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Die
Erfindung betrifft eine Zünderbaugruppe, insbesondere
für einen
Gasgenerator eines Fahrzeuginsassen-Sicherheitssystems.
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Derartige
Gasgeneratoren weisen gewöhnlich
einen Treibsatz aus einem pyrotechnischen Material in einer festen
Umhüllung
auf, der durch einen vorgefertigten pyrotechnischen Anzünder gezündet wird.
Der Anzünder,
in Form eines pyrotechnischen Zündelements
oder ein solches aufweisend, ist meist ein vorgefertigtes, separates,
in sich abgekapseltes Bauteil, das elektrisch gezündet wird
und durch seine Zündenergie
letztendlich den eigentlichen Treibsatz des Gasgenerators anzündet. Zur
Befestigung des Anzünders
ist es bekannt, diesen durch Einbetten in einen Kunststoffsockel
mit einem Befestigungsflansch zu verbinden, der am Gehäuse des
Gasgenerators befestigt wird.
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Die
elektrische Zündung
erfolgt meistens über
Steckkontakte, in der Regel in der Form von zwei Kontaktpins, die
von dem Anzünder
vorstehen. Zur Kontaktierung des Gasgenerators wird ein speziell
geformter Stecker auf die Steckkontakte aufgesteckt, wobei in der
Regel am Kunststoffsockel eine entsprechende Steckeraufnahme vorgesehen
ist. Die Steckkontakte sind mechanisch sehr empfindlich. Auch die
Form der Steckeraufnahme, die für
einen passgenauen Sitz des Steckers und somit eine dauerhaft sichere
Kontaktierung der Steckkontakte entscheidend ist, weist enge Toleranzen
auf.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, einen Weg vorzuschlagen, um auf einfache
Art und Weise einen guten Schutz gegen mechanische Belastungen der empfindlichen
Teile einer Zünderbaugruppe
zu erzielen.
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Erfindungsgemäß weist
hierzu eine Zünderbaugruppe,
insbesondere für
einen Gasgenerator eines Fahrzeuginsassen-Sicherheitssystems, einen Kunststoffsockel
auf, in dem ein rückseitige
elektrische Steckkontakte aufweisendes, pyrotechnisches Zündelement
teilweise eingebettet ist, und ein metallenes Befestigungsteil zur
Befestigung der Baugruppe an einem Gehäuse, wobei der Kunststoffsockel eine
die Steckkontakte umgebende, einen Steckeraufnahmeraum definierende
Steckeraufnahmewand und wenigstens eine radial außerhalb
der Steckeraufnahmewand angeordnete Pufferstruktur aufweist. Bei
Einwirkung einer mechanischen Kraft auf die Zünderbaugruppe im Bereich des
Steckeraufnahmeraums kann sich zunächst die Pufferstruktur verformen,
um diese Kraft abzubauen, sodass weder die Innenkontur des Steckeraufnahmeraums
noch die Steckkontakte beeinflusst werden.
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Die
Pufferstruktur lässt
sich einstückig
mit dem Kunststoffsockel ausbilden.
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Dies
ist besonders dann vorteilhaft, wenn der Kunststoffsockel durch
Umspritzen des Befestigungsteils und/oder des Zündelements hergestellt ist.
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Hierbei
ist bevorzugt die Pufferstruktur einstückig mit der Steckeraufnahmewand
verbunden. Der gesamte Kunststoffsockel, inklusive der Steckeraufnahmewand
und der Pufferstruktur kann in einem einzigen Spritzgussschritt
gefertigt werden.
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Vorzugsweise
weist die Pufferstruktur elastisch und/oder plastisch verformbare
Elemente auf, sodass sich eine mechanische Belastung nur auf die jeweiligen
Elemente der Pufferstruktur auswirkt, nicht aber auf die eigentliche
Steckeraufnahmewand.
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Die
Pufferstruktur kann eine im Wesentlichen beliebige Form und Größe aufweisen.
Bevorzugt erstreckt sie sich auch im Bereich des offenen Endes des
Steckeraufnahmeraums. Vorteilhaft ist die Pufferstruktur mechanisch
nachgiebiger ausgebildet als die Steckeraufnahmewand.
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Die
Pufferstruktur kann beispielsweise radial von der Steckeraufnahmewand
abstehende Rippen umfassen. Die Rippen können dabei sowohl parallel zur
Axialrichtung der Baugruppe als auch senkrecht dazu oder auch schräg zu dieser
Rich tung angeordnet sein. Die Rippen sind vorzugsweise über den Umfang
der Steckeraufnahmewand verteilt. Die Zahl der Rippen bleibt dabei
dem Fachmann für
den jeweiligen Einsatzzweck überlassen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
verlaufen die Rippen radial nach außen. Die Rippen können jede
beliebige Form annehmen, also auch Ausnehmungen oder Öffnungen
aufweisen. Beispielsweise ist es möglich, dass die Rippen bezogen
auf die Axialrichtung schräg
ausgebildet sind, das heißt, entweder
an ihrem der Steckeraufnahmewand näheren oder ihrem der Steckeraufnahmewand
entfernteren Ende eine geringere Höhe aufweisen als am anderen
Ende.
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Eine
andere geeignete Form einer Pufferstruktur bildet eine radial von
der Steckeraufnahmewand beabstandete äußere Umfangswand. Diese Umfangswand
kann entweder in Segmenten vorgesehen oder, vorzugsweise, entlang
ihres Umfangs geschlossen sein.
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Die
beiden beschriebenen Arten von Pufferstrukturen können natürlich auch
miteinander kombiniert werden. So ist es möglich, dass die Umfangswand
durch Stege mit der Steckeraufnahmewand verbunden ist. Die Stege
können
zum Beispiel durch die oben beschriebenen Rippen gebildet sein.
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Vorzugsweise
ist die Steckeraufnahmewand entlang ihres Umfangs geschlossen, um
einen definierten Einsteckraum für
den Stecker zu bilden.
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An
der Innenseite der Steckeraufnahmewand kann eine Verpolschutz-Struktur
ausgebildet sein, die ein Aufstecken des Steckers in der richtigen Lage
erzwingt. Diese Verpolschutz-Struktur ist vorzugsweise nicht Teil
der Pufferstruktur.
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Das
Befestigungsteil ist beispielsweise rund. Es kann mit wenigstens
einer Öffnung
zum Durchtritt der Steckkontakte ausgebildet sein und ist abschnittsweise
in den Kunststoffsockel eingebettet. Hierdurch ist eine sichere,
dichte und feste Verbindung des Zündelements mit dem Befestigungsteil
gegeben, und die Zünderbaugruppe
kann über
das metallene Befestigungsteil am meist ebenfalls metallenen Gehäuse des
Gasgenerators befestigt werden, beispielsweise durch Schweißen.
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Die
Zünderbaugruppe
lässt sich
als separates Bauteil getrennt vom Gasgeneratorgehäuse vorfertigen.
Sie wird erst bei der Montage des Gasgenerators in eine entsprechende Öffnung des
Gasgeneratorgehäuses
eingesetzt.
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Die
erfindungsgemäße Zünderbaugruppe eignet
sich besonders für
sogenannte Rohrgasgeneratoren mit einem langgestreckten zylindrischen
Gehäuse,
wie sie etwa Verwendung für
den Einsatz in Gassackmodulen von Beifahrergassäcken oder Gassäcken in
einer Rückenlehne
eines Fahrzeugsitzes finden. Die Technik ist aber auch für alle anderen Gasgeneratoren
sowohl für
Gassackmodule als auch zum Beispiel für Gurtstraffer geeignet.
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Das
Befestigungsteil ragt vorteilhaft abschnittsweise aus dem Kunststoffsockel
heraus, wobei die Befestigung am Gasgeneratorgehäuse an diesen aus dem Kunststoffsockel
herausragenden Abschnitten erfolgt. Vorzugsweise sind der Außenumfang
und, bei kreisförmigen
Bauteilen, auch der Durchmesser des Befestigungsteils an der aus
dem Kunststoffsockel herausragenden Stelle größer als der des Kunststoffsockels.
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Das
Zündelement
weist vorteilhaft einen Kopf und die rückseitig vom Kopf abstehenden Steckkontakte
auf, wobei der Kopf auf einer Innenseite des Befestigungsteils angeordnet
ist und sich die Steckkontakte zu der entgegengesetzten Außenseite erstrecken.
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Vorzugsweise
ist das Volumen der Pufferstruktur größer als das der Steckeraufnahmewand. Alternativ
oder zusätzlich
hat die Pufferstruktur vorzugsweise einen maximalen Abstand von
einer Mittelachse, der um wenigstens den Faktor 1,4, vorzugsweise
den Faktor 1,7 größer ist
als der maximale Abstand der Außenseite
der Steckeraufnahmewand von der Mittelachse. Mit diesen Dimensionen
ist ein guter Schutz vor mechanischen Belastungen sowohl für den Steckeraufnahmeraum,
insbesondere dessen Innenkontur, als auch für die in den Steckeraufnahmeraum
hineinragenden Steckkontakte des Zündelements gegeben.
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Die
freien Enden der Steckkontakte liegen vorzugsweise vollständig innerhalb
des Steckeraufnahmeraums, die Steckeraufnahmewand erstreckt sich
also in Axialrichtung mit ihrem freien Ende über die freien Enden der Steckkontakte
hinaus. Auch die Pufferstrukturen erstrecken sich vorzugsweise in
axialer Richtung über
die freien Enden der Steckkontakte wenigstens bis zum freien Ende
der Steckeraufnahmewand.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele,
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen. In diesen zeigen:
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1 eine
schematische perspektivische Ansicht einer Zünderbaugruppe gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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2 eine
Draufsicht auf die Zünderbaugruppe
in 1 von der Unterseite;
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3 einen
Schnitt entlang der Linie III-III in 2;
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4 einen
Schnitt entlang der Linie IV-IV in 2;
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5 einen
Schnitt entlang der Linie V-V in 4;
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6 eine
schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Zünderbaugruppe gemäß einer
zweiten Ausführungsform;
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7 die
Zünderbaugruppe
in 6 in einer seitlichen Ansicht;
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8 eine
Draufsicht auf die Unterseite der Zünderbaugruppe in 6;
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9 einen
Schnitt entlang der Linie IX-IX in 8;
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10 einen
Schnitt entlang der Linie X-X in 8;
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11 einen
Schnitt entlang der Linie XI-XI in 9; und
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12 eine
schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Zünderbaugruppe, eingesetzt in
das Gehäuse
eines Gasgenerators.
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1 zeigt
eine Zünderbaugruppe 10,
zum Einbau in einen schematisch in 12 durch
sein Gehäuse 12 dargestellten
Gasgenerator für
ein Fahrzeuginsassen-Rückhaltesystem,
beispielsweise ein (nicht weiter dargestelltes) Gassackmodul.
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Die
Zünderbaugruppe 10 enthält ein pyrotechnisches
Zündelement 14,
das einen Kopf 16 und rückseitig
vom Kopf abstehende elektrische Steckkontakte 18 aufweist.
Das Zündelement 14 wird
in der Zünderbaugruppe 10 als
separates, vorgefertigtes Teil verbaut. Außerdem enthält die Zünderbaugruppe 10 ein
Befestigungsteil 20 in Form eines im Wesentlichen scheibenförmigen Metallblechs.
Weiterhin umfasst die Zünderbaugruppe 10 einen
Kunststoffsockel 22, in den das Zündelement 14 und abschnittsweise
das Befestigungsteil 20 eingebettet sind.
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Das
Befestigungsteil 20 besitzt hier eine mittige Öffnung 24,
durch die die Steckkontakte 18 des Zündelements 14 hindurchragen
(siehe 4). Der Kopf 16 des Zündelements 14 liegt
dabei auf der Seite des Befestigungsteils 20, die später im eingebauten
Zustand zum Inneren des Gasgenerators gerichtet ist, während die
Steckkontakte 18 auf die andere Seite des Befestigungsteils 20 ragen,
die später
im eingebauten Zustand nach außen
weist.
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Die
Steckkontakte 18 sind vom Metall des Befestigungsteils 20 durch
den Kunststoffsockel 22 getrennt. Der Kunststoffsockel 22 lässt den äußeren, nach
oben gebogenen Rand 23 entlang des Umfangs des Befestigungsteils 20 frei,
sodass das Befestigungsteil 20 vollständig den äußeren Umfang der Zünderbaugruppe 10 bildet
(siehe 2 und 5). In diesem Fall ist das Befestigungsteil 20 kreisrund gestaltet,
ebenso wie der Außenumfang
des Kunststoffsockels 22. Der Durchmesser des Kunststoffsockels 22 ist
dabei ein Stück
kleiner als der des Befestigungsteils 20.
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Die
Steckkontakte 18 ragen mit ihren freien Enden in einen
im Kunststoffsockel 22 ausgebildeten Freiraum in Form eines
Steckeraufnahmeraums 26 hinein. Der Steckeraufnahmeraum 26 wird
von einer Steckeraufnahmewand 28 begrenzt, die entlang
ihres Umfangs geschlossen um den Steckeraufnahmeraum 26 umläuft. Das
freie Ende 30 der Steckeraufnahmewand 28 erstreckt
sich in Axialrichtung A, die in den 3 und 4 mit
einer Mittellinie der Zünderbaugruppe 10 zusammenfällt, weiter
als die Steckkontakte 18, sodass die Steckkontakte 18 vollständig im
Steckeraufnahmeraum 26 aufgenommen sind.
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An
der Innenseite 32 der Steckeraufnahmewand 28 (aus
Gründen
der Übersichtlichkeit
nur in den 2 und 3 mit Bezugszeichen
versehen) ist eine Verpolschutz-Struktur 34 ausgebildet,
in Form von zwei Ausnehmungen, die sich diametral nicht ganz gegenüberliegen.
Die Verpolschutz-Struktur 34 ist am unteren freien Ende 30 der
Steckeraufnahmewand 28 ausgebildet und verhindert, dass
ein Stecker (nicht gezeigt) zur elektrischen Kontaktierung der Steckkontakte 18 in
einer anderen als der vorgegebenen Position aufgesteckt wird.
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Der
Kunststoffsockel 22 weist außerdem mehrere Pufferstrukturen 36 auf,
die radial außerhalb der
Steckeraufnahmewand 28 angeordnet sind. Eine erste Pufferstruktur 36 ist
in Form einer entlang ihres Umfangs geschlossen umlaufenden äußeren Umfangswand 37 ausgebildet
(nur in 5 separat bezeichnet), die mit
radialem Abstand zur Steckeraufnahmewand 28 angeordnet
ist und in axialer Richtung A auf selber Höhe wie das freie Ende 30 der
Steckeraufnahmewand 28 endet.
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Zweite
Pufferstrukturen 36 in Form von radial verlaufenden Stegen 38 (nur
in 5 separat bezeichnet) verbinden die Steckeraufnahmewand 28 mit
der Umfangswand. Die Stege 38 sind dabei angeschrägt, wie
in 3 zu erkennen ist, wobei ihr in Radialrichtung
r äußeres Ende
in Axialrichtung A eine größere Ausdehnung
hat als ihr radial innen liegendes Ende.
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Die
Pufferstruktur 36 dient dazu, mechanische Belastungen aufzunehmen
und reagiert auf diese mit einer elastischen oder plastischen Verformung.
Die Steckeraufnahmewand 28 und damit auch der Steckeraufnahmeraum 26 sind
in diesem Beispiel entlang ihres Umfangs vollständig von Pufferstrukturen 36 umgeben.
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Ist
die Zünderbaugruppe 10 in
einem Gasgenerator montiert, wie dies in 12 gezeigt
ist, so bilden die Pufferstrukturen 36, in diesem Fall
die äußere Umfangswand 37,
das radial äußerste Element des
Kunststoffsockels 22. Durch die zwischen der äußeren Umfangswand 37 und
den Stegen 38 gebildeten Ausnehmungen ist die Pufferstruktur 36 vor
allem in Radialrichtung r elastisch nachgiebig.
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Alle
Pufferstrukturen 36 sind hier einstückig mit dem Kunststoffsockel 22 ausgebildet.
Bei der Herstellung der Zünderbaugruppe 10 werden
das Befestigungsteil 20 und das Zündelement 14 in eine Spritzgussform
eingelegt und mit dem Kunststoffsockel 22 umspritzt. Dabei
werden das Zündelement 14 sowie
das Befestigungsteil 20 teilweise in den Kunststoff eingebettet,
wie dies beispielsweise in den 3 und 4 zu
erkennen ist. Gleichzeitig mit dem Kunststoffsockel 22 werden
auch sämtliche
Pufferstrukturen 36 sowie die Steckeraufnahmewand 28 ausgebildet.
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12 zeigt,
wie die Zünderbaugruppe 10 in einem
Gasgenerator verbaut wird. Die Zünderbaugruppe 10 wird
in eine Öffnung
in einem Gehäuse 12 des
Gasgenerators, hier ein axial offenes Endes eines Rohrgasgenerators,
eingeschoben, sodass der hochgebogene Rand 23 des Befestigungsteils 20 in Anlage
an das Gehäuse 12 kommt.
Zwischen dem Rand 23 und dem Gehäuse 12 wird eine Schweißverbindung
ausgeführt, über die
die Zünderbaugruppe 10 fest
und gasdicht mit dem Gehäuse 12 verbunden ist.
Der Kunststoffsockel 22 ragt dabei in Axialrichtung A ein
Stück aus
dem Gehäuse 12 heraus.
Die Befestigung am Gasgenerator könnte natürlich auch auf andere geeignete
Weise geschehen.
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Die 6 bis 11 zeigen
eine zweite Ausführungsform
einer Zünderbaugruppe 100.
Bereits eingeführte
gleiche oder gegenüber
der ersten Ausführungsform
nur wenig veränderte
Bauteile werden weiterhin mit den bereits eingeführten Bezugszeichen benannt.
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Die
Zünderbaugruppe 100 weist
wie die vorher beschriebene Zünderbaugruppe 10 ein
rundes, aus einem Blech gebogenes Befestigungsteil 20 mit einer
mittigen Öffnung
und einem in die mittige Öffnung
eingesetzten Zündelement 14 auf,
wobei das Zündelement 14 und
das Befestigungsteil 20 teilweise mit einem Kunststoffsockel 22 umspritzt
und in diesen eingebettet sind. Auch die Form der Steckeraufnahmewand 28 und
der durch sie umgebene Steckeraufnahmeraum 26 sind im Wesentlichen
identisch zu denen der vorher beschriebenen Ausführungsform.
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Die
Pufferstruktur 36 wird hier im Wesentlichen durch etliche
radial von der Steckeraufnahmewand 28 abstehende, einstückig mit
dieser verbundene Rippen 40 gebildet. Die Rippen 40 sind über den
gesamten Umfang der Steckeraufnahmewand 28 verteilt, wobei
sie ein sternförmiges
Muster bilden.
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In
Axialrichtung A erstrecken sich die Rippen 40 bis zum freien
Ende 30 der Steckeraufnahmewand 28. In Radialrichtung
r enden sie ein Stück
vor dem größten Durchmesser
des Befestigungsteils 20, in etwa auf der Höhe, auf
der in der ersten Ausführungsform
die äußere Umfangswand 37 liegt.
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An
ihrem in den Figuren oberen, zum Befestigungsteil 20 gerichteten
Ende sind die Rippen mit einem umlaufenden Ring 42 verbunden,
der ebenfalls einstückig
mit den Rippen und mit dem Kunststoffsockel 22 ausgebildet
ist. Der Ring 42 erhöht
die Stabilität
der Pufferstrukturen 36 und verbessert deren Verbindung
zum Befestigungsteil 20.
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Die
Rippen 40 können
eine elastische Verformung vor allem in Umfangsrichtung durchführen, da sie
in dieser Richtung durch Zwischenräume voneinander beabstandet
sind. Es wäre
auch möglich,
die Rippen 40 so auszuführen,
dass sie eine gewisse elastische oder plastische Verformung in Radialrichtung
r zulassen.
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In
beiden dargestellten Ausführungsformen ist
das Volumen der Pufferstrukturen 36 größer als das der Steckeraufnahmewand 28,
und die Pufferstruktur 36 hat einen maximalen Abstand B
von der Mittelachse A, der um wenigstens den Faktor 1,4, vorzugsweise
den Faktor 1,7, größer ist
als der maximale Abstand C der Außenseite der Steckeraufnahmewand 28 von
der Mittelachse A (siehe 11).
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Die
Pufferstrukturen 36 könnten
natürlich auch
jede andere beliebige geeignete geometrische Form aufweisen. Insbesondere
ist es möglich,
eine äußere Umfangswand
alleine zu verwenden, ohne Stege, die diese mit der Steckeraufnahmewand 28 verbinden.
Alternativ können
die Stege 38 oder Rippen 40 auch andere Formen
aufweisen, und können mit
Aussparungen oder Ausnehmungen in beliebiger Form versehen sein.