DE102007005588B4 - Filter zur Verwendung in einem Gasgenerator, Gasgenerator, Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, Verfahren zur Herstellung des Filters und Verwendung des Filters - Google Patents
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Abstract
Filter (35) zur Verwendung in einem Gasgenerator für eine Sicherheitseinrichtung in Fahrzeugen, bestehend aus mehreren Lagen aus einem aus miteinander verwobenen Metalldrähten (41, 42) bestehenden Metallgewebe (40), wobei das Metallgewebe (40) zu einer Rolle gewickelt und verpresst ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgewebe (40) an den Kreuzungsstellen von Kette und Schuss durch Festwalzen in einem Kalander abgeflacht ist und dass das mehrlagige Metallgewebe (40) in der Rolle spiralförmig mehrlagig angeordnet ist, wobei sich die freien Enden der kalandrierten Lagen in der Rolle nicht überlappen sowie innerhalb eines Sektors mit einem Mittelpunktswinkel α von zwischen 5° und 30° liegen.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Filter zur Verwendung in einem Gasgenerator für eine Sicherheitseinrichtung in Fahrzeugen nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 3, einen den Filter enthaltenden Gasgenerator nach dem Oberbegriff der Ansprüche 10 und 11, ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem, ein Verfahren zur Herstellung des Filters sowie die Verwendung des Filters in einem Gasgenerator für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem.
- Die
DE 41 41 906 A1 zeigt einen gattungsgemäßen Filter mit einer mehrlagigen Filteranordnung für eine Airbagaufblasvorrichtung. Bei der Herstellung der Filteranordnung wird zunächst ein Zuschnitt aus einem Metallgewebe bereitgestellt. Dieser Zuschnitt wird zu einer spiralförmigen, mehrlagigen Rolle aufgewickelt, die innerhalb eines Diffusorbechers der Airbagaufblasvorrichtung positioniert wird. In den Diffusorbecher wird nachfolgend ein Filterschild gepresst, welches zunächst an der Filteranordnung anstößt und im Weiteren die Filteranordnung axial im Diffusorbecher Anschließend wird ein Filterschild in den Diffusorbecher gepresst, wobei das Filterschild zuerst an der Filteranordnung anstößt und dann die Filteranordnung axial im Diffusorbecher verpresst. - Aus der
DE 699 27 384 T2 ist ein gaspermeables Teil bekannt, das aus einem kalandrierten Metall ist gebildet ist und eine Kompressionskraft auf ein chemisches Kühlmittel ausüben kann. - Die
US 5,845,934 A beschreibt ein Filter, das aus mehreren Lagen Drahtgeflecht besteht. Das Filter ist durch Kalandrieren hergestellt, um eine rauhe, unebene Oberfläche bereitzustellen. - Aus der
DE 10 2004 032 609 A1 sind Filter- und Kühlelemente für Gasgeneratoren in Airbagsystemen bekannt, die mehrlagig mit einer Vielzahl von metallischen Einzelelementen ausgebildet sind und eine Vielzahl von in oder zwischen den Einzelelementen vorgesehenen Durchtrittsöffnungen für ein fluides Medium aufweisen. Diese Filter sollen als Alternative für herkömmliche metallische Filter in Gasgeneratoren dienen, die aus einem in Form gepressten Maschengestrick bestehen. Für die Maschengestrickfilter wird ein Metalldraht mit Strickmaschinen zu Gestricken oder Strümpfen verarbeitet und anschließend in die jeweils gewünschte Form, beispielsweise einen Hohlzylinder, gepresst. Die so hergestellten Maschengestrickfilter weisen aber eine inhomogene Verteilung des Porenvolumens auf. Darüber hinaus kann bei den herkömmlichen Maschengestrickfiltern häufig die Bildung von Fehlstellen beobachtet werden, an denen ein charakteristisches, über den Schlaufenradius und die Maschenweite vorbestimmtes Porenvolumen deutlich überschritten ist und mit bloßem Auge sichtbare Hohlräume, Risse oder Spalten auftreten. - Es besteht weiterhin Bedarf an kostengünstigen Alternativen zu Filtern aus verpressten Metalldrahtgestricken, die im Gasgenerator zur Kühlung des Gasstroms und zur Abscheidung von Treibstoffrückständen und größeren Treibstoffpartikeln verwendet werden.
- Die Erfindung stellt dazu Filter zur Verwendung in einem Gasgenerator für eine Sicherheitseinrichtung in Fahrzeugen mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 3 bereit.
- Die Verwendung eines Metallgewebes als Ausgangsmaterial zur Herstellung des Filters führt zu einer weitgehend homogenen Verteilung des Porenvolumens, ohne dass größere abgeschlossene Hohlräume oder Spalte beobachtet werden können, da die periodische Raumstruktur des Gewebes auch nach dem Wickeln des Gewebes zu einer Rolle und Verpressen unter Bildung des Filters beibehalten wird. Durch eine gezielte Auswahl von Zuschnitt, Presskraft, Pressform, Gewebeart und/oder Gewebematerial kann außerdem die Pressdichte gezielt eingestellt werden.
- Durch das Kalandrieren bzw. Festwalzen des Metallgewebes werden die einzelnen Metalldrähte im Gewebe fixiert, so dass sich die Drähte nicht mehr relativ zueinander bewegen können. Beim anschließenden Verpressen des zu mehreren Lagen aufgewickelten Gewebes werden dann großflächige Strukturen zusammengeschoben, wobei die in der periodischen Struktur des Metallgewebes angelegte Homogenität des Filters erhalten bleibt. Das Kalandrieren des Metallgewebes führt außerdem dazu, dass sich die aneinander angrenzenden Gewebelagen besser gegeneinander verschieben können und sich daher beim Verpressen leichter in eine höhere Packungsdichte zusammenschieben. Aufgrund der Gewebestruktur des Filtermaterials wird auch die Formfestigkeit des verpressten Filters wesentlich verbessert.
- Das Filter aus kalandrierten Metallgeweben weist somit gegenüber den aus herkömmlichen Drahtgestricken hergestellten Filtern eine homogenere Verteilung des Porenvolumens und eine geringere Anfälligkeit für Fehlstellenbildungen auf. Die Filterwirkung ist daher wesentlich verbessert, so dass grundsätzlich kleinere Filter mit geringeren Bauraumanforderungen zum Einsatz kommen können. Da auf übliche Pressformen zurückgegriffen werden kann, ist auch eine kostengünstige Herstellung des erfindungsgemäßen Filters gewährleistet.
- In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filters weisen die Metalldrähte einen Drahtdurchmesser von etwa 0,4 mm bis 1,5 mm auf. Die Maschenweite des Metallgewebes kann etwa das Doppelte des Drahtdurchmessers betragen. In Abhängigkeit von dem gewählten Drahtdurchmesser liegt die Maschenweite vorzugsweise in einem Bereich von zwischen etwa 0,8 bis 4 mm. Mit einem derartig aufgebauten Filter wird eine gute Kühlwirkung für den austretenden Gasstrom sowie eine sichere Abscheidung von heißen Partikeln und anderen Treibstoffrückständen erreicht.
- Für das Metallgewebe können verschiedene Bindungsarten, d. h. Verkreuzungen von Kett- und Schussdrähten, eingesetzt werden. Bevorzugt weist das Metallgewebe eine Leinwandbindung oder eine der bekannten Körperbindungen auf.
- Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Gasgenerator zur Verwendung in einer Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuge, mit den Merkmalen der Ansprüche 10 oder 11, wobei der Gasgenerator einen Filter mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 3 zur Kühlung oder Reinigung des Gases von festen Partikeln umfasst sowie ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 12.
- Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Filters zur Verwendung in einem Gasgenerator für eine Sicherheitseinrichtung in Fahrzeugen bereit, welches die Verfahrensschritte gemäß den Ansprüchen 13 oder 15 umfasst sowie die Verwendung des Filters mit den Merkmalen nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
- Der aus einem Metallgewebe bereitgestellte Zuschnitt weist vorzugsweise ein Verhältnis der Länge zur Breite von mindestens 2:1 auf. Dadurch wird sichergestellt, dass die gewalzten und aufgewickelten Gewebebahnen beim Verpressen nicht abknicken und Fehlstellen oder Rissbildungen auftreten können.
- Die kalandrierte Gewebebahn wird vorzugsweise in Längsrichtung des Zuschnitts aufgewickelt und die so gebildete Rolle aus dem mehrlagigen Metallgewebe im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Zuschnitts verpresst.
- Auf diese Weise kann die Formfestigkeit des so erhaltenen Filters noch verbessert werden. Die Länge des Zuschnitts wird bevorzugt so gewählt, dass die Rolle aus dem mehrlagigen Metallgewebe nach dem Aufwickeln der Gewebebahn nur im Wesentlichen ganzzahlige Wicklungen aufweist und eine Überlappung der Gewebelagen vermieden wird. Anfang und Ende des Gewebezuschnitts liegen dabei vorzugsweise innerhalb eines Sektors der Rolle mit einem Mittelpunktswinkel von zwischen 5° und 30°. Auf diese Weise kann nach dem Verpressen ein Filter mit gleichmäßiger Umfangsdicke erhalten werden. Falls exzentrische Filterformen gewünscht sind, können aber auch gezielt Teilwicklungen mit einer vorbestimmten Überlappung der Gewebelagen vorgesehen werden.
- Nach dem Verpressen weist der Filter vorzugsweise ein Volumen auf, das etwa 50% oder mehr des Volumens der Rolle aus dem mehrlagigen Metallgewebe beträgt. Besonders bevorzugt liegt die Volumenreduzierung zwischen etwa 20 und 30%, d. h. das verpresste Metallgewebe nimmt etwa 70 bis 80% des Volumens der Rolle aus dem mehrlagigen Metallgewebe ein. Durch die Wahl der zum Verpressen aufgewendeten Presskraft kann die Steifigkeit des Filters und damit die Formfestigkeit gezielt eingestellt werden. Je nach Drahtdurchmesser und Maschenweite des Ausgangsgewebes können unterschiedliche Volumenreduzierungen erreicht werden.
- Die Rolle aus dem mehrlagigen Metallgewebe wird vorzugsweise mit einer konstanten Presskraft verpresst, so dass sich ein hohlzylindrischer Filter mit einheitlicher Verdichtung ergibt. Je nach den Anforderungen des Filters an die Gasdurchlässigkeit kann die Pressdichte aber auch lokal, über den Querschnitt des Filters, variieren. So kann die Pressdichte beispielsweise radial außenseitig höher sein als radial innenseitig, so dass ein in etwa hohlkegelförmiger Filter erhalten wird. Durch die Auswahl eines entsprechend geformten Pressstempels kann außerdem ein an einem Ende geschlossener, becherförmiger Filter erhalten werden.
- Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
-
1 die schematische Schnittansicht eines Gasgenerators mit einem erfindungsgemäßen Filter; -
2 das erfindungsgemäße Filter in einer Seitenansicht; -
3 das erfindungsgemäße Filter in einer Schnittansicht; -
4 das erfindungsgemäße Filter in einer Unteransicht; -
5 die Ansicht eines Maschengestrickfilters nach dem Stand der Technik; -
6 eine Schnittansicht des Filters aus5 ; -
7 die schematische Darstellung eines Zuschnitts aus einem Metallgewebe; -
8 die schematische Darstellung eines zu einer Rolle aufgewickelten mehrlagigen Metallgewebes; -
9 eine Variante der Darstellung von8 und -
10 die Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filters. - In
1 ist beispielhaft ein Rohrgasgenerator zum Aufblasen eines Beifahrergassacks (nicht gezeigt) dargestellt. Der Gasgenerator hat ein rohrförmiges Generatorgehäuse3 , in dem eine Treibstoff5 enthaltende Brennkammer7 ausgebildet ist. Stirnseitig ist das Gasgeneratorgehäuse3 durch zwei Deckel gasdicht verschlossen. In einem der Deckel9 ist eine in die Brennkammer7 ragende, langgestreckte Zündeinheit11 vorgesehen. Die Zündeinheit11 umfasst einen Zünder13 und eine dem Zünder nachgeordnete Verstärkerladung15 , die in einem Zündrohr17 angeordnet ist. - Am dem Deckel
9 gegenüberliegenden Ende des Generatorgehäuses3 ist ein als vormontierte Einheit ausgebildeter Filtereinsatz23 in das Generatorgehäuse3 eingeschoben. Der Filtereinsatz23 hat ein Außengehäuse mit zwei gegenüberliegenden, topfartig geformten Stirnwänden25 ,27 . Die innenliegende Stirnwand25 begrenzt die Brennkammer7 . Durchtrittsöffnungen29 in der Stirnwand25 gestatten den Durchtritt von aus dem Treibstoff5 erzeugten Gas. Ein gasdurchlässiger Stützring33 ist mit seinen axialen Enden in die topfförmigen Stirnwände25 ,27 gesteckt, so dass er die Stirnwände25 ,27 miteinander verbindet. Ein rohrförmiger Filter35 liegt innenseitig am Stützring33 an. Mehrere am Umfang des Generatorgehäuses3 im Bereich des Filtereinsatzes23 verteilte Austrittsöffnungen39 leiten im Aktivierungsfall das aus dem Treibstoff5 erzeugte Gas über den Filter35 und die Austrittsöffnungen39 in den Gassack ein. - Die Anordnung des erfindungsgemäßen Filters
35 im Gasgenerator ist nicht auf die hier gezeigte Ausführungsform beschränkt. Der Filter kann beispielsweise auch in der Brennkammer7 angeordnet sein und innenseitig am Generatorgehäuse3 anliegen. Des Weiteren ist es möglich, den Filter in einem separaten Filtergehäuse unterzubringen. Bei topfförmigen Gasgeneratoren für die Fahrerseite kann der Filter die Brennkammer7 ringförmig umgeben. Diese Ausführungen sind im Stand der Technik bekannt und sollen hier nicht näher erläutert werden. - Die
2 bis4 zeigen den erfindungsgemäßen Filter35 , der aus mehreren Lagen eines Metallgewebes40 gebildet ist, welches aus miteinander verwobenen Metalldrähten41 ,42 besteht. Das Metallgewebe ist kalandriert bzw. festgewalzt, um die Relativbewegung der Metalldrähte zueinander einzuschränken, zu einer Rolle gewickelt und anschließend verpresst. Typischerweise weisen die Metalldrähte41 ,42 einen Drahtdurchmesser von etwa 0,4 mm bis 1,5 mm auf. Die Maschenweite des Metallgewebes beträgt etwa 0,8 mm bis 4 mm. Vorteilhafterweise entspricht die Maschenweite etwa dem Doppelten des Drahtdurchmessers. - Das Metallgewebe
40 weist bei der hier dargestellten Ausführungsform eine einfache Leinwandbindung auf. Es können jedoch auch andere Bindungsarten, wie beispielsweise eine Panamabindung als Sonderform einer Leinwandbindung oder eine der Körperbindungen zur Anwendung kommen. - Das Kalandrieren des Metallgewebes führt zu einer Abflachung der Metalldrähte an den jeweiligen Knickstellen der Drähte, an denen sich die Kett- und Schussfäden bzw. -drähte des Gewebes kreuzen. Diese Abflachung bewirkt, dass sich die einzelnen Gewebelagen besser gegeneinander verschieben lassen und daher beim Verpressen eine dichtere Packung erzeugt werden kann. Die Abflachung der Metalldrähte ist insbesondere in der Ansicht gemäß
2 zu erkennen. Der Aufbau des Filters aus mehreren Gewebelagen kann sowohl der Schnittansicht in3 sowie der Draufsicht auf die Unterseite des Filters35 von4 entnommen werden. In diesen Figuren können die im Wesentlichen horizontal verlaufenden Drähte41 jeweils einer Gewebelage zugeordnet werden. Es ist auch zu erkennen, dass durch das Verpressen der Abstand der in vertikaler bzw. axialer Richtung verlaufenden Drähte42 , die in der Schnittansicht von3 als nahezu quer geschnittene Drähte gezeigt sind, bezogen auf das Ausgangsgewebe im wesentlichen beibehalten wird. Damit kann auch im verpressten Filter die Maschenweite und der Drahtdurchmesser bestimmt werden. Das Verdichten des Ausgangsgewebes erfolgt nahezu ausschließlich durch eine Reduzierung der Maschenweite der quer zur Pressrichtung liegenden Drähte41 , die in der Schnittansicht der3 spiralförmig in horizontaler Richtung verlaufen. Beim Verpressen kippen die vertikal verlaufenden Drähte42 in Höhe eines horizontal verlaufenden Drahtes41 alle in eine Richtung. Diese Kippbewegung kann aber über die gesamte Höhe des Filters, in Pressrichtung, in unterschiedlichen Richtungen erfolgen. Durch eine am Pressstempel der Pressform (nicht gezeigt) eingeleitete Drehbewegung kann das Kippen der vertikalen Drähte42 über die gesamte Höhe des Filters vereinheitlicht werden. Damit wird die Homogenität des Porenvolumens weiter verbessert. - Die
5 und6 zeigen zum Vergleich die Seitenansicht bzw. Schnittansicht eines herkömmlichen Maschengestrickfilters. Insbesondere lassen sich an diesen Darstellungen die unregelmäßige Anordnung der Metalldrähte sowie die weitgehend inhomogene Verteilung des Porenvolumens erkennen, die auf das Fehlen einer periodischen Struktur im verpressten Filter zurückgeht. Des Weiteren zeigen die Darstellungen das Auftreten von Fehlstellen wie Spaltbildungen und große eingeschlossene Hohlräume, die nicht von Fluid durchströmt werden und daher auch nicht zur Filterwirkung beitragen können. - Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Filters
35 wird zunächst ein Zuschnitt aus einem Metallgewebe40 bereitgestellt, wie er schematisch als Ausschnitt in7 gezeigt ist. Das Metallgewebe besteht aus miteinander verwobenen Metallfäden bzw. -drähten41 ,42 , die bei der hier dargestellten Ausführungsform in einer Leinwandbindung vorliegen. Die später in Pressrichtung verlaufenden vertikalen Metalldrähte sind in7 mit dem Bezugszeichen42 bezeichnet, während die im verpressten Filter im Wesentlichen horizontal, also senkrecht zur Pressrichtung, verlaufenden Drähte mit dem Bezugszeichen41 versehen sind. Das Verhältnis von Länge l zu Breite b des Zuschnitts ist vorzugsweise größer als 2:1, damit das Metallgewebe beim Verpressen nicht abknickt und Fehlstellen auftreten. - Der Zuschnitt aus dem Metallgewebe wird anschließend in einem Kalander festgewalzt, so dass eine kalandrierte Gewebebahn entsteht. In der kalandrierten Gewebebahn sind die Metalldrähte
41 ,42 an den Kreuzungsstellen von Kette und Schuss des Gewebes abgeflacht. Das Festwalzen fixiert außerdem die Lage der Metalldrähte41 ,42 relativ zueinander, so dass beim späteren Verpressen möglichst großflächige Strukturen innerhalb der einzelnen Gewebelagen zusammengeschoben werden. Außerdem können sich die einzelnen Gewebelagen besser gegeneinander verschieben und so in eine dichtere Packung überführt werden. - Nach dem Festwalzen wird die kalandrierte Gewebebahn zu einer Rolle
43 aus einem mehrlagigen Metallgewebe aufgewickelt (8 ). Das Aufwickeln erfolgt in Längsrichtung des Zuschnitts, d. h. also in Richtung der im Wesentlichen horizontal verlaufenden Metalldrähte41 , so dass sich eine im wesentlichen spiralförmige Anordnung der Gewebelagen ergibt, die schematisch in8 dargestellt ist. Die Gewebelagen sind darin mit den Bezugszeichen44 ,45 und46 bezeichnet. Die Anzahl der gezeigten Gewebelagen dient jedoch nur zur Veranschaulichung der Erfindung und soll nicht einschränkend verstanden werden. Die Länge des Zuschnitts wurde so gewählt, dass die spiralförmig angeordneten Gewebelagen44 ,45 ,46 einen Wickelkörper mit einer ganzzahligen Anzahl von Wicklungen ergeben, wodurch eine Überlappung der Gewebelagen vermieden wird. Die freien Enden des Gewebezuschnitts liegen dabei vorzugsweise innerhalb eines Sektors der Rolle43 mit einem Mittelpunktswinkel α von zwischen 5 und 30°. Auf diese Weise kann nach dem Verpressen ein Filter mit gleichmäßiger Umfangsdicke erhalten werden. - Zur Herstellung exzentrischer Filterformen können aber auch gezielt Teilwicklungen mit einer vorbestimmten Überlappung der Gewebelagen
44 ,45 ,46 vorgesehen werden. Eine derartige Variante ist schematisch in9 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform liegen sich die freien Enden des Gewebezuschnitts in der Rolle43 in etwa gegenüber, so daß ein hohlzylindrischer Wickelkörper entsteht, dessen Wandstärke V in einem Segment des Wickelkörpers kleiner ist als die Wandstärke W in dem verbleibenden, gegenüberliegenden Segment. Die beiden Segmente des Wickelkörpers sind dabei durch einen gedachten Schnitt entlang einer Linie A gebildet, die durch die freien Enden des Gewebezuschnitts definiert ist. Mit einem aus dem so gebildeten Wickelkörper erhältlichen exzentrischen Filter kann das Strömungsverhalten des aus dem Treibstoff freigesetzten Gases und die Kühlwirkung des Filters gezielt beeinflusst werden. - Im nächsten Schritt wird die Rolle
43 aus dem mehrlagigen Metallgewebe in einer herkömmlichen Pressform unter Bildung eines hohlzylindrischen Filters35 verpresst. Das Verpressen erfolgt vorzugsweise in Richtung der vertikal verlaufenden Metalldrähte42 des Metallgewebes40 , so dass im Wesentlichen die Maschenweite zwischen den horizontal verlaufenden Metalldrähten41 reduziert wird. Die durch das Verpressen erreichbare Volumenreduktion beträgt bis zu etwa 50% des Volumens der Rolle aus dem mehrlagigen Metallgewebe, vorzugsweise zwischen etwa 20 und 30% und ganz besonders bevorzugt etwa 25%. - Durch Anwendung unterschiedlich geformter Pressstempel, kann eine lokal unterschiedlich verteilte Pressdichte eingestellt werden. Beispielsweise kann ein Pressstempel mit einer Stempelfläche verwendet werden, die eine oder mehrere radial einwärts zurückspringende Stufen aufweist, so dass die Pressdichte radial innenseitig kleiner ist als radial außenseitig und ein im wesentlichen kegelförmiger Filter erhalten wird. Ein Beispiel für eine derartige Ausführungsform ist in
10 gezeigt, bei dem ein radial innenliegender Filterabschnitt47 eine geringere Verdichtung aufweist als der radial außenliegende Abschnitt48 des Filters. Bei Verwendung eines Pressstempels, dessen Stempelfläche einen Innenkonus aufweist, kann ein im Wesentlichen becherförmiger Filter mit einem zugeformten Endabschnitt erhalten werden. - Die Filterwirkung eines aus einem kalandrierten Metallgewebe hergestellten Filters im Vergleich zu einem herkömmlichen Maschengestrickfilter wurde durch Abbrandversuche in einem Standard-Gasgenerator untersucht. Die Masse der untersuchten Filter betrug im Mittel etwa 38 g. Die Form und das Volumen des Filters aus kalandriertem Metallgewebe und des herkömmlichen Maschengestrickfilters waren aufgrund der Verwendung gleicher Pressformen identisch.
- Die Ergebnisse zur Untersuchung der Filterwirkung im Standard-Gasgenerator sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben.
Filter aus Gestrick Filter aus Gewebe Änderung [%] Tankwash Mittelwert [g] 0.53 0.36 –32 Partikelmenge [g/m3] 0.21 0.09 –57 Berechnete mittl. Austrittstemperatur [°C] 561 450 –20 Schmutz aus Differenz [g] 1.33 0.17 –88 - Zur Bestimmung des Tankwash-Mittelwerts wurde der Standard-Gasgenerator in einer geschlossenen Kanne beschossen. Nach dem Beschuss des Gasgenerators wurden die beim Abbrand freigesetzten löslichen und unlöslichen Rückstände aus der Kanne ausgewaschen, gesammelt und ausgewogen. Durch den Beschuss mehrerer Gasgeneratoren in der geschlossenen Kanne und Mittelwertbildung werden die Schwankungen der Einzelergebnisse ausgeglichen.
- Die Messung der Partikelmenge stellt die Auslösung des Gasgenerators im Fahrzeug nach. Der Standard-Gasgenerator wurde zu diesem Zweck in einer geschlossenen Messkammer ausgelöst, deren Volumen etwa dem Volumen des Innenraums eines Fahrzeugs entspricht. Innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Auslösen des Gasgenerators wurde die Luft aus der Messkammer abgesaugt und die in der Luft enthaltenen Partikel auf einem Feinfilter gesammelt. Das Auswägen des Feinfilters ergab die Partikelmenge, die auf die Volumeneinheit bezogen ein Maß für eine Rückhaltewirkung des Filters im Standard-Gasgenerator darstellt. Der in der Tabelle angegebene Wert für den „Schmutz aus Differenz” wurde durch eine Ermittlung der Massebilanz für den Standard-Gasgenerator vor und nach der Auslösung gemäß der folgenden Gleichung bestimmt:
S = MO – MTS·YTS – M1 - Die in der obigen Tabelle zusammengestellten Ergebnisse zeigen, dass das aus Metallgewebe hergestellte erfindungsgemäße Filter eine wesentlich verbesserte Filterwirkung aufweist. Bei gleichbleibender Filterwirkung ist daher eine Reduzierung der Filtermasse um etwa 30% möglich. Neben der Einsparung von Materialkosten kann somit auch der für den Filter notwendige Bauraum verkleinert werden.
Claims (23)
- Filter (
35 ) zur Verwendung in einem Gasgenerator für eine Sicherheitseinrichtung in Fahrzeugen, bestehend aus mehreren Lagen aus einem aus miteinander verwobenen Metalldrähten (41 ,42 ) bestehenden Metallgewebe (40 ), wobei das Metallgewebe (40 ) zu einer Rolle gewickelt und verpresst ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgewebe (40 ) an den Kreuzungsstellen von Kette und Schuss durch Festwalzen in einem Kalander abgeflacht ist und dass das mehrlagige Metallgewebe (40 ) in der Rolle spiralförmig mehrlagig angeordnet ist, wobei sich die freien Enden der kalandrierten Lagen in der Rolle nicht überlappen sowie innerhalb eines Sektors mit einem Mittelpunktswinkel α von zwischen 5° und 30° liegen. - Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (
35 ) eine gleichmäßige Umfangsdicke aufweist. - Filter (
35 ) zur Verwendung in einem Gasgenerator für eine Sicherheitseinrichtung in Fahrzeugen, bestehend aus mehreren Lagen aus einem aus miteinander verwobenen Metalldrähten (41 ,42 ) bestehenden Metallgewebe (40 ), wobei das Metallgewebe (40 ) zu einer Rolle gewickelt und verpresst ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgewebe (40 ) an den Kreuzungsstellen von Kette und Schuss durch Festwalzen in einem Kalander abgeflacht ist und dass die Rolle einen hohlzylindrischen Wickelkörper bildet, der in einem Segment eine Wandstärke (V) aufweist, die kleiner ist als eine Wandstärke (W) in einem verbleibenden, dem Segment gegenüberliegenden Bereich des Wickelkörpers. - Filter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (
35 ) eine exzentrische Form aufweist. - Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalldrähte (
41 ,42 ) einen Drahtdurchmesser von etwa 0,4 mm bis 1,5 mm aufweisen. - Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgewebe (
40 ) eine Maschenweite aufweist, die etwa das Doppelte des Drahtdurchmessers beträgt. - Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgewebe (
40 ) eine Maschenweite von etwa 0,8 mm bis 4 mm aufweist. - Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgewebe (
40 ) eine Leinwandbindung oder eine Körperbindung aufweist. - Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter rohrförmig gebildet ist und ein geschlossenes Ende aufweist.
- Gasgenerator zur Verwendung in einer Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuge, mit einer Brennkammer (
7 ), die einen Treibstoff (5 ) zur Erzeugung eines heißen Gases enthält, und einem der Brennkammer zugeordneten Filter (35 ) zur Kühlung oder Reinigung des Gases von festen Partikeln, wobei der Filter (35 ) aus mehreren Lagen eines aus miteinander verwobenen Metalldrähten (41 ,42 ) bestehenden Metallgewebes (40 ) gebildet ist, wobei das Metallgewebe (40 ) zu einer Rolle gewickelt und verpresst ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgewebe (40 ) an den Kreuzungsstellen von Kette und Schuss durch Festwalzen in einem Kalander abgeflacht ist und dass das mehrlagige Metallgewebe (40 ) in der Rolle spiralförmig mehrlagig angeordnet ist, wobei sich die freien Enden der kalandrierten Lagen in der Rolle nicht überlappen sowie innerhalb eines Sektors mit einem Mittelpunktswinkel α von zwischen 5° und 30° liegen. - Gasgenerator zur Verwendung in einer Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuge, mit einer Brennkammer (
7 ), die einen Treibstoff (5 ) zur Erzeugung eines heißen Gases enthält, und einem der Brennkammer (7 ) zugeordneten Filter (35 ) zur Kühlung oder Reinigung des Gases von festen Partikeln, wobei der Filter (35 ) aus mehreren Lagen eines aus miteinander verwobenen Metalldrähten (41 ,42 ) bestehenden Metallgewebes (40 ) gebildet ist, wobei das Metallgewebe (40 ) zu einer Rolle gewickelt und verpresst ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgewebe (40 ) an den Kreuzungsstellen von Kette und Schuss durch Festwalzen in einem Kalander abgeflacht ist und dass die Rolle einen hohlzylindrischen Wickelkörper bildet, der in einem Segment eine Wandstärke (V) aufweist, die kleiner ist als eine Wandstärke (W) in einem verbleibenden, dem Segment gegenüberliegenden Bereich des Wickelkörpers. - Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem mit einem von einem Gasgenerator aufblasbaren Gassack, wobei der Gasgenerator einen Filter (
35 ) aufweist, der nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist. - Verfahren zur Herstellung eines Filters (
35 ) zur Verwendung in einem Gasgenerator für eine Sicherheitseinrichtung in Fahrzeugen, welches die folgenden Schritte umfasst: – Bereitstellen eines Zuschnitts aus einem Metallgewebe (40 ); – Festwalzen des Zuschnitts in einem Kalander, so dass an den Kreuzungsstellen von Kette und Schuss das Metallgewebe (40 ) abgeflacht ist; – Aufwickeln des kalandrierten Metallgewebes (40 ) zu einer spiralförmigen, mehrlagigen Rolle, wobei sich die freien Enden des kalandrierten Metallgewebes (40 ) in der Rolle nicht überlappen und innerhalb eines Sektors mit einem Mittelpunktswinkel α von zwischen 5° und 30° liegen; – Verpressen der Rolle aus dem mehrlagigen Metallgewebe (40 ) unter Bildung des Filters (35 ). - Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrlagige Metallgewebe (
40 ) eine im Wesentlichen ganzzahlige Anzahl von Wicklungen aufweist. - Verfahren zur Herstellung eines Filters (
35 ) zur Verwendung in einem Gasgenerator für eine Sicherheitseinrichtung in Fahrzeugen, welches die folgenden Schritte umfasst: – Bereitstellen eines Zuschnitts aus einem Metallgewebe (40 ); – Festwalzen des Zuschnitts in einem Kalander, sodass an den Kreuzungsstellen von Kette und Schuss das Metallgewebe (40 ) abgeflacht ist; – Aufwickeln des kalandrierten Metallgewebes (40 ) zu einer spiralförmigen, mehrlagigen Rolle, so dass die Rolle einen hohlzylindrischen Wickelkörper bildet, der in einem Segment eine Wandstärke (V) aufweist, die kleiner ist als eine Wandstärke (W) in einem verbleibenden, dem Segment gegenüberliegenden Bereich des Wickelkörpers; – Verpressen der Rolle aus dem mehrlagigen Metallgewebe (40 ) unter Bildung des Filters (35 ). - Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschnitt ein Verhältnis von Länge (l) zu Breite (b) von mindestens 2:1 aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrlagige Metallgewebe (
40 ) eine im Wesentlichen ganzzahlige Anzahl von Wicklungen aufweist. - Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallgewebe (
40 ) in Längsrichtung des Zuschnitts aufgewickelt und die Rolle aus dem mehrlagigen Metallgewebe (40 ) im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung des Zuschnitts verpresst wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter (
35 ) nach dem Verpressen ein Volumen aufweist, das etwa 50% oder mehr des Volumens der Rolle aus dem mehrlagigen Metallgewebe (40 ) beträgt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Filters (
35 ) nach dem Verpressen zwischen etwa 70 und 80%, vorzugsweise etwa 75%, des Volumens der Rolle aus dem mehrlagigen Metallgewebe (40 ) beträgt. - Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpressen der Rolle aus dem mehrlagigen Metallgewebe (
40 ) mit einer lokal unterschiedlich verteilten Pressdichte erfolgt. - Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Pressdichte radial außenseitig größer ist als radial innenseitig.
- Verwendung des Filters (
35 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einem Gasgenerator für ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem.
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