WO2002073117A1 - Anzündvorrichtung für die treibladung einer insassenschutzvorrichtung - Google Patents

Anzündvorrichtung für die treibladung einer insassenschutzvorrichtung Download PDF

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Thorsten LÜBBERS
Kai LÜBBERS
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Nico-Pyrotechnik Hanns-Jürgen Diederichs GmbH & Co. KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/12—Bridge initiators
    • F42B3/125—Bridge initiators characterised by the configuration of the bridge initiator case
    • F42B3/127—Bridge initiators characterised by the configuration of the bridge initiator case the case having burst direction defining elements

Definitions

  • Ignition device for the propellant charge of an occupant protection device
  • the invention relates to an ignition device for the propellant charge of an occupant protection device in motor vehicles.
  • Such igniters are such. B. to trigger an air cushion, d. H. an airbag or to operate a belt tensioner.
  • An example of such an ignition device is described in DE-A-19733353.
  • an ignition chamber is accommodated in an ignition housing, which is at least partially filled with ignition material and covered by a cap.
  • a predetermined breaking point is provided in the base of the cap, which breaks open after the ignition of the detonator, so that the pilot flame of the detonator emerges from the ignition chamber and ignites the propellant charge of the occupant protection device.
  • the predetermined breaking point is usually a cross-shaped stamping, at which the material thickness of the base of the cap covering the ignition chamber is reduced.
  • the predetermined breaking point tears open starting from the center, the triangular flaps of the base located between the individual cross arms being bent open.
  • the pilot flame of the ignited detonator leaves the ignition housing practically centrally and ignites the propellant charge there to inflate an airbag or to tighten the seat belt, etc.
  • This igniter is surrounded by a sleeve, usually made of plastic. It can now happen that this sleeve or parts of it are thrown out when the detonator ignites through the open bottom of the cap and clog any overflow openings between a prechamber and a main chamber, thereby impairing the function of the gas generator.
  • the aim is to make the size and in particular the installation depth as small as possible, for example when installing the gas generator in the
  • the propellant charge or parts thereof are arranged around the igniter.
  • the pilot flame emerging essentially centrally in the above-mentioned ignition device is deflected at parts of the gas generator and ignites the propellant charge.
  • the invention has for its object to design an ignition device of the type in question so that the pilot flame emerges essentially laterally.
  • the predetermined breaking point has at least one section located close to the edge of the floor, which is designed such that when this section is torn open, the region of the floor lying towards the center is bent open, so that the pilot flame emerges laterally through the slot created in the process.
  • the predetermined breaking point preferably has two radially opposite short sections, so that the Floor is ignited in the area between these two sections in the manner of a thorn or arch when the detonator is ignited.
  • the sections of the predetermined breaking point are preferably linear and can e.g. B. short circular sections parallel to the adjacent or opposite edge of the floor or short straight sections.
  • the pilot flame or bundles of pilot lamps emerge laterally from the ignition device and directly meet the propellant charge of the occupant protection device surrounding the ignition device. This ensures optimal ignition of the propellant charge.
  • the bottom of the cap covering the ignition chamber remains closed except for the slots of the predetermined breaking point, so that the above-mentioned, rare case cannot occur at all, namely that the sleeve or parts thereof surrounding the primer are thrown out of the ignition chamber.
  • FIG. 1 shows a section through an ignition device with a ignition chamber and a cap covering this, in the bottom of which a predetermined breaking point according to the invention is introduced;
  • Figure 2 is a schematic plan view of the ignition device according to Figure 1 with two radially opposite short predetermined breaking sections near the edge of the cap;
  • FIG. 3 shows a plan view similar to FIG. 1, also with two predetermined breaking sections, which in this case are designed as circular sections approximately parallel to the adjacent edge of the floor;
  • FIG. 4 shows a plan view similar to FIG. 2 with two predetermined breaking sections also formed as circular sections approximately parallel to the respectively opposite edge of the base.
  • Figure 5 is a plan view similar to the previous Figures 2 to 4 with three short predetermined breaking sections;
  • FIG. 6 shows a schematic perspective view of the cap of the ignition device with the predetermined breaking point torn open, the predetermined breaking point being designed as in FIG. 2;
  • Figure 7 schematically shows a side view of the cap of the
  • Ignition device with a representation of the pilot lights emerging through the torn predetermined breaking point after igniting the igniter.
  • An ignition device 1 has a housing 2 with a base 3 and a metal cap 4 connected to it.
  • a fitting ring 5 is placed on the base 3 and receives two contact pins 7 melted into an insulating glass material 6.
  • the heads of the contact pins 7 are connected to one another via a resistance wire 8.
  • a plastic sleeve 9 is placed on the fitting ring 4 and, together with the cap 4, delimits an ignition chamber 10 into which an ignition material 11 is filled.
  • the cap 4 has on its bottom 12 near the edge on two radially opposite predetermined breaking sections 13, which are produced by a punch in the bottom of the cap near the edge and z. B. have a triangular or trapezoidal cross-section. The from the glass material 6 down from the
  • the ignition device 1 is inserted with the contact pins into a corresponding plug, which forms the interface of a sensor and evaluation unit.
  • an electrical pulse is supplied via the plug and flows through the resistance wire 8. This melts and ignites the igniter 11.
  • FIGS. 2 to 5 schematically show views of the bottom 12 of the cap 4 with the short predetermined breaking sections 13.
  • the two short predetermined breaking sections 13 are formed as straight line embossing or punching, which are located near and along the edge of the floor, the center angle w being approximately 60 ° for each section 13. In practice, values between 45 ° and 90 ° are advantageous.
  • two radially opposite short predetermined breaking sections 13 are also provided, which in turn are located close to the edge of the bottom 12 and are formed as circular sections approximately parallel to the respective near edge of the bottom.
  • the center angle is also in the specified range.
  • three predetermined breaking sections 13 are provided, which are formed as circular sections parallel to the edge of the floor and located close to this.
  • the center angle for each of the short predetermined breaking sections is in the range between about 45 ° and 90 °.
  • the predetermined breaking sections 13 tear open, the region of the bottom of the cap 4 which lies on the side of the center being arched up.
  • this is shown schematically in FIG. 6.
  • the area between the two short predetermined breaking sections 13 is arched by the explosion gases of the igniter 13 in the manner of a mandrel or arch, as indicated by the reference numeral 15, so that laterally directed blow-out openings 16 occur at the predetermined breaking points, but the floor otherwise remains closed. It is essential that when the predetermined breaking points 13 are torn open, no parts of the cover 14 are completely folded away, as in the prior art, so that no parts can be flung out of the ignition chamber.
  • the cap 4 is shown again from the side, namely after the arch 15 has formed after the igniter 11 has been ignited.
  • the ignition flames 17 of the ignited igniter 11 emerging laterally are indicated. These ignition flames are directly connected to a propellant charge arranged around the ignition device 1, for. B. directed an airbag so that it is reliably ignited.

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Abstract

Die Anzündvorrichtung weist in einer eine Zündkammer (10) abdeckenden Kappe (4) kurze Sollbruchabschnitte (13) auf, die beim Zünden eines in der Zündkammer befindlichen Zündstoffes (11) aufgerissen werden. Hierbei wird der seitlich von den Sollbruchabschnitten (13) in Richtung auf das Zentrum des Bodens (12) gelegene Bereich lediglich nach Art eines Domes bzw. Gewölbes (15) hochgewöbt, sodass durch die dabei frei werdenden schlitzförmigen Ausblasöffnungen (16) die Zündstrahlen (17) des gezündeten Zündstoffes (11) seitlich austreten.

Description

Anzündvorrichtunq für die Treibladung einer Insassenschutzvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anzündvorrichtung für die Treibladung einer Insassenschutzvorrichtung in Kraftfahrzeugen .
Derartige Anzündvorrichtungen werden z. B. zum Auslösen eines Luftkissens, d. h. eines Airbags oder zur Betätigung eines Gurtstrammers verwendet. Ein Beispiel einer derartigen Anzündvorrichtung ist in der DE-A-19733353 beschrieben. Hierbei ist in einem Anzündgehäuse eine Zündkammer aufgenommen, die zumindest teilweise mit Zündstoff gefüllt und durch eine Kappe abgedeckt ist. In dem Boden der Kappe ist eine Sollbruchstelle vorgesehen, die nach dem Zünden des Zündstoffes aufreißt, sodass die Zündflamme des Zündstoffes aus der Zündkammer austritt und die Treibladung der Insassenschutzvorrichtung zündet .
Üblicherweise ist die Sollbruchstelle eine kreuzförmige Stanzung, an der die Materialdicke des Bodens der die Zündkammer abdeckenden Kappe verringert wird. Bei der Zündung des Zündstoffes reißt die Sollbruchstelle ausgehend vom Zentrum auf, wobei die zwischen den einzelnen Kreuzarmen gelegenen dreieckförmigen Lappen des Bodens aufgebogen werden. Die Zündflamme des gezündeten Zündstoffes verlässt das Zündgehäuse praktisch zentrisch und zündet die dort angeordnete Treibladung zum Aufblasen eines Airbags oder zum Strammen des Sicherheitsgurtes etc.
Bei diesem Anzünder wird der Zündstoff mit einer Hülse, meistens aus Kunststoff, umgeben. Es kann nun vorkommen, dass diese Hülse oder Teile hiervon beim Zünden des Zündstoffes durch den aufgerissenen Boden der Kappe hinausgeschleudert wrrden und im Gasgenerator etwa Überströmöffnungen zwischen einer Vorkammer und einer Hauptkammer verstopfen, wodurch die Funktion des Gasgenerators beeinträchtigt wird. Bei neueren Gasgeneratoren wird angestrebt, die Baugröße und insbesondere die Einbautiefe so klein wie möglich zu gestalten, um etwa bei einem Einbau des Gasgenerators im
Lenkrad des Kraftfahrzeuges die Aufnahmevorrichtung für den
Gasgenerator nicht zu unförmig zu gestalten.
Aus diesem Grunde werden die Treibladung bzw. Teile hiervon um die Anzündvorrichtung herum angeordnet . Die bei der oben erwähnten Anzündvorrichtung im wesentlichen zentrisch austretende Zündflamme wird zwar an Teilen des Gasgenerators umgelenkt und zündet die Treibladung. Jedoch wäre es idealer, wenn die Zündflamme bereits seitlich aus der Anzündvorrichtung austreten würde und somit direkt auf die Treibladung träfe .
Hierzu ist vorgeschlagen worden, den Verlauf der Sollbruchstelle im Boden der die Zündkammer abdeckenden Kappe etwa S-förmig zu gestalten, wobei die beiden gegenüberliegenden S-Bögen im wesentlichen nahe am Rand des Bodens parallel zu diesem verlaufen. Beim Aufreißen der Sollbruchstelle wird dann jeweils ein Lappen auf jeder Seite des S-Verlaufes aufgebogen, an dem dann die Zündflamme seitlich umgelenkt wird. Testergebnisse haben jedoch gezeigt, dass das Ergebnis zwar besser als das bekannte ist, jedoch noch nicht zufriedenstellend, da immer noch der größte Teil der Zündflamme das Zündgehäuse nahezu zentrisch verlässt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anzündvorrichtung der in Rede stehenden Art so zu gestalten, dass die Zündflamme im wesentlichen seitlich austritt.
Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst .
Demgemäß weist die Sollbruchstelle zumindest einen nahe am Rande des Bodens gelegenen Abschnitt auf, der so ausgestaltet ist, dass beim Aufreißen dieses Abschnittes der in Richtung auf das Zentrum gelegene Bereich des Bodens aufgebogen wird, sodass die Zündflamme durch den dabei erzeugten Schlitz seitlich austritt. Vorzugsweise weist die Sollbruchstelle zwei radial gegenüberliegende kurze Abschnitte auf, sodass der Boden beim Zünden des Zündstoffes in dem Bereich zwischen diesen beiden Abschnitt dorn- bzw. gewölbeartig aufgebogen wird.
Bevorzugt sind die Abschnitte der Sollbruchstelle linienförmig und können z. B. kurze Kreisabschnitte parallel zu dem benachbarten bzw. gegenüber liegenden Rand des Bodens oder kurze gerade Abschnitte sein.
Es könnten als Sollbruchstelle zwar auch drei, z. B. in Winkelabständen von 120° angeordnete kurze Abschnitte oder sogar mehr vorgesehen werden; jedoch hat sich herausgestellt, dass bei einer solchen Ausgestaltung unter Umständen der gesamte Boden beim Zünden des Zündstoffes weggesprengt wird. Aus diesem Grunde ist die Anzahl von zwei radial gegenüberliegenden kurzen Abschnitten optimal. Bevorzugt liegt der Wert des Zentrumswinkels für die beiden Abschnitte zwischen 45° und 90°, wobei in einem Bereich um 60° sehr gute Ergebnisse erzielt wurden.
Bei einer Anzündvorrichtung gemäß der Erfindung tritt die Zündflamme bzw. treten die Zündflammen gebündelt seitlich aus der Anzündvorrichtung heraus und treffen direkt auf die die Anzündvorrichtung umgebende Treibladung der Insassenschutzvorrichtung. Hierdurch ist ein optimales Anzünden der Treibladung sichergestellt. Darüber hinaus bleibt der Boden der die Zündkammer abdeckenden Kappe bis auf die Schlitze der Sollbruchstelle geschlossen, sodass der oben erwähnte, seltene Fall gar nicht auftreten kann, dass nämlich die den Zündsatz umgebende Hülse oder Teile davon aus der Zündkammer hinausgeschleudert werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. Die Erfindung ist in mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:
Figur 1 einen Schnitt durch eine Anzündvorrichtung mit einer Zünkammer und einer diese abdeckenden Kappe, in deren Boden eine Sollbruchstelle gemäß der Erfindung eingebracht ist; Figur 2 eine schematische Aufsicht auf die Anzündvorrichtung gemäß Figur 1 mit zwei radial gegenüberliegenden kurzen Sollbruchabschnitten in der Nähe des Randes der Kappe;
Figur 3 eine Aufsicht ähnlich Figur 1 mit ebenfalls zwei, in diesem Falle als Kreisabschnitte etwa parallel zu dem benachbarten Rand des Bodens ausgebildeten Sollbruchabschnitten;
Figur 4 eine Aufsicht ähnlich Figur 2 mit ebenfalls zwei als Kreisabschnitte etwa parallel zum jeweils gegenüber liegenden Rand des Bodens ausgebildeten Sollbruchabschnitten.
Figur 5 eine Aufsicht ähnlich den vorhergehenden Figuren 2 bis 4 mit drei kurzen Sollbruchabschnitten;
Figur 6 eine schematische perspektivische Ansicht der Kappe der Anzündvorrichtung mit aufgerissener Sollbruchstelle, wobei die Sollbruchstelle wie in Figur 2 ausgeführt war; und
Figur 7 schematisch eine Seitenansicht der Kappe der
Anzündvorrichtung mit einer Darstellung der durch die aufgerissene Sollbruchstelle austretenden Zündflammen nach Anzünden der Anzündvorrichtung.
Eine Anzündvorrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 mit einem Sockel 3 und einer mit diesem verbundene metallene Kappe 4 auf. Auf den Sockel 3 ist ein Passring 5 aufgesetzt, der zwei in ein isolierendes Glasmaterial 6 eingeschmolzene Kontaktstifte 7 aufnimmt. Die Köpfe der Kontaktstifte 7 sind über einen Widerstandsdraht 8 miteinander verbunden.
Auf den Passring 4 ist noch eine Kunststoffhülse 9 aufgesetzt, die gemeinsam mit der Kappe 4 eine Zündkammer 10 begrenzt, in die ein Zündstoff 11 eingefüllt ist. Die Kappe 4 weist an ihrem Boden 12 in der Nähe des Randes zwei radial gegenüberliegende Sollbruchabschnitte 13 auf, die durch eine Stanzung im Boden der Kappe nahe dem Rand erzeugt sind und z. B. einen dreieck- bzw. trapezförmigen Querschnitt aufweisen. Die aus dem Glasmaterial 6 nach unten aus der
Anzündvorrichtung herausragenden Kontaktstifte 7 sind teilweise mit einem Kunststoffmantel 14 umhüllt, der die Einbaumaße der Anzündvorrichtung festlegt .
Die Anzündvorrichtung 1 wird mit den Kontaktstiften in einen korrespondierenden Stecker gesteckt, der die Schnittstelle einer Sensor- und Auswerteeinheit bildet. Bei einem Unfall des Kraftfahrzeuges wird über den Stecker ein elektrischer Impuls geliefert, der über den Widerstanddraht 8 fließt. Dieser schmilzt dabei und zündet den Zündstoff 11.
In den Figur 2 bis 5 sind schematisch Aufsichten auf den Boden 12 der Kappe 4 mit den kurzen Sollbruchabschnitten 13 gezeigt.
In Figur 2 sind die beiden kurzen Sollbruchabschnitte 13 als gerade Linienprägungen bzw. -stanzungen ausgebildet, die nahe und entlang des Randes des Bodens gelegen sind, wobei der Zentrumswinkel w für jeden Abschnitt 13 etwa 60° beträgt. In der Praxis sind Werte zwischen 45° und 90° vorteilhaft.
In Figur 3 sind ebenfalls zwei radial gegenüberliegende kurze Sollbruchabschnitte 13 vorgesehen, die wiederum nahe am Rand des Bodens 12 gelegen sind und als Kreisabschnitte etwa parallel zu dem jeweils nahen Rand des Bodens ausgebildet sind. Der Zentrumswinkel liegt ebenfalls in dem angegebenen Bereich.
In Figur 4 sind zwei radial gegenüberliegende kurze Sollbruchabschnitte 13 vorgesehen, die wiederum nahe am Rand des Bodens 12 gelegen sind und als Kreisabschnitte etwa parallel zu dem jeweils gegenüber liegenden Rand des Bodens ausgebildet sind. Der Zentrumswinkel liegt ebenfalls in dem angegebenen Bereich.
In Figur 5 sind drei Sollbruchabschnitte 13 vorgesehen, die als Kreisabschnitte parallel zum Rand des Bodens ausgebildet und nahe diesem gelegen sind. Der Zentrumswinkel für jeden der kurzen Sollbruchabschnitte liegt im Bereich zwischen etwa 45° und 90° .
Wenn bei einem Unfall des Kraftfahrzeuges der Zündstoff 11 elektrisch gezündet wird, reißen die Sollbruchabschnitte 13 auf, wobei der Bereich des Bodens der Kappe 4, der auf Seiten des Zentrums liegt, hoch gewölbt wird. Für den Fall zweier Sollbruchabschnitte 13 gemäß Figur 2 ist dies schematisch in Figur 6 dargestellt. Der Bereich zwischen den beiden kurzen Sollbruchabschnitten 13 wird durch die Explosionsgase des Zündstoffes 13 dorn- bzw. gewölbemäßig aufgewölbt, wie dieses durch das Bezugszeichen 15 angedeutet ist, sodass an den Sollbruchstellen seitlich gerichtete Ausblasöffnungen 16 entstehen, der Boden ansonsten jedoch geschlossen bleibt. Wesentlich ist, dass bei dem Aufreißen der Sollbruchstellen 13 keine Teile des Deckels 14 wie beim Stand der Technik vollständig weggeklappt werden, sodass auch keine Teile aus der Zündkammer nach außen geschleudert werden können.
In Figur 7 ist die Kappe 4 nochmals von der Seite gezeigt und zwar, nachdem sich das Gewölbe 15 nach Zünden des Zündstoffes 11 ausgebildet hat. Angedeutet sind die hier seitlich austretenden Zündflammen 17 des gezündeten Zündstoffes 11. Diese Zündflammen sind direkt auf eine um die Anzündvorrichtung 1 angeordnete Treibladung z. B. eines Airbags gerichtet, sodass dieser zuverlässig gezündet wird.

Claims

Patentansprüche
1. Anzündvorrichtung für die Treibladung einer Insassenschutzvorrichtung in Kraftfahrzeugen, insbesondere zum Aufblasen eines Luftkissens (Airbag) oder zur Betätigung eines Gurtstrammers oder dergleichen, mit einem Anzündgehäuse, in dem eine Zündkammer aufgenommen ist, die zumindest teilweise mit Zündstoff gefüllt und durch eine Kappe abgedeckt ist, wobei im Boden der Kappe eine Sollbruchstelle vorgesehen ist, die nach dem Zünden des Zündstoffes aufreißt, sodass eine Ausblasöffnung entsteht und die Zündflamme des Zündstoffes durch diese Öffnung aus der Zündkammer austritt und die Treibladung zündet, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle zumindest einen nahe am Rand des Bodens gelegenen Sollbruchabschnitt (13) aufweist und so ausgebildet ist, dass beim Aufreißen der Sollbruchstelle der in Richtung auf das Zentrum gelegene Bereich des Bodens (12) hochgewölbt wird und die Zündflamme durch die dadurch erzeugte schlitzförmige Ausblasöffnung (16) im wesentlichen seitlich austritt.
2. Anzündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle zwei radial gegenüberliegende Sollbruchabschnitte (13) aufweist, sodass der Boden (12) der die Zündkammer (10) abdeckenden Kappe (4) beim Zünden des Zündstoffes (11) in dem Bereich zwischen diesen Sollbruchabschnitten (13) dorn- bzw. gewölbeartig (15) hochgewölbt wird.
3. Anzündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchabschnitte (13) der Sollbruchstelle linienförmig sind.
4. Anzündvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchabschnitte (13) als Kreisabschnitte im wesentlichen parallel zu dem Rand des Bodens (12) ausgebildet sind. Anzündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchabschnitte (13) als gerade Abschnitte ausgebildet sind.
Anzündvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrumswinkel der Sollbruchabschnitte (13) in einem Bereich zwischen 45° und 90°, bevorzugt im Bereich zwischen 45° und 60° liegt.
Anzündvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchabschnitte (13) durch eine Verringerung der Dicke des Bodens (12) der Kappe (4) gebildet sind.
Anzündvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Sollbruchabschnitte (13) etwa dreieckförmig ist.
Anzündvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchabschnitte (13) durch eine Prägung erzeugt sind.
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