DE19715463A1 - Zündvorrichtung einer Airbagvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung einer Airbagvorrichtung, die eine in Folge einer Sensorauslösung durch einen Gasgenerator mit Treibgas aufblasbare Gassackeinrichtung aufweist.

Bei für moderne Airbagvorrichtungen verwendeten sog. mehrstufigen Gasgene­ ratoren, d. h. Gasgeneratoren mit mehreren Treibgasladungen, die nacheinander gezündet werden können, muß eine exakte und sichere Zündung der zweiten oder einer weiteren Treibgasladung gewährleistet sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Zündvor­ richtung zu schaffen, die auf einfache Weise diese geforderte exakte und sichere Zündung gewährleisten kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Zündvorrichtung mit den Merk­ malen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Der Aufbau der Zündvorrichtung mit einer mechanisch zündbaren Zündpatrone und einem Projektil, das von der gezündeten Zündpatrone beschleunigt bewegt wird und die Freisetzung des Treibgases des Gasgenerators bewirkt, ist einfach und betriebssicher und gewährleistet die zeitlich exakte Zündung des Gasgene­ rators. Vorzugsweise eignet sich die Zündvorrichtung für mehrstufige Gasgene­ ratoren, wobei sie dann insbesondere die zweite oder eine weitere Stufe des Gasgenerators mechanisch zündet. Die Auslöseeinheit der Zündvorrichtung wird dann zweckmäßigerweise über ein Zugelement wie einem Seil, einer Schnur oder dergleichen betätigt, das mit einem sich entfaltenden und vorschiebbaren Abschnitt des Gassackes verbunden ist, so daß dieser, wenn er mit Treibgas gefüllt wird, nach einem bestimmten Bewegungsweg, der von der Länge des lose verlegten Zugelementes bestimmt wird, über das dann gespannte Zugelement die Zündvorrichtung aus löst.

Der Gasgenerator kann beispielsweise Druckgas als Treibgas für den Gassack aufweisen oder er kann als Hybridgenerator ausgebildet sein, der zusätzliche, mit festem Sprengstoff gefüllte Zündkammern zum Zünden des Treibgases und zum Aufbrechen der Kammerwände aufweist. Ebenso kann der Gasgenerator ein reiner Feststoffgenerator sein, der einen pyrotechnischen Festbrennstoff zur Erzeugung des Treibgases für den Gassack aufweist.

Generell kann die Airbagvorrichtung mehrere Gasgeneratoren und auch eine Gassackeinrichtung mit jeweils mehreren Gassäcken aufweisen, die eine einzeln steuerbare Gassackfront bilden können, insbesondere bei den mehrstufigen Gasgeneratoren, die mehrere nacheinander zündbare Treibladungen aufweisen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug­ nahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einem Längsschnitt eine erfindungsgemäße Zündvorrichtung in einer Anordnung an einem Gasgenerator einer Airbagvorrichtung;

Fig. 2 In einer seitlichen Draufsicht die Zündvorrichtung an der Airbagvorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 in einem Längsschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung;

Fig. 4 in einem Längsschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung;

Fig. 5 in einem Längsschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung;

Fig. 6 in einem Längsschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung; und

Fig. 7 in einer Draufsicht ein Detail der in Fig. 6 dargestellten Zündvorrichtung.

Eine erfindungsgemäße Zündvorrichtung 1 ist beispielsweise für eine Airbagvor­ richtung mit einem üblichen Gasgenerator mit Treibgas in einer Gasdruckkammer oder mit einem Hybridgasgenerator (siehe Fig. 1) vorgesehen. Derartige Gasgeneratoren sind aus dem Stand der Technik bekannt. Desweiteren wird auf die deutschen Patentanmeldungen 197 03 945.6 und 197 09 257.8 verwiesen, die ergänzend zur Beschreibung des Erfindungsgegenstandes herangezogen werden und Gasgeneratoren mit zwei Stufen bzw. nacheinander zündbaren Treibgas­ ladungen zeigen, deren zweite Stufe mit der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung gezündet werden kann.

Die Zündvorrichtung 1 ist an einem Gasverteilerkopf 2 eines Gasgenerators 3 integriert (siehe Fig. 1). Der Gasverteilerkopf 2 ist axial seitlich an dem in etwa zylindrisch aufgebauten Gasgenerator 3 angebracht. Eine erste Stufe oder Treib­ gasladung des Gasgenerators 3 wird elektrisch gezündet, wie dies in den beiden obengenannten Anmeldungen beschrieben ist. Für die Zündung einer zweiten Stufe des Gasgenerators 3 enthält die Zündvorrichtung 1 eine Zündpatrone 4, die in einer rohrförmigen Halterung 5, welche von einer radialen Begrenzung oder Endscheibe 6 des Gasverteilerkopfes 2 koaxial zur Mittelachse 28 sich in Rich­ tung zu einer Treibladung 7 im Inneren des Gasgenerators 3 erstreckt, ange­ ordnet ist und mit ihrem Zündring 8 auf der Außenseite 9 der Endscheibe 6 an liegt. Ein Halteteil 10 ist mit der Endscheibe 6 verbunden und liegt auf dem Ringzünderende 11 der Zündpatrone 4, so daß diese in der Halterung 5 gegen eine Rückwärtsbewegung aufgrund eines Zündungsrückstoßes gesichert ist. An der Endscheibe 6 ist desweiteren eine Auslöseeinheit 12 angeordnet, die einen eine Zündspitze 13 (Fig. 2) aufweisenden Hebel 14 enthält, der derart angeordnet und um eine Schwenkachse 15 schwenkbar gelagert ist, daß seine Zündspitze 13 auf den Zündring 8 zum Zünden der Zündpatrone 4 geschlagen werden kann. Der Hebel 14 ist über ein Zugelement 16 wie eine Schnur, ein Seil oder ein Band mit einem Airbag oder Gassack 17 verbunden, der mit seinem Sackrand 18 am Gehäuse 19 des Gasgenerators 3 befestigt ist und in Ruhestellung zusam­ mengefaltet ist. Die Schnur 16 ist in einem mittleren Bereich des Gewebes 20 des Gassackes 17 befestigt, der sich beim Befüllen mit Treibgas in den Fahr­ gastraum in Richtung auf eine zu schützende Person vorschiebt. Die Schnur 16 liegt geschlungen oder zusammengefaltet, so daß sich der Gassack 17 um eine bestimmte Wegstrecke vorschieben kann, bis die Schnur 16 gespannt ist und bei Weiterbewegung des Gassackes 17 den Hebel 14 schlagartig verschwenkt und damit die Zündpatrone 4 auslöst. Das Prinzip der Zündung der zweiten Stufe mit einem solchen Zugelement ist ausführlich in den beiden obengenannten Patent­ anmeldungen beschrieben, so daß hier durch ausdrückliche Bezugnahme auf eine weitere Beschreibung verzichtet werden kann.

Wenn durch einen nicht näher dargestellten, insbesondere fahrzeugsensitiven Sensor eine überhöhte Fahrzeuggeschwindigkeitsänderung festgestellt wird, wird durch eine Sensorauslösung in bekannter Weise eine erste Treibgasladung des Gasgenerators 3 z. B. elektrisch gezündet. Der sich aufblähende und vorschie­ bende Gassack 17 zieht die Schnur 16 mit sich. Wenn eine bestimmte, von der Länge der Schnur 16 abhangige Vorschubstellung des Gassackes 17 über­ schritten wird, schwenkt die Schnur 16 den Hebel 14, so daß die Zünd- oder Auf­ schlagspitze 13 mit einer zur pyrotechnischen Zündung erforderlichen Geschwin­ digkeit von zumindest 3,6 m/s auf den Zündring 8 schlägt und damit die Zünd­ patrone 4 zündet. Deren explodierende Treibladung beschleunigt ein Projektil 21, das in der rohrförmigen Halterung 5 vor der Zündpatrone 4 angeordnet ist, und schießt dieses durch eine Membran 22, die zwischen dem Gasverteilerkopf 2 und dem Gasgenerator 3 angeordnet ist, auf einen Zünder 23 eines pyrotechnischen Festbrennstoffes 24 im Zentrum des Gasgenerators 3. Der explodierende Fest­ brennstoff 24 wiederum durchbricht die ihn umhüllende Wand 25 und zündet das in der umgebenden Kammer 26 unter Druck stehende Treibgas, das die zweite Treibgas- oder Antriebsstufe zum weiteren Befüllen des Gassackes 17 bildet. Über die aufgebrochene Membran 22 und Öffnungen 27 in dem Gasverteilerkopf 2 tritt ebenfalls Treibgas zum Befüllen des Gassackes 17 aus.

Das beschleunigte Projektil 21 kann auch direkt, d. h. ohne zwischengeschaltete pyrotechnische Feststoffladung 24, die Freisetzung eines unter Druck stehenden Treibgases bewirken, indem es beispielsweise eine Austrittsöffnung in einer Trennwand aufschlägt. Bei einem reinen Feststoffgenerator mit einem pyrotechnischen Festbrennstoff wird dieser mit dem Zünder in vergleichbarer Weise gezündet.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Die Zündvorrichtung ist ebenfalls in dem Gasverteilerkopf 2 eines Gasgenerators (nicht dargestellt) angeordnet und enthält ein an der Innen­ seite 30 der Endscheibe 6 koaxial zur Mittelachse 28 angeordnetes Führungsrohr 31, das zum Gasgenerator hin offen ist. In dem Führungsrohr 31 ist zuunterst, d. h. angrenzend an die Innenseite 30 der Endscheibe 6, eine Schraubendruckfeder 32 und anschließend ein Zündkolben 33 bewegbar eingepaßt. Ein Blockier­ element 34, das als U-förmiger Bügel und als Abstandshalter ausgebildet ist, ist mit seinen zwei Schenkein 35, 36 durch zwei zugeordnete Bohrungen in dem Führungsrohr 31 radial einwärts gesteckt, wobei der eine (gemäß Fig. 3 linke) Schenkel 35 den Zündkolben 33 mit vorgespannter Druckfeder 32 blockiert hält. Der andere, rechte Schenkel 36 hält eine Zündpatrone 4 mit Aufschlagzünder 37 beabstandet zu dem Zündkolben 33. An die Zündpatrone 4 schließt sich zu dem offenen Ende des Führungsrohres 31 hin ein Projektil 21 an, das z. B. durch eine leichte Preßpassung im Führungsrohr 31 gehalten ist. An dem U-förmigen Bügel 34 ist das wie oben beschriebene Zugelement 16 befestigt, das bei sich vor­ schiebendem Gassack 17 den Bügel 34 aus dem Führungsrohr 31 herauszieht und dadurch die Blockierung des Zündkolbens 33 aufhebt, so daß dieser durch die Kraft der Feder 32 beschleunigt auf den Aufschlagzünder 37 der Zündpatrone 4 schlagen kann. Die explodierende Zündladung der Zündpatrone 4 schießt das Projektil 21 in der in dem vorausgehend beschriebenen Beispiel erläuterten Weise aus dem Führungsrohr 31 zum Zünden der Treibladung des Gasgene­ rators.

Ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Zündvorrichtung ist in Fig. 4 darge­ stellt. Eine Zündpatrone 4 ist mit ihrem endseitigen Ringzünder 40 in einer Bohrung am Umfang 41 des Gasverteilerkopfes 2 gehalten und erstreckt sich radial einwärts in ein abgewinkeltes Führungsrohr 42, das im Bereich der Bohrung am Gasverteilerkopf 2 befestigt ist und von der radialen in die axiale Ausrichtung umgebogen ist. In dem axialen Abschnitt 43 des Führungsrohres 41 ist ein bewegbares Projektil 44 z. B. durch Preßpassung gesichert gehalten. Ein am Umfang 41 des Gasverteilerkopfes 2 befestigtes Abdeckblech 45 sichert und verschließt die Zündpatrone 4 bzw. das Führungsrohr 42 nach außen hin. Durch einen Schlitz 46 im Gasverteilerkopf 2 sowie einen Schlitz 47 im radialen Ab­ schnitt des Führungsrohres 42 liegt ein Reißhaken oder eine Reißklinke 48 an der Zündpatrone 4 an, die mit dem Zugelement 16 verbunden ist. Durch die Schlitze 46, 47 ist die Reißklinke 48 auch derart geführt, daß sie auf den Ring­ zünder 40 aufschlägt, wenn sie von dem Zugelement 16 beschleunigt wird. Die weitere Funktionsweise entspricht den vorangegangenen Beispielen.

Alternativ kann auch ein gerades, axial verlaufendes Führungsrohr mit einem T-förmigen Anschlußstück zur radialen Aufnahme der Zündpatrone vorgesehen sein. Ebenso kann die Reißklinke in axialer Richtung bewegt werden, wenn die Zugrichtung des Zugelementes umgelenkt wird, wobei dann die Zündpatrone ebenfalls axial in einem geraden axial angeordneten Rohr aufgenommen sein kann.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Zündvorrichtung ist in Fig. 5 dargestellt. In einem Gasverteilerkopf 2 ist ein Führungsrohr 50 durch eine Bohrung 51 in einer Endscheibe 6 koaxial zur Mittelachse 28 durchgesteckt und an der Endscheibe 6 verschweißt. In dem Führungsrohr 50 ist eine Zündpatrone 4 enthalten, wobei am Umfang der Zündpatrone 4 zwischen der Zündpatrone 4 und der Innenseite des Führungsrohres 50 eine Schraubenfeder 52 enthalten ist, die sich einerseits an einer Rohrverengung 53 in Richtung zum Gasgenerator (nach links in Fig. 5) und andererseits an einem radial erweiterten Aufschlagzünder 54 der Zündpatrone 4 oder einem Zwischenring abstützt. Ein Blockierelement in Form eines Stiftes 55 ist radial durch Bohrungen in dem Gasverteilerkopf 2 und in dem Führungsrohr 50 gesteckt und hält die am Stift 55 anliegende Zündpatrone 4 unter Vorspan­ nung der Schraubenfeder 52 blockiert. Der Stift 55 ist durch eine Versiegelung 56, z. B. durch einen Siegellack oder Klebstoff, gegen ungewolltes Heraus­ rutschen gesichert. An dem Stift 55 ist das Zugelement 16, das mit dem Gassack 17 verbunden ist, befestigt. In dem zum Gasgenerator gerichteten und sich an die Rohrverengung 53 anschließenden Abschnitt 57 des Führungsrohres 50 ist ein bewegbares Projektil 21 enthalten, das z. B. über eine leichte Preßpassung gegen Herausfallen gesichert ist. Das offene Rohrende 58 des Führungsrohres 50 im Bereich der Endscheibe 6 ist durch eine Abschlußschraube 59 verschlos­ sen, die in ein Innengewinde 60 im Führungsrohr 50 eingeschraubt ist. Die Ab­ schlußschraube 59 weist eine in Richtung zur Zündpatrone 4 hervorstehende Spitze 61 oder dergleichen auf.

Die Auslösung der Zündvorrichtung durch die Auslöseeinheit erfolgt vergleichbar den vorangegangenen Beispielen, wobei hier nach dem Herausziehen des Stiftes 55 die Zündpatrone 4 durch die Federkraft beschleunigt bewegt wird und mit ihrem Aufschlagzünder 54 auf die Spitze 61 trifft, wodurch die Zündpatrone 4 mittels des Aufschlagzünders 54 gezündet wird. Die explodierende Zündladung der Zündpatrone 4 treibt das Projektil aus dem Führungsrohr 50 zum Freisetzen des Treibgases im Gasgenerator.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Zündvorrichtung, das weitgehend dem in Fig. 5 dargestellten Beispiel gleicht, ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Die Schraubenfeder 52 ist axial zwischen der Zündpatrone 4 und der Rohrverengung 53 im Führungsrohr 50 vorgespannt angeordnet. Ein Blockierelement ist als Ab­ standhalter 62 in einem Längsschlitz in dem Führungsrohr 50 eingesetzt und hält die Zündpatrone 4 in blockierter Stellung in dem erforderlichen Abstand von der Abschlußschraube 59. Der Abstand und die Vorspann kraft der Feder 52 sind aufeinander abgestimmt, so daß die notwendige Aufschlaggeschwindigkeit des Aufschlagzünders 54 der Zündpatrone 4 auf die Spitze 61 erzielt wird. An dem Abstandshalter 62 ist das Zugelement oder Seil 16 derart befestigt, daß es sich nach dem Auslösen der Zündvorrichtung, d. h. nach dem Herausziehen des Abstandshalter 62 aus der Blockierstellung von diesem lösen kann, wie in Fig. 7 gezeigt ist. So kann das Seil 16 an seinem Ende eine Schlaufe 63 aufweisen, die an einer Verjüngung 64 des Abstandshalters 62 anliegt und vom Abstandshalter 62 abgezogen oder ausgeklinkt werden kann. Damit ist gewährleistet, daß sich der Gassack beim Befüllen weiter vorschieben kann und nicht durch das Seil oder Zugelement 16 daran gehindert wird. Ähnliche Einrichtungen oder auch Sollbruchstellen in der Auslöseeinheit 12 oder im Zugelement 16 sind bei allen Ausführungsbeispielen vorgesehen.

Die Montage des Abstandhalters 62 erfolgt durch einen Schlitz 65 im Gasver­ teilergehäuse 2, wobei er über eine Verlängerung 66 gehalten wird. Diese Ver­ längerung 66 wird nach der Montage durch ein thermoplastisches Material 67 oder dergleichen am Gasverteilerkopf 2 festgelegt. Das Material 67 und die Fest­ legung weist eine solche Festigkeit auf, daß einerseits von außen keine unbeab­ sichtigte Zündung bei der Handhabung erfolgen kann und andererseits ein Herausreißen des Abstandhalters 62 bei der mechanischen Zündung gewähr­ leistet ist. Auch ein Hochbiegen des Abstandhalters 62 um die Festlegung der Verlängerung 66, d. h. kein gesamtes Herausreißen, genügt, um die Zündpatrone 4 die Aufschlagbewegung ausführen zu lassen.

Alle Ausführungsbeispiele der Zündvorrichtung eignen sich auch zur Zündung von pyrotechnischem Festbrennstoff von Feststoff-Generatoren in vergleichbarer Weise.

Claims (18)

1. Zündvorrichtung einer Airbagvorrichtung, die eine in Folge einer Sensor­ auslösung durch einen Gasgenerator mit Treibgas aufblasbare Gassack­ einrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zündpatrone (4) der Zündvorrichtung (1) von einer Auslöse­ einheit (12) mechanisch zündbar ist und die gezündete Zündpatrone (4) ein Projektil (21) bewegt, das eine Freisetzung des Treibgases des Gasgenerators (3) bewirkt.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ löseeinheit (12) über ein Zugelement (16) betätigbar ist, das mit einem beim Aufblasen eines Gassackes (17) der Gassackeinrichtung vorschieb­ baren Gassackabschnitt (20) verbunden ist.

3. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinheit (12) einen Ringzünder (8; 40) der Zündpatrone (4) zündet.

4. Zündvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinheit (12) einen Schwenkhebel (14) zum Aufschlagen auf den Ringzünder (8) aufweist.

5. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auslöseeinheit (12) einen Reißhaken (48) zum Auf­ schlagen auf den Ringzünder (40) aufweist.

6. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündpatrone (4) in einer Führung (50) bewegbar angeordnet ist und von der Auslöseeinheit (12) in einer Blockierstellung gehalten ist, in der sie unter einer Vorspannkraft steht, und von der Auslöseeinheit (12) aus der Blockierstellung freigebbar ist, so daß die bewegte Zündpatrone (4) durch Aufschlagzündung gezündet wird.

7. Zündvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus­ löseeinheit (12) ein Blockierelement (55; 62) enthält, das die Zündpatrone (4) in der Blockierstellung hält und durch das Zugelement (16) zum Frei­ geben der Zündpatrone (4) bewegbar ist.

8. Zündvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockierelement ein Stift (55) ist.

9. Zündvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockierelement ein Abstandhalter (62) ist, der sich an einem Gehäuse (2) der Zündvorrichtung (1) abstützt und durch das Zugelement (16) aus seiner Blockierposition entfernbar ist.

10. Zündvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter (62) durch ein Haltematerial (67) in seiner Blockierposition gehalten ist.

11. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Zugelement (16) nach dem Betätigen des Blockier­ elementes (55; 62) von diesem lösbar ist.

12. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinheit (12) einen unter Vorspannkraft stehenden Zündkolben (33) in Blockierstellung hält und diesen bei Betätigung durch das Zug­ element (16) zum Aufschlagen auf die Zündpatrone (4) freigibt.

13. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorspannkraft durch eine Druckfeder (32; 52) bereit­ gestellt ist.

14. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zündpatrone (4) in einem Gasverteilerkopf (2) des Gas­ generators (3) angeordnet ist.

15. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie zur Zündung einer zweiten oder weiteren Stufe eines zwei- oder mehrstufigen Gasgenerators vorgesehen ist.

16. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das beschleunigte Projektil (21) eine Austrittsöffnung zum Freisetzen des unter Druck stehenden Treibgases öffnet.

17. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Projektil (21) eine Zündladung und Brennstoff im Inneren einer Treibgasdruckkammer des einen Hybridgenerator bildenden Gasgenerators (3) zündet.

18. Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Membran (22) zwischen dem Projektil (21) und der Treibgasladung vorgesehen ist.