DE69515774T2 - Vorrichtung zur Verwendung beim Aufblasen eines Luftkissens und Zusammenbauverfahren - Google Patents
Vorrichtung zur Verwendung beim Aufblasen eines Luftkissens und ZusammenbauverfahrenInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verwendung beim Aufblasen einer Fahrzeuginsassenrückhaltevorrichtung, wie beispielsweise eines Airbags, und auf ein Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtung.
- Eine bekannte Vorrichtung zur Verwendung beim Aufblasen einer Fahrzeuginsassenrückhaltevorrichtung, wie beispielsweise eines Airbags, weist einen Behälter auf, der Aufblasströmungsmittel unter Druck enthält. Ein Körper aus zündbarem Material ist innerhalb des Behälters angeordnet. Eine Zündanordnung ist zum Zünden des Körpers aus zündbarem Material betätigbar. Wenn das zündbare Material brennt, erwärmt es das Aufblasströmungsmittel im Behälter, um den Strömungsmitteldruck im Behälter zu erhöhen.
- Typischerweise definiert der Behälter eine im allgemeinen zylindrische Kammer. Die Kammer ist mit Aufblasströmungsmittel unter Druck gefüllt, welches in die Kammer durch einen Durchlaß eingeführt wird. Sobald die Kammer mit Aufblasströmungsmittel bis zu einem gewünschten Druck gefüllt ist, wird der Durchlaß verschlossen. Der Behälter weist eine Berstscheibe auf, die ansprechend auf eine Fahrzeugverzögerung in einem das Auftreten eines Zusammenstoßes anzeigenden Ausmaß zerbrochen wird. Wenn die Berstscheibe gebrochen ist, definiert sie eine Auslaßöffnung, durch welche das Aufblasströmungsmittel aus der Kammer des Behälters in Richtung auf den Airbag zum Aufblasen des Airbags fließt.
- FR-A-2 207 255 offenbart eine Aufblasvorrichtung, die einen Behälter aufweist, der einen Vorrat an nicht toxischen, unter Druck stehendem Gas enthält. Der Behälter weist eine Axialöffnung zur Definition eines Durchlasses auf, durch welchen das Gas aus dem Behälter austreten kann. Ein Stöpsel ist in die Öffnung des Behälters geschraubt zur Bildung eines radial ange ordneten Übergangs zwischen einer Oberfläche des Behälters und einer Oberfläche auf einem Flansch des Stöpsels. Der Übergang bzw. die Grenzfläche ist hermetisch durch Löten oder Hartlöten gedichtet.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Verwendung beim Aufblasen eines Airbags gemäß Anspruch 1 vorgesehen. Die Vorrichtung weist einen Behälter auf, der einen Vorrat an Aufblasströmungsmittel enthält. Der Behälter besitzt eine erste Außenfläche und eine Innenfläche, die zumindest teilweise mit einem Gewinde versehen ist und eine Gewindeöffnung definiert, die sich in den Behälter von der ersten Außenfläche aus erstreckt. Ein Stöpsel bzw. Stopfen besitzt einen Außenumfang, der zumindest teilweise mit einem Gewinde versehen ist. Der Stöpsel wird in die Gewindeöffnung im Behälter geschraubt. Der Außenumfang des Stöpsels weist eine zweite Außenoberfläche benachbart zur ersten Außenoberfläche des Behälters auf. Der Außenumfang des Stöpsels und die Innenoberfläche des Behälters, die die Öffnung definiert, weisen eine Übergang bzw. eine Grenzfläche auf zwischen dem Stöpsel und dem Behälter. Die Grenzfläche erstreckt sich zum Umfang des Behälters zwischen den ersten und zweiten Außenoberflächen. Es sind Mittel zum Blockieren eines Lecks des Aufblasströmungsmittels aus dem Behälter durch die Grenzfläche vorgesehen. Die Blockiermittel weisen (i) einen über der Grenzfläche liegenden Ring und einen darüber liegenden Teil der ersten und zweiten Außenoberflächen und (ii) Mittel zum Sichern des Rings an den ersten und zweiten Außenoberflächen auf.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Verwendung beim Aufblasen eines Airbags gemäß Anspruch 8 den Schritt des Vorsehens eines Behälters mit einer ersten Außenoberfläche und einer inneren bzw. internen Gewindeöffnung auf, die sich in dem Behälter von der ersten Außenoberfläche aus erstreckt. Das Verfähren weist ebenso den Schritt des Schraubens eines Stöp sels mit einem Außenumfang auf, der zumindest teilweise mit einem Gewinde versehen ist, und zwar in die interne Gewindeöffnung im Behälter. Der Außenumfang des Stöpsels weist eine zweite Außenoberfläche benachbart zur ersten Außenoberfläche des Behälters auf. Das Schrauben des Stöpsels in die interne Gewindeöffnung im Behälter erzeugt eine Grenzfläche zwischen dem Stöpsel und dem Behälter. Die Grenzfläche erstreckt sich zum Umfang des Behälters zwischen den ersten und zweiten Außenoberflächen. Das Verfahren weist ferner die Schritte der Positionierung eines Rings auf, so daß dieser über der Grenzfläche und über Teilen der ersten und zweiten Außenoberflächen liegt, und das Sichern des Rings an den ersten und zweiten Außenoberflächen, um ein Leck des Aufblasströmungsmittels aus dem Behälter durch die Grenzfläche zu blockieren.
- Das vorangegangene und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden sich dem Fachmann, auf dessen Gebiet sich die vorliegende Erfindung bezieht, bei der Betrachtung der folgenden Beschreibung der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen verdeutlichen, wobei folgendes gezeigt ist:
- Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer Aufblasvorrichtungsanordnung, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut und zusammengefügt ist;
- Fig. 2 ist eine Drauf- bzw. Rückansicht eines Stöpsels, der in der Aufblasvorrichtungsanordnung der Fig. 1 verwendet wird;
- Fig. 3 ist eine Schnittansicht ungefähr entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 genommen;
- Fig. 4 ist eine Schnittansicht ungefähr entlang der Linie 4-4 in Fig. 2 genommen;
- Fig. 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Fig. 1 und zeigt die Aufblasvorrichtungsanordnung in einem nicht betätigtem Zustand;
- Fig. 6 ist eine Ansicht ähnlich zur Fig. 5, zeigt jedoch die Aufblasvorrichtungsanordnung in einem betätigtem Zustand.
- Eine Aufblasvorrichtungsanordnung 10, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, ist schematisch in Fig. 1 gezeigt. Die Aufblasvorrichtungsanordnung 10 liefert Aufblasströmungsmittel zum Aufblasen einer aufblasbaren Fahrzeuginsassenrückhaltevorrichtung, die im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den Zeichnungen gezeigt ist ein Airbag 12 ist. Die Aufblasvorrichtunganordnung 10 besitzt einen nicht betätigten Zustand, wie er in den Fig. 1 und 5 gezeigt ist, in welchen der Airbag 12 sich in einem gefalteten Lagerzustand befindet. Die Aufblasvorrichtungsanordnung 10 besitzt ebenso einen betätigten Zustand, wie er in Fig. 6 gezeigt ist, in welchem der Airbag 12 sich in einem aufgeblasenem Zustand befindet. Die Aufblasvorrichtungsanordnung 10 wird ansprechend auf eine Fahrzeugverzögerung von zumindest einem vorbestimmten Ausmaß betätigt, welches das Auftreten eines Fahrzeugzusammenstoßes anzeigt. Der Airbag 12 wird dann aus dem gefalteten Lagerzustand in den aufgeblasenen Zustand aufgeblasen, in welchen er die Bewegung eines Fahrzeuginsassen zurückhält und den Insassen gegen ein kraftvolles Aufschlagen auf Teile des Fahrzeugs schützt.
- Die Aufblasvorrichtungsanordnung 10 weist ein Behälterglied 15 und eine Betätigungsanordnung 16 auf. Das Behälterglied 15 definiert ein Gefäß mit einer Kammer zum Halten von unter Druck stehendem Aufblasströmungsmittel. Vorzugsweise ist das Behälterglied 15 aus 6061-T6- Aluminiummaterial gefertigt.
- Das Behälterglied 15 und die Betätigungsanordnung 16 definiert zusammen eine abgedichtete Speicherkammer 18 für die Aufnahme von Aufblasströmungsmittel, wie beipielsweise Gas, zum Aufblasen des Airbags 12. Die Betätigungsanordnung 16 öffnet die gedichtete Speicherkammer 18 zur Freigabe des Aufblasströmungsmittel aus der Speicherkammer 18 beim Auftre ten einer Fahrzeugverzögerung von zumindest einer vorbestimmten, das Auftreten einer Fahrzeugkollission anzeigenden Größe.
- Das Behälterglied 15 besitzt einen zylindrischen Seitenwandteil 20, einen Halswandteil 22 und einen Endwandteil 24. Der zylindrische Seitenwandteil 20 ist bezüglich einer Achse 61 zentriert und umgibt diese. Der Halswandteil 22 des Behälterglieds 15 besitzt eine Innenoberfläche 26, von der zumindest ein Teil mit einem Gewinde versehen ist. Die Innenoberfläche 26 definiert eine Öffnung am Halswandteil 22. Der Halswandteil 22 des Behälterglieds 15 besitzt ebenso eine erste ringförmige Oberfläche 17 (Fig. 5), die sich radial nach Außen relativ zur Achse 61 und quer zur Innenoberfläche 26 erstreckt, und eine zweite ringförmige Oberfläche 19 (Fig. 5), die sich parallel zur ersten ringförmigen Oberfläche 17 erstreckt und entlang der Achse 61 von dieser beabstandet ist.
- Das Aufblasströmungsmittel in der Speicherkammer 18 weist bevorzugterweise eine brennbare Mischung aus Gasen auf. Die brennbare Mischung aus Gasen in der Speicherkammer 18 weist ein Primärgas auf, das den Großteil des Gases zum Aufblasen des Airbags 12 aufweist, und ein verbrennbares Gas, das, wenn es gezündet ist, das Primärgas erhitzt. Die Mischung aus Gasen ist in einem homogenen gasförmigen Zustand. Das Primärgas weist bevorzugterweise ein oxidierendes Gas auf, um die Verbrennung des verbrennbaren Gases zu Unterstützen, und ein Inertgas, um den Airbag 12 aufzublasen. Das Primärgas kann Luft oder ein Mischung aus Luft und einem Inertgas aufweisen. Das Inertgas kann Stickstoff, Argon oder eine Mischung aus Stickstoff und Argon sein.
- Bevorzugterweise ist das Primärgas Luft und das oxidierende Gas ist Sauerstoff in der Luft. Das verbrennbare Gas kann Wasserstoff, Methan oder eine Mischung aus Wasserstoff und Methan sein. Bevorzugterweise ist das brennbare Gas Wasserstoff. Eine typische Zusammensetzung der Mischung aus Gasen ist ungefähr 12 Volumenprozent Wasserstoff und 88 Volumenprozent Luft. Die Gasmischung ist in der Speicherkammer 18 bei einem Druck von ungefähr 2500 psi gespeichert, könnte jedoch in der Speicherkammer 18 bei einem unterschiedlichen Druck gespeichert sein.
- Bezugnehmend auf die Fig. 1-5 weist die Betätigungsanordnung 16 ein Stöpselglied 40 auf, das vorzugsweise aus 6061-T6-Aluminiummaterial gefertigt ist. Das Stöpselglied 40 besitzt einen rohrförmigen Seitenwandteil 44, der bezüglich der Achse 61 zentriert ist und diese umgibt. Ein kreisförmiger Abschlußwandteil 46 erstreckt sich quer zur Achse 61 an einem Ende des Seitenwandteils 44. Ein rohrförmiger Lippenteil 47 ragt axial vom anderen Ende des Seitenwandteils 44 weg. Der Seitenwandteil 44 und der Abschlußwandteil 46 definieren eine Kammer im Stöpselglied 40. Der Lippenteil 47 des Stöpselglieds 40 besitzt eine ringförmige Innenoberfläche 48 (Fig. 3), die einen Mitteldurchlaß durch den Lippenteil 47 definiert, der in Verbindung steht mit der Kammer im Stöpselglied 40 und dem Äußeren des Stöpselglieds 40. Eine Vielzahl von Gasströmungsöffnungen 50 (Fig. 1, 3 und 5) erstrecken sich radial durch den Seitenwandteil 44 des Stöpselglieds 40 und sind mit der Kammer im Stöpselglied 40 verbunden.
- Der Abschlußwandteil 46 des Stöpselglieds 40 weist einen vordefinierten, zentralen, wegbrechenden Teil 48 auf und einen ringförmigen Randteil 60, die beide bezüglich der Achse 61 zentriert sind. Wie am besten in Fig. 5 gezeigt, besitzt der Randteil 60 eine Außenseitenoberfläche 62 und eine Innenseitenoberfläche 64. Eine ringförmige V-förmige Nut 65 umschreibt den wegbrechenden Teil 58. Der wegbrechende Teil 58 besitzt eine Außenseitenoberfläche 66 und einen Innenseitenoberfläche 68. Die Nut 65 ist durch konvergierende Oberflächen definiert und sieht eine Soll-Bruchstelle im Material des Abschlußwandteils 46 vor, die den wegbrechenden Teil 58 mit dem Randteil 60 verbindet. Der Übergang bzw. die Verbindung der Nut 65 definiert somit eine ringförmige Begrenzung an welcher der wegbrechende Teil 58 des Abschlußwandteils 46 weg vom Randteil 60 brechen kann.
- Wie am besten in den Fig. 3 und 4 gezeigt, weist der Seitenwandteil 44 des Stöpselglieds 40 eine ringförmige Außenoberfläche 45 mit Gewinde auf, die sich vom Abschlußwandteil 46 in Richtung auf den Lippenteil 47 erstreckt. Am Ende der Gewindeoberfläche 45 am weitesten entfernt vom Abschlußwandteil 46 ragt ein ringförmiger Flanschteil 49 radial weg vom Außenumfang des Seitenwandteils 44. Die Gewindeoberfläche 45 auf dem Seitenwandteil 44 des Stöpselglieds 40 steht in Eingriff mit dem Gewindeteil der Innenoberfläche 26 auf dem Halswandteil 22 des Behälterglieds 15, wenn das Stöpselglied 40 in das Behälterglied 15 geschraubt ist. Der Flanschteil 49 besitzt eine ringförmige, sich radial erstreckende Oberfläche 51, die bündig mit der zweiten ringförmigen Oberfläche 19 auf dem Halswandteil 22 des Behälterglieds 14 ausgerichtet ist, wenn das Stöpselglied 40 völlig in das Behälterglied 15 eingeschraubt ist, wie in den Fig. 1 und 5 gezeigt.
- Wenn das Stöpselglied 40 und das Behälterglied 15 zusammengefügt sind, wird eine Grenzfläche bzw. ein Übergang 11 zwischen dem Stöpel 40 und dem Behälterglied 15 durch die aneinanderstoßenden Oberflächen des Stöpselgliedes 40 und des Behältergliedes 15 definiert. Die aneinanderstoßenden Oberflächen weisen die Gewindeoberfläche 45 des Stöpselglieds 40 und dem Gewindeteil der Innenoberfläche 26 des Behältergliedes 15 auf. Die Grenzfläche 11 erstreckt sich zum Umfang des Stöpselgliedes 40 und des Behältergliedes 15 an der Verbindung der Oberfläche 51 und der zweiten, ringförmigen Oberfläche 19, was als Stelle 13 in Fig. 5 bezeichnet ist.
- Wie am besten in Fig. 5 gezeigt, ist ein Schweißring 30 benachbart zur ringförmigen Oberfläche 51 auf dem Flanschteil 49 des Stöpselglieds 40 und der zweiten, ringförmigen Oberfläche 19 auf dem Halswandteil 22 des Behälterglieds 15 angeordnet. Der Schweißring 30 ist vorzugsweise aus 6061- T6-Aluminiummaterial gefertigt. Der Schweißring 30 liegt über der Grenzfläche 11 an der Stelle 13, wo sie sich zum Umfang des Stöpselglieds 40 und des Behälterglieds 15 erstreckt. Der Schweißring 30 liegt ebenso über der ringförmigen Endoberfläche 51 des Stöpselglieds 40 und der zweiten, ringförmigen Oberfläche 19 des Behälterglieds 15. Der Schweißring 30 wird reibungsverschweißt an die ringförmige Endoberfläche 51 und die zweite, ring förmige Oberfläche 19, um eine hermetische Dichtung zwischen dem Behälterglied 15 und dem Stöpselglied 40 vorzusehen.
- Für die Reibungsschweißung des Schweißrings 30 an das Behälterglied 15 und das Stöpselglied 40 wird der Schweißring 30 auf eine Spindel (nicht gezeigt) montiert und an der Spindel unter Verwendung einer Hülse bzw. einer Spannzangenhülse (ebenso nicht gezeigt) gesichert. Die Spindel wird mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 6000 Umdrehungen pro Minute gedreht und in eine Richtung entlang der Achse 61 zu Bewegung einer flachen, ringförmigen Oberfläche 31 des Schweißrings 30 in Eingriff mit der ringförmigen Endoberfläche 51 und der zweiten, ringförmigen Oberfläche 19 bewegt. Das Ausmaß des Druckes, mit welchem die Oberfläche 31 des Schweißrings 30 gegen die Oberflächen 19, 51 gedrückt wird, hängt von der tatsächlichen Fläche der Oberfläche 31 und dem besonderen Schweißring 30 ab.
- Wenn die Oberfläche 31 auf dem Schweißring 30 mit den Oberflächen 19, 51 in Eingriff kommt, erhitzt sich das Material der Oberfläche 31, das Material der Oberfläche 19 und das Material der Oberfläche 51 bis zu einem plastischem Zustand. Das erhitzte Material der Oberfläche 19 und das erhitzte Material der Oberfläche 51 fließen in das Material der Oberfläche 31 und ineinander, um ein Schweißband 55 zu bilden. Zur gleichen Zeit, zu der das Schweißband 55 gebildet wird, formt sich ein gewellter Grad 63 um den Umfang des Schweißbands 55 herum, wie etwas übertrieben in Fig. 5 gezeigt.
- Nachdem das Schweißband 55 und der gewellte Grad 63 gebildet sind, wird die Spindel weg vom Schweißring 30 bewegt. Dem Schweißband 55 und dem gewellten Grad 63 wird erlaubt sich abzukühlen, um eine Schweißverbindung vorzusehen, die den Schweißring 30, das Behälterglied 15 und das Stöpselglied 40 aneinander sichert. Die Schweißverbindung bildet einen kontinuierlichen Ring um den Umfang des Stöpselglieds 40 herum und sieht eine hermetische Dichtung zwischen dem Stöpselglied 40 und dem Behälterglied 15 vor.
- Bezugnehmend auf die Fig. 2 und 4 besitzt das Stöpselglied 40 erste und zweite innere Durchlässe 190, 192, die sich durch den Seitenwandteil 44 des Stöpselglieds 40 im allgemeinen parallel zur Achse 61 erstrecken. Der zweite innere Durchlaß 192 ist koaxial mit dem ersten inneren Durchlaß 190, besitzt jedoch einen Durchmesser, der größer ist als der Durchmesser des ersten inneren Durchlasses 190. Der zweite innere Durchlaß 192 ist mit der Speicherkammer 18 verbunden. Der erste innere Durchlaß 190 ist mit einem Fülloch 194 verbunden, das sich radial nach außen öffnet und mit dem äußeren des Stöpselglieds 40 verbunden ist.
- Eine Kugelrückschlagventilanordnung 196 mit einer Kugel 195 ist im zweiten inneren Durchlaß 192 am Ende des zweiten inneren Durchlasses 192 benachbart zum ersten inneren Durchlaß 190 angeordnet, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Kugelrückschlagventilanordnung 196 weist ferner ein Plattglied 175 auf, das im zentralen Bereich des zweiten inneren Durchlasses 192 angeordnet ist. Das Plattglied 175 ist preßgepaßt in den zweiten inneren Durchlaß 192 und steht in Eingriff mit der inneren Umfangsoberfläche 191 des Stöpsels 40, die den zweiten inneren Durchlaß 192 definiert.
- Nachdem die Schweißverbindung gebildet ist und der Schweißring 30, das Behälterglied 15 und das Stöpselglied 40 aneinander gesichert sind, wird eine Quelle für unter Druck stehendes Aufblasströmungsmittel (nicht gezeigt) mit dem Fülloch 194 verbunden und unter Druck stehendes Aufblasströmungsmittel wird durch das Fülloch 194 in den ersten inneren Durchlaß 190 eingeführt. Der Druck des unter Druck stehenden Aufblasströmungsmittels im ersten inneren Durchlaß 190 bewirkt, das sich die Kugel 195 der Kugelrückschlagventilanordnung 196 aus ihrer Position benachbart zum ersten inneren Durchlaß 190 in Richtung nach rechts, wie in Fig. 4 gesehen, bewegt. Die Kugel 195 fährt mit der Bewegung nach rechts fort, bis sie in Eingriff kommt mit dem Blattglied 175. Wenn sich die Kugel 195 weg von der Position benachbart zum ersten inneren Durchlaß 190 bewegt, strömt das unter Druck stehende Aufblasströmungsmittel im ersten inneren Durchlaß 190 durch den zweiten inneren Durchlaß 192 um die Kugel 195 herum und am Blattglied 175 vorbei in die Kammer 18.
- Nachdem die Kammer 18 mit unter Druck stehendem Aufblasströmungsmittel gefüllt ist, wird die Quelle für unter Druck stehendes Aufblasströmungsmittel vom Fülloch 194 entfernt. Der Druck des Aufblasströmungsmittels in der Kammer 18 bewirkt, das sich die Kugel 195 der Kugelrückschlagventilanordnung 196 zurück in Richtung nach links, wie in Fig. 4 gesehen, bewegt. Die Kugel 195 fährt mit der Bewegung nach links fort, bis sie dichtend in Eingriff kommt mit einer sich verjüngenden Umfangsoberfläche zwischen den ersten und zweiten inneren Durchlässen 190, 192.
- Der Druck des Aufblasströmungsmittels in der Kammer ist daher im zweiten inneren Durchlaß 192 ausreichend, um die Kugel 195 im dichtenden Eingriff mit der sich verjüngenden Umfangsoberfläche zwischen den ersten und zweiten inneren Durchlässen 190, 192 zu halten. Das unter Druck stehende Aufblasströmungsmittel in der Kammer 18 wird daher davon abgehalten, durch die ersten und zweiten Durchlässe 190, 192 zurück zu fließen und aus dem Fülloch 194 heraus zu fließen. Das Fülloch 194 wir dann durch Reibschweißung eines Abschlußglieds an eine flache Oberfläche des Stöpselglieds 40 gedichtet, die das Fülloch 194 umgibt.
- Wenn die Speicherkammer 18 mit einer Mischung aus Gasen wie zuvor beschrieben gefüllt ist, wirkt der Druck der gespeicherten Gasmischung axial nach außen gegen die Außenseitenoberfläche 66 des wegbrechendes Teils 58 des Abschlußwandteils 46. Der Umgebungsluftdruck wirkt gleichzeitig axial nach innen gegen die Innenseitenoberfläche 68 des wegbrechenden Teils 58. Im Ergebnis wird der wegbrechende Teil 58 einem Gasdruckunterschied zwischen dem Druck der gespeicherten Gasmischung und dem Umgebungsluftdruck ausgesetzt. Da der Druck der gespeicherten Gasmischung höher ist als der Umgebungsluftdruck, ergibt sich aus dem Gasdruckunterschied eine Druckkraft, die den wegbrechenden Teil 58 axial nach außen zwingt. Das Material des Abschlußwandteils 46, das die Soll-Bruchstelle aufweist, den wegbrechenden Teil 58 mit dem Randteil 60 verbindet, ist. so ausgelegt, das es unter der Beanspruchung reißt bzw. bricht, die durch eine Druckkraft induziert wird, die axial nach außen wirkt, wenn die Druckkraft einen vorbestimmten erhöhten Pegel erreicht.
- Nachdem die Kammer 18 mit Aufblasströmungsmittel gefüllt ist, wird ein Betätigungsgehäuse 70 in das Stöpselglied 40 plaziert, so daß das Betätigungsgehäuse 70 im Stöpselglied 40 getragen ist. Das Betätigungsgehäuse 70 ist ein Rohrglied, das bezüglich der Achse 61 zentriert ist. Wie in den Fig. 1 und 5 gezeigt ist, wird das Betätigungsgehäuse 70 eng durch die Öffnung aufgenommen, die durch den wegragenden Lippenteil 47 des Stöpselglieds 40 definiert ist. Eine Schweißung 71 blockiert ein Leck des Gases zwischen dem vorragenden Lippenteil 47 des Stöpselglieds 40 und einem Flansch 72 auf dem Betätigungsgehäuse 70.
- Das Betätigungs- bzw. Betätigergehäuse 70 besitzt einen Basisteil 73 und einen Führungsteil 74. Der Basisteil 73 weist den Flansch 72 auf und besitzt eine mit Gewinde versehene Innenoberfläche 75, die ein zylindrisches Basisabteil bzw. einen Basisraum 76 definiert. Der Führungsteil 74 besitzt eine ringförmige Endoberfläche 78 und eine glatte zylindrische Innenoberfläche 79. Die ringförmige Endoberfläche 78 definiert eine kreisförmige Öffnung 80. Die zylindrische Innenoberfläche 79 definiert einen Führungsdurchlaß 82, der sich axial durch den Führungsteil 74 vom Basisabteil 76 zur Öffnung 80 erstreckt. Ein geeignetes Stück eines Bandes 83 ist anhaftend mit der ringförmigen Endoberfläche 78 zur Abdeckung und Dichtung der Öffnung 80 verbunden.
- Wie weiter in Fig. 5 gezeigt ist, ist ein Zünder 90 innerhalb des Betätigergehäuses 70 getragen. Der Zünder 90 besitzt ein zylindrisches Gehäuse 92. Das Gehäuse 92 besitzt eine mit Gewinde versehene Außenoberfläche 94 und besitzt eine ringförmige Vorderendoberfläche 96, die eine Öffnung am Vorderende des Zünders 90 definiert. Ein Paar von elektrisch leitenden Stiften 98 erstrecken sich in das Gehäuse 92. Das Gehäuse 92 enthält eine py rotechnische Ladung 100 in einer Umhüllung 102, die hermetisch gedichtet ist. Die pyrotechnische Ladung 100 wird beim Durchgang von elektrischem Strom durch den Zünder 90 zwischen den Stiften 98 gezündet. Die pyrotechnische Ladung 100 ist bevorzugterweise ZrKClO&sub4;, jedoch kann jedwedes bekannte pyrotechnische Ladungsmaterial im Zünder 90 verwendet werden. Wenn die pyrotechnische Ladung 100 im Zünder 90 gezündet wird, erzeugt sie Verbrennungsprodukte, die die Umhüllung 102 zur Öffnung der hermetischen Dichtung und zum Austreten durch die Öffnung an der Vorderendoberfläche 96 des Zünders 90 reißt.
- Das Gehäuse 92 ist in das Basisabteil 76 des Betätigergehäuses 70 mit der Öffnung an der Vorderendoberfläche 96 zum Führungsdurchlaß 82 hinweisend eingeschraubt. Die Gewindeoberflächen 75, 94 stehen miteinander im engen Eingriff und dicht genug, um ein Leck des Gases zwischen den Gewindeoberflächen 75, 94 zu Blockieren. Alternativ könnte eine Schweißung oder eine Dichtung zum Dichten und Halten des Zünders 90 an seinem Platz vorgesehen sein. Der Zünder 90 wird somit durch das Betätigergehäuse 70 in einer Position getragen, um die Verbrennungsprodukte aus der pyrotechnischen Ladung 100 in den Führungsdurchlaß 82 in eine sich entlang der Achse 61 erstreckende Richtung zu lenken.
- Ebenso, wie in Fig. 5 gezeigt, weist die Betätigeranordnung 16 ferner einen bewegbaren Behälter 104 in der Form eines Projektilglieds auf. Der bewegbare Behälter 104 besitzt eine zylindrische Außenseitenoberfläche 110, eine ringförmige Rückendoberfläche 112 und eine konische Vorderendoberfläche 114. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den Zeichnungen gezeigt ist, besitzt die zylindrische Außenseitenoberfläche 110 des bewegbaren Behälters 104 einen Durchmesser von 0,15 Zoll. Die konische Vorderendoberfläche 140 erstreckt sich weg von der zylindrischen Außenseitenoberfläche 110 zur Bildung eines zulaufenden Spitzenteils 115 des bewegbaren Behälters 104.
- Der bewegbare Behälter 104 besitzt ferner eine zylindrische Innenoberfläche 116 und eine kreisförmige Innenoberfläche 118. Die Innenoberflächen 116 und 118 sind koaxial zur Außenseitenoberfläche 110 und definieren zusammen ein Abteil bzw. einen Raum 120 innerhalb des bewegbaren Behälters 104. Das Abteil 120 hat eine zylindrische Form mit einem offenen Ende an der ringförmigen Rückendoberfläche 112 und einem geschlossenem Ende an der kreisförmigen Innenoberfläche 118.
- Ein zündbares Material 122 ist im Abteil 120 im bewegbaren Behälter 104 enthalten. Das zündbare Material 122 ist bevorzugterweise BKNO&sub3;, es können jedoch, wie bei der pyrotechnischen Ladung 100, andere Materialien als Alternative verwendet werden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in den Zeichnungen gezeigt ist, füllt das zündbare Material 122 das Abteil 120 und besitzt eine Oberfläche 124, die sich über das offene Ende des Abteils 120 hin erstreckt. Das zündbare Material 122 (gleich zum zündbarem Material 100) wird vorzugsweise gegen Umgebungszustände, wie beispielsweise Feuchtigkeit geschützt. Solch ein Schutz könnte durch eine Kappe oder ein Abdeckung in der Form einer Schale oder möglicherweise einer Wachsbeschichtung erreicht werden (keine von diesen ist in den Zeichnungen gezeigt), die die Oberfläche 124 am offenen Ende des Abteils 120 abdecken.
- Wenn sich die Aufblasvorrichtungsanordnung 10 im nicht betätigten Zustand befindet, wie in den Fig. 1 und 5 gezeigt, ist der bewegbare Behälter 104 innerhalb des Betätigergehäuses 70 angeordnet. Insbesondere besitzt der bewegbare Behälter 104 eine nicht betätigte Position, in welcher er eng koaxial innerhalb des Führungsdurchlasses 82 im Führungsteil 74 des Betätigergehäuses 70 aufgenommen ist. Wenn der bewegbare Behälter 104 in seiner nicht betätigten Position angeordnet ist, ist die zylindrische Außenseitenoberfläche 110 des bewegbaren Behälters 104 eng gegen die zylindrische Innenoberfläche 79 des Führungsteils 74 mit einer lösbaren Reibungspassung aufgenommen. Die Reibungspassung kann durch eine Falzung bzw. eine Crimpung im Führungsteil 74 des Betätigergehäuses 70 ergänzt wer den, oder durch einen Scherstift bzw. Scherbolzen oder ähnliches. Zusätzlich weist die Oberfläche 124 des zündbarem Materials 122 axial in Richtung auf die Öffnung in der Vorderendoberfläche 96 des Zünders 90 hin.
- Die Betätigeranordnung 16 weist ferner eine elektrische Schaltung 150 auf. Die elektrische Schaltung 150 weist eine Leistungsquelle 152 auf, die vorzugsweise die Fahrzeugbatterie und/oder ein Kondensator ist, und einen normalerweise offenen Schalter 154. Der Schalter 154 ist vorzugsweise Teil eines Fahrzeugverzögerungssensors 156. Der Verzögerungssensor 156 fühlt eine Fahrzeugverzögerung von zumindest einem vorbestimmten Ausmaß ab, was anzeigend für einen Zusammenstoß ist, und schließt den Schalter 154 ansprechend auf eine solche Fahrzeugverzögerung. Solch ein Verzögerungssensor ist in der Technik bekannt. Die elektrische Schaltung bzw. der elektrisch eKreis 150 erstreckt sich durch den Zünder 90 zwischen den Stiften 98 und betätigt den Zünder 90, wenn der Schalter 154 geschlossen ist.
- Wenn das Fahrzeug eine Verzögerung von zumindest einem vorbestimmten Ausmaß erfährt, das anzeigend für einen Zusammenstoß ist, fühlt der Verzögerungssensor 156 das Auftreten einer solchen Fahrzeugverzögerung ab und schließt den Schalter 154. Wenn sich der Schalter 154 schließt, geht elektrischer Strom durch den Zünder 90 zwischen den Stiften 98 hindurch. Die pyrotechnische Ladung 100 im Zünder 90 wird dann gezündet und erzeugt Verbrennungsprodukte, die die Umhüllung 102 reißen und aus dem Zünder 90 austreten. Die aus dem Zünder 90 austretenden Verbrennungsprodukte bewegen sich im Raum 160 (Fig. 5) im Führungsdurchlaß 82 zwischen dem Zünder 90 und dem bewegbaren Behälter 104 und bewegen sich axial über den Raum 160 zum bewegbaren Behälter 104. Wenn die Verbrennungsprodukte des Zünders 90 den bewegbaren Behälter 104 erreichen, zünden sie das zündbare Material 122 im Abteil 120 an der Oberfläche 124. Das zündbare Material 122 erzeugt dann Verbrennungsprodukte, die vom offenen Ende des Abteils 120 aus emittiert werden und in den Raum 160 gelenkt werden. Jeglicher Umgebungsschutz über die Oberfläche 124 wird zerstört.
- Wenn die pyrotechnische Ladung 100 und das zündbare Material 122 brennen, sind die Verbrennungsprodukte anfänglich im Raum 160 zwischen dem Zünder 90 und dem bewegbaren Behälter 104 enthalten. Die gasförmigen Komponenten der Verbrennungsprodukte im Raum 160 erhöhen den Druck während die pyrotechnische Ladung 100 und das zündbare Material 122 brennen. Der Zünder 90 wird sicher im Basisabteil 76 durch die im Eingriff stehenden Gewinde gehalten. Jedoch ist der bewegbare Behälter 104 lösbar im Führungsdurchlaß 82 durch die Reibungspassung gehalten.
- Wenn der ansteigende Gasdruck im Raum 160 einen vorbestimmten erhöhten Pegel erreicht, wird die Kraft des Gasdrucks, die axial gegen den bewegbaren Behälter 104 wirkt, groß genug, um die Reibungspassung zu überwinden. Die Kraft des Gasdrucks treibt dann den bewegbaren Behälter 104 nach außen bezüglich des Führungsdurchlasses 82 von seiner nicht betätigten Position in Richtung auf die Öffnung 80, und zwar mit einer hohen Geschwindigkeit. Der bewegbare Behälter 104 weist eine Masse auf, die einen Betrag an kinetischer Energie hat, wenn der bewegbare Behälter 104 bei hoher Geschwindigkeit vorangetrieben wird. Die kinetische Energie des bewegbaren Behälters 104 ist ausreichend, um zu ermöglichen, das der bewegbare Behälter 104 durch das Band 83 hindurch bricht und sich nach außen durch die Öffnung 80 in Richtung auf den Abschlußwandteil 46 hin bewegt.
- Die kinetische Energie des bewegbaren Behälters 104 ist ferner ausreichend, um zu ermöglichen, das der bewegbare Behälter 104 in einen Teil 170 (Fig. 6) des wegbrechenden Teils 58 des Abschlußwandteils 46 eindringt und diesen trennt, um so ein erstes Loch 184 durch den wegbrechenden Teil 58 zu bilden. Es ist am bevorzugtesten, daß die kinetische Energie des bewegbaren Behälters 104 groß genug ist, so daß der bewegbare Behälter 104 den Teil 170 vom wegbrechenden Teil 58 weg schert, so daß das erste Loch 184 in einer kreisförmigen Form mit einem Durchmesser im wesentlichen gleich zum Durchmesser der zylindrischen Außenoberfläche 110 des bewegbaren Behälters 104 gerissen wird.
- Das erste Loch 184 ist eine erste Zumeßöffnung, durch welche die Mischung aus Gasen in der Speicherkammer 18 die Speicherkammer 18 verläßt. Die Strömungsfläche der ersten Zumeßöffnung 184 besitzt einen vorbestimmten Wert, der im wesentlichen gleich zur Querschnittsfläche des bewegbaren Behälters 104 ist, was im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung 0,018 Quadratzoll ist. Die Mischung aus Gasen wird durch die heißen Verbrennungsprodukte gezündet, die durch die Betätigeranordnung 16 erzeugt werden, verbrennt und strömt nach außen durch die erste Zumeßöffnung 184 und weiter durch das Stöpselglied 40 zu den Gasströmungsöffnungen 50. Ein Diffuser 176 (Fig. 1) mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen 178 lenkt dann das Gas für eine Strömung durch die Gasströmungsöffnungen 50 zum Airbag 12. Eine Schweißung 179 zwischen dem Diffuser 176 und dem Stöpselglied 40 blockiert ein Leck des Gases, das durch den Diffuser 176 fließt. Eine weitere Schweißung 177 zwischen dem Diffuser 176 und dem Behälterglied 15 blockiert ebenso ein Leck des Gases, das durch den Diffuser 176 fließt.
- Nachdem der bewegbare Behälter 104 die erste Zumeßöffnung 184 durch den wegbrechenden Teil 58 des Abschlußwandteils 46 gerissen hat, fährt der bewegbare Behälter 104 mit der Bewegung nach rechts fort, wie in den Zeichnungen gesehen, und zwar in die Speicherkammer 18 hinein. Der bewegbare Behälter 104 trägt somit das zündbare Material 122 sowie den abgetrennten Teil 170 des wegbrechenden Teils 58 in die Mischung aus Gasen in der Speicherkammer 18 während das zündbare Material 122 brennt. Die durch das zündbare Material 122 erzeugten Verbrennungsprodukte weisen Wärme bzw. Hitze, heiße Teilchen und heiße Gase auf. Diese Verbrennungsprodukte werden fortwährend aus dem Abteil 120 im bewegbaren Behälter 104 emittiert während sich der bewegbare Behälter 104 durch die Mischung aus Gasen bewegt. Die Verbrennungsprodukte werden in der Mischung aus Gasen ausreichend verteilt, um weiter das brennbare Gas in der Mischung schnell über die gesamte Speicherkammer 18 hinweg zu zünden.
- Der bewegbare Behälter 104 wird vorzugsweise durch die Speicherkammer. 18 entlang der Achse 61 vom Abschlußwandteil 46 bis nahe zum Bodenwandteil 24 des Behälterglieds 15 vorangetrieben. Das zündbare Material 122 spuckt vorzugsweise weiter die Verbrennungsprodukte in die Mischung aus Gasen aus, bis der bewegbare Behälter 104 das hintere bzw. ferne Ende der Speicherkammer 18 erreicht. Ein optionaler Schirm (nicht gezeigt) kann innerhalb der Speicherkammer 18 benachbart zum Bodenwandteil 24 des Behälterglieds 15 enthalten sein. Der Schirm würde durch den bewegbaren Behälter 104 durchlöchert werden und den bewegbaren Behälter 104 am fernen Ende der Speicherkammer 18 einfangen. Der Schirm würde ebenso den abgetrennten Teil 170 des wegbrechenden Teils 58 des Abschlußwandteils 46 einfangen, der durch den bewegbaren Behälter 104 getragen wird.
- Wenn das brennbare Gas brennt, während es aus der Speicherkammer 18 austritt, erzeugt es Wärme und gasförmige Verbrennungsprodukte, die die Temperatur und den Druck der Gasmischung erhöhen. Beispielsweise wurde in einer Testvorrichtung einschließlich eines Druckgefäßes mit einer Speicherkammer ähnlich zur Speicherkammer 18 der Druck der Gasmischung von einem anfänglichen Speicherdruck von ungefähr 2000 bis 2500 psi auf einen erhöhten Druck von ungefähr 4500 bis 5500 psi erhöht.
- Obwohl die Gasmischung bereits mit der Verbrennung beginnt und aus der Speicherkammer 18 durch die erste Zumeßöffnung 184 strömt, während der Druck innerhalb der Speicherkammer 18 erhöht wird, bleibt der wegbrechende Teil 58 des Abschlußwandteils 46 einem Gasdruckunterschied zwischen den Seitenoberflächen 66 und 68 ausgesetzt. Demgemäß wächst der Gasdruckunterschied über den wegbrechenden Teil 58 hinweg an, und zwar mit dem ansteigendem Druck innerhalb der Speicherkammer 18. Wenn der Gasdruckunterschied einen vorbestimmten erhöhten Pegel erreicht, erreicht die resultierende Druckkraft, die axial nach außen gegen den wegbrechenden Teil 58 wirkt, einen entsprechenden vorbestimmten erhöhten Pegel. Das Material des Abschlußwandteils 46, das die den wegbrechenden Teil 58 mit dem Randteil 60 verbindende Sollbruchstelle aufweist, wie zuvor beschrieben, reißt dann unter der durch die Druckkraft induzierten Beanspruchung.
- Wenn das Material des Abschlußwandteils 46 reißt, wird der wegbrechende Teil 58 für eine Bewegung axial nach außen vom Abschlußwandteil 46 und in das Stöpselglied 40 hinein unter dem Einfluß des Gases, das aus der Speicherkammer 18 fließt, freigegeben. Ein zweites Loch 186 durch den Abschlußwandteil 46 wird somit gebildet, wie in Fig. 6 gezeigt. Das zweite Loch 186 besitzt eine kreisförmige Form und einen Durchmesser, der der kreisförmigen Form und dem Durchmesser des Umfangs des wegbrechendes Teils 58 angepaßt ist.
- Das zweite Loch 186 ist eine zweite Zumeßöffnung, durch welches Gas aus der Speicherkammer 18 austritt. Da die zweite Zumeßöffnung 186 wesentlich größer ist als die erste Zumeßöffnung 184, ist die Strömungsrate nach außen durch die zweite Zumeßöffnung 186 wesentlich größer als die Strömungsrate, mit welcher das Gas zuvor nach außen durch die erste Zumeßöffnung 184 floß. Die Strömungsrate wird weiter durch den erhöhten Druck erhöht, der durch die Gasmischung zum Zeitpunkt erreicht wird, wenn die zweite Zumeßöffnung 186 gebildet wird. Die Gasmischung, die durch das Brennen des verbrennbaren Gases unter Druck gesetzt wurde, drängt somit schnell aus der Speicherkammer 18 heraus zum Aufblasen des Airbags 12.
- Aus der vorangegangenen Beschreibung der Erfindung entnimmt der Fachmann, auf dessen Gebiet sich die vorliegende Erfindung bezieht, Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen. Solche Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen im Bereich des Fachkönnens, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, sollen von den angefügten Ansprüchen abgedeckt sein.
Claims (8)
1. Vorrichtung zur Verwendung beim Aufblasen eines Gassacks, wobei
die Vorrichtung folgendes aufweist:
einen einen Vorrat an Aufblasströmungsmittel enthaltenden Behälter
(15), der eine erste Außenoberfläche (19) und eine Innenoberfläche (26)
aufweist, welche mindestens teilweise mit einem Gewinde versehen ist und
eine mit Gewinde versehene Öffnung definiert, die sich in den Behälter von
der ersten Außenoberfläche aus erstreckt;
einen Stopfen (40) mit einem Außenumfang (45), der mindestens
teilweise mit Gewinde versehen ist, wobei der Stopfen in die mit Gewinde
versehene Öffnung im Behälter eingeschraubt ist und wobei der Außenumfang
des Stopfens eine zweite Außenoberfläche benachbart zur ersten
Außenoberfläche des Behälters aufweist;
wobei der Außenumfang (45) des Stopfens (40) und die
Innenoberfläche des Behälters, welche die mit Gewinde versehene Öffnung definiert, eine
Zwischenschicht oder Interface (11) bilden, und zwar zwischen dem Stopfen
und dem Behälter, wobei die Zwischenschicht sich zum Umfang des
Behälters zwischen den ersten und zweiten Außenoberflächen erstreckt; und
Mittel zum Blockieren des Lecks des Aufblasströmungsmittels vom
Behälter durch die Zwischenschicht, wobei die Blockiermittel erstens einen
Ring (30) und zweitens Mittel zur Befestigung des Rings an den ersten und
zweiten Außenoberflächen aufweist, wobei der Ring über der Zwischenfläche
und über Teilen der ersten und zweiten Außenoberflächen liegt, wobei
schließlich Befestigungsmittel einen kontinuierlichen Ring aus Material
aufweisen, der sich um den Umfang (45) des Stopfens (40) erstreckt, und wobei
der kontinuierliche Ring aus Material, der sich um den Umfang des Stopfens
erstreckt, eine Reibungsschweißung ist zwischen dem erwähnten Ring (30)
und den ersten und zweiten Außenoberflächen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Behälter (15) eine Kammer
zum Enthalten von unter Druck stehendem Aufblasströmungsmittel aufweist,
und wobei der Behälter ein Ende besitzt, an dem die ersten Außenoberfläche
angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Stopfen (40) einen
Flansch (49) aufweist, der sich radial nach außen gegenüber dem mit
Gewinde versehenen Außenumfangsteil des Stopfens erstreckt, und wobei die
zweite Außenoberfläche eine Oberfläche des Flansches aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Flansch (49) eine Oberfläche
umfaßt, die gegen die Innenoberfläche des Behälters stößt.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Stopfen (40) einen Verschluß (46) aufweist, und zwar angeordnet zum
Blockieren des Aufblasströmungsmittelflusses von der Kammer zum Gassack,
wobei der Verschluß einen vorbestimmten Wegbrechteil (58) besitzt, der
dann, wenn er weggebrochen ist, es ermöglicht, daß
Aufblasströmungsmittelfluß von der Kammer zum Gassack fließt.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Stopfen (40) Mittel (190, 192) aufweist, die einen Durchlaß definieren, durch
den unter Druck stehendes Aufblasströmungsmittel zum Füllen des Behälters
mit unter Druck stehendem Aufblasströmungsmittel fließt.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der
Ring (30) und die erwähnten Befestigungsmittel eine hermetische Dichtung
zwischen dem Behälter (15) und dem Stopfen (40) vorsehen.
8. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zur Verwendung beim
Aufblasen eines Gassacks, wobei das Verfahren die folgenden Schritte
vorsieht:
Vorsehen eines Behälters (15) mit einer ersten Außenoberfläche (19)
und einer mit Innengewinde versehenen Öffnung, die sich in dem Behälter
von der ersten Außenoberfläche aus erstreckt;
Einschrauben eines Stopfens (40) mit einem Außenumfang, der
mindestens teilweise mit Gewinde versehen ist, in die mit Innengewinde
versehene Öffnung im Behälter, wobei der Außenumfang des Stopfens eine zweite
Außenoberfläche besitzt, und wobei das Einschrauben des Stopfens in die
mit Innengewinde versehene Öffnung im Behälter eine Zwischenschicht oder
ein Interface (11) schafft zwischen dem Stopfen und dem Behälter, wobei die
Zwischenschicht oder die Interface sich zum Umfang des Behälters zwischen
den ersten und zweiten Außenoberflächen erstreckt;
Positionieren eines Rings (30) über der Zwischenschicht Liegend und
über Teilen der ersten und zweiten Außenoberflächen liegend; und
Befestigen des Rings an den ersten und zweiten Außenoberflächen
zum Blockieren des Lecks von Aufblasströmungsmittel vom Behälter durch
die Zwischenschicht,
wobei der Schritt des Befestigen des Rings (30) den Schritt des
Vorsehens einer hermetischen Dichtung zwischen dem Behälter und dem
Stopfen umfaßt, und wobei der Schritt des Befestigen des Rings (30) den Schritt
des Reibungsschweißens des Rings (30) mit den ersten und zweiten
Außenoberflächen umfaßt.
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