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Die
Erfindung betrifft eine Zündeinrichtung für einen
Gasgenerator oder einen Aktuator zur Verwendung in einer Sicherheitseinrichtung
für Fahrzeuge,
mit einem Anzünder
und einer den Anzünder
abschnittsweise umgebenden Ummantelung aus einem isolierenden Material,
wobei der Anzünder
wenigstens ein elektrisches Anschlußmittel aufweist und das elektrische
Anschlußmittel
wenigstens teilweise in die Ummantelung eingebettet ist, und wobei
der Gasgenerator einen Gehäuseabschnitt
zur Aufnahme der Zündeinrichtung
aufweist.
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Eine
Zündeinrichtung
dieser Art ist aus der
US
6,341,562 B1 bekannt. Bei der bekannten Zündeinrichtung
ist in eine Kunststoffummantelung ein Einlegeteil aus Metall eingebracht,
das flanschartig über
den Rand der Kunststoffummantelung vorsteht. Der Gehäuseabschnitt
des Gasgenerators ist über den
Flanschabschnitt des Einlegeteils gebördelt und fixiert so die Zündeinrichtung
im Gasgenerator.
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Üblicherweise
werden die Zündeinrichtungen
in das Gehäuse
eines Gasgenerators oder Aktuators eingebördelt, eingeschweißt oder über einen von
der Steckerseite der Zündeinrichtung
her eingepreßten
Haltering fixiert. Beim Bördeln
wird Metall verformt, wobei Metallabrieb und Späne entstehen und zu einem Kurzschluß im Zündkreis
des Gasgenerators führen
können.
Durch die beim Bördeln
wirkenden hohen radialen Kräfte
kann zudem die Anzünderschnittstelle
verformt und die Steckverbindung zur Fahrzeugelektronik beschädigt werden.
Das Herstellungsverfahren ist zudem sehr aufwendig und damit kostenintensiv.
Sogenannte „Leadwire"-Zünder, bei
denen flexible Anschlußkabel
aus dem Zünder nach
außen
geführt
sind, können
mit diesem Verfahren nur schwer verarbeitet werden.
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Wenn
die Zündeinrichtung
im Gehäuse
eingeschweißt
wird, können
Schweißspritzer
entstehen, die ebenfalls zu einem Kurzschluß des Gasgenerator-Zündkreises führen können. Darüber hinaus kann der Stromfluß beim Schweißen die
Zündeinrichtung fehlauslösen, und
der für
das Schweißen
erforderliche Wärmeeintrag
kann zu Beeinträchtigungen
an den Bauteilen des Gasgenerators bzw. der Zündeinrichtung führen.
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Beim
Fixieren der Zündeinrichtung
mit einem Haltering sind schließlich
nur geringe Abweichungen der Bauteilabmessungen zulässig. Aufgrund
der niedrigen Fehlertoleranzen sind die Bauteile daher teuer. Darüber hinaus
wird die Zündeinrichtung
beim Einpressen des Halterings mechanisch stark belastet und der
Haltering, der auch zur Aufnahme des Anschlußsteckers für die Fahrzeugelektronik dient,
zum Teil stark verformt. Das Verfahren ist somit äußerst fehleranfällig.
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Die
US-6 543 806 B1 beschreibt
einen Gasgenerator, bei dem die Zündeinrichtung zusammen mit
einem Projektilgehäuse
in einen Gehäuseabschnitt
des Gasgenerators eingesetzt ist und in diesem Gehäuseabschnitt
bzw. im Projektilgehäuse durch
einen Haltering fixiert wird. Der Gehäuseabschnitt des Gasgenerators,
das Projektilgehäuse
und der Haltering sind mit einer radialen Bohrung versehen, in die
ein Haltestift eingesetzt ist, der den Gehäuseabschnitt des Gasgenerators,
das Projektilgehäuse
und den Haltering miteinander verbindet. Auch diese Vorrichtung
ist aufgrund der Vielzahl der verwendeten Bauteile nur mit hohem
Aufwand zu fertigen und sehr fehleranfällig.
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Die
Erfindung schafft demgegenüber
eine funktionssichere und dennoch einfach aufgebaute und damit kostengünstig herstellbare
Zündeinrichtung
für einen
Gasgenerator oder einen Aktuator einer Sicherheitseinrichtung für Fahrzeuge.
Erfindungsgemäß wird bei
einer Zündeinrichtung
der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß der Gehäuseabschnitt und die Ummantelung
miteinander fluchtende Öffnungen
aufweisen, wobei die Öffnung in
der Ummantelung durchgehend gebildet ist und im wesentlichen quer
zu dem elektrischen Anschlußmittel
verläuft,
und daß in
die Öffnungen
im Gehäuseabschnitt
und der Ummantelung ein Halteelement eingesetzt ist, welches die
Zündeinrichtung
im Gehäuseabschnitt
fixiert.
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Die
erfindungsgemäße Zündeinrichtung weist
also eine Ummantelung auf, die durch Umspritzen oder Umgießen des
Anzünders
mit einem isolierenden Material in einer Form hergestellt werden kann,
wobei jedoch kein weiteres Bauteil, wie beispielsweise ein Einlegeteil
aus Metall, zur Anbindung an das Gasgeneratorgehäuse in die Form eingebracht
werden muß.
Als isolierendes Material wird vorzugsweise Kunststoff verwendet.
Es können
jedoch auch andere gießbare
oder spritzbare Materialien, wie Harz, Glas, Keramik oder Verbundwerkstoffe,
verwendet werden, die nach dem Gießen oder Spritzen zu dem isolierenden
Material aushärten.
In der Ummantelung befinden sich eine oder mehrere durchgehende Öffnungen
oder Freiräume,
die bereits in der Spritz- oder Gußform realisiert werden können oder
nachträglich
in die Ummantelung eingebracht werden. Im Gasgeneratorgehäuse sind
dazu korrespondierende Öffnungen
vorgesehen, in die ein oder mehrere Halteelemente zur Fixierung
der Zündeinrichtung
im Gasgenerator eingesteckt werden.
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Die
Umspritzung des Anzünders
mit Kunststoff oder einem anderen isolierenden Material kann somit
einfacher und günstiger
erfolgen, da kein zusätzliches
Einlegeteil mehr berücksichtigt
werden muß.
Der Verzicht auf dieses zusätzliche
Bauteil senkt außerdem
die Fehleranfälligkeit
des Verfahrens. Die Anbindung der Zündeinrichtung an den Gasgenerator
durch separate Halteelemente oder Haltestifte ist besonders einfach,
kostengünstig
und handhabungssicher. Auf die Zündeinrichtung
wirken lediglich niedrige mechanische Kräfte ein, so daß die Gefahr
einer Beschädigung
der Zündeinrichtung durch
Verformen, wie beispielsweise beim Einpressen von Halteringen oder
Umformen von Metall, nahezu ausgeschlossen ist Auch die Gefahr von
Kurzschlüssen
durch Metallabrieb oder Schweißspritzer, sowie
eine Fehlauslösung
des Anzünders
durch Wärmebelastung
ist vollständig
beseitigt.
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Bei
Verwendung von durchgehenden Halteelementen zur Fixierung der Zündeinrichtung
im Gasgenerator wird außerdem
eine hohe Stabilität
der Baugruppe erreicht. Auch bei einer Wärmeeinwirkung von außen, beispielsweise
beim sogenannten Bonfire-Test bzw. Slow Heat-Test, wird ein Herauslösen der
Zündeinrichtung
aus dem Gasgeneratorgehäuse
sicher verhindert. Zudem kann schon beim Umspritzen oder Umgießen des
Anzünders
die Form des Anschlusses für
den Stecker der Fahrzeugelektronik mit verwirklicht werden. Damit
kann auch auf den steckerseitigen Haltering als separates Bauteil verzichtet
werden. Der Wegfall des zusätzlichen
Bauteils und des entsprechenden Montageschritts begründet somit
weitere Kostenvorteile. Schließlich
gestattet die erfindungsgemäße Zündeinrichtung
auch die Verwendung der sogenannten „Leadwire"-Anzünder,
die wegen des damit verbundenen Wegfalls des Steckers für die Fahrzeugelektronik
eine weitere Kostenersparnis ermöglichen.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform
unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht
der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung
in einem Gasgenerator;
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2 eine Schnittansicht der
Zündeinrichtung
aus 1 entlang der Linie
I-I;
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3 eine Draufsicht auf die
Unterseite einer erfindungsgemäßen Zündeinrichtung;
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4 eine Schnittansicht der
Zündeinrichtung
aus 3 entlang der Linie
A-A;
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5 eine Schnittansicht der
Zündeinrichtung
aus 3 entlang der Linie
B-B; und
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6 eine Darstellung der Zündeinrichtung von 3 in perspektivischer Ansicht.
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Die
in den Figuren gezeigte Zündeinrichtung 10 besteht
aus einem Anzünder 12 und
einer den Anzünder
abschnittsweise umgebenden Ummantelung 14 aus Kunststoff
oder einem anderen isolierenden Material. Wie insbesondere in den 4 und 5 zu erkennen ist, weist der Anzünder 12 eine
Kappe 16 auf, die vorzugsweise aus Metall gebildet ist
und die eine Zündkammer 18 umgrenzt.
In der Zündkammer 18 ist üblicherweise
eine pyrotechnische Anzündmischung (hier
nicht dargestellt) enthalten, die bei einer Aktivierung des Anzünders durch
einen elektrischen Impuls abbrennt und die angrenzende Treibladung
des Gasgenerators zündet.
Die Kappe 16 kann zur Verstärkung und Verbesserung der
mechanischen Eigenschaften und/oder zur Isolierung des Anzünders von einer
weiteren Kunststoffkappe 20 umgeben sein. Die Kappe 16 sitzt
auf einem Anzündersockel 22 auf, der
entweder aus einem nichtleitenden Material wie Kunststoff oder Glas
gebildet ist, oder einen Polkörperring
aus Metall mit darin eingebrachten Glasdurchführungen umfaßt. In dem
Anzündersockel 22 sind
elektrische Anschlußmittel 24 aufgenommen, die
hier als Kontaktstifte ausgebildet und auf der Seite der Zündkammer 18 über eine
Zündbrücke oder
einen Widerstandsdraht (hier nicht dargestellt) elektrisch miteinander
verbunden sind. An ihrem aus dem Anzündersockel 22 heraustretenden
gegenüberliegenden
Ende sind die Kontaktstifte über
eine Steckverbindung (nicht gezeigt) elektrisch an die Fahrzeugelektronik
angeschlossen. Alternativ zu feststehenden Kontaktstiften können für den Anschluß des Anzünders 12 an
die Fahrzeugtechnik auch flexible Anschlußkabel verwendet werden, die
im Inneren des Anzünders
durch Schweißen
oder Crimpen mit Kontaktelementen für die Zündbrücke oder den Widerstandsdraht
verbunden sind.
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Der
obere Abschnitt der Ummantelung 14 umschließt den Anzünder 12 vorzugsweise
bis zur Höhe
des Anzündersockels 22.
In den mittleren Abschnitt der Ummantelung 14 sind die
aus dem Anzündersockel 22 austretenden
und im wesentlichen parallel zur Längsachse des Anzünders 12 verlaufenden Kontaktstifte 24 eingebettet.
In diesem Abschnitt sind die Kontaktstifte 24 vollständig vom
Kunststoff der Ummantelung 14 umgeben. Mit der Ummantelung 14 wird
somit die Dichtigkeit und die Stabilität des Anzünders 12 weiter verbessert.
Außerdem
legt die Ummantelung 14 in bekannter Weise die Einbaumaße des Anzünders 12 fest.
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In
ihrem unteren Abschnitt, im Bereich der freien Enden der Kontaktstifte 24 weist
die Ummantelung 14 einen Hohlraum 26 auf, der
zur Aufnahme eines an die Fahrzeugelektronik angeschlossenen Steckers
und weiterer Funktionselemente, wie Kurzschlußfedern, dient, die hier nicht
im einzelnen dargestellt sind. Die Ummantelung 14 ist in
diesem Abschnitt also der Form üblicher
Halteringe nachgebildet.
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In
dem an den Anzündersockel 22 angrenzenden
mittleren Abschnitt der Ummantelung 14, in den die aus
dem Anzündersockel 22 austretenden Kontaktstifte 24 eingebettet
sind, sind im wesentlichen quer zu den Kontaktstiften 24 bzw.
zu der Längsachse
des Anzünders 12 verlaufende,
durchgehende Öffnungen 28 vorgesehen,
in die im montierten Zustand jeweils ein Haltestift 30 eingesetzt
ist. Die Haltestifte 30 sind bei der hier dargestellten
Ausführungsform
als zylindrische, durchgehende Stifte ausgebildet und über die
ganze Breite der Ummantelung 14 vollständig von dem isolierenden Material umgeben;
sie können
jedoch auch jede beliebige Querschnittsform aufweisen, wobei die
Querschnittsform der Haltestifte 30 und der Öffnungen 28 einander
entsprechen sollen. Je nach Ausführung
der Ummantelung 14 und der Kontaktstifte 24 können ein oder
mehrere Haltestifte 30 vorgesehen sein. Bevorzugt werden
zur Fixierung der Zündeinrichtung 10, wie
gezeigt, zwei Haltestifte 30 verwendet.
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Die
Zündeinrichtung 10 ist
in einen Gehäuseabschnitt 32 eines
Gasgenerators paßgenau
eingesetzt. In dem Gehäuseabschnitt 32 des
Gasgenerators sind Öffnungen 34 vorgesehen,
die mit den Öffnungen 28 in
der Ummantelung 14 korrespondieren und fluchtend mit diesen
angeordnet sind. Im montierten Zustand sind die Haltestifte 30 sowohl
durch die Öffnungen 34 im
Gehäuseabschnitt 32 des
Gasgenerators als auch durch die Öffnungen 28 in der Ummantelung 14 gesteckt,
so daß die
Zündeinrichtung 10 sicher
im Gehäuseabschnitt 32 des
Gasgenerators festgelegt ist.
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Die
Außenkontur
der Ummantelung 14 korrespondiert vorzugsweise mit der
Kontur des Gehäuseabschnitts 32,
in dem die Zündeinrichtung 10 aufgenommen
ist. Besonders bevorzugt weist die Ummantelung 14 in ihrem
oberen Abschnitt eine an ihrem Außenumfang umlaufende Nut 36 auf,
in die ein Dichtring eingelegt sein kann. Alternativ oder zusätzlich dazu
kann die Ummantelung 14 in ihrem unteren Abschnitt noch
eine an ihrem Außenumfang
umlaufende und radial nach außen
vorstehende Schulter 38 aufweisen, die an einem entsprechenden
Anschlag im Gehäuseabschnitt 34 anliegt.
Zur zusätzlichen
Abdichtung kann zwischen Anschlag und Schulter 38 ein Dichtring
(nicht gezeigt) eingelegt sein.
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Zur
Montage der erfindungsgemäßen Zündeinrichtung 10 in
den Gasgenerator wird die Zündeinrichtung 10 mit
ihrer Ummantelung 14 paßgenau in die von dem Gehäuseabschnitt 32 des
Gasgenerators gebildete Aufnahmeöffnung
für die
Zündeinrichtung 10 eingesetzt,
so daß die Öffnungen 28 in
der Ummantelung 14 und die Öffnungen 34 im Gehäuseabschnitt 32 miteinander
fluchten. An der Ummantelung 14 und dem Gehäuseabschnitt 32 können Führungsmittel
vorgesehen sein, die eine genaue Ausrichtung der Öffnungen 28, 34 zueinander
erleichtern. In die Öffnungen 28, 34 werden
die durchgehenden Haltestifte 30 eingesteckt, so daß die Zündeinrichtung 10 sicher
und dicht im Gehäuseabschnitt 32 fixiert
ist. Die auf die Zündeinrichtung 10 einwirkende mechanische
Belastung ist bei diesem Verfahren äußerst gering. Des weiteren
ist der Anzünder 12 keiner thermischen
Belastung ausgesetzt. Es entsteht auch kein Metallabrieb oder sonstige
Partikel, welche die Gefahr eines Kurzschlusses begründen könnten. Die Zündeinrichtung 10 ist
somit einfach, schnell und äußerst handhabungssicher
zu montieren.