DE19529381A1 - Trigger for gas generator of vehicle airbag safety device - has single relatively large discharge orifice and achieves reliable simultaneous combustion of gas generator charge - Google Patents
Trigger for gas generator of vehicle airbag safety device - has single relatively large discharge orifice and achieves reliable simultaneous combustion of gas generator chargeInfo
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Abstract
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.The invention relates to an ignition device for igniting the propellant charge of an airbag gas generator for a vehicle occupant protection device based on a signal from a trigger scarf installed in the vehicle device with a preferably central and in the radial direction in the focal Chamber of the airbag gas generator used central tube, which is in Inside a primer for igniting the pre-in the combustion chamber contains propellant charge, and which on its ra in the combustion chamber outflow openings to the outlet of the hot ignition gases of the igniter in the combustion chamber.
Eine derartige Anzündvorrichtung ist bekannt aus der DE 40 12 893 A1.Such an ignition device is known from 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. A main area of application for such igniters is gas Generators of all kinds, in particular tubular gas generators, their gas gener gender fuel is activated via a central ignition. Such gas Generators are used in particular to inflate an airbag in one Airbag as a protective device for vehicle occupants in the event of a sudden Impact of the vehicle and a correspondingly strong braking acceleration use. In use, a propellant charge is used to generate it an inert, non-toxic propellant gas, usually nitrogen, ignited and an airbag within millisecun with the resulting burnup gas the inflated, the impact of the vehicle occupant sitting behind soft catches.
Die Treibladung eines solchen Airbag-Gasgenerators besteht zumeist aus Festtreibstoff in Tablettenform, der in der Brennkammer des meist rohrför migen Gasgeneratorgehäuses dicht gepackt liegt.The propellant charge of such an airbag gas generator usually consists of Solid fuel in tablet form, which in the combustion chamber of the mostly tubular gas generator housing is tightly packed.
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.The propellant charge is ignited by an ignition device that is in extends radially into the combustion chamber of the airbag gas generator. The igniter usually consists of a central tube, which contains an igniter to ignite the propellant charge. So that the hot ignition gases of the igniter directly affect the propellant charge reach and ignite are with all known kindling Devices holes distributed over the outer circumference of the central tube gene provided, through which the hot ignition gases into the combustion chamber can get with the propellant charge.
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.Such an ignition device is described, for example, in the article "Increase airbag and belt tensioner "by Luigi Brombilla in ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 84 (1992) 2, pages 77ff. be wrote. A technically similar solution is known from US Pat. No. 4,561,675 knows, in which, however, the igniter is not in one of au ß in the combustion chamber of the gas generator inserted central tube, son that itself in one of the inner walls of the gas generator housing the container. Here, too, are various holes through the Inner walls of the gas generator housing containing igniter provided that are substantially parallel or at a slight angle run to the longitudinal axis of the gas generator.
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.A major disadvantage of the known solutions is that relatively many small holes as evenly as possible around the circumference of the Central tube or a corresponding container with the igniter must be distributed. Especially when using one from the outside positionable central tube for the igniter is the position of the Boh Very difficult or impossible to determine if not specifically a device for the defined rotational orientation of the ignition device is provided relative to the gas generator housing. Depending on the geo metric design of the combustion chamber result from more favorable or less favorable lighting conditions, which in any case do not reproduce well are doable and predictable. Another disadvantage is that the lateral holes on the circumference of the central tube only with a right are relatively expensive to produce, especially in the manufacture of each because it must be checked whether all holes are complete and were carried out consistently.
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.In contrast, the object of the present invention is an ignition to introduce the direction with the features outlined above, which one on the one hand, easier and cheaper, and with higher manufacturing reliability on the other hand, the burning behavior of the igniter as well as the ignition process of the propellant charge in the combustion chamber designed more moderate and reproducible, so that the ignition safety of the Igniter increased compared to known devices.
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.According to the invention, this task is surprisingly simple, but we kungful way solved that only a single Ab flow opening is provided for the exit of the hot ignition gases, namely a central axial bore through a central tube against the burner end plate.
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.Due to the central outflow bore at the front, the This kind of igniter is much cheaper to manufacture than that known devices that a variety of smaller holes in order need of the cylindrical central tube. This only axial bore does not require any further critical testing for full during production consistency, as they are usually larger in diameter than the many small ones NEN lateral nozzle bores of the known igniters is placed so that there is little danger that the axial bore does not could be consistent. In addition, with the Lö according to the invention a much more even and reproducible ignition of the gas-generating fuel tablets in the combustion chamber causes the firing beam is always defined and predictable at a predetermined position on the propellant charge located under the central tube in the Combustion chamber hits and there a symmetrical gas generation triggers by inflammation of the fuel tablets, which in the ent distant areas of the combustion chamber can continue evenly, which makes the entire combustion behavior more reproducible and the fire and the inflation of the airbag proceeds more smoothly and evenly.
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.An embodiment of the type according to the invention is particularly preferred Ignition device in which the end plate is approximately in the horizontal Mit tel plane of the combustion chamber is positioned. With this, the spatial Mit selected point of the combustion chamber as the ignition point from which the Burn the fuel tablets in all directions in the fireplace can spread evenly.
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.To focus on individual geometric shapes of different focal To be able to deal with chambers better are in a preferred embodiment end plates with axial bores of different, preferred wise standardized opening diameter sizes provided. Through the different bore sizes can be customized Ignition device to the cheapest for the respective combustion chamber Burning conditions are made. In particular, it can a so-called clamping, d. H. an obstruction to the outflow of the hot ignition gases through the discharge opening due to a change in the Combustion chamber forming back pressure can be avoided, so that the Burning occurs safely and evenly. By standardizing the Opening diameter sizes can be end plates or igniter conditions are available in standardized sizes, so that the for individual adjustment required, costly storage under different parts can be kept within reasonable limits.
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.In a further preferred embodiment of the invention Finally, the ignition device is the axial bore through the end plate African and is preferably from inside the igniter Combustion chamber further. As a result, those within the kindling direction generated hot ignition gases in a strongly divergent to the outside emitting beam into the combustion chamber, so that instead of a point focal spots remove a larger area of the propellant charge from the start is ignited, which also becomes a more uniform and reproducible Burning behavior leads.
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.Further advantages of the invention result from the description and the Drawing. Likewise, the above and the others Features listed according to the invention individually for themselves or to several can be used in any combination. The shown and described embodiments are not intended to be conclusive to understand the count, but rather have exemplary character for the description of the invention.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1a eine schematische Ansicht eines teilweise aufgeschnittenen Airbag-Gasgenerators mit erfindungsgemäßer Anzündvorrich tung in Blickrichtung auf die Stirnplatte des Zentralrohres; Figure 1a is a schematic view of a partially cut-open airbag gas generator with inventive An Zündvorrich device in the direction of view of the end plate of the central tube.
Fig. 1b eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht s Gasgenerators von Fig. 1a; und Fig. 1b is a partially cut side view s gas generator of Fig. 1a; and
Fig. 2 eine schematische Ansicht eines teilweise aufgeschnittenen Gasgenerators mit Anzündvorrichtung nach dem Stand der Technik. Fig. 2 is a schematic view of a partially cut gas generator with igniter according to the prior art.
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.In FIGS. 1a and 1b, an airbag gas generator is shown in each case 1 having a combustion chamber 2 in semi-cutaway view in which a propellant charge 5 tablets solid is in the form of that during the burning of an un toxic propellant gas, usually nitrogen, generate, which is very quickly and under high pressure in the air bag not shown in the drawing of an airbag system for protecting vehicle occupants from impact on hard surfaces.
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.In order to ignite the propellant charge 5 , an igniter 10 is hen hen, which comprises a central tube 3 , inside which an igniter 4 is stored GE. When the igniter 4 burns, hot ignition gases develop, which pass through a discharge opening into the combustion chamber 2 and ignite the propellant charge 5 there , which in turn generates the compressed gas for filling the airbag.
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.The outflow opening in the ignition device 10 according to the invention is a single, central axial bore 6 through an end plate 7 which closes off the central tube 3 against the combustion chamber 2 . The end plate 7 is positioned approximately in the horizontal central plane E of the combustion chamber 2 in the embodiment shown in FIGS . 1a and 1b. The axial bore 6 through the end plate 7 has a conical shape in this exemplary embodiment and widens from the interior of the igniter 10 to the combustion chamber 2 . As a result, the ignition of the propellant charge 5 by the hot ignition gases of the ignition means 4 is initiated over a relatively large area and symmetrically. In particular, the ignition takes place at a defined point and can spread evenly from the center of the gas generator 1 in all directions in the combustion chamber 2 .
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. In order to adapt the igniter 10 according to the invention to the individual geometric design of different combustion chambers 2 , in particular with regard to a suitable design of the inside diameter of the axial bore 6 , various end plates 7 with axial holes 6 of different, preferably standardized opening diameter sizes can be used in embodiments be provided, which can be attached to a standardized central tube 3 of an An Zündvor device 10 as needed. Alternatively, a selection of different ignition devices 10 can be provided, in which the permanently installed end plates 7 already have different axial bores 6 .
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.For comparison, an airbag gas generator 11 according to the prior art is shown in FIG. 2, which contains a combustion chamber 12 with a propellant charge 15 and in which an ignition device 20 is also centrally attached, projecting radially into the combustion chamber 12 . The well-known An Zündvor direction 20 also consists of a central tube 13 with stored therein igniter 14 and is closed at the end by an end plate 17 with respect to the combustion chamber 12 . In contrast to the ignition device 10 according to the invention, however, a variety of is provided around the periphery of the central tube around mounted nozzle openings 16 in the prior art ignition device 20 while the end plate is closed 17th In addition, the end plate 17 and even more so the nozzle openings 16 are positioned asymmetrically at a distance above the central plane E 'of the gas generator 11 . As a result, the spread of the ignition of the propellant charge 15 in the combustion chamber 12 is neither symmetrical nor even.
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