DE19529381A1 - Anzündvorrichtung für einen Airbag-Gasgenerator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzündvorrichtung zum Zünden der Treibladung eines Airbag-Gasgenerators für eine Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung aufgrund eines Signals aus einer im Fahrzeug angebrachten Auslöseschal­ tung mit einem vorzugsweise zentral und in radialer Richtung in die Brenn­ kammer des Airbag-Gasgenerators eingesetzten Zentralrohr, welches in sei­ nem Inneren ein Anzündmittel zur Zündung der in der Brennkammer vorge­ sehenen Treibladung enthält, und welches an seiner in die Brennkammer ra­ genden Oberfläche Abströmöffnungen zum Austritt der heißen Zündgase des Anzündmittels in die Brennkammer aufweist.

Eine derartige Anzündvorrichtung ist bekannt aus der DE 40 12 893 A1.

Ein Hauptanwendungsgebiet für derartige Anzündvorrichtungen sind Gas­ generatoren aller Art, insbesondere Rohrgasgeneratoren, deren gaserzeu­ gender Treibstoff über eine zentrale Anzündung aktiviert wird. Solche Gas­ generatoren finden insbesondere zum Aufblasen eines Luftsackes in einem Airbag als Schutzvorrichtung für Fahrzeuginsassen bei einem plötzlichen Aufprall des Fahrzeugs und einer entsprechend starken Abbremsbeschleuni­ gung Verwendung. Im Einsatzfall wird dabei eine Treibladung zur Erzeugung eines inerten, ungiftigen Treibgases, in der Regel Stickstoff, gezündet und mit dem entstehenden Abbrandgas ein Luftsack innerhalb von Millisekun­ den aufgeblasen, der den Aufprall des dahintersitzenden Fahrzeuginsassen weich auffängt.

Die Treibladung eines solchen Airbag-Gasgenerators besteht zumeist aus Festtreibstoff in Tablettenform, der in der Brennkammer des meist rohrför­ migen Gasgeneratorgehäuses dicht gepackt liegt.

Die Zündung der Treibladung erfolgt über eine Anzündvorrichtung, die in radialer Richtung in die Brennkammer des Airbag-Gasgenerators hineinragt. Die Anzündvorrichtung besteht in der Regel aus einem Zentralrohr, welches in seinem Inneren ein Anzündmittel zur Zündung der Treibladung enthält. Damit die heißen Zündgase des Anzündmittels unmittelbar die Treibladung erreichen und entzünden können, sind bei sämtlichen bekannten Anzünd­ vorrichtungen über den Außenumfang des Zentralrohres verteilte Bohrun­ gen vorgesehen, durch welche die heißen Zündgase in die Brennkammer mit der Treibladung gelangen können.

Eine derartige Anzündvorrichtung ist beispielsweise in dem Artikel "Erhö­ hung der Insassensicherheit durch Airbag und Gurtstrammer" von Luigi Brombilla in ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 84 (1992) 2, Seiten 77ff. be­ schrieben. Eine technisch ähnliche Lösung ist aus der US-PS 4 561 675 be­ kannt, bei der allerdings die Anzündvorrichtung sich nicht in einem von au­ ßen in die Brennkammer des Gasgenerators eingesetzten Zentralrohr, son­ dern in einem von Innenwandungen des Gasgeneratorgehäuses selbst gebil­ deten Behältnis befindet. Auch hier sind diverse Bohrungen durch die das Anzündmittel enthaltenden Innenwandungen des Gasgeneratorgehäuses vorgesehen, die im wesentlichen parallel oder unter einem geringen Winkel zur Längsachse des Gasgenerators verlaufen.

Ein wesentlicher Nachteil bei den bekannten Lösungen besteht darin, daß relativ viele kleine Bohrungen möglichst gleichmäßig um den Umfang des Zentralrohres oder eines entsprechenden Behälters mit dem Anzündmittel verteilt werden müssen. Insbesondere bei Verwendung eines von außen ein­ setzbaren Zentralrohres für die Anzündvorrichtung ist die Position der Boh­ rungen nur sehr schwierig oder gar nicht festzustellen, wenn nicht eigens eine Vorrichtung zur definierten Drehorientierung der Anzündvorrichtung relativ zum Gasgeneratorgehäuse vorgesehen wird. Je nach der geo­ metrischen Gestaltung der Brennkammer ergeben sich daraus günstigere oder ungünstigere Anzündbedingungen, die jedenfalls nicht gut repro­ duzierbar und vorhersehbar sind. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die seitlichen Bohrungen am Umfang des Zentralrohres nur mit einem re­ lativ hohen Kostenaufwand herstellbar sind, zumal bei der Herstellung je­ weils nachgeprüft werden muß, ob sämtliche Bohrungen vollständig und durchgängig ausgeführt wurden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, eine Anzündvor­ richtung mit den eingangs geschilderten Merkmalen vorzustellen, die einer­ seits einfacher und kostengünstiger sowie mit höherer Fertigungssicherheit herzustellen ist, andererseits das Abbrandverhalten des Anzündmittels sowie den Zündvorgang der Treibladung in der Brennkammer gleich­ mäßiger und reproduzierbarer gestaltet, so daß sich die Zündsicherheit der Anzündvorrichtung gegenüber bekannten Vorrichtungen erhöht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe auf überraschend einfache, aber wir­ kungsvolle Art und Weise dadurch gelöst, daß lediglich eine einzige Ab­ strömöffnung zum Austritt der heißen Zündgase vorgesehen ist, nämlich eine zentrale Axialbohrung durch eine das Zentralrohr gegen die Brennkam­ mer hin abschließende Stirnplatte.

Durch die stirnseitige, zentrale Abströmbohrung wird die erfindungsgemä­ ße Anzündvorrichtung in der Herstellung wesentlich kostengünstiger als die bekannten Vorrichtungen, die eine Vielzahl kleinerer Bohrungen am Um­ fang des zylindrischen Zentralrohres benötigen. Diese einzige Axialbohrung bedarf bei der Herstellung auch keiner weiteren kritischen Prüfung auf Voll­ ständigkeit, da sie in der Regel mit größerem Durchmesser als die vielen klei­ nen seitlichen Düsenbohrungen der bekannten Anzündvorrichtungen her­ gestellt wird, so daß kaum eine Gefahr besteht, daß die Axialbohrung nicht durchgängig sein könnte. Außerdem wird mit der erfindungsgemäßen Lö­ sung eine wesentlich gleichmäßigere und reproduzierbarere Anzündung der gaserzeugenden Treibstoff-Tabletten in der Brennkammer bewirkt, da der Anzündstrahl immer definiert und vorhersehbar an einer vorbestimm­ ten Stelle auf die unter dem Zentralrohr befindliche Treibladung in der Brennkammer auftrifft und dort einen symmetrischen Gaserzeugungsvor­ gang durch Entzündung der Treibstoff-Tabletten auslöst, der sich in die ent­ fernter liegenden Bezirke der Brennkammer gleichmäßig fortsetzen kann, wodurch das gesamte Abbrandverhalten reproduzierbarer wird und der Ab­ brand sowie das Aufblasen des Airbags ruhiger und gleichmäßiger verläuft.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen An­ zündvorrichtung, bei der die Stirnplatte ungefähr in der horizontalen Mit­ telebene der Brennkammer positioniert ist. Damit wird der räumliche Mit­ telpunkt der Brennkammer als Anzündpunkt gewählt, von dem aus sich der Abbrand der Treibstoff-Tabletten nach allen Richtungen in der Brennkam­ mer gleichmäßig ausbreiten kann.

Um auf individuelle geometrische Ausformungen unterschiedlicher Brenn­ kammern besser eingehen zu können, sind bei einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform Stirnplatten mit Axialbohrungen von unterschiedlichen, vorzugs­ weise standardisierten Öffnungsdurchmessergrößen vorgesehen. Durch die unterschiedlichen Bohrungsgrößen kann eine individuelle Auslegung der Anzündvorrichtung auf die für die jeweilige Brennkammer günstigsten Abbrandbedingungen vorgenommen werden. Insbesondere kann damit eine sogenannte Klemmung, d. h. eine Behinderung der Abströmung der heißen Zündgase durch die Abströmöffnung aufgrund eines sich in der Brennkammer ausbildenden Gegendruckes vermieden werden, so daß der Abbrand sicher und gleichmäßig erfolgt. Durch eine Standardisierung der Öffnungsdurchmessergrößen können Stirnplatten bzw. Anzündvorrichtun­ gen in genormten Größenstufen bereitgehalten werden, so daß die für die individuelle Anpassung erforderliche, kostspielige Lagerhaltung unter­ schiedlicher Teile in vernünftigen Grenzen gehalten werden kann.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzündvorrichtung schließlich ist die Axialbohrung durch die Stirnplatte ko­ nisch und wird vorzugsweise vom Inneren der Anzündvorrichtung zur Brennkammer hin weiter. Dadurch werden die innerhalb der Anzündvor­ richtung erzeugten heißen Zündgase in einem nach außen stark divergie­ renden Strahl in die Brennkammer abgelassen, so daß statt eines punktför­ migen Brennflecks von Anfang an ein größerer Bereich der Treibladung ent­ zündet wird, was ebenfalls zu einem gleichmäßigeren und reproduzierbaren Abbrandverhalten führt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Auf­ zählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Es zeigen:

Fig. 1a eine schematische Ansicht eines teilweise aufgeschnittenen Airbag-Gasgenerators mit erfindungsgemäßer Anzündvorrich­ tung in Blickrichtung auf die Stirnplatte des Zentralrohres;

Fig. 1b eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht s Gasgenerators von Fig. 1a; und

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines teilweise aufgeschnittenen Gasgenerators mit Anzündvorrichtung nach dem Stand der Technik.

In den Fig. 1a und 1b ist jeweils in halbaufgeschnittener Ansicht ein Airbag-Gasgenerator 1 mit einer Brennkammer 2 gezeigt, in der eine Treibladung 5 in Form von Feststoff-Tabletten enthalten ist, die beim Abbrennen ein un­ giftiges Treibgas, in der Regel Stickstoff, erzeugen, welches sehr schnell und unter hohem Druck in den in der Zeichnung nicht dargestellten Luftsack eines Airbag-Systems zum Schutz von Fahrzeuginsassen vor dem Aufprall auf harte Oberflächen eingeleitet wird.

Um die Treibladung 5 zu entzünden, ist eine Anzündvorrichtung 10 vorgese­ hen, die ein Zentralrohr 3 umfaßt, in dessen Inneren ein Anzündmittel 4 ge­ lagert ist. Beim Abbrennen des Anzündmittels 4 entwickeln sich heiße Zünd­ gase, welche durch eine Abströmöffnung in die Brennkammer 2 übertreten und dort die Treibladung 5 entzünden, welche ihrerseits das Druckgas zur Befüllung des Airbags erzeugt.

Die Abströmöffnung bei der erfindungsgemäßen Anzündvorrichtung 10 ist eine einzige, zentrale Axialbohrung 6 durch eine das Zentralrohr 3 gegen die Brennkammer 2 hin abschließende Stirnplatte 7. Die Stirnplatte 7 ist bei der in den Fig. 1a und 1b gezeigten Ausführungsform ungefähr in der hori­ zontalen Mittelebene E der Brennkammer 2 positioniert. Die Axialbohrung 6 durch die Stirnplatte 7 hat bei diesem Ausführungsbeispiel eine konische Form und weitet sich vom Inneren der Anzündvorrichtung 10 zur Brenn­ kammer 2 hin auf. Dadurch wird relativ großflächig und symmetrisch die Zündung der Treibladung 5 durch die heißen Zündgase des Anzündmittels 4 initiiert. Insbesondere erfolgt die Zündung an definierter Stelle und kann sich gleichmäßig vom Mittelpunkt des Gasgenerators 1 nach allen Richtun­ gen in der Brennkammer 2 ausbreiten.

Um die erfindungsgemäße Anzündvorrichtung 10 an die individuelle geo­ metrische Gestaltung unterschiedlicher Brennkammern 2 anpassen zu kön­ nen, insbesondere im Hinblick auf eine geeignete Auslegung des lichten Durchmessers der Axialbohrung 6, können bei Ausführungsformen verschie­ dene Stirnplatten 7 mit Axialbohrungen 6 von unterschiedlichen, vorzugs­ weise standardisierten Öffnungsdurchmessergrößen vorgesehen sein, die je nach Bedarf an einem standardisierten Zentralrohr 3 einer Anzündvor­ richtung 10 angebracht werden können. Alternativ dazu kann auch eine Auswahl von unterschiedlichen Anzündvorrichtungen 10 vorgesehen sein, bei denen die fest eingebauten Stirnplatten 7 bereits unterschiedliche Axial­ bohrungen 6 aufweisen.

Zum Vergleich ist in Fig. 2 ein Airbag-Gasgenerator 11 nach dem Stand der Technik gezeigt, der einen Brennraum 12 mit einer Treibladung 15 enthält und bei dem ebenfalls in radialer Richtung in die Brennkammer 12 ragend eine Anzündvorrichtung 20 zentral angebracht ist. Die bekannte Anzündvor­ richtung 20 besteht ebenfalls aus einem Zentralrohr 13 mit darin gelager­ tem Anzündmittel 14 und ist stirnseitig durch eine Stirnplatte 17 gegenüber dem Brennraum 12 verschlossen. Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Anzündvorrichtung 10 jedoch ist bei der bekannten Anzündvorrichtung 20 eine Vielzahl von um den Umfang des Zentralrohres herum angebrachten Düsenöffnungen 16 vorgesehen, während die Stirnplatte 17 geschlossen ist. Außerdem sind die Stirnplatte 17 und erst recht die Düsenöffnungen 16 asymmetrisch mit Abstand oberhalb der Mittelebene E′ des Gasgenerators 11 positioniert. Dadurch wird die Ausbreitung der Zündung der Treibladung 15 in der Brennkammer 12 weder symmetrisch noch gleichmäßig verlaufen.

Claims (4)

1. Anzündvorrichtung zum Zünden der Treibladung (5) eines Airbag-Gasge­ nerators (1) für eine Fahrzeuginsassen-Schutzvorrichtung aufgrund eines Si­ gnals aus einer im Fahrzeug angebrachten Auslöseschaltung mit einem vor­ zugsweise zentral und in radialer Richtung in die Brennkammer (2) des Air­ bag-Gasgenerators (1) eingesetzten Zentralrohr (3), welches in seinem Inne­ ren ein Anzündmittel (4) zur Zündung der in der Brennkammer (2) vorgese­ henen Treibladung (5) enthält, und welches an seiner in die Brennkammer (2) ragenden Oberfläche Abströmöffnungen (4) zum Austritt der heißen Zündgase des Anzündmittels in die Brennkammer (2) aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß lediglich eine einzige Abströmöffnung zum Austritt der heißen Zündgase vorgesehen ist, nämlich eine zentrale Axialbohrung (6) durch eine das Zentralrohr (3) gegen die Brennkammer (2) hin abschließen­ de Stirnplatte (7).

2. Anzündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnplatte (7) ungefähr in der horizontalen Mittelebene (E) der Brennkam­ mer (2) positioniert ist.

3. Anzündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Stirnplatten (7) mit Axialbohrungen (6) von unterschiedlichen, vorzugs­ weise standardisierten Öffnungsdurchmessergrößen vorgesehen sind.

4. Anzündvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialbohrung (6) durch die Stirnplatte (7) konisch ist, vorzugsweise vom Inneren der Anzündvorrichtung (10) zur Brennkam­ mer (2) hin weiter wird.