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Die Erfindung betrifft ein Gassackmodul für ein Fahrzeuglenkrad, welches um eine Lenkachse drehbar ist.
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Fahrergassackmodule sind üblicherweise im zentralen Nabenbereich des Fahrzeuglenkrads untergebracht und häufig so gelagert, dass durch axialen Druck auf eine Gehäusekappe des Gassackmoduls ein Hupensignal ausgelöst wird.
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Aus dem Stand der Technik bekannte und in ein Fahrzeuglenkrad integrierte Gassackmodule basieren dabei in der Regel entweder auf dem sogenannten „Floating Module“-Prinzip, bei dem zur Auslösung des Hupensignals das gesamte Gassackmodul bewegt wird, oder auf dem sogenannten „Floating Cover“-Prinzip, bei dem zur Auslösung des Hupensignals lediglich eine Gehäusekappe des Gassackmoduls bewegt wird.
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Bei einer Betätigung der Fahrzeughupe verkippt dabei in der Regel das Gassackmodul bzw. die Gehäusekappe relativ zum Lenkrad, bis ein Hupenkontakt geschlossen ist und ein Hupensignal ausgelöst wird. Um dieses Verkippen zu ermöglichen, muss zwischen dem Gassackmodul und dem das Gassackmodul umgebenden Lenkrad ein relativ großes Spaltmaß vorgesehen werden. Dieser unerwünscht breite Spalt ist optisch störend und kann etwa durch Schmutzablagerungen unter Umständen auch die Funktion des Gassackmoduls beeinflussen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gassackmodul für ein Fahrzeuglenkrad zu schaffen, bei dem sich ein besonders kleines Spaltmaß zum umgebenden Lenkrad realisieren und das Hupensignals mit einer besonders geringen Betätigungskraft auslösen lässt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Gassackmodul für ein Fahrzeuglenkrad, mit einem Modulgehäuse, das einen Gehäuseboden und eine mit dem Gehäuseboden verbundene Gehäuseumfangswand aufweist, einem Gassack, der im Modulgehäuse aufgenommen ist, sowie einer Gehäusekappe, die eine Kappenstirnwand und eine mit der Kappenstirnwand verbundene Kappenumfangswand aufweist, wobei die Gehäusekappe zur Auslösung eines Hupensignals relativ zum Modulgehäuse längs einer Modulachse begrenzt beweglich ist, wobei die Gehäusekappe und das Modulgehäuse axial ineinandergesteckt sind und die Gehäuseumfangswand in axialer Richtung eine Linearführung für die Kappenumfangswand bildet.
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Durch diese Linearführung der Kappenumfangswand wird die Gehäusekappe beim Betätigen der Fahrzeughupe nicht verkippt, sondern insgesamt in axialer Richtung verschoben. Verglichen mit dem herkömmlichen Verkippen der Gehäusekappe um einen axial unterhalb der Kappenstirnwand gelegenen Drehpunkt ist die radiale Bewegung der Kappenstirnwand bei einer Axialverschiebung deutlich geringer, sodass sich auch geringe Spaltmaße problemlos realisieren lassen. Selbstverständlich ist bei der vorgeschlagenen, vorzugsweise als einfache Gleitlagerung ausgeführten Linearführung ein gewisses Spiel vorhanden, um ein Verklemmen aufgrund herstellungsbedingter Maßtoleranzen zu vermeiden und eine leichtgängige Relativbewegung zu gewährleisten. Dieses Spiel erlaubt theoretisch zwar auch ein minimales Verkippen der Gehäusekappe, das allerdings mit Kippwinkeln deutlich unter 1,0°, insbesondere unter 0,5°, funktional unbedeutend und daher vernachlässigbar ist.
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Zum Auslösen des Hupensignals muss eine Betätigungskraft aufgebracht werden, welche neben der Reibung auch eine Federkraft überwinden muss, mit der die Hupenkontakte voneinander weg in eine Ausgangsposition beaufschlagt werden. Bei einer lineargeführten Axialverschiebung muss dabei stets die gesamte Federkraft überwunden werden, wohingegen eine Verkippung auch bereits dann möglich ist, wenn nur ein Brauchteil der gesamten Federkraft überwunden wird. Aufgrund der geringen Masse der Gehäusekappe wird dieser Effekt jedoch dadurch kompensiert, dass insgesamt nur eine geringe Federkraft benötigt wird, um die Gehäusekappe im Fahrbetrieb zuverlässig in der Ausgangsposition zu halten. Demgegenüber benötigt beispielsweise ein herkömmliches Gassackmodul nach dem „Floating Module“-Prinzip eine deutlich stärkere Feder, d.h. eine erheblich höhere Federkraft, um die hohe Masse des gesamten Gassackmoduls im Fahrbetrieb zuverlässig in der Ausgangsstellung zu halten.
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Insgesamt lassen sich für das vorgeschlagene „Floating Cover“-Gassackmodul mit axialer Linearführung vergleichsweise geringe Betätigungskräfte realisieren, die insbesondere im Bereich von Betätigungskräften herkömmlicher Gassackmodule nach dem „Floating Module“-Prinzip liegen, oder sogar darunter.
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Gemäß einer Ausführungsform des Gassackmoduls weist die Kappenumfangswand in Umfangsrichtung verteilte Kontaktvorsprünge auf, die sich in radialer Richtung zur Gehäuseumfangswand hin erstrecken. Diese Kontaktvorsprünge sind beispielsweise als Gleitrippen ausgeführt, die im Wesentlichen in axialer Richtung verlaufen. Auf diese Weise wird die Kontaktfläche zwischen der Gehäuseumfangswand und der Kappenumfangswand annähernd auf Punkt- oder Linienkontakte reduziert und damit auch die bei der Axialverschiebung auftretende Reibung verringert.
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Alternativ oder zusätzlich könnte natürlich auch die Gehäuseumfangswand Kontaktvorsprünge aufweisen, die sich in radialer Richtung zur Kappenumfangswand hin erstrecken.
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Bevorzugt weist die eine der Gehäuse- und Kappenumfangswände wenigstens ein Rastfenster und die andere der Gehäuse- und Kappenumfangswände wenigstens einen Rasthaken zum Eingreifen in das wenigstens eine Rastfenster auf. Die Gehäusekappe lässt sich somit über eine Rastverbindung schnell und einfach am Modulgehäuse montieren, wobei die axiale Abmessung der Rasthaken und Rastfenster insbesondere so gewählt ist, dass die Rastverbindung eine begrenzte axiale Relativbewegung zur Betätigung der Fahrzeughupe erlaubt. Der Rasthaken bildet dabei einen axialen Anschlag für das Rastfenster und definiert damit eine Ausgangsstellung des Gassackmoduls, in der die Fahrzeughupe nicht aktiviert ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Gassackmoduls ist die Gehäuseumfangswand zweischalig ausgeführt und weist entsprechend eine Gehäuseinnenschale sowie eine Gehäuseaußenschale auf, wobei sich die Kappenumfangswand zwischen Gehäuseinnenschale und Gehäuseaußenschale erstreckt.
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Die Kappenumfangswand ist in dieser Ausführungsform vorzugsweise radial von der Gehäuseinnenschale beabstandet, um den Reibwiderstand bei der Relativbewegung und damit auch die notwendige Betätigungskraft zum Auslösen der Fahrzeughupe gering zu halten. Die Gehäuseinnenschale dient in diesem Fall hauptsächlich dazu, im zusammengesetzten Zustand des Gassackmoduls einen Aufnahmeraum für das gefaltete Gassackpaket zu begrenzen, sodass der Gassack nicht in Kontakt mit der Kappenumfangswand kommen und folglich auch eine Axialbewegung der Kappenumfangswand nicht behindern kann.
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Das Gassackmodul weist gemäß einer weiteren Ausführungsform ein Federelement auf, welches die Kappenstirnwand und den Gehäuseboden in axialer Richtung voneinander weg in eine Ausgangsstellung des Gassackmoduls beaufschlagt, in der kein Hupensignal ausgelöst wird.
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Hierbei ist am Modulgehäuse oder an der Gehäusekappe bevorzugt ein erstes elektrisches Kontaktelement und ein zweites elektrisches Kontaktelement vorgesehen, wobei das Federelement das erste elektrische Kontaktelement bildet, welches durch eine axiale Verschiebung der Gehäusekappe relativ zum Modulgehäuse elastisch verformbar ist und zur Auslösung eines Hupensignals mit dem zweiten elektrischen Kontaktelement in Berührung kommen kann. Das Federelement übernimmt folglich sowohl die Beaufschlagung und Rückstellung des Gassackmoduls in seine Ausgangsstellung als auch die Funktion eines elektrisch leitfähigen Hupenkontakts. Dies trägt zu einer vorteilhaften Verringerung der Anzahl notwendiger Einzelbauteile bei.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Gassackmoduls ist die Gehäusekappe ein Zweikomponenten-Kunststoffbauteil, wobei die Kappenstirnwand im Wesentlichen aus einem ersten Kunststoffmaterial und die Kappenumfangswand im Wesentlichen aus einem vom ersten Kunststoffmaterial verschiedenen zweiten Kunststoffmaterial hergestellt ist. Auf diese Weise kann mit geringem Aufwand den unterschiedlichen Anforderungen der Kappenstirnwand und Kappenumfangswand Rechnung getragen werden. So ist das erste Kunststoffmaterial insbesondere ein für eine sichtbare Außenoberfläche des Gassackmoduls geeignetes, eher weiches, flexibles und temperaturresistentes Material, wohingegen als zweites Kunststoffmaterial ein eher hartes, glattes und somit reibwertminimiertes Material verwendet wird. Besonders bevorzugt wird die Gehäusekappe als einstückiges Bauteil im Zweikomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt. Alternativ ist aber auch denkbar, dass die Gehäusekappe zweiteilig ausgeführt ist, wobei die Komponenten aus den unterschiedlichen Kunststoffmaterialien separat hergestellt und anschließend miteinander verbunden, insbesondere miteinander verrastet werden.
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Das Modulgehäuse ist in diesem Fall bevorzugt aus dem zweiten Kunststoffmaterial hergestellt. Dies trägt dazu bei, einerseits den Reibwiderstand zwischen Gehäuseumfangswand und Kappenumfangswand sowie andererseits auch die Anzahl der für das Gassackmodul benötigten, unterschiedlichen Materialien gering zu halten.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. In diesen zeigt:
- - 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Gassackmoduls;
- - 2 einen Längsschnitt durch das Gassackmodul gemäß 1 im zusammengesetzten Zustand;
- - 3 einen Querschnitt durch das Gassackmodul gemäß 1 im zusammengesetzten Zustand;
- - 4 eine perspektivische Ansicht des Gassackmoduls gemäß 1 im zusammengesetzten Zustand;
- - 5 eine perspektivische Ansicht einer Gehäusekappe des Gassackmoduls gemäß 1;
- - 6 einen Detailausschnitt eines erfindungsgemäßen Gassackmoduls gemäß einer Ausführungsform;
- - 7 drei schematische Skizzen zur Veranschaulichung der Federbeaufschlagung und Hupkontaktierung des Gassackmoduls gemäß 6;
- - 8 einen Detailausschnitt eines erfindungsgemäßen Gassackmoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform;
- - 9 eine perspektivische Explosionsansicht eines erfindungsgemäßen Gassackmoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform;
- - 10 einen Detailausschnitt des Gassackmoduls gemäß 9;
- - 11 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gassackmoduls gemäß noch einer weiteren Ausführungsform; und
- - 12 eine perspektivische Detailansicht eines Gassackhalteblechs für das Gassackmodul gemäß 11.
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Die 1 bis 4 zeigen ein Gassackmodul 10 für ein Fahrzeuglenkrad, mit einem Modulgehäuse 12, das einen Gehäuseboden 14 und eine mit dem Gehäuseboden 14 einstückig verbundene Gehäuseumfangswand 16 aufweist, einem gefalteten Gassack 18, der im Modulgehäuse 12 aufgenommen ist, sowie einer Gehäusekappe 20, die eine Kappenstirnwand 22 und eine mit der Kappenstirnwand 22 verbundene Kappenumfangswand 24 aufweist, wobei die Kappenstirnwand 22 im eingebauten Zustand des Gassackmoduls 10 einem Insassen oder Fahrzeugsitz zugewandt ist. Gemäß 1 umfasst das Gassackmodul 10 ferner ein Gassackhalteblech 25, welches einen Gassackmund des Gassacks 18 am Modulgehäuse 12 fixiert (siehe 2), ein Montagemittel 26, welches das Gassackmodul 10 am Fahrzeuglenkrad befestigt, sowie einen Gasgenerator 27 zur Befüllung des Gassacks 18 mit Generatorgas.
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Zur Auslösung eines Hupensignals der Fahrzeughupe ist die Gehäusekappe 20 relativ zum Modulgehäuse 12 längs einer Modulachse A begrenzt beweglich, wobei die Gehäusekappe 20 und das Modulgehäuse 12 axial ineinandergesteckt sind und die Gehäuseumfangswand 16 in axialer Richtung eine Linearführung für die Kappenumfangswand 24 bildet (siehe insbesondere 2).
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Die Kappenumfangswand 24 weist gemäß 1 mehrere in Umfangsrichtung verteilte Rastfenster 28 auf während an der Gehäuseumfangswand 16 mehrere in Umfangsrichtung verteilte Rasthaken 30 angeformt sind, wobei die Rasthaken 30 jeweils in ein zugeordnetes Rastfenster 28 eingreifen können, um im zusammengesetzten Zustand des Gassackmoduls 10 gemäß 4 eine Rastverbindung zwischen der Gehäusekappe 20 und dem Modulgehäuse 12 auszubilden. Die Rastverbindung erlaubt eine begrenzte axiale Relativbewegung, wobei die Rasthaken 30 einen axialen Anschlag 32 für die Rastfenster 28 bilden. Dieser Anschlag definiert eine Ausgangsstellung des Gassackmoduls 10, in der die Fahrzeughupe nicht aktiviert ist.
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Anhand des Querschnitts in 3 wird deutlich, dass die Kappenumfangswand 24 in Umfangsrichtung verteilte Kontaktvorsprünge 33 aufweist, die sich in radialer Richtung zur Gehäuseumfangswand 16 hin erstrecken, wobei die Kontaktvorsprünge 33 im vorliegenden Ausführungsbeispiel als axial verlaufende Gleitrippen ausgeführt sind (siehe 5). Auf diese Weise lässt sich die Linearführung besonders reibungsarm durch wenige Linienkontakte zwischen der Gehäusekappe 20 und dem Modulgehäuse 12 realisieren.
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Ferner ist die Gehäuseumfangswand 16 gemäß 3 zweischalig ausgeführt und umfasst dementsprechend eine Gehäuseinnenschale 34 sowie eine Gehäuseaußenschale 36, wobei sich die Kappenumfangswand 24 zwischen der Gehäuseinnenschale 34 und der Gehäuseaußenschale 36 erstreckt.
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Allerdings ist die Kappenumfangswand 24 radial von der Gehäuseinnenschale 34 beabstandet, um die Reibung der Linearführung zu minimieren.
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Die Gehäuseinnenschale 34 begrenzt in diesem Fall einen Aufnahmeraum für den gefalteten Gassack 18, sodass eine Axialbewegung der Kappenumfangswand 24 nicht durch den Gassack 18 behindert wird.
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Die Gehäusekappe 20 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Zweikomponenten-Kunststoffbauteil, bei dem die Kappenstirnwand 22 im Wesentlichen aus einem ersten Kunststoffmaterial und die Kappenumfangswand 24 im Wesentlichen aus einem vom ersten Kunststoffmaterial verschiedenen zweiten Kunststoffmaterial hergestellt ist. Dieses zweite Kunststoffmaterial wird dann bevorzugt auch zur Herstellung des Modulgehäuses 12 verwendet.
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Die 4 zeigt das Gassackmodul 10 im zusammengesetzten Zustand, wobei das Gassackmodul 10 ein Federelement 38 umfasst, welches die Kappenstirnwand 22 und den Gehäuseboden 14 in axialer Richtung voneinander weg in eine Ausgangsstellung des Gassackmoduls 10 beaufschlagt, in der kein Signal der Fahrzeughupe ausgelöst wird.
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Im Allgemeinen ist am Modulgehäuse 12 oder an der Gehäusekappe 20 ein erstes elektrisches Kontaktelement 40 und ein zweites elektrisches Kontaktelement 42 vorgesehen, wobei das Federelement 38 im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit dem ersten elektrischen Kontaktelement 40 identisch ist. Durch eine axiale Verschiebung der Gehäusekappe 20 relativ zum Modulgehäuse 12 wird das Federelement 38 elastisch verformt, bis es mit dem zweiten elektrischen Kontaktelement 42 in Berührung kommt und ein Hupensignal auslöst.
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Die 5 zeigt die Gehäusekappe 20 sowie das als Federelement 38 ausgeführte, erste elektrische Kontaktelement 40 und das zweite elektrische Kontaktelement 42, wobei die Kontaktelemente 40, 42 jeweils ringförmig ausgebildet sind.
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Gemäß einer in 6 dargestellten Ausführungsform des Gassackmoduls 10 können die Kontaktelemente 40, 42 an der Gehäusekappe 20 vormontiert, insbesondere in Rastfortsätze 44 der Kappenstirnwand 22 eingeklippst sein.
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Die Situation nach einer Vormontage der Kontaktelemente 40, 42 an der Gehäusekappe 20 ist in 7a) schematisch veranschaulicht. Dabei ist zumindest das erste elektrische Kontaktelement 40 zwischen zwei benachbarten Rastfortsätzen 44 in axialer Richtung elastisch verformbar.
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Die 7b) zeigt das Gassackmodul 10 in seiner Ausgangsstellung, in der die Gehäusekappe 20 mit dem Modulgehäuse 12 verrastet ist und die Kontaktelemente 40, 42 voneinander beabstandet sind, sodass kein Signal der Fahrzeughupe ausgelöst wird. Die Gehäuseumfangswand 16, konkret deren Gehäuseaußenschale 36, weist an ihrem der Kappenstirnwand 22 zugewandten axialen Ende 46 einen axialen Vorsprung 48 auf, der in der Ausgangsstellung des Gassackmoduls 10 das als Federelement 38 ausgebildete, erste elektrische Kontaktelement 40 elastisch verformt. Das Federelement 38 sorgt somit für eine axiale Vorspannung, durch welche die Kappenstirnwand 22 und der Gehäuseboden 14 in axialer Richtung voneinander weg in die Ausgangsstellung beaufschlagt werden, wobei die Ausgangsstellung durch den axialen Anschlag zwischen den Rastfenstern 28 und den Rasthaken 30 definiert ist (siehe 2).
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Schließlich zeigt die 7c) das Gassackmodul 10 in einer Betätigungsstellung, in der die Gehäusekappe 20 durch eine Betätigungskraft F in axialer Richtung relativ zum Modulgehäuse 12 verschoben wurde, bis die elektrischen Kontaktelemente 40, 42 einander berühren. Dadurch wird ein Hupenstromkreis geschlossen und ein Hupensignal ausgelöst. Sobald die Betätigungskraft F verschwindet, wird das Gassackmodul 10 durch die Federkraft des Federelement 38 wieder in die Ausgangsstellung gemäß 7b) bewegt.
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Gemäß einer alternativen, in 8 dargestellten Ausführungsform des Gassackmoduls 10 können die Kontaktelemente 40, 42 auch im Bereich des Gehäusebodens 14 an der Gehäuseumfangswand 16 des Modulgehäuses 12 vormontiert, insbesondere in (nicht dargestellte) Rastfortsätze des Modulgehäuses 12 eingeklippst sein. Die Verformung des als Federelement 38 ausgeführten, ersten elektrischen Kontaktelements 40 erfolgt hier durch einen axialen Vorsprung an einem von der Kappenstirnwand 22 abgewandten axialen Ende der Kappenumfangswand 24, analog zu dem oben anhand der 7a) bis 7c) erläuterten, allgemeinen Funktionsprinzip.
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Die 9 und 10 zeigen eine weitere Ausführungsform des Gassackmoduls 10, bei der das als Federelement 38 ausgeführte, erste elektrische Kontaktelement 40 auf einer Unterseite des Gehäusebodens 14 angeordnet ist. Dabei entspricht die Unterseite des Gehäusebodens 14 einer von der Kappenstirnwand 22 abgewandten Seite des Gehäusebodens 14.
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Das zweite elektrische Kontaktelement 42 ist an einem von der Kappenstirnwand 22 abgewandten axialen Ende des Modulgehäuses 12 angeordnet und an der Gehäuseumfangswand 16 befestigt.
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Das erste elektrische Kontaktelement 40 ist gemäß 9 ein C-förmiges Blechformteil mit Federfortsätzen 50, die sich radial nach außen erstrecken. Die 10 zeigt einen Detailschnitt des zusammengesetzten Gassackmoduls 10 im Bereich eines solchen radialen Federfortsatzes 50. Dabei wird deutlich, dass der Federfortsatz 50 radial durch eine Ausnehmung 52 der Gehäuseinnenschale 34 ragt und sich axial zwischen das von der Kappenstirnwand 22 abgewandte axiale Ende 54 der Kappenumfangswand 24 und das zweite elektrische Kontaktelement 42 erstreckt.
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Das Gassackmodul 10 befindet sich gemäß 10 in seiner vorgespannten Ausgangsstellung. Hierbei liegt der radiale Federfortsatz 50 am axialen Ende 54 der Kappenumfangswand 24 an und beaufschlagt die Gehäusekappe 20 in axialer Richtung gegen den Anschlag 32, welcher durch die Rasthaken 30 an der Gehäuseaußenschale 36 gebildet ist.
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Eine unverformte, entspannte Position des Federfortsatzes 50 bzw. des als Federelement 38 ausgeführten, ersten elektrischen Kontaktelements 40 ist in 10 gestrichelt angedeutet.
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Wird auf die Gehäusekappe 20 eine axiale Betätigungskraft F aufgebracht, so bewegt die Kappenumfangswand 24 den Federfortsatz 50 des ersten elektrischen Kontaktelements 40 axial in Richtung zum zweiten elektrischen Kontaktelement 42, bis die Kontaktelemente 40, 42 einander berühren und ein Hupensignal ausgelöst wird.
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Die 11 und 12 zeigen noch eine weitere Ausführungsform des Gassackmoduls 10, welche sich von der Ausführungsform gemäß den 9 und 10 jedoch im Wesentlichen nur durch die Befestigung des als Federelement 38 ausgeführten, ersten elektrischen Kontaktelements 40 am Modulgehäuse 12 unterscheidet.
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Anhand der 11 und 12 wird deutlich, dass am Gassackhalteblech 25 mehrere Biegelaschen 56 angeformt sind, die zunächst das als Federdraht ausgeführte Montagemittel 26 am Gassackhalteblech 25 fixieren, sich dann jeweils durch eine Öffnung 58 im Gehäuseboden 14 sowie im ersten elektrischen Kontaktelement 40 erstrecken und schließlich so umgebogen sind, dass sie das erste elektrische Kontaktelement 40 an der Unterseite des Gehäusebodens 14 fixieren. Folglich lässt sich über die Biegelaschen 56 das Gassackhalteblech 25, der über das Gassackhalteblech 25 geklemmte Gassack 18, der über das Gassackhalteblech 25 geklemmte Gasgenerator 27, das Montagemittel 26 und das erste elektrische Kontaktelement 40 am Modulgehäuse 12, insbesondere am Gehäuseboden 14 des Modulgehäuses 12 befestigen, ohne dass zusätzliche Verbindungsmittel nötig sind.
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Um die Verbindungsfestigkeit zu erhöhen, können alternativ oder zusätzlich selbstverständlich weitere Verbindungsmittel zum Einsatz kommen, wie zum Beispiel in den 4 und 9 angedeutete Schrauben 60.
