DE19600625A1 - Zündvorrichtung für Gasgeneratoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für Gasgeneratoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In fast allen neu produzierten Kraftfahrzeugen sind heutzutage serienmäßig Rückhaltesysteme zum Schutz der Insassen bei einem Unfall vorhanden. Am meisten verbreitet sind hierbei Airbag-Systeme und Gurtstrammer. Die bei Airbag-Systemen verwendeten und zum Schutz der Insassen in das Lenkrad, in das Armaturenbrett sowie in Türen und Sitzen eingebauten Prallkissen werden im Falle einer Auslösung innerhalb weniger Millisekunden mittels eines Treibgases aufgeblasen. Hierzu wird beispielsweise in einem pyrotech­ nischen Gasgenerator ein gaserzeugendes Gemisch gezündet und dadurch Treibgas erzeugt.

Pyrotechnische Gasgeneratoren sind aus fertigungstechnischen Gründen und um Gewicht einzusparen im allgemeinen aus Aluminium gefertigt und nicht mehr aus Stahlblech. Aluminium weist aber gegenüber Stahl den Nach­ teil auf, daß dieser Werkstoff bei wesentlich niedrigeren Temperaturen sei­ ne Festigkeit verliert. Beispielsweise bei einem Fahrzeugbrand ist deshalb die Gefahr gegeben, daß sich durch die Hitze des Brandes das gaserzeugen­ de Gemisch bei einer Temperatur entzündet, bei der Aluminium nicht mehr dem im Innern des Gasgenerators entstehenden Druck widerstehen kann und deshalb das Gehäuse berstet.

Um das Bersten eines pyrotechnischen Gasgenerators zu vermeiden, wer­ den Selbstzündvorrichtungen eingebaut, die im Falle eines Brandes das gas­ erzeugende Gemisch bereits bei einer Temperatur zünden, bei der das aus Aluminium bestehende Gehäuse noch eine genügend hohe Festigkeit be­ sitzt, um dem stark ansteigenden Innendruck zu widerstehen.

Eine für derartige Gasgeneratoren geeignete Zündvorrichtung nach dem Stand der Technik ist beispielsweise aus der Patentschrift US 4 561 675 be­ kannt. Die darin beschriebene Zündvorrichtung und ein gaserzeugendes Ge­ misch sind in einem Aluminiumgehäuse angeordnet. In einem Behälter ne­ ben oder in der Zündvorrichtung ist selbstentzündendes Material in Pulver­ form enthalten, das sich bei ungefähr 177°C entzündet und seinerseits das gaserzeugende Gemisch entzündet, das sich von selbst erst bei etwa 343°c entzündet. Somit ist gewährleistet, daß bei einem Lagerungs- oder Fahr­ zeugbrand der Gasgenerator bei einer Temperatur ausgelöst wird, bei der das Aluminiumgehäuse noch eine genügend hohe Festigkeit aufweist.

Diese Zündvorrichtung weist den Nachteil auf, daß zusätzlich zur Primär- und Verstärkerladung noch selbstentzündendes Material in der Anzünd- oder Brennkammer angeordnet werden muß.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Zündvorrichtung für Gasgeneratoren anzugeben, bei der der vorgenannte Nachteil vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient eine Zündvorrichtung für einen Gasgene­ rator zum Entzünden eines Treibsatzes als gaserzeugendes Gemisch, wobei eine Anzündeinheit einen elektrischen Anzünder und eine Primärladung enthält und die Anzündeinheit ferner eine Verstärkungsladung aufweist, die gleichzeitig als Frühzündladung dient.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß neben Verringerung von Ge­ wicht und Volumen der nach dem Stand der Technik bekannten Gasgenera­ toren auch weniger chemische Verbindungen hergestellt, im Fahrzeug un­ tergebracht und ggf. entsorgt werden müssen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend ausführlich erläu­ tert und anhand einer Figur dargestellt.

Die Figur zeigt einen Teil eines aufgeschnittenen pyrotechnischen Gasgene­ rators, in dem die erfindungsgemäße Zündvorrichtung in einer Variante A und einer Variante B angeordnet ist.

Ein Gasgenerator 1 weist ein Filtergehäuse 2 auf, das mit Ausströmöffnun­ gen 3 versehen ist. Um Feuchtigkeit abzuhalten und um den maximal zuläs­ sigen Innendruck einzustellen, sind die Ausströmöffnungen im allgemeinen mit einer Folie 4, meistens einer Aluminiumfolie, von innen verschlossen. Das Filtergehäuse 2 umschließt eine Brennkammer 5, die einen Treibsatz 6 als gaserzeugendes Gemisch enthält.

Um diesen Treibsatz 6 bei einer Auslösung des Rückhaltesystems zu entzün­ den, bedarf es einer Anzündeinheit 7, bei der in einer Anzünderhülse 8 ein elektrischer Anzünder 9 und eine Primärladung 10 angeordnet sind.

Bei einer Auslösung des Gasgenerators 1 wird dem elektrischen Anzünder 9 mittels Zuleitungen 19 ein hoher Zündstrom von beispielsweise typisch 1,75 A zugeführt. Dadurch schmilzt ein im Innern des elektrischen Anzünders 9 angeordneter Schmelzdraht und zündet die Primärladung 10, im allgemei­ nen ein leicht entzündbares Pulver, wodurch der Druck im Innern der An­ zünderhülse 8 stark ansteigt. Bei einer gewünschten Druckschwelle, die durch Berststellen in der aus einer Aluminium- oder Stahllegierung beste­ henden Anzünderhülse 8 und durch deren Materialstärke eingestellt wird, berstet die Anzünderhülse 8. Dies hat zur Folge, daß sich eine Verstärkungs­ ladung 11 ebenfalls entzündet, deren Zündenergie ausreicht, um den Treib­ satz 6 zu zünden. Bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator 1 stellt diese in einem Frühzündtopf 12 bzw. 12′ angeordnete Verstärkungsladung 11 auch eine Frühzündladung dar, deren Aufgabe es ist, den Treibsatz 6 bei einem Fahrzeug- oder Lagerungsbrand rechtzeitig zu entzünden, solange das Fil­ tergehäuse 2 noch eine genügend hohe mechanische Festigkeit aufweist.

In der oberen Hälfte der Figur ist als Variante A ein erstes Ausführungsbei­ spiel eines Frühzündtopfes 12, in der unteren Hälfte als Variante B ein zwei­ tes Ausführungsbeispiel eines Frühzündtopfes 12′ dargestellt.

Mittels eines Gewindes 13 ist der Frühzündtopf 12 bzw. 12′ soweit auf eine Aufnahme 14 geschraubt, bis der zu einem Fuß 15 ausgebildete Rand des Frühzündtopfes 12 bzw. 12′ das Filtergehäuse 2 berührt. Durch die große Berührungsfläche zwischen Frühzündtopf 12 bzw. 12′ und dem Filtergehäu­ se 2 über das Gewinde 13 und den Fuß 15 ist eine bestmögliche Wärmelei­ tung gewährleistet, so daß sich im Fall eines Fahrzeug- oder Lagerungsbran­ des die Frühzündladung 11 sehr schnell erwärmt und den Gasgenerator 1 aus löst.

Der Frühzündtopf 12 als Variante A weist eine zentrale, durchgehende Öff­ nung 16 auf, in die die Verstärkungs- und Frühzündladung 11 eingesetzt und mittels zweier Bördel- oder Halteringe 17 festgehalten wird. Im Gegen­ satz hierzu weist bei Variante B der Frühzündtopf 12′ eine Senkung 18 auf, deren Senkungstiefe T so groß gewählt ist, daß die Verstärkungs- und Früh­ zündladung 11 und ein einzelner, sie festhaltender Bördel- oder Haltering 17 in der Senkung 18 angeordnet werden können.

Die Verstärkungs- und Frühzündladung 11 setzt sich vorzugsweise zusam­ men aus 36% bis 42% Nitrozellulose mit einem Stickstoffgehalt von 13% und entsprechend 56% bis 62% eines Zweikomponentenpulvers, beste­ hend aus 80% Kaliumnitrat (KNO₃) und 20% Holzkohle. Die sog. Verpuf­ fungstemperatur, bei der sich die Verstärkungs- und Frühzündladung 11 selbständig entzündet, liegt zwischen 170°C und 190°c. Der Treibsatz 6 hin­ gegen entzündet sich erst bei einer Temperatur, die im allgemeinen ober­ halb von 300°C liegt. Bei einer Auslösung des Gasgenerators 1 mittels des elektrischen Anzünders 9 reicht die Energie der entzündeten Verstärkungs- und Frühzündladung 11 aus, um den Treibsatz 6 anzuzünden. Eingestellt wird die Zündcharakteristik, d. h. schnelles oder langsames Anzünden, durch die Form des in der Verstärkungs- und Frühzündladung 11 enthaltenen Frühzündpulvers, bei der es sich zum Beispiel um Tabletten oder um ein Gra­ nulat mit verschiedenen Korngrößen handeln kann.

Um vor Fahrtbeginn die Rückhaltevorrichtung zu überprüfen, fließt bei je­ dem Einschalten der elektrischen Anlage eines Kraftfahrzeugs, in das ein Gasgenerator 1 mit der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung eingebaut ist, im Normalfall durch den Schmelzdraht des elektrischen Anzünders 9 kurzzei­ tig ein Prüfstrom von beispielsweise typisch 40 mA. Fließt aufgrund einer Leitungsunterbrechung kein Prüfstrom oder aufgrund eines Leckstroms ein größerer Strom als der typische Prüfstrom von 40 mA, wird der Fahrer an­ hand einer Warneinrichtung über die womöglich nicht funktionierende Si­ cherheitseinrichtung informiert.

Claims (7)

1. Zündvorrichtung für einen Gasgenerator (1) zum Entzünden eines Treib­ satzes (6) als gaserzeugendes Gemisch, wobei eine Anzündeinheit (7) einen elektrischen Anzünder (9) und eine Primärladung (10) enthält, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anzündeinheit (7) ferner eine Verstärkungsladung (11) aufweist, die gleichzeitig als Frühzündladung dient.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verstärkungsladung (11) aus 36% bis 42% Nitrozellulose mit einem Stickstoffgehalt von 13% und entsprechend 56% bis 62% eines Zweikom­ ponentenpulvers, bestehend aus 80% Kaliumnitrat (KNO₃) und 20% Holz­ kohle, zusammensetzt.

3. Zündvorrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündcharakteristik der Verstärkungsladung (11) durch deren Verwen­ dungsform bestimmt wird.

4. Zündvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Frühzündpulver in Form von Tabletten vorliegt.

5. Zündvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Frühzündpulver in Form eines Granulats vorliegt.

6. Zündvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat verschiedene Korngrößen aufweist.

7. Zündvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzünderhülse (8) den elektrischen Anzünder (9), die Primärladung (10) und die Verstärkungsladung (11) aufnimmt und die Druckschwelle beim Bersten der Anzünderhülse (8) durch Berststellen und durch die Materialstärke der Anzünderhülse (8) eingestellt wird.