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Die vorliegende Erfindung betnfft eine pyrotechnische Antnebselnheit, insbesondere für crash- aktive Kopfstützen oder Sicherheitsgurtstraffer, mit einem Zylinder, in dem ein Kolben verschiebbar geführt ist, sowie mit einem Zünder, wobei eine Treibladung In zumindest einer Ausnehmung des Kolbens angeordnet ist.
In der Sicherheitstechnik von Kraftfahrzeugen wird in zunehmendem Masse Pyrotechnik singesetzt. Am häufigsten wird die Pyrotechnik zum Aufblasen von Alr-Bags eingesetzt.
Mittlerweile wird sie aber auch zum Straffen von Sicherheitsgurten bzw. zum Bewegen der Kopfstütze zum Insassen im Falle eines Unfalls verwendet Dazu wird ein Kolben mit dem as- druck, der beim Abbrand der pyrotechnischen Ladung entsteht, beaufschlagt. Dieser wird In olge des Gasdrucks verschoben und zieht dadurch das Gurtschloss zurück, sodass sich der Gurt spannt, bzw. schwenkt die Kopfstütze. In der zurückgezogenen Stellung wird Gurtschloss bder Kopfstütze arretiert.
Es ist dabei auch schon bekannt, im Kolben eine Öffnung vorzusehen, in der man die TrEibla- dung unterbringt, siehe z. B die US 5641131 A oder die EP 799752 A, in der jeweils eine pyro ch- nische Antriebseinheit der eingangs genannten Art beschrieben ist Bei diesen Vorrichtunger) ist auch der Zünder in dieser Ausnehmung untergebracht, also in einem Element, das gegenüber dem Gehäuse beweglich ist. Dies Ist jedoch herstellungstechnisch ungünstig.
Man könnte den Zünder Im Zylinder gegenüber der Treibladung im Kolben anordnen. Cabei zeigt sich jedoch, dass die Zündung nicht sehr zuverlässig ist und dass ausserdem die Zylinderwand von den Verbrennungsprodukten, die beim Abbrand der Zundladung entstehen, stark ver- schmutzt wird. Dies hat zur Folge, dass der Kolben nach erfolgter Auslösung nur schwer - wenn überhaupt-in den Zylinder zurückgeschoben werden kann Dies wiederum erschwert die Derrontage erheblich.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebseinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Zünder feststehend ist, die zuverlässig zündet und bei der sich der Kcllben nach erfolgter Auslösung wieder In den Zylinder zurückschieben lasse Diese Aufgabe wird durch eine pyrotechnische Antriebseinheit der eingangs genannter Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Zunder Im Zylinder gegenüber der Treibladung argueordnet ist und dass zwischen dem Zünder und der Treibladung eine Blende vorgesehen ist.
Die Blende wirkt sich in mehrerer Hinsicht positiv aus sie bundelt die Zünderenergie und enkt den Zündstrahl mit hoher Geschwindigkeit auf die Treibladung Dadurch wird eine sehr zuverlässige Anzündung bewirkt. Die Schlacke, die beim Abbrand entsteht, bleibt zum Grossteil auf der Seite der Blende, wo sich der Zünder befindet. Der Teil, der durch die Blende durchtritt, bleibt grö (ten- teils in der Ausnehmung des Kolbens Die Zylinderfläche bleibt also sauber. Dies ermöglicht es, den Kolben zurückzuschieben, sobald der Druck entwichen ist, wie es von der Autoindustrie zwecks leichter Demontierbarkeit gefordert wird.
Schliesslich bewirkt die Blende auch, dass die Druckspitze, die beim Auslösen des Zünders ent- steht, nicht direkt auf den Kolben wirken kann. Dies wurde nämlich zu einer hohen Belastun der betätigten Mechanik führen und unerwünschte Schwingungen erzeugen, Infolge der Blende baut sich die Druckspitze nur im Zünderraum auf, der Druck auf den Kolben steigt langsam an uni ermöglicht ein schonendes Anfahren des Kolbens.
Die Druckspitze mittels einer Blende abzubauen ist bereits aus der US 5303631 A bekannt.
Hier ist eine Blende zwischen der Treibladung und dem Kolben vorgesehen Gemäss der vorliegenden Erfindung ist die Blende jedoch zwischen der Zündladung einerseits und der Treibiadung, Pdie im Kolben angeordnet ist, andererseits untergebracht Die einfachste Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass genau eine Ausnehmung im Kolben für die Treibladung vorgesehen ist, die koaxial zum Kolben ist, und dass die Blende senau eine zentrische Öffnung aufweist In diesem Fall weisen also sowohl der Kolben als auch die E len- de jeweils eine zentrische Bohrung auf.
Damit der Kolben nach der Auslösung zurückgeschoben werden kann, ist es wichtig, da4s er den Zylinder nicht verlassen kann Dies ist auch aus Sicherheitsgründen notwendig'ein aus dem Zylinder herausfliegender Kolben könnte zu schlimmen Verletzungen führen.
Es ist daher zweckmässig, wenn der Zylinder aus einem plastisch verformbaren Material besteht und ein Anschlag zur Begrenzung der Bewegung des Kolbens vorgesehen ist, der kogelstumpfförmig ist, so dass der Zylinder bei ausreichend starker Kraft auf den Anschlag plastisch ver-
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formt wird Durch die plastische Verformung wird der Kolben relativ schonend abgebremst, sodass ein Wegbrechen bzw. Wegscheren des Anschlags verhindert wird.
Anhand der beiliegenden Zeichnung wird die vorliegende Erfindung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemässe Antriebseinheit im Längsschnitt.
Die Antriebseinheit besteht aus einem Zylinder 4, in der ein Kolben 5 verschiebbar angeordnet ist. Ein O-Ring 1 dichtet den Kolben 5 gegen den Zylinder 4 ab. Im Kolben 5 ist eine Ausnehmung 8 vorgesehen, die mit einer Treibladung 9 gefüllt ist. Die Ausnehmung 8 ist als Bohrung ausgeführt, die koaxial zum Kolben 5 ist. Gegenüber der Treibladung 9 ist ein Zünder 7 im Zylinder 4 vorgesehen. Zwischen dem Zünder 7 und der Treibladung 9 befindet sich eine Blende 3, die nur in der Mitte eine kleine Öffnung 10 aufweist. Der Kolben 5 weist einen kegelstumpfförmigen Anschlag 11 auf, der am Ende der Bewegung des Kolbens 5 auf einen entsprechenden kegelstumpfförmigen Anschlag 12 des Zylinders 4 trifft. über einen Adapter 2 kann die Antriebseinheit im Fahrzeug montiert werden.
Die erfindungsgemässe Antriebseinheit funktioniert wie folgt : Wenn der Zünder 7 ausgelöst wird, werden die entstehenden Gase durch die Blende 3 genau auf die Mitte der Treibladung 9 fokussiert. Diese zündet daraufhin mit hoher Zuverlässigkeit. Die Anzündcharakteristik kann durch die Form der Öffnung 10 und deren Durchmesser an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden. Der bei Zündung der Treibladung 9 entstehende Druck bewegt den Kolben 5 nach unten (wodurch zum Beispiel das Gurtschloss zurückgezogen wird). Infolge der Blende 3 können die Gase und Partikel, die beim Abbrand des Zünders 7 entstehen, die Wand des Zylinders 4 kaum verschmutzen. Am Ende der Bewegung des Kolbens 5 trifft der Anschlag 11 auf den Anschlag 12. Da der Zylinder 4 aus plastisch verformbaren Material (z.
B. aus Aluminium) besteht, wird der Zylinder 4 wegen der kegelstumpfförmigen Ausbildung der Anschläge 11,12 unten geringfügig auseinander gebogen ; dadurch wird die kinetische Energie des Kolbens 5 verbraucht und der Kolben 5 schonend abgebremst.