DE19729076A1

DE19729076A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Öffnen eines Gasspeichers

Info

Publication number: DE19729076A1
Application number: DE19729076A
Authority: DE
Original assignee: Welz Industrieprodukte GmbH
Current assignee: Welz Industrieprodukte GmbH
Priority date: 1997-07-08
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 1999-01-14
Also published as: SE9802317D0; SE9802317L; US5893584A; SE516928C2; JP4008581B2; JPH1159320A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Öffnen eines Gasspeichers, insbesondere nach dem Ober begriff der unabhängigen Patentansprüche 1 und 3.

Aufblasbare Gassäcke dienen dem Insassenschutz von Kraft fahrzeugen. Ihre Wirksamkeit hängt unter anderem von der Funktionssicherheit und Schnelligkeit ihrer Auslösevor richtung ab.

In der DE 195 13 242 C2 ist eine Füllvorrichtung für den Gassack eines Aufprallschutzes beschrieben, bei dem die Berstscheibe eines Gasspeichers beim Auslösen des Aufprall schutzes über eine mit Abstand zu ihr angeordnete Elektrode durch Funkeneinwirkung oder über eine sie berührende Elektrode durch Widerstandserhitzung geschwächt und dadurch unter Gasspeicherdruck zum Bersten gebracht wird.

Die Elektrode in obiger Schrift ist ring- oder zylinder förmig ausgebildet und besitzt eine große Wirkfläche gegen über der Berstplatte.

Nachteilig an der Lösung mit Funkeneinwirkung ist die er forderliche hohe Zündspannung, die 3 KV bei nur 0,8 mm Elektrodenabstand beträgt. Diese kann nach Art der Funken zündung mit einer Zündspule erzeugt werden, deren Dauer strom im Augenblick der Zündung zur Induzierung eines Hoch spannungsimpulses unterbrochen wird. Ein Dauerstrom ist je doch schon aus energetischen Gründen im Kraftfahrzeug un diskutabel.

Eine rasche Erhitzung der Berstscheibe durch elektrischen Widerstand setzt im vorliegenden Fall eine hohe elektrische Leistung voraus, die einen großen Energiespeicher benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, den Gasspeicher eines Auf prallschutzes für Kraftfahrzeuginnenräume sicher, schnell und mit geringem Bauaufwand zu öffnen.

Die Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Verfahrensanspruchs 1. Durch die additive Wirkung der Widerstands- und der Lichtbogenerhitzung der Berstscheibe tritt ein rasches Schmelzen und eine intensive Kraterbil dung unter der Elektrode ein. Die damit verbundene Schwächung der Berstplatte verursacht ein rasches Bersten derselben unter dem hohen Gasspeicherdruck. Die Lichtbogen heizung ist besonders effektiv und schnell, da der Lichtbo gen eine extrem hohe Temperatur und einen geringen Wirk querschnitt aufweist. Durch die gute Nutzung der elektrischen Energie kann die Stromquelle klein und damit kostensparend sein.

Durch eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird erreicht, daß die Elektrode in die wachsende Tiefe des Schmelzkraters nachgeführt wird, wodurch die Länge des Lichtbogens und damit dessen Spannungsbedarf in etwa gleich bleiben. Durch dieses Nachführverfahren wird die vorhandene elektrische Energie optimal genutzt und Größe sowie Kosten der erforderlichen Stromquelle minimiert.

Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch das kennzeich nende Merkmal des Anspruchs 3 gelöst. Durch die Spitze der Elektrode wird ein nur punktförmiger Kontakt mit der Berst scheibe erreicht. Dies hat eine hohe Stromdichte und ein kleines aufzuheizendes Volumen in der Berstscheibe zur Folge und führt zum raschen Anschmelzen derselben. Der sich dadurch bildende Spalt zwischen Elektrode und Berstscheibe löst einen Lichtbogen aus, der auf die Spitze der Elektrode konzentriert und dadurch besonders wirksam ist. Auf diese Weise wird ein sicheres und rasches Durchschmelzen und Bersten der Berstscheibe erreicht.

Die Beaufschlagung der Elektrode durch eine auf ihre Masse abgestimmte Druckfeder bewirkt eine besonders einfache und sichere Nachführung der Elektrode. Die Druckfeder erfordert keinen Auslöse- und Nachführmechanismus und ist selbst steuernd.

Die erfindungsgemäße Materialwahl für Elektrode und Berst scheibe bewirkt, daß nur die Berstscheibe durch den Strom fluß geschwächt wird, während die Elektrode unverändert bleibt.

Voraussetzung für eine exakte Nachführung der Elektrode ist eine konstante Ausgangsfederkraft von deren Druckfeder, un abhängig von temperatur- und gasdruckbedingten Verformungen der Berstscheibe. Dies wird durch Abstützen der Druckfeder auf der Berstscheibe erreicht.

Durch die Isolation der Elektrode gegenüber der Abstützung wird der ausschließliche Stromfluß über die Spitze der Elektrode sichergestellt, der für die gewünschte rasche Schwächung der Berstscheibe erforderlich ist.

Für eine lange Funktionssicherheit des Aufprallschutzes ist es wichtig, daß ein geringer Übergangswiderstand zwischen der Spitze der Elektrode und der Berstscheibe dauerhaft ge sichert ist, wie ihn eine Lötverbindung schafft.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den wei teren Ansprüchen. In der Zeichnung ist das nachfolgend be schriebene Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltschema der Auslöseelektronik,

Fig. 2 eine federbelastete Elektrode vor der Auslösung,

Fig. 3 die Elektrode kurz nach Bildung des Lichtbogens,

Fig. 4 die Elektrode im Krater kurz vor dem Bersten der Berstplatte.

Das Schaltschema der Auslöseelektronik 1 von Fig. 1 zeigt einen Spannungsumsetzer 2, der über einen Eingang 3 mit dem Bordnetz verbunden ist. Dieses hat eine Batterie- bzw. Lichtmaschinenspannung von ca. 12 bis 14 V, die im Span nungsumsetzer auf ca. 80 V hochtransformiert wird. Mit die ser Spannung wird ein Kondensator 4 geladen, der eine Kapa zität von ca. 6800 µF hat. Die Energie des Kondensators 4 wird über einen Transistor 5 auf eine Berstscheibe 6 gelei tet. Ein Kondensator als Energiespeicher hat den Vorteil, daß er auch bei Abriß des Batteriekabels (Unfallsituation) die zum Auslösen des Aufprallschutzes erforderliche Energie bereitstellt.

Der Transistor 5 wird über eine Impulsleitung 7 ange steuert, die einen Auslöseimpuls von einem nicht darge stellten Beschleunigungsgeber empfängt. Der Auslöseimpuls hat die Signalhöhe der Batteriespannung.

Die Funktionstüchtigkeit der Auslöseelektronik kann über einen Prüfkreis 8 getestet werden, eventuelle Fehler werden über einen Fehlersignalausgang 9 angezeigt.

Fig. 2 zeigt eine Elektrode 10, die mit ihrer Spitze 11 an der Berstscheibe 6 angelötet ist, vor dem Auslösen des Auf prallschutzes. Die Elektrode 10 ist über eine Zündleitung 12 mit dem Transistor 5, die Berstscheibe 6 ist mit der Masse verbunden.

Auf das der Berstscheibe 6 abgewandte Ende 13 der Elektrode 10 wirkt eine Druckfeder 14, die sich auf eine mit der Berstscheibe 6 verbundene Abstützung 16 stützt. Diese ist gegenüber der Elektrode 10 elektrisch isoliert, so daß der elektrische Strom nur über die Spitze 11 der Elektrode 10 auf die Berstscheibe 6 gelangen kann.

In Fig. 3 ist die Spitze 11 der Elektrode 10 kurz nach Aus lösen des Aufprallschutzes dargestellt. Die Berstscheibe 6 ist angeschmolzen, und der Lichtbogen beginnt die Krater bildung.

Fig. 4 zeigt die fortgeschrittene Kraterbildung mit der in den Krater eingedrungenen Spitze 11 der Elektrode 10, kurz vor dem Bersten der Berstscheibe 6.

Aus den Fig. 3 und 4 geht die in etwa konstante Länge des Lichtbogens hervor, eine Folge der selbsttätigen Nachfüh rung der Elektrode 10 unter Einwirkung der Druckfeder 14. Auf diese Weise wird eine weitgehende Entleerung des Kon densators 4 und eine hohe Durchbrenngeschwindigkeit der Berstscheibe 6 erreicht.

Claims

1. Verfahren zum Öffnen eines Gasspeichers, der über eine Füllöffnung mit dem Gassack eines Aufprallschutzes für das Kraftfahrzeuginnere verbindbar ist, wobei die Füll öffnung durch eine Berstscheibe (6) verschlossen ist, die mit einer sie berührenden Elektrode (10) Teil eines Stromkreises ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Stromfluß die Berst scheibe (6) am Berührungspunkt der Elektrode (10) schmilzt und ein sich bildender Spalt zwischen Elektrode (10) und Berstscheibe (6) einen Lichtbogen auslöst, der zum weiteren Schmelzen und schließlich zum Bersten derselben unter Gasspeicherdruck führt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Längsachse der Elektrode (10) auf deren der Berstscheibe (6) abgewandtes Ende (13) eine Druckkraft wirkt, die auf die Masse der Elektrode (10) abgestimmt ist, daß die Einbrenn geschwindigkeit des Lichtbogens in die Berstscheibe (6) und die Eindringgeschwindigkeit der Elektrode (10) in den sich bildenden Krater in etwa gleich groß sind.

3. Vorrichtung zum öffnen eines Gasspeichers, der über eine Füllöffnung mit dem Gassack eines Aufprallschutzes für das Kraftfahrzeuginnere verbindbar ist, wobei die Füllöffnung als Verschluß eine Berstscheibe (6) auf weist, die mit einer sie berührenden Elektrode (10) Teil eines Stromkreises ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (10) eine Spitze (11) zum Berühren der Berstscheibe (6) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (10) an ihrem der Berstscheibe (6) abgewandten Ende (14) eine sie be aufschlagende Druckfeder (15) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (10) aus Stahl und die Berstscheibe (6) aus leicht schmelzbarem Material wie Messing, Kupfer oder Bronze bestehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß für die Druckfeder (15) eine mit der Berstscheibe (6) verbundene Abstützung (16) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (16) gegen über der Elektrode (10) elektrisch isoliert ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (11) der Elektrode (10) in Lötverbindung mit der Berstscheibe (6) steht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (10) und die Berstscheibe (6) einen elektrisch leitenden Korrosions schutz aufweisen.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Stromquelle des Strom kreises ein Kondensator (4) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator eine Span nung zwischen ca. 60 und 120 V, vorzugsweise von ca. 80 V und eine Kapazität von ca. 6800 µF aufweist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis durch einen elektrischen Schalter, vorzugsweise einen Transistor (5) schaltbar ist.