 있는 에어백 가스 발생기용 필터.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제1층은 직경 방향 상하로 중첩되는 선재끼리의 교차각이 0°보다 크고 90°이하인 에어백 가스 발생기용 필터.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1층을 구성하고, 나선형으로 권취되어 직경 방향 상하로 중첩되어 있는 선재는, 직경 방향 상하로 중첩되는 부분이 평탄하게 형성되어 있는 에어백 가스 발생기용 필터.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제2층은 원통형으로 형성되는 필터의 축방향 단부면으로부터 돌출되어 있는 에어백 가스 발생기용 필터.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제2층이 선 직경 0.02 ㎜ 내지 0.7 ㎜인 선재로 형성되어 있는 에어백 가스 발생기용 필터.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 에어백 가스 발생기용 필터는, 연소 온도가 2000 K 이하의 고형 가스 발생제의 연소에 의해 생긴 가스를 정화하는 것인 에어백 가스 발생기용 필터.
11. 원통형의 에어백 가스 발생기용 필터의 제조 방법이며, 제조되는 필터의 축 방향으로 1 왕복 이상, 단면적이 0.03 내지 0.8 ㎟인 선재를 나선형으로 권취하여 제1층을 형성하고, 이 제1층의 직경 방향 외측에, 여과 입도가 제1층보다 미세한 제2층을 형성하는 것을 포함하는 에어백 가스 발생기용 필터의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 제2층은 여과 입도 6 내지 400 ㎛의 여과재로 형성되고, 이 제2층의 직경 방향 외측에는, 또한 제2층의 선재보다도 단면적이 큰 선재를 이용하여 제3층을 형성하는 것을 포함하는 에어백 가스 발생기용 필터의 제조 방법.
13. 제12항에 있어서, 제1층 및 제3층 중 적어도 어느 하나를 소결하여 일체화시키는 것을 포함하는 에어백 가스 발생기용 필터의 제조 방법.
14. 차량 충돌시에 승객을 구속하는 에어백을 팽창시키기 위한 가스를 생기게 하는 가스 발생기이며,

    가스 발생기의 작동 개시 장치로서의 점화 장치와, 상기 점화 장치에 의해 착화되어 연소하고, 에어백을 팽창시키기 위한 가스를 발생시키는 고형 가스 발생제와, 이 가스를 냉각하는 필터를 구비하고 있고,

    상기 필터가, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 에어백 가스 발생기용 필터인 에어백용 가스 발생기.

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