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用于气体发生器的筒状 过滤器

阅读：718发布：2020-05-24

专利汇可以提供用于气体发生器的筒状过滤器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种用于气体发生器的筒状过滤器，该筒状过滤包括由多孔金属板制成的多个层，其中，将在高度方向的至少一端侧的预定区域的压缩强度(S1)设置成小于除了S1区域之外的部分的压缩强度(S2)，所述多孔金属板选自由网形金属板、金属板网、以及冲孔金属板组成的组，以及S1区域对应于，自两端起至相对于总高度为5%至20%的长度区域。，下面是用于气体发生器的筒状过滤器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于气体发生器的筒状过滤器，其包括：
由多孔金属板制成的多个层，所述多孔金属板在其整个长度上具有在高度方向的至少一端侧的预定区域的压缩强度(S1)，该压缩强度(S1)设置成小于除了S1区域之外的部分的压缩强度(S2)，且S1区域在其整个长度上具有孔，
所述多孔金属板选自由网形金属板、金属板网以及冲孔金属板组成的组，以及S1区域对应于自两端起至相对于总高度为5％至20％的长度区域。
2.根据权利要求1所述的用于气体发生器的筒状过滤器，其中，S1与S2之间的差异是由于S1区域中的每单位面积孔的开口面积设置成大于S2区域中的每单位面积孔的开口面积而形成的差异。
3.根据权利要求1所述的用于气体发生器的筒状过滤器，其中，
S1与S2之间的差异是由于：
S1区域中的每单位面积孔的开口面积设置成大于S2区域中的每单位面积孔的开口面积，并且
S1区域的厚度设置成小于S2区域的厚度。
4.根据权利要求1所述的用于气体发生器的筒状过滤器，其中，S1与S2之间的差异是由于S1区域的厚度设置成小于S2区域的厚度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于气体发生器的筒状过滤器，其中，所述多孔金属板经过了多次卷绕而形成为筒状，并且卷绕的终端被焊接固定。
6.一种气体发生器，其包括外壳、作为气体源的固体气体发生剂以及设置在所述外壳中的根据权利要求1至5中任一项所述的筒状过滤器，其中，
所述筒状过滤器的高度方向的两端均与所述外壳的内壁面相挤压接触，并且通过沿轴向压挤所述筒状过滤器的S1区域而将所述过滤器固定于所述外壳，以及在所述筒状过滤器与所述外壳相挤压接触的部分中，不设置防止燃烧气体从所述挤压接触部分泄露的元件。

说明书全文

用于气体发生器的筒状过滤器

发明领域

[0001] 本发明涉及一种用于约束装置等气体发生器的筒状过滤器，并且还涉及使用了该筒状过滤器的气体发生器。

[0002] 相关领域的说明

[0003] 使用了固体气体发生剂的气体发生器使用过滤器来冷却燃烧气体或者收集燃烧残留物。已知的过滤器包括将金属网或线编织为多层并压缩成型的那些，以及将金属线卷绕成多层的那些等，当使用的气体发生剂产生低温燃烧气体或仅产生少量燃烧残留物时，可以替代使用比以上所述的那些更轻的过滤器。

[0004] JP-A No.2000-198409公开了一个实例，其中将网形金属板模制成筒状体，并且作为过滤器使用。在图1中所示的气体发生器中，燃烧室22形成于外壳3内部。气体发生剂6与过滤器7设置于燃烧室22内部。过滤器7是通过将网形金属板卷绕成多层而形成筒状。过滤器7的上端与扩散器壳1相接触，并且其下端与封闭壳2相接触。

[0005] 尤其，过滤器7的上端面28上设置有缓冲垫片50。缓冲垫片50防止过滤器7与扩散器壳1之间的燃烧气体的旁通。

[0006] 而且，JP-A No.2001-301561公开了使用层状材料的过滤器，其每层均具有不同的规格。尤其，图3中所示的例子公开了使用内层与外层具有不同螺距比的网形金属板的过滤器的例子。

[0007] 然而，尽管网形金属板或金属板网鉴于重量降低是有利的，但本身的弹性较低。因此，当网形金属板或金属板网作为过滤器设置于根据JP-ANo.2000-198409的气体发生器中时，很难消除形成于两端的抵接部分处的间隙，并且容易发生燃烧气体的旁通。因此，必须设置例如在JP-ANo.2000-198409中描述的缓冲垫片元件50(在第45段中描述的，具有旁通防止部51的缓冲垫片元件50)。

[0008] JP-A No.5-213147中的图2与图5以及第46段描述了形成过滤器的层154与156的两端折叠。

[0009] 然而，由于层154由陶瓷纤维垫制成(第33段中)，其整体具有一致的强度，并且其易于折叠，层156由镍垫材料制成(第33段中)，其整体具有一致的强度，并且其易于折叠。

[0010] JP-A No.2005-193762中的权利要求8与第27段描述了在通过卷绕金属线而制造的三层筒状过滤器中，第二层从端面突出，以在将过滤器设置于气体发生器中时被压挤而牢固地密合，防止旁通。

[0011] 发明概述

[0012] 本发明提供一种用于气体发生器的筒状过滤器，其包括：

[0013] 多孔金属板制成的多个层，其中，将在高度方向的至少一端侧的预定区域的压缩强度(S1)设置成小于除了S1区域以外的部分的压缩强度(S2)，

[0014] 所述多孔金属板选自由网形金属板、金属板网以及冲孔金属板组成的组，以及[0015] 所述S1区域对应于自所述两端起至相对于总高度为5%至20%的长度区域。

[0016] 本发明提供一种气体发生器，其包括外壳、作为气体源的固体气体发生剂以及以上所示的设置于外壳中的筒状过滤器，其中

[0017] 所述筒状过滤器的高度方向的两端均与外壳的内壁面相挤压接触，并且通过沿轴向压挤筒状过滤器的S1区域而将所述过滤器固定于所述外壳，以及

[0018] 在所述筒状过滤器与所述外壳相挤压接触的部分中，不设置防止燃烧气体从所述挤压接触部分泄露的元件。附图说明

[0019] 从下文给出的详细说明和附图将更全面地理解本发明，附图仅通过阐述的方式给出，因此不限制本发明，其中：

[0020] 图1示出了根据本发明的过滤器的透视图；

[0021] 图2示出了图1中所示的过滤器的结构的解释性图示；

[0022] 图3示出了图2的局部放大视图；

[0023] 图4示出了制造图1中所示的过滤器的方法的说明性图示；

[0024] 图5示出了根据另一实施方式的过滤器的结构的说明性图示；以及[0025] 图6示出了根据本发明的气体发生器的轴向横截面视图。

[0026] 发明详述

[0027] 本发明提供了一种能够提高在设置于气体发生器内部时的密合性并且因此消除对防止燃烧气体旁通元件的需求的过滤器，以及由于使用这种过滤器而具有减少重量的气体发生器。

[0028] 本发明提供了优选的过滤器的实施方式2、3、4与5。

[0029] 实施方式2为本发明的用于气体发生器的筒状过滤器，其中，S1与S2之间的差异是由于S1区域中的每单位面积孔的开口面积设置成大于S2区域中的每单位面积孔的开口面积而形成的差异。

[0030] 实施方式3为本发明的用于气体发生器的筒状过滤器，其中

[0031] S1与S2之间的差异是由于：

[0032] S1区域中的每单位面积孔的开口面积设置成大于S2区域中的每单位面积孔的开口面积，并且

[0033] S1区域的厚度设置成小于S2区域的厚度。

[0034] 实施方式4为本发明的用于气体发生器的筒状过滤器，其中，S1与S2之间的差异是由于S1区域的厚度设置成小于S2区域的厚度。

[0035] 实施方式5为本发明的用于气体发生器的筒状过滤器，其中，所述多孔金属板经过了多次卷绕而形成为筒状，并且卷绕的终端被焊接固定。

[0036] 压缩强度为公知的性质，表示抵抗从轴向两端施加于筒状过滤器的压缩应力的能力。

[0037] 在筒状过滤器中，将在高度方向的一端侧或两端侧的压缩强度(S1)设置成小于除所述一端侧或两端侧之外的部分的压缩强度(S2)。

[0038] 在本发明中，将压缩强度(S1)的区域称为“S1区域”，并且将压缩强度(S2)的区域称为“S2区域”。

[0039] 当将筒状过滤器设置于气体发生器内部(气体发生器外壳的内部)时，外壳的内壁面(顶面与底面的内壁面之一或者这两者)与筒状过滤器的一端或两端形成彼此挤压接触(以沿轴向的一侧或两侧施加压力的状态而抵靠)。根据气体发生器的形式，可以在外壳的内壁面与筒状过滤器之间设置保持件(例如，JP-A No.2001-225712的第150段及图19中描述的“过滤器手段支持元件353”)。在这种情况中，保持件与筒状过滤器形成彼此挤压接触。

[0040] 当外壳的内壁面与筒状过滤器形成如上所述的彼此挤压接触，同时沿轴向压挤筒状过滤器的一端侧或两端侧(S1区域)时，剩余部分(S2区域)不变形并保持其初始形状。由此，将筒状过滤器固定至外壳，并且可以增加外壳与筒状过滤器之间的密合强度。

[0041] 而且，S1与S2的程度根据在气体发生器装配过程中施加的压力来确定。

[0042] S1区域为自筒状过滤器的两端侧起至相对于总高度为5%～20%的长度范围，并且优选的为至10%～15%的长度范围。例如，当S1区域形成于筒状过滤器的两端侧时，假设筒状过滤器的总高度为100mm，则S1区域为自两端(0mm)起分别至5～20mm(优选至10～15mm)之间，并且剩余部分对应于S2区域。

[0043] 用于导致S1与S2之间的差异(压缩强度的差异)的方式并不特别地限制，并且可以通过调节筒状过滤器的材料、结构、形状等获得该差异。

[0044] 作为用于导致S1与S2之间的差异(压缩强度的差异)的方式之一，可以使用如下方法：其中，筒状过滤器的S1区域中的每单位面积孔的开口面积(A1)设置成大于S2区域中的每单位面积孔的开口面积(A2)。

[0045] 通过满足开口面积(A1)＞开口面积(A2)的关系，具有开口面积(A1)的S1区域的压缩强度变小，并且S1区域变得易于压挤。

[0046] 作为调节开口面积(A1)与开口面积(A2)的方法，可以使用以下方法：

[0047] (I)通过均一化各孔的开口直径但改变每单位面积的孔的数量而改变每单位面积的开口面积的方法。

[0048] (II)通过差异化各孔的开口直径而改变每单位面积的开口面积的方法。

[0049] (III)将以上描述的方法(I)与(II)组合而得的方法。

[0050] 作为用于导致S1与S2之间的差异(压缩强度的差异)的另一方式，可以使用下述方法，其中，筒状过滤器的S1区域的厚度(T1)设置成小于S2区域的厚度(T2)。

[0051] 通过满足厚度(T1)＜厚度(T2)的关系，具有厚度(T1)的S1区域的压缩强度变小，并且S1区域变得易于压挤。

[0052] 通过将多个分别选自网形金属板、金属板网、以及冲孔金属板组成的组的多孔金属板层压，可以容易地模制成过滤器，可以增强整个过滤器的刚度，并且相比于通过卷绕金属线而模制成的过滤器可以降低重量。

[0053] 本发明的筒状过滤器可以采用通过使用各种公知的方法制造的筒状过滤器。然而，作为优选的筒状过滤器，可以使用如下的筒状过滤器：其中，多孔金属板被卷绕多次而形成筒状，并且卷绕的终端被焊接固定。

[0054] 这种方法尽管优势在于容易制造，但是存在以下问题：容易在成品的两个端面上形成凸凹。

[0055] 然而，本发明的筒状过滤器，当其两个端面受到压挤而安装至气体发生器时，两个端面上的凸凹不再构成问题，可以仅发挥以上描述的制造方法的优势。

[0056] 本发明提供以上所示的气体发生器。

[0057] 使用固体气体发生剂作为气体源的气体发生器，需要防止燃烧气体不经过过滤器而从气体排放口排出的所谓“旁通”。常规的，如根据JP-ANo.2000-198409中的气体发生器，设置具有旁通防止部分51的缓冲垫片元件50。

[0058] 然而，使用根据本发明的气体发生器，因为筒状过滤器与外壳的挤压接触部分具有高度的密合度，所以不需要另外设置用于防止“旁通”的元件。因此，仅由该部分就可以降低气体发生器的重量。

[0059] 根据本发明的筒状过滤器由多孔金属板制成，并且相比于将金属网或线编织成多层随后压缩成型的那些、以及将金属线卷绕成多层的那些，可以降低过滤器自身的重量。

[0060] 此外，当根据本发明的筒状过滤器用于气体发生器时，因为例如根据以上描述的传统技术(JP-A No.2000-198409)中的气体发生器的旁通防止元件不再是必要的，所以仅由该部分就可以降低气体发生器的重量。

[0061] 本发明的实施方式

[0062] (1)图1的筒状过滤器

[0063] 图1中所示的筒状过滤器10包括端面11a与11b以及周面12，并且具有由金属板20形成的多个层，金属板20具有图2中所示的多个孔21与22。图2示出了形成单层的金属板(或圆筒金属板)20。

[0064] 在筒状过滤器10中，距离端面11a高度(长度)h1的区域(即，如图1中的阴影部分所示)(即，S1区域)以及距离端面11b高度(长度)h1的区域(即，如图1中的阴影部分所示)(即，S1区域)的压缩强度相同。

[0065] 此外，具有h2(＝H-2h1)的高度(长度)的剩余部分的区域(即，S2区域)的压缩强度不同于S1区域，并且满足S1＜S2的关系。

[0066] 需要说明的是，在图1中所示的筒状过滤器10中，根据安装过滤器的气体发生器的结构，可以仅在过滤器的一端侧形成S1区域。

[0067] 如图2中所示的，在金属板20中，h1区域(S1区域)中的孔22的开口面积显著大于h2区域(S2区域)中的孔21的开口面积。因此，S1区域中的每单位面积的开口面积(A1)大于S2区域中的每单位面积的开口面积(A2)，并且压缩强度满足S1＜S2的关系。在这种情况中，开口面积(A1)与开口面积(A2)优选满足A2/A1＝0.1～0.6的范围。

[0068] 图2中所示的金属板20的孔21与22具有例如在图3的放大视图中所示的开口形状。

[0069] 具有0.4mm厚度的冷轧钢板可以用作金属板20。例如，可以使用日本工业标准(JIS)G3351中的板状金属板网，其具有0.05至0.6mm的厚度T，0.3至1.5mm的宽度W，1.5至3mm的沿金属网短向的中心间距SW，以及1至6mm的金属网长向的中心间距LW。

[0070] 接下来，将参照图4(a)与(b)描述图1中所示的过滤器10的制造方法。

[0071] 为了制造图1中所示的过滤器10，使用了将具有不同直径的多个筒状金属板组合而制造的方法，将长尺寸的金属板从一端卷绕而制造的方法，将多个金属板层压后成型为筒状的方法，等等。在下文中，描述将长尺寸的金属板从一端卷绕的方法。

[0072] 在图4(a)所示的金属板30中，多个大切口32形成于沿宽度方向的两端侧的区域(对应于S1区域)中，并且多个小切口31形成于中间区域(对应于S2区域)中。

[0073] 然后，通过沿长度方向(由图中箭头所指示的方向)朝向两侧拉动金属板30，形成对应于切口31与32的尺寸的孔(开口)(参照图2)，从而形成用于制造过滤器10的长尺寸的多孔金属板(金属板网)20。

[0074] 接下来，如图4(b)中所示的，从一端卷绕该长尺寸的多孔金属板20，将卷绕的终端部焊接固定。内径与外径根据使用的气体发生器而适当调节。

[0075] (2)图5所示的用于制造过滤器的金属板

[0076] 图5为长尺寸的冲孔金属板40的局部透视图，该冲孔金属板40是作为用于制造图1中所示的筒状过滤器10的金属板而使用。

[0077] 该冲孔金属板40在整个表面上具有相同直径的多个孔41，但相当于筒状过滤器10的S1区域的区域厚度(t1)以及相当于S2区域的区域厚度(t2)彼此不同，并且满足t1＜t2的关系。需要说明的是，可以仅在任意一端侧设置相当于S1区域的区域。

[0078] 厚度(t1)与厚度(t2)优选满足t1/t2＝0.3至0.7。

[0079] 尽管图5示出了厚度(t1)与厚度(t2)之间存在段差，但是也可以连续改变厚度，以使得厚度(t1)与厚度(t2)之间不存在段差。

[0080] 尽管在图5中孔41有相同的直径，但是可以改变相当于S1区域的区域与相当于S2区域的区域的孔的数量与直径以调节压缩强度。

[0081] 即使当使用图5中所示的冲孔金属板40时，也能够以图4中所示的方式制造筒状过滤器。

[0082] (3)图6中所示的气体发生器

[0083] 除了设置了图1中所示的筒状过滤器10以及没有旁通防止元件之外，图6中所示的气体发生器100为已知的气体发生器。例如，可以使用基本上与JP-A No.2000-198409的图1中所示的气体发生器相同的结构。

[0084] 气体发生器100的外壳由具有气体排放口111的扩散器壳101、以及与扩散器壳101组合而形成外壳103的封闭壳102而形成。为了防止外部大气的渗透，气体排放口111由密封带125封闭。

[0085] 在外壳103内侧，与外壳103同心地(在X轴上)设置内圆筒元件113，在内圆筒元件113的内侧形成点火室123，外侧形成燃烧室122。

[0086] 将电子点火器104与传火剂105设置于点火室123中。燃烧室122中填充有气体发生剂106。

[0087] 尽管内圆筒元件113具有将点火室123与燃烧室122连通的火焰传递孔126，但是在作动之前，由密封带127封闭火焰传递孔126。

[0088] 设置图1中所示的筒状过滤器(冷却器/过滤器)10，使其围绕燃烧室22的外周侧。筒状过滤器10在扩散器壳101的顶板101a与封闭壳102的底板102a之间挤压接触固定。

[0089] 当以这种状态安装筒状过滤器10时，例如，根据以下步骤安装筒状过滤器10。

[0090] (i)将内圆筒元件113焊接并且固定至扩散器壳101。

[0091] (ii)将筒状过滤器10设置于扩散器壳101的顶板101a上，并且在填充气体发生剂106之后，将保持件118压配入内圆筒元件113中。

[0092] (iii)随后，以使扩散器101与封闭壳102相吻合的状态，并且相对彼此挤压，筒状过滤器在扩散器壳101的顶板101a与封闭壳102的底板102a之间挤压接触并且固定。

[0093] (iv)随后将扩散器壳101与封闭壳102焊接固定。接下来，将传火剂105填充入内圆筒元件113中，并且固定电子点火器104。

[0094] 将筒状过滤器10的高度(H)调节至略长于顶板101a与底板102a之间的距离，并且因为在筒状过滤器10的两端面11a与11b中存在具有低压缩强度的S1区域，所以在以上描述的安装过程中两端面11a与11b被压挤。

[0095] 通过以这种方式压挤，筒状过滤器10的两端面11a与11b牢固地密合至顶板101a和底板102a。

[0096] 因此，即使当气体发生器100作动时，也可以防止燃烧气体的旁通，也就是说，可以防止燃烧气体穿过筒状过滤器10的两端面11a以及11b与顶板101a以及底板102a之间。

[0097] 因此，相比于将金属网或线编织成多层随后压缩成型的那些、以及将金属线卷绕成多层的那些，除了降低过滤器自身的重量之外，因为在根据传统技术(例如，JP-A No.2000-198409)的气体发生器中的具有旁通防止部分51的缓冲元件50不再必要，所以即使使用选自网形金属板、金属板网、以及冲孔金属板的多孔金属板，这还可以进一步降低重量。

[0098] 如上描述了本发明，明显的是，相同的方式可在多方面变化。这些变化不认为偏离本发明的精神和范围，且所有这些变化对本领域技术人员而言是显而易见的，其意欲包括在所附权利要求的范围内。

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