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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zündpille (das heißt eine
Zündvorrichtung),
welche in einem explosionsaktivierten System verwendet wird, um
beispielsweise eine Sitzgurtstraffervorrichtung oder eine Airbagvorrichtung
für ein
Kraftfahrzeug zu betreiben, und betrifft insbesondere eine Zündpille, welche
mit einem Wärmeerzeugungsabschnitt
versehen ist, der in der Lage ist, mittels einer kleinen Menge von
Energie Wärme
zu erzeugen.
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Beschreibung des betreffenden
Fachgebiets
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In
den letzten Jahren wurden Zündpillen
mit dem Ziel verwendet, ein Gaserzeugungsmittel zu zünden, um
Systeme, einschließlich
beispielsweise einer Sitzgurtstraffervorrichtung und einer Airbagvorrichtung,
zu betreiben. Allgemein wird die Zündpille an einer Aufblaseinrichtung
angebracht, welche ein Gaserzeugungsmittel in einem explosionsaktivierten System
enthält.
Die Zündpille
ist so aufgebaut, dass ein Wärmeerzeugungsabschnitt
an einem Kopf angebracht ist, an dem Stifte fixiert sind, und ein
Explosivstoff ist unter Verwendung eines Napfes unter Druck eingesetzt,
so dass er in Kontakt mit dem Wärmeerzeugungsabschnitt
ist. Die Zündpillenstifte
sind elektrisch mit einer Haupt-Steuer-/Regeleinheit
verbunden.
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Ferner
sind Niedrigenergiezündpillen,
welche mit nur einer winzigen Menge an Energie arbeiten können, als
Zündpillen
vorgeschlagen worden, die für
die Verwendung und die Montage in Fahrzeugsicherheitssystemen (deren
Zahl sich in den letzten Jahren tendenziell vergrößert hat)
geeignet sind. Dieser Typ von Niedrigenergiezündpillen ist aufgebaut aus
dem Energieerzeugungsabschnitt, welcher einen Erregungsabschnitt
und einen Brennstoffabschnitt umfasst, und erzeugt im Vergleich
mit einer normalen Zündpille
effizient Wärme.
Wenn dem Erregungsabschnitt Strom zugeführt wird, so verursacht dies
eine starke chemische Reaktion und eine große Wärmemenge wird erzeugt.
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Da
die Niedrigenergiezündpille,
welche diesen Strukturtyp aufweist, extrem empfindlich auf elektrisches
Rauschen ist, muss der Wärmeerzeugungsabschnitt
vor Rauschen geschützt
werden. Dazu wird herkömmlich
eine Zweiwege-Zenerdiode parallel zu dem Wärmeerzeugungsabschnitt geschaltet.
Durch den Einsatz dieses Strukturtyps wird bewirkt, dass eine durch
das Rauschen verursachte Überspannung,
die der Zündpille
zugeführt
wird, diese über
die Zenerdiode umgeht, um den Wärmeerzeugungsabschnitt
vor dem Rauschen zu schützen, wie
in den
US-Patenten Nr. 5,874,309 ;
5,905,266 und
6,192,802 beschrieben ist.
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Wird
jedoch die Zenerdiode einfach mit dem Wärmeerzeugungsabschnitt der
Niedrigenergiezündpille
verbunden, so wird eine bestimmte Zeitdauer, d. h. eine Verzögerungszeit
benötigt,
bis die Zenerdiode gegen das anliegende Rauschen arbeitet. Somit
arbeitet die Zenerdiode nicht wirkungsvoll gegen vorübergehendes
Rauschen, wie etwa statische Elektrizität, und somit besteht die Möglichkeit, dass
das Rauschen in den Wärmeerzeugungsabschnitt
eindringt. Dies erzeugt das Problem, dass die Möglichkeit besteht, dass die
Zuverlässigkeit
derselben abnimmt.
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Die
vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehenden Umstände entstanden
und es ist eine Aufgabe derselben, eine Zündpille bereitzustellen, welche
einen Schutz eines Wärmeerzeugungsabschnitts
gegen Rauschen selbst dann ermöglicht, wenn
ein vorübergehendes
Rauschen an diesen angelegt wird, und welche eine vergrößerte Zuverlässigkeit
erlaubt.
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Die
US 5 309 841 offenbart eine
Zündpille, welche
die Basis für
den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Nach
dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Zündpille
(zum Beispiel die Zündpille 1 in
einer bevorzugten Ausführungsform), welche
einen Wärmeerzeugungsabschnitt
(zum Beispiel den Wärmeerzeugungsabschnitt 3 in
der Ausführungsform)
aufweist, der einen Erregungsabschnitt (zum Beispiel den Erregungsabschnitt 11 in der
Ausführungsform)
und einen Brennstoffabschnitt (zum Beispiel den Brennstoffabschnitt 12 in
der Ausführungsform)
aufweist, wobei der Wärmeerzeugungsabschnitt
so arbeitet, dass durch Zuführung
eines Stroms zu dem Erregungsabschnitt erzeugte Wärme auf
den Brennstoffabschnitt übertragen
werden kann: eine Rauschentfernungseinrichtung (zum Beispiel eine
Zweiwege-Zenerdiode 15 in der Ausführungsform), welche parallel
zu dem Wärmeerzeugungsabschnitt
geschaltet ist, und ein Schaltungselement (zum Beispiel den Kondensator 13 in
der Ausführungsform),
welches Rauschen zeitlich zu der Rauschentfernungseinrichtung streut.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es selbst dann, wenn das Rauschen beispielsweise aufgrund
statischer Elektrizität
erzeugt wird, welche durch die vorübergehende Zufuhr einer großen Menge
an Energie erzeugt wird, möglich,
das Rauschen über
eine ausreichende Zeitdauer mittels des Schaltungselements zu streuen.
Im Ergebnis kann das auf diese Weise gestreute vorübergehende
Rauschen durch die Rauschentfernungseinrichtung entfernt werden.
Somit kann der Wärmeerzeugungsabschnitt vor
dem Rauschen selbst dann geschützt
werden, wenn vorübergehendes
Rauschen an diesen angelegt wird, und die Zuverlässigkeit kann dadurch erhöht werden.
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Bei
der vorliegenden Erfindung weist die Zündpille eine Zweiwege-Zenerdiode
als die Geräuschentfernungsvorrichtung
auf.
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Die
Zweiwege-Zenerdiode kann unabhängig von
der Richtung des Rauschens, welches an die Zweiwege-Zenerdiode angelegt
wird, betrieben werden. Im Ergebnis kann die Zuverlässigkeit
weiter verbessert werden.
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Nach
dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Zündpille
gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung einen Kondensator als das Schaltungselement
zum zeitlichen Streuen des Rauschens auf.
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Wenn
das Rauschen zeitlich gestreut wird, so kann nach diesem Aspekt
der Einfluss der Streuung auf den Zündstrom auf ein Minimum reduziert werden.
Im Ergebnis kann der Wärmeerzeugungsabschnitt
vor dem Rauschen geschützt
werden, ohne dass die Charakteristiken der Niedrigenergiezündpille,
welche eine Zündung
unter Verwendung einer kleinen Menge an einwirkender Energie erzielt,
verloren gehen.
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Nach
dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Schaltungselement
parallel zu dem Wärmeerzeugungsabschnitt
geschaltet.
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In
der Folge ermöglicht
der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung den Schutz des Wärmeerzeugungsabschnitts
vor Rauschen selbst dann, wenn das vorübergehende Rauschen an diesen
angelegt wird, und ermöglicht
dadurch die Erhöhung der
Zuverlässigkeit.
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Der
erste Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht es außerdem,
dass die Zweiwege-Zenerdiode unabhängig von der Richtung des Rauschens betrieben
wird, wodurch eine weitere Verbesserung der Zuverlässigkeit
ermöglicht
wird.
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Der
zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, dass der Einfluss
der Streuung auf den Zündstrom
praktisch auf ein Minimum reduziert wird, wenn das Rauschen zeitlich
gestreut wird, wodurch ermöglicht
wird, dass der Wärmeerzeugungsabschnitt
vor dem Rauschen geschützt
wird, ohne dass die Charakteristiken der Niedrigenergiezündpille,
die eine Zündung
unter Verwendung einer kleinen Menge an einwirkender Energie erzielt,
beeinträchtigt
werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine vertikale Schnittansicht einer Zündpille gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Schnittansicht entlang einer Linie A-A der in 1 gezeigten
Zündpille.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines in 1 gezeigten
Wärmeerzeugungsabschnitts.
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4 ist
ein Schaltstrukturdiagramm der in 1 gezeigten
Zündpille.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Wenngleich
bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung vorstehend beschrieben und illustriert wurden, so ist
es selbstverständlich,
dass diese Beispiele der Erfindung sind und nicht als beschränkend anzusehen
sind. Hinzufügungen,
Weglassungen, Ersetzung oder andere Modifikationen können ausgeführt werden,
ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Dementsprechend
ist die vorliegende Erfindung nicht als durch die vorstehende Beschreibung
beschränkt
anzusehen und ist lediglich durch den Inhalt der beigefügten Ansprüche beschränkt.
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Die
Zündpille
gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben. 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht
einer Zündpille (das
heißt
einer Zündvorrichtung)
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, während 2 eine Querschnittsansicht
entlang Linie A-A in 1 ist.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, weist eine Zündpille 1 einen
Kondensator 13, eine Zweiwege-Zenerdiode 15 und
einen Wärmeerzeugungsabschnitt 3 auf,
welcher ein Zündelement
ist, welche auf einer flachen Oberseite eines Kopfabschnitts 4 angeordnet
sind. Der Kopfabschnitt 4 ist mit einem Stift 8 und
einem Stift 7 ausgestattet, welche Anschlusskontakte sind,
die bereitgestellt sind, um einen Anschluss mit einem Zwei-Draht-Bus
(nicht gezeigt) herzustellen, welcher ein externes Signalkabel ist. Ein
Zündmittel 5,
welches ein Gaserzeugungsmittel eines Zusatzrückhaltesystems zündet, ist
ferner auf der Oberseite (linke Richtung in 1) des Wärmeerzeugungsabschnitts 3 angeordnet.
Es ist anzumerken, dass der Stift 7 und der Kopf 4 durch Schweißen verbunden
sind. Wenngleich in der in 1 gezeigten
vertikalen Querschnittsansicht der Kopf 4 sich scheinbar
an zwei unterschiedlichen Stellen befindet, so ist tatsächlich ferner
der Kopf 4 so angeordnet, dass er den Stift 8 umläuft, wie
in 2 gezeigt ist. Ferner ist der Raum zwischen dem
Stift 8 und dem Kopf 4 mit einem Isoliermaterial 9,
wie etwa Glas, gefüllt,
um den Stift 8 in seiner Position zu fixieren.
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Das
Zündmittel 5,
der Wärmeerzeugungsabschnitt 3,
der Kondensator 13, die Zenerdiode 15 und der
Kopf 4 sind von einer kreiszylinderförmigen Kappe 2 abgedeckt,
deren oberer Abschnitt verschlossen ist. Ferner sind das Zündmittel 5,
der Wärmeerzeugungsabschnitt 3,
der Kopf 4 und der Stift 8, welche durch die Kappe 2 abgedeckt
sind, integral ausgebildet, indem sie von einem Harzformkörper 6 bedeckt sind,
der durch einen Formungsprozess so hergestellt ist, dass er sich über die
Abschnitte der Stifte 8 und 7 erstreckt. Es ist
anzumerken, dass in der obigen Beschreibung die für jeden
Abschnitt verwendeten Materialien lediglich Beispiele derselben
sind und dass verschiedene Modifikationen eingesetzt werden können, wie
zum Beispiel die Verwendung einer aus Metall gebildeten Kappe 2.
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Wie
in 3 gezeigt ist, ist der Wärmeerzeugungsabschnitt 3 mit
einem Erre gungsabschnitt 11 und einem Brennstoffabschnitt 12 ausgestattet. Wenn
ein Strom dem Erregungsabschnitt 11 zugeführt wird,
so erzeugt er Wärme
und aktiviert den benachbarten Brennstoffabschnitt 12.
Wenn der Brennstoffabschnitt 12 aktiviert wird, so erzeugt
er eine starke chemische Reaktion und eine große Menge an Wärme wird
erzeugt. Durch Ausbilden des Wärmeerzeugungsabschnitts 3 aus
dem Erregungsabschnitt 11 und dem Brennstoffabschnitt 12 in
solcher Weise wird es möglich,
eine Zündung
unter Verwendung von weniger Energie durchzuführen, als bei einer normalen
Zündpille.
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Wie
darüber
hinaus in 4 gezeigt ist, sind die Zenerdiode 15,
der Kondensator 13 und der Wärmeerzeugungsabschnitt 3 (das
heißt
mit dem Erregungsabschnitt 11 und dem Brennstoffabschnitt 12) parallel
zu einer Steuer-/Regeleinheit 16 geschaltet. Im Ergebnis
wird dann, wenn ein Zündanweisungssignal über einen
Bus 17 in die Steuer-/Regeleinheit 16 eingegeben
wird, eine in einer wiederaufladbaren Batterie (Kondensator) in
der Steuer-/Regeleinheit 16 gespeicherte Energie dem Erregungsabschnitt 11 zugeführt.
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Die
Zündpille 1 ist
mit einem Beschleunigungsratensensor (nicht gezeigt) verbunden,
welcher eine Frontalkollision oder eine Seitenkollision eines Fahrzeugs
erfasst und welcher mit den jeweiligen Steuer-/Regelschaltungen
verbunden ist. Eine Mehrzahl von Zündpillen 1 sind an
Positionen in der Nachbarschaft von Antriebsmitteln von Aufblaseinrichtungen
(das heißt
Gaserzeugungsvorrichtungen) von Airbagsystemen montiert, welche
an geeigneten Stellen, wie etwa in einem Lenkrad, einem Armaturenbrett,
in linken und rechten Sitzen und in linken und rechten Seitenabschnitten
eines Dachs, aufgeblasen werden. Die Stifte 7 und 8 einer
jeden Zündpille 1 sind über den
gemeinsamen Bus 17 angeschlossen.
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Die
Zündpille 1 mit
der oben beschriebenen Struktur wird in der nachfolgend beschriebenen
Weise betätigt.
Wenn zuerst der Beschleunigungsratensensor eine Beschleunigungsrate
erfasst, die einen vorbestimmten Wert überschreitet, so gibt eine übergeordnete
Steuer-/Regeleinheit (nicht gezeigt), welche ein vor bestimmtes Airbagsystem
betreibt, ein Aufblasanweisungssignal an den Bus 17 aus.
Wenn die übergeordnete
Steuer-/Regeleinheit dem Bus 17 Energie zuführt und
eine Ladeanweisung aussendet, so wird eine für die Betätigung des Zusatzrückhaltesystems
benötigte
elektrische Energie in der wiederaufladbaren Batterie (nicht gezeigt),
wie etwa einem Kondensator, welche in der Steuer-/Regeleinheit 16 vorgesehen
ist, gespeichert. Das Zusatzrückhaltesystem
ist so konstruiert, dass es in Antwort auf die Zündung des Wärmeerzeugungsabschnitts 3 der Zündpille 1 zu
dem Zündmittel 5 betätigt wird.
Wenn in diesem Zustand die übergeordnete
Steuer-/Regeleinheit ein Zündausführungssignal
(das heißt
eine Zündausführungsanweisung)
an die Zündpille 1 sendet,
so führt
die Steuer-/Regeleinheit 16 der Zündpille 1 die in der
wiederaufladbaren Batterie (nicht gezeigt) gespeicherte elektrische
Energie dem Wärmeerzeugungsabschnitt 3 der
Zündpille 1 zu
und das in der Zündpille 1 enthaltene
Zündmittel 5 explodiert,
so dass das Zusatzrückhaltesystem
betätigt
werden kann.
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Wie
vorstehend beschrieben, sind in der vorliegenden Ausführungsform
die Zweiwege-Zenerdiode 15 und der Kondensator 13 parallel
zu dem Wärmeerzeugungsabschnitt 3 geschaltet.
Daher ist es selbst dann, wenn das Rauschen durch das zeitweilige
Anliegen einer großen
Menge an Energie, verursacht durch statische Elektrizität oder dergleichen, erzeugt
wird, möglich,
dieses Rauschen unter Verwendung des Kondensators 13 über eine
längere oder
ausreichende Zeitdauer zeitlich zu streuen. Im Ergebnis kann das
so gestreute Rauschen durch die Zweiwege-Zenerdiode 15 entfernt
werden. Dementsprechend kann der Wärmeerzeugungsabschnitt 3 selbst
dann gegenüber
Rauschen geschützt
werden, wenn das vorübergehende
Rauschen an diesen angelegt wird, und auf diese Weise kann die Zuverlässigkeit
erhöht
werden.
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Da
ferner die Zweiwege-Zenerdiode 15 als die Rauschentfernungseinrichtung
verwendet wird, kann die Zweiwege-Zenerdiode 15 unabhängig von der
Richtung des Flusses des an die Zweiwege-Zenerdiode 15 angelegten
Rauschens betrieben werden. Im Ergebnis kann die Zuverlässigkeit
weiter verbessert werden.
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Da
ferner der Kondensator 13 als das Schaltungselement zum
Streuen des Rauschens verwendet wird, kann dann, wenn das Rauschen
zeitlich gestreut wird, der Einfluss desselben auf den Zündstrom
auf ein Minimum reduziert werden. Dementsprechend kann der Wärmeerzeugungsabschnitt 3 gegenüber Rauschen
geschützt
werden, ohne dass die Charakteristiken der Niedrigenergiezündpille, welche
eine Zündung
unter Verwendung einer kleinen einwirkenden Energiemenge erzielt,
beeinträchtigt
werden.
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Es
ist zu beachten, dass der Inhalt der vorliegenden Erfindung nicht
ausschließlich
durch die oben beschriebene Ausführungsform
beschränkt
ist. Beispielsweise ist in der vorliegenden Ausführungsform der Kondensator 13 oberhalb
des Kopfes 4 angeordnet, der Kondensator 13 kann
jedoch auch zwischen den Stiften 7 und 8 oder
innerhalb des Zündpillenverbinders
(nicht gezeigt) angeordnet werden.
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Ferner
sind in der vorliegenden Ausführungsform
die Zündpille
und die Steuer-/Regelschaltung durch den Bus angeschlossen, es ist
jedoch auch möglich,
eine herkömmliche
Anschlussweise zu verwenden, bei welcher die beiden 1-zu-1 verbunden sind
(das heißt
Punkt zu Punkt).
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Eine
Zündpille
ermöglicht
den Schutz eines Wärmeerzeugungsabschnitts
gegenüber
Rauschen selbst dann, wenn ein vorübergehendes Rauschen angelegt
wird, wodurch die Steigerung der Zuverlässigkeit ermöglicht wird.
Die Zündpille
weist einen Wärmeerzeugungsabschnitt
auf, der einen Erregungsabschnitt und einen Brennstoffabschnitt
aufweist und der so ausgebildet ist, dass die durch Zuführen eines
Stroms zu dem Erregungsabschnitt erzeugte Wärme auf den Brennstoffabschnitt übertragen
werden kann. Die Zündpille
umfasst eine Rauschentfernungseinrichtung, welche parallel zu dem Wärmeerzeugungsabschnitt
geschaltet ist, sowie ein Schaltungselement, welches Rauschen in
der Rauschentfernungseinrichtung zeitlich streut.