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Die Erfindung betrifft eine Inflatorbaugruppe für ein Airbagmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine derartige Inflatorbaugruppe umfasst einen Behälter zur Aufnahme eines Gases, das zum Aufblasen eines Gassackes des Airbagmodules freisetzbar ist, sowie ein Verschlusselement zum gasdichten Verschließen des Behälters bzw. genauer mindestens einer Öffnung des Behälters, wobei das Verschlusselement als ein gewalztes Blech ausgeführt ist. Eine derartige Inflatorbaugruppe ist beispielsweise aus der
DE 10 2005 015 777 A1 sowie aus der
DE 100 22 463 A1 bekannt. Bei dem Inflator (Gasgenerator), von welchem jene Inflatorbaugruppe einen Bestandteil bildet, kann es sich insbesondere um einen Kaltgasgenerator oder einen Hybridgasgenerator handeln. Bei einem Kaltgasgenerator wird in dem Behälter das Gas bereitgehalten, welches im Bedarfsfall, also insbesondere bei einem Unfall, zum Aufblasen eines Gassackes freigesetzt wird, um beispielsweise einen Fahrzeuginsassen zurückzuhalten und vor Verletzungen zu schützen. Bei einem Hybridgasgenerator wird das in dem Behälter bereitgehaltene Gas beim Auslösen des Inflators, um hiermit einen Gassack aufzublasen, mit einem weiteren Gas gemischt, das durch chemische Prozesse aus einem hierfür vorgesehenen Gassatz erzeugt wird.
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Um eine zuverlässige Funktion des Inflators zu gewährleisten, muss verhindert werden, dass Teile des in dem Behälter bereitgehaltenen Gases entweichen können, bevor es zum Aufblasen des zugeordneten Gassackes freigesetzt werden soll. Hierfür ist insbesondere ein dichtes Verschließen des Behälters mittels des hierfür vorgesehenen Verschlusselementes erforderlich. D. h., das Verschlusselement soll so ausgestaltet und derart an der mindestens einen Öffnung des Behälters angeordnet sein, dass die mindestens eine Öffnung des Behälters mittels des Verschlusselementes dauerhaft gasdicht verschlossen bleibt. Undichtigkeiten, die im Laufe der Zeit zu einer Reduzierung des Gasdruckes in dem Behälter führen können, müssen daher vermieden werden. In der Regel wird gefordert, dass der Behälter mittels des zugehörigen Verschlusselementes heliumdicht verschlossen ist.
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Da schon kleinste Ungänzen, Risse oder Mikrorillen in dem Verschlusselement zu einem Entweichen von Gas aus dem Behälter führen können, werden daher an die Qualität des Verschlusselementes hohe Anforderungen gestellt.
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Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Inflatorbaugruppe der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Verschlusselement ein zuverlässiges, dauerhaft gasdichtes Verschließen des zugehörigen Behälters ermöglicht.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Schaffung einer Inflatorbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Danach wird ein Verschlusselement in Form eines gewalzten Bleches derart an der hiermit zu verschließenden mindestens einen Öffnung des zugehörigen Behälters angeordnet, dass die bei der Herstellung des Verschlusselementes, nämlich beim Walzen des das Verschlusselement bildenden Bleches, erzeugten Fließlinien entlang des Öffnungsquerschnittes der zu verschließenden mindestens einen Öffnung des Behälters (also insbesondere nicht quer dazu) verlaufen. Hierdurch lassen derartige Fließlinien, welche z. B. als Risse oder Mikrokanäle in dem Material des Verschlusselementes auftreten, kein Entweichen von Gas aus dem Behälter (durch die zu verschließende mindestens eine Öffnung) hindurch zu. Ferner weist das Verschlusselement eine Öffnung auf, durch die hindurch der zugehörige Behälter mit Gas befüllt werden kann und/oder durch die hindurch Gas aus dem Behälter freigesetzt werden kann, um hiermit einen Gassack aufzublasen.
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Konkret kann das Verschlusselement als ein an zwei einander gegenüberliegenden Seiten gewalztes, z. B. scheibenförmiges, Blechteil ausgeführt sein, welches zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Seiten durch einen umlaufenden äußeren Rand begrenzt ist.
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Ein solches Verschlusselement wird zum Verschließen der mindestens einen Öffnung des Behälters derart angeordnet und an dem Behälter festgelegt, dass eine der beiden gewalzten Seiten dem Innenraum des Behälters zugewandt und die andere Seite dementsprechend dem Innenraum des Behälters abgewandt ist. Der umlaufende äußere Rand des Verschlusselementes verbindet dann jene beiden (gewalzten) Seiten quer zum Öffnungsquerschnitt der mindestens einen Öffnung des Behälters.
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Die Befestigung des (bestimmungsgemäß an dem Behälter angeordneten und die mindestens eine Öffnung des Behälters überdeckenden) Verschlusselementes an dem Behälter erfolgt vorzugsweise stoffschlüssig, z. B. durch Warmverpressen, Schweißen, Reibschweißen, Löten oder Kleben. Grundsätzlich sind aber auch nicht-stoffschlüssige Methoden, wie etwa Verkrimpen, Bördeln oder Nieten, denkbar.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das Verschlusselement als ein einteiliges, z. B. scheibenförmiges, Verschlussstück ausgeführt, um hiermit mindestens eine Öffnung des Behälters gasdicht verschließen zu können.
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Insbesondere wenn die mindestens eine Öffnung des Verschlusselementes zum Befüllen des Behälters mit einem Gas dient, ist der Öffnungsquerschnitt dieser Öffnung vorteilhaft um ein Vielfaches kleiner als der Querschnitt des Verschlusselementes insgesamt bzw. der Querschnitt der mit dem Verschlusselement zu verschließenden mindestens einen Öffnung des Behälters. Zum Verschließen einer Befüllöffnung des Verschlusselementes kann ein weiteres Bauteil dienen, z. B. in Form einer Kugel, das mit dem Verschlusselement – beispielsweise stoffschlüssig – verbunden wird, wenn es dessen Befüllöffnung überdeckt. Hierfür kommt insbesondere ein Verschweißen, aber alternativ auch ein Warmverpressen, Verlöten oder Verkleben, des weiteren Bauteiles mit dem Verschlusselement in Betracht. Alternativ können eine oder mehrere Befüllöffnungen des Verschlusselementes, insbesondere in Form eines oder mehrerer kleiner Löcher, auch unmittelbar durch Schweißpunkte ohne Verwendung eines weiteren Bauteiles und gegebenenfalls auch ohne Verwendung eines Zusatzwerkstoffes verschlossen werden, z. B. durch Laserschweißen.
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Soll die Öffnung in dem Verschlusselement zum Freisetzen von Gas aus dem mittels des Verschlusselementes verschlossenen Behälter dienen, z. B. nach einem Auslösen des Inflators und/oder im Fall einer unkontrollierten Temperaturerhöhung infolge eines Brandes, so kann die Öffnung mit einem Berstelement, insbesondere in Form einer Berstscheibe, verschlossen sein, um jene Öffnung im Bedarfsfall öffnen zu können, indem das Berstelement zerstört wird.
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Für ein Zerstören des Berstelementes beim Auslösen des Inflators, um hiermit einen Gassack als Rückhalteelement aufzublasen, können ein beim Auslösen des Inflators wirkender Überdruck, auch in Form einer Druckwelle, oder ein beim Auslösen des Inflators auf das Berstelement einwirkendes Kraftübertragungselement genutzt werden. Zur Erzeugung eines das Berstelement zerstörenden Druckes kann eine pyrotechnische Baugruppe genutzt werden. Als Kraftübertragungselement zur Zerstörung des Berstelementes eignet sich beispielsweise ein gegen das Berstelement verfahrbarer Stößel. Diese beiden Mittel lassen sich auch kombinieren, etwa indem das Kraftübertragungselement aufgrund eines (z. B. mittels einer pyrotechnischen Baugruppe erzeugbaren) Druckes gegen das Berstelement verfahren wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden.
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Es zeigen:
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1 einen Ausschnitt einer Inflatorbaugruppe für ein Airbagmodul mit einem Behälter zur Aufnahme eines Gases und einem Verschlusselement zum Verschließen des Behälters, zur Illustrierung der technischen Grundlagen, auf denen die Erfindung aufbaut;
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2 eine erste Abwandlung der Anordnung aus 1 gemäß Erfindung;
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3 eine zweite Abwandlung der Anordnung aus 1 gemäß Erfindung;
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4 eine dritte Abwandlung der Anordnung aus 1 gemäß Erfindung;
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5 eine vierte Abwandlung der Anordnung aus 1 gemäß Erfindung.
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1 zeigt, zur Illustrierung der technischen Grundlagen, auf den die nachfolgend anhand der 2 bis 5 beispielhaft beschriebene Erfindung aufbaut, eine Inflatorbaugruppe für ein Airbagmodul mit einem ausschnittsweise dargestellten Behälter 1 zur Aufnahme eines Gases, mit dem ein Gassack des Airbagmodules aufblasbar ist, um in einem Crash-Fall eine Person zurückhalten und dadurch vor Verletzungen schützen zu können.
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Der Behälter 1 erstreckt sich im Ausführungsbeispiel entlang einer Längsachse L. Er kann hohlzylindrisch ausgeführt sein und eine die Längsachse L konzentrisch umgebende, im Querschnitt kreisförmige seitliche Begrenzungswand 10 umfassen.
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Der Behälter 1 weist eine Öffnung 15 (Behälteröffnung) auf, die im Ausführungsbeispiel an einem axialen Ende des Behälters 1 liegt. Durch die Öffnung 15 hindurch kann der Behälter 1 bestimmungsgemäß mit einem Gas befüllt werden, bevor anschließend die Öffnung 15 mit einem Verschlusselement 2 gasdicht verschlossen wird. An seinem der Öffnung 15 gegenüberliegenden Ende kann der Behälter 1 in üblicher Weise mit einem (z. B. einstückig mit der seitlichen Begrenzungswand 10 ausgeführten) Behälterboden versehen sein. Das Verschlusselement 2 zum Verschließen der Behälteröffnung 15 ist derart über der Behälteröffnung 15 angeordnet und an dem Behälter 1 festgelegt, dass es die Behälteröffnung 15 gasdicht verschließt. D. h., das Verschlusselement 2 überdeckt die Behälteröffnung 15 vollständig, wenn es bestimmungsgemäß an dem Behälter 1 befestigt ist. Zur Befestigung des Verschlusselementes 2 an dem Behälter 1 bzw. genauer an dessen umlaufender Seitenwand 10 eignet sich insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung, vorliegend in Form einer Schweißverbindung. Die entsprechenden Befestigungsstellen B1, über die das Verschlusselement 2, z. B. durch Schweißen, mit dem Behälter 1 verbunden ist, sind hier an einem axialen Ende des Behälters 1 bzw. dessen Seitenwand 10 ausgebildet, auf welchem das Verschlusselement 2 im Ausführungsspiel aufliegt, und zwar hier beispielhaft mit einem (fasenartig) abgeschrägten, ringförmig umlaufenden Randabschnitt 24a des Verschlusselementes 2.
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Das Verschlusselement 2 insgesamt ist im Ausführungsbeispiel als ein im Querschnitt am Rand ringförmig, z. B. kreisförmig, begrenztes Element ausgeführt, das an zwei einander gegenüberliegenden Seiten 21, 22 eine erste, dem Innenraum I des Behälters 10 zugewandte Oberfläche und eine zweite, dem Innenraum I abgewandte Oberfläche bildet.
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Das Verschlusselement 2 hat einen im Wesentlichen scheibenförmigen Grundkörper 20, der einerseits durch die beiden einander gegenüberliegenden Seiten 21, 22 begrenzt wird und der an seinem äußeren Rand durch eine ringförmig, insbesondere kreisförmig, umlaufende Außenwand 24 begrenzt ist. Die Außenwand 24 verläuft zwischen den beiden Seiten 21, 22 des Verschlusselementes 2 und bildet an ihrem Übergang zu der dem Innenraum I des Behälters 1 zugewandten Seite 21 den bereits erwähntes schrägen Randabschnitt 24a aus, mit der das Verschlusselement 2 an dem Behälter 1 anliegt und an diesem befestigt ist.
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Das Verschlusselement 2 ist als ein gewalztes Blech ausgeführt. Konkret können die beiden einander gegenüberliegenden Seiten 21, 22 des Verschlusselementes 2 jeweils beim Walzen des das Verschlusselement 2 bildenden Bleches mit einer Walze bearbeitet worden sein.
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Bei der in 1 gezeigten Anordnung des Verschlusselementes 2 an dem Behälter 1, bei der von den beiden besagten Seiten 21, 22 des Verschlusselementes 2 die eine dem Innenraum I des Behälters 10 zugewandt und die andere dem Innenraum I abgewandt ist, bedeutet dies, dass bei der Herstellung des Verschlusselementes 2 (durch Walzen) gebildete Fließlinien entlang der Seitenflächen 21, 22 parallel zum Öffnungsquerschnitt der Behälteröffnung 15 verlaufen. D. h., sie verlaufen im Ausführungsbeispiel der 1 im Wesentlichen entlang einer senkrecht zur Längsachse L erstreckten Ebene. Damit soll ein Verlauf von Fließlinien an dem Verschlusselement 2 von der den Innenraum I begrenzten Seitenfläche 21 zur anderen, gegenüberliegenden Seitenfläche 22 des Verschlusselementes 2 (entlang der Längsachse L) vermieden werden.
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So wird sichergestellt, dass auf die Fließlinien zurückgehende Mikrokanäle, Risse oder dergleichen kein Entweichen von Gas aus dem mittels des Verschlusselementes 2 verschlossenen Behälter 1 durch das Verschlusselement 2 hindurch ermöglichen (da sich solche eventuellen Mikrokanäle bzw. Risse nicht von der einen Seite 21 zur anderen Seite 22 des Verschlusselementes 2 erstrecken, sondern vielmehr allenfalls entlang des Öffnungsquerschnittes der Behälteröffnung 15, d. h. senkrecht zur Längsachse L).
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Hierdurch wird bei hinreichender Dichtigkeit der Schweißverbindung B1 zwischen dem Behälter 1 und dem Verschlusselement 2 ein gasdichtes, insbesondere sogar heliumdichtes, Verschließen des Behälters 1 und insbesondere des zugehörigen Innenraumes I mittels des Verschlusselementes 2 ermöglicht.
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Das Verschlusselement 2 ist dabei im Ausführungsbeispiel als ein einteiliges Verschlussstück (in Form eines gewalzten Bleches) ausgeführt, und zwar konkret als plattenartiges Verschlussstück. Gleichzeitig bildet das Verschlusselement 2 ein (dem nicht dargestellten Behälterboden gegenüberliegendes) Endstück des Behälters 1.
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2 zeigt eine Weiterbildung des Ausführungsbeispieles aus 1, gemäß der in dem Verschlussstück 2 mindestens eine Öffnung 25, hier beispielhaft in Form eines Durchgangsloches, vorgesehen ist, durch die hindurch der Behälter 1 bzw. dessen Innenraum I mit Gas befüllt werden kann.
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Bei der in 2 dargestellten Anordnung kann also zunächst das Verschlussstück 2 auf den Behälter 1 aufgebracht und, z. B. über Schweißnähte, an diesem befestigt werden, bevor anschließend der Behälter 1 durch die Öffnung 25 des Verschlussstückes 2 hindurch mit Gas befüllt wird.
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Die Durchgangsöffnung 25 des Verschlussstückes 2 ist vom Querschnitt her erheblich kleiner als die Behälteröffnung 15. Sie erstreckt sich als Durchgangsöffnung zwischen den beiden einander gegenüberliegenden Seiten 21, 22 des Verschlusselementes 2. Ferner ist sie im Ausführungsbeispiel konzentrisch zur Längsachse L des Behälters 1 und damit auch zur Behälteröffnung 15 angeordnet.
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Nach dem Befüllen des Behälters 1 mit einem Gas durch jene Durchgangsöffnung 25 hindurch ist letztere mittels eines weiteren Bauteiles 28, hier in Form eines kugelförmigen Bauteiles, verschlossen worden. Das kugelförmige Bauteil 28 ist dabei im Ausführungsbeispiel an das Verschlusselement 2 angeschweißt, und zwar konkret derart, dass es die Durchgangsöffnung 25 überdeckt.
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Beim Ausführungsbeispiel der 3 weist das Verschlusselement 2 ebenfalls eine Durchgangsöffnung 25 auf; diese ist beispielhaft trichterabschnittsförmig ausgeführt. Die in der 3 dargestellte Durchgangsöffnung 25 des Behälters 1 soll insbesondere dazu dienen, beim Auslösen des Inflators Gas aus dem Inneren I des Behälters 1 austreten zu lassen, um hiermit einen Gassack aufblasen zu können.
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Hierzu ist der Durchgangsöffnung 25 ein Ausströmgehäuse 4 (in Form eines Diffusors) zugeordnet, in welches das durch die Durchgangsöffnung 25 des Verschlusselementes 2 aus dem Behälter 1 austretende Gas gelangt, bevor es in den aufzublasenden Gassack weitergeleitet wird. Hierfür weist das Ausströmgehäuse 4 entsprechende Abströmöffnungen 45 auf. Diese können für das Erzielen von Schubneutralität vorteilhaft in gleichmäßigen Abständen angeordnet sein.
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Das Abströmgehäuse 4 ist im Ausführungsbeispiel am Verschlusselement 2 angeordnet, und zwar vorliegend derart, dass aus dem Inneren I des Gehäuses 1 durch die Durchgangsöffnung 25 des Verschlusselementes 2 austretendes Gas in dem Ausströmgehäuse 4 umgelenkt und dann durch dessen Ausströmöffnungen 45 in den aufzublasenden Gassack strömen kann.
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Das Ausströmgehäuse 4 ist dabei auf der dem Innenraum I abgewandten Seite des Verschlusselementes 2 angeordnet und dort mittels Befestigungsstellen B3, z. B. in Form einer Schweißnaht oder einer sonstigen stoffschlüssigen Verbindung, befestigt.
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Um eine dichte Aufnahme des zum Aufblasen eines Gassackes bereitgehaltenen Gases in dem Behälter 1 zu gewährleisten, ist die Durchgangsöffnung 25 des Verschlusselementes 2 im Ausführungsbeispiel mit einem Berstelement 3, z. B. in Form einer Berstscheibe, verschlossen. Dieses ist derart am Verschlusselement 2 angeordnet und befestigt, dass es dessen Durchgangsöffnung 25 dichtend überdeckt und dadurch verschließt. Das Berstelement 3 befindet sich dabei vorliegend auf der dem Innenraum I des Behälters 1 zugewandten Seite der Durchgangsöffnung 25 am Verschlusselement 2. Die Befestigung des Berstelementes 3 am Verschlusselement 2 erfolgt im Ausführungsbeispiel über Befestigungsstellen B2, welche eine stoffschlüssige Verbindung, insbesondere in Form einer Schweißverbindung, bilden.
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Das Berstelement 3, bzw. konkret die Berstscheibe, lässt sich zerstören, um das im Behälter 1 befindliche Gas durch die Durchgangsöffnung 25 des Verschlusselementes 2 hindurch freizusetzen. Dies kann zum einen dann der Fall sein, wenn der Inflator ausgelöst wird, um hiermit einen Gassack aufzublasen: oder alternativ dann, wenn in einem Brandfall und einer damit einhergehenden Temperaturerhöhung Gas kontrolliert aus dem Inneren I des Behälters 1 abgelassen werden soll. Mit Blick auf den zweitgenannten Fall kann das Berstelement 3 so ausgeführt sein, dass es bei Erreichen einer bestimmten Umgebungstemperatur zerbirst. Für den erstgenannten Fall kann vorgesehen sein, dass das Berstelement 3 durch Überdruck, eine Druckwelle und/oder mechanische Krafteinwirkung zerstörbar ist.
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4 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbeispieles aus 3, gemäß der an dem Verschlusselement 2 anstelle eines Ausströmgehäuses (wie in 3 dargestellt) ein Öffnungsmechanismus 5 zum Öffnen der Durchgangsöffnung 25 durch Zerstören des Berstelementes 3 angeordnet ist.
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Der Öffnungsmechanismus 5 ist im Ausführungsbeispiel an der dem Innenraum I abgewandten Seite 22 des Verschlusselementes 2 angeordnet und hieran mittels Befestigungsstellen B4, z. B. stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen, festgelegt.
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Der Öffnungsmechanismus 5 umfasst ein Kraftübertragungselement 55, z. B. in Form eines Stößels, das in Richtung auf das Berstelement 3 verfahrbar ist, um dieses zu zerstören. Im Ausführungsbeispiel ist das Kraftübertragungselement 55 dabei an bzw. in einem Gehäuse 50 des Öffnungsmechanismus 5 gelagert, und zwar derart verfahrbar gelagert, dass es gegen das Berstelement 3 bewegt werden kann. Als Auslöser hierfür kann ein Zündmechanismus 52 vorgesehen sein, der beim Zünden ein Gas erzeugt, welches das verfahrbar im Gehäuse 50 geführte Kraftübertragungselement 55 unter Druck gegen das Berstelement 3 zu bewegen vermag.
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5 zeigt schließlich eine Weiterbildung des Ausführungsbeispieles aus 1, gemäß welcher am Verschlusselement 2 eine Anzündeinrichtung 6 angeordnet ist. Mit dieser lässt sich beim Auslösen des Inflators ein Gassatz zünden, um zusätzlich zu dem im Behälter 1 vorgesehenen Gas aus jenem Gassatz ein weiteres Gas erzeugen zu können, mit dem ein Gassack aufgeblasen werden kann. Es handelt sich demnach bei der Anordnung aus 5 um eine Inflatorbaugruppe für einen sogenannten Hybridgasgenerator.
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Die Zündeinrichtung 6 umfasst im Ausführungsbeispiel der 5 ein Gehäuse 60 sowie einen Zündmechanismus 65.
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Das Gehäuse 60 ist im Ausführungsbeispiel teils im Innenraum I des Behälters 1 und teils außerhalb des Behälters 1 angeordnet und über Befestigungsstellen B5 bzw. B6, die insbesondere als stoffschlüssige Befestigungsstellen, z. B. in Form von Schweißnähten, ausgeführt sein können, sowohl innerhalb als auch außerhalb des Behälters 1 am Verschlusselement 2 festgelegt.
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Der Zündmechanismus 65 ist in dem außerhalb des Behälters 1 liegenden Teil des Gehäuses 60 angeordnet, während die zugehörige Zündladung 64 in dem innerhalb des Behälters 1 befindlichen Teil des Gehäuses 60 vorgesehen ist. Der die Zündmechanismus 62 und die Zündladung 64 umfassende Anzünder erstreckt sich dabei durch die im Verschlusselement 2 vorgesehene Öffnung 25 hindurch.
