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Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator für ein 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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Aus der gattungsbildenden Druckschrift
US 2005/0183606 A1 ist ein Gasgenerator für ein Fahrzeuginsassen-Sicherheitssystem bekannt, aufweisend ein Gehäuse, das eine Axialrichtung hat, und eine Zünderbaugruppe mit einem Kunststoffsockel, in den ein rückseitige elektrische Steckkontakte aufweisendes, pyrotechnisches Zündelement teilweise eingebettet ist und einem metallenen Befestigungsteil zur Befestigung der Zünderbaugruppe an dem Gehäuse wobei der Kunststoffsockel eine die Steckkontakte umgebende, einen Steckeraufnahmeraum definierende Steckeraufnahmewand und wenigstens eine radial außerhalb der Steckeraufnahmewand angeordnete Pufferstruktur aufweist und durch Umspritzen des Befestigungsteils hergestellt ist, wobei das Befestigungsteil abschnittsweise aus dem Kunststoffsockel herausragt.
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Aus der Druckschrift
DE 602 22 755 T2 ist ein Gasgenerator für ein Fahrzeuginsassen-Sicherheitssystem bekannt, wobei auch hier ein Kunststoffsockel eine radial außerhalb einer Steckeraufnahmewand angeordnete Pufferstruktur aufweist.
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Aus der Druckschrift
US 2007/0075534 A1 ist ein Gasgenerator für ein Fahrzeuginsassen-Sicherheitssystem bekannt, der ein Gehäuse, das eine Axialrichtung hat, und eine Zünderbaugruppe aufweist.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2005 058 721 A1 ist eine pyrotechnische Aktuatoreinheit bekannt, bei der in einem Aktivierungszustand im Inneren eines Gasssackmoduls ein Überdruck in Form eines Gasstroms erzeugt wird, der durch Gaskanäle nach außen strömen kann, um einen Steckverbinder entsprechend nach außen zu verschieben, um ein Zugmittel freizugeben.
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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 eines Gasgenerators zu erzielen.
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Erfindungsgemäß weist hierzu ein Gasgenerator für ein Fahrzeuginsassen-Sicherheitssystems ein Gehäuse auf, das eine Axialrichtung hat und eine Zünderbaugruppe mit einem Kunststoffsockel, in dem ein rückseitige elektrische Steckkontakte aufweisendes, pyrotechnisches Zündelement teilweise eingebettet ist, und ein metallenes Befestigungsteil zur Befestigung der Baugruppe an dem Gehäuse, wobei der Kunststoffsockel eine die Steckkontakte umgebende, einen Steckeraufnahmeraum definierende Steckeraufnahmewand und wenigstens eine radial außerhalb der Steckeraufnahmewand angeordnete Pufferstruktur aufweist und durch Umspritzen des Befestigungsteils hergestellt ist, wobei das Befestigungsteil abschnittsweise aus dem Kunststoffsockel herausragt, wobei der Kunststoffsockel mit der Pufferstruktur in Axialrichtung aus dem Gehäuse des Gasgenerators herausragt und der Außenumfang des Befestigungsteils an der aus dem Kunststoffsockel herausragenden Stelle größer als der des Kunststoffsockels ist. Bei Einwirkung einer mechanischen Kraft auf den Gasgenerator, insbesondere 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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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 Richtung 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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Der erfindungsgemäße Gasgenerator eignet sich besonders wenn er als sogenannter Rohrgasgenerator mit einem langgestreckten zylindrischen Gehäuse ausgebildet ist, wie er etwa Verwendung für den Einsatz in Gassackmodulen von Beifahrergassäcken oder Gassäcken in einer Rückenlehne eines Fahrzeugsitzes zu finden ist. 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.
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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 Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
- - 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer Zünderbaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform;
- - 2 eine Draufsicht auf die Zünderbaugruppe in 1 von der Unterseite;
- - 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in 2;
- - 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in 2;
- - 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in 4;
- - 6 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Zünderbaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- - 7 die Zünderbaugruppe in 6 in einer seitlichen Ansicht;
- - 8 eine Draufsicht auf die Unterseite der Zünderbaugruppe in 6;
- - 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX in 8;
- - 10 einen Schnitt entlang der Linie X-X in 8;
- - 11 einen Schnitt entlang der Linie XI-XI in 9; und
- - 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.
