(57)【要約】燃焼物質の燃焼によってガスを車両のエアバッグに供給するためにインフレータ（１０）が提供される。このインフレータ（１０）は、溶接されるのではなく、本体構成要素に波形を付すことによって保持される、２つの部分のインフレータ本体（１２）を有する。着火部品（１８）は、インフレータ本体の上部分（１４）の穴（２２）に配置され、プレス嵌めの界面および接着シールを伴って保持される。インフレータ本体の上部分（１４）は、丸みを帯びており、その強度を増し、下部分（１６）と部分的に適合する。ブースター管は不要であり、インフレータの重量が小さくなり、プロペラントに利用可能な容積が増大する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両における膨張式拘束システム用のインフレータであって：
基部および前記基部から広がる実質的に円筒形の第１の波形状の側壁を有する第１の本体カップ；および
ドーム状の基部、および前記第１の波形状の側壁と実質的に同心であって前記ドーム状の基部から広がる実質的に円筒形の第２の波形状の側壁を有する、第２の本体カップを含み、
前記第１および第２の本体カップが一緒にプレス嵌めされ、それによって第１および第２の波形状の側壁を整列させて、溶接を行わずに前記第１と第２の本体カップとを固定する、前記インフレータ。
【請求項２】
第１および第２の波形状の側壁が実質的に直線状であり、第１の側壁の内面がインフレータの円周周りの第２の側壁の外面と実質的に接する、請求項１に記載のインフレータ。
【請求項３】
第１の本体カップが第１の組の半径方向の開口部を含み；
第２の本体カップが第２の組の半径方向の開口部を含み；
第１および第２の組の半径方向の開口部が実質的に整列されるように、第１および第２の本体カップがプレス嵌めされる、請求項２に記載のインフレータ。
【請求項４】
ドーム状の基部の穴に配置され、プレス嵌めおよび接着剤によってその中に固定される開始部品をさらに含む、請求項１に記載のインフレータ。
【請求項５】
第１および第２の側壁の界面に少なくとも部分的に沿って配置される粘着性の構成物を含む、請求項２に記載のインフレータ。
【請求項６】
第１および第２の本体部位の各々が、実質的に重なる係合部において、円周部に波形を付した部位を含む、請求項１に記載のインフレータ。
【請求項７】
第１および第２の本体部位が杭打ちされる、請求項１に記載のインフレータ。
【請求項８】
車両における運転者側の膨張式拘束システム用の溶接不要のガス発生器であって：
ドーム上の領域および第１の円筒形で直線状の側壁を有する、上部本体部分；
基部および第２の円筒形で直線状の側壁を有する、下部本体部分；および
前記上部本体部分にプレス嵌めされる開始部品；を含み、
前記上部および下部本体部分が、前記側壁が少なくとも部分的に重なるように実質的に同軸に配置されてプレス嵌めされ、接着剤がその間に配置され、；
プレス嵌めされるときに、上部本体部分と下部本体部分との固定を助けるために前記上部および下部本体部分の少なくとも１つに波形が付される、前記ガス発生器。
【請求項９】
請求項８に記載のガス発生器であって、開始部品が：
上部本体部分の穴にプレス嵌めされる着火器マウント；
上部本体部分と着火器マウントとの間に配置される接着剤；および
着火器マウントに取り付けられる第１の端およびガス発生器の内部に吊される第２の端を有する着火器を含む、前記ガス発生器。
【請求項１０】
第１の本体カップが、第２の本体カップの径よりも大きい径を有する、請求項８に記載のガス発生器。
【請求項１１】
第１の本体カップが、第２の本体カップの径よりも小さい径を有する、請求項８に記載のガス発生器。
【請求項１２】
膨張式拘束システム用のガス発生器を製造する方法であって：
基部および前記基部から広がる実質的に円筒形の第１の側壁を有する第１の本体カップにプロペラントチャージを配するステップ；
ドーム状の基部および実質的に円筒形の第２の側壁を有する、第２の本体カップの穴に開始部品をプレス嵌めするステップ；
前記第１および第２の本体カップを実質的に同軸に配列されるように配置するステップ；
前記第１および第２の本体カップに波形を付すステップ；および
第１の側壁が第２の側壁の少なくとも一部と重なり、かつ接するように、第２の本体カップと第１の本体カップとをプレス嵌めするステップを含み、
それにより第１の本体カップの波形を付した部位および第２の本体カップの波形を付した部分とが、実質的に重なるような形式で配置される、前記方法。
【請求項１３】
第１の本体カップと第２の本体カップとをプレス嵌めするステップが、ドーム状の基部の横方向の領域から第１のカップの基部の横方向の領域の距離が、インフレータに配置される円筒形のフィルタ部品の高さと実質的に等しくなるように、前記カップをプレス嵌めすることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
第１および第２の本体カップに波形を付すステップが、第１および第２の側壁周りの円周にそれぞれ波形を形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
第１の本体カップと第２の本体カップとをプレス嵌めするステップに先立って、第１および第２の本体カップの部位に接着剤を適用するステップをさらに含み、そして接着剤を固めることが第１および第２の本体カップを一緒に固定するのを助ける、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この出願は、２００２年３月２７日に出願された米国仮出願第６０／３６７，８２５号による利益を享受し、その全体を参照として本明細書に組み込む。
発明の分野
本発明は、一般に車両膨張式拘束システム用のガス発生器に関し、より詳細にはガス発生器が溶接を行わずに製造されるデバイスに関する。
【０００２】
発明の背景
膨張式拘束システムまたは“エアバッグ”システムは、新しい車両にとって標準的な機能となっている。これらのシステムは、自動車の安全性に多大な貢献をしているが、いずれの標準的な機能の追加を行っても、コスト、製造上の複雑さおよび車両重量が増大する。これらの問題に取り組む技術的向上は、典型的に当業界において歓迎される。特に、多くの乗員拘束システムに使用されるガス発生器またはインフレータは、最も重く、最も複雑な構成要素となる傾向にある。したがって、機能を損なうことなくエアバッグインフレータの設計および製造を簡略化することによって、重量および組み立て時間を切り詰めることは、自動車エンジニアにとって長きにわたる目標となっている。
【０００３】
インフレータの多種の本体構成要素を組み立てるのに必要な製造工程は、製造コスト、重量および設計の複雑さを低減しようとする設計者にとって特に関心事である。インフレータの本体構成要素は、慣習的に従来の溶接技術またはレーザー溶接のいずれかを用いて互いに溶接される。例えば、運転者側のエアバッグシステムにおいて、インフレータは、多くの場合ディスク形状を有しており、１または２以上の本体カップを円周部の溶接で取り付けることによって形成される。また、開始部品、または着火器は、典型的に円周部の溶接で本体構成要素の１つに溶接される。多種の溶接プロセスは、典型的に比較的高価な製造設備を必要とし、相当な処理時間を要しうる。インフレータの構成要素を溶接するための技術およびプロセスについての多種の改善が長期にわたってなされているが、溶接は課題であり続けている。ガス発生器ハウジングの内部の比較的厚く、重い壁面および内部保持部材が、構成要素がうまくかつ安全に互いに溶接されることを保証するために必要でありうる。多くの場合に、訓練を積んだオペレータおよび比較的高価な設備が、溶接プロセスに際して、また個々の溶接のＸ線検査などの処理後の検査を実行するために必要とされる。さらに、インフレータに使用されるガス発生物質など、可燃性物質周辺でのレーザまたは他の溶接デバイスの使用は、その性質上安全性の問題がある。
【０００４】
溶接に関連する問題に対して、溶接不要の組み立てを可能とするインフレータシステムを開発するための多種の試みがなされている。クエバス（Cievas）に与えられている米国特許第４，９２３，２１２に一例が記載されている。クエバスは、複数のインフレータの本体構成要素周辺の金属リングに波形をつけ、またはそれを形成するために磁界を用いたインフレータ設計を開示している。クエバスは、比較的高価で、複雑なマグナフォーム設備（magnaforming equipment）を必要としている。さらにクエバスは、組み立てを完成させるのに固定リングを用いる点で比較的複雑な設計を提示している。
【０００５】
発明の概要
本発明の目的は、構成要素を互いに溶接せずに組み立て可能なインフレータを提供することである。
本発明の目的は、重量が小さく、比較的少ない構成要素を使用し、かつ組立が容易なインフレータを提供することである。
本発明の目的は、プロペラント物質を収容するのに最適な内部体積を備えたインフレータを提供することである。
【０００６】
上述した目的およびその他の目的にしたがって、本発明は、基部およびその基部から広がる実質的に円筒形の第１の側壁を有する第１の本体カップを含む、車両における膨張式拘束システム用インフレータを提供する。このインフレータは、第１の本体カップとプレス嵌めされ、ドーム状の基部、および第１の側壁と実質的に同心であってそのドーム状の基部から広がる実質的に円筒形の第２の側壁を有する第２の本体カップをさらに含む。接着剤が側壁間に配置され、本体カップの一方または両方に波形が付されて、それにより第１および第２の本体カップが溶接を行わずに固定される。
【０００７】
好適な態様の詳細な説明
図１を参照すると、好適に構築された本発明の第１の態様にしたがうインフレータまたはガスインフレータ１０が示される。インフレータ１０は、好ましくは運転者側の膨張式拘束集合体（図示せず）に使用される金属製のインフレータである。好適な態様において、インフレータ１０は、車両ハンドルのハウジングに取り付けられ、膨張式高速デバイスまたはエアバッグと協動して、衝突イベントまたは急な減速の際に、当該技術分野で知られた形態で車両乗員の衝撃を和らげるために膨張ガスを供給する。インフレータ１０は、下部本体要素または第１の本体カップ１６および上部本体要素または第２の本体カップ１４を有する、インフレータ本体１２を含む。下部本体要素１６は、好ましくは複数のローブ（lobe）２３を備えた、横方向に突出したマウントフランジ２１を有する。それぞれのローブ２３は、インフレータ１０をハンドル、エアバッグハウジングまたは関連する構成要素に対して固定するために、好ましくはマウント部材または固定具（図示せず）を受ける孔２２を有する。インフレータ１０を作り、組み立てる際に用いられる全ての物質は、当該技術分野において公知であり、および／または商業的に容易に利用可能なものである。同様に、本発明にしたがう構成要素を創作するために必要な製造技術は、全て当該技術分野において公知である。
【０００８】
下部本体要素１４は、好ましくは丸く、またはドーム状であり、実質的に円筒／円形の中央の穴２２に対してプレス嵌めされた着火器マウント１８を有する。さらに、好ましくは、構成要素のプレス嵌めに先立って、上部本体要素１４および着火器マウント１８の少なくとも１つにエポキシなどの粘着性の組成物が適用されて、それらを一緒に固定するのを助ける。これらに限定されないが、例として以下を含む接着剤がある：ノースカロライナ州のLord Corporation of Caryから利用可能な202 2-Part Acrylic；ミシガン州のVantico Adhesives of East Lansingから利用可能な多種の２パートのエポキシ；ニュージャージー州のPermabond of Bridgewaterから利用可能な多種の２パートのエポキシ。着火器（図２に符号３０で示される）に取り付けられた電気接触２０は、着火器マウント１８においてアクセス可能であり、車両の電気システムに接続される。着火器３０、またはスクイブは、本明細書に参照として組み込まれる米国特許第５，９３４，７０５号に記載されている着火器など、適切な公知の着火器のいずれでもよく、例えば溶接もしくは接着剤、または着火器３０および着火器マウント１８に波形を付し、プレスし、または一体成形など、多種の方法を用いて着火器マウント１８に取り付けられうる。
【０００９】
図２には、図１のものと類似するインフレータの横断面図が示される。主プロペラントチャージ、好ましくは複数のガス発生タブレット３２は、インフレータ本体１２の燃焼チャンバ３３内に配され、従来の形態で着火可能である。主プロペラントとして使用される組成物としては、非アジドが好ましいが、適切なガス発生組成物として知られるいずれのものでもよい。本明細書に参照として組み込まれる米国特許第５，０３５，７５７号、同第５，８７２３２９号、同第６，０７４，５０２号および同第６，２１０，５０５号には、これらに限定されないが、予期されるガス発生組成物を例示する組成物が開示されている。その多くは当該技術分野において公知である着火化合物、例えばブースタプロペラント（図示せず）の追加分量は、好ましくは着火器３０またはその近辺に配され、主チャージ３２の着火を助ける。しかし、ブースタプロペラントを使用しない他の態様が予期される。有孔の、もしくは裂けうるスタンプされたディスク（rupturable stamped disk）、フォイルまたはバーストシム（いずれも図示せず）が、着火器３０の底部に付加されてもよく、ブースタプロペラントを主プロペラントと隔離させ、当該技術分野における公知の形態で、ブースタプロペラントのよりしっかりとした燃焼を促進する。好ましくはインフレータ本体１２に配される、公知の自己着火タブレット（単数または複数）は、従来の形態における温度上昇により着火可能であり、好ましくは実質的に盤状の保持部材６２によってチャンバ３３から隔離される。
【００１０】
さらに図２は、下方向に突出する部位または最上部要素１４の第２の側壁４０とともに上部要素１４の湾曲した、またはドーム状の外面を示す。下方向に突出する部位４０は、好ましくは実質的に円筒形であり、少なくとも部分的に下部要素１６にプレス嵌めされる。夫々の構成要素が互いにプレス嵌めされるとき、第２の側壁４０は、好ましくは実質的に円筒形の側壁の内側または下部要素１６の第１の側壁４２と実質的に接して配される。好適な態様において、側壁４０，４２は、実質的に直線状である。言い換えると、好ましくはこの側壁の両方が、真っ直ぐな面の円筒形であり、これらは同心に設けられる。側壁４０と側壁４２とのプレス嵌めの界面は、接着剤と協動してインフレータ本体１２の最上部１４および底部１６の保持を助ける。これらの構成要素をプレスするのに先立って、好ましくは着火既マウントの取り付けに関して記載されたものと同様の接着組成物が、構成要素が所望の程度プレスされるときに接する、側壁４０，４２の部位に適用される。特に、適切な接着剤として、以下のものが含まれる：ノースカロライナ州のLord Corporation of Caryから利用可能な202 2 Part Acrylic；ミシガン州のVantico Adhesives of East Lansingから利用可能な多種の２パートのエポキシ；ニュージャージー州のPermabond of Bridgewaterから利用可能な多種の２パートのエポキシ。
【００１１】
また、好適な態様において、本体部位１４，１６は、本体部分（図２には示されない）の一方または両方に波形を付すことで固定される。特に、側壁４０，４２は、好ましくは円周部に波形を付され、そのため本体構成要素１６と１４がプレスされるとき、波形を付された部位が重なる配置に対してプレスされる。図３を参照すると、例示的な側壁４０，４２の部分横断面図が示され、符号４０ａ，４２ｂでそれぞれ表される、重なった円周部の波形を示している。波形４０ａ，４２ｂは、その縮尺が定められるのではなく、プレスされるときに、本体構成要素１６，１４がしっかりと係合する限り、角度および形状が異なる波形が利用されるかもしれないと認識されるべきである。したがって、図３に示される態様にしたがって、それぞれの本体構成要素は、プレスされる前に、好ましくは波形が付される。したがって、２つの本体構成要素は、好ましくは波形が付されて軸方向に整列され、そしてその波形が重なるまでプレスされて、構成要素が係止される。
【００１２】
当該技術分野における当業者は、本発明の範囲を逸脱することなく他の波形タイプおよび方法が使用されるかもしれないことを認識するであろう。例えば、代替の態様（図示せず）において、図３に示されるように重なる係合部に設けられる円周部の波形ではなく、本体構成要素の１つが、第２の本体構成要素の補助的な溝と係合する、円周方向に広がる肩（shoulder）、縁（lip）または波形部位を有するように形成されうる。追加の態様（同じく図示せず）が考えられ、ここでは本体構成要素を固定するために杭打ち（staking）が用いられ、杭打ちによる変形は好ましくは本体部位１６，１４周り半径方向に生じる。さらに他の態様（同じく図示せず）において、縁、個別のタブまたは他の構造または下部本体構成要素１６上もしくはこれに近接するフランジ２１が、上部の本体構成要素１４の部位と重なるように、内側に波形を付される。
【００１３】
図２の態様において、側壁４０と４２とが重なる界面は側壁４２に沿って広がり、側壁４２の第１の組の半径方向の開口部４６は、側壁４０の第２の組の開口部４８に対して整列される。組み立ての際、上部本体部位１６は、好ましくはそれぞれの組の開口部が整列されるまで下部本体部位１４にプレスされて、インフレータ本体１２の外部と内部３３を流体的に連結する。他の好適な態様において、図４に示されるように、側壁１４０と１４２とが重なった界面は、下方向に突出する部位１４０の端１４１と下部要素の床部または基部１６３とを隔離する鉛直方向の隙間を残して、側壁１４２に沿って部分的にのみ広がる。図４の態様は、図２の態様と多数の類似点を有している。概して、図４における３桁の参照符号は、図２における２桁の参照符号に対応しており、もし同一でなければ類似する特徴を示している。他に言及される場合を除いて、図２の態様における記載は、図４の態様においても適用できる。図４の態様において、複数の開口部（図示せず）は、好ましくは下部要素１１６周り半径方向に配置され、インフレータ本体１１２の外部と内部１３３を切り欠き１４５を介して流体的に連結する。考えられる全ての態様において、好ましくはフィルタユニット１４４、例えば当該技術分野において公知である実質的に円筒形の金属製メッシュフィルタユニットが、部位１４０に隣接して配置される。溶接されたワイヤメッシュフィルタは、例えばミシガン州カルカスカのWayne Wire, Inc. によって提供されうる。他のタイプのフィルタ、例えばエキスパンドメタルまたは炭素糸織物（woven carbon yarn）フィルタが使用されうる。
【００１４】
図２に戻って、全ての好適な態様において、それぞれのインフレータ本体部位１４，１６は、その間のフィルタ４４を固定するのに十分な深さまでプレス嵌めされる。フィルタユニット４４は、燃焼物質（pyrotechnic material）の燃焼からスラグをろ過し、インフレータを公知の形態で動作する間に、生成される熱い燃焼ガス用のヒートシンクとして働く。さらに、多種のフォイル、バーストシムなど（図示せず）がインフレータ１０内に配置され、インフレータの動作を停止したときに開口部を通ずるガス交換を実質的に防ぐ。この特徴により、当該技術分野における公知の形態をもって、ガス発生物質を湿度による劣化から保護し、着火直後のガス発生物質の燃焼特性を向上させる。
【００１５】
上記のように、着火器３０は、好ましくは着火器マウント１８に付加され、インフレータ本体１２の内部３３に広がる。したがって着火器３０は、好ましくは内部３３に吊され、着火器マウント１８へのその取り付けのみによって保持される。内部３３に広がる着火器１８の部分のためのブースタ管または他の構造上の支持は不要である。好適な態様において、着火器マウント１８は、肩２３が上部本体部分１４の内側に接するように中央の穴２２にプレス嵌めされる。好ましくは、着火器マウント１８の上部本体部分１４に対する保持を助ける接着剤が、中央の穴２２自身の周囲周りとともに、肩２３と上部本体部分１４との間に配置される。
【００１６】
上述した形式において、インフレータ１０全体は、構成要素の溶接を行わずに組み立てられうる。これは、比較的コストが高く、時間を要する溶接が必要とされる以前の多くの設計に対して重要な改善を意味する。さらに、インフレータ１０を製造する際に溶接工程の利用を除くことで、不意にガス発生物に着火する危険が最小限に抑えられる。さらにまた、ドーム形状のインフレータ本体は、その構造上の強度が増しており、壁を過度に厚くする必要がなく、または内部の構造上の支持構成要素を使用する必要がなく、インフレータの重量が最小限に抑えられる。最後に、上記設計は、ブースタ管または他の内部支持構造を使用する必要がないため、インフレータの過剰な容積を小さくすることを可能とし、さらにプロペラントのために利用可能となるインフレータの容積を最大限にする一方で、重量を最小限に抑えることができる。このような設計によれば、所定のプロペラントの積み込み量に対して全体の内部容積を小さくすることができる。
【００１７】
関連として、本発明はインフレータ１０の製造方法を考慮する。典型的な一連の製造工程は、一致する表面に接着剤を適用して着火器マウント１８を上部本体部分１４に固定することから始まる。関連の態様において、開始部品は、主要な本体構成要素（１４および１６）の後に取り付けられるかもしれないが、好適な一連の工程においては、最初に着火器マウント１８の取り付けを要する。本体部位１４，１６の固定の前に、下部位１６には、好ましくは、自己着火物質、フィルタ、ガス発生タブレットなどの多種の内部構成要素が積み込まれる。本体部分１６の積み込みおよび着火器マウント１８の上部位１４への取り付けに続いて、下部位１６および上部位１４が実質的に軸方向に整列するように配置される。言い換えると、側壁４０，４２によって画定されるそれぞれの円筒は、同心に配置される。
【００１８】
上部位１４および下部位１６は、互いにプレス嵌めされる。本体部位の一方または両方は、それぞれ他方の本体部位との係合部にプレスされる。したがって、本体部位の一方は、他方の本体部位がプレスされる間、または代替的に両方の部位が同時にプレスされる間、安定的に保持されうる。いずれの方法が選択されても、本体部位１４，１６は、第２の側壁４０が第１の側壁４２に対して所望の距離、好ましくは図２におよそ示されるように、側壁４２の円筒の高さの少なくとも約３分の１伸びるまでそれぞれ他方に対してプレスされる。好ましくは、本体構成要素１４，１６のプレスに先立って、１または２以上の（好ましくは両方）の本体構成要素は、波形が付され、例えば図３に示されるように円周方向の波形を形成する。本体部位がプレスされると、図３に示されるように、この波形は重なった係合部に適合する。本明細書に説明されるように、代替となる多種の波形の方策が利用されうる。
【００１９】
好適な態様において、本発明のインフレータは、衝突センサ、例えば電気信号を着火器３０に送信してそれを起動する加速時計を有した車両安全システムに組み込まれる。信号を接触２０で受信すると、着火器３０は、その中に格納されているブースタプロペラントに着火し、次いで主ガス発生チャージ３２に着火する。チャージ３２の着火は、インフレータ本体１２の内部ガス圧の非常に急激な上昇をもたらす。生成されたガスは、スラグを取り除き、冷却されながらフィルタ４４を通過し、膨張開口部４８，４６を介してエアバッグに放出される。膨張したエアバッグは、従来の形態で車両乗員の車両内部の部位との衝撃を和らげるために配される。
【００２０】
本明細書は、単に説明目的のために記載されており、決して本発明の範囲を限定するように解されるべきではない。当該技術分野において通常の知識を有する者は、本明細書に開示される態様に対して、本発明の範囲を逸脱することなく多種の改変がなされうることを認識するであろう。その他の側面、特徴および有利な点は、添付の図面および請求の範囲を考慮すれば明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の好適な態様にしたがうインフレータの斜視図である。
【図２】図１のものと類似のインフレータの横断面図である。
【図３】本発明の好適な態様にしたがう係合した波形部位を示す、インフレータの本体構成要素の部分横断面図である。
【図４】本発明の第２の好適な態様の横断面図である。
【図１】
2005521581.tif 000003
【図２】
2005521581.tif 000004
【図３】
2005521581.tif 000005
【図４】
2005521581.tif 000006
【国際調査報告】
2005521581.tif 000007