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Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator für eine Schutzeinrichtung in einem Fahrzeug, ein mit einem Gasgenerator ausgestattetes Modul.
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Gasgeneratoren für Schutzeinrichtungen in einem Fahrzeug treiben z.B. Teile (Aufstellen von Motorhauben, Straffen des Gurtes, Verschieben von Polstern oder dergleichen) an oder blasen Gassäcke auf.
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Gasgeneratoren müssen über viele Jahre für den singulären Einsatz funktionsfähig sein, das heißt, sie können in dieser Zeit hohen Anforderungen ausgesetzt sein, was Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen wie Feuchteeintritt oder Korrosion angeht.
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Gasgeneratoren bestehen aus mehreren miteinander verbundenen Teilen. Zwischen aneinanderstoßenden Teilen besteht das Erfordernis einer auch über viele Jahre hinweg zuverlässigen Verbindung als Schutz gegen äußere Umwelteinflüsse.
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Bei einer Ausführungsform eines Gasgenerators kann bei dem Gasgenerator im Bereich aneinanderstoßender Teile ein Dichtmittel auf die Teile aufgebracht sein, insbesondere ein Dichtmittel, das auf beiden aneinanderstoßenden Teilen haftet. Dieses Dichtmittel ist vorzugsweise ein zusätzliches Mittel, welches der Dichtigkeit dient und nicht das einzige Verbindungsmittel zwischen den aneinanderstoßenden Teilen.
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Das Dichtmittel übernimmt vorzugsweise keine mechanische oder adhäsive Haltefunktion zwischen den aneinanderstoßenden Teilen, die anderweitig miteinander verbunden sind. Das heißt, der Gasgenerator ist auch ohne Dichtmittel so ausgelegt, dass die aneinanderstoßenden Teile lagefest positioniert sind.
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Durch Haften des Dichtmittels an beiden aneinanderstoßenden Teilen wird vermieden, dass Feuchtigkeit in das Innere des Gasgenerators eindringen kann.
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Die aneinanderstoßenden Teile, an denen das Dichtmittel aufgebracht ist, bilden jeweils zumindest einen Teil der äußeren Gasgeneratoroberfläche bilden und/ oder sind insbesondere aus unterschiedlichen Materialien. Die bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass ein Teil aus Kunststoff und das andere aus Metall besteht. Aufgrund der stark unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten und Eigenschaften dieser Teile wird ein optimierter Schutz gegen Umwelteinflüsse bereitgestelltt.
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Das aus Kunststoff bestehende Teil bildet insbesondere eine teilweise Umspritzung des Metallteiles. Obwohl eine solche Umspritzung eine dichte, auch feuchtedichte Verbindung zwischen diesen Teilen sicherstellt, die auch neben dem Formschluss Adhäsion ermöglicht, wird durch das Dichtmittel eine zusätzliche Sicherheit gegen Umwelteinflüsse über die Lebensdauer eines Gasgenerators geschaffen, denn es wäre zumindest theoretisch denkbar, dass im Lauf der Jahre könnten durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen und das unterschiedliche Ausdehnungsverhalten eventuell kleine Spalte entstehen könnten.
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In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass Gasgeneratoren und damit die Verbindung der Teile sowie die Wirksamkeit des Dichtmittels in einem Einsatztemperaturbereich von mindestens -40° bis wenigstens 120° C zuverlässig arbeiten bzw. wirken müssen. Um diese Eigenschaften zu erfüllen, hat das Dichtmittel eine hohe Flexibilität, auch bei tiefen Temperaturen. Weitere Eigenschaften sind eine geringe Viskosität im flüssigen Zustand beim Auftrag zum Eindringen in Mikrospalte eine gute Benetzung der unterschiedlichen Oberflächen und möglichst eine schnelle Aushärtung.
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Diese schnelle Aushärtung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Dichtmittel flüssig aufzubringen und anschließend UV-aushärtbar ist.
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Wie zuvor bereits erwähnt, ist das Dichtmittel insbesondere bei einem Gasgenerator zwischen einem Kunststoffteil und einem Metallteil eingesetzt. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dabei die zusätzliche Abdichtung zwischen einem Sockel eines Anzünders, der aus Kunststoff besteht, und dem angrenzenden Gehäuseteil des Gasgenerators, welches üblicherweise aus Metall ist. Im Übergangsbereich zwischen Sockel und Gehäuseteil weist der Gasgenerator das Dichtmittel auf.
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Der Sockel kann durch Umspritzen des Teiles aus Metall gebildet sein.
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Vorzugsweise ist in den Sockel auch ein vorgefertigter Anzünder abschnittsweise eingebettet, was insbesondere beim Spritzgießen erfolgt.
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Der Sockel bildet zudem vorzugsweise eine Anzündersteckeraufnahme aus, das heißt, der Zünderstecker, der auf die Kontaktstifte gesteckt wird, wird im Sockel selbst gehaltert.
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Das aus Metall bestehende Teil kann ein Außengehäuseteil des Gasgenerators sein. Das Dichtmittel wird von außen auf die Teile aufgebracht, nachdem sie bereits miteinander verbunden sind und nicht während der Verbindung der Teile.
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Das aus Kunststoff bestehende Teil ist zum Beispiel an den Rand einer Öffnung im Außengehäuseteil angespritzt, insbesondere um dieses zu schließen.
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Das Dichtmittel wird darüber hinaus vorzugsweise auch nicht großflächig auf den Gasgenerator aufgebracht, sondern nur am Übergangsrand der aneinanderstoßenden Teile. Zum Schutz des Dichtmittels ist dieses insbesondere in einer am Übergang der aneinanderstoßenden Teile vorgesehenen Vertiefung eingebracht. Das Dichtmittel kann dabei die Vertiefung vollständig oder nahezu vollständig ausfüllen. Vorzugsweise steht das Dichtmittel nicht gegenüber der Vertiefung nach außen vor. Insbesondere entsteht die Vertiefung durch zwei aneinanderstoßende Radien der beiden benachbarten Teile, die eine geschwungen V-förmige Nut generieren.
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Eine Ausführungsform eines Gasgenerators sieht vor, dass das Dichtmittel ein Kleber, insbesondere Acrylatkleber ist.
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Die bevorzugten mechanischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften des Dichtmittels sind in den Ansprüchen angegeben, wobei zu betonen ist, dass eine oder mehrere dieser genannten Eigenschaften vorhanden sein sollten.
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Beim Auftrag des Dichtmittels ist es wichtig, dass dieses an allen erforderlichen, vorbestimmten Stellen aufgetragen wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform und gemäß eines Verfahrens ist vorgesehen, dass das Dichtmittel einen Farbstoff, insbesondere fluoreszierenden Farbstoff enthält, mittels dem die Erstreckung des Dichtmittels kontrolliert werden kann. Die Farbe im Dichtmittel sollte sich deutlich von der (falls vorhanden) Farbe des Kunststoffes des Teiles oder, allgemeiner, der Teile, an die das Dichtmittel angrenzt, unterscheiden.
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Die Kontrolle bezüglich der Erstreckung des Auftrags des Dichtmittels kann gegebenenfalls sogar automatisch über eine Kamera erfolgen.
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Bei Verwendung eines fluoreszierenden Farbstoffs wird das Dichtmittel, genauer gesagt die durch das Dichtmittel gebildete Raupe, mit UV-Licht bestrahlt, was eine besonders einfache, vollautomatische Kontrolle erlaubt.
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Es kann ein Gasgenerator geschaffen werden, bei dem eine ausgezeichnete Filterwirkung erzielt wird. Hierzu ist stromabwärts von Ausströmöffnungen des Gasgenerators ein ringförmiger, bevorzugt im wesentlichen zylindrischer Filter im Gasgenerator vorgesehen, der zwei axiale Enden aufweist. Der Filter verläuft an einem seiner axialen Enden nach außen abgewinkelt, insbesondere geradlinig abgewinkelt. Dieses Abwinkeln des Filters, welches bereits beim Herstellen des Filters und nicht erst beim Einbau durch Aufbringen einer Spannkraft erzeugt wird, gibt dem Filter in axialer Richtung eine größere Elastizität. Damit kann sich der Filter beim Einbau in den Gasgenerator sehr gut an seine angrenzenden Wände anpassen und erlaubt eine sichere, exakt vorbestimmbare Vorspannkraft. Damit wird bei den stets vorhandenen Toleranzen sichergestellt, dass der Filter auch an den Wänden anliegt und keine Spalte zwischen Filter und angrenzender Wand entstehen, die für Leckageströme verantwortlich wären.
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Der Filter hat im abgewinkelten Bereich insbesondere dieselbe Dicke wie in einem mittleren Bereich, der an den abgewinkelten Bereich angrenzt. Dies soll die Elastizität verbessern und darüber hinaus auch Bauraum sowie Gewicht reduzieren. Darüber hinaus muss beim Herstellen des Filters auch nicht mehr Drahtlänge und damit Masse in einen bestimmten Bereich transportiert oder verbaut werden, so dass die Abwinklung einfach über eine plastische Verformung erfolgen kann.
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Vorzugsweise verläuft die Filterwand im axialen Querschnitt gesehen zwischen den Enden im Wesentlichen S-förmig, wobei die Abwinklung ein Teil des „S“ ist. Auch dies soll der Erhöhung der Elastizität dienen. Die S-Form bezieht sich auf den eingebauten Zustand, in dem der Filter vorzugsweise axial verspannt im Gasgenerator positioniert ist.
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Eine besonders gute Lagesicherung aber auch Abdichtung ergibt sich dadurch, dass der abgewinkelte Bereich in einem Eckbereich des Gasgenerators, der von einer Umfangswand und einem Boden gebildet ist, anliegt. Über den Eckbereich lässt sich der Filter seitlich, aber auch axial positionieren und gegebenenfalls vorspannen.
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Der Filter ist insbesondere von in einem Außengehäuse des Gasgenerators vorgesehenen Ausströmöffnungen seitlich beabstandet, so dass sich vor den Ausströmöffnungen eine Kammer bilden kann, die es erlaubt, dass der gesamte Filterabschnitt durchströmt wird und nicht nur die Bereiche des Filters, die unmittelbar vor den Ausströmöffnungen liegen.
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Zur Erzielung der axialen Stabilität und zur Verbesserung der Dichtwirkung am Rand des Filters kann zum Beispiel an einem axialen Ende, vorzugsweise an dem zum abgewinkelten Ende entgegengesetzten Ende, der Filter verjüngt auslaufen. Diese Verjüngung lässt sich durch plastisches Verformen des Filters oder durch geringeren Materialeinsatz in diesem Bereich herstellen. Insbesondere jedoch sollte das verjüngte Ende relativ flexibel sein, so dass es sich beim Einbau in den Gasgenerator an die angrenzende Wand möglichst optimal anschmiegen kann.
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Der Filter liegt an seinen axialen Enden, insbesondere an den Stirnseiten, an Gasgeneratorteilen an. Die radial innerste Anlagestelle des abgewinkelten Endes sollte dabei vorzugsweise am zugeordneten Gasgeneratorteil radial weiter außen liegen als die radial äußerste Anlegestelle des entgegengesetzten axialen Endes am zugeordneten Gasgeneratorteil. Das bedeutet, dass in Axialrichtung beim axialen Verspannen des Filters die Anlageflächen seitlich versetzt liegen, damit ein leichtes Abknicken erfolgen kann. Auch hierdurch soll die axiale Elastizität verbessert werden.
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Der Filter besteht vorzugsweise aus einem Drahtgeflecht, das Drähte mit im Wesentlichen gleichem Querschnitt aufweist. Der Filter kann gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform auch aus verschieden dicken Drähten hergestellt sein. Üblicherweise sind die Filter ein Drahtgestrick oder -gewirk.
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Wenn der Filter ein verjüngt auslaufendes axiales Ende hat, lässt sich dieser verjüngte Bereich besonders einfach dadurch herstellen, dass hier volumenbezogen eine größere Länge dünner Drähte verbaut wird als im angrenzenden Bereich, so dass dieser verjüngte Bereich auch weicher wird.
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Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator, der sich durch ein schnelles Anzünden seines pyrotechnischen Materials auszeichnet. Dies wird bei einem Gasgenerator erreicht, der wenigstens einen Anzünder, insbesondere in Form eines vorgefertigten Bauteils (sogenannter Squib) aufweist. Durch Aktivieren des Anzünders wird unmittelbar oder indirekt ein pyrotechnisches Material, das in einer Brennkammer angeordnet ist, über wenigstens eine Überströmöffnung gezündet. Das Gas und die heißen Partikel, die entweder direkt vom Anzünder oder vom Anzünder und einer Verstärkerladung in die Brennkammer strömen, zünden dort das pyrotechnische Material an.
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Dabei ist aus der Druckschrift
DE 10 2006 035 584 A1 ein Gasgenerator bekannt, der einen Anzünder hat, der von einem Sockel umgeben ist, und der eine Brennkammer hat, die zumindest teilweise mit pyrotechnischem Material gefüllt ist, das über wenigstens eine Überströmöffnung anzündbar ist, wobei eine eine Verstärkerladung aufnehmende Zwischenkammer, die an den Anzünder angrenzt durch eine Kappe von der Brennkammer getrennt ist, wobei die Kappe mit der wenigstens einen Überströmöffnung versehen ist.
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Zudem ist aus der Druckschrift
US 2007 / 0 120 349 A1 ein Gasgenerator bekannt, der wenigstens einen Anzünder hat, der von einem Sockel umgeben ist, und der eine Brennkammer hat, die zumindest teilweise mit pyrotechnischem Material gefüllt ist, das über wenigstens eine Überströmöffnung anzündbar ist, wobei die wenigstens eine Überströmöffnung nach Aktivieren des Anzünders zum Anzünden des pyrotechnischen Materials relativ zu diesem bewegbar ist, und wobei eine eine Verstärkerladung aufnehmende Zwischenkammer, die an den Anzünder angrenzt durch eine Kappe von der Brennkammer getrennt ist, wobei die Kappe mit der wenigstens einen Überströmöffnung versehen und so im Gasgenerator angeordnet ist, dass sie durch Aktivieren des Anzünders verschiebbar ist.
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Auch ist aus der Druckschrift
DE 10 2006 011 016 A1 ein Gasgenerator für eine Schutzeinrichtung in einem Fahrzeug mit wenigstens einem Anzünder bekannt, wobei der Anzünder von einem Sockel umgeben ist, und der eine Brennkammer hat, die zumindest teilweise mit pyrotechnischem Material gefüllt ist, das über wenigstens eine Überströmöffnung anzündbar ist, wobei die wenigstens eine Überströmöffnung nach Aktivieren des Anzünders zum Anzünden des pyrotechnischen Materials relativ zu diesem bewegbar ist, und wobei eine eine Verstärkerladung aufnehmende Zwischenkammer, die an den Anzünder angrenzt durch eine Kappe von der Brennkammer getrennt ist, wobei die Kappe mit der wenigstens einen Überströmöffnung versehen und so im Gasgenerator angeordnet ist, dass sie durch Aktivieren des Anzünders verschiebbar ist.
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Ein Nachteil der Lehre gemäß der Druckschrift
DE 10 2006 011 016 A1 ist, dass dort die Überströmöffnung dadurch verschlossen ist, dass sie durch den Sockel selbst, mittels eines Presssitzes, verschlossen ist. Zum anderen ist hier von Nachteil, dass nach Aktivierung des Anzünders die Kappe erst eine gewisse Wegstrecke in axialer Richtung, weg von dem Anzünder, verschoben werden muss, um die Überströmöffnung ganz oder auch nur teilweise freizugeben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Gasgenerator derart zu verbessern, dass nach Aktivierung des Gasgenerators die wenigstens eine Überströmung zuverlässig geöffnet und eine Gasausströmung von der Zwischenkammer in die Brennkammer äußerst schnell ermöglicht werden kann.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kappe innenseitig mit einer Schutzfolie ausgekleidet ist, die vor der Aktivierung des Gasgenerators die wenigstens eine Überströmöffnung verschließt, wobei die Schutzfolie bei der Zündung des Anzünders zerstörbar ist, und wobei die wenigstens eine Überströmöffnung direkt an der Oberkante des Sockels liegt, sodass sie im Bereich des axialen anzünderseitigen Endes der Zwischenkammer positioniert ist.
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Durch eine derartige Konstruktion ist es zum einen möglich, einen Gasgenerator zu schaffen, bei dem sich nach Aktivierung des Anzünders durch Vorhandensein der Schutzfolie ein wohldefinierbarer Innendruck in der Zwischenkammer aufbauen kann, bei dem nach Überschreitung eines gewissen gut einstellbaren Berstdrucks der Schutzfolie die Überströmöffnung zuverlässig und reproduzierbar freigegeben werden kann. Zum anderen ermöglicht eine derartige Konstruktion, ein sofortiges Ausströmen von Anzündgas aus der Zwischenkammer in die Brennkammer hinein, unmittelbar nachdem die Schutzfolie entsprechend zerstört ist, ohne dass eine vorangegangene Verschiebung bzw. Bewegung der Kappe notwendig ist.
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Das sogenannte Anzündgas und die heißen Partikel strömen nicht an einer festen Stelle des sogenannten Treibsatzes in diesem ein, sondern überstreichen während des Anzündvorgangs verschiedene Bereiche des Treibsatzes, so dass die Anzündfläche insgesamt vergrößert wird. Dies verbessert die Anzündgeschwindigkeit und sorgt damit für einen schnelleren Druckanstieg.
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Die Relativbewegung zwischen Überströmöffnung und pyrotechnischem Material, dem sogenannten Treibsatz, kann durch Relativbewegen des Treibsatzes oder aber, vorzugsweise, durch eine verschiebbare Wand erfolgen. Die verschiebbare Wand hat die Überströmöffnung oder -Öffnungen und bewegt sich sozusagen am Treibsatz entlang bzw. ist bezüglich diesem ortsveränderlich.
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Die Kappe kann mit dem Sockel verpresst oder aufgepreßt und/oder so am Sockel angebracht sein, dass sie beim Aktivieren des Anzünders verschiebbar ist bzw. verschoben wird. Die Verschiebekraft, die zur Bewegung der Kappe notwendig ist, kann durch das Anzündgas beim Aktivieren des Anzünders oder auch durch das Anzündgas des Anzünders und das zusätzliche, in der Zwischenkammer erzeugte Gas aufgebracht werden.
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Die Kappe sollte bevorzugt im nicht aktivierten Zustand des Gasgenerators stirnseitig an ein elastisches Bauteil, insbesondere an einen elastischen Füllkörper angrenzen. Elastische Füllkörper am Rand des oder im Treibstoffbettes sind bevorzugt, um die Schüttung aus pyrotechnischem Material (chaotische Schüttung) vorzuspannen. Der elastische Füllkörper hat in diesem Zusammenhang eine Doppelfunktion, denn er dient als Volumenausgleichselement und gleichzeitig als Anschlag, genauer gesagt als verschieblicher Anschlag für die Kappe. Zur Erzielung einer verbesserten Kompaktheit kann der Füllkörper eine Ausnehmung aufweisen, in die die Kappe abschnittsweise ragt. Die Kappe kann bei ihrer Bewegung das elastische Bauteil komprimieren, so dass dadurch die Bewegungsstrecke erst ermöglicht wird.
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Das elastische Bauteil kann auch zusätzlich als Filter ausgeführt sein, insbesondere aus Maschengestrick oder -gewirk.
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Auch ist es angedacht, dass das elastische Bauteil vorzugsweise innenseitig an einer Stirnwand des Gasgenerators anliegt.
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Der Sockel wird zum Beispiel durch Umspritzen des Anzünders erzeugt und ist vorzugsweise dafür vorgesehen, den Anzünder am Gasgenerator zu fixieren.
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Die Kappe bildet eine Trennwand zwischen der Zwischenkammer und einer Brennkammer, die mit pyrotechnischem Material gefüllt ist. Die Kappe kann dabei die einzige Trennwand zwischen diesen beiden Kammern sein.
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Die Kappe hat wenigstens eine, vorzugsweise mehrere gleichmäßig am Umfang vorgesehene seitliche Überströmöffnung.
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Gasgeneratoren werden aktiviert, indem ein elektrischer Impuls über von der Außenseite des Gasgenerators zugängliche Kontaktstifte an einen innerhalb des Außengehäuses des Gasgenerators angeordneten Anzünder abgegeben wird.
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Die feste und dichte, insbesondere feuchtedichte, Verbindung muss über die gesamte Lebensdauer des Gasgenerators gewährleistet sein.
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Bei einer Ausführungsform eines Gasgenerators hat der Gasgenerator ein Außengehäuse, vorzugsweise mit einer zentralen Achse, und einen in einen Sockel eingebetteten Anzünder, wobei das Außengehäuse oder ein mit dem Außengehäuse verbundenes Teil eine Einbuchtung aufweist, in die sich der Sockel erstreckt. Die die Einbuchtung bildende Wand ist abschnittsweise radial nach innen gewölbt und hat entfernt von der Mündung der Einbuchtung eine nach außen verlaufende Ausbauchung. Auf diese Weise ist eine Art Hinterschnitt gebildet, in dem sich das Material des Sockels radial weiter nach außen erstreckt als die Wand des Außengehäuses oder, bei einer nicht einstückigen Ausführung, das mit dem Außengehäuse verbundene Teil im Bereich der Mündung. So entsteht eine zusätzliche Sicherung des Sockels und des Anzünders.
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Die Wölbung kann ringförmig umlaufen, vorzugsweise bezogen auf die zentrale Achse. Es ist aber auch möglich, nur an einzelnen Stellen am Umfang der Einbuchtung einzelne Ausbuchtungen vorzusehen.
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Die die Einbuchtung bildende Wand hat vorzugsweise angrenzend an die Wölbung die gleiche Wandstärke wie in dem gewölbten Bereich, d.h. die Wand als Ganzes wird gebogen, und der Konturverlauf an der Innenseite folgt der auf der Außenseite.
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In einem Axialschnitt gesehen kann dabei die Einbuchtung eine S-Form aufweisen, wobei der Mündungsabschnitt der die Einbuchtung bildenden Wand nach außen verläuft. Vorzugsweise sind keine scharfen Kanten oder Übergänge vorgesehen, sondern eine gleichmäßige Rundung der Innenwand der Einbuchtung. Auf diese Weise kann beim Umspritzen das den Sockel bildende Kunststoffmaterial die Ausbuchtungen leicht ausfüllen.
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Bei einer Ausführungsform eines Gasgenerators hat der Gasgenerator ein Außengehäuse, vorzugsweise mit einer zentralen Achse, und einen in einen Sockel eingebetteten, vorgefertigten Anzünder, wobei das Außengehäuse oder ein mit dem Außengehäuse verbundenes Teil eine Einbuchtung aufweist, in die sich der Sockel erstreckt, und eine die Einbuchtung bildende Wand einen Bodenabschnitt mit einer Öffnung aufweist, durch die sich der Sockel hindurch erstreckt, wobei der Bodenabschnitt auf seinen entgegengesetzten Außenseiten in dem Bereich, in dem der Sockel an ihm anliegt, zumindest einen Vorsprung und/oder eine Vertiefung aufweist. Diese Formgebung sorgt neben einer festen Verbindung auch für eine Verbesserung der Dichtigkeit gegenüber möglichen Feuchtepfaden von außen.
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Zum Beispiel kann der Rand der Öffnung auf einer Außenseite einen konvex geformten Vorsprung aufweisen. „Außenseite“ heißt dabei die zur Außenseite des Gasgenerators gerichtete Seite.
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Der Vorsprung kann beispielsweise durch einen umlaufenden Wulst gebildet sein. Es ist möglich, dass an dieser Stelle die Wandstärke des Bodenabschnitts vergrößert ist.
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Der Bodenabschnitt ist z.B. durch einen Teil oder Abschnitt eines Verschlusskörpers gebildet, der wiederum Teil des Außengehäuses des Gasgenerators ist. Es kann aber auch ein separater Teil des Gasgenerators hierzu vorgesehen sein.
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Bevorzugt weist der Bodenabschnitt auf der dem Vorsprung entgegengesetzten Außenseite im Bereich des Vorsprungs eine insbesondere ringförmig umlaufende Vertiefung auf. Diese Vertiefung ist beispielsweise in das Innere des Gasgenerators hinein gerichtet.
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Vorteilhaft sind sowohl der Vorsprung als auch die optionale Vertiefung vom Kunststoffmaterial des Sockels umgeben bzw. ausgefüllt.
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Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Sockel durch zumindest abschnittsweises Umspritzen der die Einbuchtung bildenden Wand gebildet ist, da auf diese Weise eine dichte Verbindung geschaffen wird.
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Bei einer Ausführungsform eines Gasgenerators hat der Gasgenerator ein Außengehäuse, das an seinem Außenumfang einen Flansch aufweist, wobei der Flansch unsymmetrisch bzw. in einer von der Symmetrie abweichenden Gestalt ausgebildet ist, um eine eindeutige Einbaulage zumindest in Verdrehrichtung bei der Befestigung des Gasgenerators sicherzustellen.
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Die Unsymmetrie lässt sich vorteilhaft dadurch erreichen, dass im Flansch wenigstens eine Kerbe als Einbaupositioniermittel vorgesehen ist. Natürlich können auch andere Einbaupositioniermittel bereitgestellt sein, die eine sogenannte Indexierung erlauben.
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In einer möglichen Ausführung sind mehrere, insbesondere drei, Kerben vorgesehen, die in unterschiedlichen Winkelabständen entlang des Umfangs des Flansches angeordnet sind. Auf diese Weise ist mit einfachen Mitteln die Einbaulage des Gasgenerators eindeutig vorgegeben.
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Alternativ oder zusätzlich kann als Einbaupositioniermittel eine Positionierungsöffnung, insbesondere ein Langloch, im Flansch vorgesehen sein.
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Bei einer Ausführungsform eines Moduls mit einem vorerwähnten Gasgenerator hat das Modul ein Halteelement, an dem bevorzugt ein mit dem Einbaupositioniermittel des Flansches in Eingriff kommendes Gegenstück vorgesehen ist.
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Das Gegenstück kann zum Beispiel wenigstens einen am Halteelement ausgebildeten Vorsprung umfassen.
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Es ist möglich, dass das Halteelement wenigstens einen Befestigungsbolzen aufweist, wobei der Befestigungsbolzen am Außenumfang des Flansches anliegt. Vorzugsweise liegt der Befestigungsbolzen aber nicht im Bereich des Einbaupositioniermittels am Flansch an, sondern entfernt hiervon.
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Das Modul kann insbesondere ein Gassackmodul sein, aber auch eine andere Baugruppe, die einen Gasgenerator aufweist, zum Beispiel ein Strafferantrieb.
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Ist das Modul ein Gassackmodul, bei dem ein Gassack vorgesehen ist, der eine Einlassöffnung aufweist, ist vorteilhaft der Rand der Einlassöffnung zwischen dem Flansch und dem Halteelement geklemmt.
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Bei einer Ausführungsform eines Gasgenerators hat der Gasgenerator eine zumindest teilweise mit pyrotechnischem Material gefüllte Brennkammer, die von Brennkammerwänden begrenzt ist, wobei sämtliche Brennkammerwände aus demselben Material, insbesondere demselben Stahl bestehen.
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Eine Brennkammerwand muss eine gewisse Eigenstabilität aufweisen, um nach dem Aktivieren des Gasgenerators während des Zündens des pyrotechnischen Materials nicht vollständig zerstört zu werden. Das pyrotechnische Material grenzt unmittelbar an diese stabilen Brennkammerwände an und liegt somit teilweise über viele Jahre an den Brennkammerwänden an, ohne dass es hierbei zu chemischen Veränderungen kommen sollte. Eine Ausführungsform sieht vor, dass sämtliche Brennkammerwände aus demselben Metall, insbesondere Stahl bestehen. Bislang werden die Brennkammerwände vor allem aufgrund ihrer unterschiedlichen Belastungen aus unterschiedlichen Materialien hergestellt. Die Ausführungsformvereinfacht die Konzeption eines Gasgenerators, denn die sogenannte Treibstoffverträglichkeit zu angrenzenden Bauteilen wird gesichert, wenn wirklich alle Brennkammerwände aus demselben Material bestehen. Somit muss nur eine Materialpaarung pyrotechnisches Material zu Brennkammermaterial erprobt werden. Insbesondere ist bevorzugt, dass auch etwaige die Brennkammer zu dem Anzünder und/ oder zu der Zwischenkammer abgrenzende Wände aus dem selben Material, insbesondere Stahl, insbesondere demselben Stahl gebildet sind.
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Die Brennkammerwände sind insbesondere mehrere miteinander verbundene Teile, wobei diese Teile insbesondere tragende Teile sind. Tragende Teile sind solche Teile, die nach dem Abbrennen des pyrotechnischen Materials noch erhalten sind.
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Der Gasgenerator nach der Erfindung ist insbesondere ein Gasgenerator mit einer als Brennkammer ausgebildeten Ringkammer ist. Solche Gasgeneratoren werden auch als toroidförmige Gasgeneratoren bezeichnet.
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Eine weitere Eigenschaft des erfindungsgemäßen Gasgenerators besteht insbesondere darin, dass seine axiale Höhe geringer als sein Durchmesser ist. Solche Gasgeneratoren werden insbesondere in Lenkradgassackmodulen verbaut.
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Bei einer Ausführungsform eines Gasgenerators hat der Gasgenerator ein Außengehäuse und eine innerhalb des Außengehäuses angeordnete Brennkammer, die pyrotechnisches, gaserzeugendes Material enthält, wobei die Wandstärke der Bauteile, insbesondere der metallenen Bauteile, des Außengehäuses 2 mm oder weniger beträgt. Dies spart Gewicht.
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Das Außengehäuse kann aus einem Diffusor und einem Verschlusskörper bestehen, wobei Diffusor und Verschlusskörper vorzugsweise eine Schalenform aufweisen. Diffusor und Verschlusskörper lassen sich ineinanderstecken, wobei ein hochgebogener Rand des Verschlusskörpers innerhalb des insbesondere topfförmigen Diffusors liegt und an der Innenwand des Diffusors anliegt.
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Verschlusskörper und Diffusor können durch eine einzige festigkeitsbestimmende Verbindung aneinander befestigt sein, d.h., es ist kein Zuganker oder dergleichen vorgesehen. Die Verbindung ist insbesondere eine umlaufende Schweißnaht zwischen Diffusor und Verschlusskörper. Die Schweißnaht kann z.B. durch Laserschweißen gebildet sein. In anderen Worten beträgt somit die Wandstärke des Außengehäuses insgesamt 2,0 mm oder weniger, wobei jedoch ein Überlappungsbereich der das Außengehäuse bildenden Bauteile (insbesondere im Bereich der dies verbindenden Schweißnaht) außer Berücksichtigung bleibt.
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Vorzugsweise beträgt die Wandstärke des Diffusors höchstens 2,0 mm, 1,9 mm, 1,8 mm, 1,7mm, 1,6mm, 1,5 mm, 1,4 mm, 1,3 mm, 1,2 mm, 1,1 mm oder 1,0 mm. Weiterhin vorzugsweise beträgt die Wandstärke des Verschlusskörpers höchstens 3,0 mm, 2,9 mm, 2,8 mm, 2,7mm, 2,6mm, 2,5 mm, 2,4 mm, 2,3 mm, 2,2 mm, 2,1 mm, 2,0 mm, 1,9 mm, 1,8 mm, 1,7mm, 1,6mm, 1,5 mm, 1,4 mm, 1,3 mm, 1,2 mm, 1,1 mm oder 1,0 mm. Hierdurch kann der Gasgenerator leichter gestaltet und der Gesamtenergiebereich der Fahrzeuges optimiert werden.
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Es ist bevorzugt, dass der Gasgenerator bei der Aktivierung einen Brennkammerdruck von maximal 360 bar, 340 bar, 320 bar, 300 bar, 290 bar, 280 bar, 270 bar, 260 bar oder 250 bar entwickelt, dem die Wände standhalten müssen. Hierdurch kann die gesamte Auslegung des Gasgenerators und des Moduls optimiert und die Herstellung kostengünstiger gestaltet werden.
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Vorzugsweise besitzt die Brennkammer eine im Wesentlichen toroidale Form, wobei insbesondere in der Mitte des Torus der Anzünder und eventuell eine Verstärkerladung in einer Zwischenkammer angeordnet sind.
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Bevorzugt ist das Verhältnis des bei der Aktivierung des Gasgenerators entstehenden maximalen Brennkammerdrucks zur Wandstärke des Außengehäuses größer als 120 bar/mm, insbesondere größer als 130 bar/mm, 140 bar/mm, 150 bar/mm, 160 bar/mm und/ oder 170 bar/mm. Weiterhin vorzugsweise ist das Verhältnis des bei der Aktivierung des Gasgenerators entstehenden maximalen Brennkammerdrucks zur Wandstärke des Außengehäuses kleiner als 250 bar/mm, insbesondere kleiner als 240 bar/mm, 230 bar/mm, 220 bar/mm, 210 bar/mm, 200 bar/mm, 190 bar/mm und/ oder 180 bar/mm.
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Das Verhältnis der gesamten Ausströmfläche des Gasgenerators, also der Gesamtfläche aller Ausströmöffnungen des Gasgenerators, zur Wandstärke des Außengehäuses ist bevorzugt größer als 27, 28, 29, 30, 31, 32 oder 33 mm. Das Verhältnis der gesamten Ausströmfläche des Gasgenerators, also der Gesamtfläche aller Ausströmöffnungen des Gasgenerators, zur Wandstärke des Außengehäuses ist bevorzugt größer als 32, 33, 34, 35, 36 oder 37 mm.
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Das Verhältnis des Durchmessers des Diffusors zur kleinsten Wandstärke des Außengehäuses ist bevorzugt kleiner als 50 und/ oder größer als 30, vorzugsweise zwischen 31 und 49, insbesondere zwischen 32 und 48, insbesondere zwischen 33 und 47, insbesondere zwischen 34 und 46, bevorzugt zwischen 35 und 45. Der abstehende Befestigungsflansch wird dabei nicht mit gemessen, sondern nur der den Höhlkörper, den das Außengehäuse bildet, definierende Gasgeneratorteil ist zu messen. Der Diffusor hat dabei vorteilhaft eine im Wesentlichen zylindrische Umfangswand.
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Das Verhältnis des Durchmessers des Diffusors zur größten axialen Höhe des Gasgenerators beträgt vorzugsweise etwa 1,8 ± 0,7, insbesondere 1,8 ± 0,5, insbesondere 1,8 ± 0,4, weiter vorzugsweise 1,8 ± 0,3 insbesondere 1,8 ± 0,2, vorzugsweise 1,8 ± 0,1.
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Hierbei ist es nicht erforderlich, einen Zuganker einzusetzen, also eine zusätzliche Verbindung zwischen dem oberen und dem unteren Bereich des Außengehäuses, dies ist optional aber möglich.
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Der Gasgenerator hat vorzugsweise eine flache zylindrische Form, ist also breiter als hoch.
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Zunehmend soll der Bauraum eines Gasgenerators verringert werden. Hierzu kann das Außengehäuse des Gasgenerators, einen an seinem Außenumfang vorgesehenen Flansch, der geschlossen umläuft. Dieser Flansch ist vorzugsweise plan und läuft in einem Übergangsbereich, der nachfolgend nicht zum Flansch gezählt werden soll, mit einem Radius in das eigentliche Außengehäuse ein. Das heißt, der Flansch geht in das Außengehäuse über. Der Radius wird bezüglich der Flanschbreite im folgenden nicht mitgerechnet.
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Entsprechend einer Idee ist der Flansch ohne Durchschrauböffnungen ausgebildet. Durchschrauböffnungen verringern die Klemmfläche zwischen Flansch und einem angrenzenden Bauteil, insbesondere einem am Flansch geklemmten Gassack, so dass ohne die Durchschrauböffnungen mehr Auflagefläche und damit Klemmfläche zur Verfügung steht. Da der Gassack eine Einlassöffnung mit einem Öffnungsrand aufweist, der insbesondere beschichtet ist, zum Beispiel mit Silikon, kann der Flansch mit dem Öffnungsrand eine Art Haft- oder Klebeverbindung eingehen. Die fehlenden Durchschrauböffnungen erhöhen die zum Verschieben des Gassacks notwendige Verschiebekraft.
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Eine andere oder zusätzliche Möglichkeit besteht darin, dass der Gassack und der Flansch eine ringförmige Klemmfläche miteinander besitzen, die eine Breite aufweist, welche zwischen 5 und 12%, vorzugsweise zwischen 6 und 11%, weiterhin vorzugsweise 8 bis 10% des maximalen Durchmessers des Gasgeneratoraußengehäuses beträgt. Der Durchmesser eines Gasgenerators sagt sehr viel über das erzeugte Gasvolumen aus, was wiederum Rückschlüsse auf den auf den Gassack ausgeübten Druck und die Verschiebekraft des Gassacks zulässt. Durch Reduzierung der Flanschbreite auf die vorgegebenen Werte erreicht man eine Minimierung des Flanschdurchmessers.
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Eine andere oder zusätzliche Option sieht vor, dass die ringförmige Klemmfläche für den Gassack am Flansch eine Breite aufweist, die zwischen 6 und 9,5 mm, vorzugsweise zwischen 5 und 8,5 mm, weiterhin vorzugsweise zwischen 5,5 und 7,5 mm liegt. Diese geringe Breite unterscheidet sich deutlich von bisherigen Flanschbreiten.
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Zur Minimierung des Flansches kann ein Gassackmodul vorgesehen sein, das einen Gasgenerator, insbesondere einen zuvor erwähnten Gasgenerator, aufweist, der an seinem Außengehäuse und dessen Außenumfang einen Flansch hat, einen Gassack mit einer Einblasöffnung, die durch einen Öffnungsrand definiert ist, und ein dem Flansch gegenüberliegendes Klemmelement. Dieses Klemmelement kann ein eigener Ring oder ein eigenes Bauteil, zum Beispiel ein Diffusorkäfig oder dergleichen oder ein Gasgeneratorträger sein, um den Öffnungsrand zwischen sich und dem Flansch zu klemmen. Die Abstimmung der Klemmkraft im Bereich des Öffnungsrandes und der Klemmfläche erfolgt so, dass die durch den Maximaldruck im Gassack auftretende seitliche Verschiebekraft am Öffnungsrad zwischen 10 und 80 %, vorzugsweise zwischen 20 und 50 % geringer als die durch die Klemmkraft erzeugte Reibkraft zwischen Öffnungsrand, Flansch und Klemmelement ist. Diese relativ einfache Auslegung, so hat sich herausgestellt, ist ausreichend, um den Klemmflansch zu minimieren.
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Das zuvor erwähnte Gassackmodul oder ein hiervon abweichendes Gassackmodul sieht vor, dass der Gassack im geklemmten Abschnitt des Öffnungsrandes allenfalls eine Öffnung, die zur Umfangspositionierung dient, aufweist. Es ist folglich keine Klemmöffnung vorgesehen, durch die sich jeweils eine Schraube erstreckt. Löcher im Bereich des Umfangsrandes des Gassacks schwächen das Gassackgewebe und verringern die Auflagefläche. Es kann vorgesehen sein, dass solche Schwächungen vermieden werden und dafür die größere Fläche des Öffnungsrandes zur Klemmung zur Verfügung steht.
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Bei einer Ausführungsform eines Gasgenerators hat der Gasgenerator ein Außengehäuse, das einen Diffusor mit einer im Wesentlichen zylindrischen Umfangswand mit mehreren Ausströmöffnungen und einen Verschlusskörper aufweist, der mit dem Diffusor verschweißt ist, wobei Diffusor und Verschlusskörper vorzugsweise schalenförmig ausgebildet sind, und wobei die Ausströmöffnungen auf der Innenseite des Diffusors durch eine Verdämmung, vorzugsweise in Form einer Verdämfolie, abgedeckt sind und die Verdämmung vom innenseitigen Rand des Verschlusskörpers, insbesondere einer Schweißnaht, vorzugsweise Laserschweißnaht, zwischen Diffusor und Verschlusskörper beabstandet ist. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass die Verdämmung bei späteren Montageschritten geschützt ist, und daher insbesondere bei Schweißverfahren, bei denen eine Wärmeentwicklung entsteht, nicht thermisch belastet wird.
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Vorzugsweise beträgt der Abstand mehr als 2 mm, besonders vorzugsweise beträgt er mehr als 2,5 mm, insbesondere mehr als 3 mm. Vorzugsweise beträgt der Abstand weniger als 7 mm, besonders vorzugsweise beträgt er weniger als 6 mm, insbesondere weniger als 5,5 mm. Vorzugsweise liegt der Abstand somit zwischen 3 und 7 mm und weiter vorzugsweise zwischen 3 und 5,5 mm.
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Der Verschlusskörper kann einen umlaufenden, hochstehenden Rand aufweisen, an dem er mit dem Diffusor verschweißt ist, und der kleinste Abstand der Schweißnaht zur Verdämmung beträgt wenigstens die oben genannten Abstandswerte. Auf diese Weise lässt sich eine robuste und gute Verdämmung der Ausströmöffnungen des Gasgenerators erreichen.
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Wie bereits erwähnt ist es wichtig, dass der Anzünder fest und dicht im Gasgenerator angeordnet ist und dies auch über die gesamte Lebensdauer des Gasgenerators bleibt.
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Es kann eine Lösung für dieses Problem geschaffen werden, indem der Gasgenerator, insbesondere gemäß der zuvor und/ oder nachstehend beschriebenen Art, einen Anzünder aufweist, der eine einen Kunststoff enthaltende Anzünderkappe hat, und der wenigstens teilweise von einer Kunststoffumspritzung umgeben ist, wobei das Material der Anzünderkappe und das Material der Kunststoffumspritzung so gewählt sind, dass während des Umspritzens die Anzünderkappe wenigstens teilweise mit der Kunststoffumspritzung verschmilzt, d.h., ein Anschmelzen der Kappe ist hierbei mit umfasst.
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Auf diese Weise wird eine besonders dichte und feste Verbindung zwischen der Kunststoffumspritzung und dem Anzünder erreicht.
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Die Anzünderkappe kann dabei ein Bestandteil des Anzünders selbst sein, der vorzugsweise vorgefertigt geliefert wird, oder kann ein separates Bauteil sein, das auf den Anzünder aufgesetzt wird, bevor dieser umspritzt wird.
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Vorzugsweise bestehen die Anzünderkappe und die Kunststoffumspritzung aus dem gleichen Material. Dieses Material kann Glasfasern enthalten, vorzugsweise ist der Glasfaseranteil etwa 20 - 40 Gew.-% und besonders bevorzugt liegt er bei etwa 30%.
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Die Kunststoffumspritzung des Anzünders bildet vorteilhaft den Sockel, mit dem der Anzünder mit dem Außengehäuse verbunden ist. Es könnte aber auch ein anderes Bauteil sein, das letztendlich seinerseits mit dem Außengehäuse verbunden ist, um den Anzünder mit dem Außengehäuse fest zu verbinden.
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Vorzugsweise weist das Außengehäuse eine Öffnung auf, und die Kunststoffumspritzung ist an den Rand der Öffnung angespritzt, insbesondere um das Außengehäuse nach außen abzuschließen.
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Desweiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Modul mit einem Gasgenerator, einem von dem Gasgenerator aufblasbarem Gassack und einer Befestigungseinrichtung zur Anbringung des Moduls, insbesondere im Innenbereich eines Fahrzeuges, derart zu verbessern, dass die Anzündgeschwindigkeit für ein pyrotechnisches Material in dem Gasgenerator verbessert werden kann.
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Diese Aufgabe wird für ein solches Modul erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Gasgenerator nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
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Die nachfolgende Beschreibung mehrerer bevorzugter Ausführungsformen steht in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gasgenerators;
- - 2 eine Detailansicht aus 1;
- - 3 eine weitere Detailansicht aus 1;
- - 4a eine schematische Draufsicht auf den Flansch eines erfindungsgemäßen Gasgenerators;
- - 4b eine Variante des Flansches in 4a;
- - 5 und 6 jeweils eine schematische perspektivische Darstellung eines Gassackhalteblechs eines erfindungsgemäßen Moduls, insbesondere Gassackmoduls, mit einem eingebauten erfindungsgemäßen Gasgenerator;
- - 7 eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Gassackmoduls mit einem erfindungsgemäßen Gasgenerator;
- - 8 eine schematische perspektivische Darstellung eines Diffusors eines erfindungsgemäßen Gasgenerators; und
- - 9 eine schematische Schnittansicht des Diffusors in 8.
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1 zeigt einen Gasgenerator 10 mit einem Außengehäuse 12, das hier aus einem topfförmigen Diffusor 14 mit einer im wesentlichen zylindrischen Umfangswand 16 und einem Verschlusskörper 18, der hier auch den Boden des Gasgenerators 10 bildet, zusammengesetzt ist.
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Der Verschlusskörper 18 besitzt einen umlaufenden, hochgezogenen Rand 20, der an der Innenseite der Umfangswand 16 des Diffusors 14 anliegt und mittels einer Schweißnaht 22 mit dieser fest verbunden ist. Die Schweißnaht 22 erstreckt sich vorzugsweise über die gesamte Anlagefläche zwischen Verschlussschale 18 und Diffusor 14 und bis zur Außenseite des Gasgenerators 10, wo sie eine zwischen Verschlusskörper 18 und Diffusor 14 bestehende Nut ausfüllt. Zur Verbindung von Diffusor 14 und Verschlusskörper 18 kann beispielsweise ein Laserschweißverfahren eingesetzt werden.
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Am verschlusskörperseitigen Ende ist die Umfangswand 16 des Diffusors 14 nach außen gebogen, sodass ein horizontal um dem Gasgenerator 10 umlaufender, planer Flansch 24 gebildet ist.
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Der Verschlusskörper 18 hat eine zentrale Öffnung 26, die zur Aufnahme eines vorgefertigten Anzünders 28 dient. Zur zentralen Öffnung 26 hin hat der Verschlusskörper 18 eine Einbuchtung 34 mit einem ringförmigen Abschnitt 30. Die Einbuchtung 34 ist eine Art Einstülpung des Außengehäuses. Dieser Bereich des Gasgenerators 10 ist im Detail in den 2 und 3 dargestellt.
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Der Anzünder 28 ist von einem Sockel 32 umgeben, der den Anzünder 28 auch mit dem Verschlusskörper 18 und insbesondere mit dem Rand der Öffnung 26 und dem ringförmigen Abschnitt 30 verbindet.
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Der Sockel 32 besteht aus einem Kunststoffmaterial und wird spritzgegossen, nachdem der Anzünder 28 in die Öffnung 26 eingebracht wurde. Beim Spritzgießen umschließt das Kunststoffmaterial sowohl den größten Teil des Anzünders 28 als auch den Rand der Öffnung 26 und füllt auch die durch den ringförmigen Abschnitt 30 gebildete Einbuchtung 34 auf der Außenseite des Gasgenerators 10 mit Ausnahme einer nach außen gerichteten Zündersteckeraufname 38, in die Kontaktstifte für eine elektrische Kontaktierung des Anzünders 28 hineinragen, vollständig aus. Der Anzünder 38 wird beim Umspritzen gleichzeitig in den Sockel 32 eingebettet. Durch den Sockel 32 und den Anzünder 28 ist die Öffnung 26 vollständig verschlossen und die Einbuchtung 34 wird vom Sockel sozusagen ausgekleidet.
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In diesem Fall ist der Anzünder 28 so weit vom Sockel 32 umschlossen, dass lediglich seine Oberseite sowie ein kurzer oberer Abschnitt einer Anzünderkappe 36 freigelassen sind.
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Der Anzünder 28 ist vorzugsweise ein separates, vorgefertigtes Bauteil. Die Anzünderkappe 36 ist entweder Teil des vorgefertigten Anzünders 28 oder ein separates, auf den Anzünder 28 aufgesetztes Bauteil.
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Die Anzünderkappe 36 besteht in diesem Beispiel aus einem Kunststoff, und zwar aus einem gleichartigen Kunststoff wie der Sockel 32, vorzugsweise aus dem identischen Kunststoff. Vorzugsweise wird ein Standardmaterial mit einem Glasfaseranteil eingesetzt, wobei der Glasfaseranteil zum Beispiel 30 Gew.% betragen kann. Die Verwendung eines gleichartigen oder gleichen Kunststoffes führt dazu, dass beim Spritzgießen die Anzünderkappe 36 ganz oder teilweise mit dem Sockel 32 verschmilzt, und sich so eine dichte und unlösbare Verbindung bildet.
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Die Einbuchtung 34 kann natürlich auch an einem separaten Teil des Gasgenerators 10 ausgebildet sein, der mit dem Außengehäuse 12, insbesondere mit dem Verschlusskörper 18 verbunden ist.
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An der Außenseite der Einbuchtung 34 ist zwischen dem Verschlusskörper 18 und dem Sockel 32 eine umlaufende Vertiefung gebildet, die mit einem Dichtmittel 42, hier in Form eines Acrylatklebers ausgefüllt ist.
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Das Dichtmittel 42 ist so ausgewählt, dass es sowohl am Metall der Verschlussschale 18 als auch am Kunststoff des Sockels 32 haftet. Das Dichtmittel 42 wird nach dem Spritzgießen des Sockels 32 von außen aufgebracht und liegt vollständig außerhalb des Außengehäuses 12 des Gasgenerators 10 und komplett in der umlaufenden Vertiefung.
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Das Dichtmittel 42 wird in flüssiger oder pastöser Form aufgebracht und mit UV-Licht ausgehärtet. Es weist eine hohe Flexibilität auch bei tiefen Temperaturen von bis zu -40°C auf. Es hat eine geringe Viskosität, so dass es sich leicht verarbeiten lässt, gute Benetzungseigenschaften sowohl für Metall- als auch für Kunststoffoberflächen und haftet sowohl auf Metall als auch auf Kunststoff.
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Das Dichtmittel besitzt wenigstens eine der folgenden Eigenschaften:
- Bruchfestigkeit nach ISO 527 [MPa] 2-4, insbes. 3;
- Reiß- oder Bruchdehnung nach ISO 527 [%] 200-400, insbes. 300 ± 40;
- Viskosität bei 23°C nach Brookfield Sp/U und 3/100 [mPas] 400-800, insbes. 600 ± 80;
- Glasumwandlungstemperatur (Rheometer) [°C] 10-30, insbes. 20 ± 4;
- Therm. Expansionskoeffizient bei 30-140°C [ppm/K] 150-350, insbes. 260±30;
- Dichte bei 23 °C [g/cm3] 0,6-1,5, insbes. 1,0 ± 0,1;
- Wasserabsorption nach ISO 62, 24 h bei 23 °C [%] 0,9-1,7, insbes. 1,3 ± 0,2.
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Dem Dichtmittel 42 ist ein Farbstoff, vorzugsweise ein Fluoreszenzfarbstoff, beigemischt. Dies erlaubt eine einfache Kontrolle, ob die Dichtraupe vollständig aufgebracht wurde und die Vertiefung komplett mit dem Dichtmittel 42 gefüllt ist. Bei einer Bestrahlung mit UV-Licht ist aufgrund des fluoreszierenden Farbstoffs einfach zu erkennen, an welcher Stelle sich Dichtmittel 42 befindet. Wird ein nicht fluoreszierender Farbstoff verwendet, so ist für diesen eine andere Farbe als für den Sockel 32 beziehungsweise den Verschlusskörper 18 gewählt, so dass an Hand der Farbe zu erkennen ist, ob die Dichtraupe vollständig und umlaufend ist.
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Die Kontrolle kann unter Einsatz einer Kamera vorgenommen werden.
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Vor seiner Montage in ein Gassackmodul sind die Kontaktstifte 40 des Gasgenerators 10 über eine Kurzschlussbrücke 44 verbunden. Die Zündersteckeraufnahme 38, der Sockel 32 und das Dichtmittel 42 sind in diesem Zustand durch eine Laminatfolie 46 abgedeckt und so vor Umwelteinflüssen geschützt.
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Die die Einbuchtung 34 bildende Wand ist abschnittsweise in radialer Richtung r gewölbt ausgebildet (siehe 3), und zwar so, dass eine oder mehrere Ausbauchungen 48, die sich in radialer Richtung von der Einbuchtung 34 weg erstrecken, gebildet sind. Der Gasgenerator 10 weist eine zentrale Achse A auf (siehe 1). Bezogen auf diese zentrale Achse A verläuft die Wölbung, die die Ausbauchung 48 bildet, in diesem Beispiel ringförmig um die Einbuchtung 34.
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Es ist auch möglich, die Ausbauchung 48 in Umfangsrichtung nicht durchgängig auszubilden und nur eine oder mehrere, separate Ausbauchungen 48 entlang des Umfangs der Einbuchtung 34 vorzusehen. Der Verlauf der Wand ist in 3 mit gestrichelten Linien gezeigt. Die Wandstärke der Wand der Einbuchtung 34 ist hier unverändert gegenüber der Wandstärke außerhalb der Ausbauchung 48.
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In dem in 3 gezeigten Schnitt bildet die Wand der Einbuchtung 34 im Bereich einer Ausbauchung 48 eine S-förmige Kurve, wobei der Mündungsabschnitt (unteres axiales Ende) der die Einbuchtung 34 bildenden Wand nach außen verläuft.
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Die Einbuchtung 34 weist neben dem ringförmigen Abschnitt 30 einen Bodenabschnitt 50 auf, der sich in Richtung zum Inneren des Gasgenerators 10 an den ringförmigen Abschnitt 30 anschließt. Der Bodenabschnitt 50 bildet auch den Rand der Öffnung 26. Am Bodenabschnitt 50 am Rand der Öffnung 26 ist zur Außenseite des Gasgenerators hin ein ringförmig umlaufender Vorsprung 52 ausgebildet (nur in 3 mit Bezugszeichen versehen). Der Vorsprung 52 bildet eine konvexe Form und ist ohne scharfe Kanten geformt. Auf der gegenüberliegenden Seite (Innenseite) weist der Bodenabschnitt eine vorzugsweise im Profil rechteckige Vertiefung, die ebenfalls umlaufend um den Rand der Öffnung 26 verläuft und deren Öffnung ins Innere des Gasgenerators 10 gerichtet ist.
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Sowohl die Nut 54 als auch der Vorsprung 52 werden beim Spritzgießen des Sockels 32 vom flüssigen Kunststoff umschlossen, so dass sich eine feste und dichte Verbindung zum Sockel 32 ausbildet, die auch Temperaturschwankungen standhält sowie während und nach dem Erstarren des Kunststoffs eine zusätzliche Halterung darstellt. Auch die Vertiefung 54 ist nur in 3 mit Bezugszeichen gezeigt.
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Im Inneren des Außengehäuses 12 ist eine ringförmige, also im Wesentlichen toroidale Brennkammer 56 gebildet (siehe 1), die mit einem bekannten pyrotechnischen gaserzeugenden Mittel 58, hier angedeutet durch einige Tabletten, befüllt ist.
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Zur Mittelachse A des Gasgenerators 10 hin wird die Brennkammer 56 durch eine Kappe 60 begrenzt, die den Anzünder 28 und den im Inneren des Gasgenerators 10 liegenden Abschnitt des Sockels 32 sowie zusätzlich einen Freiraum in Form einer Zwischenkammer 62 umschließt. Die Zwischenkammer 62 ist mit einer Verstärkerladung aus bekanntem pyrotechnischem, gaserzeugenden Material 64 gefüllt.
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Die Kappe 60 (siehe 2) weist mehrere Überströmöffnungen 66 auf, die eine Verbindung zwischen der Zwischenkammer 62 und der Brennkammer 56 schaffen. In diesem Beispiel besteht die Kappe 60 aus Stahl. Sie ist am oberen Ende geschlossen und am unteren Ende offen und hat eine im Wesentlichen zylindrische Wand, in der die Überströmöffnungen 66 angeordnet sind. Die Kappe 60 ist am offenen Ende nach außen umgebogen, so dass ein kurzer Flansch 68 entsteht (siehe 2). Nach Einbringen der Verstärkerladung 64 wird die Kappe 60 lediglich auf den Sockel 32 aufgeschoben und eventuell mit diesem verpresst oder unter Bildung eines Pressitzes aufgeschoben. Ein Festschweißen ist nicht vorgesehen. Dies führt dazu, dass sich bei der Aktivierung des Gasgenerators 10 und Zünden des Anzünders 28 die Kappe 60 sich in Richtung nach oben, also vom Anzünder 28 weg, verschieben kann. Hierdurch bewegen sich im Verlauf des Abbrandvorgangs auch die Überströmöffnungen 66 nach oben, d.h. relativ zum Treibsatz. Dadurch kommen weitere Bereiche des Treibstoffbetts in der Brennkammer 56 mit den aus der Zwischenkammer 62 ausströmenden heißen Gasen in Kontakt und werden gezündet.
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Der in 1 obere Bereich der Brennkammer 56, also auf der dem Anzünder 28 gegenüberliegenden Seite des Außengehäuses 12, ist mit einem elastischen Bauteil 70, hier einem Füllkörper oder Volumenausgleichselement versehen, der an der Oberseite des Diffusors 14 anliegt. Das elastische Bauteil 70 ist hier aus einem Maschengestrick aus Draht gebildet und ist komprimierbar, wenn sich die Kappe 60 bewegt. Ein weiterer Bewegungsspielraum für die Kappe 60 wird aus der Ausbauchung des Gasgenerators 10 während der Gasentwicklung gewonnen, bei der sich die Oberseite des Diffusors 14 leicht anhebt.
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Das elastische Bauteil 70 hat eine zentrale Ausnehmung 72, in die die Kappe bis zu einem Absatz hineinragt und deren oberer Endabschnitt etwas kleiner ist als der Durchmesser der Kappe 60, um der Bewegung der Kappe 60 einen definierten Verschiebewiderstand entgegenzusetzen.
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In diesem Fall bildet die Kappe 60 die einzige Trennwand zwischen der Zwischenkammer 62 und der Brennkammer 56. Es ist möglich, dass die Kappe 60 innenseitig mit einer Schutzfolie 74 ausgekleidet ist, die vor der Aktivierung des Gasgenerators 10 die Überströmöffnungen 66 verschließt, wobei die Schutzfolie 74 bei der Zündung des Anzünders 28 zerstört wird.
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Im Zustand vor der Aktivierung, der in 1 gezeigt ist, liegen die Überströmöffnungen 66 direkt an der Oberkante des Sockels 32, so dass sie einen möglichst großen Verschiebeweg in Richtung der zentralen Achse A haben.
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Ein Filter 76 ist in der Brennkammer 56 angeordnet, der hier ringförmig, im wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und parallel zur Umfangswand 16 des Diffusors 14 mit einem geringen radialen Abstand zu dieser verläuft.
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Der Filter 76 erstreckt sich über die gesamte Höhe des Gasgenerators 10 und reicht hier vom Verschlusskörper 18 bis zur Stirnseite des Diffusors 14. Der Filter 76 ist aus einem Drahtgestrick oder Drahtgewirk mit unterschiedlich dicken Drähten gebildet.
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In der Umfangswand 16 des Diffusors 14 sind mehrere, in diesem Beispiel zwölf, Ausströmöffnungen 78 ausgebildet, die gleichmäßig über den Umfang des Diffusors 14 verteilt und auf einer axialen Höhe angeordnet sind. Der Filter 76 trennt die Ausströmöffnungen 78 von der Brennkammer 56, so dass der Filter 76 stromaufwärts der Ausströmöffnungen 78 liegt.
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Der Filter 76 ist unter axialer Vorspannung in das Außengehäuse 12 eingepresst.
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Der Filter 76 weist zwei axiale Enden 80, 82 auf, von denen wenigstens ein Ende nach außen abgewinkelt ist. In diesem Fall ist der abgewinkelte Bereich das untere axiale Ende 80 und die Abwinkelung verläuft geradlinig. Der Filter 76 hat im abgewinkelten Bereich die gleiche Dicke, die er auch in einem mittleren Bereich hat, der an den abgewinkelten Bereich angrenzt.
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Im gezeigten Beispiel verläuft der Filter 76 im axialen Schnitt gesehen S-förmig. Auch am oberen axiale Ende 82 ist nämlich eine leichte Abwinkelung vorgesehen, die sich jedoch zur Mitte des Gasgenerators 10 hin erstreckt (in 1 auf der linken Hälfte mit gestrichelten Linie angedeutet).
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Beim Filter 76liegt die radial Innerste Anlagestelle des nach außen abgewinkelten unteren axialen Endes 80 radial weiter außen als die radial äußerste Anlagestelle des nach innen abgewinkelten axialen Endes 82, so dass die stirnseitigen Anlageflächen seitlich vollständig versetzt sind.
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Der abgewinkelte Bereich am unteren axiale Ende 80 liegt in einer durch das Gehäuse des Gasgenerators 10 gebildete Ecke an. In diesem Fall ist das Gehäuseteil durch den Verschlusskörper 18 gebildet, und das untere axiale Ende 80 des Filters 76 liegt am Übergang von einer Bodenplatte des Verschlusskörpers 18 zum hochgebogenen Rand 20 desselben an.
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Am oberen axialen Ende 82 verjüngt sich der Filter 76, wie dies insbesondere auf der rechten Seite der 1 zu erkennen ist. An diesem Ende weist der Filter 76 volumenbezogen eine größere Länge dünner Drähte auf als im angrenzenden Bereich und vorzugsweise als im restlichen Filter, was den verjüngten Bereich sehr flexibel macht.
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Diese Formgebung erlaubt es, das Material beim axialen Einpressen in den Gasgenerator so zu verformen, dass kein Bypass für eventuell beim Abbrand des pyrotechnischen Materials 58 entstehende Partikel entsteht.
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Das pyrotechnische Material 58 in der Brennkammer 56 ist auf allen Seiten von Metall umgeben, d.h., die aus mehreren Teilen zusammengesetzte Brennkammerwand besteht durchgehend aus demselben Material. Die Brennkammer 56 wird durch den elastischen Füllkörper 70, den Filter 76, die Kappe 60 sowie den Verschlusskörper 80 umschlossen. Vorzugsweise bestehen, wie gesagt, alle diese Bauteile aus demselben Metall, bevorzugt aus dem gleichen Stahl.
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Die Ausströmöffnungen 78 sind vor der Aktivierung des Gasgenerators 10 durch eine Verdämmung 84 in Form einer Verdämmfolie verschlossen. Die Verdämmung 84 ist umlaufend an der Innenseite der Umfangswand 16 des Diffusors 14 auf Höhe der Ausströmöffnungen 78 angebracht und überdeckt sämtliche Ausströmöffnungen 78. Die Höhe der Verdämmung 84 beträgt hier etwa das vierfache des Durchmessers der Ausströmöffnungen 78.
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Das untere Ende der Verdämmung 84, also das dem Verschlusskörper 18 zugewandten Ende, ist mit Abstand zur Schweißnaht 22, die den Diffusor 14 mit dem Verschlusskörper 18 verbindet, angeordnet. Der Abstand a zur Schweißnaht 22, oder in diesem Fall gleichbedeutend zum Ende des oberen Rand 20 des Verschlusskörpers 18, beträgt im gezeigten Fall etwa 5,5 mm und liegt vorzugsweise zwischen 3 und 7 mm (siehe 1). Dieser Abstand ist ausreichend, um einen unerwünschten Wärmeübertrag beim Schweißen auf die Verdämmung 84 zu verhindern.
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Das Außengehäuse 12 des Gasgenerators 10 weist eine relativ dünne Wandstärke auf, die bei dem hier gezeigten Beispiel an keiner Stelle 2 mm überschreitet. Insbesondere beträgt die Wandstärke des Diffusors 1,5 mm und die des Verschlusskörpers 1,9 mm. Diese Wandstärken sind ausreichend, um einem Brennkammerdruck bei der Aktivierung des Gasgenerators 10 von 300 bar standzuhalten.
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Der Diffusor 14 und der Verschlusskörper 18 sind nur über die Schweißnaht 22 miteinander verbunden, so dass diese Schweißnaht 22 die einzige festigkeitbestimmende Verbindung zwischen den Bauteilen des Außengehäuses 12 bildet. Ein Zuganker ist vorzugsweise nicht vorgesehen.
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Das Verhältnis von maximalem Brennkammerdruck zur Wandstärke liegt hier vorzugsweise zwischen 150 und 220 bar/mm.
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Das Verhältnis der gesamten Ausströmfläche des Gasgenerators 10, also der Summe der Flächen sämtlicher Ausströmöffnungen 78, zur Wandstärke ist hier größer als 30, insbesondere größer als 34 mm.
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Das Verhältnis des Durchmessers D des Diffusors, gemessen am Durchmesser der Umfangswand 16, zur kleinsten Wandstärke des Außengehäuses ist vorzugsweise kleiner als 50, und liegt vorzugsweise zwischen 35 und 45. Der Flansch 24 wird bei der Durchmesserbestimmung nicht berücksichtigt.
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Der Gasgenerator 10 hat im wesentlichen die Form eines flachen Zylinders, wobei das Verhältnis Durchmesser D zu größter axialer Höhe H etwa 1,8 ± 0,2, vorzugsweise 1,8 ± 0,1 beträgt.
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Der Flansch 24 am Außenumfang des Diffusors 14 ist plan, aber unsymmetrisch gestaltet (siehe 4a und b). Diese Gestaltung bietet eine Positionierungshilfe beim Einbau des Gasgenerators 10 in ein Modul, beispielsweise ein Gassackmodul, indem die Einbaulage eindeutig vorgegeben wird.
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Im vorliegenden Beispiel sind als Einbaupositioniermittel 86 über den Umfang des Flansches 24 drei Kerben verteilt, und zwar in unterschiedlichen Winkelabständen. Die Winkel zwischen den Kerben betragen beispielsweise 115 und 148°, oder in einem anderen Beispiel 93 und 109°.
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Als zusätzliches oder alternatives Einbaupositioniermittel ist eine Öffnung 88 in Form eines Langlochs im Flansch 84 ausgebildet. Diese Öffnung 88 ist die einzige Öffnung, die im Flansch 84 vorgesehen ist.
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Es können natürlich auch mehr oder weniger Kerben 86 oder Vorsprünge an Stelle der Kerben oder andere geeignete Einbaupositioniermittel 86 vorgesehen sein.
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Beim Einbau des Gasgenerators 10 in ein Modul, zum Beispiel ein in 7 gezeigtes Gassackmodul 90, wird der Gasgenerator 10 durch ein Klemm- oder Halteelement 92 befestigt (siehe auch 5 bis 7). Das Halteelement 92 weist eine zentrale Öffnung auf, durch die sich der Gasgenerator 10 teilweise hindurch erstreckt, so dass das Halteelement 92 gegen den Flansch 24 drückt. Das Halteelement 92 weist entsprechende Einbaupositioniermittel 94 auf, die komplementär zu den Einbaupositioniermitteln 86 des Flansches 24 des Gasgenerators 10 sind. In diesem Fall sind die Einbaupositioniermittel 94 durch einstückig angeformte Vorsprünge im Halteelement 92 gebildet, zum Beispiel in Form von ausgeschnittenen und aufgebogenen Blechabschnitten. Die Vorsprünge greifen in die Kerben ein und geben so die Einbaulage des Gasgenerators 10 eindeutig vor.
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Die Öffnung 88 im Flansch 24 dient zur Festlegung der Einbaulage eines Gassacks 96 (angedeutet in 7), der mit dem Öffnungsrand 100 seiner Einblasöffnung 98 zwischen dem Flansch 24 und dem Halteelement 92 geklemmt ist.
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Das Langloch 88 ist darüber hinaus auch bei der Gasgeneratorfertigung verwendbar. Insbesondere kann bei verschiedenen Fertigungsschritten durch einen Stift im Werkzeugträger, der mit dem Langloch in Eingriff bringbar ist, die richtige Positionierung des Diffusors (Flansches) zu anderen Gasgeneratorbauteilen sicher gestellt werden, z.B. zur Orientierung bei den Anzünderpins.
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Der Gassack 96 weist am Öffnungsrand 100 ebenfalls eine Öffnung auf (nicht gezeigt), die in Deckung mit der Öffnung 88 im Flansch gebracht wird, um den Gassack 96 richtig zu positionieren. Die Öffnung 88 dient nicht als Durchschrauböffnung und ist die einzige Öffnung am Öffnungsrand 100 des Gassacks 96. Das bedeutet, die Klemmung des Gassacks 96 zwischen Flansch 24 und Halteelement 92 erfolgt durch Befestigungsmittel, üblicherweise Schraubbolzen, die außerhalb des Flansches 24 liegen. Damit wird die Flanschfläche optimiert.
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Zur Befestigung des Gassackmoduls 90 weist das Halteelement 92 Befestigungsbolzen 102 auf, im gezeigten Beispiel vier an der Zahl, über die das Gassackmodul 90 mit einem Fahrzeug (nicht gezeigt) verbunden werden kann. Die Befestigungsbolzen 102 liegen am Außenumfang des Flansches 24 an, jedoch abseits des Bereichs der Einbaupositioniermittel 86.
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Der Flansch 24 ist umlaufend und plan ausgebildet.
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Er bildet eine ringförmige Klemmfläche für den Gassack 96, wobei die Breite B des Flansches (der Übergangsradius zwischen dem planen Flanschabschnitt und der Umfangswand des Diffusors 14 zwischen 5 und 12%, vorzugsweise zwischen 8 und 11% des maximalen Durchmessers D des Außengehäuses 12 beträgt.
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Die Breite B der Klemmfläche in radialer Richtung r beträgt zwischen 5 und 8,5, vorzugsweise zwischen 5,5 und 7,5 mm (siehe 9)
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Am Halteelement 92 ist gegenüber der Klemmfläche am Flansch 24 ein Klemmabschnitt 104 definiert (siehe 7), der zusammen mit der Klemmfläche am Flansch 24 eine Haltekraft für den Gassack 96 erzeugt. Die Klemmfläche und der Klemmabschnitt 104 sind so ausgebildet, dass die durch den maximalen Innendruck im Gassacks 96 auf den Öffnungsrand 100 wirkenden Kräfte um 20 bis 50% geringer sind als die zwischen Klemmfläche und Klemmelement 104 erzeugte Klemmkraft. Durch diese sehr einfache Maßnahme läßt sich die Breite B des Flansches 24 erheblich reduzieren, sozusagen auf die minimale Flanschbreite.
