(57)【要約】      （修正有）【課題】ガス生成システムの中で生成されたガスから効果的に熱を吸収するために使用されるフィルターを提供する。【解決手段】フィルターは、それを通って伸びる複数の個別の連続的なガス流れ通路を含む。１つの実施態様では、フィルターは、乗り物乗員保護システムの膨張可能な要素を膨張させるために使用されるインフレータに組み入れられる。フィルターを組込むガス生成装置、およびフィルターを組込む乗り物乗員保護システムも開示される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス生成システム中で生成されたガスから熱を吸収するためのフィルターであって、フィルターを通って伸びる複数の個別の連続的なガス流れ通路を含むフィルター。
【請求項２】
ガス流れ通路が互いに実質的に平行な、請求項１記載のフィルター。
【請求項３】
第１の端面および、第１の端面の反対側の第２の端面をさらに含み、複数のガス流れ通路が第１の端面と第２の端面の間に伸び、第１の端面と第２の端面の間でガスを運ぶ、請求項１記載のフィルター。
【請求項４】
ガスが第１の端面および第２の端面のうちの１つを介してのみフィルターに入ることができ、第１の端面および第２の端面の他の１つを介してのみフィルターを出ることができる、請求項３記載のフィルター。
【請求項５】
軸がフィルターを通って伸び、複数のガス流れ通路が実質的に軸と平行に伸びる、請求項１記載のフィルター。
【請求項６】
複数のガス流れ通路のそれぞれのガス流れ通路が、通路の長さ方向に沿って実質的に連続的な断面形状を有している、請求項１記載のフィルター。
【請求項７】
複数のガス流れ通路のそれぞれのガス流れ通路が、通路の長さ方向に沿って実質的に連続的な断面積を有している、請求項１記載のフィルター。
【請求項８】
フィルターが金属材料を含む、請求項１記載のフィルター。
【請求項９】
ハウジング；
ハウジングを通って伸びる軸；
ハウジング内に画定され、軸に沿って配置されるコンバスションチャンバー；
ハウジング内に画定され、軸に沿って配置されるディフューザーチャンバー；および
軸に沿って、ハウジング内に配置され、ガス生成システムの起動に際して、コンバスションチャンバーとディフューザーチャンバーとの流体連絡を可能にするフィルターであって、それを通って伸びる複数の個別の連続的なガス流れ通路を有するフィルター、
を含むガス生成システム。
【請求項１０】
膨張可能な要素；
膨張可能な要素を膨張させるためのガスを発生させるガス生成システム、を含む乗り物乗員保護システムであって、ガス生成システムが請求項１記載のフィルターを含む、乗り物乗員保護システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
この出願は、２００５年１２月２９日に出願された仮出願番号６０／７５４，９７１の利益を要求する。
【０００２】
本発明の背景技術
本発明は、自動車における膨張可能な乗員拘束システムにおいて使用されるガス生成システムに一般に関し、特には燃焼ガスからの微粒子の除去およびガスの冷却用のためのフィルターが組込まれたガス生成システムに関する。
【０００３】
いくつかのガス生成システム設計は円筒状のハウジング、およびハウジング内に配置され、半径方向の外側方向に燃焼ガスの流れを導くために構成され、ガスを冷却し、ガスから微粒子を除去するための１つ以上のフィルターを含んでいる。高いガス速度および既存のガス生成装置ハウジングの比較的小さな直径のため、滞留時間（すなわちガスがフィルターを通過し相互作用する時間）は、既存の半径方向に流れるフィルター構造では比較的短い。この短い滞留時間は、ガスが冷却される程度、およびガスから取り除かれる微粒子の量を望ましくなく制限する。
【０００４】
発明の要約
本発明では、ガス生成システム中で生成されたガスから熱を吸収するためのフィルターが提供される。フィルターは、それを通って伸びる複数の個別の連続的なガス流れ通路を含んでいる。１つの実施態様では、フィルターは、乗り物乗員保護システムの膨張可能な要素を膨張させるために使用されるインフレータに組み入れられる。フィルターを組込むガス生成装置、およびフィルターを組込む乗り物乗員保護システムも開示される。
【０００５】
詳細な説明
図１は、本発明に従うガス生成システム１０の１つの実施態様を示す。ここに述べられた実施態様では、ガス生成システムは、乗り物乗員保護システムの１つ以上の膨張可能な要素のための膨張ガスの生成のためのインフレータとして使用される。しかしながら、ガス生成システムの他の用途も企図される。図１を参照する。ガス生成システム１０は、ハウジング内部キャビティーを画定する、１対の相対する端１２ａおよび１２ｂ、並びに該端の間に伸びる壁２６を有する実質的に円筒状のハウジング１２を含んでいる。ハウジング１２は、金属または合金から作られ、引き抜き、押し出し、または他の方法で金属形成されることができる。あるいは、ハウジング１２は適当な耐熱性のポリマーから形成されることができる。１つ以上の公知の方法を使用して、第１の端閉塞部２２はハウジング１２の端１２ａにしっかりと取り付けられ、また、第２の端閉塞部２４は、ハウジング１２の端１２ｂにしっかりと取り付けられる。図１において，ハウジング１２の端１２ａおよび１２ｂは、第１および第２の端閉塞部２２、２４の部分上にクリンプされ、端閉塞部をハウジング内にしっかりと取り付ける。端閉塞部２２、２４は、機械加工され、キャストされ、または他の方法で金属成形され、例えば、炭素鋼またはステンレス鋼から作られることができる。あるいは、端閉塞部２２および２４は、適当な耐熱性のポリマーまたはセラミック物質から成形されることができる。
【０００６】
図１を参照する。第１の端閉塞部２２には、それに沿って周縁部のショルダー２２ａ、周縁部キャビティー２２ｂおよび中央部のオリフィス２２ｄが形成される。第１のＯリングまたはシール７２が周縁部キャビティー２２ｂ内に配置され、第１の端閉塞部２２とハウジング壁２６の間の接触面を密封する。第２の端閉塞部２４には、その内部に周縁部のキャビティー２４ａが形成される。第２のＯリングまたはシール２５が周縁部キャビティー２４ａ内に配置され、第２の端閉塞部２４とハウジング壁２６の間の接触面を密封する。
【０００７】
穿孔された内部ディバイダー１４が、ハウジングの両端の中間のハウジングキャビティー中に配置され、軸１００に沿って、隣接した第１および第２のチャンバー２１ａおよび２１ｂをそれぞれ、ハウジング１２内に画定する。図１に示される実施態様では、ディバイダー１４は、平坦な実質的に円筒状の要素であって、その内部に１つ以上のガス出口開口部１５を有する。チャンバー２１ａは燃焼ガスの冷却のためにフィルター４０（下記に詳細に記載される）を収容する。チャンバー２１ｂは、ディバイダー開口部１５を通ってガスをその内部に受容するためのディフューザーチャンバーを形成する。ディバイダー１４は金属、セラミック、または別の適当な耐熱性の物質から形成され、またハウジング１２の長さ方向の軸１００に垂直な面に沿って向けられる。ディバイダー１４は、ロールクリンプまたは他の方法でしっかりとハウジング１２内に取り付けられ、ディバイダーが、ハウジング内に配置したガス生成物質（以下に記載される）の燃焼によって生成された圧力にさらされる場合に、ハウジング内のその所定の位置にディバイダーを維持するようにする。
【０００８】
図１を再び参照する。複数のガス出口開口部１３がハウジング壁２６に沿って形成され、ハウジングチャンバー２１ｂとエアバッグ（図示されない）または他の膨張可能な要素との間の流体連絡を許容する。当業者には、ハウジング壁２６に沿った開口部１３の数、形状、サイズおよび空間分布は、本発明の精神および範囲から外れることなく、様々な設計上の要求によって特定することができることが理解されるであろう。
【０００９】
図１を再び参照する。第１の環状のスペーサー１８が、ハウジング内のフィルター４０（以下に記載される）と第１の端閉塞部２２との間に配置され、フィルター４０が第１の端閉塞部２２から離れて配置される。それによりその内部にガス生成組成物３０を含むための、軸１００に沿ったコンバスションチャンバー１８ａを形成する。異なる実施態様（図示されない）では、スペーサー１８はフィルター４０または端閉塞部２２と一体に形成されることができ、またはフィルター４０は、別の方法（たとえば、ハウジング１２の部分を端閉塞部２２およびフィルター４０の端部上にロールクリンプする）を使用して端閉塞部２２とは間隔を置かれた位置にしっかりと取り付けられることができる。スペーサー１８はロール成形され、押し出され、または他の方法で金属、セラミック、または他の耐熱性の物質から成形することができる。
【００１０】
プロペラントまたはガス生成組成物３０の所定量がチャンバー１８ａの中に配置される。任意の適当なプロペラントが使用されることができる。例示的な化合物は参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許５，８７２，３２９、６，０７４，５０２および６，２１０，５０５に開示される。これらの特許に記載された組成物は、本明細書において有用なガス生成物質組成物を例証するものであり、これらに制限されるものではない。
【００１１】
図１を再び参照する。ガス生成システムは、ガス生成システムの起動に際してイニシエータおよびエンクロージャ１８ａの間の流体連絡を可能にする位置で、ハウジング１２に連結された、ガス生成組成物３０の燃焼を始めるための、イニシエータ２０を含む。図１に示される実施態様では、イニシエーター２０は、第１の端閉塞部２２の中央のオリフィス２２ｄ中にしっかりと取り付けられられ、エンクロージャ１８ａ内へ伸びる。イニシエーター２０は第１の端閉塞部の中央のオリフィス２２ｄへ、クリンピング、留め具、接着剤、または他の公知の方法の使用によりしっかりと取り付けられる。本発明のインフレータで使用するにふさわしいイニシエーターの例は、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国６，００９，８０９に記載されている。
【００１２】
図１−５を参照する。ガス生成システム１０はさらに一般に４０で示されるフィルターを含む。このフィルターはハウジング内１２の長さ方向の軸１００と一般に平行な方向に燃焼ガスの流れを導き、生成されたガスから熱を吸収するように構成される。フィルター４０は、それを通って伸びる複数の個別の連続的なガス流れ通路を有している。本明細書において用語「個別」は、それぞれのガス流れ通路が個別であり、通路の全体にわたり、または少なくとも実質的に通路の全体にわたり、他のすべての通路から分離され（つまり、流体連絡を有せずに）ていることを意味する。フィルター４０中のガス流れ通路は、互いに実質的に平行である。図１−５の中で示される実施態様では、軸１００はフィルターを通って伸びる。また、ガス流れ通路は実質的に軸１００と平行に伸びる。
【００１３】
図２−３および４−５の中で示される特定の実施態様では、フィルター４０ａおよび４０ｂは第１の端面４１と、第１の端面と反対側の第２の端面４２を有する。第１と第２の端面の間でガスを運ぶために、ガス流れ通路４３および４４は、第１の端面４１と第２の端面４２の間に伸びる。さらに、図２−３および４−５の中で示される実施態様では、通路の端の開口は第１および第２の端面４１および４２に沿って形成され、ガスは第１の端面４１および第２の端面４２のみを介してフィルターに入り、出るようにされる。図２−３および４−５の中で示される実施態様では、さらに、ガス流れ通路４３、４４も形成され、それぞれの通路が通路の長さ方向に沿って実質的に連続的な横断面形状を有し、およびそれぞれのガス流れ通路が通路の長さ方向に沿って実質的に連続的な断面積を有するようにされる。フィルター４０は、１つ以上の金属材料または、ガス生成物質３０の燃焼によって生成されたガスから熱を吸収するのにふさわしい他の物質から形成されることができる。腐食または酸化からフィルターの表面を保護するために、フィルター４０は、亜鉛、錫または他の金属のような公知の物質または合金でめっきされることができる。
【００１４】
図１に示される実施態様では、フィルター４０は、ハウジング部分に沿ったハウジングの内部のボリューム全体を実質的に占める。したがって、コンバスションチャンバー１８ａの中で生成された膨張ガスは、フィルター４０を通って、ディフューザーチャンバー２１ｂへ進むように強要される。さらに、図１の中で示される実施態様では、フィルター４０は実質的に円形の横断面を有しており、これはハウジング壁２６の実質的に円筒状の横断面の形状に一致し、フィルター４０の外側の端がハウジングの内側のハウジング壁２６に接することを許容する。
【００１５】
４０ａの第１の特定の実施態様（図２−３参照）では、波状の金属材料が一般に円筒状の構造の長さ方向内に形成され、ハウジング１２内に挿入可能でハウジング壁２６に接するようにされ、それにより、実質的に波状の横断面形状を有するガス流れ通路４３を提供する。図２は、平面および波形の金属シートが交互に積み重ねられ、ハウジング１２内に組み込むのに適当なように円筒状に丸められて形成されたフィルター４０を示す。これはたとえば、アルミニウムまたは鋼からのロールフォーミングまたは他の方法により成形することができる。図３は、図２で示されるフィルターの実施態様の拡大した横断面図を示す。フィルター４０ａは少なくとも１つの比較的平らな金属板４０ａ−１と、シート４０ａ−１に接してシート４０ａ−１に沿って配置された少なくとも１つの波形金属シート４０ａ−２を含む。フィルターを組み立てるために、シート４０ａ−１および４０ａ−２の層が所定のサイズに切断され、シート４０ａ−１の丸められていない層の上に、波状のシート４０ａ−２の丸められていない層がおかれる。シート４０ａ−１および４０ａ−２の部分は所望により、たとえば、溶接、ろう付け、半田付け、接着により、互いにしっかりと取り付けられ、ローリング工程を容易にすることができる。その後、積まれたシートは、図２の中で示される一般に円筒状の構造へ丸められる。所望により、得られたシリンダーの外側の表面に沿って存在する、シート４０ａ−１および４０ａ−２の端が切り取られることができる。シート４０ａ−１および４０ａ−２は両方とも公知の供給源から得られることができる。例えば、波状シート４０ａ−２の１つの供給源はイリノイ州、ＢｅｌｖｉｄｅｒｅのＣｏｒｒｕｇａｔｅｄ  Ｍｅｔａｌｓ社である。参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許５４４７６９７は、ここに企図されるような波状の構造を形成するための１つの方法を記載する。波状の構造を形成する他の方法も使用されてもよい。
【００１６】
図４を参照する。第２の特定の実施態様では、ハニカム（または実質的に六角形の）フィルター構造４０ｂが、長さ方向のほぼ円筒状の構造に形成され、前述のようにハウジング１２内に挿入可能でハウジング壁２６に接するように構成され、それにより実質的に六角形の横断面形状を有するガス流れ通路４４を提供する。図５は、図４の中で示されるフィルター実施態様の拡大した横断面図を示す。ハニカムフィルター４０ｂはキャスト、成型または押し出しのような公知のプロセスを使用して生産されることができる。参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許番号６６４１３８５、５６１８６３３、６１８３８３６、４１８１５７１、および米国特許出願２００２／０１５３３５６のすべては、フィルター４０ｂと類似する六角形の構造を形成する方法を開示する。
【００１７】
波状フィルター４０ａおよびハニカムフィルター４０ｂのそれぞれはヒートシンクとして作用し、また燃焼ガスの冷却およびガス流れから燃焼副産物を取り除くフィルターとして作用する。比較的多くのガス流れ通路を提供することは、ガスがフィルターを通過する際のガス流れにより接触されるフィルター表面積を最大限にすることを助ける。ガス生成装置の長さ方向の軸に沿って向けられた通路の提供は、フィルターを通るガスの流路長さを増加させて、それにより、フィルター内のガスの滞留時間を増加させて、既存の半径方向に向けられたフィルターと比較して、フィルター表面によるガスからのより大きな熱伝導および微粒子の蓄積を許し、ガス生成装置ハウジング内の半径方向流れフィルターのためのスペースを提供する必要を回避する。波状のフィルター構造４０ａの実質的にシヌソイドのフィルター通路形状およびフィルター構造４０ｂの実質的に六角形のフィルター通路形状に加えて、他のフィルター通路形状も設計および生産考察に従って企図される。例えば、長方形（図６）、楕円（円形を含む）（図７）、および／または、他の横断面の形状を有するガス流れ通路が使用されてもよい。
【００１８】
他の特定の実施態様では、フィルター４０は、使用された触媒物質に依存して、生成されたガス中の１つ以上の化学反応を促進する触媒物質でコーティングされる。適当な触媒コーティングの例としては、プラチナ、パラジウムおよびロジウムのような白金族元素および他の公知の触媒を含むコーティングがあげられる。他の特定の実施態様において、フィルター４０は、生成されたガスと（ガスの組成物に応じて）化学反応する１以上の物質でコーティングされ、フィルターをガスが通過する間にガスの組成を変化させる。
【００１９】
比較的多くの長いガス流れ通路を有するフィルター４０の構造は、フィルター内での生成ガスの滞留時間を最大化し、ガスとフィルター物質との接触時間も最大化する。これは、フィルターへの熱伝導、ガス生成物質中の燃焼反応の完了、およびインフレータ内の他の所望の化学反応の完了を容易にする。
【００２０】
図１を再び参照する。他の環状のスペーサー８０がフィルター４０とディバイダー１４との間に配置され、フィルター４０をディバイダー１４から離して配置する。このようにしてスペーサー８０は、フィルター４０とディバイダー１４との間に間隙を提供し、ガスがフィルターの端部分から出て、ディバイダー１４の中に形成された開口部１５を通って、中心に集められた流れへ結合することを可能にする。スペーサー８０はスタンプ、成型、切断、または他の方法で、金属、セラミック、または他の耐熱性の物質から形成することができる。スペーサー８０はディバイダー１４と共に所定の位置でロールクリンプされることができる。スペーサー８０は、別法としてディバイダー１４に接着的に取り付けられることができ、ディバイダー１４と一体に形成されることができる。
【００２１】
追加の１つ以上のスペーサー８１が、ディバイダー１４と第２の端閉塞部２４の間でディフューザーチャンバー２１ｂ内に配置され、ディバイダー１４から間隔をおいて端閉塞部を配置するために提供されることができる。追加のスペーサーも、ディバイダー１４に対して支持され、ハウジングの第２の端１２ｂでクリンピングするために、端閉塞部２４を所定の位置に保持することができる。ディバイダー１４と離れて端閉塞部２４を配置する異なる方法も使用されてもよい。例えば、フィルター４０および端閉塞部２４の端部分を、ハウジングに沿って適当な位置の中で形成されたロールクリンプによって、それらの所望の位置で保持することができる。スペーサー８１はスタンプ、成型、切断、または他の方法で、金属、セラミック、または他の耐熱性の物質から形成することができる。
【００２２】
エンジニアリング上の要求に応じて、破裂フォイルまたはディスクを、所望により開口部１５および／または１３の上にしっかりと取り付けることができる。
【００２３】
図１を再び参照する。ガス生成システムの起動に際して、イニシエーター２０はガス生成物質３０に点火し、燃焼ガスを生成する。その後、ガスはフィルター４０およびディバイダー開口部１５を通ってチャンバー２１ｂ内へ流れ、ハウジング壁２６に沿って形成されたガス出口開口部１３から出る。
【００２４】
図８を参照する。上に記載されたフィルターの実施態様の任意のものが、エアバッグシステム２００を含むガス生成システムに組み入れられることができる。エアバッグシステム２００は、少なくとも１つのエアバッグ２０２および、本発明のフィルターを含み、エアバッグの内部と流体連絡を可能にするようにエアバッグに連結されたガス生成システム１０を含んでいる。エアバッグシステム２００は、さらにガス生成システム１０と接続された、衝突センサー２１０を含む。当該技術分野において公知の方法で、例えばイグナイタ２０（図８中には示されない）の起動によって衝突の際にエアバッグシステム２００の発動のための信号を発する公知のクラッシュセンサーアルゴリズムとの作動可能に接続される。
【００２５】
図８を参照する。エアバッグシステム２００は、安全ベルトアセンブリー１５０のような追加の要素を含む、より広くより包括的な乗り物乗員拘束システム１８０に組み入れられることができる。安全ベルトアセンブリー１５０は安全ベルトハウジング１５２、およびハウジング１５２から伸びる安全ベルト１６０を含んでいる。安全ベルトリトラクタメカニズム１５４（例えばばねによるメカニズム）が、ベルトの端部分に連結されることができる。さらに、衝突の際にリトラクタメカニズムを始動させるために、安全ベルトプリテンショナー１５６はベルトリトラクターメカニズム１５４に連結されることができる。本発明の安全ベルト実施態様と共に使用されることができる典型的なシートベルトリトラクタメカニズムは、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許５，７４３，４８０、５，５５３，８０３、５，６６７，１６１、５，４５１，００８、４，５５８，８３２および４，５９７，５４６に記載されている。本発明の安全ベルト実施態様が組み合わされることができる典型的なプリテンショナーの例は、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許６，５０５，７９０および６，４１９，１７７に記載されている。
【００２６】
安全ベルトアセンブリー１５０は、例えばプリテンショナーに組み入れられた火工品イグナイタ（図８には示されない）の起動によってベルトプリテンショナー１５６の発動の信号を発する公知のクラッシュセンサーアルゴリズムとの作動可能な接続にある、公知の衝突センサー１５８（例えば慣性センサーまたは加速度計）を含むことができる。先に参照され本明細書の一部として組み込まれた米国特許６，５０５，７９０および６，４１９，１７７は、そのような方法で始動したプリテンショナーの例を提供する。
【００２７】
特記のない限り、ガス生成システムの要素は当該技術分野において公知の方法を使用して作られることができる。さらに、本明細書に記載されたガス生成システムの実施態様は、本明細書に記載された用途で使用するために制限されず、ガス生成システムが必要な他の用途で使用されることができることは、理解されるだろう。
【００２８】
本発明の先の記述は例示の目的だけのためにあり、ここに示された様々な構造・操作上の特徴は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、多くの改良を受けることができることは理解されるだろう。本明細書の記述は、したがって、本発明の範囲を制限するのが目的ではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびそれらの等価物によってのみ決定される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明のガス生成システムの１つの実施態様の横断面図である；
【図２】図２は、図１のガス生成システムへの組み込みにふさわしいアキシャルフィルターの第１の実施態様の透視図である；
【図３】図３は、図２の中で示されるフィルターの実施態様の一部分の拡大した横断面図である；
【図４】図４は、図１のガス生成システムへの組み込みにふさわしいアキシャルフィルターの第２の実施態様の透視図である；
【図５】図５は図４の中で示されるフィルターの実施態様の一部分の拡大した横断面図である；
【図６】図６は、図１のガス生成システムへの組み込みにふさわしいアキシャルフィルターの第３の実施態様の透視図である；
【図７】図７は、図１のガス生成システムへの組み込みにふさわしいアキシャルフィルターの第４の実施態様の透視図である；
【図８】図８は、本発明に従うフィルターを組込むガス生成システムを含む例示的な乗り物乗員拘束システムの概要の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
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