DE2629462C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Filter für einen Gas­ generator zum Aufblasen eines Fahrzeuginsassen-Rückhalte­ systems, wobei der Gasgenerator ein rohrförmiges Gehäuse mit Öffnungen für den radialen Austritt des erzeugten Gases auf­ weist, und wobei innerhalb des Gehäuses brennbare Gaserzeu­ gungsmittel angeordnet sind, die bei Zündung Gas und feste Verbrennungsprodukte erzeugen, und wobei ferner zwischen den Auslaßöffnungen und den Gaserzeugungsmitteln ein hohlzylinder­ förmiges Filtersystem angeordnet ist.

In der DE-OS 23 25 310 ist ein Gasgenerator mit einem hohl­ zylinderförmigen Filtersystem der genannten Gattung beschrie­ ben worden, dessen Durchmesser aufgrund des in sich geschlos­ senen Hohlzylinders unveränderlich ist.

Dagegen ist es aus der US-PS 29 11 101 zwar bekannt, einen Teil eines hohlzylinderförmigen Flüssigkeitszylinders zu schlitzen, doch wird der nachträglichen Abdichtung nicht nur keine besondere Bedeutung beigemessen, sondern es wird sogar ein Bereich als Eintrittsöffnung für eine sogenannte "Tasche" offengehalten.

Aus der US-PS 29 11 101 ist bereits ein Flüssigkeitsfilter be­ kannt, bei dem ein sich radial nach innen erstreckendes Ende eines Längsschlitzes nicht verschlossen ist. Im Gegensatz dazu ist bei dem Gasfilter gemäß DE-OS 23 25 310 das Schließen des sich radial nach innen erstreckenden Endes des Längsschlitzes von großer Wichtigkeit, um zu verhindern, daß das Gas bei einer Hochdruckgasfilterung im Zusammenhang mit dem Gasgenera­ tor einen Umgehungsweg findet. Andere bekannte Filter für Gas­ generatoren sind aus den DE-OS 23 25 310 und 26 00 426 be­ kannt. Bei der Verwendung solcher Filter zusammen mit einem Gasgenerator zum Aufblasen eines Fahrzeuginsassen-Rückhalte­ systems treten verschiedene Probleme auf. Ein solches Problem ist die Tendenz der Verbrennungsprodukte, das Filter zu ver­ stopfen. Ein weiteres Problem besteht darin, die gleichförmige Dichte und Porosität der Filtermedien des als Zylinder ausge­ bildeten Filters aufrechtzuerhalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart auszubil­ den, daß eine einfache und wirtschaftliche Herstellung möglich ist, wobei sowohl die Bewegung des Filtermaterials aus dem Filtersystem heraus während des Zusammenbaus und/oder des Betriebs des Filters wie auch das Umgehen des Filters durch Gas und Verbrennungsprodukte während des Betriebs verhindert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Filter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale vor.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Teilquerschnitt des Gehäuses eines Gasgenerators einschließlich des erfindungsgemäßen Filters;

Fig. 2 einen auseinandergezogenen Teilquerschnitt des erfin­ dungsgemäßen Filters, bevor dieser in die zylindrische Form gebracht wird;

Fig. 3 einen auseinandergezogenen Teilquerschnitt des erfin­ dungsgemäßen Filters in der zylindrischen Form;

Fig. 4 einen Teilquerschnitt des erfindungsgemäßen Filters, wobei der Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 1 gelegt wurde.

In Fig. 1 ist ein Gasgenerator (Strömungsmittelversorgung) 10 dargestellt, der ein zylindrisches Gehäuse 12, eine Zünder­ anordnung 14, Mittel 16 zur Erzeugung von Gas zum Aufblasen durch Verbrennung, und einen Filter (Filteranordnung) 18 auf­ weist, welch letzteres zwischen den Gaserzeugungsmitteln 16 und dem Gehäuse 12 angeordnet ist.

Das Gehäuse 12 besitzt einen Basisteil 20, einen Strömungs­ mittelleitteil 22 und eine Endkappe 24. Der Basisteil 20 ist vorzugsweise an einem Ende des Strömungsmittelleitteils 22 durch Schweißen oder dgl., wie bei 26 dargestellt, befestigt, und trägt ein Ende der Zünderanordnung 14 in einer mittig an­ geordneten Bohrung 28, die durch einen Stopfen 30 verschlossen ist.

Der Strömungsmittelleitteil 22 definiert einen im ganzen zylindrischen Mantel, durch welchen hindurch eine Vielzahl von axial und umfangsmäßig mit Abstand angeordneten Öffnungen 32 ausgebildet ist. Zwei diametral entgegengesetzt liegende Um­ fangsabschnitte erstrecken sich über die gesamte Länge des Strömungsmittelleitteils 22, wobei jedoch einer dieser Ab­ schnitte - wie bei 34 im ganzen dargestellt - nicht gelocht ist.

Das eine Ende 122 des Strömungmittelleitteils 22, entgegen­ gesetzt zum Basisteil 20, ist - wie dargestellt - mit einem Innengewinde bei 36 versehen, um die Endkappe 24 aufzunehmen, die mit einem Außengewinde ausgestattet ist.

Die Zündanordnung 14 ist in eine mittig angeordnete, mit Innengewinde versehene Bohrung 38 der Endkappe 24 einge­ schraubt. Die Zündanordnung 14 kann gemäß irgendeiner bekann­ ten Konstruktion ausgebildet sein, ist aber gemäß Fig. 1 ein elektrischer Zünder mit Leitern 40 zur Aufnahme eines Signals einer (nicht gezeigten) einen Aufprall signalisierenden Sensorvorrichtung.

Die Gaserzeugungsmittel 16 bestehen aus einem brennbaren Material, welches den Raum zwischen der Zündanordnung 14 und dem Filter 18 füllt. Obwohl andere brennbare Materialien ge­ wählt werden können, so wird doch ein granulatförmiges festes Material bevorzugt.

Das Filtersystem 18 ist im wesentlichen zylindrisch ausge­ bildet und besitzt - wie dargestellt - eine relativ dünne gelochte Platte 40, in der eine Vielzahl von mit axialem und radialem Abstand angeordneten Durchgangslöchern 42 ausgebildet sind, ein inneres Stützgitter 44, erste und zweite äußere Stützgitter 46 bzw. 48 und eine Vielzahl von Filterlagen aus deformierbarem, faserartigem Filtermaterial 50.

Die Komponenten des Filtersystems 18 sind in der Reihenfolge ihrer abnehmenden Porosität in Strömungsrichtung angeordnet, wie dies in der DE-OS 26 00 426 beschrieben ist. Das innere Stützgitter 44 liegt benachbart zur gelochten Platte 40 und hat eine relativ hohe Porosität. Das erste äußere Stützgitter 46 besteht aus einem gewebten Material mit einem relativ hohen Widerstand gegenüber mechanischer Verformung, aber einer relativ geringen Porosität. Das zweite äußere Stützgitter 48 besteht aus einem noch poröseren Gittermaterial.

Die Lagen des Filtermaterials 50 sind hier in der Weise dar­ gestellt, daß sie eine erste Lage aus Stahlwolle 52, weniger porös als das innere Stützgitter 44, aufweisen, wobei ferner eine zweite Lage aus Stahlwolle 54, die noch weniger porös ist, vorgesehen ist, und wobei schließlich eine Lage 56 vor­ handen ist, die aus gewaschenem Hochtemperaturfiberglas be­ steht, wobei der Durchmesser der Fasern des Fiberglases im Bereich von 2 bis 10 Mikron liegt. Die Lage 56 ist weniger porös als die Stahlwoll-Lagen und wird durch das erste äußere Stützgitter 46 getragen.

Der Fachmann erkennt, daß auch andere Filtermaterialien als die bereits erwähnten gewählt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Gemäß einem alternativen, nicht in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Fiberglaslage verhältnismäßig dick sein und eine Vielzahl von Fiberglaslagen unterschiedli­ cher Porosität aufweisen, wobei ein zusätzliches Gitter, das poröser ist als das Fiberglas, annähernd am Mittelpunkt der Lage eingefügt sein kann, um, wenn gewünscht, eine zusätzliche Halterung vorzusehen.

Es sei nunmehr die Herstellung und der Einbau des Filter­ systems beschrieben. Zur Ausbildung des Filtersystems 18 werden als erstes die Stützgitter 44, 46 und 48 und die Lagen 50 aus deformierbarem Faserfiltermaterial als im wesentlichen rechteckige Bogen von gleicher Länge hergestellt, die durch den Bezugsbuchstaben - L - in Fig. 2 bezeichnet sind und die Breiten aufweisen, die proportional zu ihrem Abstand von der Mittelachse der Gehäuseanordnung 12 ansteigen, vgl. dazu Fig. 1.

Der das zweite äußere Stützgitter 48 bildende Bogen umfaßt einen sich nach innen erstreckenden Flanschteil 58 an einem Ende, um das Einsetzen in das Gehäuse 12 zu erleichtern.

Der das erste äußere Stützgitter 46 bildende Bogen umfaßt sich nach innen erstreckende Flanschteile 60 auf jeder Längskante, um den Verschluß der Filteranordnung zu bewirken.

Nach der Herstellung werden die Bogen in einer flachen, in Fig. 2 gezeigten Packung angeordnet und in einer Presse mit einer hohen Kompressionskraft beaufschlagt. Der Erfinder hat erkannt, daß ein hoher Grad an Kompression erforderlich ist, um eine Bewegung des Filtermaterials während des Betriebs des Gasgenerators zu vermeiden. Aus diesem Grund wird eine Kraft im Bereich von 45 bis 55 Tonnen auf die Bogen aufgebracht, um sie auf eine Stärke gleich der Länge der nach unten ver­ laufenden Erstreckung (vgl. Fig. 2) des Flanschteils 60 zusammenzupressen, der als eine Barriere bezüglich der Bewegung der Schichten 50 des deformierbaren faserigen Filtermaterials dient.

Die sich ergebende zusammengepreßte rechteckige Filterpackung - vgl. nunmehr Fig. 3 - wird darauffolgend durch einen Roll­ oder Walzvorgang in einen elastischen Zylinder 61 umgeformt, der eine Querabmessung in seinem radial zusammengedrückten Zustand aufweist, die kleiner ist als der Innendurchmesser 68 des Gehäuses, wobei eine offene, sich in Längsrichtung er­ streckende Stoßfuge 62 an der Grenzfläche zwischen den Flanschteilen 60 ausgebildet ist. Die Barrierenwirkung der Flanschteile 60 zusammen mit der Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Stärke bei der Herstellung der Filterpackung stellt die gleichförmige Verteilung des zusammengepreßten Filtermaterials sicher.

Die gelochte Platte 40, die zuerst als ein rechteckiger Bogen oder eine Platte hergestellt werden kann, wird zur Bildung eines Zylinders (wie man am besten in Fig. 4 erkennt) gerollt oder in anderer Weise verarbeitet, wobei der sich in Längs­ richtung erstreckende Schlitz 64 des Zylinders dadurch ver­ schlossen wird, daß man eine dünne Platte 66 am Innendurch­ messer 70 der gelochten Platte 40, an den Kanten des Schlitzes 64 durch Schweißungen 72 oder dgl. befestigt, wobei der Innen­ durchmesser eine derartige Größe besitzt, daß er die Gaserzeu­ gungsmittel 16 aufnehmen kann.

Um das Filtersystem 18 für den Einbau in das typische Radial­ strömungs-Generatorgehäuse 12 vorzubereiten, wird die gelochte Platte 40 als erstes im elastischen Zylinder 61 angeordnet. Sodann wird der Zylinder 61 mittels einer (nicht gezeigten) Haltevorrichtung in Radialrichtung belastet, wobei diese Haltevorrichtung eine solche Form bestitzt, daß sie die Gleit­ bewegung des Zylinders 61 bezüglich der Haltevorrichtung ge­ stattet. Sodann wird die Längsachse des Zylinders 61 mit der Längsachse des Gehäuses 12 ausgerichtet, und die Stoßfuge 62 wird umfangsmäßig mit einem der nicht gelochten Abschnitte 34 ausgerichtet. Sodann wird eine Axialbelastung auf das Filter­ system 18 ausgeübt, um dieses aus der Haltevorrichtung heraus in das Gehäuse 12 gleiten zu lassen, wobei der nach innen sich erstreckende Flanschteil 58 des zweiten äußeren Stützgitters 48 eine relativ glatte Leitkante zur Erleichterung des Ein­ setzens bildet. Zur weiteren Unterstützung beim Einsetzen kann das Gehäuse 12 in Schwingungen versetzt werden, um in wir­ kungsvoller Weise die Reibungskräfte zu reduzieren, die zwi­ schen dem Filtersystem 18 und der Innenoberfläche des Gehäuses 12 wirken.

Das gemäß Fig. 1 installierte Filtersystem 18 bewirkt das Fil­ tern der Verbrennungsprodukte der Gaserzeugungsmittel 16, wel­ che bei der Verbrennung freigesetzt werden und die durch die Ausströmöffnungen 32 des Gehäuses 12 austreten, wenn die Gaserzeugungsmittel 16 durch die Zündanordnung nach dem Auf­ treten eines Zusammenstoßes gezündet werden. Gasförmige Produkte der Gaserzeugungsmittel 16 fließen durch die Öff­ nungen 42 in der gelochten Platte 40 nach außen, wobei das Umgehen des Filters durch die Stoßfuge 62 mittels der Platte 66 verhindert wird. Das Herausfiltern der festen Verbrennungs­ produkte wird während des Durchströmens des Stützgitters 44 und durch die Lagen des Filtermaterials 50 bewirkt. Das seit­ liche Ausweichen des Gasstromes durch die Stoßfuge 62 wird durch die Flanschteile 60 verhindert.

Claims (6)

1. Filter für einen Gasgenerator zum Aufblasen eines Fahrzeug­ insassen-Rückhaltesystems, wobei der Gasgenerator ein rohrförmiges Gehäuse mit Öffnungen für den radialen Austritt des erzeugten Gases aufweist, und wobei innerhalb des Gehäuses brennbare Gaserzeugungsmittel angeordnet sind, die bei Zündung Gas und feste Verbrennungsprodukte erzeugen, und wobei ferner zwischen den Auslaßöffnungen und den Gaserzeugungsmitteln ein hohlzylinderförmiges Filtersystem angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das hohlylinderförmige Filter­ system (18) eine Stoßfuge (62) aufweist, die sich über die gesamte Länge und Wanddicke des Filtersystems (18) erstreckt, und eine radiale elastische Verformbarkeit des Filterhohlzylinders (18) bewirkt, und daß das Filtersystem (18) folgende weitere Merkmale aufweist:

• a) gasdurchlässige äußere Stützmittel, die der Innenwand des Gehäuses (12) benachbart angeordnet sind;
• b) gasdurchlässige innere Stützmittel, die dem gaserzeugenden Mittel (16) benachbart angeordnet sind;
• c) mehrere zwischen den inneren und äußeren Stützmitteln (44, 46 und 48) angeordnete Lagen (50) aus deformierbarem faserförmigem Filtermaterial, und
• d) abgewinkelte Verlängerungen (60) an den äußeren Stütz­ mitteln (46) zum Verschließen der die Stoßfuge (62) begren­ zenden Flächen der Filterlagen (50).

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Stützmittel ein erstes äußeres Stützgitter (48) aus einem deformierbaren Material und ein zweites inneres Stütz­ gitter (46) aus einem weniger deformierbaren Material aufweisen, wobei das innere Stützgitter (46) weniger durchlässig ist als das äußere Stützgitter (48).

3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Filtersystem (18) und der gaserzeugenden Substanz (16) eine Trennwand (40) angeordnet ist, die aus einer dünnen perforierten Platte (40) rohrförmig gebogen ist, und eine Stoßfuge (64) aufweist, die dadurch verschlossen ist, daß eine dünne rechteckige Platte (66) an der Innenfläche der Trennwand (40) die Stoßfuge (64) überdeckend befestigt ist, und daß der Außenfläche der Trennwand (40) benachbart das innere Stützgitter (44) angeordnet ist, das aus einem Material besteht, das weniger durchlässig ist als das gelochte Plattenmaterial der Trennwand (40).

4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtermaterial (50) mehrere Lagen (52 und 54) aus Stahlwolle aufweist, die weniger durchlässig sind als das innere Stützgitter (44) und diesem benachbart angeordnet sind, und daß mehrere Lagen (56) aus Fiberglas, welche weniger durchlässig sind, als die Stahlwollelagen (52 und 54) zwischen den Stahlwollelagen und den äußeren Stützgittern (46 und 48) angeordnet sind.

5. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fiberglaslagen (56) aus gewaschenem Hochtemperatur-Fiberglas bestehen, wobei der Durchmesser dieser Fasern im Bereich von 2 bis 10 Mikron liegt.

6. Filter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stützgitter zwischen den beiden Lagen (56) aus Fiberglas angeordnet und durchlässiger ist als die Fiberglaslagen.