DE112005000325B4 - Filterelement und Herstellungsverfahren für dasselbe - Google Patents
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Abstract
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filterelement, welches einen zylinderförmigen Körper umfasst, der durch Wickeln eines Drahts ausgebildet ist, und ein Verfahren zur Herstellung des Filterelements.
- STAND DER TECHNIK
- Allgemein ist ein Fahrzeug mit einem Airbagsystem ausgerüstet, bei welchem ein Gas als ein Ergebnis einer plötzlichen Abbremsung des Fahrzeugs, welche durch einen Zusammenstoß etc. verursacht wird, in einem kurzen Zeitintervall in einen Sack freigegeben wird, um den Sack aufzuweiten. Das Airbagsystem weist einen Gasgenerator mit einer Funktion zum Freigeben des Gases in einem kurzen Zeitintervall und einen Sack auf, welcher durch das Gas aufgeweitet wird, das von dem Gasgenerator freigegeben wird, um einen Insassen zu schützen. Der Gasgenerator ist mit einer Zündeinrichtung zum Erzeugen von Hitze, einem gaserzeugenden Mittel, welches durch die Hitze der Zündeinrichtung explosiv verbrannt wird, um das Gas zu erzeugen, und einem Gasgeneratorfilter zum Filtern und Abkühlen des erzeugten Gases versehen. Als der Gasgeneratorfilter wird hauptsächlich ein drahtgewickelter Filter verwendet (siehe beispielsweise offengelegte
japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002-306914 - Der Draht wird üblicherweise durch Kreuzwickeln verwebt. Insbesondere wird ein Zuführführungswerkzeug für den Draht entlang der axialen Richtung einer zylinderförmigen Vorrichtung, welche sich in einer Richtung dreht, während der Draht auf die äußere Umfangsoberfläche gewickelt wird, hin- und herbewegt, wodurch der Draht auf die Vorrichtung mit einem festen Wicklungswinkel bezüglich der axialen Richtung der Vorrichtung kreuzgewickelt wird. Das Kreuzwickeln bedeutet, dass der Draht gewickelt wird, während ein gleichförmiger Zwischenraum (Ganghöhe) zwischen den Drähten vorgesehen ist, um Maschen auszubilden.
- Die folgende Erläuterung stellt mehr Einzelheiten zur Verfügung. Wie in
11 gezeigt, wird ein Draht6 auf die Vorrichtung gewickelt, während er gleichförmig von einem Wicklungsendabschnitt L11 zu dem anderen Wicklungsendabschnitt L12 in der axialen Richtung der Vorrichtung zugeführt wird. In11 dreht sich die Vorrichtung während der Zeit, bis der Draht6 an dem anderen Wicklungsendabschnitt L12 von einem Wicklungsendabschnitt L11 ankommt, im Wesentlichen um eineinhalb Drehungen. Zu diesem Zeitpunkt entspricht, falls eine Position, bei welcher der Draht6 in einem Wicklungsendabschnitt L11 beginnt gewickelt zu werden, als der Startpunkt A10 in der Umfangsrichtung der Vorrichtung bezeichnet wird, eine Position, an welcher der Draht6 an dem anderen Wicklungsendabschnitt L12 ankommt, nämlich ein Wendepunkt B11, einer Position, bei welcher sich die Vorrichtung um einen vorherbestimmten Winkel (in11 zwei Grad) von der Position weitergedreht hat, bei welcher sich die Vorrichtung um 180 Grad von dem Startpunkt A10 gedreht hat. - Wenn der Draht
6 an dem Wendepunkt B11 ankommt, wird die Zuführrichtung (Changierrichtung) des Drahts6 umgekehrt. Sukzessiv wird der Draht6 auf dieselbe Weise, wie sie oben beschrieben worden ist, von dem anderen Wicklungsendabschnitt L12 zu einem Wicklungsendabschnitt L11 gewickelt und kommt an einem Wendepunkt A12 eines Wicklungsendabschnitts L11 an. Dieser Wendepunkt A12 entspricht einer Position, bei welcher sich die Vorrichtung um einen vorherbestimmten Winkel (in11 zwei Grad) von der Position weitergedreht hat, bei welcher sich die Vorrichtung um 180 Grad von dem Wendepunkt B11 gedreht hat, und zwar eine Position, bei welcher sich die Vorrichtung um 4 Grad von dem Startpunkt A10 gedreht hat. Eine Entfernung zwischen dem Startpunkt A10 und dem Wendepunkt A12 in der Umfangsrichtung der Vorrichtung wird ein Verschiebungsbetrag genannt. - Aufgrund der Umkehrung der Changierrichtung überschneiden sich die Drähte
6 , welche auf die Vorrichtung gewickelt werden, gegenseitig. Als nächstes wird, wie in11 durch eine gestrichelte Linie angezeigt ist, der Draht6 weiter auf die gleiche Weise wie oben beschrieben gewickelt. Indem der oben beschriebene Vorgang wiederholt wird, wird eine erste Musterschicht mit gleichförmigen Maschen über die gesamte äußere Umfangsoberfläche der Vorrichtung ausgebildet. Durch das wiederholte Wickeln des Drahts6 , begleitet von der Umkehrung der Changierrichtung, wird eine Mehrzahl von Musterschichten ausgebildet. Als ein Ergebnis werden die Musterschichten geschichtet, um einen zylinderförmigen Körper auszubilden. - An einer Stelle, welche in
11 mit einer gestrichelten Linie umgeben ist, geht, wie in12(a) gezeigt, ein Draht6b über einen Draht6a , welcher an der Innenseite des drahtgewickelten Filters angeordnet ist. In der Nähe der Überschneidungsstelle des Drahts6a und des Drahts6b geht ein Draht6c über den Draht6b . Zu diesem Zeitpunkt wird, da eine Spannung auf den Draht6b in der Umfangsrichtung der Vorrichtung ausgeübt wird, und zwar in der Rechts-Links-Richtung in12(a) , zum Zeitpunkt des Wickelns der Draht6c von dem Draht6b angehoben und driftet geringfügig zur Außenseite des drahtgewickelten Filters. Als eine Folge ist die Dicke der Überschneidungsstelle des Drahts6b und des Drahts6c , welche in einem idealen Zustand gleich zwei Mal der Dicke t des Drahts6 ist, wie in12(b) gezeigt, tatsächlich ein wenig größer als zwei Mal die Dicke t des Drahts6 , da der Draht6c durch den Draht6b um eine Höhe α angehoben wird. - Wie in
13 mit gestrichelten Linien1 gezeigt ist, konzentrieren sich die Stellen, bei welchen der Draht6 zu der Außenseite des drahtgewickelten Filters driftet, im Wesentlichen auf vorherbestimmten Bezugslinien O und P, welche sich in Richtungen senkrecht zu der Achse des drahtgewickelten Filters erstrecken. Die Höhe α summiert sich, wenn eine Musterschicht8 geschichtet wird. Daher nimmt die Drift des Drahts6 zu, wenn die Anzahl von Schichtungen der Musterschicht8 zunimmt. Andererseits driftet der Draht6 an anderen Stellen als den Bezugslinien O und P. beispielsweise in einem Zwischenabschnitt zwischen der Bezugslinie O und der Bezugslinie P oder in der Umgebung der Wicklungsendabschnitte L11 und L12, nicht. Demzufolge tritt das Driften des Drahts6 auf der äußeren Umfangsoberfläche des drahtgewickelten Filters merklich auf, und somit wird eine Welligkeit ausgebildet. - Um die Leistung des Gasgenerators sicherzustellen, ist es nötig, einen Zwischenraum größer als eine vorherbestimmte Größe zwischen einem Gasgeneratorgehäuse und dem Filter zu bilden. Wenn jedoch der drahtgewickelte Filter verwendet wird, wird der Zwischenraum zwischen dem Gehäuse und dem drahtgewickelten Filter durch die oben erwähnte Welligkeit verringert, was ein Problem einer verringerten Gasgeneratorleistung darstellt. Das Auftreten von Welligkeit kann durch eine Anpassung beschränkt werden, so dass der Changierungsbetrag des Drahts
6 verringert wird, der Verschiebungsbetrag vergrößert wird oder die Anzahl von Wicklungen des Drahts6 verringert wird; jedoch verringert eine derartige Anpassung die Leistung des drahtgewickelten Filters. Daher ist es schwierig, das Auftreten von Welligkeit zu beschränken, während die Leistung des drahtgewickelten Filters sichergestellt wird. - Die
US 5 702 494 A beschreibt ein Filterelement zum Filtern und Abkühlen von Gas für einen Airbag. Zur Herstellung des Filterelements wird ein Draht schraubenförmig um ein Rohr gewickelt, um mehrere Schichten in Maschenform zu bilden. - Die
JP 2001-171 472 A - OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
- Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Filterelement zur Verfügung zu stellen, welches in der Lage ist zu verhindern, dass eine Welligkeit an der äußeren Umfangsoberfläche desselben auftritt, und ein Verfahren zur Herstellung des Filterelements zur Verfügung zu stellen.
- MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABEN
- Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Filterelement zur Verfügung gestellt, welches einen zylinderförmigen Körper, der gebildet wird, indem dort ein Draht gewickelt wird, zum Filtern und Abkühlen eines Gases, indem dem Gas erlaubt wird, von innen nach außen in der radialen Richtung durchzugehen, umfasst. Der zylinderförmige Körper wird ausgebildet, indem eine Mehrzahl von Musterschichten in der radialen Richtung geschichtet wird. Die Musterschicht wird in eine Maschenform ausgebildet, indem der Draht zwischen einem Wicklungsendabschnitt und einem anderen Wicklungsendabschnitt in der axialen Richtung des zylinderförmigen Körpers changiert wird, während die Changierrichtung des Drahts in einem Wicklungsendabschnitt und in dem anderen Wicklungsendabschnitt umgekehrt wird. In dem anderen Wicklungsendabschnitt sind eine Mehrzahl von Umkehrpositionen festgelegt, um die Changierrichtung des Drahts umzukehren, und die kürzeste Entfernung in der Umfangsrichtung zwischen einer ersten Umkehrposition der Mehrzahl von Umkehrpositionen und einer zweiten Umkehrposition, bei welcher die Changierrichtung umgekehrt wird, unmittelbar nachdem sie bei der ersten Umkehrposition umgekehrt wird, ist länger als die kürzeste Entfernung in der Umfangsrichtung zwischen der ersten Umkehrposition und einer dritten Umkehrposition, welche am nächsten an der ersten Umkehrposition angeordnet ist.
- Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Filterelements, welches einen zylinderförmigen Körper umfasst, der durch Wickeln eines Drahts ausgebildet wird, zur Verfügung gestellt. Das Verfahren umfasst einen Schritt einer Ausbildung einer Musterschicht mit einer Maschenform auf der äußeren Umfangsoberfläche eines Schaftelements durch Wickeln des Drahts auf die äußere Umfangsoberfläche des Schaftelements und eine Schichtung der Musterschicht in mehrfachen Anzahlen in der radialen Richtung des Schaftelements. Bei diesem Schritt wird die Musterschicht ausgebildet, indem der Draht in einem Wicklungsendabschnitt und einem anderen Wicklungsendabschnitt in der axialen Richtung des Schaftelements changiert wird, während die Changierrichtung des Drahts zwischen einem Wicklungsendabschnitt und dem anderen Wicklungsendabschnitt umgekehrt wird, und auch sind in dem anderen Wicklungsendabschnitt eine Mehrzahl von Umkehrpositionen festgelegt, um die Changierrichtung des Drahts umzukehren. Weiterhin wird bei diesem Schritt der Draht so gewickelt, dass die kürzeste Entfernung in der Umfangsrichtung zwischen einer ersten Umkehrposition der Mehrzahl von Umkehrpositionen und einer zweiten Umkehrposition, an welcher die Changierrichtung umgekehrt wird, unmittelbar nachdem sie an der ersten Umkehrposition umgekehrt wird, länger ist als die kürzeste Entfernung in der Umfangsrichtung zwischen der ersten Umkehrposition und einer dritten Umkehrposition, welche am nächsten an der ersten Umkehrposition angeordnet ist.
- KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
1 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Gasgenerator gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt; -
2(a) ist eine Perspektivansicht eines Filters, und2(b) ist eine teilweise vergrößerte Ansicht des Filters; -
3 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Wickeln eines Drahts; -
4 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Wickeln eines Drahts; -
5 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Wickeln eines Drahts; -
6 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Wickeln eines Drahts; -
7 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Wickeln eines Drahts; -
8(a) bis8(c) sind Querschnittsansichten, welche einen Teil einer Musterschicht zeigen; -
9 ist eine Ansicht, welche einen Überschneidungszustand von Drähten zeigt; -
10 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Wickeln eines Drahts gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel; -
11 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zum Wickeln eines Drahts gemäß einem Beispiel aus dem Stand der Technik; -
12(a) und12(b) sind Querschnittsansichten zur Erläuterung des Driftens eines Drahts; und -
13 ist eine schematische Ansicht, welche eine Musterschicht zeigt. - BESTE AUSFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNG
- Ein Ausführungsbeispiel eines Filterelements, welches in einem Gasgenerator eines Airbagsystems angebracht ist, und ein Verfahren zur Herstellung des Filterelements, welches die vorliegende Erfindung verkörpert, wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben werden.
- Wie in
1 gezeigt, ist in dem mittleren Abschnitt eines Gasgenerators10 eines (nicht gezeigten) Airbagsystems gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Zündeinrichtung11 zum Erreichen einer Zündung basierend auf einem von einem (nicht gezeigten) Sensor übermittelten Betriebssignal und ein brennbares Verbrennungsverbesserungsmittel12 angebracht. Das Verbrennungsverbesserungsmittel12 wird von der Zündeinrichtung11 entzündet, um bei der Erzeugung von Hitze mitzuhelfen. In dem äußeren Randabschnitt der Zündeinrichtung11 und des Verbrennungsverbesserungsmittels12 ist eine Kammer13 vorgesehen, in welche die von der Zündeinrichtung11 und dem Verbrennungsverbesserungsmittel12 erzeugte Hitze strömt. In der Kammer13 ist ein gaserzeugendes Mittel14 enthalten. - Das gaserzeugende Mittel wird durch die Hitze, welche durch den Betrieb der Zündeinrichtung
11 und des Verbrennungsverbesserungsmittels12 erzeugt wird, explosiv verbrannt, um eine große Menge von Gas zu erzeugen. Das erzeugte Gas wird einem (nicht gezeigten) Sack zugeführt, welcher an dem Airbagsystem zusammen mit dem Gasgenerator10 angebracht ist. - In dem Gasgenerator
10 ist ein Filter15 , welcher als ein Filterelement dient, so angebracht, dass er die Kammer13 umgibt. Der Filter15 hat eine Abkühlfunktion eines Abkühlens des Hochtemperaturgases, welches von dem gaserzeugenden Mittel14 erzeugt wird, und eine Filterfunktion eines Filterns von Reststoffen, welche in dem Gas enthalten sind. In1 ist die Richtung, in welche das erzeugte Gas strömt, mit den Pfeilen angezeigt. - Wie in
2(a) und2(b) gezeigt, wird der Filter15 hergestellt, indem ein Draht16 , wie beispielsweise ein metallischer rechteckiger Draht oder runder Draht auf eine zylinderförmige Spule19 (siehe3 bis7 ) gewickelt wird, welche als ein Schaftelement dient, und dann wird durch Entfernen der Spule19 ein zylinderförmiger Körper15a mit Maschen gebildet. Das Hochtemperaturgas, welches von dem gaserzeugenden Mittel14 erzeugt wird, geht durch die Zwischenräume der Maschen des zylinderförmigen Körpers15a . Zu diesem Zeitpunkt wird das Gas abgekühlt, und es werden auch die in dem Gas enthaltenen Reststoffe gefiltert. Der drahtgewickelte zylinderförmige Körper15a gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet einen Walzdraht, welcher hauptsächlich aus Eisen zusammengesetzt ist, als den Draht16 , und wird in eine zylinderförmige Form mit einem Außendurchmesser von 60 mm und dem Innendurchmesser von 50 mm ausgebildet, indem der Draht16 auf die äußere Umfangsoberfläche der Spule19 in 500 Windungen gewickelt wird. - Wie in
2(a) und2(b) gezeigt, wird das Intervall zwischen Drähten16 zur Zeit des Wickelns als die Ganghöhe C bezeichnet, der Winkel, in welchem sich die kreuzenden Drähte16 gegenseitig überschneiden, wird als der Überschneidungswinkel γ bezeichnet, und die Wicklungsbreite des Drahts16 in der axialen Richtung des zylinderförmigen Körpers15a wird als die Wicklungsbreite L bezeichnet. - Als nächstes wird ein Verfahren zur Herstellung des Filters
15 unter Bezugnahme auf3 bis7 detailliert erläutert. - Wenn der zylinderförmige Körper
15a des Filters15 hergestellt wird, wird zuerst ein Draht16 von einem (nicht gezeigten) Zuführführungswerkzeug zugeführt, und dann wird das Anfangsende des Drahts16 in einem Wicklungsendabschnitt L1 in der axialen Richtung der Spule19 befestigt. Als nächstes wird das Zuführführungswerkzeug von einem Wicklungsendabschnitt L1 zu dem anderen Wicklungsendabschnitt L2 mit einer konstanten Geschwindigkeit entlang der axialen Richtung der Spule19 bewegt, welche sich in einer Richtung dreht, während der Draht16 von dem Zuführführungswerkzeug zugeführt wird. Dadurch wird, wie in3 gezeigt, der Draht16 so auf den Außenumfang der Spule19 gewickelt, dass er in einem vorherbestimmten Wicklungswinkel θ bezüglich der Umfangsrichtung der Spule19 geneigt ist. Im Folgenden wird „die axiale Bewegung des Drahts16'' , welche durch die Bewegung des Zuführführungswerkzeugs in der axialen Richtung der Spule19 bewirkt wird, als „der Vorschub des Drahts16'' oder „die Changierung des Drahts16'' bezeichnet. Auch wird eine Position, an welcher der Draht16 beginnt, gewickelt zu werden, in einem Wicklungsendabschnitt L1 als ein Startpunkt A0 bezeichnet. - Eine Position, an welcher der Draht
16 an dem anderen Wicklungsendabschnitt L2 in der Umfangsrichtung der Spule19 ankommt, nämlich ein erster Wendepunkt B1, entspricht einer Position, bei welcher sich die Spule19 um einen vorherbestimmten Winkel (bei diesem Ausführungsbeispiel ein Grad) von der Position weitergedreht hat, bei welcher sich die Spule19 um 90 Grad von dem Startpunkt A0 gedreht hat. Bei diesem Ausführungsbeispiel dreht sich während der Zeit, bis der Draht16 an dem anderen Wicklungsendabschnitt L2 von dem einen Wicklungsendabschnitt L1 ankommt und an einem Wicklungsendabschnitt L1 von dem anderen Wicklungsendabschnitt L2 ankommt, die Spule19 im Wesentlichen jedes Mal um eineinviertel Drehungen. Wie in4 gezeigt, wird die Vorschubrichtung (Changierrichtung) des Drahts16 , welcher von dem Zuführführungswerkzeug zugeführt wird, umgekehrt, wenn der Draht16 an dem ersten Wendepunkt B1 ankommt. Daher ist der erste Wendepunkt B1 eine Umkehrposition, bei welcher die Changierrichtung des Drahts16 umgekehrt wird. - Sukzessiv wird der Draht
16 auf dieselbe Weise wie oben beschrieben von dem anderen Wicklungsendabschnitt L2 zu einem Wicklungsendabschnitt L1 gewickelt. Zu diesem Zeitpunkt entspricht eine Position, an welcher der Draht16 an einem Wicklungsendabschnitt L1 ankommt, nämlich ein zweiter Wendepunkt A2, einer Position, bei welcher sich die Spule19 um einen vorherbestimmten Winkel (ein Grad bei diesem Ausführungsbeispiel) von der Position weitergedreht hat, bei welcher sich die Spule19 um 90 Grad von dem ersten Wendepunkt31 gedreht hat. Der zweite Wendepunkt A2 entspricht einer Position, bei welcher sich die Spule19 um 182 Grad von dem Startpunkt A0 gedreht hat, und der erste Wendepunkt B1 ist eine erste Umkehrposition. In4 ist der Draht16 von dem Startpunkt A0 zu dem ersten Wendepunkt31 , nämlich ein erster Draht16a , mit einer gestrichelten Linie gezeigt, und der Draht16 von dem ersten Wendepunkt31 zu dem zweiten Wendepunkt A2, nämlich ein zweiter Draht16b , ist mit einer durchgezogenen Linie gezeigt. - Nachdem der Draht
16 auf diese Weise auf die Spule19 gewickelt worden ist, überschneiden sich der erste Draht16a und der zweite Draht16b gegenseitig auf einer Bezugslinie F und einer Bezugslinie H, welche sich entlang der Umfangsrichtung der Spule19 erstrecken, und zwar in der Richtung senkrecht zu der Achse der Spule19 , wie in7 gezeigt ist. Wie in7 gezeigt ist, wird die Entfernung zwischen einem Wicklungsendabschnitt L1 und dem anderen Wicklungsendabschnitt L2 durch vier Bezugslinien F, G, H und J, welche sich in der Richtung senkrecht zu der Achse der Spule19 erstrecken, in fünf gleiche Teile geteilt. Die Bezugslinien F, G, H und J sind in der genannten Reihenfolge von einem Wicklungsendabschnitt L1 zu dem anderen Wicklungsendabschnitt L2 angeordnet. - Wie in
5 gezeigt, wird die Changierrichtung des Drahts16 umgekehrt, wenn der Draht16 an dem zweiten Wendepunkt A2 ankommt. Sukzessiv wird der Draht16 auf dieselbe Weise wie oben beschrieben von einem Wicklungsendabschnitt L1 zu dem anderen Wicklungsendabschnitt L2 gewickelt. Zu diesem Zeitpunkt entspricht eine Position, an welcher der Draht16 an dem anderen Wicklungsendabschnitt L2 ankommt, nämlich ein dritter Wendepunkt33 , einer Position, bei welcher sich die Spule19 um einen vorherbestimmten Winkel (ein Grad bei diesem Ausführungsbeispiel) von der Position weitergedreht hat, bei welcher sich die Spule19 um 90 Grad von dem zweiten Wendepunkt A2 gedreht hat. Das heißt, der dritte Wendepunkt B3 entspricht einer Position, bei welcher sich die Spule19 um 273 Grad von dem Startpunkt A0 gedreht hat. In5 sind der erste Draht16a und der zweite Draht16b mit einer gestrichelten Linie gezeigt, und der Draht16 von dem zweiten Wendepunkt A2 zu dem dritten Wendepunkt B3, nämlich ein dritter Draht16c , ist mit einer durchgezogenen Linie gezeigt. Nachdem der Draht16 auf diese Weise auf die Spule19 gewickelt worden ist, überschneiden sich der zweite Draht16b und der dritte Draht16c gegenseitig auf der Bezugslinie G und der Bezugslinie J, wie in7 gezeigt. - Dann wird, wie in
6 gezeigt, die Changierrichtung des Drahts16 umgekehrt, wenn der Draht16 an dem dritten Wendepunkt B3 ankommt. Sukzessiv wird der Draht16 auf dieselbe Weise wie oben beschrieben von dem anderen Wicklungsendabschnitt L2 zu einem Wicklungsendabschnitt L1 gewickelt. Zu diesem Zeitpunkt entspricht eine Position, an welcher der Draht16 an einem Wicklungsendabschnitt L1 ankommt, nämlich ein vierter Wendepunkt A4, einer Position, bei welcher sich die Spule19 um einen vorherbestimmten Winkel (ein Grad bei diesem Ausführungsbeispiel) von der Position weitergedreht hat, bei welcher sich die Spule19 um 90 Grad von dem dritten Wendepunkt B3 gedreht hat. Das heißt, der vierte Wendepunkt A4 entspricht einer Position, bei welcher sich die Spule19 um 364 Grad (d. h. 4 Grad) von dem Startpunkt A0 gedreht hat, und der dritte Wendepunkt B3 ist eine zweite Umkehrposition. In6 sind der erste Draht16a , der zweite Draht16b und der dritte Draht16c mit einer gestrichelten Linie gezeigt, und der Draht16 von dem dritten Wendepunkt B3 zu dem vierten Wendepunkt A4, nämlich ein vierter Draht16d ist mit einer durchgezogenen Linie gezeigt. Nachdem der Draht16 auf diese Weise auf die Spule19 gewickelt worden ist, überschneiden sich der vierte Draht16d und der erste Draht16a gegenseitig auf der Bezugslinie G und der Bezugslinie J, und der vierte Draht16d und der dritte Draht16c überschneiden sich gegenseitig auf der Bezugslinie F und der Bezugslinie H, wie in7 gezeigt. - Dann wird, wie in
7 gezeigt, die Changierrichtung des Drahts16 umgekehrt, wenn der Draht16 an dem vierten Wendepunkt A4 ankommt. Sukzessiv wird der Draht16 auf dieselbe Weise wie oben beschrieben von einem Wicklungsendabschnitt L1 zu dem anderen Wicklungsendabschnitt L2 gewickelt. Zu diesem Zeitpunkt entspricht eine Position, an welcher der Draht16 an dem anderen Wicklungsendabschnitt L2 ankommt, nämlich ein fünfter Wendepunkt35 , einer Position, bei welcher sich die Spule19 um einen vorherbestimmten Winkel (ein Grad bei diesem Ausführungsbeispiel) von der Position weitergedreht hat, bei welcher sich die Spule19 um 90 Grad von dem vierten Wendepunkt A4 gedreht hat. Das heißt, der fünfte Wendepunkt B5 entspricht einer Position, bei welcher sich die Spule19 um 4 Grad von dem ersten Wendepunkt31 gedreht hat, und der fünfte Wendepunkt35 ist eine dritte Umkehrposition. In7 sind der erste Draht16a , der zweite Draht16b , der dritte Draht16c und der vierte Draht16d mit einer gestrichelten Linie gezeigt, und der Draht16 von dem vierten Wendepunkt A4 zu dem fünften Wendepunkt35 , nämlich ein fünfter Draht16e , ist mit einer durchgezogenen Linie gezeigt. - Zu diesem Zeitpunkt geht auf der Bezugslinie F der fünfte Draht
16e , welcher sich parallel zu dem ersten Draht16a erstreckt, über den zweiten Draht16b in der Umgebung der Stelle, an welcher der zweite Draht16b über den ersten Draht16a geht. Wie in8(a) gezeigt, wird daher, da eine Spannung auf den zweiten Draht16b in der Umfangsrichtung der Spule19 , nämlich in der Rechts-Links-Richtung in8(a) ausgeübt wird, der fünfte Draht16e über dem zweiten Draht16b von dem zweiten Draht16b angehoben und driftet über eine Höhe β zu der Außenseite in der radialen Richtung der Spule19 . Demzufolge wird die Dicke der Überschneidungsstelle des zweiten Drahts16b und des fünften Drahts16e größer als zwei Mal die Dicke t des Drahts16 . - Ähnlich geht ebenfalls auf der Bezugslinie G der fünfte Draht
16e , welcher sich parallel zu dem ersten Draht16a erstreckt, über den vierten Draht16d in der Umgebung der Stelle, an welcher der vierte Draht16d über den ersten Draht16a geht. Zu diesem Zeitpunkt wird, da eine Spannung auf den vierten Draht16d in der Umfangsrichtung der Spule19 ausgeübt wird, der fünfte Draht16e über dem vierten Draht16d von dem vierten Draht16d angehoben und driftet über eine Höhe β zu der Außenseite in der radialen Richtung der Spule19 . Demzufolge wird die Dicke der Überschneidungsstelle des vierten Drahts16d und des fünften Drahts16e größer als zwei Mal die Dicke t des Drahts16 . - Ähnlich wird ebenfalls auf der Bezugslinie H der fünfte Draht
16e von dem zweiten Draht16b an der Überschneidungsstelle des zweiten Drahts16b und des fünften Drahts16e angehoben und driftet über eine Höhe ß zu der Außenseite in der radialen Richtung der Spule19 . Demzufolge wird die Dicke der Überschneidungsstelle des zweiten Drahts16b und des fünften Drahts16e größer als zwei Mal die Dicke t des Drahts16 . Weiterhin wird ähnlich ebenfalls auf der Bezugslinie J der fünfte Draht16e von dem vierten Draht16d an der Überschneidungsstelle des vierten Drahts16d und des fünften Drahts16e angehoben und driftet über eine Höhe β zu der Außenseite in der radialen Richtung der Spule19 . Demzufolge wird die Dicke der Überschneidungsstelle des vierten Drahts16d und des fünften Drahts16e größer als zwei Mal die Dicke t des Drahts. - Anschließend wird durch eine Wiederholung einer derartigen Changierung des Drahts
16 und eine Umkehrung der Changierrichtung in den Wicklungsendabschnitten L1 und L2 eine Mehrzahl von Wendepunkten gleichförmig in den Wicklungsendabschnitten L1 und L2 vorgesehen, und eine erste Musterschicht mit gleichförmigen Maschen wird über die gesamte äußere Umfangsoberfläche der Spule19 ausgebildet. Die oben erwähnten Wendepunkte trennen sich um einen vorherbestimmten Winkel (vier Grad bei diesem Ausführungsbeispiel) in der Umfangsrichtung der Spule19 . Nachdem die erste Musterschicht ausgebildet worden ist, werden durch ein weiteres Wiederholen der Changierung des Drahts16 und der Umkehrung der Changierrichtung in den Wicklungsendabschnitten L1 und L2 eine zweite Musterschicht und nachfolgende Musterschichten nacheinander auf die erste Musterschicht geschichtet, wodurch der zylinderförmige Körper15a gebildet wird. Das heißt, Musterschichten werden nacheinander in der radialen Richtung der Spule19 geschichtet, wodurch der zylinderförmige Körper15a gebildet wird. Wenn das Wickeln des Drahts16 abgeschlossen ist, wird das (nicht gezeigte) hintere Ende des Drahts16 an der Musterschicht, beispielsweise durch Schweißen, befestigt. Als nächstes kann man, indem die Spule19 aus dem zylinderförmigen Körper15a herausgezogen wird, einen hohlen zylinderförmigen Körper15a erhalten. Das Anfangsende des Drahts16 , welches in einem Wicklungsendabschnitt L1 befestigt wird, wenn der Draht16 beginnt, auf die Spule19 gewickelt zu werden, wird von dem Draht16 abgeschnitten, welcher von dem Zuführführungswerkzeug zugeführt wird, wenn das Wickeln des Drahts abgeschlossen ist und wird an der Musterschicht befestigt, beispielsweise durch Schweißen. Anschließend wird eine Wärmebehandlung, wie beispielsweise Sintern, ausgeführt, um die Kontaktabschnitte der sich kreuzenden Drähte16 zu verbinden, wodurch der Filter15 hergestellt wird. - Die Dicke jeder Musterschicht des Filters
15 , welcher so hergestellt wird, ist auf den Bezugslinien F, G, H und J größer als ein Vielfaches der Dicke t des Drahts16 . Andererseits ist die Dicke einer Musterschicht an anderen Stellen als den Bezugslinien F, G, H und J gleich einem Vielfachen der Dicke t des Drahts16 . Das heißt, die Dicke der Musterschicht an den Stellen auf den Bezugslinien F, G, H und J ist größer als die an den anderen Stellen. Dieses Vielfache entspricht der Anzahl von Schichtungen der Musterschicht. - Im Folgenden wird der Grund, warum die Dicke der Musterschicht an den Stellen auf den Bezugslinien F, G, H und J größer als die an den anderen Stellen ist, detailliert beschrieben.
- Beispielsweise wird von den Drähten
16 , welche sich parallel zu dem fünften Draht16e erstrecken, ein Draht16 , welcher zu wickeln ist, nachdem der fünfte Draht16e gewickelt worden ist, und zwar ein sechster Draht16j nicht von dem zweiten Draht16b angehoben und driftet nicht, selbst falls er den zweiten Draht16b überschneidet, wie in8(b) gezeigt. Das heißt, der zweite Draht16b wird von dem fünften Draht16e in Richtung der Spule19 gedrückt, so dass der sechste Draht16j nicht von dem zweiten Draht16b angehoben wird. Demzufolge ist die Dicke der Überschneidungsstelle des zweiten Drahts16b und des sechsten Drahts16j gleich zwei Mal der Dicke t des Drahts16 . Andererseits geht, wie in8(c) gezeigt, von den Drähten16 , welche sich parallel zu dem zweiten Draht16b erstrecken, ein Draht16 , welcher zu wickeln ist, nachdem der zweite Draht16b gewickelt worden ist, nämlich ein siebter Draht16k , unter dem sechsten Draht16j durch, nachdem er über den fünften Draht16e geht, wenn er den sechsten Draht16j überschneidet. Daher wird der sechste Draht16j von dem siebten Draht16k von der Spule19 in Richtung der Außenseite angehoben. - Wie in
9 gezeigt, ist der sechste Draht16j auf einem Pfad angeordnet, auf welchem der fünfte Draht16e parallel entlang der axialen Richtung der Spule19 bewegt wird, und der siebte Draht16k ist auf einem Pfad angeordnet, auf welchem der zweite Draht16b parallel entlang der axialen Richtung der Spule19 bewegt wird. Daher ist die Überschneidungsposition des sechsten Drahts16j und des siebten Drahts16k auf der Bezugslinie F angeordnet, und die Überschneidungsposition des sechsten Drahts16j und des zweiten Drahts16b ist an der Seite des einen Wicklungsendabschnitts L1 der Bezugslinie F angeordnet. Demzufolge konzentrieren sich die Stellen, bei welchen der Draht16 übermäßig driftet, auf der Bezugslinie F. Dasselbe Phänomen findet statt, selbst wenn die Drähte16 einander auf anderen Bezugslinien G, H und J überschneiden, so dass auf den Bezugslinien F, G, H und J die Dicke einer Musterschicht größer als ein Vielfaches der Dicke t des Drahts16 ist. - Die Anzahl von Bezugslinien, auf welchen sich die Stellen konzentrieren, an welchen der Draht
16 driftet, hängt von der Entfernung in der Umfangsrichtung des zylinderförmigen Körpers15a zwischen dem Wendepunkt, an welchem die Changierrichtung des Drahts16 in den Wicklungsendabschnitten L1 und L2 umgekehrt wird, und dem Wendepunkt ab, an welchem die Changierrichtung des Drahts16 in den Wicklungsendabschnitten L1 und L2 wieder umgekehrt wird. Das heißt, in7 hängt die Anzahl von Bezugslinien beispielsweise von der Entfernung zwischen dem ersten Wendepunkt B1 und dem dritten Wendepunkt B3 in der Umfangsrichtung der Spule19 ab. Daraufhin wird in dem anderen Wicklungsendabschnitt L2 die kürzeste Entfernung X in der Umfangsrichtung zwischen dem ersten Wendepunkt B1 und dem dritten Wendepunkt B3 so festgelegt, dass sie länger als die kürzeste Entfernung Y in der Umfangsrichtung zwischen dem ersten Wendepunkt B1 und dem fünften Wendepunkt B5, welcher am nächsten an dem ersten Wendepunkt B1 angeordnet ist, ist. - Als ein Ergebnis nimmt für den Filter
15 dieses Ausführungsbeispiels die Anzahl von Bezugslinien auf vier zu, im Vergleich mit dem herkömmlichen Filter, welcher zwei Bezugslinien aufweist. Die Bezugslinien F, G, H und J sind in gleichen Intervallen entlang der Wicklungsbreite L angeordnet. Daher sind die Musterschichten so geschichtet, dass sie eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke über die gesamte Wicklungsbreite L aufweisen, und die Dicke des Filters15 ist in der axialen Richtung desselben im Wesentlichen gleich. - Wie oben detailliert beschrieben worden ist, weist dieses Ausführungsbeispiel die unten beschriebenen Merkmale auf.
- Für den Filter
15 gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann die Anzahl von Bezugslinien im Vergleich mit dem herkömmlichen Filter erhöht werden, indem die kürzeste Entfernung X so festgelegt wird, dass sie länger als die kürzeste Entfernung Y ist. Die Stellen, an welchen der Draht16 angehoben wird, sind gleichförmig auf der Bezugslinie verteilt. Daher können für den Filter15 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Musterschichten so geschichtet werden, dass sie eine im Wesentlichen gleichförmige Dicke über die gesamte Wicklungsbreite L im Vergleich mit dem herkömmlichen Filter aufweisen, so dass unterdrückt werden kann, dass das Driften des Drahts16 an der äußeren Umfangsoberfläche erscheint, und daher kann das Auftreten von Welligkeit auf der äußeren Umfangsoberfläche beschränkt werden. Weiterhin kann für den Filter15 gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch ein Erhöhen der Anzahl von Bezugslinien das Auftreten von Welligkeit beschränkt werden, wobei die Wicklungsbreite L, die Anzahl von Windungen des Drahts16 , die Ganghöhe C und der Überschneidungswinkel γ etc. kaum verändert werden, wobei nämlich die Filterleistung des Filters15 kaum verändert wird. - Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel kann auf die folgenden Weisen abgewandelt werden.
- Der Draht
16 kann gewickelt werden, während die Spule19 in der axialen Richtung derselben hin- und herbewegt wird, so dass der Draht16 einen vorherbestimmten Wicklungswinkel bezüglich der axialen Richtung der Spule19 aufweist. - Das Material und die Größe des Filters
15 können gemäß der Form und Größe des angebrachten Gasgenerators10 geeignet geändert werden. Auch kann das Material des Drahts16 beliebig geändert werden, beispielsweise zu Weichstahl, Edelstahl, einer Nickellegierung oder einer Kupferlegierung. - Die Länge des Drahts
16 , welche gewickelt wird, bevor er an dem anderen Wicklungsendabschnitt L2 von einem Wicklungsendabschnitt L1 und an einem Wicklungsendabschnitt L1 von dem anderen Wicklungsendabschnitt L2 ankommt, kann beliebig geändert werden, so dass sie beispielsweise eindreiviertel Drehungen ist. - Betreffend den Drehwinkel der Spule
19 kann das Intervall, in welchem die Changierrichtung des Drahts16 umgekehrt wird, beliebig verändert werden. Beispielweise kann, wie in10 gezeigt ist, das Intervall, in welchem die Changierrichtung des Drahts16 umgekehrt wird, kürzer als dasjenige des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels sein. Das Intervall, in welchem die Changierrichtung des Drahts16 umgekehrt wird, wird unter Berücksichtigung von beispielsweise der Anzahl von Windungen des Drahts16 , der Ganghöhe C und des Changierungsbetrags bestimmt. - Das Startende und das hintere Ende des Drahts
16 kann an der Musterschicht beispielsweise durch Gesenkschmieden, Verbinden oder Schweißen befestigt werden. Auch kann, wenn der Draht16 gewickelt wird, das Anfangsende des Drahts16 an der Musterschicht befestigt werden, indem der Draht16 über das Anfangsende des Drahts16 gewickelt wird. Zusätzlich kann das hintere Ende des Drahts16 an der Musterschicht befestigt werden, indem das hintere Ende des Drahts16 zwischen den Drähten16 gehalten wird, welche die Musterschicht bilden. - Nachdem die Changierrichtung des Drahts
16 an dem dritten Wendepunkt B3 in dem anderen Wicklungsendabschnitt L2 umgekehrt worden ist, kann die Changierrichtung des Drahts16 an dem fünften Wendepunkt B5 umgekehrt werden, nachdem sie weiterhin einmal oder mehrere Male umgekehrt worden ist. Bei diesem Mal ist die kürzeste Entfernung in der Umfangsrichtung zwischen einem Wendepunkt, welcher als der dritte Wendepunkt B3 festgelegt ist, und anschließend dem ersten Wendepunkt B1 so festgelegt, dass sie länger als die kürzeste Entfernung Y ist. In diesem Fall kann ebenfalls die Anzahl von Bezugslinien im Vergleich mit dem herkömmlichen Filter erhöht werden, so dass unterdrückt werden kann, dass das Driften des Drahts16 an der äußeren Umfangsoberfläche auftritt, und somit kann das Auftreten von Welligkeit an der äußeren Umfangsoberfläche unterdrückt werden. - Anstatt die kürzeste Entfernung X so festzulegen, dass sie länger als die kürzeste Entfernung Y ist, kann die kürzeste Entfernung in der Umfangsrichtung zwischen dem zweiten Wendepunk A2 und dem vierten Wendepunkt A4 in einem Wicklungsendabschnitt L1 so festgelegt werden, dass sie länger als die kürzeste Entfernung in der Umfangsrichtung zwischen dem zweiten Wendepunkt A2 und dem Wendepunkt, welcher am nächsten an dem zweiten Wendepunkt A2 angeordnet ist, ist. In diesem Fall kann ebenfalls die Anzahl von Bezugslinien im Vergleich mit dem herkömmlichen Filter erhöht werden, so dass unterdrückt werden kann, dass das Driften des Drahts
16 an der äußeren Umfangsoberfläche auftritt, und somit kann das Auftreten von Welligkeit an der äußeren Umfangsoberfläche unterdrückt werden.
Claims (7)
- Filterelement (
15 ), umfassend einen zylinderförmigen Körper (15a ), der durch Wickeln eines Drahtes (16 ) ausgebildet wird, zum Filtern und Abkühlen eines Gases, indem dem Gas erlaubt wird, von einer Innenseite zu einer Außenseite in einer radialen Richtung durchzugehen, wobei der zylinderförmige Körper (15a ) ausgebildet ist, indem eine Mehrzahl von Musterschichten in der radialen Richtung geschichtet wird, wobei die Musterschichten in eine Maschenform ausgebildet sind, indem der Draht (16 ) zwischen einem Wicklungsendabschnitt (L1) und einem anderen Wicklungsendabschnitt (L2) in einer axialen Richtung des zylinderförmigen Körpers (15a ) changiert wird, während eine Changierrichtung des Drahts (16 ) in dem einen Wicklungsendabschnitt (L1) und dem anderen Wicklungsendabschnitt (L2) umgekehrt wird, wobei in dem anderen Wicklungsendabschnitt (L2) eine Mehrzahl von Umkehrpositionen (B1, B3, B5) festgelegt sind, um die Changierrichtung des Drahts (16 ) umzukehren, und wobei eine kürzeste Entfernung (X) in einer Umfangsrichtung zwischen einer ersten Umkehrposition (B1) der Mehrzahl von Umkehrpositionen (B1, B3, B5) und einer zweiten Umkehrposition (B3), an welcher die Changierrichtung umgekehrt wird, unmittelbar nachdem sie an der ersten Umkehrposition (B1) umgekehrt wird, länger ist als eine kürzeste Entfernung (Y) in der Umfangsrichtung zwischen der ersten Umkehrposition (B1) und einer dritten Umkehrposition (B5), welche am nächsten an der ersten Umkehrposition (B1) angeordnet ist. - Filterelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Changierrichtung an der zweiten Umkehrposition (B3) umgekehrt wird, nachdem sie an der ersten Umkehrposition (B1) umgekehrt wird, und weiterhin an der dritten Umkehrposition (B5) umgekehrt wird.
- Filterelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Changierrichtung ein Mal oder mehrere Male in dem anderen Wicklungsendabschnitt (L2) umgekehrt wird, nachdem sie an der ersten Umkehrposition (B1) umgekehrt wird, und weiterhin an der dritten Umkehrposition (B5) umgekehrt wird, und dass eine kürzeste Entfernung in der Umfangsrichtung zwischen der ersten Umkehrposition (B1) und einer Umkehrposition, welche in dem anderen Wicklungsendabschnitt (L2) festgelegt wird während der Zeit, bis die Changierrichtung an der dritten Umkehrposition (B5) umgekehrt wird, nachdem sie an der ersten Umkehrposition (B1) umgekehrt wird, länger ist als die kürzeste Entfernung (Y) in der Umfangsrichtung zwischen der ersten Umkehrposition (B1) und der dritten Umkehrposition (B5).
- Verfahren zur Herstellung eines Filterelements (
15 ), welches einen zylinderförmigen Körper (15a ) umfasst, der durch Wickeln eines Drahts (16 ) ausgebildet wird, umfassend einen Schritt eines Ausbildens einer Musterschicht mit einer Maschenform auf einer äußeren Umfangsoberfläche eines Schaftelements (19 ) durch Wickeln des Drahts (16 ) auf die äußere Umfangsoberfläche des Schaftelements (19 ) und ein Schichten der Musterschicht in mehrfachen Anzahlen in einer radialen Richtung des Schaftelements (19 ) in dem Schritt, wobei die Musterschicht ausgebildet wird, indem ein Draht (16 ) zwischen einem Wicklungsendabschnitt (L1) und dem anderen Wicklungsendabschnitt (L2) in einer axialen Richtung des Schaftelements (19 ) changiert wird, während eine Changierrichtung des Drahts (16 ) in einem Wicklungsendabschnitt (L1) und dem anderen Wicklungsendabschnitt (L2) umgekehrt wird, wobei in dem anderen Wicklungsendabschnitt (L2) eine Mehrzahl von Umkehrpositionen (B1, B3, B5) festgelegt werden, um die Changierrichtung des Drahts (16 ) umzukehren; und dass der Draht (16 ) so gewickelt wird, dass eine kürzeste Entfernung (X) in einer Umfangsrichtung zwischen einer ersten Umkehrposition (B1) der Mehrzahl von Umkehrpositionen (B1, B3, B5) und einer zweiten Umkehrposition (B3), an welcher die Changierrichtung umgekehrt wird, unmittelbar nachdem sie an der ersten Umkehrposition (B1) umgekehrt wird, länger ist als eine kürzeste Entfernung (Y) in der Umfangsrichtung zwischen der ersten Umkehrposition (B1) und einer dritten Umkehrposition (B5), welche am nächsten an der ersten Umkehrposition (B1) angeordnet ist. - Verfahren zur Herstellung eines Filterelements nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Changierrichtung an der zweiten Umkehrposition (B3) umgekehrt wird, nachdem sie an der ersten Umkehrposition (B1) umgekehrt wird, und weiterhin an der dritten Umkehrposition (B5) umgekehrt wird.
- Verfahren zur Herstellung eines Filterelements nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (
16 ) so gewickelt wird, dass die Changierrichtung ein Mal oder mehrere Male in dem anderen Wicklungsendabschnitt (L2) umgekehrt wird, nachdem sie an der ersten Umkehrposition (B1) umgekehrt wird, und weiterhin an der dritten Umkehrposition (B5) umgekehrt wird; und dass eine kürzeste Entfernung in der Umfangsrichtung zwischen der ersten Umkehrposition (B1) und einer Umkehrposition, welche in dem anderen Wicklungsendabschnitt (L2) festgelegt wird während der Zeit, bis die Changierrichtung an der dritten Umkehrposition (B5) umgekehrt wird, nachdem sie an der ersten Umkehrposition (B1) umgekehrt wird, länger ist als die kürzeste Entfernung (Y) in der Umfangsrichtung zwischen der ersten Umkehrposition (B1) und der dritten Umkehrposition (B5). - Verfahren zur Herstellung eines Filterelements nach Anspruch 4, wobei in dem Schritt des Ausbildens der Musterschicht ein Anfangsende des Drahts (
16 ) in dem Wicklungsendabschnitt (L1) des Schaftelements (19 ) befestigt wird, und wobei das Schaftelement (19 ) in einer Richtung gedreht wird.
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