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Die Erfindung betrifft ein Brennkammersieb, insbesondere für einen Gasgenerator, mit mehreren Durchströmöffnungen und gebogenen Teilabschnitten. Daneben betrifft die Erfindung einen Gasgenerator, ein Gassackmodul sowie ein Fahrzeugsicherheitssystem. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Brennkammersiebs.
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Insassenrückhaltesysteme für Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise Airbagmodule auf, die einen Gassack umfassen, der im Falle eines Aufpralls aufgeblasen wird, um die Wahrscheinlichkeit einer Kollision von Körperteilen eines Fahrzeuginsassens mit einem Fahrzeugbauteil zu reduzieren, bzw. um einen Fahrzeuginsassen vor den Auswirkungen hoher negativer Beschleunigungskräfte zu schützen. Um den Gassack im Falle eines Aufpralls aufzublasen sind üblicherweise Gasgeneratoren vorgesehen, welche eine Brennkammer umfassen, die mit Festtreibstoff gefüllt ist und ein Ausströmende aufweist. Gasgeneratoren weisen wenigstens eine Zündereinheit auf, welche den Festtreibstoff entzündet, wodurch Heißgas zum Aufblasen des Gassackes erzeugt wird. Des Weiteren kann wenigstens ein Brennkammersieb vorhanden sein, welches am Ausströmende der Brennkammer positioniert ist und an den Festtreibstoff angrenzt.
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Derzeit sind Brennkammersiebe bekannt, welche als kalottenförmiges Bauteil ausgeformt sind. Derartige Brennkammersiebe benötigen einen im Gasgenerator orientierten Einbauzustand, um einen strömungstechnisch optimalen Heißgasdurchfluss, hin zu einem anschließenden Gasgeneratorbauteil, zu gewährleisten. Beispielsweise sei hier ein Heißgasdurchfluss zu einer angeschlossenen Düse hin genannt, welche durch eine Berstscheibe mit angeschlossenem Druckbehälter verschlossen ist. In diesem Fall kann es förderlich sein, dass die Kalottenspitze des vorgenannten Brennkammersiebs zur Brennkammer hin, also in Richtung Zündereinheit, positioniert ist. Wohingegen ein um 180° gedrehter Einbauzustand, also Kalottenspitze von der Brennkammer weg weisend, nachteilig bezüglich oben genannten Heißgasdurchfluss ist.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein weiterentwickeltes Brennkammersieb anzugeben, wobei das Brennkammersieb bei seinem Einbau in einen Gasgenerator keiner zusätzlichen Orientierung bedarf und des Weiteren um 180° gedreht eingebaut werden kann, ohne dass seine Wirkung geändert wird. Auch ist es Aufgabe der Erfindung, einen Gasgenerator, ein Gassackmodul sowie ein Fahrzeugssicherheitssystem mit einem derartigen Brennkammersieb anzugeben.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bezüglich des weiterentwickelten Brennkammersiebs durch das Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß sind also gebogene Teilabschnitte um einen Mittelpunkt des Brennkammersiebs derart angeordnet, dass das Brennkammersieb in seiner Umfangsrichtung wellenförmig, mit mehreren Wellenkämmen und Wellentälern, ausgebildet ist.
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Die Erfindung beruht demnach auf dem Gedanken, ein Brennkammersieb, insbesondere für einen Gasgenerator, mit mehreren Durchströmöffnungen und gebogenen Teilabschnitten anzugeben, wobei die gebogenen Teilabschnitte um einen Mittelpunkt des Brennkammersiebs derart angeordnet sind, dass in Umfangsrichtung des Brennkammersiebs eine Wellenform mit mehreren Wellenkämmen und Wellentälern ausgebildet ist.
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Der Vorteil des erfindungsgemäßen Brennkammersiebs besteht darin, dass es aufgrund der erfindungsgemäßen Formgebung des Siebs bei seinem Einbau in einen Gasgenerator keiner zusätzlichen Orientierung bedarf, so dass das Brennkammersieb auch um 180° gedreht in dem Gasgenerator eingebaut werden kann.
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Das Brennkammersieb kann eine derartige Form aufweisen, dass mindestens zwei Wellenkämme, insbesondere mindesten drei Wellenkämme, insbesondere mindestens vier Wellenkämme, insbesondere mindestens fünf Wellenkämme, insbesondere mindestens sechs Wellenkämme, insbesondere mindestens sieben Wellenkämme, insbesondere mindestens acht Wellenkämme, insbesondere mindestens neun Wellenkämme, insbesondere mindestens zehn Wellenkämme, ausgebildet sind.
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Außerdem können mindestens zwei Wellentäler, insbesondere mindesten drei Wellentäler, insbesondere mindestens vier Wellentäler, insbesondere mindestens fünf Wellentäler, insbesondere mindestens sechs Wellentäler, insbesondere mindestens sieben Wellentäler, insbesondere mindestens acht Wellentäler, insbesondere mindestens neun Wellentäler, insbesondere mindestens zehn Wellentäler, ausgebildet sein.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung steigen die Wellenkämme ausgehend vom Mittelpunkt zur Umfangskante des Brennkammersiebs hin an. Alternativ oder zusätzlich sinken die Wellentäler ausgehend vom Mittelpunkt zur Umfangskante des Brennkammersiebs hin ab.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennkammersiebs ist der Mittelpunkt des Brennkammersiebs als Durchströmöffnung ausgebildet.
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Es wird darauf hingewiesen, dass das Brennkammersieb vorzugsweise eine runde Grundform aufweist, so dass der Mittelpunkt des Brennkammersiebs durch den Mittelpunkt der runden Grundform definiert ist. Sofern die Grundform des Brennkammersiebs beispielsweise elliptisch oder polygonal, wie z. B. viereckig, rechteckig oder quadratisch, ausgebildet ist, bildet der geometrische Mittelpunkt der Grundform den Mittelpunkt des Brennkammersiebs.
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Als Umfangskante wird die Aussenkante des Brennkammersiebs bezeichnet. Diese Aussenkante bestimmt des Weiteren die Umfangsrichtung des Brennkammersiebs. Mit anderen Worten ist die Umfangskante die maximalst zum Mittelpunkt entfernteste Kante des Brennkammersiebs.
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Bezüglich der in Umfangsrichtung des Brennkammersiebs ausgebildeten Wellenform mit mehreren Wellenkämmen und Wellentälern sei darauf hingewiesen, dass das Brennkammersieb trotz Ausbildung von Wellenkämmen und Wellentälern im Wesentlichen eine scheibenförmige Struktur hat. Im Wesentlichen scheibenförmig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das Brennkammersieb keine Kuppel- oder Kalottenform aufweist. Die Scheibenform wird bei der Seitenansicht auf die Umfangskante ersichtlich. Diese zeigt, dass trotz Ausbildung von Wellenkämmen und Wellentälern eine Scheibenform vorliegt.
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Mit anderen Worten beschreibt ein auf der Umfangskante des Brennkammersiebs gelegener Punkt, welcher eine Bewegung in Umfangsrichtung des Brennkammersiebs ausführt, nach einmaliger Bewegung über die vollständige Umfangskante eine Wellenform mit mehreren Wellenkämmen und Wellentälern. Die Wellenkämme und/oder Wellentäler können spitz zulaufen. Des Weiteren ist es denkbar, dass die Wellenkämme und/oder Wellentäler bogenförmig oder trapezförmig ausgeführt sind, so dass ein auf der Umfangskante befindlicher Punkt, welcher die Umfangskante einmal vollständig umläuft, eine im Wesentlichen sinusförmige oder trapezförmige Bewegung ausführt.
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Das Brennkammersieb kann vorzugsweise achssymmetrisch ausgebildet sein, wobei die Symmetrieachse durch den Mittelpunkt des Brennkammersiebs verläuft. Die Symmetrieachse kann des Weiteren durch ein Wellental und/oder durch einen Wellenkamm verlaufen. Des Weiteren ist es möglich, dass das Brennkammersieb punktsymmetrisch oder rotationssymmetrisch ausgebildet ist, wobei in den beiden benannten Fällen der Mittelpunkt des Brennkammersiebs als Symmetriepunkt dient.
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Die Wellenkämme und/oder die Wellentäler können durch V-förmig angeordnete Flanken gebildet werden. Die Mittellinie des geformten Vs kann einen Wellenkamm und/oder ein Wellental definieren. Es sei erwähnt, dass eine ein Wellental bildende Flanke bezüglich des benachbart angeordneten Wellenkamms zeitgleich als eine Flanke des benachbarten Wellenkamms dienen kann. Je nach Betrachtungsweise des Brennkammersiebs ist eine Flanke somit immer Teil eines Wellenkamms und eines Wellentals. Da wie bereits beschrieben Wellenkämme ausgehend vom Mittelpunkt zur Umfangskante des Brennkammersiebs hin ansteigen, werden die Flanken ausgehend vom Mittelpunkt in Richtung der Umfangskante breiter.
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Aufgrund der in Umfangsrichtung des Brennkammersiebs ausgebildeten Wellenform mit mehreren Wellenkämmen und Wellentälern kann das Brennkammersieb im Gasgenerator um 180° gedreht werden. Ein ursprünglich ausgebildetes Wellental wird durch Drehung des Brennkammersiebs um 180° zu einem Wellenkamm. Umgekehrt wird ein ursprünglich ausgebildeter Wellenkamm nach einer 180° Drehung des Brennkammersiebs zu einem Wellental. Das annähernd scheibenförmige Brennkammersieb kann somit um 180° gedreht eingebaut werden ohne seine Wirkung zu verändern, da das Brennkammersieb aufgrund seiner symmetrischen Ausbildung in beiden Einbaulagen die gleiche Formgebung aufweist.
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Die Flanken, welche die Wellenkämme und/oder die Wellentäler bilden, im Wesentlichen flächig ausgebildet sind und/oder eine Winkel von 1° bis 179°, insbesondere einen Winkel von 10° bis 100°, insbesondere einen Winkel von 20° bis 90°, insbesondere einen Winkel von 30° bis 60°, insbesondere einen Winkel von 40° bis 50°, einschließen. Die angegebenen Winkelmaße betreffen die Winkel, welche an den äußersten Enden der Flanken, also an der Umfangskante des Brennkammersiebs gebildet sind. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind alle von den Flanken gebildeten Winkel gleich ausgeführt, d. h. alle Winkel weisen das gleiche Winkelmaß auf. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Flanken des Brennkammersiebs Winkel mit unterschiedlichen Maßen einschließen.
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Der Höhenabstand zwischen den Wellentälern und den Wellenkämmen beträgt 4 mm bis 8 mm, insbesondere 5 mm bis 7 mm, insbesondere 6,8 mm. Der Höhenabstand zwischen den Wellentälern und den Wellenkämmen kann bei einer Seitenansicht auf das Brennkammersieb vermessen bzw. festgestellt werden. Der Höhenabstand zwischen den Wellentälern und den Wellenkämmen betrifft dabei den Abstand zwischen dem äußersten Punkt des Wellentals und dem äußersten Punkt des Wellenkamms. Als äußerster Punkte des Wellenkamms bzw. des Wellentals werden dabei die Punkte der Umfangskante beschrieben, welche den größten Abstand zu der Ebene aufweisen, in welcher der Mittelpunkt des Brennkammersiebs liegt.
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Der Mittelpunkt des Brennkammersiebs liegt in einer Ebene, welche den Höhenabstand zwischen den Wellentälern und den Wellenkämmen halbiert. Alle unterhalb der Mittelpunktebene befindlichen Teilabschnitte des Brennkammersiebs zählen zu den Wellentälern, wohingegen alle oberhalb der Mittelpunktebene liegenden Teilabschnitte des Brennkammersiebs zu den Wellenkämmen zählen. Nach einer Drehung um 180° des Brennkammersiebs werden auch die vorher definierten Wellentäler bzw. Wellenkämme umgekehrt, so dass die ursprünglich definierten Wellentäler nach der Drehung als Wellenkämme zu bezeichnen sind und die ursprünglich definierten Wellenkämme nunmehr die Wellentäler bilden.
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Die Durchströmöffnungen des Brennkammersiebs können auf konzentrisch angeordneten Kreisen befindlich sein, wobei die konzentrischen Kreise um den Mittelpunkt des Brennkammersiebs angeordnet sind. Vorzugsweise weisen alle Durchströmöffnungen, welche auf einem gemeinsamen konzentrischen Kreis angeordnet sind den gleichen Durchmesser auf. Vorzugsweise sind mindestens zwei konzentrische Kreise mit ausgebildeten Durchströmöffnungen um den Mittelpunkt des Brennkammersiebs angeordnet.
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Hinsichtlich eines Gasgenerators wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 6 gelöst.
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Ein solcher erfindungsgemäßer Gasgenerator weist ein erfindungsgemäßes Brennkammersieb auf. Des Weiteren weist der Gasgenerator mindestens eine Brennkammer auf, wobei diese Brennkammer mit Festtreibstoff gefüllt ist und des Weiteren ein Ausströmende aufweist. Außerdem ist wenigstens eine Zündereinheit vorgesehen, die den Festtreibstoff entzündet. Außerdem umfasst der Gasgenerator wenigstens ein erfindungsgemäßes Brennkammersieb, welches am Ausströmende an den Festtreibstoff angrenzt und die Brennkammer begrenzt.
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Als Festtreibstoff kann beispielsweise in Tablettenform gepresstes NTO (Nitrotriazolon) bzw. eine chemische Verbindung auf Basis von GuNi (Guanidinnitrat) zum Einsatz kommen.
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Hinsichtlich eines Gassackmoduls wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 13 gelöst. Demnach weist ein Gassackmodul einen erfindungsgemäßen Gasgenerator mit einem von dem Gasgenerator aufblasbaren Gassack und einer Befestigungsgruppe zur Anbringung des Gassackmoduls an einem Fahrzeug auf.
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Hinsichtlich eines Fahrzeugsicherheitssystems wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 8 gelöst. Demnach weist das Fahrzeugsicherheitssystem, insbesondere zum Schutz einer Person, beispielsweise eines Fahrzeuginsassen oder Passanten, einen erfindungsgemäßen Gasgenerator, insbesondere mit Gassackmodul, und eine elektronische Steuereinheit, mittels der der Gasgenerator bei Vorliegen einer Auslösesituation aktivierbar ist, auf.
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Hinsichtlich eines Verfahrens zur Herstellung eines Brennkammersiebs wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 10 gelöst. Demnach wird eine Scheibe, welche insbesondere aus Metall gefertigt ist, zwischen eine Matrize und einen Stempel gelegt, so dass in einem Stanz-/Präge- bzw. Biegevorgang die gebogenen Teilabschnitte sowie die Wellenkämme und Wellentäler ausgeformt werden. Insbesondere können in zumindest einem vorangegangenen Schritt die Scheibe und/oder Durchströmöffnungen durch die Scheibe gestanzt worden sein. Bei dem erfindungsgemäßen Stanzverfahren handelt es sich um ein einfach durchzuführendes und kostengünstiges Verfahren.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Darstellungen näher erläutert. Darin zeigen:
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1: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Brennkammersiebs gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
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2: eine seitliche Ansicht des erfindungsgemäßen Brennkammersiebs gemäß 1;
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3: eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Brennkammersieb gemäß 1.
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In 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennkammersiebs 10 gezeigt, wobei dieses Brennkammersieb 10 mehrere Durchströmöffnungen 11 aufweist. Das Brennkammersieb 10 besteht aus mehreren gebogenen Teilabschnitten, wobei die gebogenen Teilabschnitte um einen Mittelpunkt M des Brennkammersiebs derart angeordnet sind, dass in Umfangsrichtung des Brennkammersiebs 10 eine Wellenform mit mehreren Wellenkämmen 12 und Wellentälern 13 ausgebildet ist.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist das erfindungsgemäße Brennkammersieb drei Wellenkämme 12 und drei Wellentäler 13 auf. Ausgehend vom Mittelpunkt M des Brennkammersiebs in Richtung zur Umfangskante U des Brennkammersiebs steigen die Wellenkämme 12 an, wohingegen die Wellentäler 13 ausgehend vom Mittelpunkt M in Richtung der Umfangskante U hin abfallen. In der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennkammersiebs ist der Mittelpunkt M des Brennkammersiebs als Durchströmöffnung ausgebildet. Bezüglich einer Symmetrieachse S, welche durch den Mittelpunkt M des Brennkammersiebs verläuft und gleichzeitig durch ein Wellental 13 und einen Wellenkamm 12 verläuft ist das Brennkammersieb 10 achssymmetrisch ausgebildet.
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Wellenkämme 12 und die Wellentäler 13 werden durch Flanken gebildet, welche V-förmig angeordnet sind. Die Flanken 14.1 und 14.2 sind V-förmig angeordnet und bilden das Wellental 13. Da das Wellental 13 ausgehend vom Mittelpunkt M zur Umfangskante U des Brennkammersiebs hin abfällt, werden die Flanken 14.1 und 14.2 ausgehend vom Mittelpunkt M in Richtung zur Umfangskante hin breiter. Der links neben dem beschriebenen Wellental 13 ausgeformte Wellekamm 12 ist ebenfalls aus zwei V-förmig angeordneten Flanken gebildet, wobei die gebildete V-Form in, zum Wellental 13 entgegengesetzte Richtung weist. Die Flanke 14.1, welche zunächst mit der Flanke 14.2 ein Wellental 13 bildet ist auch Teil des links benachbarten Wellenkamms 12 und bildet durch V-förmige Anordnung mit der Flanke 15.1 den Wellenkamm 12.
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Aus 2 geht hervor, dass die beiden Flanken 14.1 und 14.2 einen Winkel von 100° einschließen. Im vorliegenden Fall schließen alle Wellentäler bildende Flanken sowie Wellenkämme bildende Flanken einen Winkel von 100° ein.
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Wie in 2 dargestellt, liegt der Mittelpunkt M des Brennkammersiebs 10 auf einer Ebene EM. Oberhalb dieser Ebene EM sind in 2 die Wellenkämme 12 dargestellt, wobei die maximalsten Punkte der Wellenkämme 12 ebenfalls in einer gemeinsamen Ebene EWK liegen. Die Ebene EWK liegt parallel zur Ebene EM. Unterhalb der Ebene EM sind die Wellentäler 13 ausgebildet. Im vorliegenden Fall sind drei Wellenkämme 12 und drei Wellentäler 13 gebildet. Die äußersten Punkte der Wellentäler 13, welche von der Ebene EM am weitesten entfernt liegen, liegen ebenfalls in einer gemeinsamen Ebene EWT. Die Ebene EWT ist parallel zu den Ebenen EM und EWK angeordnet.
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Der in 2 dargestellte Höhenabstand zwischen den Wellentälern 13 und den Wellenkämmen 12 beträgt 6,8 mm, so dass die Ebene EWK und EWT 6,8 mm voneinander beabstandet parallel liegen. Der Höhenabstand wird zwischen den äußersten Punkten der Wellentäler und den äußersten Punkten der Wellenkämme gemessen. Bei den äußersten Punkten der Wellentäler handelt es sich um diejenigen Punkte, welche den größten Abstand vom Mittelpunkt M des Brennkammersiebs aufweisen und auf der gemeinsamen Ebene EWT liegen. Bei den äußersten Punkten der Wellenkämme handelt es sich um diejenigen Punkte, welche den größten Abstand vom Mittelpunkt M des Brennkammersiebs aufweisen und auf der gemeinsamen Ebene EWK liegen
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Aus 3 ist ersichtlich, dass das Brennkammersieb zunächst aus einer flachen Metallscheibe mit Durchgangsöffnungen 11 besteht. Diese gelochte Scheibe wird gemäß erfindungsgemäßen Verfahren zwischen eine Matrize und einen Stempel gelegt, so dass in einem Stanz-/Präge- bzw. Biegevorgang die gebogenen Teilabschnitte sowie die Wellenkämme und Wellentäler ausgeformt werden. Insbesondere können in zumindest einem vorangegangenen Verfahrensschritt die Scheibe selbst und/oder die Durchströmöffnungen durch die Scheibe gestanzt worden sein.
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Die Durchgangsöffnungen 11 befinden sich auf konzentrisch angeordneten Kreisen, wobei diese konzentrisch angeordneten Kreise 16 um den Mittelpunkt M angeordnet sind. Durchgangsöffnungen 11, die sich auf Wellenkämmen 12 oder in Wellentälern 13 befinden, bzw. in deren Bereiche angeordnet sind, werden durch den vorgenannten Stanz-/Präge- bzw. Biegevorgang mitgebogen. Dadurch werden solche Durchgangsöffnungen 11, die ursprünglich eine runde/kreisrunde Form hatten, eine dementsprechende geometrische verzerrte Form nach dem Stanz-/Präge- bzw. Biegevorgang aufweisen.
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Die erfindungsgemäßen Gasgeneratoren, Gassackmodule und Fahrzeugsicherheitssysteme sind mit erfindungsgemäßen Brennkammersieben 10 gemäß den in 1–3 dargestellten Ausführungsformen versehen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Brennkammersieb
- 11
- Durchströmöffnung
- 12
- Wellenkamm
- 13
- Wellental
- 14.1, 14.2, 15.1
- Flanke
- 16
- konzentrischer Kreis
- M
- Mittelpunkt des Brennkammersiebs
- U
- Umfangskante
- S
- Symmetrieachse
- EM
- Ebene des Mittelpunktes
- EWK
- Ebene Wellenkamm
- EWT
- Ebene Wellental
- A
- Abstand
