DE112017004629T5

DE112017004629T5 - Filter für einen Gasgenerator und Gasgenerator

Info

Publication number: DE112017004629T5
Application number: DE112017004629.7T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Yamaguchi
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 2016-09-14
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2019-06-27
Also published as: CN109689442B; JP6701040B2; US11247164B2; WO2018051814A1; CN109689442A; US20190201829A1; JP2018043621A

Abstract

Ein Filter (70) für einen Gasgenerator hat eine Außengeometrie im Wesentlichen eines hohlen Zylinders und ist ausgebildet durch einen gewickelten Körper aus einem Metalldraht (71). Der Metalldraht (71) ist aus einem länglichen Element mit einem V-förmigen Querschnitt, der senkrecht zu seiner Erstreckungsrichtung ist, hergestellt. Eine V-förmige Nut (72), die in dem Metalldraht (71) definiert ist, ist einem hohlen Abschnitt (73) in dem Filter (70) für den Gasgenerator zugewandt, und ein Winkel α der V-förmigen Nut (72) ist nicht kleiner als 130° und nicht größer als 140°.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gasgenerator, der in einer Insassenschutzvorrichtung eingebaut ist, und auf einen Filter für einen Gasgenerator (der nachstehend auch einfach als Filter bezeichnet ist), mit dem dieser ausgestattet ist.
STAND DER TECHNIK
Unter dem Gesichtspunkt des Schutzes eines Fahrers und/oder eines Fahrgastes in einem Auto ist bislang in großem Umfang eine Airbag-Vorrichtung verwendet worden, die eine Insassenschutzvorrichtung ist. Die Airbag-Vorrichtung wird zu dem Zweck vorgesehen, einen Fahrer und/oder einen Fahrgast vor einem Aufprall zu schützen, der zum Zeitpunkt des Zusammenstoßes eines Fahrzeugs verursacht wird, und sie nimmt mit einem Airbag, der als ein Kissen dient, den Körper eines Fahrers oder eines Fahrgastes auf, wenn sich der Airbag zum Zeitpunkt des Aufpralls des Fahrzeugs blitzschnell ausdehnt und entfaltet.
Der Gasgenerator ist normalerweise mit einem Filter zum Zwecke des Kühlens eines Verbrennungsgases, das in einer Brennkammer erzeugt wird, versehen und sammelt einen Reststoff (Schlacke, Absonderung), der in dem Gas enthalten ist. Der Filter ist aus einem im Wesentlichen zylindrischen und hohlen Element hergestellt, das im Allgemeinen aus einem gewickelten Körper oder einem gekneteten Körper aus einem Metalldraht hergestellt ist, und ist in einem Gehäuse so untergebracht, dass Gas durch ihn hindurch radial nach außen von einem im Inneren befindlichen hohlen Abschnitt tritt.
Beispielsweise offenbart das offengelegte japanische Patent JP 2014-237389 (Patentdokument 1) einen Filter für einen Gasgenerator, der wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist. In dem Filter für den Gasgenerator, der in diesem Dokument veröffentlicht ist, wird ein Metalldraht mit einer Nut angewendet, die so vorgesehen ist, dass sie sich entlang seiner Längsrichtung erstreckt, und die Nut ist so aufgebaut, dass sie dem hohlen Abschnitt in dem Filter für den Gasgenerator zugewandt ist. Gemäß einem derartigen Aufbau ist ein Strömungspfad für das Gas in dem Filter kompliziert und eine Absonderung, die in dem Gas enthalten ist, das auf der Nut aufschlägt, wird effektiv gesammelt. Daher kann ein Filter für einen Gasgenerator erzielt werden, der eine geringe Größe und ein geringes Gewicht hat und eine hohe Kühlfähigkeit und eine hohe Absonderungssammelfähigkeit besitzt.
DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
PATENTDOKUMENT
Offengelegtes japanisches Patent JP 2014-237389
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Selbst wenn ein Filter aus einem Metalldraht hergestellt ist, der mit einer Nut versehen ist, können jedoch in Abhängigkeit von einer spezifischen Form des Metalldrahts ein Problem im Hinblick auf die Produktivität wie beispielsweise eine Schwierigkeit beim Formen des Metalldrahtes selbst oder ein Problem im Hinblick auf einen Filter, der gegenüber einer Distorsion bei der Form aufgrund eines Verlustes der Form des Metalldrahtes während des Wickelns anfällig ist, auftreten.
Außerdem kann in Abhängigkeit von einer spezifischen Form des Metalldrahtes ein Problem im Hinblick auf das Leistungsvermögen wie beispielsweise eine Zunahme des Druckverlustes im Filter, eine Zunahme der Emissionsmenge der Absonderung aufgrund einer Neigung zum Verstopfen des Filters oder eine Verformung des Filters während des Betriebs ebenfalls auftreten.
Daher ist die vorliegende Erfindung im Lichte der vorstehend beschriebenen Probleme gemacht worden, und eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen Filter für einen Gasgenerator, der ein hohes Leistungsvermögen und eine hohe Produktivität hat, und einen Gasgenerator zu schaffen, der diesen aufweist.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Ein Filter für einen Gasgenerator der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen zylindrisch und hohl und ist aus einem gewickelten Körper aus einem Metalldraht hergestellt. Der Metalldraht ist aus einem länglichen Element mit einem V-förmigen Querschnitt, der senkrecht zu seiner Erstreckungsrichtung ist, hergestellt. Eine V-förmige Nut, die in dem Metalldraht definiert ist, ist einem hohlen Abschnitt in dem Filter für den Gasgenerator zugewandt. Ein Winkel der V-förmigen Nut ist nicht geringer als 130° und nicht größer als 140°.
In dem Filter für den Gasgenerator der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein größtes Außenmaß des Metalldrahts entlang einer Richtung der Tiefe der V-förmigen Nut geringer als ein größtes Außenmaß des Metalldrahtes entlang einer Richtung der Breite der V-förmigen Nut.
Der Filter für den Gasgenerator der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise in einem Netzmuster aufgebaut durch diagonal erfolgendes Wickeln des Metalldrahtes, indem eine Richtung des Wickelns an dem einen und dem anderen axialen Ende des Filters für den Gasgenerator zurückgefaltet ist.
Ein Gasgenerator der vorliegenden Erfindung hat den Filter für den Gasgenerator gemäß der vorstehend erläuterten Erfindung.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß kann ein Filter für einen Gasgenerator, der ein hohes Leistungsvermögen und eine hohe Produktivität hat und ein Gasgenerator, der diesen aufweist, geschaffen werden.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Gasgenerators der Scheibenart in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Filters für einen Gasgenerator des Ausführungsbeispiels der Erfindung.
3 zeigt eine Darstellung einer Form eines Metalldrahtes, der den in 2 gezeigten Filter für den Gasgenerator bildet.
4 zeigt eine schematische Darstellung einer Strömung eines Gases, das durch den in 2 gezeigten Filter für den Gasgenerator tritt.
5 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Einzelheit der Gasströmung aus 4.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Schrittes zum Formen eines Metalldrahtmaterials zu dem Metalldraht aus 3.
7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines in 6 gezeigten Rollabschnittes.
8 zeigt eine Darstellung des Wickelns beim Herstellen des Filters für den Gasgenerator aus 2 aus dem in 3 gezeigten Metalldraht.
9 zeigt eine grafische Darstellung eines Testergebnisses eines ersten Verifikationstests .
10 zeigt eine Tabelle eines Testergebnisses bei einem zweiten Verifikationstest.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Das nachstehend aufgezeigte Ausführungsbeispiel repräsentiert die Anwendung der vorliegenden Erfindung bei einem Gasgenerator der Scheibenart, der in geeigneter Weise in einer Airbagvorrichtung eingebaut ist, die in einem Lenkrad eines Fahrzeugs eingebaut ist, und einen Filter für einen Gasgenerator, der in diesem eingebaut ist. Die gleichen oder ähnlichen Elemente in dem nachstehend aufgezeigten Ausführungsbeispiel haben die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen, und deren Beschreibung wird nicht wiederholt.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Gasgenerators der Scheibenart in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Gasgenerator 1 der Scheibenart des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist nachstehend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Wie dies in 1 gezeigt ist, hat der Gasgenerator 1 der Scheibenart (tellerartiger Gasgenerator) des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein kurzes im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse, bei dem das eine und das andere axiale Ende geschlossen sind, und das so aufgebaut ist, dass es Innenkonstruktionskomponenten in einem in dem Gehäuse vorgesehenen Unterbringraum unterbringt, einen Halteabschnitt 30, einen Zünder 40, ein becherförmiges Element 50, ein Verstärkungsmittel 56, ein Gaserzeugungsmittel 61, ein unteres Stützelement 62, ein oberes Stützelement 63, ein Polstermaterial 64, einen Filter 70 und dergleichen. In dem in dem Gehäuse vorgesehenen Unterbringraum ist eine Brennkammer (Verbrennungskammer) 60 angeordnet, die hauptsächlich das Gaserzeugungsmittel 61 von den vorstehend beschriebenen Innenkonstruktionskomponenten unterbringt.
Das kurze im Wesentlichen zylindrische Gehäuse hat einen unteren Mantel 10 und einen oberen Mantel 20 (untere Schale und obere Schale). Sowohl die untere Schale 10 als auch die obere Schale 20 ist beispielsweise aus einem pressgeformten Erzeugnis hergestellt, das ausgebildet ist durch Pressformen eines aus einem gewalzten Metall hergestellten plattenförmigen Element. Eine Metallplatte, die beispielsweise aus rostfreiem Stahl, Eisenstahl, einer Aluminiumlegierung, einer rostfreien Legierung oder dergleichen besteht, wird als das plattenförmige Element verwendet, das aus Metall hergestellt ist, und das die untere Schale 10 und die obere Schale 20 ausbildet, und eine Platte aus sogenanntem hochfestem Stahl, die frei von derartigen Fehlern wie beispielsweise einer Fraktur sogar zu dem Zeitpunkt des Aufbringens einer Zugspannung von nicht weniger als 440 MPa und nicht mehr als 780 MPa ist, wird geeignet verwendet.
Die untere Schale 10 und die obere Schale 20 sind jeweils aus einer im Wesentlichen zylindrischen Form mit einem Boden ausgebildet, und das Gehäuse ist so aufgebaut, dass die Schalen so kombiniert und verbunden werden, dass ihre offenen Flächen einander zugewandt sind. Die untere Schale 10 hat einen Bodenplattenabschnitt 11 und einen Umfangswandabschnitt 12, und die obere Schale 20 hat einen oberen Plattenabschnitt 21 und einen Umfangswandabschnitt 22. Das eine und das andere axiale Ende des Gehäuses sind somit durch den oberen Plattenabschnitt 21 und den Bodenplattenabschnitt 11 verschlossen. Ein Elektrodenstrahlschweißen, Laserschweißen (YAG-Laserschweißen und CO₂-Laserschweißen), ein Reibungsschweißen oder dergleichen kann in geeigneter Weise für das miteinander erfolgende Verbinden der unteren Schale 10 und der oberen Schale 20 angewendet werden.
Ein vorragender zylindrischer Abschnitt 13, der zu dem oberen Plattenabschnitt 21 vorragt, ist in einem mittleren Abschnitt des Bodenplattenabschnittes 11 der unteren Schale 10 so vorgesehen, dass ein Vertiefungsabschnitt 14 in dem mittleren Abschnitt des Bodenplattenabschnittes 11 der unteren Schale 10 ausgebildet ist. Der vorragende zylindrische Abschnitt 13 ist ein Ort, an dem der Zünder 40 fixiert ist, wobei ein vorstehend beschriebener Halteabschnitt 30 dazwischen angeordnet ist, und der Vertiefungsabschnitt 14 ist ein Ort, der als ein Raum zum Vorsehen eines Innenverbindungsabschnittes 34 in dem Halteabschnitt 30 dient.
Der vorragende zylindrische Abschnitt 13 ist so ausgebildet, dass er eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einem Boden hat, und eine Öffnung 15 in einer nicht punktsymmetrischen Form (beispielsweise in einer D-Form, einer Tonnen-Form oder einer elliptischen Form) unter zweidimensionaler Betrachtung ist an einem axialen Ende vorgesehen, das an einer Seite des oberen Plattenabschnittes 21 angeordnet ist. Die Öffnung 15 ist ein Ort, durch den ein Paar an Anschlussstiften 42 des Zünders 40 tritt.
Der Zünder 40 dient dazu, Flammen zu erzeugen, und er weist einen Zündabschnitt 41 und das oben erwähnte Paar Anschlussstifte 42 auf. Der Zündabschnitt 41 enthält ein Zündmittel, das Flammen erzeugt, wenn es gezündet wird, um zum Zeitpunkt der Aktivierung zu verbrennen, und einen Widerstand, um dieses Zündmittel zu zünden. Das Paar Anschlussstifte 42 ist mit dem Zündabschnitt 41 verbunden, um das Zündmittel zu zünden.
Genauer gesagt weist der Zündabschnitt 41 einen Zündbecher, der wie ein Becher ausgebildet ist, und einen Fußabschnitt auf, der ein offenes Ende des Zündbechers verschließt und darin eingeführt das Paar Anschlussstifte 42 hält. Der Widerstand (Brückendraht) ist so angebracht, dass er Spitzenenden des Paars Anschlussstifte 42 koppelt, die in dem Zündbecher eingeführt sind, und das Zündmittel ist so in dem Zündbecher eingepackt, dass es den Widerstand umgibt oder sich in der Nähe des Widerstands befindet.
Als Widerstand wird dabei im Allgemeinen ein Nichromdraht oder dergleichen genutzt, und als Zündmittel wird im Allgemeinen ZPP (Zirconium-Kaliumperchlorat), ZWPP (Zirconium-Wolfram-Kaliumperchlorat), Bleitrizinat oder dergleichen genutzt. Der Zündbecher, der eine Außenfläche des Zündabschnittes 41 definiert, besteht im Allgemeinen aus Metall oder Kunststoff.
Beim Erkennen eines Zusammenstoßes fließt eine vorgeschriebene Strommenge durch den Anschlussstift 42 in den Widerstand. Wenn die vorgeschriebene Strommenge in den Widerstand fließt, wird in dem Widerstand Joulesche Wärme erzeugt und das Zündmittel beginnt zu brennen. Eine Hochtemperaturflamme, die durch das Verbrennen hervorgerufen wird, lässt den Zündbecher, der das Zündmittel beherbergt, platzen. Die Zeitdauer vom Stromfluss im Widerstand bis zur Aktivierung des Zünders 40 beträgt in dem Fall, dass als Widerstand der Nichromdraht eingesetzt wird, im Allgemeinen nicht länger als 2 Millisekunden [ms].
Der Zünder 40 ist auf derartige Weise am Bodenplattenabschnitt 11 angebracht, dass der Anschlussstift 42 vom Inneren der unteren Schale 10 aus durch die Öffnung 15 geht, die im vorstehenden zylinderförmigen Abschnitt 13 vorgesehen ist. Im Einzelnen ist um den vorstehenden zylinderförmigen Abschnitt 13 herum, der im Bodenplattenabschnitt 11 vorgesehen ist, der Halteabschnitt 30 vorgesehen, der aus einem Harzformabschnitt ausgebildet ist, und der Zünder 40 ist, vom Halteabschnitt 30 gehalten, am Bodenplattenabschnitt 11 befestigt.
Der Halteabschnitt 30 wird durch Spritzgießen (genauer gesagt durch Umspritzen) mittels einer Form geformt und ausgebildet, indem ein isolierendes, flüssiges Harzmaterial so auf dem Bodenplattenabschnitt 11 aufgebracht wird, dass es von einem Teil einer Innenfläche des Bodenplattenabschnitts 11 aus durch die Öffnung 15, die in dem Bodenplattenabschnitt 11 der unteren Schale 10 vorgesehen ist, einen Teil einer Außenfläche erreicht, und das flüssige Harzmaterial erstarren gelassen wird.
Der Zünder 40 ist mit dem Halteabschnitt 30 dazwischen auf eine solche Weise an dem Bodenplattenabschnitt 11 befestigt, dass der Anschlussstift 42 während des Formens des Halteabschnitts 30 von der Innenseite der unteren Schale 10 aus durch die Öffnung 15 läuft, und das oben erwähnte flüssige Harzmaterial wird so zugeführt, dass es in diesem Zustand einen Raum zwischen dem Zünder 40 und der unteren Schale 10 füllt.
Als Ausgangsmaterial für den Halteabschnitt 30, der durch Spritzgießen ausgebildet wird, wird entsprechend ein Harzmaterial gewählt und genutzt, das nach dem Aushärten eine hervorragende Wärmebeständigkeit, Haltbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und dergleichen hat. In diesem Fall kann, ohne darauf beschränkt zu sein, ein wärmehärtendes Harz, das von einem Epoxidharz und dergleichen repräsentiert wird, oder ein thermoplastisches Harz, das von einem Polybutylenterephthalatharz, einem Polyethylenterephthalatharz, einem Polyamidharz (wie Nylon 6 oder Nylon 66), einem Polypropylensulfidharz, einem Polypropylenoxidharz und dergleichen repräsentiert wird, genutzt werden. In dem Fall, dass als Ausgangsmaterial diese thermoplastischen Harze gewählt werden, sind in diesen Harzmaterialen vorzugsweise Glasfasern oder dergleichen als Füllstoffe enthalten, um nach dem Formen die mechanische Festigkeit des Halteabschnitts 30 sicherzustellen. Falls jedoch nur durch das thermoplastische Harz ausreichende mechanische Festigkeit sichergestellt werden kann, muss der Füllstoff nicht wie oben erwähnt hinzugegeben werden.
Der Halteabschnitt 30 hat einen inneren Bedeckungsabschnitt 31, der einen Teil einer Innenfläche des Bodenplattenabschnitts 11 der unteren Schale 10 bedeckt, einen äußeren Bedeckungsabschnitt 32, der einen Teil einer Außenfläche des Bodenplattenabschnitts 11 der unteren Schale 10 bedeckt, und einen Kopplungsabschnitt 33, der innerhalb der Öffnung 15 liegt, die in dem Bodenplattenabschnitt 11 der unteren Schale 10 vorgesehen ist, und der jeweils zum inneren Bedeckungsabschnitt 31 und äußeren Bedeckungsabschnitt 32 weiterläuft.
Der Halteabschnitt 30 ist an dem Bodenplattenabschnitt 11 an einer auf der Seite des Bodenplattenabschnitts 11 liegenden Oberfläche von jeweils dem inneren Bedeckungsabschnitt 31, dem äußeren Bedeckungsabschnitt 32 und dem Kopplungsabschnitt 33 festgemacht. Der Halteabschnitt 30 ist an jeweils einer Seitenfläche und einer Unterseite des Zünders 40, die näher am unteren Ende des Zündabschnitts 41 liegt, sowie an einer Oberfläche eines Abschnitts des Zünders 40, die näher an einem oberen Ende des Anschlussstifts 42 liegt, festgemacht.
Somit ist die Öffnung 15 vollständig von dem Anschlussstift 42 und dem Halteabschnitt 30 begraben, sodass durch diesen Abschnitt die hermetische Abdichtung des Raums in dem Gehäuse sichergestellt wird. Da die Öffnung 15 wie oben beschrieben in Draufsicht eine nicht punktsymmetrische Form hat, fungieren die Öffnung 15 und der Kopplungsabschnitt 33 durch das Begraben der Öffnung 15 unter dem Kopplungsabschnitt 33 auch als ein Drehverhinderungsmechanismus, der den Befestigungsabschnitt 30 daran hindert, sich bezüglich des Bodenplattenabschnitts 11 zu drehen.
In einem Abschnitt des äußeren Bedeckungsabschnitts 32 des Halteabschnitts 30, der der Außenseite zugewandt ist, ist der Buchsenabschnitt (Innenabschnitt) 34 ausgebildet. Dieser Buchsenabschnitt 34 entspricht einer Stelle, die einen (nicht gezeigten) Stecker eines Kabelbaums aufnehmen soll, um den Zünder 40 und eine (nicht gezeigte) Steuerungseinheit miteinander zu verbinden, und er befindet sich in dem Vertiefungsabschnitt 14, der in dem Bodenplattenabschnitt 11 der unteren Schale 10 vorgesehen ist. In diesem Buchsenabschnitt 34 ist ein Abschnitt des Zünders 40, der näher am unteren Ende des Anschlussstifts 42 liegt, so angeordnet, dass er freiliegt. Der Stecker wird so in den Buchsenabschnitt 34 eingeführt, dass zwischen einem Kerndraht des Kabelbaums und dem Anschlussstift 42 eine elektrische Verbindung hergestellt wird.
Das oben beschriebene Spritzgießen kann unter Nutzung einer unteren Schale 10 durchgeführt werden, die erzielt wurde, indem an einer vorgeschriebenen Stelle auf einer Oberfläche des Bodenplattenabschnitts 11 in einem Abschnitt, der mit dem Halteabschnitt 30 zu bedecken ist, im Voraus eine Klebeschicht vorgesehen wurde. Die Klebeschicht kann ausgebildet werden, indem auf eine vorgeschriebene Stelle des Bodenplattenabschnitts 11 im Voraus ein Klebstoff aufgebracht wird und der Klebstoff ausgehärtet wird.
Dadurch befindet sich zwischen dem Bodenplattenabschnitt 11 und dem Halteabschnitt 30 die ausgehärtete Klebstoffschicht, sodass der aus dem Harzformabschnitt ausgebildete Halteabschnitt 30 fester am Bodenplattenabschnitt 11 festgemacht werden kann. Indem die Klebstoffschicht ringförmig so entlang der Umfangsrichtung vorgesehen wird, dass sie die im Bodenplattenabschnitt 11 vorgesehene Öffnung 15 umgibt, kann in diesem Abschnitt ein höheres Dichtungsvermögen sichergestellt werden.
Für den Klebstoff, der im Voraus auf dem Bodenplattenabschnitt 11 aufgebracht wird, kann zum Beispiel entsprechend ein Klebstoff genutzt werden, der als Ausgangsmaterial ein Harzmaterial enthält, das nach dem Aushärten eine hervorragende Wärmebeständigkeit, Haltbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und dergleichen hat, und als Ausgangsmaterial kann besonders gut ein Klebstoff genutzt werden, der ein Harz auf Cyanoacrylatbasis oder ein Harz auf Silikonbasis enthält. Ein Haftmittel, das andere als die vorstehend beschriebenen Kunststoffmaterialien, verschiedene Kunststoffmaterialien wie beispielsweise Kunststoff auf Epoxidbasis, Kunststoff auf Polyimidbasis und Acrylkunststoff enthält, kann als der vorstehend beschriebene Klebstoff angewendet werden.
Obwohl in diesem Konstruktionsbeispiel der Zünder 40 an dem unteren Mantel 10 fixiert ist, indem ein Einspritzformhalteabschnitt 30, der aus dem aus Kunststoff geformten Abschnitt ausgebildet ist, hierbei spezifisch ausgebildet ist, kann auch ein anderes Fixierverfahren wie beispielsweise ein Verstemmen für das Fixieren des Zünders 40 an der unteren Schale 10 angewendet werden.
An dem Bodenplattenabschnitt 11 wird ein becherförmiges Element 50 montiert, sodass es den vorstehenden zylinderförmigen Abschnitt 13, den Halteabschnitt 30 und den Zünder 40 bedeckt. Das becherförmige Element 50 hat im Wesentlichen eine zylinderförmige Form mit Boden, die auf der Seite des Bodenplattenabschnitts 11 ein offenes Ende hat, und es enthält eine Verstärkungskammer 55, die das Verstärkungsmittel 56 beherbergt. Das becherförmige Element 50 ist so angeordnet, dass es in Richtung Brennkammer 60 vorsteht, die das Gaserzeugungsmittel 61 beherbergt, und zwar derart, dass die darin vorgesehene Verstärkungskammer 55 dem Zündabschnitt 41 des Zünders 40 zugewandt ist.
Das becherförmige Element 50 hat einen Deckwandabschnitt 51 und einen Seitenwandabschnitt 52, die die oben erwähnte Verstärkungskammer 55 definieren, und einen Erstreckungsabschnitt 53, der sich von einem Abschnitt des Seitenwandabschnitts 52 auf der Seite eines offenen Endes aus radial nach außen erstreckt. Der Erstreckungsabschnitt 53 ist so ausgebildet, dass er sich entlang einer Innenfläche des Bodenplattenabschnitts 11 der unteren Schale 10 erstreckt. Im Einzelnen liegt der Erstreckungsabschnitt 53 in einer Form vor, die in einem Abschnitt, in dem der vorstehende zylinderförmige Abschnitt 13 vorgesehen ist, und in der Umgebung von ihm entlang der Form der inneren Bodenfläche des Bodenplattenabschnitts 11 gekrümmt ist, und er weist ein Endstückende (Spitzenendabschnitt) 54 auf, das sich in einem radial äußeren Abschnitt von ihm wie ein Flansch erstreckt.
Das Endstückende 54 im Erstreckungsabschnitt 53 ist entlang der axialen Richtung des Gehäuses zwischen dem Bodenplattenabschnitt 11 und dem unteren Trageelement (Stützelement) 62 angeordnet und er ist entlang der axialen Richtung des Gehäuses zwischen dem Bodenplattenabschnitt 11 und dem unteren Trageelement 70 eingezwängt. Da das untere (Stützelement) 62 durch das Gaserzeugungsmittel 61, das Kissen (Polstermaterial) 64, das obere Trageelement 80 und den Deckplattenabschnitt 21, die oberhalb angeordnet sind, in Richtung des Bodenplattenabschnitts 11 gedrückt wird, befindet sich das becherförmige Element 50 in einem solchen Zustand, dass das Endstückende 54 des Erstreckungsabschnitts 53 durch das untere (Stützelement) 62 in Richtung des Bodenplattenabschnitts 11 gedrückt wird und am Bodenplattenabschnitt 11 befestigt ist. Das becherförmige Element 50 wird daran gehindert, vom Bodenplattenabschnitt 11 herunterzufallen, ohne dass zum Befestigen des becherförmigen Elements 50 Verstemmen oder Presspassen verwendet wird.
Das becherförmige Element 50 hat weder im Deckwandabschnitt 51 noch im Seitenwandabschnitt 52 eine Öffnung und es umgibt die darin vorgesehene Verstärkungskammer 55. Dieses becherförmige Element 50 platzt oder schmilzt bei Zunahme des Drucks in der Verstärkungskammer 55 oder durch Leitung von darin erzeugter Wärme, wenn das Verstärkungsmittel 56 infolge der Aktivierung des Zünders gezündet wird, und seine mechanische Festigkeit ist verhältnismäßig gering.
Für das becherförmige Element 50 wird entsprechend ein Element, das aus einem Metall wie aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht, oder ein Element genutzt, das aus einem Harz wie einem wärmehärtenden Harz, das durch ein Epoxidharz und dergleichen repräsentiert wird, und einem thermoplastischen Harz besteht, das durch ein Polybutylenterephthaltharz, ein Polyethylenterephthalatharz, ein Polyamidharz (etwa Nylon 6 oder Nylon 66), ein Polypropylensulfidharz, ein Polypropylenoxidharz und dergleichen repräsentiert wird.
Abgesehen davon kann für das becherförmige Element 50 auch ein Element genutzt werden, das aus einem Element ausgebildet ist, das aus einem Metall hoher mechanischer Festigkeit besteht, wie es von Eisen oder Kupfer repräsentiert wird, das in seinem Seitenwandabschnitt 52 eine Öffnung hat und an dem ein Dichtstreifen anhaftet, um die Öffnung zu verschließen. Das Verfahren zur Befestigung des becherförmigen Elements 50 ist nicht auf das oben beschriebene Befestigungsverfahren beschränkt, das das untere Stützelement 62 verwendet, und es können andere Fixierverfahren wie z.B. ein Befestigen genutzt werden.
Das in die Verstärkerkammer 55 geladene Verstärkungsmittel 56 erzeugt thermische Partikel, wenn es gezündet wird, die durch Flammen verbrennen, die als ein Ergebnis des Aktivierens des Zünders 40 erzeugt werden. Das Verstärkungsmittel 56 sollte dazu in der Lage sein, zuverlässig das Brennen des Gaserzeugungsmittels 41 zu starten, und im Allgemeinen wird eine Zusammensetzung angewendet, die aus Metallpulvern / einem Oxidationsmittel zusammengesetzt ist, das durch B/KNO₃, B/NaNO₃ oder Sr(NO₃)₂, eine Zusammensetzung, die aus Titanhydrid/Kaliumperchlorat zusammengesetzt ist oder eine Zusammensetzung, die aus B/5-Aminotetrazol/Kaliumnitrat/Molybdentrioxid besteht, repräsentiert wird. Für das Verstärkungsmittel 56 wird ein Pulververstärkungsmittel, ein Verstärkungsmittel, das in einer vorgeschriebenen Form durch ein Bindemittel ausgebildet wird, oder dergleichen angewendet. Die Form des Verstärkungsmittels 56, das durch ein Bindemittel ausgebildet ist, umfasst beispielsweise verschiedene derartige Formen wie ein Granulat, eine Säule, ein Blatt, eine Kugel, ein Zylinder mit einem einzelnen Loch, ein Zylinder mit mehreren Löchern, eine Tablette und dergleichen.
In einem Raum, der einen Abschnitt umgibt, in dem das vorstehend beschriebene becherförmige Element 50 in einem Raum im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, der durch den Filter 70 umgeben ist, ist die Brennkammer 60 angeordnet, die das gaserzeugende Mittel 61 enthält. Genauer gesagt ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, das becherförmige Element 50 so angeordnet, dass es in die in dem Gehäuse ausgebildete Brennkammer 60 vorragt, und ein Raum, der in einem Abschnitt dieses becherförmigen Elementes 50 vorgesehen ist, der der Außenfläche des Seitenwandabschnittes 52 zugewandt ist, und ein Raum, der in einem Abschnitt von diesem vorgesehen ist, der einer Außenfläche des oberen Wandabschnittes 51 zugewandt ist, sind als Brennkammer 60 vorgesehen.
Das Gaserzeugungsmittel 61 ist ein Mittel, das durch thermische Partikel gezündet wird, die infolge der Aktivierung des Zünders 40 erzeugt werden, und es erzeugt ein Gas, wenn es verbrennt. Als Gaserzeugungsmittel 61 wird vorzugsweise ein azidfreies Gaserzeugungsmittel eingesetzt, und das Gaserzeugungsmittel 61 wird als ein Formteil ausgebildet, das im Allgemeinen einen Brennstoff, ein Oxidationsmittel und einen Zusatzstoff enthält.
Für den Brennstoff werden zum Beispiel ein Triazolderivat, ein Tetrazolderivat, ein Guanidinderivat, ein Azodicarboxamidderivat, ein Hydrazinderivat oder dergleichen oder eine Kombination davon genutzt. Im Einzelnen werden zum Beispiel entsprechend Nitroguanidin, Guanidinnitrat, Dicyandiamid, 5-Aminotetrazol und dergleichen genutzt.
Als Oxidationsmittel werden zum Beispiel basisches Nitrat wie basisches Kupfernitrat, Perchlorat wie Ammoniumperchlorat oder Kaliumperchlorat, nitrathaltige Kationen, die aus einem Alkalimetall, einem Erdalkalimetall, einem Übergangsmetall und Ammoniak gewählt werden, oder dergleichen genutzt. Als Nitrat werden zum Beispiel entsprechend Natriumnitrat, Kaliumnitrat oder dergleichen genutzt.
Als Zusatzstoff (Additiv) lässt sich ein Bindemittel, ein Schlackebildungsmittel, ein Verbrennungsmodifizierungsmittel oder dergleichen nennen. Als Bindemittel können zum Beispiel entsprechend ein Metallsalz aus Carboxymethylcellulose, ein organisches Bindemittel wie Stearat oder ein anorganisches Bindemittel wie künstliches Hydrotalcid und saure japanische Asche genutzt werden. Als Schlackebildungsmittel (Absonderung) kann entsprechend Siliciumnitrid, Siliciumdioxid, saure japanische Asche oder dergleichen genutzt werden. Als Verbrennungsmodifizierungsmittel kann ein Metalloxid, Ferrosilicium, Aktivkohle, Graphit oder dergleichen genutzt werden.
Die Form des Formteils des Gaserzeugungsmittels 61 schließt verschiedene Formen wie eine Partikelform einschließlich eines Granulats, eines Pellets und einer Säule und eine Scheibenform ein. Außerdem wird unter den säulenförmigen Formteilen auch ein Formteil mit Löchern, das in dem Formteil Durchgangslöcher hat (etwa eine Zylinderform mit einem einzelnen Loch oder eine Zylinderform mit mehreren Löchern) genutzt. Diese Formen werden vorzugsweise je nach Anwendungsfall abhängig von den Spezifikationen der Airbag-Vorrichtung, in der der tellerartige Gasgenerator 1A eingebaut wird, passend ausgewählt und es wird zum Beispiel vorzugsweise eine für die Spezifikationen optimale Form gewählt, indem eine Form gewählt wird, die eine zeitliche Änderung der Gaserzeugungsrate während des Verbrennens des Gaserzeugungsmittels 61 erlaubt. Darüber hinaus werden unter Berücksichtigung einer linearen Verbrennungsgeschwindigkeit, eines Druckexponenten oder dergleichen des Gaserzeugungsmittels 61 neben der Form des Gaserzeugungsmittels 61 vorzugsweise die Größe des Formteils oder die Füllmenge von ihm passend ausgewählt.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist der Filter 70 entlang des Innenumfangs des Gehäuses in dem Raum angeordnet, der die Brennkammer 60 in der radialen Richtung des Gehäuses umgibt. Der Filter 70 hat eine im Wesentlichen zylindrische und hohle Außengeometrie und ist so angeordnet, dass seine Mittelachse im Wesentlichen mit der axialen Richtung des Gehäuses übereinstimmt. Der Filter 70 umgibt somit radial die Brennkammer 60, in der das Gaserzeugungsmittel 61 untergebracht ist. Der Filter 70 ist zu einem kurzen Zylinder, der einen relativ großen Durchmesser hat, so geformt, dass er mit der Form des tellerartigen Gasgenerators 1 übereinstimmt. Der Filter 70 fungiert als eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Gases durch ein Entfernen von Wärme bei einer hohen Temperatur von dem Gas, wenn das in der Brennkammer 60 erzeugte Gas durch diesen Filter 70 tritt, und er fungiert außerdem als eine Entfernungseinrichtung zum Entfernen von Absonderungen, die in dem Gas enthalten sind. Die Einzelheiten des Filters sind nachstehend beschrieben.
Der Filter 70 ist bei einem Abstand von Umfangswandabschnitten 12 und 22 so angeordnet, dass ein Zwischenraum (Spalt) 80 einer vorgeschriebenen Größe von dem Umfangswandabschnitt 22 der oberen Schale 20 und dem Umfangswandabschnitt 12 der unteren Schale 10 vorgesehen ist, die den Umfangswandabschnitt des Gehäuses ausbilden. Wenn der Zwischenraum 80 vorgesehen ist, tritt das in der Brennkammer 60 erzeugte Gas durch im Wesentlichen den gesamten Bereich des Filters 70 so, dass die Effizienz der Anwendung des Filters 70 verbessert werden kann.
In der näheren Umgebung des Endes der Brennkammer 60, das sich an der Seite des Bodenplattenabschnittes 11 befindet, ist das untere Stützelement 62 angeordnet. Das untere Stützelement 62 hat eine ringartige Form und ist so angeordnet, dass es einen Grenzabschnitt zwischen dem Filter 70 und dem Bodenplattenabschnitt 11 bedeckt. Der untere Stützabschnitt 62 positioniert und hält den Filter 70, indem es mit einer Innenumfangsfläche des Filters 70 in Kontakt steht, die sich an der Seite des Bodenplattenabschnittes 11 befindet, und es hält das becherförmige Element 50, indem ein Endstückende 54 des becherförmigen Elementes 50 zwischen dem unteren Stützelement 62 und dem Bodenplattenabschnitt 11 sandwichartig angeordnet ist.
Das obere Stützelement 63 ist an dem Ende der Brennkammer 60 angeordnet, die sich an der Seite des oberen Plattenabschnittes 21 befindet. Das obere Stützelement 63 hat im Wesentlichen die Form einer Scheibe (Teller) und ist so angeordnet, dass es den Grenzabschnitt zwischen dem Filter 70 und dem oberen Plattenabschnitt 21 bedeckt. Das obere Stützelement 63 positioniert und hält den Filter 70, indem es mit der Innenumfangsfläche des Filters 70 in Kontakt steht, die sich an der oberen Seite des oberen Plattenabschnittes 21 befindet, und es hält ein Polstermaterial 64, das in diesem angeordnet ist.
Das untere Stützelement 62 und das obere Stützelement 63 verhindern, dass das in der Brennkammer 60 zum Zeitpunkt der Aktivierung erzeugte Gas durch einen Zwischenraum (Spalt) zwischen dem unteren Ende des Filters 70 und dem Bodenplattenabschnitt 11 und durch einen Zwischenraum (Spalt) zwischen dem oberen Ende des Filters 70 und dem oberen Plattenabschnitt 21 herausströmt, ohne durch den Filter 70 zu treten. Das untere Stützelement 62 und das obere Stützelement 63 sind beispielsweise durch einen Pressvorgang eines aus Metall hergestellten plattenförmigen Elementes ausgebildet, und sie sind geeignet aus einem Element hergestellt, das aus einer Stahlplatte aus allgemeinem Stahl, Spezialstahl oder dergleichen ausgebildet ist (wie beispielsweise eine kaltgewalzte Stahlplatte oder eine rostfreie Stahlplatte).
In dem oberen Stützelement 63 ist ein ringartiges Polstermaterial 64 angeordnet, das mit dem Gaserzeugungsmittel 61 in Kontakt steht, das in der Brennkammer 60 untergebracht ist. Das Polstermaterial 64 befindet sich somit zwischen dem oberen Plattenabschnitt 21 und dem Gaserzeugungsmittel 61 in einem Abschnitt der Brennkammer 60 an der Seite des oberen Plattenabschnittes 21 und drückt das Gaserzeugungsmittel 61 zu dem Bodenplattenabschnitt 11.
Dieses Polstermaterial 64 ist zu dem Zweck vorgesehen, dass verhindert wird, dass das durch Formen hergestellte Gaserzeugungsmittel 61 durch Schwingung oder dergleichen zerbricht, und ist aus einem Element hergestellt, das in geeigneter Weise ausgebildet ist durch ein Formen von keramischen Fasern, Steinwolle, einem geschäumten Kunststoff (wie beispielsweise geschäumtes Silikon, geschäumtes Polypropylen oder geschäumtes Polyethylen) oder Gummi, der durch Chloropren und EPDM repräsentiert wird.
Eine Vielzahl an Gasabgabeöffnungen 23 sind in einem Umfangswandabschnitt 22 der oberen Schale 20 in einem Abschnitt vorgesehen, der dem Filter 70 zugewandt ist. Gasabgabeöffnungen 23 dienen dazu, das Gas, das durch den Filter 70 getreten ist, zu der Außenseite des Gehäuses zu führen, und sie sind so angeordnet, dass sie in der Umfangsrichtung des Gehäuses ausgerichtet sind.
An einer Innenumfangsfläche des Umfangswandabschnittes 22 der oberen Schale 20 ist ein Abdichtband 24 befestigt, um die Vielzahl an Gasabgabeöffnungen 23 zu verschließen. Eine Aluminiumfolie oder dergleichen mit einem Klebeelement, das auf einer Oberfläche von ihr aufgetragen ist, kann als dieses Abdichtband 24 angewendet werden, und ein hermetisches Abschließen der Brennkammer 60 wird durch das Abdichtband 24 sichergestellt.
Unter Bezugnahme auf 1 wird nun die Arbeitsweise des oben beschriebenen tellerartigen Gasgenerators 1 in diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wenn ein Fahrzeug, in dem der tellerartige Gasgenerator 1 dieses Ausführungsbeispiels montiert ist, einen Zusammenstoß hat, spürt eine Zusammenstoßfühleinrichtung, die separat in dem Fahrzeug vorgesehen ist, den Zusammenstoß, und darauf beruhend wird im Ansprechen auf eine Stromzufuhr durch eine Steuerungseinheit, die separat in dem Fahrzeug vorgesehen ist, die Zündung 40 aktiviert. Das in der Verstärkungskammer 55 untergebrachte Verstärkungsmittel 56 wird gezündet, um durch Flammen zu verbrennen, die infolge der Aktivierung des Zünders 40 erzeugt werden, wodurch eine große Menge thermischer Partikel erzeugt wird. Das Verbrennen dieses Verstärkungsmittels 56 lässt das becherförmige Element 50 platzen oder schmelzen, und die oben erwähnten thermischen Partikel strömen in die Brennkammer 60.
Die eingeströmten thermischen Partikel zünden und verbrennen das Gaserzeugungsmittel 61, das in der Brennkammer 60 untergebracht ist, und es wird eine große Menge Gas erzeugt. Das in der Brennkammer 60 erzeugte Gas geht durch den Filter 70. Zu diesem Zeitpunkt wird dem Gas durch den Filter 70 Wärme entzogen, und das Gas wird gekühlt, die in dem Gas enthaltene Schlacke (Absonderung) wird durch den Filter 70 entfernt, und das Gas strömt in den Zwischenraum (Spalt) 80, der um den Außenumfangsabschnitt des Gehäuses herum vorgesehen ist.
Wenn der Innendruck in dem Gehäuse zunimmt, wird das Abdichtband 24, das die in der oberen Schale 20 vorgesehene Gasabgabeöffnung 23 verschlossen hat, aufgebrochen, und das Gas wird zu der Außenseite des Gehäuses durch die Gasabgabeöffnung 23 abgegeben. Das abgegebene Gas wird in den Luftsack (Airbag) eingeleitet, der benachbart zu dem tellerartigen Gasgenerator 1 vorgesehen ist, und dieser dehnt sich aus, und der Airbag wird entwickelt.
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht des Filters für den Gasgenerator im vorliegenden Beispiel, und 3 zeigt eine Darstellung einer Form eines Metalldrahtes, der den Filter für den Gasgenerator aus 2 bildet. Der Filter 70 für den Gasgenerator des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben.
Wie dies in 2 gezeigt ist, ist der Filter 70 durch einen im Wesentlichen zylindrischen und hohlen gewickelten Körper ausgebildet, der durch Wickeln eines Metalldrahtes 71 in einer vorgeschriebenen Form hergestellt wird. Der Filter 70 hat einen hohlen Abschnitt 73, der durch den Filter entlang der axialen Richtung tritt, und der hohle Abschnitt 73 definiert die Brennkammer 60, in der das Gaserzeugungsmittel 61 untergebracht ist (sh. 1).
Der Metalldraht 71, der den Filter 70 ausbildet, ist in Lagen entlang der radialen Richtung des Filters 70 gewickelt. Der Filter 70 ist somit so aufgebaut, dass die Metalldrähte 71 in Lagen entlang der radialen Richtung angeordnet sind. Der Metalldraht 71 wird diagonal so gewickelt, dass er sich so erstreckt, dass er sich mit sowohl der Umfangsrichtung als auch der axialen Richtung des Filters 70 schneidet, und er ist in einem Netzmuster durch Zurückfalten seiner Wickelrichtung an dem einen axialen Ende und dem anderen axialen Ende.
Obwohl 2 lediglich den Metalldraht 71 an einem Abschnitt zeigt, der sich an einer Fläche an einer Außenumfangsseite und an einer Fläche an einer Innenumfangsflächenseite des Filters 70 befindet, um das Verständnis zu erleichtern, ist der Filter 70 tatsächlich so aufgebaut, dass ein Zwischenraum zwischen Metalldrähten in dem dargestellten Abschnitt ebenfalls durch Metalldraht 71 in einem Abschnitt bedeckt ist, der sich an einer Innenseite oder einer Außenseite befindet.
Wie dies in 3 gezeigt ist, ist der Metalldraht 71 aus einem länglichen Element hergestellt, dessen Querschnitt an einer beliebigen Position seiner Erstreckungsrichtung identisch ist. Genauer gesagt hat der Metalldraht 71 eine Außengeometrie wie eine gebogene Platte mit einem V-förmigen Querschnitt senkrecht zu seiner Erstreckungsrichtung, und hat einen ersten plattenförmigen Abschnitt 71a und einen zweiten plattenförmigen Abschnitt 71b, die sich zueinander unter einem vorgeschriebenen Winkel schneiden.
Der erste plattenförmige Abschnitt 71a und der zweite plattenförmige Abschnitt 71b sind miteinander an einem mittleren Abschnitt in einer Richtung der Breite des Metalldrahtes 71 so verbunden, dass Flächen an einer Talseite des Metalldrahtes 71 eine V-förmige Nut 72 definieren. Ein Winkel α der V-förmigen Nut 72, der ein kleinerer Winkel als die Winkel ist, die durch den ersten plattenförmigen Abschnitt 71a und den zweiten plattenförmigen Abschnitt 71b definiert sind, ist nicht kleiner als 130° und nicht größer als 140°.
Beispiele des Materials für den Metalldraht 71 umfassen rostfreien Stahl, Eisenstahl, eine Nickellegierung und eine Kupferlegierung und insbesondere ist rostfreier Stahl auf Austenitbasis geeignet. Wie dies nachstehend beschrieben ist, ist der Metalldraht 71 ausgebildet, indem beispielsweise seine Außengeometrie, wie eine gebogene Platte mit einem V-förmigen Querschnitt ausgebildet wird, wie dies vorstehend beschrieben ist, durch Formen mit der Anwendung eines Paares an Rollen. Der Filter 70 kann aus einem einzelnen Metalldraht 71 oder einer Vielzahl an Metalldrähten 71 hergestellt sein.
Obwohl die Dicke t des Metalldrahtes 71 (d.h., eine Dicke sowohl des ersten plattenförmigen Abschnittes 71a als auch des zweiten plattenförmigen Abschnittes 71b) nicht speziell beschränkt ist, ist die Dicke vorzugsweise nicht kleiner als 0,145 mm und nicht größer als 0,210 mm, wobei nicht kleiner als 0,160 mm und nicht größer als 0,200 mm noch eher bevorzugt wird.
Der Metalldraht 71 hat vorzugsweise das größte Außenmaß L1 entlang einer Richtung der Tiefe der V-förmigen Nut 72, die kleiner als ein größtes Außenmaß L2 entlang einer Richtung der Breite der V-förmigen Nut 72 ist. Das größte Außenmaß L1 des Metalldrahtes 71 ist vorzugsweise nicht kleiner als 0,5 mm und nicht größer als 5,0 mm, und das größte Außenmaß L2 des Metalldrahtes 71 ist vorzugsweise nicht kleiner als 0,5 mm und nicht größer als 5,0 mm unter der Bedingung, dass es größer als das größte Außenmaß L1 ist.
Wie dies in 2 gezeigt ist, ist in dem Filter 70 die im Metalldraht 71 wie vorstehend beschrieben definierte V-förmige Nut 72 so aufgebaut, dass sie dem hohlen Abschnitt 73 des Filters 70 zugewandt ist. Eine Oberfläche an der Talseite des Metalldrahtes 71, der die V-förmige Nut 72 definiert, ist so angeordnet, dass sie einer radialen Innenseite des Filters 70 zugewandt ist, und eine Fläche an einer Bergseite (Erhebungsseite) des Metalldrahtes 71 ist so angeordnet, dass sie einer radial äußeren Seite des Filters 70 zugewandt ist.
4 zeigt eine schematische Darstellung der Strömung des Gases, das durch den Filter für den Gasgenerator aus 2 tritt, und 5 zeigt eine schematische Darstellung von weiteren Details der Strömung des Gases aus 4. Die Strömung des Gases zum Zeitpunkt der Aktivierung des tellerartigen Gasgenerators 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf die 4 und 5 beschrieben.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, tritt, wenn der tellerartige Gasgenerator 1 aktiviert wird, das in der Brennkammer 60 erzeugte Gas durch den Filter 70 und erreicht die Gasabgabeöffnung 23, wie dies in 4 gezeigt ist (sh. auch 1). Zu diesem Zeitpunkt gelangt das in der Brennkammer 60 erzeugte Gas in den Filter 70 von der Seite des hohlen Abschnittes 73 in Filter 70, wie dies in 4 gezeigt ist (sh. den in der Zeichnung gezeigten Pfeil AR1) und bewegt sich im Wesentlichen entlang der radialen Richtung des Filters 70. Danach wird das Gas zu der Außenseite des Filters 70 abgegeben (sh. einen in der Zeichnung gezeigten Pfeil AR2).
Wie dies vorstehend beschrieben ist, ist bei dem tellerartigen Gasgenerator 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die im Metalldraht 71, der den Filter 70 ausbildet, definierte V-förmige Nut 72 dem hohlen Abschnitt 73 (d.h., der Brennkammer 60) zugewandt. Daher ist ein Strömungspfad, durch den das Gas im Filter 70 tritt, kompliziert. Dann wird nicht nur ein Kontaktbereich des Filters 70 mit dem Gas erhöht, sondern das an der V-förmigen Nut 72 aufprallende Gas erzeugt auch eine geringe Wirbelströmung beim Ändern seiner Richtung in der V-förmigen Nut 72, und folglich wird die Gasströmung beträchtlich turbulent (in der Zeichnung ist die turbulente Gasströmung schematisch durch die Pfeile AR12 und AR13 gezeigt). Indem derartige Effekte kombiniert werden, wird eine hohe Kühlleistung erzielt.
Wie dies in 5 gezeigt ist, wird eine Absonderung S, die in dem an der V-förmigen Nut 72 aufprallenden Gas enthalten ist, in effizienter Weise an der Oberfläche der V-förmigen Nut 72 so gesammelt, dass verhindert werden kann, dass die Absonderung S erneut die V-förmige Nut 72 verlässt. Daher wird auch eine hohe Absonderungssammelleistung erzielt, und die Emissionsmenge der Absonderung S zu der Außenseite des tellerartigen Gasgenerators 1 kann ebenfalls signifikant reduziert werden.
Der tellerartige Gasgenerator 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist so aufgebaut, dass der Winkel α der in dem Metalldraht 71 definierten V-förmigen Nut 72 nicht größer als 140° ist, wie dies vorstehend beschrieben ist. Daher kann eine Zunahme des Druckverlustes im Filter 70 verhindert werden, während eine Gasströmung im Filter 70 kompliziert ist, wie dies vorstehend beschrieben ist. Daher kann der Druckverlust im Filter 70 unterdrückt werden. Nicht nur ein Effekt dahingehend, dass eine Verformung des Filters 70 zum Zeitpunkt der Aktivierung unterdrückt (vermieden) werden kann, sondern auch ein Effekt dahingehend, dass ein Verstopfen des Filters weniger wahrscheinlich ist, und eine Emissionsmenge an Absonderung S reduziert werden kann, wird ebenfalls erzielt.
Der Druckverlust im Filter 70 wird durch einen Wert aus einer Differenz zwischen einem Druck des Gases an einer Einlassseite des Filters 70 zum Zeitpunkt der Aktivierung des tellerartigen Gasgenerators 1 und einem Druck des Gases an einer Auslassseite des Filters 70 ausgedrückt (d.h., eine Differenz zwischen einem Innendruck in der Brennkammer 60 und einem Innendruck in dem Zwischenraum 80).
6 zeigt eine schematische Darstellung eines Schrittes zum Formen eines Metalldrahtmaterials zu dem Metalldraht aus 3, und 7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Walzabschnittes aus 6. 8 zeigt eine Darstellung des Wickelns beim Herstellen des Filters für den Gasgenerator aus 2 aus dem in 3 gezeigten Metalldraht. Ein spezifisches Verfahren zum Herstellen des Filters 70 für den Gasgenerator des vorstehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiels ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 erläutert.
Grob gesagt, wird der Filter 70 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hergestellt, indem ein länglicher Metalldraht 71 in einer in 3 gezeigten Form gefertigt wird durch Walzen eines Metalldrahtmaterials mit einem ringartigen Querschnitt zu einer Form einer gebogenen Platte mit einem V-förmigen Querschnitt, und einem Wickeln des Metalldrahtes 71 im Wesentlichen wie ein hohler Zylinder.
Wie dies in den 6 und 7 gezeigt ist, wird der Metalldraht 71 erlangt, indem ein Metalldrahtmaterial 75 durch die Anwendung einer Walze (eine Rolle) 100A, die einen Vorsprungsabschnitt 101 hat, der sich entlang einer Umfangsrichtung an einer vorgeschriebenen Position erstreckt, und einer Walze (Rolle) 100B, die einen vertieften Abschnitt 102 hat, der sich entlang der Umfangsrichtung an einer vorgeschriebenen Position erstreckt, beim Walzen des Metalldrahtmaterials 75 geformt wird.
Genauer gesagt ist ein Paar an Walzen 100A und 100B so angeordnet, dass sie einander gegenüberstehen, wobei der vorragende Abschnitt 101 und der vertiefte Abschnitt 102 einander zugewandt sind, und das Metalldrahtmaterial 75 wird entlang einer durch einen Pfeil A in der Zeichnung gezeigten Richtung zwischen dem vorragenden Abschnitt 101 und dem vertieften Abschnitt 102 zugeführt, während das Paar an Walzen 100A und 100B sich in einer anhand Pfeil B gezeigten Richtung und einer anhand Pfeil C in der Zeichnung gezeigten Richtung dreht. Das Metalldrahtmaterial 75 wird somit gewalzt und eine Form des vorragenden Abschnittes 101 und des vertieften Abschnittes 102 wird zu dem Metalldrahtmaterial 75 übertragen, so dass das entlang der anhand Pfeil D in der Zeichnung gezeigten Richtung ausgegebene Metalldraht 71 wie eine gebogene Platte ausgebildet wird, die einen V-förmigen Querschnitt hat, wie dies vorstehend beschrieben ist.
Wie dies in 8 gezeigt ist, wird beim Wickeln des Metalldrahtes 71 ein Endstückende des Metalldrahtes 71 an einer vorgeschriebenen Position an einem Kernmaterial 200 in einer säulenartigen Form fixiert. Dann wird der Metalldraht 71 um das Kernmaterial 200 gewickelt, während der Metalldraht 71 zu dem Kernmaterial 200 entlang einer in der Zeichnung anhand Pfeil E gezeigten Richtung geliefert wird, indem das Kernmaterial 200 in diesem Zustand in einer in der Zeichnung anhand Pfeil F gezeigten Richtung gedreht wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Metalldraht 71 diagonal um das Kernmaterial 200 gewickelt durch eine hin- und hergehende Bewegung einer Position des Metalldrahtes 71, der zu dem Kernmaterial 200 geliefert wird, in Bezug auf die axiale Richtung des Kernmaterials 200, entlang einer anhand Pfeil G in der Zeichnung gezeigten Richtung.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Metalldraht 71 zu dem Kernmaterial 200 so zugeführt, dass die Oberfläche an der Talseite des Metalldrahtes 71 dem Kernmaterial 200 zugewandt ist. Die V-förmige Nut 72, die in dem Metalldraht 71 definiert ist, ist somit dem Kernmaterial 200 zugewandt. Nachdem das Wickeln des Metalldrahtes 71 um das Kernmaterial 200 beendet ist, wird der Metalldraht 71 geschnitten, und das Kernmaterial 200 wird aus dem erhaltenen gewickelten Körper herausgezogen.
Der somit hergestellte gewickelte Körper wird danach einer Wärmebehandlung für ein derartiges Sintern ausgesetzt, dass der Metalldraht 71 durch Erwärmen verbunden wird. Der Filter 70 des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird wie vorstehend beschrieben hergestellt.
Das vorstehend beschriebene spezifische Verfahren zum Herstellen des Filters 70 ist lediglich ein Beispiel zum Erlangen eines Filters für den Gasgenerator des vorliegenden Ausführungsbeispiels, und der Filter kann natürlich auch durch ein anderes Herstellverfahren hergestellt werden.
Der tellerartige Gasgenerator 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist so aufgebaut, dass der Winkel α der V-förmigen Nut 72, die in dem Metalldraht 71 definiert ist, nicht kleiner als 130° ist, wie dies vorstehend beschrieben ist. Daher wird ein Effekt eines relativ leichten Formens des Metalldrahtes 71 erlangt, und es wird ein Effekt eines zuverlässigen Herstellens des Filters 70 zu einer erwünschten Form erlangt. Dies ist so, weil die Formfähigkeit beim Walzen des Metalldrahtmaterials 75 schlecht wird, wenn der Winkel α der V-förmigen Nut 72 kleiner als 130° ist.
Wenn der Winkel α der V-förmigen Nut 72 kleiner als 130° ist, kann ein Teil des Metalldrahtmaterials 75 in jedem der Zwischenräume G liegen, die sich an gegenüberliegenden Außenseiten eines Abschnittes befinden, an dem die Walze 100A und die Walze 100B einander gegenüberstehen und der vorragende Abschnitt 101 und der vertiefte Abschnitt 102 einander gegenüberstehen, und die Form des gefertigten Metalldrahtes 71 ist zwangsweise teilweise verdreht (Distorsion).
Wenn die Form des Metalldrahtes 71 teilweise eine Distorsion erlangt hat und um das Kernmaterial 200 gewickelt wird, wird eine Wickelposition aufgrund einer derartigen Form versetzt, was zu einem Formverlust führt. Dann wird ein Abschnitt mit einer unbeabsichtigten Distorsionsform auch im Filter 70 erzeugt, der im Wesentlichen wie ein hohler Zylinder ausgebildet werden soll. Ein Filter 70 mit einer derartigen Distorsionsform ist ungeeignet und es zeigt sich außerdem, dass er signifikant schlecht wird.
Im Gegensatz dazu kann der tellerartige Gasgenerator 1 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels frei von einem derartigen Problem sein. Daher wird ein Effekt eines relativ leichten Formens des Metalldrahtes 71 erzielt, und es wird ein Effekt eines zuverlässigen Herstellens des Filters 70 zu einer erwünschten Form erzielt.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann der Filter 70 für den Gasgenerator und der tellerartige Gasgenerator 1, der selbigen hat, gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Filter für einen Gasgenerator und einen Gasgenerator mit selbigen vorsehen, die ein hohes Leistungsvermögen und eine hohe Produktivität aufzeigen.
Ein erster Verifikationstest, der ausgeführt wurde, um die Effekte der vorliegenden Erfindung zu bestätigen, ist nachstehend detailliert beschrieben. In dem ersten Verifikationstest wurde der Umstand, wie eine Beziehung zwischen einer Dicke des Metalldrahtes und einem Druckverlust im Filter sich ändert, überprüft und es wurde überprüft, wenn ein Winkel einer V-förmigen Nut, die in dem Metalldraht definiert ist, sich verschiedenartig ändert.
9 zeigt eine grafische Darstellung eines Testergebnisses bei dem ersten Verifikationstest.
Wie dies in 9 gezeigt ist, wurden bei dem ersten Verifikationstest vier Arten an Filtern insgesamt tatsächlich hergestellt. Die Filter wurden ausgebildet, indem ein Metalldraht in der Form einer flachen Platte gewickelt wurde, und die Metalldrähte hatten jeweils eine Form einer gebogenen Platte mit einem V-förmigen Querschnitt mit einem Winkel α einer V-förmigen Nut, der auf 140°, 135° und 130° gesetzt wurde, und die Dicke t der Metalldrähte wurde verschiedenartig für jede Art geändert. Der Druckverlust ΔP zu dem Zeitpunkt, wenn Gas durch jeden der Filter bei einer Strömungsrate von 1000 L/min tritt, wurde dann gemessen.
Folglich konnte, wie dies aus 9 hervorgeht, bestätigt werden, dass der Druckverlust ΔP in dem Filter unterdrückt wurde, bei dem der Filter so hergestellt war, dass der Metalldraht gewickelt wurde, dessen Winkel α der V-förmigen Nut nicht kleiner als 130° und nicht größer als 140° war. Es konnte außerdem bestätigt werden, dass die Zunahme des Druckverlustes ΔP in dem Filter aufgrund einer Verringerung der Dicke t des Metalldrahtes unterdrückt werden konnte durch Anwenden des Filters, der hergestellt war durch Wickeln des Metalldrahtes in der Form der gebogenen Platte, als dass der Filter so hergestellt wurde, dass der Metalldraht in der Form einer flachen Platte gewickelt wurde. Es konnte bestätigt werden, dass der Druckverlust ΔP im Filter auf ungefähr 7,5 kPa maximal unterdrückt werden konnte insbesondere durch Festlegen der Dicke t des Metalldrahtes innerhalb eines Bereiches von nicht weniger 0,145 mm und nicht mehr als 0,185 mm.
Ein zweiter Verifikationstest ist nachstehend detailliert beschrieben, der durchgeführt wurde, um die Effekte der vorliegenden Erfindung zu bestätigen. In dem zweiten Verifikationstest wurde der Umstand, wie eine Emissionsmenge an Absonderung variiert, wenn der Druckverlust im Filter unterdrückt wurde, und zwar bei den Filtern, die im Wesentlichen eine äquivalente Kühlleistung zueinander haben, überprüft. 10 zeigt eine Tabelle eines Testergebnisses bei dem zweiten Verifikationstest.
Wie dies in 10 gezeigt ist, wurden bei dem Verifikationstest vier Filter gemäß einem ersten bis vierten Verifikationsbeispiel tatsächlich hergestellt, wobei eine Umfangslänge und eine Gesamtlänge der Metalldrähte so variiert wurden, dass deren Oberflächenbereiche im Wesentlichen äquivalent waren, um die Kühlleistung der Filter im Wesentlichen äquivalent zueinander festzulegen. Jeder der Filter wurde in dem in 1 gezeigten tellerartigen Gasgenerator eingebaut, und der einzelne tellerartige Gasgenerator wurde tatsächlich aktiviert. Der Druckverlust ΔP und die Emissionsmenge an Absonderung wurden tatsächlich gemessen.
Die Umfangslänge des Metalldrahtes bezieht sich auf eine Länge einer Konturlinie des Metalldrahtes im Querschnitt senkrecht zu der Richtung seiner Erstreckung, und die Gesamtlänge des Metalldrahtes bezieht sich auf eine Länge in seiner Erstreckungsrichtung, die für das Herstellen des Filters erforderlich ist. Die vier Filter gemäß dem ersten bis vierten Verifikationsbeispiel waren im Wesentlichen zueinander im Hinblick auf den Oberflächenbereich innerhalb eines Bereiches von ungefähr 7,51 bis 7,60×10⁴ mm² identisch.
Folglich wurde, wie dies aus 10 hervorgeht, bestätigt, dass mit dem Verringern des Druckverlusts ΔP im Filter auch eine Emissionsmenge an Absonderung abnehmen kann. Dies kann der Fall sein, weil als ein Ergebnis der Vermeidung des Druckverlusts ΔP im Filter ein Verstopfen des Filters zum Zeitpunkt der Aktivierung des tellerartigen Gasgenerators weniger wahrscheinlich ist und folglich die Emissionsmenge der Absonderung reduziert werden kann.
Es konnte außerdem experimentell aus den Ergebnissen des ersten und zweiten Verifikationstests, die vorstehend beschrieben sind, bestätigt werden, dass der Filter 70 für den Gasgenerator und der tellerartige Gasgenerator 1, der diesen aufweist, in dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel einen Filter für den Gasgenerator und einen Gasgenerator mit selbigen vorsehen kann, die ein hohes Leistungsvermögen haben.
Obwohl ein Beispiel, bei dem die vorliegende Erfindung auf einen sogenannten tellerartigen Gasgenerator und einen Filter für einen Gasgenerator, der mit diesem ausgestattet ist, vorstehend im Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angewendet ist, kann die vorliegende Erfindung natürlich auch auf einen sogenannten zylinderartigen Gasgenerator und einen Filter für einen Gasgenerator, der mit einem solchen ausgestattet ist, angewendet werden. Der zylinderartige Gasgenerator wird in geeigneter Weise beispielsweise in einer Seitenairbagvorrichtung oder eine Vorhangairbagvorrichtung eingebaut und ist länglicher im Hinblick auf die Außengeometrie als der tellerartige Gasgenerator. Daher ist ein Filter für einen Gasgenerator, der in dem zylinderartigen Gasgenerator angewendet wird, in einer länglichen zylindrischen Form mit einem relativ geringen Durchmesser.
Wenn die vorliegende Erfindung auf einen zylinderartigen Gasgenerator und einen Filter für einen Gasgenerator, der mit diesem ausgestattet ist, angewendet wird, um die Festigkeit eines Filters in der axialen Richtung zu verbessern, wird ein Metalldraht, der diagonal so gewickelt wird, dass er sich mit sowohl der Umfangsrichtung als auch der axialen Richtung des Filters schneidet, vorzugsweise so gewickelt, dass er stärker parallel zu der axialen Richtung geneigt ist.
Das hierbei offenbarte Ausführungsbeispiel bildet eine Veranschaulichung und in jederlei Hinsicht keine Einschränkung. Der technische Umfang der vorliegenden Erfindung ist anhand der Ansprüche begrenzt und umfasst jede Abwandlung innerhalb des Umfangs und der Bedeutungsäquivalenz zu den Ansprüchen.
Bezugszeichenliste

1: tellerartiger Gasgenerator
10: untere Scheibe
11: Bodenplattenabschnitt
12: Umfangswandabschnitt
13: vorragender zylindrischer Abschnitt
14: Vertiefungsabschnitt
15: Öffnung
20: obere Schale
21: oberer Plattenabschnitt
22: Umfangswandabschnitt
23: Gasabgabeöffnung
24: Abdichtband
30: Halteabschnitt
31: Innenabdeckabschnitt
32: Außenabdeckabschnitt
33: Kupplungsabschnitt
34: Innenverbindungsabschnitt, Buchsenabschnitt
40: Zünder
41: Zündabschnitt
41: Anschlussstift
50: becherförmiges Element
51: oberer Wandabschnitt (Deckwandabschnitt)
52: Seitenwandabschnitt
53: Erstreckungsabschnitt
54: Endstückende
55: Verstärkungskammer
56: Verstärkungsmittel
60: Brennkammer
61: Gaserzeugungsmittel
62: unteres Stützelement
63: oberes Stützelement
64: Polstermaterial
70: Filter
71: Metalldraht
71a: erster plattenförmiger Abschnitt
71b: zweiter plattenförmiger Abschnitt
72: V-förmige Nut
73: hohler Abschnitt
75: Metalldrahtmaterial
80: Zwischenraum (Spalt)
100A, 100B: Walze (Rolle)
101: vorragender Abschnitt
102: vertiefter Abschnitt (Vertiefungsabschnitt)
200: Kernmaterial
G: Spalt (Zwischenraum)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014237389 [0004, 0005]

Claims

Im Wesentlichen zylindrischer und hohler Filter für einen Gasgenerator, wobei der Filter aus einem gewickelten Körper eines Metalldrahtes hergestellt ist, wobei der Metalldraht aus einem länglichen Element mit einem V-förmigen Querschnitt senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Metalldrahtes hergestellt ist, wobei eine V-förmige Nut, die in dem Metalldraht definiert ist, einem hohlen Abschnitt in dem Filter für den Gasgenerator zugewandt ist, und ein Winkel der V-förmigen Nut nicht kleiner als 130° und nicht größer als 140° ist.
Filter für einen Gasgenerator gemäß Anspruch 1, wobei ein größtes Außenmaß des Metalldrahtes entlang einer Richtung der Tiefe der V-förmigen Nut kleiner als ein größtes Außenmaß des Metalldrahtes entlang einer Richtung der Breite der V-förmigen Nut ist.
Filter für einen Gasgenerator gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Filter für den Gasgenerator in einem Netzmuster aufgebaut ist durch diagonal erfolgendes Wickeln des Metalldrahtes durch Zurückfalten einer Wickelrichtung an einem axialen Ende und dem anderen axialen Ende des Filters für den Gasgenerator.
Gasgenerator mit dem Filter für den Gasgenerator gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.