DE4141906A1

DE4141906A1 - Filteranordnung fuer eine airbagaufblasvorrichtung

Info

Publication number: DE4141906A1
Application number: DE4141906A
Authority: DE
Inventors: Conrad M Novak; John P O'loughlin
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1990-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1992-07-02
Anticipated expiration: 2011-12-19
Also published as: JP2554812B2; US5087070A; DE4141906C2; JPH05213147A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gaserzeugungs einrichtung und insbesondere auf eine Aufblasvorrichtung zum Aufblasen eines Airbags, um einen Insassen eines Fahrzeugs zu schützen.

Aufblasvorrichtungen zum Ausdehnen eines Luftsacks, wenn ein Fahrzeug eine plötzliche Verzögerung, wie zum Beispiel in einem Zusammenstoß erfährt, sind wohl bekannt. Der Luftsack hält eine Bewegung eines Insassens des Fahrzeugs während des Zusammen stoßes zurück. Der Luftsack wird durch Gas aufgeblasen, das durch Betätigung von gaserzeugendem Material erzeugt wird. Das gaserzeugende Material ist in der Airbagaufblasvorrichtung enthalten.

Die Aufblasvorrichtung für einen Airbag, welche den Fahrer eines Fahrzeugs schützt, ist üblicherweise in dem Fahrzeugsteuerrad befestigt. Solch eine Aufblasvorrichtung ist vorzugsweise klein und leichtgewichtig, um die rotierende Masse der Steuerrad anordnung zu minimieren. Die Aufblasvorrichtung sollte auch aus Herstellungs- und Kostengründen eine minimale Anzahl von Teilen aufweisen, die leicht zusammenzubauen sind.

Eine üblicherweise benutzte Gaserzeugungszusammensetzung ist eine, die ein Alkalimetallazid und ein Metalloxid, wie zum Beispiel Kupfer(II)oxid oder Eisenoxid enthält. Zündung der gaserzeugenden Zusammensetzung erzeugt einen heißen Gasstrom. Der heiße Gasstrom wird typischerweise Stickstoffgas, geschmol zenes Metall, Natriumoxid, ein Natriumsalz des Metalls und Metallnitrid enthalten. Das Stickstoffgas trägt andere Reaktionsprodukte in der Form eines Rückstands oder Sinters.

Ein besonderes Problem, dem die Airbagindustrie gegenüberstehet, ist die Entwicklung eines effektiven, kostengünstigen, mechani schen Filtersystems zum Filtern von Rückständen oder Sintern aus dem heißen Gasstrom gewesen. Das Filtersystem mußte fähig sein zum Entfernen des Rückstands oder Sinters aus dem Gas, bevor es in den Sack eintritt. Das Filtersystem sollte auch fähig sein, den Gasstrom zu kühlen. Ein Abschnitt des Filtersystems kann eine Reaktionsmitteloberfläche haben aus einem acidischem Oxid, wie zum Beispiel Siliciumdioxid, um mit dem Natriumoxid in dem heißen Gasstrom zu reagieren und es zu neutralisieren. Um diese Ziele zu erreichen, muß das Filtersystem eine abdichtende Zone erhalten, wo es mit dem Aufblasvorrichtungsgehäuse in Kontakt steht, so daß der größte Teil des Gasstromes durch das Filtersystem geleitet wird.

Das US-Patent 49 02 036 lehrt einen Gaserzeuger für eine Fahr zeuginsassenrückhalteeinrichtung. Der Erzeuger enthält eine Vielzahl von Filtern einschließlich einer Endfilteranordnung, die das Stickstoffgas filtert, bevor das Gas aus dem Erzeuger in den Luftsack austritt. Die Endfilteranordnung weist einen er sten Abschnitt von Maschenschirmen oder -sieben auf. Die Maschenschirme entfernen Reaktionsprodukte in Partikelform aus dem Gasstrom. Der Endfilter hat auch einen zweiten Abschnitt von Schirmen oder Sieben mit einer kleineren Maschengröße. Die Schirmabschnitte werden durch ein Abstandshalterkissen aus einer keramischen Faser getrennt, die eine Mischung aus Aluminiumoxid und Siliciumdioxid ist. Das Abstandhalterkissen wird unter dem Markennamen "Fiberfrax" von Sohio Carborundum, Inc. verkauft. Es ist auch bekannt, die genannte Endfilteranordnung gegen das Erzeugergehäuse abzudichten, und zwar durch Pressen von Graphit dichtungen (im Patent nicht gezeigt) zwischen das Gehäuse und die oberen und unteren Ränder des Filters.

Das US-Patent 48 78 690 lehrt auch eine Filteranordnung, die in einem Gaserzeuger für eine Fahrzeuginsasssenrückhalteeinrichtung benutzt wird. Die Filteranordnung weist in Richtung des Gas flusses folgendes auf: eine Vielzahl von Lagen aus 30 Maschen Edelstahlschirm, ein Filterglied zum Feinfiltern des erzeugten Gases, und dann eine weitere Lage aus 30 Maschen Edelstahl schirm. Das Filterglied kann ein Tonerde-Kieselerde Faserpapier, wie z. B. "Lytherm" Keramikfaserpapier sein, das durch Mansville Co., vertrieben wird. Andere Beispiele von Filterpapier, die in dem Patent gelehrt werden, sind Kieselerdefaserpapier, das durch Sandtex Corporation of Japan unter dem Markennamen "Sandtex" vertrieben wird und ein Filtermaterial, das von National Standard Co. aus Corbin, Kentucky unter dem Markennamen "FIBREX" verkauft wird. Es gibt keine Lehre in dem Patent, wie die Filteranordnung gegen das Gehäuse des Gaserzeugers abgedichtet ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Mittel zum Abdichten eines Filters gegen ein Gehäuse einer Aufblasvorrichtung für eine Fahrzeuginsassenrückhalteeinrichtung. Das Aufblasvor richtungsgehäuse hat eine Kammer für gaserzeugendes Material und Gasauslaßöffnungen, durch die Gas aus dem Gehäuse in die Rückhalteeinrichtung strömt. Ein Filter in dem Gehäuse sieht einen Gasstrompfad zu den Gasauslaßöffnungen vor. Der Filter filtert und kühlt das Gas, wenn es in dem Gasstrompfad fließt. Der Filter weist eine Vielzahl von Filterlagen auf, wobei zumindest eine der Filterlagen einen höheren Widerstand gegen Gasstrom aufweist als zumindest eine andere der Filterlagen. Die eine Filterlage hat einen Abschnitt, der sich zwischen dem Gehäuse und zumindest einer anderen der Filterlagen erstreckt und mit diesen in Eingriff steht, um eine gasabdichtende Zone benachbart zu dem Gehäuse vorzusehen. Die gasabdichtende Zone hat einen Widerstand gegen Gasstrom, der höher ist als der Widerstand gegen Gasstrom des Gasstrompfads.

Vorzugsweise ist die Filterlage, die einen höheren Widerstand gegen Gasstrom hat, entweder eine Lage aus einer keramischen fasrigen Matte oder ein Metallfilz. Alternativ kann die Lage mit höherem Widerstand eine Kombination aus einer Schicht einer ke ramischen fasrigen Matte und einer Schicht aus Metallfilz sein. Die Filterlage mit dem geringeren Widerstand gegen Gasstrom ist vorzugsweise eine Metallmaschenanordnung. Die keramische fasrige Matte oder der Metallfilz enthält vorzugsweise Partikel eines sauren Oxids, welches mit dem Natriumoxid in dem Gas reagieren kann, das durch die Zündung des gaserzeugenden Materials erzeugt wurde. Des weiteren sind in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel saure Oxidpartikel an den Metallfilz ge sintert.

Weitere Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann, an den sich die vorliegende Erfindung wendet, aus dem Lesen der folgenden Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen deutlich. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Queransicht, teilweise im Schnitt, eines Fahrzeugssteuerrads mit einem aufblasbaren Insassenrückhalteeinrichtungsmodul mit einer Aufblasvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Queransicht, teilweise im Schnitt, der Aufblasvorrichtung von Fig. 1;

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Aufblasvorrichtung von Fig. 2, die einen Filter gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,

Fig. 4 ein vergrößerter Schnitt eines Abschnitts der Aufblasvorrichtung von Fig. 3, der Teile der Aufblasvorrichtung vor der Vollendung des Zusammenbaus der Aufblasvorrichtung zeigt; und

Fig. 5 ein vergrößerter Schnitt eines Abschnitts der Aufblasvorrichtung von Fig. 3, der Teile der Aufblasvorrichtung nach dem Zusammenbau der Aufblasvorrichtung zeigt.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Airbagauf blasvorrichtung und insbesondere auf eine Aufblasvorrichtung zum Aufblasen eines Airbags zum Schutz des Fahrers eines Fahrzeugs. Die vorliegende Erfindung ist auf verschiedene Aufblasvor richtungsbauarten anwendbar. Als typisches Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt Fig. 1 eine Aufblasvorrichtung 10. Ein Luftsack 12 ist um die Aufblasvorrichtung 10 gefaltet. Ein Deckel 14 schließt den Luftsack 12 und die Aufblasvorrichtung 10 ein. Die Aufblasvorrichtung 10, der Luftsack 12 und der Deckel 14 bilden ein Modul, das auf einem Fahrzeugsteuerrad 16 angeordnet ist.

Beim Auftreten einer plötzlichen Fahrzeugverzögerung, wie sie bei einem Zusammenstoß auftritt, wird die Aufblasvorrichtung 10 betätigt und erzeugt ein großes Gasvolumen. Das Gas von der Aufblasvorrichtung 10 dehnt den Luftsack 12 aus. Wenn der Luftsack 12 beginnt sich auszubreiten, bricht er geschwächte Abschnitte in dem Deckel 14. Einer der geschwächten Abschnitte ist in Fig. 1 mit 18 bezeichnet. Wenn der Luftsack 12 sich wei ter ausdehnt, bewegt er sich in den Raum zwischen dem Fahrer des Fahrzeugs und dem Steuerrad 16, um eine Bewegung des Fahrers in bekannter Weise zurückzuhalten.

Die Aufblasvorrichtung 10 (Fig. 2) umfaßt ein Gehäuse 40. Das Gehäuse 40 besteht aus drei Teilen, nämlich eines Diffusor bechers 42, eines Verbrennungsbechers 44 und eines Verbrennungs kammerdeckels 46. Der Diffusorbecher 42, der Verbrennungsbecher 44 und der Verbrennungskammerdeckel 46 bestehen aus Metall, wie z. B. rostfreiem Stahl UNS S30100.

Der Diffusorbecher 42 ist im allgemeinen becherförmig und hat eine zylindrische Seitenwand 50, die sich um die Mittelachse 52 der Aufblasvorrichtung 10 erstreckt. Die Seitenwand 50 erstreckt sich zwischen einer flachen oberen Endwand 54 und einem flachen unteren Flansch 56. Die Endwand 54 und der Flansch 56 sind im allgemeinen parallel zueinander und senkrecht zu der Achse 52. Eine ringförmige Anordnung von Gasauslaßöffnungen 58 erstreckt sich umfangsmäßig um einen oberen Abschnitt der Diffusor becherseitenwand 50.

Der Verbrennungsbecher 44 ist im allgemeinen becherförmig und ist innerhalb des Diffussorbechers 42 angeordnet. Der Verbrennungsbecher 44 hat eine zylindrische Seitenwand 60, die sich um die Achse 52 erstreckt. Die zylindrische Seitenwand 60 ertreckt sich zwischen einer flachen oberen Endwand 64 und einem flachen unteren Flansch 66. Die obere Endwand 64 und der untere Flansch 66 sind im allgemeinen parallel zueinander und senkrecht zu der Achse 52. Eine ringförmige Anordnung von Öffnungen 68 er streckt sich umfangsmäßig um einen unteren Abschnitt der Ver brennungsbecherseitenwand 60.

Die obere Endwand 64 des Verbrennungsbechers 44 ist mit einer durchgehenden Schweißung an die obere Endwand 54 des Diffusor bechers 42 geschweißt an einer umfangsmäßigen Schweißstelle 70, vorzugsweise durch Laserschweißen. Der Verbrennungsbecherflansch 66 ist mit einer durchgehenden Schweißung an den Diffusorbecher flansch 56 geschweißt an einer umfangsmäßigen Schweißstelle 72, ebenfalls vorzugsweise durch Laserschweißen.

Der Verbrennungskammerdeckel 46 ist ein im allgemeinen flaches Metallstück, das einen kreisförmigen Mittenabschnitt 80 und einen parallelen, aber versetzten ringförmigen äußeren Flansch 82 aufweist. Eine kreisförmige Öffnung 84 ist in dem Mitten abschnitt 80 des Kammerdeckels 46 angeordnet. Der äußere Flansch 82 des Kammerdeckels 46 ist mit einer durchgehenden Schweißung an den Verbrennungsbecherflansch 66 geschweißt an einer umfangs mäßigen Schweißstelle 86, wiederum vorzugsweise durch Laser schweißen.

Ein hermetisch abgedichteter Kanister 90 befindet sich in dem Verbrennungsbecher 44. Der Kanister 90 besteht aus zwei Teilen, nämlich einem unteren Kanisterteil 92 und einem Deckel 94. Der radial äußere Rand des Kanisterdeckels 94 ist an den benachbar ten Rand des unteren Kanisterteils 92 gecrimpt oder geklemmt, um den Kanister 90 hermetisch abzudichten. Der Kanister 90 besteht vorzugsweise aus relativ dünnem Aluminium.

Der untere Kanisterteil 92 hat eine zylindrische äußere Seiten wand 96, benachbart zu und innerhalb der Verbrennungsbecher seitenwand 60. Die Seitenwand 96 weist eine verminderte Dicke in dem Gebiet auf, das benachbart zu den Öffnungen 68 in der Verbrennungsbecherseitenwand 60 ist. Der untere Kanisterteil 92 hat auch eine zylindrische, von der Außenseitenwand 96 radial nach innen beabstandete Innenseitenwand 98. Die Seitenwand 98 besitzt eine verminderte Dicke in dem zu einem Zünder 142 benachbarten Gebiet. Eine flache ringförmige untere Wand 100 des unteren Kanisterteils 92 verbindet die Außenseitenwand 96 mit der Innenseitenwand 98. Eine kreisförmige innere, obere Wand 102 des unteren Kanisterteils 92 erstreckt sich radial nach innen von der Innenseitenwand 98 und versieht diese mit einem Deckel. Die innere, obere Wand 102 und die zylindrische Innenseitenwand 98 bilden eine sich nach unten öffnende zentrale Ausnehmung 104 in dem Kanister 90.

Der Kanisterdeckel 94 ist im allgemeinen kreisförmig. Eine Vertiefung 106 ist in der Mitte des Kanisterdeckels 94 angeord net. Ein Paket 108 von Selbstzündungsmaterial ist in der Vertiefung 106 angeordnet und wird in der Vertiefung 106 durch ein Stück von Aluminiumfolienband 109 gehalten.

Eine Vielzahl von ringförmigen Scheiben 110 von Gaserzeugungs material sind innerhalb des Kanisters 90 aufeinander geschichtet. Ein ringförmiges Kissen 112 ist zwischen der obersten gaserzeugenden Scheibe 114 und der Innenseite des Kanisterdeckels 94 angeordnet. Die Scheiben 110 sind aus einem bekannten Material, das Stickstoffgas erzeugt, wenn es gezündet wird. Auch wenn viele Arten von gaserzeugendem Material benutzt werden könnten, sind doch passende gaserzeugende Materialien in dem US-Patent 38 95 098 gelehrt. Ein bevorzugtes gaserzeugendes Material ist eines, das Natriumazid enthält. Bei Verbrennung bildet das Natriumazid Natriumoxid.

Ein ringförmiger Vorfilter 120 ist in dem Kanister 90 angeord net. Der Vorfilter 120 ist von den gaserzeugenden Scheiben 110 aus radial außen und innerhalb der Außenseitenwand 96 des Kanisters 90 angeordnet. Es besteht ein kleiner ringförmiger Raum zwischen dem Vorfilter 120 und der Außenseitenwand 96. Ein bei 122 schematisch angedeuteter, ringförmiger Schlackenschirm oder -sieb ist in dem Diffusorbecher 42 außerhalb des Verbren nungsbechers 44 angeordnet. Der Schlackenschirm 122 ist von den Öffnungen 68 aus radial außen angeordnet und liegt an der Ver brennungsbecherseitenwand 60 an. Jedoch könnte der Schlacken schirm 122 mit Abstand zu den Öffnungen 68 in der Verbrennungs becherseitenwand 60 angeordnet sein.

Eine bei 124 gezeigte ringförmige Endfilteranordnung ist inner halb des Diffusorbechers 42 oberhalb des Schlackenschirms 122 angeordnet. Die Endfilteranordnung 124 befindet sich von den Gasauslaßöffnungen 58 in der Seitenwand 50 des Diffusorbechers 42 aus radial innen. Die Endfilteranordnung 124 besteht aus einer Vielzahl von Lagen oder Schichten aus verschiedenen Materialien, die noch beschrieben werden. Die Lagen erstrecken sich um die Diffusorbecherseitenwand 50 und sind innerhalb der Seitenwand angeordnet. Ein ringförmiger Filterschild 126 ragt von der Diffusorbecherseitenwand 50 aus radial nach innen und trennt die Endfilteranordnung 124 und den Schlackenschirm 122. Der Filterschild 126 ist durch eine Interferenzpassung (Festsitz) an der Diffusorbecherseitenwand 50 befestigt, wie im folgenden noch genauer beschrieben wird.

Die Aufblasvorrichtung 10 umfaßt eine Initiator- oder Zündanordnung 140. Die Zündanordnung 140 ragt durch die Öffnung 84 in dem Kammerdeckel 46 in die zentrale Ausnehmung 104 des Kanisters 90. Die Zündanordnung 140 ist mittels einer durchge henden Schweißung, vorzugsweise einer Laserschweißung, an den Mittenabschnitt 80 des Kammerdeckels 46 geschweißt an einer um fangsmäßigen Schweißstelle 144.

Die Zündanordnung 140 umfaßt den Zünder 142. Der Zünder 142 um faßt ein Paar von Leitungsdrähten 146, die sich von der Zündanordnung 140 nach außen erstrecken. Die Leitungsdrähte 146 können mit einem (nicht gezeigten) Zusammenstoßsensor verbunden werden. In dem Zünder 142 sind die Leitungsdrähte 146 mit einem in einem Zündmaterial eingebetteten Widerstandsdraht verbunden. Ein (nicht gezeigter) dünner Plastikfilm ist auf der Außenseite des oberen Abschnitts des Zünders 142 angeordnet, um einen Kontakt von Metall zu Metall zu verhindern, welcher den Zünder 142 erden und die Aufblasvorrichtung 10 außer Betrieb setzen könnte. Der Zünder 142 kann von jeder passenden bekannten Bauart sein.

Beim Eintritt eines Zusammenstoßes oder einer anderen plötzli chen Fahrzeugverzögerung schließt der Kollisionssensor einen elektrischen Kreis. Ein elektrischer Strom fließt dann durch die Leitungsdrähte 146 zum Zünder 142. Der Widerstandsdraht erhitzt sich und zündet den Zünder 142. Die Zündung des Zünders 142 bil det heiße Gaserzeugnisse, die von dem Zünder 142 nach außen strömen und die innere, obere Wand 102 sowie die Innenseitenwand 98 des Kanisters 90 durchbrechen. Das heiße Gas von dem Zünder 142 zündet die Scheiben 110 des gaserzeugenden Materials. Die Scheiben 110 des gaserzeugenden Materials erzeugen schnell ein großes Volumen heißen Gases.

Der Gasdruck wirkt auf die zylindrische Seitenwand 96 des Kanisters 90 und drückt die Seitenwand 96 radial nach außen ge gen die Verbrennungsbecherseitenwand 60. Dies hat zur Folge, daß die dünne Seitenwand 96 des Kanisters 90 an den Öffnungen 68 in der Verbrennungsbecherseitenwand 60 durchbrochen oder hinaus geblasen wird. Die verminderte Dicke der Seitenwand 96 benach bart zu den Öffnungen 68 gestattet, daß dieser Abschnitt der Seitenwand 96 bevorzugt vor anderen Abschnitten bei einem ge wünschten Druck bricht. Das durch das Verbrennen der Scheiben 110 erzeugte Gas strömt dann radial nach außen durch den Vor filter 120. Der Vorfilter 120 entfernt aus dem strömenden Gas einige grobe Partikel und andere Verbrennungsprodukte der Zündanordnung 140 und der gaserzeugenden Scheiben 110. Der Vorfilter 120 kühlt auch das strömende Gas, und geschmolzene Verbrennungsprodukte lagern sich auf dem Vorfilter 120 ab. Das Gas strömt durch die Öffnungen 68 und in den Schlackenschirm 122.

Der Schlackenschirm 122 entfernt Partikel aus dem strömenden Gas und hält sie fest. Außerdem kühlt der Schlackenschirm das strö mende Gas. Wenn das Gas abkühlt, lagern sich geschmolzene Ver brennungsprodukte, wie zum Beispiel Metall, auf dem Schlacken schirm 122 ab. Der Filterschild 126 zwischen dem Schlackenschirm 122 und der Endfilteranordnung 124 bewirkt einen turbulenten Strom von Gas in und um den Schlackenschirm 122. Der turbulente Gasstrom fördert die Rückhaltung von relativ schweren Partikeln in dem Schlackenschirm 122 und in dem unteren Abschnitt des Diffusorbechers 42.

Das Gas strömt von dem Schlackenschirm 122 zu der Endfilter anordnung 124 axial nach oben. Das Gas strömt dann radial nach außen durch die Endfilteranordnung 124, die kleine Partikel aus dem Gas entfernt. Die Endfilteranordnung 124 kühlt außerdem das Gas weiter ab, so daß sich geschmolzene Produkte in dem Gas auf Teilen der Endfilteranordnung 124 ablagern können. Die ringförmige Anordnung von Gasauslaßöffnungen 58 leitet den Gasstrom in den Luftsack 12, um den Luftsack 12 auf zublasen.

Einzelheiten der Filteranordnung 124 sind in Fig. 2 bis 5 ge zeigt. Wie in Fig. 3 gezeigt, weist die Filteranordnung 124 eine Vielzahl von Materiallagen auf, die in die Form eines Rings ge wunden sind. Der Ring wird durch Wickeln der Lagen auf einen (nicht gezeigten) zylindrischen Dorn gebildet. Die Lagen werden zuerst zu einem Streifen zusammengefügt. Der Streifen wird dann um den zylindrischen Dorn gewunden. Die äußerste Lage, die ein Metallgitter oder eine Metallmaschenanordnung ist, wird so gewunden, daß sie sich selbst überlappt. Die überlappenden Abschnitte werden dann mit Heftschweißungen zusammengeschweißt, um eine feste, kreisförmige integrale Filteranordnung 124 zu bilden. Die Filteranordnung 124 kann dann von dem Dorn entfernt werden und wickelt sich nicht ab.

Die in Fig. 4 gezeigte Filteranordnung 124 hat neun Lagen. Von innen nach außen, in der Richtung des Gasstroms weisen die er sten drei Lagen 150 ein 28 Maschenmetallgewebe auf, d. h. das Gitter hat 28 Litzen (Stränge) auf 2,54 cm (pro Zoll) sowohl in der Ketten- wie auch in der Schußrichtung. Die vierte Lage 152 ist ein 24×110 Maschenmetallgewebe, das 24 Litzen auf 2,54 cm (pro Zoll) in der Schußrichtung und 110 Litzen auf 2,54 cm (pro Zoll) in der Kettenrichtung hat. Die ersten drei Lagen 150 wirken in erster Linie als ein Kühlkörper. Die vierte Lage 152 hat kleinere Öffnungen als die ersten drei Lagen. Sie wirkt in erster Linie, um Partikel mittlerer Größe aus dem heißen Gasstrom festzuhalten, die nicht in dem Vorfilter 120 oder dem Schlackenschirm 122 entfernt wurden. Ein geeignetes Metallgitter (Metallmaschenanordnung) für die drei Lagen 150 und die Lage 152 ist ein rostfreies Stahlgitter oder Stahlmaschenanordnung. Die Lagen 150 und die Lage 152 könnten aus anderen Metallen bestehen, zum Beispiel Kohlenstoffstahl, Nickel, Kupfer, Titan, Chrom und/oder Aluminium.

Die fünfte Lage 154 der Filteranordnung 124 ist eine keramische Fasermatte, die eine Mischung aus Aluminiumoxid und Silicium dioxid aufweist und von Sohio Carborundum, Inc. unter dem Markennamen "Fiberfrax" vertrieben wird. Die Zusammensetzung der Matte besteht aus zumindest ungefähr 47% Al₂O₃ und zumindest ungefähr 47% SiO₂.

Anstatt "Fiberfrax" kann die Lage 154 auch eine Tonerde- Kieselerdekeramikmatte sein, die von Thermal Ceramics unter dem Markennamen "Ultrafelt" vertrieben wird. Andere keramische fas rige Matten, die benutzt werden können, sind eine Tonerde- Kieselerdematte, die unter den Markennamen "Cerablanket" und Cerachem" von Thermal Ceramics vertrieben wird. "Ultrafelt" und "Cerablanket" haben ähnliche Zusammensetzungen wie "Fiberfrax". "Cerachem" enthält ungefähr 3% Al₂O₃, 49% SiO₂ und 15% Zr₂O₃ Die Wirkungsweise des Siliciumdioxids in der Matte ist, mit dem Natriumoxid in dem Gasstrom zu reagieren und es zu neutralisie ren gemäß bekannter Praxis. Diese Reaktion bildet kleine Partikel von Natriumsilicaten.

Typischerweise hat die Lage 154 eine relativ hohe Dichte, eine kleine Porengröße und eine größere Dicke als die Lagen 150, 152. Als ein Beispiel sind die folgenden Daten für "Fiberfrax" ange geben:

Dichte
=0,144 bis 0,176 g/cm² · (9-11 lbs/ft²)
Fasermassendichte	= 2,6-2,8 g/cm³
Dicke	= ungefähr 0,317 cm (0,125 Zoll)

Das Material ergibt einen Druckabfall von ungefähr 4415 bis 6671 pascal (45-68 mm H₂O).

Die sechste Lage 156 ist ein Nickelfilzmaterial. Der Nickelfilz wird durch Natiaonal Standard Corp. unter dem Markennamen "FIBREX" vertrieben. Das ist ein nicht-gewebter Filz aus Nickelfasern, die dicht gepackt sind, um eine Vielzahl von Gasstromdurchlässen mit kleiner Größe zu definieren. Ein Zweck der Nickelfilzlage 156 ist es, kleine Silicatpartikel festzuhal ten, die in dem Gasstrom gebildet sind. Typischerweise wird die Filzlage 156 ein Basisgewicht (ohne eine Beschichtung) von unge fähr 0,077 bis 0,155 g/cm² (0,5 bis 1 g/inch²) und eine Dicke von ungefähr 0,76 mm (0,030 Zoll) haben. Vorzugsweise sind die Nickelfasern beschichtet, zum Beispiel durch Sintern, mit Partikeln aus Nickel oder anderen anorganischem Material. Dies engt die Größe der Gasstromdurchlässe in dem Filz weiter ein. Der Nickelfilz kann auf einer oder beiden Seiten beschichtet sein. Das Verhältnis des Nickelfilzes zu den Beschichtungs partikeln kann im Bereich von ungefähr 80/20 zu 60/40 nach Gewicht sein.

Ob beschichtet oder nicht, oder auf beiden Seiten beschichtet oder nur auf einer Seite, hat der Nickelfilz eine relativ ge ringe Durchlässigkeit für Gasstrom. Zum Beispiel hat ein Nickelfilz, der ein Basisgewicht von ungefähr 0,155 g/cm² (1 g/inch²) und auf beiden Seiten mit einem 60/40 Verhältnis von Nickelfilz zu Nickelpartikeln beschichtet ist, eine Durch lässigkeit von ungefähr 0,146 m³ (5,13 ft³) von Gas pro Minute pro 0,093 m² (Gas pro Minute/ft²). Ein Nickelfilz, der ein Basisgewicht von ungefähr 0,077 g/cm² (0,05 g/inch²) hat und auf einer Seite mit einem 80/20 Verhältnis von Nickelfilz zu Nickelpartikeln beschichtet ist, hat eine Durchlässigkeit von ungefähr 6,242 m³ (220 ft³) von Gas pro Minute pro 0,093 m² (Gas pro Minute pro ft²). Die Filzlage 156 kann aus anderen als Nickelmetallfasern hergestellt sein, die fähig sind, den Temperaturen und anderen Bedingungen des Gasstroms in der Aufblasvorrichtung zu widerstehen. Beispiele anderer geeigneter Metalle sind rostfreier Stahl, Carbonstahl, Kupfer, Aluminium, Titan und Chrom.

Die sechste Lage 156 kann auch einen Nickelfaserfilz aufweisen, dessen Fasern mit Nickelpartikeln oder Siliciumdioxidpartikeln beschichtet sind. Ein Beispiel einer solchen Beschichtung ist ein 60/40 Gewichtsverhältnis von Nickelfasern zu den Nickel- und Siliciumdioxidpartikeln. Die Nickelpartikel helfen das Siliciumdioxid zu enthalten und verhindern, daß das Silicium dioxid von den Metallfasern abblättert. Das Siliciumdioxid liefert des weiteren Reaktionsmittelstellen zum Reagieren mit und Neutralisieren des Natriumoxids in dem Gasstrom.

Die äußeren drei Lagen 158 sind in ihrem Aufbau ähnlich zu den inneren drei Lagen 150 und sind 28 Maschen Metallgewebe. Der Zweck der äußeren drei Lagen ist in erster Linie, eine Ver stärkung und Stärke für die Filteranordnung 124 vorzusehen.

Wie in Fig. 4 vor dem Endzusammenbau gezeigt, haben die Lagen 150, 152, 154, 156 und 158 der Filteranordnung 124 unterschied liche Dimensionen in der vertikalen Richtung quer zu der Richtung des Gasstroms. Die vertikale Richtung ist die Richtung zwischen der Endwand 54 des Diffusorbechers 42 und dem Filter schild 126. Es wird angenommen, daß diese Dimensionen sich ändern können, abhängig von solchen Faktoren wie dem Volumen der Aufblasvorrichtung 10 und der Menge des Gasstromes. Als Beispiel können die drei inneren Lagen 150 eine Vertikalabmessung im Bereich von ungefähr 17,8 bis 18,6 mm haben. Idealerweise ist die vertikale Ausdehnung aller drei Lagen 150 die gleiche. Toleranzen bei der Herstellung des Metallgitters jedoch können einige Unterschiede in den vertikalen Ausdehnungen hervorrufen, wie gezeigt. Die vierte Lage 152 wird eine geringfügig kleinere vertikale Abmessung haben als die ersten drei Lagen, z. B. ungefähr 17,6 bis 18,5 mm.

Die fünfte und sechste Lage 154 und 156 haben im Gegensatz dazu erheblich größere vertikale Ausdehnungen als die Lagen 150, 152. Als Beispiel können diese beiden Lagen eine nominale vertikale Ausdehnung im Bereich von ungefähr 22,5 bis 23,5 mm haben. Wie in Fig. 4 gezeigt, haben die fünfte und die sechste Lage 154, 156 umfangsmäßige Randabschnitte 162, 164, die sich ungefähr über gleiche Distanz über die oberen und unteren Umfangskanten der ersten vier Lagen 150, 152 nach oben bzw. nach unten er strecken.

Schließlich haben die letzten drei Lagen 158 eine nominale ver tikale Ausdehnung, die im wesentlichen gleich ist wie die verti kale Ausdehnung der ersten drei Lagen 150, und zwar im Bereich von ungefähr 17,8 bis 18,6 mm. Wie bei den Lagen 150 sind die oberen und unteren Ränder der Zwischenlagen 154, 156 im wesent lichen mit gleichem Abstand oberhalb und unterhalb der oberen und unteren Umfangsränder der Lagen 158 angeordnet.

Die Lagen 150, 152 aus Metallgitter (Metallmaschen) definieren in der vorliegenden Erfindung einen ersten Filterabschnitt. Die Gesamtdicke der Lagen 150, 152 in der Richtung des Gasstroms ist ausreichend, um einen Kühlkörper vorzusehen und grobe Partikel festzuhalten. Offensichtlich kann die Anzahl von Lagen und ihre Beschaffenheit von anderen Aspekten der Aufblasvorrichtung abhängen. Der erste Filterabschnitt aus Metallgitter oder -maschen hat einen relativ geringen Widerstand gegen Gasstrom.

Die Zwischenlagen 154, 156 bestehen aus Materialien mit sehr kleiner Porengröße und bilden einen zweiten Filterabschnitt, welcher einen relativ hohen Widerstand gegen Gasstrom hat. Wie bei den Filterlagen 150, 152 kann die Beschaffenheit, Dicke und Anzahl der Lagen 154, 156 variieren. Jedoch ist die Funktion der Lagen 154, 156, Reaktionsstellen zum Neutralisieren von Natriumoxid in dem Gasstrom vorzusehen und kleine Partikel von Silikaten aus dem heißen Gasstrom aufzufangen. Somit bilden die Filterlagen 154, 156 einen Filterabschnitt, der einen höheren Widerstand gegen Gasstrom hat als die Lagen 150, 152.

Die Lagen 158 bilden einen dritten Filterabschnitt. Die Lagen 158 sind freigestellt. Die Funktion dieser Lagen besteht darin, der Filteranordnung 124 strukturelle Stärke hinzuzufügen. Als solche bieten sie dem Gasstrom keinen wesentlichen zusätzlichen Widerstand. Somit stellen die Lagen 158 einen Abschnitt mit re lativ geringem Widerstand gegen Gasstrom dar, verglichen mit den Lagen 154, 156.

Fig. 5 zeigt die Art und Weise, in der die Filteranordnung 124 der vorliegenden Erfindung zwischen dem Filterschild 126 und der Diffusorbecherendwand 54 abgedichtet wird. Die Randabschnitte 162, 164 der Lagen 154, 156, die sich über die oberen und unte ren Ränder des ersten Filterabschnitts hinaus vor dem Endzusam menbau erstrecken, werden umgefaltet, so daß sie gegen die freiliegenden Ränder der Lagen 150 bzw. 152 bzw. 158 anstoßen. Diese umgefalteten Randabschnitte liegen auch an der oberen Oberfläche des Filterschilds 126 und der inneren Oberfläche der Endwand 54 des Diffusorbechers 42 an. Wie später erklärt wird, hat der Filterschild eine Interferenzpassung (Festsitz) mit und einen Sitz gegen die Diffusorbecherseitenwand 50. Die Länge der umgefalteten Randabschnitte 162, 164 der Lagen 154, 156 in der Richtung des Gasstroms ist ausreichend, um benachbart zu dem Filterschild 126 und der Endwand 54 umfangsmäßige Gebiete von relativ hohem Widerstand gegen Gasstrom vorzusehen. In anderen Worten überschreitet die Länge der umgefalteten Randabschnitte 162, 164 die gemeinsame Dicke der Lagen 154, 156 umso viel, daß das Gas vorzugsweise durch das zentrale Gebiet der Filter anordnung fließen wird. Die umgefalteten Randabschnitte definieren somit einen Gasstrompfad durch die Filteranordnung 124 und zwischen den umgefalteten Randabschnitten 162, 164, der einen relativ geringen Widerstand für Gasfluß hat. Die Filter anordnung 124 ist somit gegen das Aufblasvorrichtungsgehäuse abgedichtet und der Gasstrom wird durch alle Lagen der Filteranordnung erfolgen.

Wie in Fig. 5 gezeigt, sind die Materialien der Lagen 154, 156 aus keramischer Faser oder Nickelfilz ausreichend kompressibel oder zusammendrückbar, um Abweichungen in den Vertikal dimensionen der Lagen 150, 152 und 158 auszunehmen. Diese Art verhindert die umgefalteten Lagen auch im wesentlichen, daß der Gasstrom irgendeine Filteroberfläche zwischen dem Filterschild 126 und der Endwand 54 des Diffusorbechers 42 umgeht, wodurch die Filteranordnung 124 noch wirksamer gegen das Aufblasvor richtungsgehäuse abgedichtet wird.

Für das Verfahren zum Zusammenbau der Filteranordnung 124 inner halb des Diffusorbechers 42 kann auf die Fig. 3, 4 oder 5 Bezug genommen werden. Bezüglich Fig. 3 wird die Filteranordnung 124 in dem Diffusorbecher 42 so angeordnet, daß die Filteranordnung an der Endwand 54 sitzt. Der Filterschild 126 wird dann in dem offenen Ende des Filterbechers benachbart zu dem Flansch 56 angeordnet. Der Filterschild 126 hat einen Umfangsflansch 180, der einen Festsitz (Interferenzpassung) mit der Seitenwand 50 des Diffusorbechers herstellt. Der Filterschild 126 wird in den Diffusorbecher gepreßt, bis er an der Filteranordnung 124 anstößt. Diese Anordnung der Bauteile ist in Fig. 4 gezeigt.

Der Filterschild 126 wird dann weiter in den Diffusorbecher 42 bedrückt. Dadurch werden die Endabschnitte 162, 164 der Zwischenlagen 154, 156 umgefaltet auf die Kanten der Lagen 150, 152 und 158, wie in Fig. 5 gezeigt. Die Interferenzpassung (Festsitz) zwischen dem Flansch 180 des Filterschilds 126 und der Seitenwand 50 des Diffusorbechers 42 hält die Bauteile in der in Fig. 5 gezeigten Anordnung. An diesem Punkt werden andere Bauteile zu der Anordnung hinzugefügt, was mit dem Zusammen schweißen des Diffusorbechers 42 und des Verbrennungsbechers 44 an Schweißstellen 70 und 72 endet (Fig. 5).

Abwandlungen der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann deutlich. Zum Beispiel ist es möglich, durch Einbeziehung von Siliciumdioxid in die Nickelfilzschicht 156, eine Filteran ordnung ohne eine keramische fasrige Matte, wie Lage 154, zu bilden. Die Zahlen und Maschengrößen für die Filterschirme oder -siebe 150, 152 und 156 können verändert werden. Diese und andere Veränderungen können vorgenommen werden, um den Gasausstoß der Aufblasvorrichtung, wie gewünscht, zu steuern.

Aus der obigen Beschreibung der Erfindung wird der Fachmann Verbesserungen, Veränderungen und Abwandlungen erkennen. Solche Verbesserungen, Veränderungen und Abwandlungen innerhalb der fachmännischen Praxis sollen durch die beiliegenden Ansprüche umfaßt werden.

Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor: Eine Aufblasvorrichtung erzeugt Gas zum Aufblasen einer Fahrzeuginsassenrückhalteeinrichtung. Die Aufblasvorrichtung weist ein Gehäuse auf. Das Gehäuse hat eine Kammer für gaserzeu gendes Material und Gasauslaßöffnungen, durch die Gas aus dem Gehäuse in die Rückhalteeinrichtung strömt. Ein Filter in dem Gehäuse sieht einen Gasstrompfad zu den Gasauslaßöffnungen vor. Der Filter filtert und kühlt das Gas, wenn es in dem Gasstrompfad strömt. Der Filter weist eine Vielzahl von Filterlagen auf. Zumindest eine der Filterlagen hat einen höhe ren Widerstand gegen Gasstrom als zumindest eine andere der Filterlagen. Die Filterlage mit höherem Widerstand gegen Gasstrom hat einen Abschnitt, der sich zwischen dem Gehäuse und den anderen Filterlagen erstreckt und damit in Eingriff steht, um eine gasstromabdichtende Zone benachbart zu dem Gehäuse vorzu sehen. Die gasstromabdichtende Zone hat einen Widerstand gegen Gasstrom, der höher ist als der Widerstand gegen Gasstrom des Gasstrompfades.

Claims

1. Eine Aufblasvorrichtung zum Erzeugen von Gas, um eine Fahrzeuginsassenrückhalteeinrichtung aufzublasen, wobei die Aufblasvorrichtung folgendes aufweist:
ein Gehäuse, wobei das Gehäuse eine Kammer für gaserzeugendes Material und Gasauslaßöffnungen aufweist, durch die Gas von dem Gehäuse in die Rückhalteeinrichtung strömt; und
einen Filter in dem Gehäuse, der einen Gasstrompfad zu den Gasauslaßöffnungen vorsieht, wobei der Filter das Gas filtert und kühlt, während es in dem Gasstrompfad strömt, wobei der Filter eine Vielzahl von Filterlagen aufweist, wobei mindestens eine der Filterlagen einen höheren Widerstand gegen Gasstrom aufweist als zumindest eine andere der Filterlagen,
wobei die eine Filterlage einen Abschnitt hat, der sich zwischen dem Gehäuse und der zumindest einen anderen der Filterlagen erstreckt und damit in Eingriff steht, um eine gasstrom abdichtende Zone, benachbart zu dem Gehäuse vorzusehen, die einen Widerstand gegen Gasstrom hat, der höher ist als der Widerstand gegen Gasstrom von dem Gasstrompfad.

2. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die eine Filterlage ein Metallfilz ist und die zumindest eine andere Filterlage ein Metallgitter ist.

3. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die eine Filter lage eine Metallfilzlage und eine angrenzende keramische Mattenlage aufweist, und wobei die Metallfilzlage und die keramische Mattenlage Abschnitte haben, die sich zwischen dem Gehäuse und der zumindest einen anderen Filterlage erstrecken, um eine gasflußabdichtende Zone vorzusehen.

4. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Metallfilz auf mindestens einer Seite mit an den Filz gesinterten Metall partikeln beschichtet ist.

5. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 1, welche in der Richtung des Gasstroms folgendes aufweist: eine erste Vielzahl von Lagen aus Metallgitter oder -maschen, eine Lage aus keramischer Matte, eine Lage aus Metallfilz und eine zweite Vielzahl von Lagen von Metallgitter oder -maschen, wobei die Lagen aus keramischer Matte und Metallfilz Abschnitte aufweisen, die sich zwischen dem Gehäuse und der ersten und zweiten Vielzahl von Lagen aus Metallgitter erstrecken, um eine gasstromabdichtende Zone vorzusehen.

6. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die erste Vielzahl von Lagen aus Metallgitter oder -maschen eine Vielzahl von Lagen aus relativ grobem Gitter oder Maschen aufweist, die einen Kühlkörper vorsehen, und eine Lage aus relativ feinem Gitter oder Maschen, um Partikel in dem Gasstrom festzuhalten.

7. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Lage aus keramischer Matte einen Abschnitt aufweist, der sich zwischen dem Gehäuse und der ersten Vielzahl von Lagen aus Metallgitter oder -maschen erstreckt, und wobei die Lage aus Metallfilz einen Abschnitt aufweist, der sich zwischen dem Gehäuse und der zweiten Vielzahl von Lagen aus Metallgitter oder -maschen erstreckt.

8. Aufblasvorrichtung zum Erzeugen von Gas, um eine Fahrzeuginsassenrückhalteeinrichtung aufzublasen, die folgendes aufweist:
ein Gehäuse, das Oberflächen aufweist, die sich in einer Richtung des Gasstroms erstrecken; eine Filteranordnung zum Filtern und Kühlen des Gasstroms, wobei die Filteranordnung folgendes aufweist:
einen ersten Filterabschnitt, der einen Metallgitterschirm (Metallmaschensieb) umfaßt mit einer relativ großen Porengröße und einer Dicke in der Richtung des Gasstroms, was dem ersten Filterabschnitt ermöglicht, als Kühlkörper zu wirken; und
einen zweiten Filterabschnitt, angrenzend an den ersten Filter abschnitt und mit einer kleineren Porengröße und einem höheren Widerstand gegen Gasstrom als der erste Filterabschnitt;
wobei der erste Filterabschnitt gegenüberliegende umfangsmäßige Kanten hat, wobei die ersten und zweiten Filterabschnitte eine Filterzone zwischen dem umfangsmäßigen Kanten definiert,
wobei der zweite Filterabschnitt gegenüberliegende Randab schnitte aufweist, die sich über die gegenüberliegenden um fangsmäßigen Kanten des ersten Filterabschnitts hinaus er strecken und umgefaltet sind auf die gegenüberliegenden umfangs mäßigen Kanten des ersten Filterabschnitts,
wobei die umgefalteten Randabschnitte mit den Gehäuseoberflächen in Eingriff stehen, und wobei die Länge der umgefalteten Randab schnitte in der Richtung des Gasstroms ausreichend ist, um ein umfangsmäßiges Gebiet von höherem Widerstand gegen Gasstrom als die Filterzone vorzusehen.

9. Aufblasvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der erste Filter abschnitt eine Vielzahl von Lagen von Metallgitterschirm (Metallmaschensieb) aufweist und der zweite Filterabschnitt eine Lage aus einer keramischen fasrigen Matte und/oder eine Lage aus einem Metallfilz aufweist.

10. Filteranordnung nach Anspruch 9, wobei das Gas Natriumoxid enthält und die zweite Filterlage eine Nickelfilzlage aufweist, wobei die Nickelfilzlage daran gesinterte Partikel eines sauren Oxids hat, das mit dem Natriumoxid reagieren kann.

11. Filteranordnung nach Anspruch 10, wobei die Nickelfilzlage auch Partikel aus Nickel an dem Nickelfilz gesintert aufweist.

12. Filteranordnung nach Anspruch 11, wobei das sauren Oxid Siliciumdioxid ist.

13. Filteranordnung nach Anspruch 8, wobei der zweite Filter abschnitt eine Lage aus keramischer fasriger Matte, die aus Siliciumdioxid und Aluminiumoxid gebildet ist und eine Lage aus Metallfilz aufweist, die Partikel aus Nickel an das Metallfilz gesintert aufweist.

14. Verfahren zum Zusammenbau einer Fahrzeuginsassenrück halteeinrichtung, die Gehäuseoberflächen, die sich in einer Richtung von Gasstrom erstrecken und eine Filteranordnung zum Filtern und Kühlen des Gasstroms aufweist, wobei die Filter anordnung einen ersten Filterabschnitt mit relativ geringem Widerstand gegen Gasstrom und einem zweiten Filterabschnitt mit relativ hohem Widerstand gegen Gasstrom aufweist, wobei der erste Filterabschnitt umfangsmäßige Kanten hat, wobei die ersten und zweiten Filterabschnitte eine Filterzone definieren in nerhalb der Beschränkungen der umfangsmäßigen Kanten, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
Vorsehen eines zweiten Filterabschnitts mit Randabschnitten, die sich über die umfangsmäßigen Kanten des ersten Filterabschnitts hinaus erstrecken; und Falten der umfangsmäßigen Randabschnitte über und auf die umfangsmäßigen Kanten des ersten Filterab schnitts, wobei die umfangsmäßigen Randabschnitte mit den umfangsmäßigen Kanten und den Gehäuseoberflächen in Eingriff kommen; wobei die Länge der umfangsmäßigen Randabschnitte ausreichend ist, um umfangsmäßige Gebiete der Filteranordnung, benachbart zu den Gehäuseoberflächen vorzusehen mit einem Widerstand gegen Gasstrom, der höher ist als der Widerstand der Filterzone.