DE10106366C1 - Pyrotechnischer Zünder für einen Gasgenerator - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen pyrotechnischen Zünder für einen Gasgenerator (14), mit einem Gehäuse (11), das einen Sockel (16) zur Befestigung am Gasgenerator (14) und eine Kappe (20; 20') aufweist. Im Gehäuse (11) sind eine pyrotechnische Ladung (22, 24) und eine elektrische Leitung (18) zur Zündung der Ladung (22, 24) untergebracht. Wenigstens der Abschnitt (26) des Sockels (16), mit dem er am Gasgenerator (14) befestigt ist, besteht aus einem Kunststoff, der eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 0,9 W/m K aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Gasgenerator mit einem derartigen Zünder.

Description

Die Erfindung betrifft einen pyrotechnischen Zünder für einen Gasgenerator, mit einem Gehäuse, das einen Sockel zur Befestigung am Gasgenerator und eine Kappe aufweist, wobei im Gehäuse eine pyrotechnische Ladung und eine elektrische Leitung zur Zündung der Ladung untergebracht sind und wobei im Bereich des Sockels eine Wärmebrücke zur verbesserten Wärmezufuhr zum Zünder vorhanden ist. Die Erfindung betrifft außerdem einen Gasgenerator mit einem derartigen Zünder.

Elektrisch betätigte pyrotechnische Zünder von Gasgeneratoren müssen gegenüber dem Gasgenerator so gut elektrisch isoliert sein, daß elektrische Störimpulse nicht zur ungewollten Zündung des Zünders führen. Andererseits ist es aber auch erwünscht, daß sich solche Zünder bei Überschreiten einer bestimmten Umgebungstemperatur, z. B. bei einem Fahrzeugbrand, selbständig entzünden, damit der Treibsatz des Gasgenerators kontrolliert abbrennen kann.

Aus der DE 199 14 241 A1 ist ein gattungsgemäßer Zünder bekannt, bei dem eine metallene Kappe und ein Sockel mit einem Kunststoffmantel sowie innerhalb des Treibsatzes ein Frühzündsatz vorgesehen sind. Eine Wärmeleitbahn, z. B. metallene Stege oder Flügel, soll eine Verbindung des Kappenbodens zu anderen Metallteilen des Kraftfahrzeuges und einen guten Wärmeübergang schaffen. Ebenso ist eine Wärmebrücke zu Teilen des Kraftfahrzeuges etwa im Bereich des Kunststoffmantels angedacht.

Die Wärmeleitung vom Gehäuse des Gasgenerators zur pyrotechnischen Ladung des Zünders soll, bei guter elektrischer Isolierung des Zünders, durch die vorliegende Erfindung verbessert werden.

Dies wird bei einem gattungsgemäßen Zünder dadurch erreicht, daß die Wärmebrücke durch einen der Befestigung am Gasgenerator dienenden Abschnitt des Sockels gebildet ist, der aus einem Kunststoff mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 0,9 W/mK besteht. Die hohe Wärmeleitfähigkeit eines solchen Kunststoffs gewährleistet eine schnelle Wärmeübertragung vom Gasgenerator zur pyrotechnischen Ladung und damit eine frühe und sichere Selbstauslösung des Zünders. Berechnungen für den Fall eines Bonfire-Tests haben eine um 30 bis 50% kürzere Zeit bis zur Selbstzündung des in einen Gasgenerators eingesetzten Zünders ergeben, wenn der Gasgenerator hohen Umgebungstemperaturen ausgesetzt ist, gegenüber der Verwendung eines herkömmlich verwendeten Sockels aus Polyamid mit einer Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,2 W/mK. Gegenüber bisher verwendeten Kunststoffen mit einer fast 10fach geringeren Wärmeleitfähigkeit ist somit eine deutliche Verbesserung des Selbstzündverhaltens des Zünders gegeben.

Besonders bevorzugt weist der Kunststoff eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1,9 W/mK auf. Je höher die Wärmeleitfähigkeit des Kunststoffs ist, desto schneller kann bei einer erhöhten Umgebungstemperatur Wärmeenergie auf die pyrotechnische Ladung übertragen werden und die Selbstauslösung des Zünders erfolgen.

Die Wärmeübertragung zur pyrotechnischen Ladung kann dadurch verbessert werden, daß auch die Kappe aus einem Kunststoff mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 0,9 W/mK besteht. Alternativ kann eine gute Wärmeübertragung auch durch eine Kappe aus Metall, bevorzugt aus Aluminium oder Stahl, erreicht werden. Es ist nicht notwendig, eine Metalleinlage in den wärmeleitenden Kunststoff einzuziehen, so daß keine aufwendigen Prozeßschritte durchzuführen sind.

Der Kunststoff für den Abschnitt des Sockels und/oder für die Kappe basiert vorzugsweise auf Polyphenylensulfid (PPS), Polyphthalamid (PPA) oder einem gefüllten Epoxyharz. Mit diesen Kunststoffen ist neben einer hohen Wärmeleitfähigkeit auch ein hoher elektrischer Widerstand von mindestens 1 MΩ zwischen der elektrischen Leitung und dem Außenrand des Sockels realisierbar.

Die Selbstzündeigenschaften des Zünders können verbessert werden, indem die pyrotechnische Ladung einen Frühzündsatz umfaßt.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Gasgenerator mit einem Generatorgehäuse und einem Zünder mit den oben beschriebenen Eigenschaften, wobei der Zünder mit dem Abschnitt des Sockels unmittelbar am Generatorgehäuse anliegt und am Generatorgehäuse befestigt ist, so daß eine gute Wärmeübertragung vom Gasgenerator zur pyrotechnischen Ladung des Zünders gegeben ist.

Der Kunststoff und die pyrotechnische Ladung sind vorzugsweise so gewählt, und der Sockel weist vorzugsweise eine solche Geometrie auf, daß sich der in einen Gasgenerator eingesetzte Zünder ab einer Temperatur des Gasgenerators im Bereich des Zünders von etwa 170°C selbst entzündet. Diese Anforderung entspricht weltweit gängigen Tests wie etwa dem Bonfire oder dem Slow Heat- Test.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfol­ genden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:

Fig. 1 ein Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Zünder gemäß einer ersten Ausführungsform samt eines Teils eines erfindungsgemäßen Gasgenerators; und

Fig. 2 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Zünder gemäß einer zweiten Ausführungsform samt eines Teils eines erfindungsgemäßen Gasgenerators.

In Fig. 1 ist ein Zünder 10 mit einem Gehäuse 11 dargestellt. Das Gehäuse 11 ist mit einem Generatorgehäuse 12 eines Gasgenerators 14 verbunden, wie in den Figuren schematisch dargestellt ist. Die Verbindung des Zünders 10 mit dem Generatorgehäuse 12 kann auf eine beliebige bekannte, dem Fachmann geeignet erscheinende Weise erfolgen. Der Zünder 10 weist einen Sockel 16 auf, durch den zwei elektrische Leitungen 18 hindurchragen. An dem den Leitungen 18 abgewandten Ende ist mit dem Sockel 16 eine Kappe 20 verbunden. In der Kappe 20 ist eine pyrotechnische Ladung 22 (in den Figuren angedeutet), die optional einen Frühzündsatz 24 umfaßt, dessen Zündtemperatur unterhalb der der pyrotechnischen Ladung 22 liegt, angeordnet. Der Frühzündsatz 24 ist bevorzugt nahe der aus dem leitfähigen Kunststoff bestehenden Stirnwand der Kappe 20 angeordnet.

Die pyrotechnische Ladung 22 wird von den elektrischen Leitungen 18 kontaktiert und kann über diese gezündet werden. Der Sockel 16 besteht aus einem Kunststoff mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 0,9 W/mK und bevorzugt von mehr als 1,9 W/mK. Der Sockel 16 kann vollständig aus einem entsprechenden Kunststoff gefertigt sein, es ist aber auch möglich, daß nur der äußere Abschnitt 26 des Sockels 16, der in unmittelbarem Kontakt mit dem Gehäuse 12 des Gasgenerators 14 ist, aus dem wärmeleitfähigen Kunststoff besteht.

In der gezeigten ersten Ausführungsform besteht auch die Kappe 20 aus einem wärmeleitfähigen Kunststoff, mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 0,9 W/mK. Das Material für den Abschnitt 26 des Sockels 16 sowie die Kappe 20 kann identisch sein.

Wird der Gasgenerator z. B. im Falle eines Fahrzeugbrands hohen Temperaturen ausgesetzt, so daß die Temperatur des Generatorgehäuses 12 im Bereich des Zünders 10 etwa 150 bis 280°C beträgt, wird genügend Wärmeenergie über das Generatorgehäuse 12 auf den Abschnitt 26 des Sockels 16 und von dort über die Kappe 20 auf die pyrotechnische Ladung 22 und auf den Frühzündsatz 24, falls ein solcher vorhanden ist, übertragen, um den Zünder zu einer Selbstzündung zu veranlassen. Aufgrund der guten Wärmeleitfähigkeit des Sockels 16 sowie der Kappe 20 erreicht die pyrotechnische Ladung 22 bzw. die Frühzündladung 24 frühzeitig ihre Zündtemperatur, so daß ein kontrollierter Abbrand des pyrotechnischen Materials erfolgen kann.

Der Kunststoff, die pyrotechnische Ladung bzw. der Frühzündsatz 24 sowie die Geometrie des Gehäuses 11 und vor allem des Abschnitts 26 des Sockels 16 sind vorzugsweise so gewählt, daß sich der Zünder 10 spätestens nach etwa 1 Minute entzündet, wenn das Generatorgehäuse 12 in der Umgebung des Zünders 10 auf 170°C erhitzt wird.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform eines Zünders 10 dargestellt, der sich von der ersten Ausführungsform nur dadurch unterscheidet, daß die Kappe 20' aus Metall, bevorzugt aus Aluminium oder aus Stahl gefertigt ist. Da die Verbindung des Zünders 10 zum Generatorgehäuse 12 nur im Bereich des Abschnitts 26 des Sockels 16 erfolgt, ist die elektrische Isolierung der Leitungen 18 vom Generatorgehäuse 12 durch die Metallkappe 20' nicht beeinträchtigt.

Als wärmeleitfähige Kunststoffe werden bevorzugt auf Polyphenylensulfid (PPS), Polyphthalamid (PPA) oder einem gefüllten Epoxyharz basierende Kunststoffe eingesetzt, z. B. Fortron® der Firma Fortron, Ryton® der Phillips Petroleum Company, Alton® der Firma Nalco Chemical Company oder KE 850 SH® sowie KE 870® der Firma Toshiba.

Claims (9)

1. Pyrotechnischer Zünder für einen Gasgenerator (14), mit einem Gehäuse (11), das einen Sockel (16) zur Befestigung am Gasgenerator (14) und eine Kappe (20; 20') aufweist, wobei im Gehäuse (11) eine pyrotechnische Ladung (22, 24) und eine elektrische Leitung (18) zur Zündung der Ladung (22, 24) untergebracht sind und wobei im Bereich des Sockels (16) eine Wärmebrücke zur verbesserten Wärmezufuhr zum Zünder vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebrücke durch einen der Befestigung am Gasgenerator (14) dienenden Abschnitt (26) des Sockels (16) gebildet ist, der aus einem Kunststoff mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 0,9 W/mK besteht.

2. Pyrotechnischer Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 1,9 W/mK aufweist.

3. Pyrotechnischer Zünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Kappe (20) aus einem Kunststoff mit einer Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 0,9 W /mK besteht.

4. Pyrotechnischer Zünder nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (20') aus Metall besteht.

5. Pyrotechnischer Zünder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe (20') aus Aluminium oder Stahl besteht.

6. Pyrotechnischer Zünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (11) ein Frühzündsatz (24) angeordnet ist.

7. Pyrotechnischer Zünder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff für den Abschnitt (26) des Sockels (16) und/oder für die Kappe (20) auf Polyphenylensulfid (PPS), Polyphthalamid (PPA) oder einem gefüllten Epoxyharz basiert.

8. Gasgenerator mit einem Generatorgehäuse (12) und einem Zünder (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder (10) mit dem Abschnitt (26) des Sockels (16) unmittelbar am Generatorgehäuse (12) anliegt und am Generatorgehäuse (12) befestigt ist.

9. Gasgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff und die pyrotechnische Ladung (22, 24) so gewählt sind und daß der Sockel (16) eine solche Geometrie aufweist, daß sich der Zünder (10) ab einer Temperatur des Generatorgehäuses in der Umgebung des Zünders von etwa 170°C selbst entzündet.