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Die Erfindung betrifft eine pyrotechnische Aktuatoreinheit für ein Fahrzeug-Sicherheitssystem, mit einem pyrotechnischen Anzünder, der in einem Außengehäuse untergebracht ist, das aus einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil besteht. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Gassackmodul für ein Fahrzeug-Sicherheitssystem mit einer solchen Aktuatoreinheit sowie ein Verfahren zur Herstellung einer pyrotechnischen Aktuatoreinheit.
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Moderne Fahrzeug-Sicherheitssysteme, insbesondere Gassackmodule, sollen möglichst individuell an verschiedene Parameter einer Crash-Situation anpassbar sein. Eine bekannte Möglichkeit besteht darin, durch die gezielte Freigabe von Zugmitteln (z. B. in Form von Fangbändern) Abströmöffnungen zu öffnen bzw. zu schließen. Mit solchen Zugmitteln lässt sich darüber hinaus auch die Gassackgeometrie beeinflussen und/oder ein zusätzliches Gassackvolumen freigeben. Um derartige Zugmittel aktiv freigeben zu können, wird eine sogenannte Fangbandfreigabeeinrichtung TAU (Tether Activation Unit) benötigt.
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Aus der
WO 2007/065715 A1 ist eine pyrotechnische Aktuatoreinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, deren Außengehäuse eine Sollbruchstelle aufweist, entlang der es bei einer Aktivierung des Anzünders bricht und so ein im Bereich der Sollbruchstelle angeordnetes Fangband freigibt. Das Außengehäuse besteht aus zwei Kunststoffteilen, wobei bei der Herstellung der Aktuatoreinheit der Anzünder in eine Aufnahme im ersten Kunststoffteil eingesetzt und anschließend das zweite Kunststoffteil an das erste Kunststoffteil angespritzt wird, um die Aufnahme zu schließen. In einer alternativen Ausgestaltung werden die beiden Kunststoffteile separat gefertigt und nach dem Einsetzen des Anzünders miteinander verschweißt.
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Ein Nachteil dieser bekannten Ausgestaltung ist, dass die Herstellung einer solchen Aktuatoreinheit vergleichsweise teuer ist, da jede TAU zum Umspritzen von Hand in das entsprechende Werkzeug eingelegt werden muss.
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Demgegenüber schafft die Erfindung eine pyrotechnische Aktuatoreinheit, ein Gassackmodul mit einer solchen Aktuatoreinheit sowie ein Herstellungsverfahren für eine Aktuatoreinheit, die bzw. das den genannten Nachteil vermeidet.
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Erfindungsgemäß sind hierzu bei einer pyrotechnischen Aktuatoreinheit der eingangs genannten Art die beiden Gehäuseteile durch wenigstens eine Rastverbindung miteinander verbunden, die bei einer Aktivierung des Anzünders getrennt wird. Bei der erfindungsgemäßen Aktuatoreinheit ist also nicht vorgesehen, dass bei Aktivierung des Anzünders das Außengehäuse bricht, sondern die Rastverbindung zwischen den beiden Gehäuseteilen ist so ausgelegt, dass sie bei einem entsprechenden Druck im Gehäuseinneren gelöst wird. Die erfindungsgemäße Aktuatoreinheit zeichnet sich durch eine einfache und kostengünstige Montage aus, bei der lediglich zwei Gehäuseteile miteinander verrastet werden. Das vergleichsweise teure aus dem Stand der Technik bekannte Umspritzen entfällt, wodurch sich die Bauteilkosten verringern lassen.
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Vorzugsweise sind die Gehäuseteile aus Kunststoff, wodurch sich gegenüber einem Metallgehäuse bei nahezu vergleichbarer Zuverlässigkeit weitere Kosten einsparen lassen. Beide Kunststoffteile können unabhängig voneinander und mit einfachen Werkzeugen gefertigt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist im Außengehäuse eine Druckkammer gebildet, die einerseits vom Anzünder und andererseits vom Außengehäuse, insbesondere vom ersten Gehäuseteil des Außengehäuses, definiert ist. Eine solche Druckkammer begünstigt bei Aktivierung des pyrotechnischen Anzünders eine kontinuierliche Druckentwicklung im Außengehäuse und ist damit für ein definiertes Lösen der Rastverbindung besonders vorteilhaft. Wenn dabei lediglich das erste Gehäuseteil und der Anzünder die Druckkammer definieren, ergeben sich zudem fertigungstechnische Vorteile.
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Bevorzugt ist die Druckkammer im Bereich der Rastverbindung angeordnet. Da der Innendruck in der Druckkammer nach Aktivierung des Anzünders kontinuierlich ansteigt, lassen sich durch eine solche Anordnung Ort und Zeitpunkt des Öffnens einfach festlegen. Besonders bevorzugt ist die Druckkammer sogar ausschließlich im Bereich der Rastverbindung angeordnet, wodurch ein besonders definierter Öffnungsvorgang erzielt wird.
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Vorzugsweise bilden das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil einen Aufnahmeraum im Außengehäuse aus, der zum überwiegenden Teil vom pyrotechnischen Anzünder ausgefüllt ist, wobei die Druckkammer der verbleibende Bereich des Aufnahmeraums ist, der nicht vom pyrotechnischen Anzünder ausgefüllt ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Herstellung der pyrotechnischen Aktuatoreinheit, da lediglich ein einziger Aufnahmeraum auszubilden ist, wobei sich die Druckkammer nach der Montage des Anzünders automatisch als „Restvolumen” des Aufnahmeraums ergibt, das nicht vom Anzünder ausgefüllt ist. Zudem kann die Vorfertigung der Gehäuseteile ohne die pyrotechnische Aktuatoreinheit und somit günstiger erfolgen. Einen geringen Bauraumbedarf der fertigen Aktuatoreinheit sowie eine besonders gute Öffnungscharakteristik erhält man dabei, wenn der Aufnahmeraum nahezu vollständig vom pyrotechnischen Anzünder ausgefüllt ist, d. h. zu mindestens 90%.
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Eine besonders einfache Montage der Aktuatoreinheit lässt sich erreichen, wenn der Anzünder vollständig im zweiten Gehäuseteil aufgenommen ist. Der Anzünder ragt also nicht in das erste Gehäuseteil hinein; Letzteres bildet nur eine Art Verschlussdeckel für den Aufnahmeraum.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Gehäuseteil an einem ersten Ende mit dem zweiten Gehäuseteil verbunden und weist im Bereich eines dem ersten Ende entgegengesetzten zweiten Endes einen Befestigungsabschnitt zur Befestigung der Aktuatoreinheit auf. Ein solcher Befestigungsabschnitt kann einerseits mit geringem Aufwand an das erste Gehäuseteil angeformt werden und ermöglicht andererseits eine sichere Befestigung der Aktuatoreinheit, etwa an einem Gassackmodulgehäuse.
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Zur Erzielung einer sicheren Rastverbindung zwischen den Gehäuseteilen weist bevorzugt das zweite Gehäuseteil an einem mit dem ersten Gehäuseteil verbundenen Ende einen hohlzylindrischen Rastabschnitt auf, in den ein Rastabschnitt des ersten Gehäuseteils eingreift.
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In einer Weiterbildung der Erfindung weist der hohlzylindrische Rastabschnitt des zweiten Gehäuseteils eine umlaufende Nut auf, in die ein am Rastabschnitt des ersten Gehäuseteils vorgesehener Vorsprung eingreift. Dadurch ergibt sich eine formschlüssige Verbindung der beiden Gehäuseteile. Natürlich kann auch am Rastabschnitt des zweiten Gehäuseteils ein Vorsprung und am Rastabschnitt des ersten Gehäuseteils eine Nut vorgesehen sein.
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Alternativ ist eine Ausgestaltung mit mehreren Rastelementen denkbar, die z. B. am ersten Gehäuseteil angeordnet sind und dann in entsprechende Ausnehmungen am zweiten Gehäuseteil eingreifen.
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Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist zur Bildung der Rastverbindung eines der Gehäuseteile teilweise in das andere Gehäuseteil eingeschoben, wobei das dabei innen liegende Gehäuseteil im Bereich der Rastverbindung einen außen liegenden Bundabschnitt aufweist, der das andere Gehäuseteil umgreift. Dieser Bundabschnitt dient zur zusätzlichen Stabilisierung der Rastverbindung.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Gassackmodul für ein Fahrzeug-Sicherheitssystem, mit einem Gassack, einem Gasgenerator, einem Modulgehäuse und der zuvor beschriebenen pyrotechnischen Aktuatoreinheit, wobei ein Zugmittel vorgesehen ist, welches vor einer Aktivierung des pyrotechnischen Anzünders durch die Aktuatoreinheit fixiert ist und nach einer Aktivierung des pyrotechnischen Anzünders freigegeben ist. Bei diesem Zugmittel kann es sich z. B. um ein Fangband handeln, welches bei seiner Freigabe eine Abströmöffnung öffnet bzw. schließt oder ein zusätzliches Gassackvolumen freigibt. Vor Aktivierung des Anzünders legt die Aktuatoreinheit das Zugmittel an einem geeigneten Modulbauteil fest, beispielsweise am Modulgehäuse oder an einem Generatorträger. Das erfindungsgemäße Gassackmodul zeichnet sich durch eine zuverlässige Freigabe des Zugmittels sowie geringere Fertigungskosten aus.
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Insbesondere greift ein Ende des Zugmittels im Bereich der Rastverbindung der beiden Gehäuseteile am Außengehäuse der pyrotechnischen Aktuatoreinheit an. Bei Aktivierung des Anzünders wird die Rastverbindung getrennt und das Zugmittel schnell und zuverlässig freigegeben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung greift ein Ende des Zugmittels an einem Abschnitt des Außengehäuses der pyrotechnischen Aktuatoreinheit an, der nach der Aktivierung des pyrotechnischen Anzünders von einem Befestigungsabschnitt der pyrotechnischen Aktuatoreinheit getrennt ist, was die sichere Freigabe des Zugmittels bei Aktivierung des Anzünders gewährleistet.
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Insbesondere handelt es sich bei dem Abschnitt des Außengehäuses, an dem das Ende des Zugmittels angreift, um das zweite Gehäuseteil, in dem auch der Anzünder aufgenommen ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer pyrotechnischen Aktuatoreinheit vorgesehen, insbesondere einer bisher beschriebenen pyrotechnischen Aktuatoreinheit, mit einem pyrotechnischen Anzünder, der in einem Außengehäuse untergebracht ist, das aus einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil besteht. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:
- a) das erste Gehäuseteil und das zweite Gehäuseteil werden separat gefertigt, wobei das zweite Gehäuseteil eine Ausnehmung für den pyrotechnischen Anzünder aufweist;
- b) der pyrotechnische Anzünder wird in die Ausnehmung eingesetzt; und
- c) das erste Gehäuseteil wird auf das zweite Gehäuseteil aufgesetzt und mit diesem verrastet, so dass ein Aufnahmeraum für den pyrotechnischen Anzünder im Wesentlichen geschlossen ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine besonders einfache Montage aus, wodurch die Bauteilkosten reduziert werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:
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1 eine Schnittansicht einer pyrotechnischen Aktuatoreinheit gemäß dem Stand der Technik;
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2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen pyrotechnischen Aktuatoreinheit;
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3 ausschnittsweise eine Schnittansicht eines Gassackmoduls mit einer erfindungsgemäßen pyrotechnischen Aktuatoreinheit vor Aktivierung des Anzünders; und
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4 ausschnittsweise eine Schnittansicht des Gassackmoduls aus 3 nach Aktivierung des Anzünders.
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1 zeigt eine auch als TAU bezeichnete pyrotechnische Aktuatoreinheit 1 gemäß dem Stand der Technik, die der Freigabe eines Zugmittels 2 in einem Fahrzeug-Sicherheitssystem dient. Die pyrotechnische Aktuatoreinheit 1 weist einen pyrotechnischen Anzünder 3 auf, der in einem Außengehäuse 4 untergebracht ist, das aus einem ersten Gehäuseteil 5 und einem zweiten Gehäuseteil 6 zusammengesetzt ist. Bei der Herstellung der Aktuatoreinheit 1 wird zunächst das erste Gehäuseteil 5 aus Kunststoff gefertigt, insbesondere durch Spritzgießen, anschließend der Anzünder 3 in eine Ausnehmung 7 des ersten Gehäuseteils 5 eingeschoben und schließlich das zweite Gehäuseteil 6 durch Umspritzen der vormontierten Einheit aus erstem Gehäuseteil 5 und Anzünder 3 gefertigt. Dabei werden die beiden Gehäuseteile 5, 6 unlösbar miteinander verbunden.
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Bei einer Aktivierung des Anzünders 3 bricht das Außengehäuse 4 längs einer am ersten Gehäuseteil 5 vorgesehenen Sollbruchstelle 8, wodurch das im Bereich dieser Sollbruchstelle 8 um das Außengehäuse 4 gelegte Zugmittel 2 freigegeben wird. Nachteilig bei der bekannten Aktuatoreinheit 1 ist, dass die Fertigung durch Umspritzen vergleichsweise aufwendig und damit teuer ist.
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Die 2 bis 4 zeigen eine erfindungsgemäße pyrotechnische Aktuatoreinheit 10, die ebenfalls ein Außengehäuse 12 aus Kunststoff aufweist, das aus einem ersten Gehäuseteil 14 und einem zweiten Gehäuseteil 16 besteht.
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Das erste Gehäuseteil 14 und das zweite Gehäuseteil 16 bilden im Außengehäuse 12 einen Aufnahmeraum 18 (siehe 3), der zum überwiegenden Teil von einem pyrotechnischen Anzünder 20 ausgefüllt ist. Der verbleibende Bereich des Aufnahmeraums 18, der nicht vom pyrotechnischen Anzünder 20 ausgefüllt ist, bildet eine Druckkammer 22, die somit einerseits vom Anzünder 20 und andererseits vom Außengehäuse 12, genauer vom ersten Gehäuseteil 14 des Außengehäuses 12 definiert ist. Um ein definiertes Druckkammervolumen zu erhalten, weist dabei das erste Gehäuseteil 14 eine entsprechende, dem Anzünder 20 zugewandte Ausnehmung auf.
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Wie aus 3 ersichtlich ist, füllt der Anzünder 20 den Aufnahmeraum 18 nahezu vollständig, also zu mindestens 90% aus. Dabei ist der Anzünder 20 vollständig im zweiten Gehäuseteil 16 aufgenommen, ragt also nicht in das erste Gehäuseteil 14 hinein, das lediglich eine Art Verschlussdeckel für den Aufnahmeraum 18 bildet.
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Der Anzünder 20 weist Kontaktstifte 23 auf, die durch das zweite Gehäuseteil 16 aus dem Aufnahmeraum 18 herausragen. Über diese Kontaktstifte ist der Anzünder 20 mit einer nicht gezeigten Stromquelle verbunden, die unter bestimmten Bedingungen einen Impuls aussendet, der zu einer Aktivierung des pyrotechnischen Anzünders 20 führt.
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Das erste Gehäuseteil 14 ist an einem ersten Ende 24 mit einem Ende 26 des zweiten Gehäuseteils 16 verbunden, wobei das zweite Gehäuseteil 16 an dem mit dem ersten Gehäuseteil verbundenen Ende 26 eine hohlzylindrischen Rastabschnitt 28 aufweist, in den ein Rastabschnitt 30 des ersten Gehäuseteils 14 eingreift. Dabei weist der hohlzylindrische Rastabschnitt 28 des zweiten Gehäuseteils 16 eine umlaufende Nut 32 auf, in die ein Vorsprung 34 eingreift, der am Rastabschnitt 30 des ersten Gehäuseteils 14 vorgesehen und komplementär zur Nut 32 ausgebildet ist. Auf diese Weise ergibt sich eine Rastverbindung 37, durch die die beiden Gehäuseteile 14, 16 miteinander verbunden sind.
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Zur Bildung dieser Rastverbindung 37 ist also das erste Gehäuseteil 14 teilweise in das zweite Gehäuseteil 16 eingeschoben, wobei das dabei innen liegende erste Gehäuseteil 14 im Bereich der Rastverbindung 37 zusätzlich einen außen liegenden Bundabschnitt 35 aufweist, der das zweite Gehäuseteil 16 (bzw. dessen hohlzylindrischen Rastabschnitt 28) umgreift und so zur Stabilisierung der Rastverbindung 37 beiträgt.
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Im Bereich eines dem ersten Ende 24 entgegengesetzten zweiten Endes 36 weist das erste Gehäuseteil 14 einen Befestigungsabschnitt 38 auf, mittels dem die Aktuatoreinheit 10 an einem Modulbauteil eines Gassackmoduls befestigt wird, von dem in den 3 und 4 lediglich ein Gassack 40 angedeutet ist. Am Gassack 40 ist ein Ende eines Zugmittels 42 befestigt, dessen anderes Ende 44 im Bereich der Rastverbindung 37 der beiden Gehäuseteile 14, 16 am Außengehäuse 12 der pyrotechnischen Aktuatoreinheit 10 angreift, wodurch das Zugmittel 42 am Modulbauteil fixiert ist. Insbesondere greift das Zugmittel 42 am zweiten Gehäuseteil 16 an.
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Bei einer Aktivierung des Anzünders 20 steigt der Innendruck im Aufnahmeraum 18 bzw. in der im Bereich der Rastverbindung 37 angeordneten Druckkammer 22 kontinuierlich an, bis die Rastverbindung 37 zwischen den beiden Gehäuseteilen 14, 16 getrennt wird, wie in 4 zu sehen ist. Durch die Ausbildung einer Druckkammer 22 werden dabei lokale Spannungsspitzen in den Wänden des Aufnahmeraums 18 vermieden.
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Da das erste Gehäuseteil 14 über den Befestigungsabschnitt 38 an einem Modulbauteil des Gassackmoduls festgelegt ist, bewegt sich das zweite Gehäuseteil 16, an dem auch das Ende 44 des Zugmittels 42 angreift, vom ersten Gehäuseteil 14 weg (angedeutet durch Pfeil P1 in 4) und gibt dadurch das Zugmittel 42 frei (vgl. Pfeil P2).
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Im Folgenden wird kurz auf die Herstellung der pyrotechnischen Aktuatoreinheit 10 eingegangen. Zunächst werden beide Gehäuseteile 14, 16 separat gefertigt, insbesondere als Spritzgussteile, wobei das zweite Gehäuseteil 16 eine Ausnehmung aufweist, die den Aufnahmeraum 18 für den Anzünder 20 bildet. In diese Ausnehmung wird der pyrotechnische Anzünder 20 eingesetzt, wobei die Kontaktstifte 23 durch das zweite Gehäuseteil 16 hindurch ragen.
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Anschließend wird das erste Gehäuseteil 14 unter Bildung der Druckkammer 22 auf das zweite Gehäuseteil 16 aufgesetzt und mit diesem über die Rastabschnitte 28, 30 verrastet, sodass der Aufnahmeraum 18 für den Anzünder 20 im Wesentlichen geschlossen ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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