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Die Erfindung betrifft ein Gassackmodul, insbesondere ein Fahrergassackmodul, mit einem Modulgehäuse, einem Gasgenerator, der ein Generatorgehäuse mit darin vorgesehenen Gasauslassöffnungen aufweist, einer Tilgereinheit zur schwingfähigen Befestigung des Gasgenerators am Modulgehäuse, einer Diffusorkappe mit einer Diffusorhülse und einem Diffusorboden, sowie einer zwischen dem Generatorgehäuse und der Diffusorhülse angeordneten Gasumlenkhülse, die eine Hülsenachse aufweist und den Gasgenerator umgibt, wobei ein dem Diffusorboden zugewandtes, erstes axiales Hülsenende der Gasumlenkhülse an die Gasauslassöffnungen des Generatorgehäuses angrenzt und als radial verformbarer Gasumlenkungsabschnitt ausgebildet ist. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Fahrzeuglenkrad mit einem solchen Gassackmodul.
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Die gattungsgemäße
DE 10 2016 213 693 A1 zeigt bereits ein Gassackmodul, bei dem ein vom Diffusor verschiedenes Gasumlenkelement vorgesehen ist, um wenigstens einen Teil des aus dem Gasgenerator austretenden Gases in eine gewünschte Richtung umzulenken. Auf diese Weise soll eine mechanische Beanspruchung von Komponenten des Gassackmoduls bei einer Auslösung des Gasgenerators möglichst gering gehalten werden.
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Bei einigen Fahrzeuglenkrädern treten zumindest in bestimmten Geschwindigkeitsbereichen Vibrationen auf, die vom Fahrer als störend empfunden werden. Diese Vibrationen sind unter anderem auf die starre Kopplung des Lenkrads mit der Lenksäule zurückzuführen.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits sogenannte Schwingungstilger oder Tilgereinheiten bekannt, bei denen beispielsweise der Gasgenerator eines im Lenkrad angeordneten Gassackmoduls als gegenschwingende Tilgermasse eingesetzt wird, um unerwünschte Lenkradvibrationen zu minimieren.
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Bislang ist die Gasausbeute, das heißt der Anteil des durch den Gasgenerator erzeugten Gases, der tatsächlich in den aufzublasenden Gassack strömt, geringer als bei baugleichen Gasgeneratoren, die in ungedämpften Rückhaltesystemen, also in Lenkrädern ohne Schwingungstilgung eingesetzt sind. Dies kommt daher, dass aufgrund der schwingenden Lagerung zwischen dem Generatorgehäuse und dem Modulgehäuse ein sogenannter Tilgerspalt vorhanden ist, durch den Gasanteile des erzeugten Generatorgases entweichen können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeuglenkrad und ein Gassackmodul mit Schwingungstilgung bereitzustellen, wobei möglichst geringe Gasverluste auftreten und eine Gasausbeute ähnlich wie bei ungedämpft eingebauten Gasgeneratoren erreicht wird.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Gassackmodul der eingangs genannten Art, wobei die Diffusorhülse einen Abstützbereich für den radial verformbaren Gasumlenkungsabschnitt aufweist, und wobei sich dieser Abstützbereich im Wesentlichen parallel zur Hülsenachse erstreckt.
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Bereits durch die Gasumlenkung in Richtung zum Diffusorboden werden unerwünschte Gasverluste verringert, da der zwischen dem Generatorgehäuse und dem Modulgehäuse vorhandene Spalt nicht so stark angeströmt wird. Aufgrund der beim Ausströmen des Generatorgases auf den Gasumlenkungsabschnitt wirkenden Kraft wird ferner der Gasgenerator bzw. das Generatorgehäuse unter Verformung von (elastischen) Tilgerelementen der Tilgereinheit gegen das Modulgehäuse gedrückt und der Spalt zwischen dem Generatorgehäuse und dem Modulgehäuse verringert sowie idealerweise dicht verschlossen. Dieses sogenannte „Setzen“ des Generatorgehäuses bei einer Aktivierung des Gasgenerators trägt maßgeblich zur Minimierung einer unerwünschten Gasleckage des Gassackmoduls bei. Die Gasausbeute entspricht dann wieder nahezu der Gasausbeute von Gassackmodulen mit ungedämpft eingebauten Gasgeneratoren.
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Das Generatorgehäuse des Gasgenerators ist bevorzugt aus zwei miteinander verbundenen Kappen gebildet. Beispielsweise sind die beiden Kappen derart zueinander angeordnet, dass ein Generatorflansch einer ersten Kappe in etwa mittig zur vertikalen Erstreckung des Generatorgehäuses ausgebildet ist. Eine zweite Generatorkappe kann insbesondere im Bereich des Generatorflansches mit der ersten Kappe verbunden sein. Der Generatorflansch dient zur Befestigung des Gasgenerators am Modulgehäuse und ist vorzugsweise einstückig mit einer der Gehäusekappen ausgeführt. Ferner ist der Befestigungsflansch insbesondere vollumfänglich ausgebildet, umschließt also das gesamte Generatorgehäuse. Die Gasauslassöffnungen zum Ausströmen von Generatorgas sind in zumindest einer der Generatorkappen vorgesehen.
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Bei der Diffusorkappe handelt es sich bevorzugt um eine Kappe, die das Generatorgehäuse zumindest abschnittsweise umhüllt sowie in der Diffusorhülse und/oder im Diffusorboden mehrere Diffusoröffnungen aufweist. Durch die Diffusoröffnungen strömt das vom Gasgenerator erzeugte Gas in einen aufzublasenden Gassack.
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Sofern die Diffusorkappe in der Diffusorhülse Diffusoröffnungen aufweist, sind diese insbesondere im Übergangsbereich vom Diffusorboden zur Diffusorhülse angeordnet. Die in der Diffusorhülse vorgesehenen Diffusoröffnungen sind bevorzugt gleichmäßig zueinander und auf einer gemeinsamen Umfangslinie der Diffusorhülse ausgebildet. Vorzugsweise erstreckt sich ein freies axiales Ende des Gasumlenkungsabschnitts wenigstens bis zur horizontalen Verlängerung einer Öffnungsachse oder Öffnungsmitte der Diffusoröffnungen.
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Die Diffusorhülse kann aus mehreren Abschnitten mit unterschiedlichen Durchmessern gebildet sein, wobei sich die Diffusorhülse vorzugsweise mindestens bis zum Generatorflansch erstreckt.
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In einer Ausführungsform des Gassackmoduls weist die Gasumlenkhülse am ersten axialen Hülsenende mehrere über den Hülsenumfang verteilte Schlitze auf, die sich in axialer Richtung erstrecken und die radiale Verformbarkeit des Gasumlenkungsabschnitts verbessern. Folglich wird der Gasumlenkungsabschnitt durch mehrere jeweils von einem Schlitz getrennte Gasumlenkzungen gebildet.
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Die Gasauslassöffnungen des Generatorgehäuses sind hierbei mit Bezug auf die Axialrichtung bevorzugt innerhalb des geschlitzten Bereichs der Gasumlenkhülse angeordnet. Auf diese Weise werden die Gasumlenkzungen bei einer Aktivierung des Gasgenerators direkt mit Generatorgas angeströmt und aufgrund des Gasströmungsdrucks verformt, insbesondere radial nach außen gebogen. Dabei wird im Wesentlichen das gesamte ausströmende Generatorgas von einem zwischen dem Generatorgehäuse und dem Modulgehäuse vorhandenen Tilgerspalt weg in Richtung zu den Diffusoröffnungen umgelenkt. Aufgrund der Umlenkung des (nahezu) gesamten Generatorgases entsteht eine große Kraft, die den Gasgenerator bzw. das Generatorgehäuse unter Verformung von Tilgerelementen des Tilgersystems in gewünschter Weise gegen das Modulgehäuse drückt und damit den Tilgerspalt zwischen dem Generatorgehäuse und dem Modulgehäuse verkleinert oder sogar abdichtet. Dieses sogenannte „Setzen“ des Generatorgehäuses trägt maßgeblich zur Minimierung einer unerwünschten Gasleckage des Gassackmoduls bei.
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Ferner können die Gasumlenkzungen der Gasumlenkhülse in dieser Ausführungsform des Gassackmoduls freie Enden aufweisen, wobei sich das freie Ende wenigstens einer Gasumlenkzunge bei einer Aktivierung des Gasgenerators radial nach außen bewegt und im Abstützbereich der Diffusorhülse radial abstützt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Gassackmoduls weitet sich der Gasumlenkungsabschnitt zum ersten axialen Hülsenende hin auf. Vorzugsweise ist eine gewisse Aufweitung bereits im Ausgangszustand, das heißt bei unausgelöstem Gasgenerator, vorhanden, wobei sich die Aufweitung bei einer Anströmung mit Generatorgas verstärkt.
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Vorzugsweise ist die Gasumlenkhülse aus einem Blech hergestellt. Dadurch ist die Hülsenherstellung einfach und preiswert realisierbar. Außerdem ist Blech ein duktiler Werkstoff, der große Verformungen erlaubt ohne zu brechen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Gassackmoduls weist die Gasumlenkhülse entgegengesetzt zum ersten axialen Hülsenende ein zweites axiales Hülsenende auf, wobei das zweite axiale Hülsenende als Befestigungsabschnitt zur Fixierung der Gasumlenkhülse am Generatorgehäuse ausgebildet ist. Das zweite axiale Hülsenende ist dabei insbesondere als geschlossen umlaufender Hülsenabschnitt ausgeführt und umschließt das Generatorgehäuse vollständig.
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Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch ein Fahrzeuglenkrad mit einem Lenkradskelett und einem oben beschriebenen Gassackmodul, wobei die Gasumlenkhülse fest mit dem Gasgenerator verbunden sowie zusammen mit dem Gasgenerator über die Tilgereinheit schwingfähig am Modulgehäuse des Gassackmoduls befestigt ist, und wobei das Modulgehäuse wiederum fest mit dem Lenkradskelett verbunden ist.
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Bei einer Blechausführung ist die Gasumlenkhülse vorzugsweise mit dem Gasgenerator verpresst, wobei selbstverständlich auch andere Verbindungen wie zum Beispiel Verkleben, Verschweißen, Vercrimpen oder Verschrauben denkbar sind.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigt:
- - 1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Gassackmodul mit einer verformbaren Gasumlenkhülse;
- - 2 eine perspektivische Ansicht einer Baugruppe des Gassackmoduls gemäß 1 umfassend einen Gasgenerator, eine Gasumlenkhülse sowie eine Tilgereinheit; und
- - 3 einen schematischen Schnitt durch ein nicht zur Erfindung gehöriges Gassackmodul ohne Gasumlenkhülse.
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Die 1 und 2 zeigen ein Gassackmodul 10, insbesondere ein Fahrergassackmodul für ein Fahrzeuglenkrad 8, mit einem Modulgehäuse 12, einem Gasgenerator 14, der ein Generatorgehäuse 16 mit darin vorgesehenen Gasauslassöffnungen 18 aufweist, einer Tilgereinheit 20 zur schwingfähigen Befestigung des Gasgenerators 14 am Modulgehäuse 12, einer Diffusorkappe 22 mit einer Diffusorhülse 24 und einem Diffusorboden 26, sowie einer zwischen dem Generatorgehäuse 16 und der Diffusorhülse 24 angeordneten Gasumlenkhülse 28, die eine Hülsenachse A aufweist und den Gasgenerator 14 umgibt.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Tilgereinheit 20 als Tilgerring mit elastischen Zapfen 21 zur Befestigung des Gasgenerators 14 ausgebildet. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen der Tilgereinheit 20 möglich. Der Gasgenerator 14 dient als Tilgermasse und ist über die Tilgereinheit 20 schwingfähig am Modulgehäuse 12 befestigt, wobei das Modulgehäuse 12 wiederum fest mit einem (nicht dargestellten) Lenkradskelett des Fahrzeuglenkrads 8 verbunden ist. Aufgrund seiner schwingfähigen Lagerung wirkt der Gasgenerator 14 als Schwingungstilger für das Fahrzeuglenkrad 8, sodass im Fahrbetrieb unerwünschte Lenkradvibrationen minimiert werden.
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Die dargestellte Diffusorkappe 22 weist eine Diffusorhülse 24, einen Diffusorboden 26 und einen Diffusorflansch 27 auf, wobei die Diffusorhülse 24 aus mehreren Abschnitten mit unterschiedlich großen Durchmessern bestehen kann und sich axial wenigstens bis zu einem Generatorflansch 29 des Gasgenerators 14 erstreckt. Ferner weist die Diffusorkappe 22 mehrere Diffusoröffnungen 25 auf, die im Diffusorboden 26 sowie in einem Übergangsbereich vom Diffusorboden 26 zur Diffusorhülse 24 ausgebildet sind.
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Die Gasumlenkhülse 28 ist fest mit dem Gasgenerator 14 verbunden und gemäß den 1 und 2 aus einem Blech hergestellt.
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Ein dem Diffusorboden 26 zugewandtes, erstes axiales Hülsenende der Gasumlenkhülse 28 grenzt in radialer Richtung an die Gasauslassöffnungen 18 des Generatorgehäuses 16 an und ist als verformbarer Gasumlenkungsabschnitt 30 ausgebildet.
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Entgegengesetzt zum ersten axialen Hülsenende weist die Gasumlenkhülse 28 ein zweites axiales Hülsenende auf, welches als Befestigungsabschnitt 32 zur Fixierung der Gasumlenkhülse 28 am Generatorgehäuse 16 ausgebildet ist.
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Der geschlossen umlaufende Befestigungsabschnitt 32 umschließt das Generatorgehäuse 16 im dargestellten Ausführungsbeispiel vollständig und ist mit dem Generatorgehäuse 16 verpresst. Alternativ kann die Gasumlenkhülse 28 aber auch auf sonstige Weise fest mit dem Generatorgehäuse 16 verbunden sein, beispielsweise vercrimpt, verklebt oder verschweißt.
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Insbesondere anhand der 2 wird deutlich, dass die Gasumlenkhülse 28 am ersten axialen Hülsenende mehrere über den Hülsenumfang verteilte Schlitze 34 aufweist, welche sich mit Bezug auf eine Hülsenachse A in axialer Richtung erstrecken und das erste Hülsenende bei axialer Draufsicht in mehrere Kreisbogenabschnitte unterteilen. Dementsprechend wird der Gasumlenkungsabschnitt 30 durch mehrere in Umfangsrichtung benachbarte und jeweils durch einen Schlitz 34 getrennte Gasumlenkzungen 36 gebildet.
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Die Gasauslassöffnungen 18 des Generatorgehäuses 16 sind in axialer Richtung innerhalb des geschlitzten Bereichs der Gasumlenkhülse 28 angeordnet und grenzen radial an die Gasumlenkzungen 36 an. Aus dem Gasgenerator 14 ausströmendes Generatorgas trifft somit direkt auf die Gasumlenkzungen 36. Durch den Strömungsdruck verformen sich die Gasumlenkzungen 36 radial nach außen und lenken das im Wesentlichen radial in Richtung zur Diffusorhülse 24 ausströmende Gas so um, dass es in Richtung zum Diffusorboden 26 (also gemäß 4 nach oben) strömt.
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Die Diffusorhülse 24 der Diffusorkappe 22 weist gemäß 1 einen Abstützbereich 38 für den radial verformbaren Gasumlenkungsabschnitt 30 auf, wobei sich der Abstützbereich 38 im Wesentlichen parallel zur Hülsenachse A erstreckt.
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Die den Gasumlenkungsabschnitt 30 bildenden Gasumlenkzungen 36 weisen freie Enden 40 auf, die sich bei einer Aktivierung des Gasgenerators 14 radial nach außen bewegt und im Abstützbereich 38 der Diffusorhülse 24 radial abstützen, wie in 2 gestrichelt angedeutet.
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Aufgrund der zur Hülsenachse A parallelen Ausrichtung des Abstützbereichs 38 bewegt sich der Gasgenerator 14 nach seiner Aktivierung nahezu ungehindert in axialer Richtung vom Diffusorboden 26 weg, da die freien Enden 40 bei vernachlässigbarem Reibwiderstand einfach am Abstützbereich 38 der Diffusorkappe 22 entlang gleiten können. Dementsprechend wird ein in 2 angedeuteter Tilgerspalt 42 unter Verformung der elastischen Zapfen 21 zunehmend geschlossen und die Gasleckage minimiert. Besonders bevorzugt bildet der Generatorflansch 29 zumindest temporär einen Kontakt mit dem Modulgehäuse 12 aus, insbesondere einen weitgehend dichten, geschlossenen Ringkontakt.
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Der quer zur Hülsenachse A im Wesentlichen kreisrunde Abstützbereich 38 und dessen zur Hülsenachse A parallele Ausrichtung sind besonders vorteilhaft, da ein unregelmäßiger oder konischer Abstützbereich 38 entweder die Axialbewegung des Gasgenerators 14 behindern würde oder mit Blick auf eine möglichst dichte Anlage der Gasumlenkzungen 36 problematisch wäre.
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Die Gasumlenkzungen 36 sind im Ausgangszustand des Gassackmoduls 10 gemäß den 1 und 2, also vor einer Aktivierung des Gasgenerators 14, vorzugsweise zur Hülsenachse A so geneigt, dass sich die Gasumlenkhülse 28 zum ersten axialen Hülsenende hin aufweitet. Vorzugsweise ist die Neigung der Gasumlenkzungen 36 so gewählt, dass ein von den freien Enden 40 beschriebener Kreis einen Durchmesser aufweist, der kleiner als ein Innendurchmesser der als Tilgerring ausgeführten Tilgereinheit 20 ist. Auf diese Weise kann der Gasgenerator 14 mit fest montierter Gasumlenkhülse 28 beim Zusammenbau des Gassackmoduls 10 problemlos in die Öffnung des Tilgerrings geschoben werden (gemäß 2 von unten).
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Alternativ sind auch Ausführungsvarianten denkbar, bei denen sich die Gasumlenkzungen 36 etwa parallel zur Hülsenachse A erstrecken und im Bereich der Gasauslassöffnungen 18 am Generatorgehäuse 16 anliegen.
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Im Aktivierungsfall tritt aus dem Gasgenerator 14 bzw. dem Generatorgehäuse 16 durch die Gasauslassöffnungen 18 Generatorgas aus und wird aufgrund des Gasumlenkungsabschnitts 30 in Richtung zu den Diffusoröffnungen 25 gelenkt. Außerdem resultiert aus dieser Gasumlenkung eine in 1 dargestellte, axiale Kraft F auf den Gasgenerator 14, welche unter Verformung der Tilgereinheit 20 zu einer Setzung des Gasgenerators 14 führt, sodass ein Tilgerspalt 42 zwischen dem Generatorgehäuse 16 dem Modulgehäuse 12 geschlossen oder zumindest verengt wird. Durch diese beiden Effekte werden Gasverluste minimiert und eine Gasausbeute erlangt, die ähnlich der Gasausbeute von ungedämpft eingebauten Gasgeneratoren 14 ist.
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Die 3 zeigt ein nicht zur Erfindung gehöriges Gassackmodul mit einer Hülse 44, die im Unterschied zur Gasumlenkhülse 28 gemäß 1 allerdings keinen Gasumlenkungsabschnitt 30 aufweist, sodass ausströmendes Generatorgas nicht in Richtung zu den Diffusoröffnungen 25 der Diffusorkappe 22 gelenkt wird. Ferner wird beim Ausströmen von Generatorgas aus den Gasauslassöffnungen 18 auch nicht die in 1 dargestellte Kraft F erzeugt, die den Gasgenerator 14 bzw. das Generatorgehäuse 16 in axialer Richtung unter Verformung der Tilgereinheit 20 gegen das Modulgehäuse 12 drückt und einen Tilgerspalt 42 zwischen dem Generatorgehäuse 16 und dem Modulgehäuse 12 schließt. Wie in 3 durch Pfeile angedeutet, kann das ausströmende Generatorgas über diesen Spalt entweichen und in unerwünschter Weise die Gasausbeute des Gassackmoduls 10 beeinträchtigen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016213693 A1 [0002]
