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Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Gassackmodul und ein Personenschutzsystem mit einem derartigen Gasgenerator. Im Rahmen der Erfindung wird ferner die Verwendung eines Organoblechs zur Herstellung eines Gasgenerators sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren offenbart und beansprucht. Ein Gasgenerator der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus
DE 299 00 590 U1 bekannt.
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Der bekannte Gasgenerator umfasst ein Außengehäuse aus Kunststoff, das einen Innenbehälter umgibt. Zur Herstellung des Gasgenerators wird zunächst der Innenbehälter bereitgestellt. Der Innenbehälter wird anschließend durch ein Fasermaterial ummantelt und schließlich mit einem Kunststoff umspritzt. Dieses Verfahren ist äußerst aufwendig und erfordert einen stabilen Innenbehälter, der eine formgebende Funktion übernimmt. Nicht zuletzt wegen des stabilen Innenbehälters weist der bekannte Gasgenerator ein vergleichsweise hohes Gewicht auf.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gasgenerator anzugeben, der ein geringes Gewicht aufweist und einfach herstellbar ist. Ferner besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Gassackmodul und/oder ein Personenschutzsystem mit einem derartigen Gasgenerator sowie ein Verfahren zur Herstellung des Gasgenerators anzugeben. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Verwendung eines Organoblechs zur Bildung eines Gasgenerators aufzuzeigen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf den Gasgenerator durch den Gegenstand des Anspruchs 1, im Hinblick auf das Gassackmodul durch den Gegenstand des Anspruchs 13, im Hinblick auf das Personenschutzsystem durch den Gegenstand des Anspruchs 14, im Hinblick auf die Verwendung eines Organoblechs durch den Gegenstand des Anspruchs 15 und im Hinblick auf das Herstellungsverfahren durch die Gegenstände der Ansprüche 16 und 17 gelöst.
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So beruht die Erfindung auf dem Gedanken, einen Gasgenerator, insbesondere für ein Personenschutzsystem, mit einem Außengehäuse anzugeben, wobei sich der Gasgenerator dadurch auszeichnet, dass das Außengehäuse zumindest teilweise aus einem Organoblech gebildet ist.
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Die Verwendung eines Organoblechs zur Bildung des Außengehäuses hat den entscheidenden Vorteil, dass das Organoblech aufgrund des Kunststoffanteils ein geringes Gewicht hat und gleichzeitig wegen seiner blechartigen Eigenschaften gut verarbeitbar ist. Insbesondere kann das Organoblech ähnlich wie ein Metallblech verarbeitet, insbesondere formgebend gebogen, werden. Im Allgemeinen handelt es sich bei einem Organoblech um ein Faser-Matrix-Halbzeug. Das Organoblech umfasst bzw. besteht aus einem Fasergewebe oder einem Fasergelege, das in eine thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet ist. Durch die thermoplastische Kunststoffmatrix wird erreicht, dass das Organoblech warm umformbar ist, wodurch sich deutlich kürzere Prozesszeiten ergeben. Als verstärkendes Fasergewebe gelangt vorzugsweise ein Glasfasergewebe, ein Kunststofffasergewebe und/oder ein Aramidfasergewebe zur Anwendung. Die Kunststoffmatrix des Organoblechs kann beispielsweise Polyphenylensulfid (PPS) umfassen oder daraus bestehen. Bei glasfaserverstärktem oder kohlefaserverstärktem Organoblech beträgt der Glasfaseranteil bzw. Kohlefaseranteil vorzugsweise 30–50, insbesondere 45, Gewichtsprozent.
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Die Fasern des Fasergewebes können in unterschiedliche Richtungen orientiert sind. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass Fasern des Fasergewebes, die in einer ersten Richtung ausgerichtet sind, näher aneinander liegen oder eine größere Faserstärke aufweisen als Fasern, die in einer zweiten Richtung ausgerichtet sind. Mit anderen Worten ist das Außengehäuse vorzugsweise aus einem Organoblech mit einem Fasergewebe gebildet, das in unterschiedlichen Richtungen unterschiedlich verstärkt ist. Beispielsweise können in Umfangsrichtung orientierte Fasern enger aneinander anliegen, als Fasern des Fasergewebes, die in längsaxialer Richtung orientiert sind. Die Abstände zwischen in Längsrichtung benachbarten Fasern sind also vorzugsweise enger, als die Abstände zwischen in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarten Fasern.
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In einer ersten Variante der Erfindung ist das Organoblech als Tiefziehteil ausgebildet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Außengehäuse wenigstens ein Tiefziehteil aufweist, das aus einem Organoblech geformt ist. Die Verwendung eines Tiefziehteils hat den Vorteil, dass bereits in einem einzigen Fertigungsschritt ein dreiseitig geschlossenes Bauteil bzw. Außengehäuse gebildet werden kann.
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In einer alternative Variante ist vorgesehen, dass das Organoblech als Wickelrohr ausgebildet ist. Das Außengehäuse kann also wenigstens ein Wickelrohr aufweisen, das aus einem Organoblech geformt ist. Das Wickelrohr wird vorzugsweise durch Biegen eines ursprünglich flachen Organoblechs zu einer Zylinderform gebildet, das an den sich berührenden Kanten verbunden wird. Die Verbindung kann beispielsweise durch Crimpen erfolgen. Alternativ kann eine Schweißverbindung vorgesehen sein. Die Verwendung eines Wickelrohrs ermöglicht es, einen konstanten Faserabstand zwischen den einzelnen Fasern des Fasergewebes des Organoblechs beizubehalten, so dass insgesamt die Festigkeit des Organoblechs erhöht ist. Es hat sich gezeigt, dass ein Wickelrohr aus einem Organoblech, das eine kleinere Blechstärke aufweist als ein Organoblech eines Tiefziehteils, dieselben Stabilitätseigenschaften erreicht wie das Tiefziehteil. Mit anderen Worten kann ein Wickelrohr bei gleichbleibender Stabilität aus einem Organoblech geformt werden, das dünner als das Organoblech eines ähnlich stabilen Tiefziehteils ist. So kann durch die Verwendung eines Wickelrohrs das Gesamtgewicht und -volumen des Gasgenerators reduziert werden.
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Bei beiden vorgenannten Varianten der Erfindung, also der Tiefziehteilvariante und der Wickelrohrvariante, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Außengehäuse wenigstens einen axialen Endabschnitt bzw. ein Axialende aufweist, wobei das Organoblech im axialen Endabschnitt bzw. am Axialende mehrere zinnenartige Flügel bildet. Die zinnenartigen Flügel können zur Bildung eines Gehäusedeckels oder eines Gehäusebodens zur Längsachse des Außengehäuses umgebogen werden bzw. umgebogen sein. Im Allgemeinen kann das Außengehäuse eine zylinderartige Grundform aufweisen. An den Axialenden bildet das Außengehäuse einen Gehäusedeckel bzw. einen Gehäuseboden. Vorzugsweise sind Gehäusedeckel, Gehäuseboden und eine zylinderförmige Seitenwand des Außengehäuses einstückig aus dem Organoblech gebildet. Im Bereich des wenigstens einen Axialendes bzw. der Axialenden ist das Organoblech kronenartig geformt, wobei die Zacken bzw. Spitzen der kronenartigen Struktur die zinnenartigen Flügel bilden. Die Spitzen der kronenartigen Struktur bzw. die zinnenartigen Flügel können unterschiedliche Formen aufweisen. Vorzugsweise sind die zinnenartigen Flügel dreiecksförmig oder trapezförmig ausgebildet. Jedenfalls ist in bevorzugten Varianten vorgesehen, dass die zinnenartigen Flügel derart geformt und/oder angeordnet sind, dass sich in Umfangsrichtung unmittelbar benachbart angeordnete Flügel berühren. Insbesondere können sich die Flügelkanten berühren, so dass die Außen- und/oder Innenflächen der Flügel flächenbündig zueinander angeordnet sind. Auf diese Weise ergibt sich eine gleichmäßig Außen- und/oder Innenfläche des Gehäusedeckels bzw. des Gehäusebodens des Außengehäuses.
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Das Außengehäuse kann generell mehrteilig oder einteilig ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Außengehäuse durch ein einziges Wickelrohr gebildet sein, das aus einem zylinderförmig gerollten Organoblech besteht. Die aneinander anliegenden bzw. aneinander stoßenden Kanten des Organoblechs können miteinander verschweißt sein. Es ist allerdings auch möglich, dass die freien Kanten des Organoblechs sich nach dem Wickeln überlappen. Die Verbindung zwischen den freien Kanten des Organoblechs kann in diesem Fall beispielsweise durch eine Crimpverbindung, insbesondere eine wärmebehandelte Crimpverbindung erfolgen.
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Das Außengehäuse kann in weiteren Ausführungsformen aus zwei Tiefziehteilen gebildet sein, die jeweils aus einem Organoblech bestehen. Die Tiefziehteile können jeweils eine topfartige bzw. hutartige Form aufweisen. Zur Bildung eines geschlossenen Außengehäuses können die beiden, vorzugsweise an sich identischen, Tiefziehteile durch eine Crimpverbindung miteinander verbunden werden. So können die beiden Tiefziehteile jeweils einen Fügeflansch umfassen, der sich hutkrempenartig an einem offenen Ende des Tiefziehteils über den Umfang erstreckt. Die beiden hutkrempenartigen Fügeflansche können durch eine Crimpung, insbesondere eine wärmebehandelte Crimpung miteinander verbunden werden.
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Grundsätzlich ist es bei Gasgeneratoren erwünscht, den Treibstoff fluiddicht einzuschließen. Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator daher innerhalb des Außengehäuses ein fluiddichter Innenbehälter angeordnet. Der fluiddichte Innenbehälter kann ausschließlich oder zumindest hauptsächlich der Abdichtung des Gasgenerators dienen. Der Innenbehälter kann insbesondere eine Wandstärke aufweisen, die kleiner als die Wandstärke des Außengehäuses ist.
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Der Innenbehälter ist vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt, so dass der Innenbehälter ebenfalls zur Gewichtsreduktion des Gasgenerators beiträgt. Der Innenbehälter kann ferner einen laserlichtdurchlässigen Bereich aufweisen, der unter Laserlichteinfluss plastisch verformbar ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Innenbehälter im Bereich eines axial begrenzenden Wandabschnitts den laserlichtdurchlässigen Bereich aufweist. Der laserlichtdurchlässige Bereich kann derart angepasst sein, dass von außen eingebrachtes Laserlicht den laserlichtdurchlässigen Bereich durchdringt. Dabei konzentriert sich das Laserlicht an einer Innenfläche des Innenbehälters, insbesondere einer Innenfläche des Innenbehälters im laserlichtdurchlässigen Bereich, so dass das Material des Innenbehälters im laserlichtdurchlässigen Bereich aufgeschmolzen wird. Der laserlichtdurchlässige Bereich kann insofern nur einen Teil der Wandstärke des Innenbehälters umfassen. Vom Inneren des Innenbehälters ausgehend kann unterhalb des laserlichtdurchlässigen Bereichs ein Konzentrationsbereich angeordnet sein, der unter Einfluss von Laserlicht schmilzt. Der Konzentrationsbereich ist vorzugsweise am Innenbehälter, insbesondere an einer Oberschale des Innenbehälters, ausgebildet. Dadurch ist der Innenbehälter im Inneren plastisch verformbar. Die plastische Verformung kann bei der Herstellung des Gasgenerators erfolgen, auch wenn der Innenbehälter bereits verschlossen ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator ist vorzugsweise ein Filterelement vorgesehen, das formschlüssig innerhalb des Innenbehälters angeordnet ist. Insbesondere kann das Filterelement unmittelbar benachbart bzw. angrenzend zum laserlichtdurchlässigen Bereich im Innenbehälter angeordnet sein. Die formschlüssige Anordnung kann sich konkret durch die plastische Verformung des Innenbehälters im laserlichtdurchlässigen Bereich ergeben. Mit anderen Worten kann bei der Herstellung des Gasgenerators das Filterelement im Innenbehälter angeordnet und der Innenbehälter verschlossen werden. Durch die Einwirkung des Laserlichts im laserlichtdurchlässigen Bereich des Innenbehälters wird der Innenbehälter stellenweise plastisch verformt und fixiert so das Filterelement formschlüssig. Die Vorteile des laserlichtdurchlässigen Bereichs in Verbindung mit dem Filterelement kommen also insbesondere bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Gasgenerators zum Tragen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator kann ferner am Außengehäuse wenigstens ein Halteflansch aus einem Organoblech angebracht, insbesondere angeschweißt, sein. Mit Hilfe des Halteblechs kann der Gasgenerator in ein Personenschutzsystem eingebunden werden. Konkret kann der Gasgenerator mittels des Halteflansches an Fahrzeugbauteilen fixiert werden, beispielsweise innerhalb eines Lenkrads oder im Bereich eines Beifahrerairbags. Durch die Verwendung eines Organoblechs für den Halteflansch werden einerseits ausreichende Festigkeitseigenschaften erreicht und andererseits gleichzeitig das Gewicht des Gasgenerators insgesamt reduziert.
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Der Halteflansch kann zweiteilig ausgebildet sein. Insbesondere kann der Halteflansch zwei identische Flanschteile umfassen. Die Verwendung von identischen Flanschteilen erhöht insbesondere bei der Serienfertigung die Effizienz des Herstellungsprozesses. Außerdem erleichtert ein zweiteiliger Halteflansch die Montage, da Toleranzunterschiede durch die zweiteilige Gestaltung des Halteflansches gut ausgeglichen werden können.
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Im Hinblick auf die Stabilität des Außengehäuses hat es sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das Außengehäuse Ausströmöffnungen aufweist, die in Umfangsrichtung des Außengehäuses wellenförmig angeordnet sind. Im Allgemeinen kann das Außengehäuse wenigstens eine Umfangsreihe von Ausströmöffnungen aufweisen. Die Ausströmöffnungen sind vorzugsweise in regelmäßigen Abständen über den Umfang des Außengehäuses verteilt. Die Ausströmöffnungen durchdringen das Außengehäuse.
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Insbesondere in Kombination mit einem Organoblech hat sich eine wellenförmige Anordnung der Ausströmöffnungen entlang des Umfangs des Außengehäuses als vorteilhaft hinsichtlich der Stabilität des Außengehäuses erwiesen. Bei der wellenförmigen Anordnung verlaufen die Ausströmöffnungen nicht in derselben Querschnittsebene des Außengehäuses, sondern jeweils unmittelbar in Umfangsrichtung benachbarte Ausströmöffnungen sind in längsaxialer Richtung des Außengehäuses zueinander versetzt. So wird vermieden, dass die Ausströmöffnungen jeweils dieselben Fasern des Fasergewebes des Organoblechs, die sich in Umfangsrichtung des Außengehäuses erstrecken, durchdringen bzw. verdrängen. Vielmehr wird durch die versetzte bzw. wellenförmige Anordnung der Ausströmöffnungen erreicht, dass unterschiedliche, in längsaxialer Richtung des Außengehäuses voneinander beabstandete Fasern des Organoblechs durch die Ausströmöffnungen in ihrem Verlauf beeinflusst sind. So wird das Risiko, eine materialgeschwächte Zone zu erzeugen, reduziert.
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Im Allgemeinen können die Ausströmöffnungen radial bezogen zur Längsachse des Außengehäuses ausgerichtet sein. Es ist allerdings auch möglich, dass die Ausströmöffnungen zumindest abschnittsweise parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Ausströmöffnungen können auch unterschiedlich zueinander orientiert sein. Die vorgenannte Ausrichtung der Ausströmöffnungen bezieht sich auf deren Bohrungsachsen. Durch die nicht-radiale Ausrichtung der Ausströmungöffnungen kann eine gezielte Verwirbelung des Gasstroms nach Zündung des Gasgenerators erzeugt werden. Außerdem können die Ausströmöffnungen derart angeordnet sein, dass die Kühlung des Gasstroms verbessert oder eine Partikelabscheidung gefördert wird. Schließlich ermöglicht die gezielte Einstellung der Orientierung der Ausströmöffnungen die Einstellung einer Schubneutralität.
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Der Innenbehälter weist Ausströmbohrungen auf, die fluchtend zu den Ausströmöffnungen des Außengehäuses ausgerichtet sein können. Somit kann ein optimaler Gastransport vom Inneren des Innenbehälters zum Außenbereich des Gasgenerators realisiert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gasgenerators weist das Außengehäuse im Bereich der Ausströmöffnungen eine zumindest bereichsweise verdichtete Faserstruktur auf. Dies kann sich beispielsweise durch das zugrundeliegende Herstellungsverfahren ergeben, das zur Erzeugung der Ausströmöffnungen angewandt wird. Vorzugsweise werden die Ausströmöffnungen durch ein Heißdornverfahren erzeugt, bei dem durch einen heißen Dorn die Kunststoffmatrix des Organoblechs aufgeschmolzen, die Fasern des im Organoblechs eingebetteten Fasergewebes jedoch zur Seite geschoben werden. Dadurch ergibt sich eine Verdichtung der Fasern um die Ausströmöffnung, was die Stabilität, insbesondere im Bereich der Ausströmöffnungen erhöht.
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Im Hinblick auf die Herstellung bzw. Montage des erfindungsgemäßen Gasgenerators hat es sich außerdem als vorteilhaft erwiesen, wenn zwischen dem Innenbehälter und dem Außengehäuse ein Spalt angeordnet ist. Der Spalt weist vorzugsweise eine Spaltbreite auf, die kleiner als ein Expansionsweg des Innenbehälters bei einer Zündung des Gasgenerators ist. Mit anderen Worten besteht zwischen dem Innenbehälter und dem Außengehäuse ein Spiel, wodurch die Anordnung des Innenbehälters im Außengehäuse vereinfacht wird. Das Spiel zwischen Innenbehälter und Außengehäuse ist jedoch so dimensioniert, dass sich der Innenbehälter, vorzugsweise pressverbindend, an das Außengehäuse anlegt, wenn sich der Innenbehälter bei Zündung des Gasgenerators ausdehnt. Mit anderen Worten kann der Innenbehälter einen Außendurchmesser aufweisen, der kleiner als ein Innendurchmesser des Außengehäuses ist.
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Ein nebengeordneter Aspekt der Erfindung befasst sich mit einem Gassackmodul, insbesondere einem Fahrer-, Beifahrer- und/oder Seitenairbagmodul, mit einem zuvor beschriebenen Gasgenerator. Ferner wird im Rahmen der Erfindung ein Personenschutzsystem mit einem zuvor beschriebenen Gasgenerator bzw. Gassackmodul offenbart und beansprucht.
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Ein wesentlicher, nebengeordnet beanspruchter Aspekt der Erfindung besteht in der Verwendung eines Organoblechs zur Bildung eines Außengehäuses für einen Gasgenerator. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Organoblech zur Bildung eines einstückigen, durch ein Wickelrohr gebildeten Außengehäuses verwendet wird. Alternativ kann das Organoblech zur Bildung eines Tiefziehteils für das Außengehäuse verwendet werden.
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Ein weiterer, nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eins Gasgenerators, insbesondere mit den vorbeschriebenen Merkmalen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Tiefziehen eines Organoblechs zur Bildung eines topfförmigen Gehäuserohlings mit einem offenen Axialende; b) Anordnen eines fluiddichten Innenbehälters im Gehäuserohling; und c) Warmumformen des offenen Axialendes zur Bildung eines stabilisierenden Außengehäuses.
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In einem alternativen Verfahren zur Herstellung eines Gasgenerators, insbesondere eines zuvor beschriebenen Gasgenerators, werden folgende Schritte durchgeführt: a) Wickeln eines Organoblechstreifens zur Bildung eines zylinderförmigen Gehäuserohlings mit zwei offenen Axialenden; b) Anordnen eines fluiddichten Innenbehälters im Gehäuserohling; und c) Warmumformen der offenen Axialenden zur Bildung eines stabilisierenden Außengehäuses.
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Das Wickeln des Organoblechsstreifens hat mehrere Vorteile. Einerseits kann auf diese Weise aus einem einzigen Organoblechstreifen ein einstückiges und stabiles Gehäuse gebildet werden. Ferner ermöglicht die Verwendung eines Organoblechs, das anschließend zu einem Rohr gewickelt wird, eine vereinfachte Herstellung der Ausströmöffnungen, da diese bereits in das flache Organoblech vor dem Wickeln eingebracht werden können.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens kann der Innenbehälter nach dem fluiddichten Verschließen des Innenbehälters bzw. vor dem Schließen des Außengehäuses in einem laserlichtdurchlässigen Bereich mit einem Laser zumindest teilweise aufgeschmolzen werden, um ein innerhalb des Innenbehälters angeordnetes Filterelement formschlüssig zu fixieren. Auf diese Weise kann das Filterelement formschlüssig in den Innenbehälter eingebunden werden, auch wenn das Filterelement nach dem Schließen des Innenbehälters von außen nicht zugänglich ist.
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Der Innenbehälter kann aus zwei Halbschalen zusammengesetzt werden, die durch ein Spritzgussverfahren hergestellt sind bzw. wurden. Dies erleichtert die Anordnung des Filterelements oder weiterer Bauteile des Gasgenerators innerhalb des Innenbehälters.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass zwischen dem Innenbehälter und dem Filterelement im Bereich der Ausströmbohrungen des Innenbehälters ein Dichtungsstreifen befestigt wird. Der Dichtungsstreifen wird an der Innenseite des Innenbehälters vorzugsweise so eingeklebt, dass die Ausströmbohrungen vollständig überdeckt sind. Somit ist der Gasgenerator nach außen abgedichtet.
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Vorzugsweise wird an das Außengehäuse wenigstens ein Halteflansch befestigt, insbesondere durch Ultraschallschweißen angeschweißt. Bevorzugt ist vorgesehen, dass sowohl das Außengehäuse, als auch der Halteflansch aus dem gleichen Organoblechmaterial hergestellt sind. Die Verbindung zwischen Halteflansch und Außengehäuse wird durch das Ultraschallschweißen besonders stabil und effizient hergestellt.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
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1 eine Längsschnittansicht durch einen erfindungsgemäßen Gasgenerator nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel;
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2 eine perspektivische Schnittansicht des Gasgenerators gemäß 1 von einer Unterseite;
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3 eine perspektivische Schnittansicht des Gasgenerators gemäß 1 von einer Oberseite;
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4 eine schematische Seitenansicht eines Wickelrohrs aus einem Organoblech, wobei der Faserverlauf angedeutet ist;
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5 eine schematische Darstellung der Flügel eines Außengehäuses des erfindungsgemäßen Gasgenerators nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei die Flügel dreieckförmig ausgebildet sind;
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6 eine schematische Darstellung der Flügel eines Außengehäuses des erfindungsgemäßen Gasgenerators nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei die Flügel trapezförmig ausgebildet sind;
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7 eine Querschnittsansicht durch einen erfindungsgemäßen Gasgenerator nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei die Ausströmöffnungen im Außengehäuse zumindest teilweise parallel ausgerichtet sind;
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8a bis 8k einzelne Schritte zur Herstellung eines Innenbehälters für den erfindungsgemäßen Gasgenerator nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei der Innenbehälter jeweils in einer Längsschnittansicht dargestellt ist;
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8l eine perspektivische Darstellung des Innenbehälters, der nach den 8a bis 8k hergestellt ist;
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9a bis 9c einzelne Schritte zur Herstellung eines Außengehäuses für den erfindungsgemäßen Gasgenerator nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei das Außengehäuse als Wickelrohr ausgebildet wird;
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10a bis 10d weitere Schritte eines Herstellungsverfahrens für den erfindungsgemäßen Gasgenerator nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei der Innenbehälter gemäß 8l in ein Außengehäuse gemäß 9c eingeschlossen wird;
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10e eine perspektivische Darstellung des nach den 8a bis 10d hergestellten Gasgenerators;
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11a bis 11f einzelne Schritte eines Herstellungsverfahrens für den erfindungsgemäßen Gasgenerator nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei das Außengehäuse durch ein Tiefziehteil gebildet ist, und
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12a, 12b jeweils eine Schnittansicht durch eine mögliche Verbindung zwischen zwei Hälften eines Außengehäuses für einen erfindungsgemäßen Gasgenerator nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau des Gasgenerators nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel. Der Gasgenerator umfasst im Allgemeinen ein Außengehäuse 10, das in allen Ausführungsbeispielen zumindest teilweise aus einem Organoblech gebildet ist. Vorzugsweise ist das Außengehäuse 10 einstückig aus dem Organoblech gebildet. Das Außengehäuse 10 weist eine im Wesentlichen zylinderartige Grundform auf. An Axialenden 18 ist das Außengehäuse 10 durch Umbiegen des Organoblechs mit einem Gehäusedeckel 10a bzw. Gehäuseboden 10b versehen. Das Außengehäuse 10 weist vorzugweise eine einheitliche Wandstärke auf, die sich aus der Blechdicke des Organoblechs ergibt.
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Im Allgemeinen bildet das Organoblech des Außengehäuses 10 den Gehäusedeckel 10a, den Gehäuseboden 10b und eine Seitenwand 10c, wobei die Seitenwand 10c des Außengehäuses 10 kreiszylinderförmig ausgebildet sein kann. In der Seitenwand 10c sind Ausströmöffnungen 14 angeordnet. Die Ausströmöffnungen 14 sind vorzugsweise regelmäßig beanstandet über den Umfang der Seitenwand 10c bzw. des Außengehäuses 10 verteilt. Die Ausströmöffnungen 14 können dabei in einer gemeinsamen Querschnittsebene des Außengehäuses 10 angeordnet sein, wie in den 2 und 3 erkennbar ist. Alternativ ist es möglich, dass die Ausströmöffnungen 14 wellenförmig über den Umfang des Außengehäuses 10 angeordnet sind. Eine derartige Anordnung der Ausströmöffnungen 14 ist in 10e dargestellt.
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Innerhalb des Außengehäuses 10 ist ein Innenbehälter 20 angeordnet. Der Innenbehälter 20 umfasst eine Oberschale 21 und eine Unterschale 22. Der Innenbehälter 20, insbesondere die Oberschale 21 und/oder die Unterschale 22, sind vorzugsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet. Sowohl die Oberschale 21, als auch die Unterschale 22 können als Spritzgussteile ausgebildet sein.
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Die Oberschale 21 und die Unterschale 22 weisen jeweils eine Axialöffnung 27 auf. Die Axialöffnung 27 ist durch einen Auflagekragen 28 begrenzt, der einteilig mit der Oberschale 21 bzw. Unterschale 22 ausgebildet ist. Der Auflagekragen 28 bildet eine zum Inneren des Innenbehälters 20 abgesenkte Auflagefläche für einen Auflageflansch 29 eines oberen oder unteren Deckels 23, 24. Konkret umfasst der Innenbehälter 20 einen oberen Deckel 23 und einen unteren Deckel 24, wobei der obere Deckel 23 und/oder der untere Deckel 24 aus einem Organoblech gebildet sein kann. Der Auflageflansch 29 des oberen Deckels 23 bzw. des unteren Deckels 24 ist derart ausgebildet, dass der obere Deckel 23 und/oder der untere Deckel 24 jeweils flächenbündig in die Axialöffnung 27 der Oberschale 21 bzw. der Unterschale 22 einsetzbar ist. Der obere Deckel 23, der untere Deckel 24, die Oberschale 21 und die Unterschale 22 bilden gemeinsam den fluiddichten Innenbehälter 20. Der Innenbehälter 20 übernimmt somit hauptsächlich die Dichtungseigenschaften für den Gasgenerator und verhindert das Eindringen von Feuchtigkeit in eine Brennkammer 36, die innerhalb des Innenbehälters 20 angeordnet ist.
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Der Innenbehälter 20 umfasst ferner Ausströmbohrungen 25, die vorzugsweise mit den Ausströmöffnungen 14 des Außengehäuses 10 fluchten. Auf einer Innenseite des Innenbehälters 20 ist im Bereich der Ausströmbohrungen 25 ein Dichtungsstreifen 37 angeordnet, der die Ausströmbohrungen 25 dichtend überdeckt. Der Dichtungsstreifen 37 ist derart dimensioniert, dass er beim Zünden des Gasgenerators durch den innerhalb des Innenbehälters 20 aufgebauten Druck reißt und somit die Ausströmbohrungen 25 freigibt.
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Der Innenbehälter 20 weist außerdem einen laserlichtdurchlässigen Bereich 26, wobei der laserlichtdurchlässige Bereich vorzugsweise in der Oberschale 21 angeordnet ist. Konkret kann der laserlichtdurchlässige Bereich 26 am Axialende 18 des Außengehäuses 10 bzw. auf Höhe des oberen Deckels 23 des Innenbehälters 20 angeordnet sein. Der laserlichtdurchlässige Bereich 26 bildet im montierten Zustand des Gasgenerators eine Ringnut 26a, die auf der Außenseite des Innenbehälters 20 erkennbar ist. Auf der Innenfläche des Innenbehälters 20 ist im montierten Zustand des Gasgenerators im laserlichtdurchlässigen Bereich 26 ein Wulst 26b erkennbar, der ein Filterelement 30 formschlüssig fixiert.
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Das Filterelement 30 ist vorzugsweise kreiszylinderförmig ausgebildet und innerhalb des Innenbehälters 20 angeordnet. Konkret kann das Filterelement 30 durch einen Diffusor gebildet sein und aus bekannten Materialien, wie Metall, in Form eines Gestricks, Gewebes, Wickels oder Pressling bestehen. Auch Sinterformkörper sind hier denkbar. Das Filterelement 30 stellt sicher, dass über die Ausströmbohrungen 25 und Ausströmöffnungen 14 ausschließlich Gas aus dem Gasgenerator austritt. Partikel werden vom Filterelement 30 zurückgehalten. Außerdem kann das Filterelement 30 dazu dienen, den Gasstrom zu kühlen.
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Das Filterelement 30 ist durch einen Filterauflagering 31 im Innenbehälter 20 gehalten. Der Filterauflagering 31 weist eine im Wesentlichen U-förmige Querschnittsform auf, wobei ein äußerer Schenkel 31a höher als ein innerer Schenkel 31b des U-förmigen Querschnittsprofils ist. Der äußere Schenkel 31a überdeckt vorzugsweise eine Verbindungsstelle 38 zwischen der Oberschale 21 und der Unterschale 23 und ermöglicht so eine sichere Abdichtung des Innenbehälters 20.
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Im Inneren des Innenbehälters 20 ist ferner ein Zündrohr 33 angeordnet, das einseitig längsaxial geschlossen ist. Das Zündrohr 33 begrenzt eine Zündkammer 34, in der ein Zündtreibstoff anordenbar ist. In einer unteren Hälfte des Zündrohrs 33 sind Zündöffnungen 35 vorgesehen, die die Zündkammer 34 mit einer Brennkammer 36 fluidverbindbar machen. Die durch die Zündung des Gasgenerators in der Zündkammer 34 entstehenden heißen Gase können so gezielt in die Brennkammer 36 eingeleitet werden. Die Zündöffnungen können zumindest teilweise mit einer nicht dargestellten zerstörbaren Verdämmfolie, beispielsweise aus Kupfer oder Stahl, verschlossen sein, um nach Aktivierung des Gasgenerators eine Weiterleitung der heißen Gase von der Zündkammer 34 in die Brennkammer 36 zu ermöglichen. Die Brennkammer 36 ist mit einem nicht näher dargestellten Treibstoff, vorzugsweise in Form von pyrotechnischen Treibstofftabletten, zumindest teilweise gefüllt.
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Oberhalb des Zündrohrs 33 ist ein Füllelement 32 angeordnet, das sich über die Innenseite des oberen Deckels 23 des Innenbehälters 20 erstreckt. Das Füllelement 32 dient im Wesentlichen zum Volumenausgleich und/oder Fixierung des Treibstoffs in der Brennkammer 36, wobei unterschiedliche Treibstoffbefüllmengen hinsichtlich des Volumens ausgeglichen werden können.
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Das Zündrohr 33 ist ferner auf einen Anzünder 40 aufgesetzt, der im unteren Deckel 24 des Innenbehälters 20 angeordnet ist. Der Anzünder 40 ragt in das Zündrohr 33 hinein. Vorzugsweise handelt es sich um einen elektrischen Anzünder 40, der über Steckkontakte 44 verfügt. Die Steckkontakte 44 erstrecken sich innerhalb einer Steckerbuchse 41, die unmittelbar in eine entsprechend dimensionierte Öffnung im unteren Deckel 24 des Innenbehälters 20 eingebettet ist. Die Steckerbuchse 41 ist zusätzlich durch eine Sicherungsscheibe 42 fixiert. Die Sicherungsscheibe 42 ist an einer Innenseite des unteren Deckels 24 angeordnet. Die Sicherungsscheibe 42 verhindert ein Herausdrücken des Anzünders 40 aus dem Innenbehälter 20 bzw. dem Gasgenerator, wenn der Anzünder 40 gezündet wird. Die Sicherungsscheibe 42 stabilisiert so den Anzünder 40 im Gasgenerator. Der Anzünder 40 kann über ein Zwischenbauteil, aus z. B. Kunststoff oder Metall, an den unteren Deckel 24 angebunden sein. Es ist aber auch denkbar, dass der Anzünder 40 unmittelbar in den unteren Deckel 24 mittels Warmumformung und/oder Kunststoffum- bzw. Kunststoffanspritzung angebunden ist, wobei auch gleich die Steckerbuchse 41 mittels einer Kunststoffspritzung ausgebildet sein kann.
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Die dargestellte Steckerbuchse 41 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff gebildet. Insbesondere kann die Steckerbuchse 41 als Spritzgussteil geformt sein. Die Sicherungsscheibe 42 ist vorzugsweise aus Stahl und als Stanzbiegeteil gefertigt.
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Der Gasgenerator umfasst ferner einen Halteflansch 50, der am Außengehäuse 10 angeordnet ist. Der Halteflansch 50 weist insbesondere zwei identische Flanschteile 51 auf. Jeder Flanschteil 51 umfasst einen Anlageabschnitt 52, der an die Außenkontur des Außengehäuses 10 angepasst ist. Konkret ist der Anlageabschnitt 52 als Ringabschnitt gebildet, der bündig bzw. spielfrei an der Seitenwand 10c des Außengehäuses 10 angeordnet ist. Der Flanschteil 51 bzw. allgemein der Halteflansch 50 ist vorzugsweise mit dem Außengehäuse 10 verschweißt. Dazu ist der Halteflansch 50 vorzugsweise aus einem Organoblech gebildet.
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Ferner umfasst jedes Flanschteil 51 einen Befestigungsabschnitt 53, der sich radial nach außen vom Außengehäuse 10 erstreckt. Der Befestigungsabschnitt 53 ist insofern rechtwinklig zum Anlageabschnitt 52 ausgerichtet. Im Befestigungsabschnitt 53 weist jedes Flanschteil 51 wenigstens eine, insbesondere zwei, Durchgangsöffnungen 54 auf. Die Durchgangsöffnungen 54 sind vorzugsweise durch ein Heißdornverfahren hergestellt, so dass die Fasern des Organoblechs unbeschädigt bleiben. Beim Heißdornverfahren, das auch zur Bildung der Ausströmöffnungen 14 im Außengehäuse 10 eingesetzt wird, wird durch einen heißen Dorn das thermoplastische Kunststoffmaterial des Organoblechs geschmolzen und die in das Organoblech eingebetteten Fasern zur Seite geschoben. Dadurch bildet sich im Bereich der Ausströmöffnungen 14 bzw. der Durchgangsöffnungen 54 jeweils ein verdichteter Bereich von Fasern des Fasergewebes des Organoblechs. Dies verstärkt die Ausströmöffnung 14 bzw. Durchgangsöffnung 54.
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2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Gasgenerators gemäß 1 von einer Unterseite. Es ist erkennbar, dass am unteren Axialende 18 des Außengehäuses 10 eine Potentialausgleichsfolie 43 angeordnet ist. Die Potentialausgleichsfolie 43 erstreckt sich ringförmig über den Gehäuseboden 10b. Vorzugsweise ist die Potentialausgleichsfolie 43 durch eine selbstklebende Aluminiumfolie gebildet. Mit Hilfe der Potentialausgleichsfolie 43 wird eine statische elektrische Aufladung des Gasgenerators vermieden.
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In 3 ist der Gasgenerator perspektivisch von oben gezeigt. Gut erkennbar ist der Gehäusedeckel 10a, der einstückig aus dem Organoblech des Außengehäuses 10 gebildet ist. Das Organoblech weist am Axialende 18, insbesondere im Bereich des Gehäusedeckels 10a, mehrere Flügel 16 auf, die im Wesentlichen zinnenartig geformt sind. Die Flügel 16 sind im Bereich des Gehäusedeckels 10a radial nach innen umgelenkt, so dass das Außengehäuse 10 längsaxial begrenzt wird. Dabei sind die Flügel 16 derart geformt, dass sich in Umfangsrichtung unmittelbar benachbarte Flügel 16 bündig aneinander anlegen, und so eine geschlossene Fläche des Gehäusedeckels 10a bilden. Vorzugsweise sind die Flügel 16 jeweils miteinander verschweißt. Das Verschweißen kann beispielsweise durch Umbügeln der Flügel 16 erfolgen.
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Das Außengehäuse 10 kann grundsätzlich aus einem Wickelrohr gebildet sein, das aus dem Organoblech besteht. Mit anderen Worten, kann ein flaches Organoblech bei der Herstellung des Gasgenerators zu einer kreiszylindrischen Form gewickelt bzw. gerollt werden, wobei die aneinander anstoßenden Kanten des Organoblechs miteinander verschweißt werden. Das Organoblech umfasst im Allgemeinen eine thermoplastische Matrix und ein verstärkendes Fasergewebe. Das Fasergewebe weist Längsfasern 12 und Querfasern 13 auf. Die Längsfasern 12 erstrecken sich in längsaxialer Richtung des Außengehäuses 10. Die Querfasern 13 erstrecken sich hingegen in Umfangsrichtung. Um die Stabilitätseigenschaften des Außengehäuses 10 positiv zu beeinflussen, kann vorgesehen sein, dass die Querfasern 13 enger aneinander anliegen als die Längsfasern 12. Die Abstände zwischen den Querfasern 13 können also kürzer als zwischen den Längsfasern 12 sein. Dies ist in 4 dargestellt. Auf diese Weise wird die Struktur des Außengehäuses 10 in Umfangsrichtung stabilisiert, wogegen durch den größeren Abstand zwischen den Längsfasern 12 eine Gewichtsreduktion erreicht wird.
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4 zeigt schematisch die Anordnung und unterschiedliche Verdichtung der Längsfasern 12 und Querfasern 13 an einem Gehäuserohling 17. Der Gehäuserohling 17 ist durch das gewickelte Organoblech bzw. das Wickelrohr gebildet. Der Gehäuserohling 17 weist eine kreiszylinderförmige Struktur mit offenen Axialenden 18 auf. Zur Bildung bzw. zum Verschließen des Außengehäuses 10 werden die offenen Axialenden 18 umgebogen. Die umgebogenen Axialenden 18 bilden dann den Gehäusedeckel 10a bzw. den Gehäuseboden 10b. Darauf wird im Zusammenhang mit dem Herstellungsverfahren später näher eingegangen.
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Die 5 und 6 zeigen unterschiedliche Formen für die Flügel 16 des Außengehäuses 10. Beispielsweise können die Flügel 16 jeweils eine dreieckförmige Kontur aufweisen. Die Flügel 16 sind generell einstückig mit dem Außengehäuse 10, insbesondere der Seitenwand 10c des Außengehäuses 10, ausgebildet. In den 5 und 6 sind die Flügel 16 rein schematisch alleinstehend darstellt. Tatsächlich setzt sich jedoch das Organoblech unterhalb der Flügel 16 einstückig fort. Bei Verwendung einer dreieckförmigen Geometrie der Flügel 16 wird ein vollständig geschlossener Gehäusedeckel 10a gebildet. Die Spitzen 16a der Flügel 16 berühren sich in diesem Fall, so dass das Außengehäuse 10 vollständig geschlossen wird. Bei der Variante gemäß 6 sind die Flügel 16 im Wesentlichen trapezförmig ausgebildet und weisen ein Plateau 16b auf. Nach dem Umbiegen der Flügel 16 zur Bildung des Gehäusedeckels 10a oder Gehäusebodens 10b begrenzen die Plateaus 16b der einzelnen Flügel 16 die Aussparung 15 im Gehäusedeckel 10a bzw. Gehäuseboden 10b.
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7 zeigt eine Querschnittsansicht durch das Außengehäuse 10. Insbesondere ist ein Querschnitt im Bereich der Ausströmöffnungen 14 des Außengehäuses 10 dargestellt. Die Ausströmöffnungen 14 erstrecken sich vorzugsweise über den gesamten Außenumfang des Außengehäuses 10, wobei in 7 lediglich ein Ausschnitt davon dargestellt ist. Um die Gasausströmung zu beeinflussen, ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 vorgesehen, die Ausströmöffnungen 14 unterschiedlich auszurichten. So ist ein Teil der Ausströmöffnungen 14 parallel zueinander ausgerichtet. Das bedeutet, dass Öffnungsachsen bzw. Bohrungsachsen der Ausströmöffnungen 14 zueinander parallel ausgerichtet sind. Dadurch kann der Gasstrom gezielt in bevorzugte Richtungen gelenkt werden.
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Die Herstellung des Gasgenerators erfolgt in mehreren Herstellungsschritten, die nachfolgend mit Bezugnahme auf die 8a bis 9e erläutert werden. Dabei handelt es sich bei den einzelnen Verfahrensschritten gemäß 8a bis 9e um die Herstellung eines Gasgenerators mit einem Außengehäuse 10, das aus einem Wickelrohr umfassend ein Organoblech gebildet ist.
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In einem ersten Schritt des Herstellungsverfahrens wird ein Zündrohr 33 bereitgestellt, das mit einem Zündtreibstoff gefüllt wird (8a). Das Zündrohr 33 wird anschließend durch den Anzünder 40 mit der Steckerbuchse 41 verschlossen. Insbesondere wird in einem zweiten Herstellungsschritt das Zündrohr 33 mit einer Baugruppe verbunden, die den unteren Deckel 24 des Innenbehälters 20, die Unterschale 22, die Steckerbuchse 41, den Anzünder 40 und die Sicherungsscheibe 42 umfasst. Dies ist in 8b dargestellt.
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Sobald das Zündrohr 33 verschlossen ist, kann der somit hergestellte untere Teil des Innenbehälters 20 um 180° gewendet werden. In den unteren Deckel 24 des Innenbehälters 20 wird anschließend im dritten Verfahrensschritt der Filterauflagering 31 eingesetzt (8c). Sobald der Filterauflagering 31 im unteren Deckel 24 angeordnet ist, wird der Filterauflagering 31 durch Laserschweißen im unteren Deckel 24 fixiert (8b).
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Anschließend wird in dem Filteraufnahmering 31 das Filterelement 30 eingesetzt (8b) und die durch das Filterelement 30 begrenzte Brennkammer 36 mit einem Treibstoff, vorzugsweise pyrotechnischen Treibstofftabletten, gefüllt (8f). Die Brennkammer wird dann deckelseitig durch das Füllelement 32 verschlossen, das auf das Zündrohr 33 aufgesetzt wird. Dies zeigt 8e.
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Der Innenbehälter 20 wird im nächsten Verfahrensschritt durch Aufsetzen der Oberschale 21 verschlossen. Dabei übergreift die Oberschale 21 den äußeren Schenkel 31a des Filterauflagerings 31, so dass der äußere Schenkel 31a die Oberschale 21 mit der Unterschale 22 verbindet. Dies ist in 8h gut erkennbar.
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8i zeigt den nächsten Verfahrensschritt, bei dem das Filterelement 30 formschlüssig im Innenbehälter 20 fixiert wird. Da das Filterelement 30 von außen nicht mehr zugänglich ist, erfolgt die Fixierung des Filterelements 30 durch einen Laserbearbeitungsschritt. Dabei wird ein laserlichtdurchlässiger Bereich 26 mit einem Laserstrahl beleuchtet, so dass auf einer Innenseite der Oberschale 21 das Material der Oberschale 21 angeschmolzen wird. Dies ist in der Vergrößerung gemäß 8j erkennbar. Insbesondere ist gut zu sehen, dass sich auf der Innenseite der Oberschale 21 ein Wulst 26b bildet, der das Filterelement 30 formschlüssig im Innenbehälter 20 hält. Der laserlichtdurchlässige Bereich 26 ist von einer Außenseite des Innenbehälters 20 durch die Ringnut 26a erkennbar. Bei dem Laserbearbeitungsschritt ist bevorzugt vorgesehen, dass der Innenbehälter 20 ortsfest gehalten und der Laserstrahl mittels eines Scanners in Rotation versetzt wird, um die gesamte Ringnut 26 abzudecken.
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In einem letzten Bearbeitungsschritt zur Herstellung des Innenbehälters 20 wird die Oberschale 21 durch Laserschweißen mit dem Filterauflagering 31 verbunden (8k). 8l zeigt den so hergestellten Innenbehälter 20 in perspektivischer Ansicht. Dabei ist gut erkennbar, dass die Ausströmbohrungen 25 in der Oberschale 21 wellenförmig angeordnet sind. Insbesondere im hauptsächlich zylinderförmigen Abschnitt ist die Oberschale 21 durch einen spritzgegossenen Kunststoff geformt. Am axialen Ende weist die Oberschale 21 den oberen Deckel 23 auf, der vorzugsweise aus einem Organoblech geformt ist.
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Parallel zur Herstellung des Innenbehälters 20 kann das Außengehäuse 10 als Wickelrohr aus einem Organoblech gefertigt werden. Die Fertigung des Außengehäuses 10 aus einem ursprünglich flächigen Organoblech bzw. einem Organoblechstreifen 19 zeigen die 9a bis 9c. In 9c ist der flache Organoblechstreifen 19 gezeigt, der vorzugsweise eine Länge von 1000 mm bis 1400 mm, vorzugsweise 1200 mm, aufweist. Die Breite des Organoblechstreifens kann zwischen 100 mm und 150 mm, vorzugsweise 135 mm, betragen. Die Organoblechdicken liegt vorzugsweise zwischen 0,3 mm und 0,7 mm, insbesondere beträgt die Organoblechdicke 0,5 mm.
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Mit Nummer 2 ist in 9a angedeutet, dass der Organoblechstreifen 19 zunächst aufgeheizt wird, um die thermoplastische Kunststoffmatrix für den nachfolgenden Umformprozess vorzubereiten. Der aufgewärmte Organoblechstreifen 19 wird anschließend auf einen Wickeldorn 39 aufgewickelt und so in eine kreiszylindrische Form umgeformt (9b). Dabei können die sich berührenden Kanten des Organoblechstreifens 19 miteinander verschweißt werden.
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Nach Entfernen des Wickeldorns 39 werden die burgzinnenartigen Flügel 16 durch ein Schneidverfahren geformt. Dies ist mit Nummer 4 in 9c angedeutet. Geeignete Schneidverfahren zur Bildung der Flügel 16 sind Wasserstrahlschneiden, Laserschneiden und/oder Schneiden durch ein Planetenmesserrad. Schließlich werden in die zylinderförmige Seitenwand 10c des Gehäuserohlings 17, der aus dem Organoblechstreifen 19 geformt ist, die Ausströmöffnungen 14 eingebracht. Mit Nummer 5 ist in 9c angedeutet, dass das Einbringen der Ausströmöffnungen 14 durch einen Dorn 45 erfolgt, der vorzugsweise erhitzt wird. So werden die Ausströmöffnungen 14 durch ein Heißdornverfahren erzeugt. Der Dorn 45 wird also erwärmt, so dass das Kunststoffmaterial des Organoblechs des Gehäuserohlings 17 aufgeschmolzen, der Faseranteil des Organoblechs jedoch zur Seite geschoben wird.
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Die 10a bis 10e zeigen die Endmontage eines Gasgenerators mit einem Wickelblech als Außengehäuse 10.
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Das Wickelrohr bzw. der Gehäuserohling 17 weist eine Reihe von Ausströmöffnungen 14 auf, die vorzugsweise wellenförmig angeordnet sind. Die wellenförmige Anordnung der Ausströmöffnungen 14 entspricht vorzugsweise der wellenförmigen Anordnung der Ausströmbohrungen 25 des Innenbehälters 20. An den Axialenden 18, die am Gehäuserohling 17 offen sind, weist das Organoblech Flügel 16 auf. Die Flügel 16 sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 10a im Wesentlichen trapezförmig mit schmalem Plateau ausgebildet. Die Flügel 16 bilden später den Gehäusedeckel 10a bzw. den Gehäuseboden 10b. Der zwischen den Flügeln 16 angeordnete Abschnitt des Gehäuserohlings 17 bildet die Seitenwand 10c des Außengehäuses 10. Wie in 10a weiter erkennbar ist, wird zunächst der Halteflansch 50, insbesondere dessen Flanschteile 51, mit dem Außengehäuse 10 verbunden. Dies erfolgt durch eine Schweißverbindung, die in 10a durch Pfeile angedeutet ist. Insbesondere werden die Anlageabschnitte 52 der Flanschteile 51 mit dem Außengehäuse 10, vorzugsweise der Seitenwand 10c, verschweißt.
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Im nächsten Schritt wird der bereits zusammengestellte Innenbehälter 20 (10b) in den Gehäuserohling 17 eingeführt (10c). Dazu ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen dem Gehäuserohling 17 und dem Innenbehälter 20 ein Spalt besteht, der das Einfügen des Innenbehälters 20 in den Gehäuserohling 17 erleichtert. Der Spalt weist vorzugsweise eine Spaltbreite auf, die kleiner ist als eine Expansionsweg bzw. Ausdehnungsweg des Innenbehälters 20 bei der Zündung des Gasgenerators. So wird sichergestellt, dass sich beim Zünden des Gasgenerators der sich ausdehnende Innenbehälter 20 fest in das Außengehäuse 10 einklemmt.
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Sobald der Innenbehälter 20 im Gehäuserohling 17 angeordnet ist, werden die Flügel 16 gezielt aufgeheizt. Dies erfolgt vorzugsweise durch eine Maske, so dass ausschließlich die Flügel 16, nicht jedoch die Seitenwand 10c, aufgeheizt werden. Der aufzuheizende Bereich ist in 10c durch eine entsprechende Umrahmung gekennzeichnet.
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Die aufgeheizten Flügel 16 werden im nächsten Verfahrensschritt umbügelt bzw. umgelegt. Dies ist in 10d dargestellt. Dabei legen sich die Flügel 16 auf der Oberschale 21 bzw. der Unterschale 22, insbesondere dem oberen Deckel 23 und dem unteren Deckel 24, ab. Die Flügel 16 werden dabei so eingepasst, dass sich ein geschlossener Gehäusedeckel 10a bzw. ein geschlossener Gehäuseboden 10b, ggf. mit einer Aussparung 15, ergibt. Abschließend wird, mit der Nummer 5 bezeichnet, der Gehäusedeckel 10a bzw. der Gehäuseboden 10b angebügelt und die Flügel 16 so mit dem oberen Deckel 23 bzw. unteren Deckel 24 verschweißt. Konkret wird durch Druck und Hitzeeinwirkung erreicht, dass die beiden Organobleche, die einerseits das Außengehäuse 10, insbesondere den Gehäusedeckel 10a bzw. den Gehäuseboden 10b, und andererseits den oberen Deckel 23 bzw. unteren Deckel 24 des Innenbehälters 20 bilden, miteinander stoffschlüssig verbunden werden.
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Nach alledem ergibt sich ein geschlossener Gasgenerator, der in 10e perspektivisch dargestellt ist. Dabei ist in 10e gut erkennbar, dass die Ausströmöffnungen 14 und die Ausströmbohrungen 25 fluchtend angeordnet wurden, so dass sich durchgängige Ausströmkanäle bilden, die unmittelbar nach der Herstellung noch durch den Dichtungsstreifen 37 verschlossen sind.
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Im Rahmen der Erfindung wird eine weitere Herstellungsvariante beansprucht, bei der das Außengehäuse 10 durch ein Tiefziehteil gebildet wird. Dies ist schematisch in den 11a bis 11f dargestellt.
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Zur Bildung eines tiefgezogenen Außengehäuses 10 wird zunächst ein Organoblech bereitgestellt, das eine rechteckige Grundform aufweist und im Allgemeinen flächig ausgebildet ist (11a). Im nächsten Verfahrensschritt wird in das flächige Organoblech eine Aussparung 15 eingebracht, die zur späteren Aufnahme des Anzünders 40 mit Steckerbuchse 41 vorgesehen ist (11b). Anschließend wird das flächige Organoblech mit der Aussparung 15 in einem Tiefziehverfahren umgeformt, so dass sich eine topfförmige Gestalt eines Gehäuserohlings 17 ergibt. Der Gehäuserohling 17 weist eine Seitenwand 10c auf, die im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet ist. Einstückig, und bereits mit dem Tiefziehprozess hergestellt ist mit der Seitenwand 10c der Gehäuseboden 10b verbunden, der die Aussparung 15 umfasst. Lediglich an einem einzigen Axialende 18 werden Flügel 16 ausgebildet, indem entsprechend Material des Organoblechs entnommen wird. Das Axialende 18 des Gehäuserohlings 17, an dem die Flügel 16 vorgesehen sind, wird als offenes Axialende 18 bezeichnet. 11c zeigt den Gehäuserohling 17 mit Flügeln 16 und bereits eingebrachten Ausströmöffnungen 14.
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Im nächsten Schritt wird in den Gehäuseboden 10b der Anzünder 40 mit der Steckerbuchse 41 eingebracht (11d). Anschließend wird der Innenbehälter 20, der ohne Anzünder 40 und Steckerbuchse 41 ausgeführt ist, über das offene Axialende 18 in den Gehäuserohling 17 eingesetzt (11e). Dabei kann zwischen dem Innenbehälter 20 und dem Gehäuserohling 17 ein Spalt bzw. ein Spiel vorgesehen sein, so dass das Einsetzen des Innenbehälters 20 in den Gehäuserohling 17 erleichtert wird. Wie auch bei dem Ausführungsbeispiel mit einem Außengehäuse 10 aus einem Wickelrohr, ist vorgesehen, dass der Spalt eine Spaltbreite aufweist, die kleiner als der Grad des Expansionswegs des Innenbehälters 20 bei der Zündung des Gasgenerators ist.
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Anschließend wird, analog zu der Bildung des Außengehäuses 10 bei der Wickelrohr-Variante, das offene Axialende 18, insbesondere die dort angeordneten Flügel 16, umgebogen und die Flügel 16 auf den oberen Deckel 23 des Innenbehälters 20 angebügelt und somit mit dem Innenbehälter 20 verschweißt (11f).
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In diesem Zusammenhang wird außerdem darauf hingewiesen, dass bei der Tiefziehteil-Variante der Erfindung der Innenbehälter 20 abweichend von der Herstellungsvariante gemäß 8a bis 8l gestaltet sein kann. Insbesondere kann die Unterschale 22 vollständig aus einem Spritzgussteil gebildet sein, also ohne einen unteren Deckel 24, da der Gehäuseboden 10b des Außengehäuses 10 nicht zwingend mit dem Innenbehälter 20 verschweißt werden muss.
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Insbesondere bei der Tiefziehvariante ist es möglich, das Außengehäuse 10 aus zwei Außengehäuseteilen, insbesondere einem Oberteil 46 und einem Unterteil 47, zu bilden. Die Verbindung zwischen Oberteil 46 und Unterteil 47 kann beispielsweise durch Crimpen erfolgen. Die 12a und 12b zeigen beispielhaft unterschiedliche Crimpverbindungen an einer Fügestelle zwischen dem Oberteil 46 und dem Unterteil 47. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 12a erfolgt die Verbindung an der Fügestelle vorzugsweise durch Umformen und Abdichten, wobei zum Abdichten zwischen dem Oberteil 46 und dem Unterteil 47 eine Dichtung 48 angeordnet ist. Konkret weisen das Oberteil 46 und das Unterteil 47 jeweils einen Fügeflansch 55 auf, zwischen welchen die Dichtung 48 angeordnet ist. Der Fügeflansch 55 des Oberteils 46 ist ferner umgeformt bzw. umgebogen, um sowohl die Dichtung 48, als auch den Fügeflansch 55 des Unterteils 47 einzuklemmen.
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Bei der Variante gemäß 12b erfolgt die Verbindung zwischen Oberteil 46 und Unterteil 47 durch ein Umformverfahren mit zusätzlicher stoffschlüssiger Verbindung. Für die stoffschlüssige Verbindung ist vorzugsweise ein Klebstoff 49 vorgesehen, der zwischen Oberteil 46 und Unterteil 47 angeordnet ist. Das Oberteil 46 weist einen Fügeflansch 55 auf, der umgeformt ist, um einen Fügeflansch 55 des Unterteils 47 zu umschließen und so formschlüssig zu fixieren. Der Fügeflansch 55 des Unterteils 47 ist durch einen radial nach außen ragenden Knick der Seitenwand 10c des Unterteils 47 gebildet.
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Es hat sich gezeigt, dass beide Varianten gemäß 12a und 12b eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um dem Berstdruck, der in dem Gasgenerator aufgebaut wird, Stand zu halten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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