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Die
Erfindung betrifft eine Airbageinrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine
derartige Airbageinrichtung umfasst einen aufblasbaren Gassack;
einen Gasgenerator zum Aufblasen des Gassackes; ein Ventil zum Ablassen von
Gas aus dem (zumindest teilweise aufgeblasenen) Gassack; ein bewegliches
Stellglied des Ventils, das zum Öffnen
des Ventils betätigbar
ist, so dass Gas aus dem Gassack abgelassen werden kann; sowie einen
Auslösemechanismus
zur Betätigung
des Stellgliedes (zum Öffnen
des Ventils) durch Erzeugung von Druck.
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Das
Aufblasen des Gassackes mittels des zugeordneten Gasgenerators erfolgt
in einem Crash-Fall, um das Verletzungsrisiko eines Fahrzeuginsassen
zu reduzieren. In Abhängigkeit
von bestimmten Parametern, wie zum Beispiel der Größe des zu
schützenden
Fahrzeuginsassen, der Position des Fahrzeuginsassen zum Zeitpunkt
eines Unfalles, der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Insassen und
dem Fahrzeug als Folge eines Unfalles und dergl., kann zum Schutz
des jeweiligen Fahrzeuginsassen eine Reduzierung des Innendruckes
des Gassackes verglichen mit dem Druck, der beim vollständigen Aufblasen
des Gassackes mittels des zugeordneten Gasgenerators erreichbar
ist, vorteilhaft sein.
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Zur
Reduzierung des Innendruckes des Gassackes, gesteuert in Abhängigkeit
von den vorgenannten Parametern, ist die Verwendung von Ventilanordnungen
bekannt, mit denen Gas aus dem aufzublasenden Gassack in einer Richtung
weg von dem zu schützenden
Fahrzeuginsassen in einen Bereich hinter bzw. unter dem jeweiligen
Airbagmodul ausgelassen und abgeleitet werden kann. Der Kontakt
des jeweiligen Fahrzeuginsassen mit den aus dem Gassack ausströmenden,
möglicherweise
heißen
Gasen, ist hierbei zu vermeiden.
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Das Öffnen der
Ventilanordnung kann bereits vor Aktivierung des Gasgenerators erfolgen,
um beim Aufblasen des Gassackes schon zu Beginn Ausströmöffnungen
zur Verfügung
zu stellen, durch die hindurch aus dem Gasgenerator austretende Gase
abströmen
können.
Hierdurch wird der im Gassack mittels des Gasgenerators erzeugte
Druck von Anfang an reduziert. Eine solche Steuerung der Ventilanordnung
kann z.B. dann besonders vorteilhaft sein, wenn mittels eines hierfür vorgesehenen
Sensors (beispielsweise eines Gewichtssensors an einem Fahrzeugsitz)
erkannt wird, dass es sich bei dem zu schützenden Fahrzeuginsassen um
eine besonders kleine, leichte Person handelt.
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Bei
einer aus der
GB 230
64 09 A bekannten Airbageinrichtung der eingangs genannten
Art ist das Stellglied als eine drehbar gelagerte Scheibe ausgebildet,
der zur Betätigung
eine pyrotechnisch auslösbare
Kolben-Zylinder-Einheit (in Form eines in einem Zylinder geführten Stößels) zugeordnet
ist. Die Kolben-Zylinder-Einheit ist dabei in der Ebene des durch eine
drehbare Scheibe gebildeten Stellgliedes angeordnet und bewirkt
bei Auslösung
eine solche Drehbewegung des Stellgliedes, dass an dem Stellglied vorgesehene
Durchgangsöffnungen
zur Überdeckung
mit Abströmöffnungen
eines zugeordneten Ventilgrundkörpers
gebracht werden, um das Ausströmen
von Gas aus dem Gassack zu ermöglichen. Hierbei
besteht jedoch das Problem, dass durch den Platzbedarf der Kolben-Zylinder-Einheit
der für
die Abströmöffnungen
zur Verfügung
stehende Raum reduziert wird. Dies ist insbesondere bei Fahrerairbagmodulen
nachteilig, da diese in der Ebene senkrecht zur gewünschten
Gasaustrittsrichtung in der Regel nur einen geringen Querschnitt
aufweisen.
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Die
vorbeschriebenen Effekte gelten auch für die aus der US 2003/0025309
A1 bekannte Airbaganordnung, bei der ein durch eine Ringscheibe
gebildetes Stellglied eines Ventils einer Airbaganordnung ebenfalls
durch eine Kolben-Zylinder-Einheit betätigt wird.
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Der
Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine Airbageinrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Vergrößerung des Abströmquerschnittes
für gegebenenfalls
abzulassendes Gas ermöglicht.
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Dieses
Problem wird erfindungsgemäß durch
die Schaffung einer Airbageinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Danach
setzt der Auslösemechanismus
zur Betätigung
des Stellgliedes des Ventils ein Druckgas frei, das unmittelbar
auf eine Druckangriffsfläche
des Stellgliedes einwirkt.
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Dies
bedeutet, dass die von dem Auslösemechanismus
freisetzbaren Druckgase auf eine zugeordnete Angriffsfläche des
Stellgliedes (Druckangriffsfläche)
einwirken können,
ohne dass zuvor eine zusätzliche,
aus mittels der freigesetzten Druckgase relativ zueinander beweglichen
Bauteilen bestehende Funktionseinheit, wie zum Beispiel eine Kolben-Zylinder-Einheit
betätigt
werden müsste.
Dementsprechend wirken erfindungsgemäß die durch den Auslösemechanismus
freigesetzten Druckgase entweder auf eine einstückig am Stellglied ausgebildete
Angriffsfläche
oder eine (separate) fest hiermit verbundene Angriffsfläche ein.
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Hierdurch
wird der Aufbau der zur Betätigung des
Stellgliedes vorgesehenen Anordnung vereinfacht sowie deren Platzbedarf
reduziert, so dass mehr Raum für
die Bildung von Ausströmöffnungen zur
Verfügung
steht, durch die hindurch in Abhängigkeit
der Werte bestimmter Parameter Gas aus dem Gassack abgelassen werden
kann.
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Das
Ventil kann dabei entweder zur Bildung der alleinigen Ausströmöffnungen
der Airbageinrichtung vorgesehen sein oder es können an der Airbageinrichtung
zusätzlich
zu dem Ventil noch weitere Ausströmöffnungen, z.B. am Gassack selbst,
vorgesehen sein.
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Damit
die mittels des Auslösemechanismus freigesetzten
Druckgase mit einem hinreichend großen Druck auf das Stellglied
einwirken können,
so dass dieses eine Bewegung ausführt, auf Grund derer das Ventil öffnet, ist
dem Auslösemechanismus ein
Druckraum zugeordnet, in den zumindest ein Teil der freigesetzten
Gase geleitet wird und bei dem zumindest ein Teil einer Begrenzungswand
durch die Druckangriffsfläche
des Stellgliedes gebildet wird. In diesem Druckraum baut sich beim
Freisetzen des aus dem Auslösemechanismus
stammenden Druckgases ein Überdruck
auf, der auf die Druckangriffsfläche
des beweglich gelagerten Stellgliedes einwirkt und hierdurch eine
Bewegung des Stellgliedes entlang der Wirkrichtung des Druckes (also
im Wesentlichen senkrecht zur Druckangriffsfläche) herbeiführt. Für die Bildung
eines hinreichend großen
Druckes ist der Druckraum allseitig gasdicht verschlossen.
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Das
Ventil selbst umfasst bevorzugt einen Ventilgrundkörper und
ein zum Öffnen
des Ventils bewegliches Stellglied, die jeweils mit Durchgangsöffnungen
versehen sind. Diese Durchgangsöffnungen sind
derart zueinander positioniert, dass sie vor dem Freisetzten von
Druckgas mittels des Auslösemechanismus
einander nicht überdecken
und somit kein Abströmen
von Gas aus dem Gassack in die Umgebung gestatten. Wird jedoch von
dem Auslösemechanismus
Druckgas freigesetzt, um das Stellglied des Ventils zu betätigen, so
bewegt sich dieses in eine Position, in der die Durchgangsöffnungen
des Stellgliedes einerseits und des Ventilgrundkörpers andererseits einander überdecken,
so dass diese als Ausströmöffnungen
wirken, durch die hindurch Gas aus dem Gassack austreten kann. Die
durch die Einwirkung des durch den Auslösemechanismus freigesetzten
Druckgases auf die Druckangriffsfläche des Stellgliedes ausgelöste Bewegung
des Stellgliedes wird hierbei durch zwei miteinander in Eingriff
bringbare Anschläge
(zum Beispiel am Stellglied einerseits und am Ventilgrundkörper andererseits)
derart begrenzt, dass beim in Eingriff treten der einander zugeordneten
Anschläge
die Durchgangsöffnungen des
Stellgliedes einerseits und des Ventilgrundkörpers andererseits sich gerade überdecken.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist der Druckraum am Ventilgrundkörper ausgebildet, so dass dessen
Begrenzungswände zum
einen durch den Ventilgrundkörper
und zum anderen durch die Druckangriffsfläche des Stellgliedes gebildet
werden. Der Druckraum kann dabei einerseits einstückig an
dem Ventilgrundkörper
angeformt sein oder alternativ durch einen separaten, am Ventilgrundkörper befestigten
Druckbehälter
gebildet werden. Ferner kann zum Verschließen des Druckraumes an dem
Ventilgrundkörper
eine zusätzliche Abdeckung
anbringbar sein.
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Der
Ventilgrundkörper
und das Stellglied sind bevorzugt jeweils scheibenförmig, insbesondere als
Ringscheiben, ausgebildet, wobei das Stellglied bezüglich des Ventilgrundkörpers um
eine senkrecht zur Scheibenebene verlaufende Achse verschwenkbar
(verdrehbar) ist.
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Die
Druckangriffsfläche
des Stellgliedes verläuft
hierbei bevorzugt senkrecht zur Erstreckungsebene des scheibenförmigen Grundkörpers sowie
des scheibenförmigen
Stellgliedes selbst, so dass durch die auf die Druckangriffsfläche wirkenden
Druckkräfte
des vom Auslösemechanismus
freigesetzten Druckgases eine Drehbewegung des Stellgliedes um eine
senkrecht zu seiner Erstreckungsebene verlaufende Achse erzeugen
können.
Das Stellglied wird hierbei vorteilhaft am bzw. im Ventilgrundkörper geführt.
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Zur
vereinfachten Montage weisen das Stellglied und der Grundkörper einander
zugeordnete Vorsprünge
und Einbuchtungen auf, die bei Durchführung der Montage ineinander
greifen und so beispielsweise das Aufsetzen des Stellgliedes auf
den Ventilgrundkörper
senkrecht zur Erstreckungsebene der beiden scheibenförmig ausgebildeten
Bauelemente ermöglichen.
Nach Abschluss der Montage können
dann die vorteilhaft am Ventilgrundkörper vorgesehene Vorsprünge, welche
das Stellglied am Rand übergreifen,
als Führungsmittel
zur Führung des
Stellgliedes am Ventilgrundkörper
dienen.
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Das
Stellglied weist bevorzugt eine Unterbrechung in seinem scheibenförmigen Körper auf, die
einerseits durch die Druckangriffsfläche des Stellgliedes und andererseits
durch den die Bewegung des Stellgliedes begrenzenden, stellgliedseitigen
Anschlag begrenzt wird. Die Größe dieser
Unterbrechung (entsprechend dem Abstand zwischen dem stellgliedseitigen
Anschlag und der Druckangriffsfläche)
bestimmt und begrenzt den Umfang der möglichen Bewegung des Stellgliedes
relativ zu dem Ventilgrundkörper
unter der Wirkung der vom Auslösemechanismus
freigesetzten Druckgase.
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Der
Auslösemechanismus
kann in einfacher Weise durch eine pyrotechnische Einheit gebildet werden,
die (vor, bei oder nach dem Aufblasen des Gassackes der Airbageinrichtung
mittels eines zugeordneten Gasgenerators) durch eine (elektronische) Steuereinheit
ausgelöst
wird, wenn bestimmte Parameter, wie zum Beispiel die Größe eines
Fahrzeuginsassen, das Gewicht eines Fahrzeuginsassen, die Position
eines Fahrzeuginsassen usw. in einem vorgebbaren Wertebereich liegen.
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Die
Airbageinrichtung weist eine Abdeckung zum Verschließen einer
großflächigen Öffnung auf, durch
die hindurch sich der Gassack beim Aufblasen entfalten kann, zum Beispiel
durch Aufreißen
oder Umklappen der Abdeckung, und das Ventil ist auf der der Abdeckung
gegenüber
liegenden Seite der Airbageinrichtung angeordnet, so dass die aus
dem aufzublasenden Gassack stammenden Gase durch das Ventil hindurch
in einer Richtung weg von dem zu schützenden Insassen austreten
können.
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Zur
Befestigung des Gassackes an bzw. in der Airbageinrichtung kann
ein Haltering dienen, der der Fixierung des Einblasmundes des Gassackes dient.
Um im Bedarfsfall eine möglichst
große
maximale Querschnittsfläche
für aus
dem Gassack abzulassendes Gas zur Verfügung zu stellen, soll der Einblasmund
des Gassackes so fixiert werden, dass eine große effektive Fläche für austretendes
Gas zur Verfügung
steht. Hierzu kann entlang des Randes des Einblasmundes des Gassackes
ein Verstärkungselement,
insbesondere in Form eines Ringes, verlaufen, das den Rand des Einblasmundes
in einer vorgebbaren Ringform stabilisiert, und das zur Befestigung
des Gassackes an der Airbageinrichtung von dem Haltering übergriffen
wird.
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Der
Haltering ist wiederum durch geeignete Befestigungsmittel, zum Beispiel
in Form von Schrauben, an einer tragenden Baugruppe der Airbageinrichtung,
wie zum Beispiel einem Trägerblech, festgelegt.
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Der
Haltering kann zusätzlich
zu der Fixierung des Gassackes an der Airbageinrichtung auch zum
Halten des Ventils dienen, zum Beispiel, indem das Ventil zwischen
dem Haltering und derjenigen tragenden Baugruppe des Airbagmoduls
aufgenommen wird, mit der der Haltering verbunden ist.
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Ferner
kann die, zum Beispiel durch eine Kunststoffkappe gebildete, Abdeckung
der Airbageinrichtung an dem Haltering fixiert sein, indem Formschlusselemente
(Rastelemente) des Halterings einerseits und der Abdeckung andererseits
ineinander greifen. Bei den Formschlusselementen kann es sich beispielsweise
um Vorsprünge
(Laschen) an einer der beiden Baugruppen und zugeordnete Ausnehmungen
an der anderen Baugruppe handeln.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
anhand der Figuren deutlich werden.
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Es
zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch ein Airbagmodul mit einem Gassack, einem Gasgenerator
zum Aufblasen des Gassackes sowie einem Ventil zum Ablassen von
Gas aus dem Gassack;
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2 eine
Explosionsdarstellung des Airbagmoduls aus 1;
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3 eine
Explosionsdarstellung des Ventils der Airbaganordnung aus 1;
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4 einen
ersten Schritt bei der Montage des Ventils aus 3;
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5 einen
zweiten Schritt bei der Montage des Ventils aus 3;
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6 einen
dritten, abschließenden
Schritt bei der Montage des Ventils aus 3;
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7 einen
Ausschnitt des Ventils aus 3 in einer
Ausgangsposition, in der das Ventil nicht zum Ablassen von Gas aus
dem Gassack geöffnet
ist;
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8 einen
Ausschnitt des Ventils aus 3 nach einer
Betätigung,
so dass das Ventil zum Ablassen von Gas aus dem Gassack geöffnet ist;
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9 einen
Ausschnitt einer Abwandlung des Ventils aus 3.
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In
den 1 bis 3 ist ein Airbagmodul dargestellt,
dass einen Gassack 3, einen Gasgenerator 2 zum
Aufblasen des Gassackes 3, eine Abdeckung 4 sowie
ein Ventil V zum Ablassen von Gas aus dem Gassack 3 aufweist
und das auf einem Träger 1 in
Form eines Trägerbleches
montiert ist.
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Das
Trägerblech 1 wird
gebildet durch einen flachen, ringförmigen Trägerkörper 10, der einen
im Wesentlichen kreisrunden Ausschnitt 11 umschließt und Befestigungsöffnungen 12 aufweist,
durch die hindurch Befestigungsmittel 13 in Form von Befestigungsschrauben
zur Befestigung eines Halteringes 5 greifen.
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Der
Gasgenerator 2 wird gebildet durch einen Generatortopf 20 und
weist einen von dem Generatortopf 20 abstehenden Flansch 21 mit
Befestigungsstellen 22 auf, durch die hindurch der Gasgenerator 2 mittels
Befestigungselementen 22 in Form von Befestigungsschrauben
am Grundkörper 6 des Ventils
V befestigbar ist.
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Der
Gassack 3 ist als gefaltetes Gassackpaket radial neben
der kreisförmig
umlaufenden Außenwand
des Generatortopfes 20 des Gasgenerators 2 untergebracht
und weist eine sich oberhalb des Generatortopfes 20 erstreckende
Gassacklage auf.
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Der
offene Einblasmund 30 des Gassackes 3 ist an seinem
Rand mittels eines Verstärkungselementes 31 in
Form eines Verstärkungsringes
in einer kreisringförmigen
Geometrie festgelegt und erstreckt sich dabei im Wesentlichen am äußeren Umfang
des Airbagmoduls, so dass sich eine große offene Querschnittsfläche für das Auslassen
von Gas aus dem Gassack durch den Einblasmund 30 hindurch
ergibt. Durch diesen ragt auch der Gasgenerator 2 mit seinem
Generatortopf 20 in das Innere des gefalteten Gassackes 3 hinein.
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Der
am Einblasmund 30 des Gassackes 3 vorgesehene,
vom Gassackgewebe umschlossene Verstärkungsring 31 erstreckt
sich in einem Hinterschnitt des am Trägerblech 1 befestigten
Halteringes 5, wobei der Haltering 5 mit einem
nach innen vorstehenden, ringförmig
umlaufenden Vorsprung 51 den Verstärkungsring 31 des
Gassackes 3 übergreift
und dadurch den Gassack 3 formschlüssig am Airbagmodul festlegt.
Die Fixierung des Gassackes 3 mit seinem durch einen Ring 31 verstärkten Einlassmund 30 am
Randbereich der Airbageinheit ermöglicht neben der Maximierung
des zur Verfügung
stehenden Ausströrnquerschnittes
auch eine platzsparende Anordnung eines Auslösemechanismus 8, 9 für das Ventil
V.
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Der
am äußeren Umfang
des Airbagmoduls umlaufende Haltering weist ferner nach außen abstehende
Laschen 53 auf, die mit Aussparungen 43 an einer
von einer Basisfläche 40 abstehenden
seitlichen Wand 41 der Abdeckung 4 zusammenwirken, um
die Abdeckung 4 am Airbagmodul definiert zu positionieren.
Zur Befestigung der Abdeckung 4 am Airbagmodul stehen von
dem Haltering 5 nach außen Rastelemente 52 in
Form von Vorsprüngen
ab, die in zugeordnete Rastöffnungen 42 der
seitlichen Wand 41 der Abdeckung 4 eingreifen.
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An
der der Basisfläche 40 der
Abdeckung 4 abgewandten Seite (Unterseite) des gefalteten
Gassackes 3 ist vor dem Einblasmund 30 des Gassackes 3 und
innerhalb des von dem Haltering 5 umgriffenen Raumes ein
durch einen scheibenförmigen
Grundkörper 6 und
ein Stellglied in Form einer Stellscheibe 7 gebildetes
Ventil V angeordnet, das im geöffneten Zustand
den Austritt von Gas aus dem Gassack 3 heraus (durch dessen
Einblasmund 30 hindurch) erlaubt.
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Der
scheibenförmige
Ventilgrundkörper 6 wird
gebildet durch einen als Kunststoffspritzteil gestalteten, flachen,
ringförmigen
Körper 60,
der eine kreisrunde Ausnehmung 61 umschließt und entlang seines
Umfanges U abwechselnd mit Durchgangsöffnungen 65 und Zwischensegmenten 66 versehen
ist.
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Von
dem äußeren und
inneren Rand des ringförmigen
Körpers 60 stehen
nach innen jeweils Vorsprünge 62, 63 ab,
die als Montagehilfe beim Zusammenbau des scheibenförmigen Ventilgrundkörpers 6 mit
dem zugeordneten Stellglied 7 in Form einer Stellscheibe
dienen.
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Die
Stellscheibe 7 wird ebenfalls gebildet durch einen flachen,
ringförmigen
Grundkörper 70, der
eine kreisrunde Aussparung 71 umgibt und in Umfangsrichtung
U abwechselnd mit Durchgangsöffnungen 75 und
Zwischensegmenten 76 versehen ist. Die Durchgangsöffnungen 65, 75 des
Ventilgrundkörpers 6 einerseits
und der Stellscheibe 7 andererseits weisen im wesentlichen
identische Abmessungen auf, so dass sie sich zur Bildung von Abströmöffnungen überdecken
können.
Andererseits sind die Zwischensegmente 66, 76 des
Ventilgrundkörpers 6 einerseits
und der Stellscheibe 7 andererseits so ausgestaltet, dass
sie die Durchgangsöffnungen 75, 65 der
jeweils anderen dieser beiden Ventilbaugruppen 6, 7 vollständig überdecken
und verschließen
können,
so dass das Ventil für
den Durchlass von Gas gesperrt ist.
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Die
kreisringförmigen
Ausschnitte 61, 71 des Ventilgrundkörpers 6 und
der Stellscheibe 7 werden durchgriffen von dem Topf 20 des
Gasgenerators 2 und sind dadurch derart abgedichtet, dass
sie kein Abströmen
von Gas aus dem Gassack 3 hinaus zulassen.
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Der
flache, ringförmige
Körper 70 des
Stellgliedes 7 besteht bevorzugt aus Metall, zum Beispiel Edelstahlblech,
und weist an seinem inneren und äußeren Rand
jeweils Vertiefungen 72, 73 in Form von Einbuchtungen
auf, die mit den am inneren und äußeren Rand
des Ventilgrundkörpers 6 nach
innen abstehenden Vorsprüngen 62, 63 korrespondieren.
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An
dem Ventilgrundkörper 6 ist
einstückig eine
Aufnahme 8 mit einem hohlzylindrischen Aufnahmebereich 80 angeformt,
in die eine pyrotechnische Einheit 9 einsetzbar ist. Zur
Fixierung der pyrotechnischen Einheit 9 in dem Aufnahmebereich 80 ist eine Überwurfmutter 84 vorgesehen.
Die pyrotechnische Einheit 9 dient zur pyrotechnischen
Erzeugung von Gas bei Zündung,
wobei dem mittels der pyrotechnischen Einheit 9 freisetzbaren
Gas an dem Ventilgrundkörper 7 ein
Druckraum 81 zugeordnet ist, der durch einen Abschnitt
des hohlzylindrischen Aufnahmebereiches 80 gebildet wird,
der nicht von der pyrotechnischen Einheit 9 ausgefüllt ist.
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Der
Druckraum 81 wird seitlich überwiegend begrenzt durch die
Innenwand 82 des hohlzylindrischen Aufnahmebereiches 80 des
Ventilgrundkörpers 7 sowie
an einer Seite zu einem Teil durch eine Druckangriffsfläche 77b der
Stellscheibe 7, die senkrecht zu der Ebene verläuft, entlang
der sich der Ventilgrundkörper 6 und
die Stellscheibe 7 erstrecken. Demnach wird die seitliche
Begrenzung des Druckraumes 81 überwiegend gebildet durch die
Innenwand 82 der einstückig
am Ventilgrundkörper 6 angeformten
hohlzylindrischen Aufnahme 80 und zu einem kleineren Teil
durch die Druckangriffsfläche 77b der
Stellscheibe 7. Die Deckflächen des Druckraumes 81 werden
einerseits begrenzt durch die pyrotechnische Einheit 9 unter
Abdichtung mittels der Überwurfmutter 84 und
auf der anderen, dem Gassack zugewandten Seite durch eine am Ventilgrundkörper 6 festgelegte
Abdeckung 85. Zur Festlegung der Druckraumbdeckung 85 am
Ventilgrundkörper 6 dienen
von der Druckraumabdeckung 85 abstehenden Stifte 86,
denen Befestigungsöffnungen 68 in Form
von Durchgangsbohrungen am Ventilgrundkörper 6 zugeordnet
sind.
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Die
pyrotechnische Einheit 9 bildet, im Zusammenwirken mit
dem Druckraum 81, einen Auslösemechanismus zur Betätigung des
Ventils V, wie nachfolgend bei der Beschreibung der Funktion des erfindungsgemäßen Airbagmoduls
näher erläutert werden
wird.
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Neben
dem Druckraum 81 und diesen teilweise begrenzend verläuft auf
dem ringförmigen
Körper 60 des
Ventilgrundkörpers 6 in
radialer Richtung ein Trennsteg 67, der einen Anschlag 67a bildet,
dem wiederum ein Gegenanschlag 77a an dem ringförmigen Körper 70 der
Stellscheibe 7 angeordnet ist. Dieser Gegenanschlag 77a liegt
der Druckangriffsfläche 77b der
Stellscheibe 7 gegenüber
und begrenzt zusammen mit dieser eine Unterbrechung 77 in
dem ringförmigen
Körper 70 der
Stellscheibe 7.
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Die
Festlegung des Ventils V an dem Airbagmodul erfolgt dadurch, dass
der Ventilgrundkörper 6 und
die zugeordnete Stellscheibe 7 zwischen dem Trägerblech 1 und
dem hiermit verbundenen Haltering 5 unter Zwischenlage
des Verstärkungsringes 31 des
Gassackes 3 aufgenommen sind. Der am Trägerblech 1 befestigte
Haltering 5 trägt
somit bei zu der Befestigung mehrerer weiterer Komponenten des Airbagmoduls, nämlich des
Gassackes 3, der Abdeckung 4 sowie des Ventils
V. Der Gasgenerator 2 ist demgegenüber unabhängig von dem Haltering 5 an dem
Ventilgrundkörper 6 befestigt.
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Es
wird nun anhand der 4 bis 6 die Montage
des Ventils V durch Zusammenbau des Ventilgrundkörpers 6, der Stellscheibe 7 und
der Abdeckung 85 beschieben, wobei der dem Ventil V zugeordnete
Auslösemechanismus 9 in
Form einer pyrotechnischen Einheit in dem hohlzylindrischen Aufnahmebereich 80 der
am Ventilgrundkörper 6 angeformten
Aufnahme 8 vormontiert ist.
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Gemäß 4 wird
zur Montage des Ventils V zunächst
die Stellscheibe 7 auf den Ventilgrundkörper 6 geschoben,
und zwar entlang einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der
Erstreckungsebene, entlang der sich der scheibenförmige Ventilgrundkörper 6 und
die Stellscheibe 7 im montierten Zustand erstrecken. Dabei
dienen die vom äußeren und
inneren Rand des Ventilgrundkörpers 6 nach
innen abstehenden Vorsprünge 62, 63 einerseits
und die am inneren und äußeren Rand
der Stellscheibe 7 vorgesehenen Vertiefungen 72, 73 andererseits
als Montagehilfen, indem die Stellscheibe 7 derart auf
den Ventilgrundkörper 6 gesetzt
wird, dass die Vorsprünge 62, 63 und
die Vertiefungen 72, 73 sich jeweils paarweise
miteinander in Eingriff treten. Nach dem vollständigen Einlegen der Stellscheibe 7 in
den Ventilgrundkörper 6,
wie in 4 dargestellt, übergreifen die nach innen abstehenden
Vorsprünge 62, 63 des Ventilgrundkörpers 6 den
ringförmigen
Körper 70 der Stellscheibe 7,
so dass diese an bzw. in dem Ventilgrundkörper 6 gelagert ist
und dort geführt
werden kann.
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In
dem in 4 gezeigten Zustand unmittelbar nach dem Aufsetzen
und Einlegen der Stellscheibe 7, wobei sich die Vorsprünge 62, 63 des
Ventilgrundkörpers 6 noch
oberhalb der Vertiefungen 72, 73 der Stellscheibe 7 befinden, überdecken
sich die Durchgangsöffnungen 65, 75 des
Ventilgrundkörpers 6 einerseits
und der Stellscheibe 7 andererseits. Dies entspricht dem
geöffneten
Zustand des durch den Ventilgrundkörper 6 und die Stellscheibe 7 gebildeten Ventils
V.
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Zur
weiteren Montage wird zunächst
die Stellscheibe 7 bezüglich
des Grundkörpers 6 derart entlang
der Umfangsrichtung U gedreht, dass nun die Durchgangsöffnungen 65, 75 des
Ventilgrundkörpers 6 einerseits
und der Stellscheibe 7 andererseits durch die Zwischensegmente 76, 66 der
jeweils anderen dieser beiden Baugruppen 6, 7 überdeckt
sind. Dies entspricht dem geschlossenen Zustand des Ventils V, in
dem keine Ausströmöffnungen
gebildet sind, durch die hindurch Gas abströmen könnte, entsprechend 5.
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In
dieser Position übergreifen
die nach innen abstehenden Vorsprünge 62, 63 des
Ventilgrundkörpers 6 die
Zwischensegmente 76 der Stellscheibe 7, so dass
die Stellscheibe 7 zuverlässig an dem Ventilgrundkörper 6 gehalten
wird. Es handelt sich hierbei um einen Formschluss, bewirkt durch
das Übergreifen
der Zwischensegmente 76 der Stellscheibe 7 durch
die nach innen abragenden Vorsprünge 62, 63 des
Ventilgrundkörpers 6.
Da die Vorsprünge 62, 63 hierbei
sowohl vom inneren Rand als auch vom äußeren Rand des Ventilgrundkörpers 6 jeweils nach
innen abstehen, werden die Zwischensegmente 76 der Stellscheibe 7 sowohl
an ihrem jeweiligen radial äußeren als
auch an ihrem radial inneren Rand jeweils durch Vorsprünge 62 bzw. 63 des
Ventilgrundkörpers 6 übergriffen.
Hierdurch ist im späteren
Betrieb des Ventils V bei einer (durch die pyrotechnische Einheit 9)
ausgelösten
Drehbewegung der Stellscheibe 7 bezüglich des Ventilgrundkörpers 6 sichergestellt,
dass die Stellscheibe 7 zuverlässig am Ventilgrundkörper 6 geführt wird.
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Abschließend wird
gemäß 6 die
Druckraumabdeckung 85 derart auf die aus dem Ventilgrundkörper 6 und
der Stellscheibe 7 bestehende Ventilbaugruppe V aufgesetzt,
dass die von der Druckraumabdeckung 85 nach unten abstehenden Befestigungsstifte 86 in
zugeordnete Befestigungsöffnungen 68 des
Ventilgrundkörpers 6 eingreifen. Die
Befestigungsstifte 86 werden dann in der jeweils zugeordneten
Befestigungsöffnung 68 von
der der Druckraumabdeckung 85 abgewandten Seite her vernietet
und dadurch abschließend
fixiert, vergleiche 6.
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Es
wird nun unter zusätzlicher
Bezugnahme auf die 7 und 8 die Funktion
der Ventilanordnung V beim Betrieb der in den 1 bis 6 dargestellten
Airbageinrichtung beschrieben werden.
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Kommt
es aufgrund eines Unfalles zu einer plötzlichen, starken Verzögerung (negativen
Beschleunigung) eines Fahrzeugs, das mit einem Airbagmodul der in
den 1 bis 3 dargestellten Art ausgerüstet ist,
so wird der Gasgenerator 2 des Airbagmoduls durch einen
zugeordneten Crash-Sensor ausgelöst
und erzeugt Gas zum Aufblasen des zunächst noch als Gassackpaket
vorliegenden Gassackes 3. Beim Aufblasen des Gassackes 3 entfaltet sich
dieser, wobei die Basisfläche 40 der
Abdeckung 4 des Airbagmoduls in definierter Weise aufreißt und eine Öffnung für den sich
entfaltenden Gassack 3 freigibt. Hierzu sind in der Basisfläche 40 der
Abdeckung 4 in bekannter Weise Sollbruchlinien (Reißlinien)
vorgesehen. Durch die freigegebene Öffnung hindurch entfaltet sich
der Gassack 3 entlang einer vorgegebenen Richtung vor dem
Körper
eines zu schützenden
Fahrzeuginsassen.
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In
Abhängigkeit
von der aktuellen Position, der Größe, dem Gewicht, der Relativbewegung
bezüglich
des Fahrzeuginnenraums und weiterer Parameter, die den zu schützenden
Fahrzeuginsassen charakterisieren, kann es für einen optimalen Schutz des
jeweiligen Insassen vorteilhaft sein, ein Teil des aus dem Gasgenerator 2 in
den Gassack einströmenden
Gases abzulassen. Hierzu ist das Ventil V vorgesehen, das sich mittels
der pyrotechnischen Einheit 9 betätigen lässt. Die pyrotechnische Einheit 9 steht
wiederum in bekannter Weise mit Sensoren in Verbindung, mit denen
die zur Steuerung des Ventils V dienenden Parameter, wie z. B. die
Größe und das Gewicht
eines Fahrzeuginsassen sowie dessen Position, erfassbar sind.
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Wird
die als Auslösemechanismus
für das Ventil
V dienende pyrotechnische Einheit 9 durch Ausgangssignale
der zugeordneten Sensoren gezündet,
so wird pyrotechnisch ein Gas erzeugt und freigesetzt, das zu einer
Druckerhöhung
in dem Druckraum 81 des Ventilgrundkörpers 6 führt. Das Ventil
V befindet sich zu diesem Zeitpunkt noch in der anhand 7 erkennbaren
Ausgangsstellung, in der die Zwischensegmente 66, 76 des
Ventilgrundkörpers 6 bzw.
der Stellscheibe 7 die Durchgangsöffnungen 75, 65 der
jeweils anderen der beiden Ventilbaugruppen 6, 7 verschließen. In
diesem Zustand bildet gemäß 7,
in der die Druckraumabdeckung 85 zur besseren Erkennbarkeit
der Details des Druckraumes 81 nicht mit dargestellt ist,
die Druckangriffsfläche 77b der
Stellscheibe 7 zusammen mit der Innenwand 82 des
an dem Ventilgrundkörper 6 angeformten
Aufnahmebereiches 80 die innere Seitenwand des Druckraumes 81.
Unter der Wirkung des in dem Druckraum 81 erzeugten Druckes,
der an der Druckangriffsfläche 77b der
Stellscheibe 7 angreift, dreht sich die Stellscheibe 7 relativ
zu dem Ventilgrundkörper 6 (entgegen
dem Uhrzeigersinn). Dies wird ermöglicht durch die bewegliche
Führung
der Stellscheibe 7 an dem Ventilgrundkörper 6 mittels der dort
vom äußeren und
inneren Rand nach innen abragenden Vorsprünge 62, 63.
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Demnach
bilden der Ventilgrundkörper 6 (einschließlich der
Druckraumabdeckung 85) und die Stellscheibe 7 eine
Kolben-Zylinder-Einheit mit der Stellscheibe 7 als Rotationskolben.
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Die
mögliche
Rotationsbewegung der Stellscheibe 7 bezüglich des
Ventilgrundkörpers 6 wird begrenzt
durch die der Druckangriffsfläche 77b gegenüberliegende
Anschlagsfläche
(Gegenanschlag 77a) der Stellscheibe 7, die aufgrund
der Drehbewegung der Stellscheibe 7 bezüglich des Ventilgrundkörpers 6 mit
dem am radial verlaufenden Trennsteg 67 des Ventilgrundkörpers 6 vorgesehenen
Anschlag 67a in Eingriff tritt, vergleiche 8 (in
der die Druckraumabdeckung 85 ebenfalls nicht mit dargestellt
ist).
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Durch
diese begrenzte Drehbewegung hat die Stellscheibe 7 eine
Relativposition bezüglich
des Ventilgrundkörpers 6 eingenommen,
in der sich gemäß 8 die
Durchgangsöffnungen 65, 75 des Ventilgrundkörpers 6 und
der Stellscheibe 7 überdecken,
so dass sie Ausströmöffnungen
bilden, durch die hindurch Gas aus dem Gassack 3 in einer
Richtung weg von dem zu schützenden
Insassen (entgegengesetzt zur Entfaltungsrichtung des Gassackes 3 durch
eine Öffnung
in der Basisfläche 40 der
Abdeckung 4 hindurch) abströmen kann.
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Da
bei der begrenzten Drehbewegung der Stellscheibe 7 bezüglich des
Ventilgrundkörpers 6 die
den Gegenanschlag 71a bildende Anschlagfläche der
Stellscheibe 7 sich dem zugeordneten Anschlag 67a am
radialen Trennsteg 67 des Ventilgrundkörpers zunehmend annähert, kommt
es in dem Bereich zwischen den beiden Anschlägen 67a, 77a zu
einem Druckanstieg; denn der von diesen beiden Anschlägen 67a, 77a begrenzte
Raum ist zusätzlich
nach unten durch den Ringkörper 60 des Ventilgrundkörpers 6 und
nach oben durch die Druckraumabdeckung 85 verschlossen.
Um die Bewegung der Stellscheibe 7 bis zu einem Zusammentreffen
der beiden Anschläge 67a, 77a nicht
zu behindern, ist daher vor dem Anschlag 67a am radialen
Trennsteg 67 des Ventilgrundkörpers 6 eine Druckentlastungsöffnung 69 vorgesehen.
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Der
Abstand zwischen der Druckangriffsfläche 77b der Stellscheibe 7 und
der gegenüberliegenden,
den Gegenanschlag 77a bildenden Anschlagfläche, die
zusammen eine Unterbrechung 77 der Stellscheibe 7 beidseitig
begrenzen, ist in Umfangsrichtung U so gewählt, dass beim Abschluss der
Relativbewegung der Stellscheibe 7 bezüglich des Ventilgrundkörpers 6 (welcher
durch das Zusammentreffen der beiden Anschläge 67a, 77a am
Ventilgrundkörper 6 und
an der Stellscheibe 7 bestimmt wird) die Durchgangsöffnungen 65, 75 an
Ventilgrundkörper 6 und
Stellscheibe 7 sich vollständig überdecken und somit ein maximaler
Abströmquerschnitt
für aus
dem Gassack 3 abströmendes
Gas zur Verfügung
steht.
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9 zeigt
eine Weiterbildung des Ventils V im Bereich des Druckraumes 81.
Ausgangspunkt für die
Weiterbildung ist das Problem, dass beim Aufprall der Stellscheibe 7 mit
ihrem Gegenanschlag 77a auf den zugeordneten Anschlag 67a des Ventilgrundkörpers 6 mit
hoher Geschwindigkeit (hervorgerufen durch den mittels der pyrotechnischen
Einheit erzeugten Druck) eine Rückstellbewegung
der Stellscheibe 7 verursacht werden könnte, die die Tendenz hat,
die Überdeckung
der Durchgangsöffnungen 65, 75 des
Ventilgrundkörpers 6 und
der Stellscheibe 7 wieder aufzuheben und die entsprechenden
Durchgangsöffnungen 65, 75 zumindest
teilweise wieder zu verschließen.
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Aus
diesem Grund ist bei der in 9 gezeigten
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Ventilanordnung
V vor dem grundkörperseitigen
Anschlag 67a ein Deformationselement D angeordnet, das
vor dem Aufprall der Stellscheibe 7 im Bereich ihrer Anschlagfläche 77a auf
den zugeordneten Anschlag 67a des Ventilgrundkörpers 6 deformiert
wird und hierdurch die Bewegung der Stellscheibe 7 abbremst.
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Bei
dem Deformationselement D kann es sich beispielsweise um einen Draht
handeln, der beim Auftreffen des Gegenanschlags 77a der
Stellscheibe 7 deformiert wird und dessen nach unten abgewinkelte
Enden in zugeordnete Bohrungen des Ventilgrundkörpers 6 eingehängt sind.