DE19629104C1 - Circuit arrangement for igniting pyrotechnic igniters in gas generators for airbag systems - Google Patents
Circuit arrangement for igniting pyrotechnic igniters in gas generators for airbag systemsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Zünden von zündba rem Material, insbesondere von pyrotechnischen Anzündern in Gasgenera toren von Airbag-Systemen, mit einem Zündstromkreis, in welchem ein Zündwiderstand RL aus verdampfbarem Material und eine Kapazität C vor gesehen sind, wobei das Zünden des zündbaren Materials über ein aus ver dampftem Material des Zündwiderstands gebildetes Zündplasma erfolgt.The invention relates to a circuit arrangement for igniting ignitable material, in particular pyrotechnic igniters in Gasgenera gates of airbag systems, with an ignition circuit in which an ignition resistor R L made of evaporable material and a capacitance C are seen before, the ignition of the ignitable Material takes place via an ignition plasma formed from ver vaporized material of the ignition resistor.
Eine derartige Schaltungsanordnung ist beispielsweise durch die US 5,179,248 bekanntgeworden.Such a circuit arrangement is for example by the US 5,179,248.
Gasgeneratoren, zu denen auch Hybridgasgeneratoren zählen, dienen dazu, in Falle eines harten Aufpralls eines Kraftfahrzeugs eine Gasmischung zum Füllen eines Luftsackes zu erzeugen. Der Luftsack schützt die Fahrzeuginsas sen vor dem Aufprall auf harte Fahrzeuginnenteile wie das Lenkrad oder die Seitenverkleidungen.Gas generators, which also include hybrid gas generators, are used to in the event of a hard impact of a motor vehicle, a gas mixture for To fill an airbag. The airbag protects the vehicle insas before impact on hard vehicle interior parts such as the steering wheel or the Side panels.
Zum Zünden dieser Gasgeneratoren werden sogenannte Anzünder einge setzt, die über einen elektrischen Stromimpuls eine Primärladung aus pyro technischem Material zur Zündung bringen. Bekannte pyrotechnische An zünder werden dadurch gezündet, daß die in einem Kondensator gespei cherte elektrische Energie über einen elektronischen Schalter (Transistor/ Thyristor) auf einen Draht- oder Dünnschichtwiderstand geschaltet wird, der dann durch den Stromimpuls erhitzt wird und verdampft. Dadurch wird eine pyrotechnische Ladung zur Explosion gebracht.So-called igniters are used to ignite these gas generators sets a primary charge from pyro via an electrical current pulse bring technical material to ignition. Known pyrotechnic An igniters are ignited by the fact that they are fed into a capacitor secured electrical energy via an electronic switch (transistor / Thyristor) is switched to a wire or thin film resistor that then heated by the current pulse and evaporated. This will detonated a pyrotechnic charge.
Die aus der US 5,179,248 bekannte Schaltungsanordnung dient zum Zünden eines Dünnschichtanzünders, bei dem auf einer Widerstandsschicht eine n-Si-Schicht (Zündwiderstand) aufgebracht ist. Auf dieser n-Si-Schicht sind zwei Anschlußflächen in Form von Metallanschlüssen angebracht, die durch einen Spalt voneinander getrennt sind. Beim Anlegen einer Spannung an die An schlußflächen bildet sich in diesem Spalt durch Verdampfen der n-Si-Schicht ein Zündplasma aus, über das ein nahe des Spaltes befindliches explosives Material gezündet wird.The circuit arrangement known from US 5,179,248 is used for ignition a thin-layer lighter, in which a n-Si layer (ignition resistance) is applied. There are two on this n-Si layer Pads attached in the form of metal connections through a Gap are separated. When applying a voltage to the An End faces are formed in this gap by evaporation of the n-Si layer an ignition plasma over which an explosive located near the gap Material is ignited.
Die Erzeugung des Stromimpulses erfolgt über einen Kondensator, dessen Kapazität allerdings so bemessen ist, daß von der gespeicherten Energie nur ein Bruchteil genutzt wird, bis der Zündwiderstand durchgebrannt und da mit der Stromfluß unterbrochen ist.The current pulse is generated via a capacitor, the Capacity, however, is such that only the stored energy a fraction is used until the ignition resistor burns out and there with the current flow is interrupted.
Es gibt jedoch Anwendungsfälle, bei denen für den Zündkondensator nur wenig Raum verfügbar ist und daher auf die Überdimensionierung des Kon densators verzichtet werden sollte. In diesen Fällen ist es vorteilhaft, den Energieinhalt des Kondensators vollständig zur Zündung der pyrotechni schen Ladung auszunutzen.However, there are applications where only the ignition capacitor little space is available and therefore due to the oversizing of the con should be dispensed with. In these cases, it is advantageous to Energy content of the capacitor completely to ignite the pyrotechni exploiting cargo.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil bisher bekannter Schaltungsanordnun gen besteht darin, daß der Stromfluß unterbrochen wird, sobald der Zünd widerstand verdampft ist. Für die Aufrechterhaltung eines Zündplasmas über der Zündstrecke reicht die von der Kondensatorladung verfügbare Restspannung nur bedingt aus.Another major disadvantage of previously known circuit arrangements gene is that the current flow is interrupted as soon as the ignition resistance has evaporated. For maintaining an ignition plasma the available from the capacitor charge extends over the ignition path Residual tension is limited.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schal tungsanordnung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß möglichst der gesamte Energieinhalt der Kapazität bzw. des Kondensa tors vollständig zur Zündung des zündbaren Material, insbesondere der py rotechnischen Ladung, ausgenutzt werden kann.The present invention is therefore based on the object of a scarf to further develop the arrangement of the type mentioned at the beginning, that as much as possible the entire energy content of the capacitance or the condenser tors completely to ignite the ignitable material, especially the py rototechnical charge, can be used.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Zündstrom kreis eine verlustarme Induktivität L vorgesehen ist, daß die Zeitkonstanten τC = RL×C und τL = L/RL etwa gleich dem Zeitraum vom Einschalten des Zündstromkreises bis zum Verdampfen des Zündwiderstandes RL sind, und daß der Zündwiderstand RL derart geometrisch dimensioniert ist, daß nach seinem Verdampfen auf einer Verdampfungsstrecke dort ein Zündplasma erzeugt wird. This object is achieved in that a low-loss inductance L is provided in the ignition current circuit that the time constants τ C = R L × C and τ L = L / R L approximately equal to the period from switching on the ignition circuit to evaporating the ignition resistor R. L are, and that the ignition resistor R L is dimensioned geometrically such that an ignition plasma is generated there after its evaporation on an evaporation path.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung hat damit den wesentlichen Vorteil, daß der Widerstand RL in seinen geometrischen Abmessungen so ausgelegt ist, daß er verdampft, wenn der Energieinhalt der Kapazität C ei nes Kondensators etwa auf den halben ursprünglichen Wert abgesunken ist. Die Induktivität L ist ihrerseits derart bemessen, daß sich zu dem Zeitpunkt, zu dem der Widerstand RL verdampft ist, die durch den Stromfluß in der In duktivität L gespeicherte Energie derart auswirkt, daß durch die ansteigen de Spannung bei geöffnetem Stromkreis über dem verdampften bzw. durchgebrannten Zündwiderstand RL ein Plasma erzeugt wird.The circuit arrangement according to the invention thus has the essential advantage that the resistance R L is designed in its geometric dimensions so that it evaporates when the energy content of the capacitance C egg nes capacitor has dropped to about half the original value. The inductance L is in turn dimensioned such that at the time when the resistance R L has evaporated, the energy stored by the current flow in the inductance L has such an effect that the rising voltage with the circuit open over the vaporized or blown ignition resistor R L a plasma is generated.
Ein ähnlicher, jedoch unkontrollierter Vorgang erfolgt bei der Entladung ei nes Kondensators durch einen Kurzschluß. Auch hierbei entsteht ein Plasma funke, wobei die Induktivität durch die Kurzschlußschleife gebildet ist.A similar but uncontrolled process takes place during the discharge capacitor due to a short circuit. A plasma is also created here spark, the inductance being formed by the short-circuit loop.
Als Dimensionierungsrichtlinie für die erfindungsgemäße Schaltungsanord nung gilt, daß die Zeitkonstante τ = RL×C gleich der Zeitkonstanten τ = RL/ L sein soll und daß die Schichtdicke, die Fläche der Schicht und die Wärme ableitung des Zündwiderstandes RL derart gewählt sind, daß der Widerstand RL nach einer Zeitspanne τ verdampft ist.As a dimensioning guideline for the circuit arrangement according to the invention, the time constant τ = R L × C should be equal to the time constant τ = R L / L and that the layer thickness, the area of the layer and the heat dissipation of the ignition resistor R L are selected in such a way that that the resistance R L has evaporated after a period τ.
Es sind zwar bereits Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen eine ver lustbehaftete Induktivität in einen Zündstromkreis eingeschaltet wird, um die unbeabsichtigte Zündung durch elektromagnetische Wellen zu verhin dern, jedoch sind in diesen Fällen die Induktivität und ihr Verlustfaktor nach völlig anderen Kriterien dimensioniert.Circuit arrangements are already known in which a ver pleasure inductance in an ignition circuit is turned to prevent accidental ignition by electromagnetic waves However, in these cases the inductance and its loss factor are lower completely different criteria.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird die EMV(elektroma gnetische Verträglichkeit)-Sicherheit dadurch erzielt, daß die Schaltungsan ordnung auf engstem Raum und abgeschirmt aufgebaut werden kann.In the circuit arrangement according to the invention, the EMC (electr gnetic compatibility) -security achieved in that the circuit an order in a confined space and shielded.
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 gezeigte und beschriebene Ausführungsform ist nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern hat vielmehr beispielhaften Charakter für die Schil derung 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 one shown and the described embodiment is not a final list to understand, but rather has exemplary character for the Schil change of the invention.
Die einzige Figur zeigt die Prinzip-Schaltung der erfindungsgemäßen Schal tungsanordnung für einen pyrotechnischen Anzünder in einem Gasgenera tor eines Airbag-Systems, wobei der Zündstromkreis durch einen Kondensa tor C, einen Zündwiderstand RL, eine Induktivität L und einen Zündschalter S gebildet ist.The single figure shows the basic circuit of the circuit arrangement according to the invention for a pyrotechnic igniter in a gas generator of an airbag system, the ignition circuit being formed by a capacitor C, an ignition resistor R L , an inductance L and an ignition switch S.
Nachdem der Kondensator C über einen Widerstand RV aufgeladen worden ist, wird der elektronische Zündschalter S geschlossen. Der Widerstand RL ist in seinen geometrischen Abmessungen derart ausgelegt, daß er verdampft, wenn der Energieinhalt des Kondensators C etwa auf den halben ursprüngli chen Wert abgesunken ist. Die Induktivität L ist so bemessen, daß sich zu die sem Zeitpunkt die durch den Stromfluß in der Induktivität L gespeicherte Energie derart auswirkt, daß sich durch die ansteigende Spannung bei ge öffnetem Stromkreis über dem verdampften bzw. durchgebrannten Zünd widerstand RL ein Zündplasma ausbildet. Durch das Zündplasma wird das nahe des Zündwiderstandes RL befindliche pyrotechnische Material (nicht gezeigt) gezündet.After the capacitor C has been charged via a resistor R V , the electronic ignition switch S is closed. The resistance R L is designed in its geometric dimensions so that it evaporates when the energy content of the capacitor C has dropped to about half the original value. The inductance L is dimensioned such that at this time the energy stored by the current flow in the inductance L affects such that the rising voltage when the circuit opens over the evaporated or blown ignition resistance R L forms an ignition plasma. The pyrotechnic material (not shown) located near the ignition resistor R L is ignited by the ignition plasma.
Als Dimensionierungsrichtlinie für diese Schaltungsanordnung gilt, daß die Zeitkonstante τ = RL×C gleich der Zeitkonstanten τ = RL/L sein soll und daß die Schichtdicke, die Fläche der Schicht und die Wärmeableitung des Zündwiderstands RL so gewählt sind, daß der Zündwiderstand RL nach τ Se kunden verdampft.As a dimensioning guideline for this circuit arrangement, the time constant τ = R L × C should be equal to the time constant τ = R L / L and that the layer thickness, the area of the layer and the heat dissipation of the ignition resistor R L are selected so that the ignition resistor R L evaporates after τ seconds.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1996129104 DE19629104C1 (en) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | Circuit arrangement for igniting pyrotechnic igniters in gas generators for airbag systems |
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DE1996129104 Expired - Fee Related DE19629104C1 (en) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | Circuit arrangement for igniting pyrotechnic igniters in gas generators for airbag systems |
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DE (1) | DE19629104C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19928832A1 (en) * | 1999-06-24 | 2000-12-28 | Diehl Stiftung & Co | Electric ignition device for the propellant charge of a cartridge |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5179248A (en) * | 1991-10-08 | 1993-01-12 | Scb Technologies, Inc. | Zener diode for protection of semiconductor explosive bridge |
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1996
- 1996-07-19 DE DE1996129104 patent/DE19629104C1/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5179248A (en) * | 1991-10-08 | 1993-01-12 | Scb Technologies, Inc. | Zener diode for protection of semiconductor explosive bridge |
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DE19928832A1 (en) * | 1999-06-24 | 2000-12-28 | Diehl Stiftung & Co | Electric ignition device for the propellant charge of a cartridge |
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