DE19958925A1 - Optically activated ignition capsule for vehicle occupant restraint systems has optical conductor protruding into housing, ignition light source(s) at other end of conductor(s) - Google Patents
Optically activated ignition capsule for vehicle occupant restraint systems has optical conductor protruding into housing, ignition light source(s) at other end of conductor(s)Info
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Zündkapsel für den Gasgenerator eines Insassen-Rückhaltesystems in einem Kraftfahrzeug, deren Zündmittel durch Einstrahlung von Licht zur Explosion gebracht wird.The invention relates to a primer for the gas generator an occupant restraint system in a motor vehicle, the Ignition means detonated by exposure to light becomes.
Zu den am häufigsten eingesetzten Insassen-Rückhaltesystemen in Kraftfahrzeugen gehören das aufblasbare Aufprall-Schutz kissen (Airbag) und der Gurtstraffer. Beide Rückhaltesysteme benötigen einen Gasgenerator, dessen Treibladung im Falle einer Fahrzeugkollision von einer Zündkapsel zur Explosion gebracht wird. Die hierdurch freigesetzte Gasmenge bläst den Airbag auf bzw. versetzt das Turbinenrad des Gurtstraffers in Rotation. The most commonly used occupant restraint systems in motor vehicles include inflatable impact protection cushion (airbag) and the belt tensioner. Both restraint systems need a gas generator whose propellant charge in the event a vehicle collision from a primer to an explosion brought. The amount of gas released in this way blows the Airbag on or moves the belt tensioner turbine wheel in Rotation.
Ein Gasgenerator für einen Airbag ist beispielsweise in der US 5 803 494 A offenbart. Der bekannte Gasgenerator verfügt über mehrere elektrisch aktivierbare Zündkapseln, wie sie etwa in der DE 197 33 353 C1 beschrieben sind. Eine solche Zündkap sel weist ein zumindest teilweise mit einem Zündmittel gefüll tes, topfförmiges Gehäuse auf, welches von einem Isolierkörper verschlossen ist. Durch den Isolierkörper hindurch ragen zwei Kontaktstifte in das Innere der Zündkapsel. Die beiden Kon taktstifte sind durch einen Widerstandsdraht, der das Zünd mittel durchsetzt, elektrisch leitend miteinander verbunden. Bei einer Fahrzeugkollision wird ein Aufprallsensor aktiviert, der ein Signal an eine Auslöseschaltung sendet. Die Auslöse schaltung gibt daraufhin einen Stromimpuls an die Kontakt stifte der Zündkapsel ab, so daß der Widerstandsdraht zum Glühen oder Schmelzen gebracht wird. Die dabei freigesetzte Wärmeenergie bringt das Zündmittel zur Explosion. Die Zünd kapsel platzt an hierfür vorgesehenen Sollbruchstellen auf und läßt so das heiße Explosionsgas in das Innere des Gasgenera tors strömen. Infolge dessen wird die dort befindliche Treib ladung zur Detonation gebracht.A gas generator for an airbag is for example in the US 5 803 494 A discloses. The well-known gas generator has via several electrically activatable primers, such as are described in DE 197 33 353 C1. Such a primer sel has an at least partially filled with an ignition means tes, pot-shaped housing, which by an insulating body is closed. Two protrude through the insulating body Contact pins inside the primer. The two Kon clock pins are through a resistance wire that ignites medium interspersed, electrically connected. In the event of a vehicle collision, an impact sensor is activated which sends a signal to a trigger circuit. The trigger circuit then gives a current pulse to the contact pin the primer off, so that the resistance wire to Annealing or melting is brought. The released Thermal energy causes the detonator to explode. The Zünd capsule bursts at designated breaking points and thus lets the hot explosion gas into the interior of the gas generator stream of tors. As a result, the drift located there detonated charge.
Ein gravierender Nachteil elektrisch aktivierbarer Zündkapseln ist darin zu sehen, daß ihr Widerstandsdraht im Laufe der Zeit korrodieren und brüchig werden kann, so daß mittels spezieller Prüfschaltungen, vgl. hierzu z. B. die DE 198 14 589 A1, in regelmäßigen Zeitabständen getestet werden muß, ob die Zünd kapsel noch funktionsfähig ist. Die von einer derartigen Prüf schaltung abgegebenen Testimpulse können unter ungünstigen Um ständen jedoch zu einer Fehlzündung mit fatalen Folgen führen, wenn beispielsweise nämlich dem Fahrer bei hoher Geschwindig keit durch den sich plötzlich aufblähenden Airbag sekundenlang die Sicht genommen wird. Zu einer Fehlzündung kann es aber auch durch elektrostatische Aufladungen im Kraftfahrzeug und durch Kriechströme kommen, wenn diese über die Kontaktstifte in das Innere der Zündkapsel geleitet werden.A serious disadvantage of electrically activated squibs can be seen in the fact that their resistance wire over time corrode and become brittle, so that by means of special Test circuits, cf. this z. B. DE 198 14 589 A1, in regular intervals must be tested whether the Zünd capsule is still functional. That from such a test circuit emitted test pulses can under unfavorable order but misfire with fatal consequences, if, for example, the driver at high speed due to the suddenly inflating airbag for seconds the view is taken. However, it can cause a misfire also by electrostatic charges in the motor vehicle and by leakage currents when they come through the contact pins be directed into the interior of the primer.
Aus der DE 38 38 896 A1 ist eine Zündkapsel bekannt, durch die sich die soeben angesprochenen Probleme insofern vermeiden lassen, als das Zündmittel nicht über die Wärmeentwicklung eines elektrisch beheizten Widerstandsdrahtes zur Explosion gebracht wird, sondern durch die Einstrahlung von Laserlicht. Zu diesem Zwecke ist die Zündkapsel mit einem für das Laser licht durchlässigen Fenster verschlossen. Auf der Innenseite dieses Fensters ist eine Schicht aufgebracht, welche in ther mischem Kontakt zum Zündmittel steht und welche bei der Wel lenlänge des eingestrahlten Laserlichtes stark absorbiert. Somit wird die Schicht bei Lichteinstrahlung aufgeheizt und das Zündmittel zur Explosion gebracht. Im Hinblick auf eine bessere Lichteinkopplung ist bei der bekannten Zündkapsel vorgesehen, das transparente Fenster als Linse auszubilden.From DE 38 38 896 A1 a primer is known, through which avoid the problems just mentioned leave as the igniter does not have the heat an electrically heated resistance wire for explosion brought, but by the irradiation of laser light. For this purpose the primer is one for the laser translucent window closed. On the inside this window is a layer applied, which in ther is in contact with the primer and which in the Wel lenlength of the incident laser light is strongly absorbed. The layer is thus heated and exposed to light detonated the primer. With a view to better coupling of light is in the known primer provided to design the transparent window as a lens.
Aus der DE 43 13 571 C1 ist ferner ein Gasgenerator für ein Insassen-Rückhaltesystem bekannt, bei dem auf Zündkapseln gänzlich verzichtet und die Treibladung unmittelbar durch Bestrahlung mit Laserlicht zur Detonation gebracht wird. Hierfür ist das Gehäuse des Gasgenerators mit Lichtleit bohrungen versehen, durch welche das Licht eines Halbleiter lasers über Umlenkspiegel und Linsen an verschiedenen Stellen auf die Treibladung fokussiert wird.From DE 43 13 571 C1 there is also a gas generator for Occupant restraint system known to be based on primers completely dispensed with and the propellant charge immediately through Irradiation with laser light is detonated. For this, the housing of the gas generator with light guide provided holes through which the light of a semiconductor lasers over deflecting mirrors and lenses in different places is focused on the propellant charge.
Aus der US 5 010 822 ist ferner bekannt, zum Zwecke der Strahlführung eines Lasers, durch den ein pyrotechnisches System gezündet werden soll, transmittierende, reflektierende und fokussierende optische Bauelemente zu verwenden. Dank dieser Bauelemente muß der Strahl des außerhalb des pyrotech nischen Systems angeordneten Lasers keine geradlinige Verbin dung mit der Zündkammer aufweisen. Hierdurch kann der Einbau in begrenzte Räumlichkeiten erleichtert werden.From US 5 010 822 is also known for the purpose of Beam guidance of a laser through which a pyrotechnic System should be ignited, transmitting, reflecting and to use focusing optical components. thanks these components must be the beam of the outside of the pyrotech African system arranged laser no straight line connection with the ignition chamber. This allows installation be relieved in limited spaces.
Aus der DE 42 11 672 A1 schließlich ist ein Sicherheitsgurt bekannt, der im Falle eines Unfalls wie ein Schlauch aufge blasen wird. Das für das Aufblasen des Schlauches erforder liche Gasvolumen wird durch Abbrennen einer Treibladung er zeugt, die gleichmäßig über die Länge des Schlauches verteilt ist und die durch einen optischen Zündimpuls, der an mehreren Stellen des Schlauches gleichzeitig eingekoppelt wird, zur Explosion gebracht wird.Finally, from DE 42 11 672 A1 is a seat belt known who opened up like a hose in the event of an accident will blow. This is required for inflating the tube gas volume is obtained by burning off a propellant charge testifies that evenly distributed over the length of the hose is and by an optical ignition pulse, which at several Set the hose is coupled at the same time Explosion.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündkapsel für den Gasgenerator eines Insassen-Rückhaltesystems anzugeben, die praktisch nicht altert, bei der Fehlzündungen infolge von elektrostatischen Aufladungen und Kriechströmen ausgeschlossen sind und die äußerst zuverlässig gezündet werden kann. Diese Zündkapsel soll zudem bisherige, elektrisch aktivierbare Zündkapseln ersetzen und demnach so beschaffen sein, daß sich herkömmliche Gasgeneratoren problemlos damit nachrüsten lassen.The invention has for its object a primer for to specify the gas generator of an occupant restraint system, which practically does not age when misfiring as a result of electrostatic charges and leakage currents excluded are and which can be ignited extremely reliably. This Primer is also said to be previous, electrically activated Replace primers and therefore be designed so that Retrofit conventional gas generators with it without any problems to let.
Diese Aufgabenaspekte werden durch den im Anspruch 1 gekenn zeichneten Gegenstand gelöst; vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.These task aspects are characterized by the in claim 1 drawn object solved; advantageous embodiments and Further developments are specified in the subclaims.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, das Zündmittel einer Zündkapsel auf optischem Wege zur Explosion zu bringen, wobei im Gegensatz zum Stand der Technik jedoch eine sehr effektive Lichteinkopplung mit Hilfe eines Lichtwellenleiters Verwendung findet.The invention is based on the idea of igniting one To detonate the primer optically, whereby in contrast to the prior art, however, a very effective one Coupling of light using an optical waveguide finds.
Aufgrund der sehr geringen Übertragungsverluste, welche han delsübliche Lichtwellenleiter für die unterschiedlichsten Wel lenlängen aufweisen, kann die Zündlichtquelle mit der zugehö rigen Ansteuerschaltung nahezu beliebig weit von der Zündkap sel entfernt im Fahrzeug untergebracht werden. Da die erfin dungsgemäße Zündkapsel überdies vollständig aus isolierendem Material gefertigt werden kann, sind Fehlzündungen infolge von Aufladungen und Kriechströmen praktisch ausgeschlossen. Korro dierende, bruchgefährdete Komponenten, die, wie oben erläu tert, bei elektrisch aktivierbaren Zündkapseln Prüfschaltungen erforderlich machen und somit zu Fehlzündungen führen können, sind beim Erfindungsgegenstand nicht vorhanden.Due to the very low transmission losses that han standard optical fibers for a wide variety of worlds have lengths, the ignition light source with the associated control circuit almost arbitrarily far from the ignition cap sel be housed away in the vehicle. Since the inventions primer according to the invention also completely made of insulating Material that can be manufactured are misfires due to Charges and leakage currents are practically impossible. Corro denden, fragile components that, as explained above tert, test circuits for electrically activatable primers make necessary and can thus lead to misfiring, are not present in the subject of the invention.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei
spiels näher erläutert:
In der Zeichnung ist stark schematisch ein Schnitt durch eine
erfindungsgemäße Zündkapsel dargestellt und in Form eines
Blockschaltbildes die zugehörige Ansteuerschaltung.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment:
In the drawing, a section through a primer capsule according to the invention is shown very schematically and the associated control circuit in the form of a block diagram.
Die insgesamt mit 1 bezeichnete Zündkapsel verfügt über ein topfförmiges Gehäuse 2, das an seiner Unterseite mit einem Verschlußkörper 5 verschlossen ist. An der der Treibladung des hier nicht gezeigten Gasgenerators zugewandten Seite ist das Gehäuse 2 der Zündkapsel 1 mit Sollbruchstellen 3 versehen. Das Gehäuse 2 ist zumindest teilweise mit einem Zündmittel 4 gefüllt. Durch den Verschlußkörper 5 ragt ein erstes Ende 7 eines Lichtwellenleiters 6 in das Innere der Zündkapsel 1. In diesen Lichtwellenleiter 6 wird an seinem der Zündkapsel 1 abgewandten zweiten Ende 8 das Licht einer Zündlichtquelle 12 eingekoppelt. Hierbei kann es sich um eine Blitzlampe, einen Laser, eine Leuchtdiode oder jede andere Lichtquelle handeln. Entscheidend für das Funktionieren der erfindungsgemäßen Zünd kapsel 1 ist lediglich, daß das von der Zündlichtquelle 12 er zeugte Licht durch den Lichtwellenleiter 6 ohne nennenswerte Verluste in die Zündkapsel 1 übertragen wird, und daß die am ersten Ende 7 des Lichtwellenleiters 6 emittierte Strahlung das Zündmittel 4 so stark aufheizt, daß dieses explodiert. Zweckmäßigerweise ist zur Verringerung der Einkoppelverluste am zweiten Ende 8 des Lichtwellenleiters 6 eine schematisch als Linse dargestellte Einkoppeloptik 10 vorgesehen; dement sprechend befindet sich am ersten Ende 7 des Lichtwellenlei ters 6 vorzugsweise eine Auskoppeloptik 9, welche die dort austretende Strahlung direkt auf einen Teilbereich des Zün mittels oder auf einen zwischengeschalteten Absorberkörper 11 fokussiert. Dieser Absorberkörper 11 ist so beschaffen, daß er die verfügbare Strahlungsleistung möglichst vollständig in Wärmeenergie umwandelt und somit zur zuverlässigen Zündung des Zündmittels 4 beiträgt. In einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündkapsel wird der Absorberkörper 11 durch ein elektronisches Bauelement gebildet, welches die ein gestrahlte Lichtenergie direkt in eine elektrische Spannung umwandelt. Diese Spannung wird über Zuleitungen an einen Widerstandsdraht angelegt, der das Zündmittel (4) durchsetzt und demzufolge bei einem Fahrzeugaufprall zur Explosion bringt. Der Vorteil dieser Ausführungsform gegenüber der z. B. aus der DE 197 33 353 C1 bekannten Zündkapsel ist darin zu sehen, daß keine galvanische Verbindung zwischen dem Wider standsdraht und der Umgebung der Zündkapsel besteht, so daß auch hier keine Fehlzündung infolge von elektrostatischen Aufladungen oder Kriechströmen erfolgen kann. The primer, generally designated 1 , has a cup-shaped housing 2 , which is closed on its underside with a closure body 5 . On the side facing the propellant charge of the gas generator, not shown here, the housing 2 of the primer 1 is provided with predetermined breaking points 3 . The housing 2 is at least partially filled with an ignition means 4 . A first end 7 of an optical waveguide 6 projects through the closure body 5 into the interior of the primer capsule 1 . The light of an ignition light source 12 is coupled into this optical waveguide 6 at its second end 8 facing away from the primer capsule 1 . This can be a flash lamp, a laser, a light emitting diode or any other light source. The decisive factor for the functioning of the ignition capsule 1 according to the invention is only that the light generated by the ignition light source 12 is transmitted through the optical waveguide 6 without significant losses into the ignition capsule 1 , and that the radiation emitted at the first end 7 of the optical waveguide 6 is the ignition means 4 heats up so much that it explodes. To reduce the coupling losses, a coupling optics 10 , shown schematically as a lens, is expediently provided at the second end 8 of the optical waveguide 6 ; accordingly speaking is located at the first end 7 of the Lichtwellenlei age 6 preferably a coupling optics 9 , which focuses the radiation emerging there directly onto a portion of the gun by means of or on an intermediate absorber body 11 . This absorber body 11 is designed so that it converts the available radiation power as completely as possible into thermal energy and thus contributes to the reliable ignition of the ignition means 4 . In a particular embodiment of the primer capsule according to the invention, the absorber body 11 is formed by an electronic component which converts the radiated light energy directly into an electrical voltage. This voltage is applied via leads to a resistance wire which passes through the ignition means ( 4 ) and consequently causes an explosion in the event of a vehicle impact. The advantage of this embodiment over the z. B. from DE 197 33 353 C1 known primer can be seen in the fact that there is no galvanic connection between the resistance wire and the surroundings of the primer, so that here too no misfire due to electrostatic charges or leakage currents can occur.
Der Lichtwellenleiter 6 ist bevorzugt flexibel ausgebildet, so daß sich die erfindungsgemäße Zündkapsel 1 problemlos auch an schwer zugänglichen Stellen des Gasgenerators montieren läßt. Selbstverständlich können auch mehrere Lichtwellenleiter 6 vorhanden sein, welche den Verschlußkörper 5 durchsetzen und gleichzeitig oder zeitversetzt Strahlung von einer oder mehre ren Zündlichtquellen in die Zündkapsel 1 leiten. Im Hinblick auf eine zuverlässige Zündung kann es von Vorteil sein, wenn Zündlichtquellen 12 mit unterschiedlichen spektralen Eigen schaften verwendet werden, wenn also beispielsweise eine UV- Strahlung emittierende Blitzlampe mit einer IR-Leuchtdiode kombiniert wird. Zweckmäßigerweise sollten dann auch verschie dene Absorberkörper 11 im Innern der Zündkapsel 1 angeordnet sein, welche die jeweilige Strahlung besonders gut in Wärme energie umwandeln.The optical waveguide 6 is preferably designed to be flexible, so that the primer 1 according to the invention can be installed without difficulty even in hard-to-reach places on the gas generator. Of course, there may also be a plurality of optical waveguides 6 which pass through the closure body 5 and, at the same time or with a time delay, conduct radiation from one or more ren ignition light sources into the ignition capsule 1 . With regard to reliable ignition, it can be advantageous if ignition light sources 12 with different spectral properties are used, for example if a flash lamp emitting UV radiation is combined with an IR light-emitting diode. Appropriately, various absorber bodies 11 should then also be arranged in the interior of the primer 1 , which convert the particular radiation particularly well into heat energy.
Jede der Zündlichtquellen 12 ist über eine Auslöseschaltung 13 mit mindestens einem Aufprallsensor 14 verbunden, welcher im Falle einer Fahrzeugkollision in an sich bekannter Weise ein Signal an die Auslöseschaltung 13 sendet und somit die Explo sion der Zündkapsel veranlaßt.Each of the ignition light sources 12 is connected via a trigger circuit 13 to at least one impact sensor 14 which, in the event of a vehicle collision, sends a signal to the trigger circuit 13 in a manner known per se and thus causes the detonator to explode.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungs gemäßen Zündkapsel 1 ist vorgesehen, den mindestens einen Lichtwellenleiter 6 nicht nur für die Einkopplung der Strah lung der Zündlichtquellen 12 zu verwenden, sondern ihn auch dazu zu benutzen, um das Innere der Zündkapsel 1 zu inspi zieren, um also auf optischem Wege den Zustand des Zündmittels und/oder des Absorbers 11 zu überprüfen. Diese Ausgestaltung stellt sozusagen das optische Analogon zu den Prüfschaltungen dar, die bei elektrisch aktivierbaren Zündkapseln eingesetzt werden müssen. Allerdings kann es durch die optische Überprü fung der Zündkapsel nicht zu einer Fehlzündung wie beim Stand der Technik kommen. Um das Innere der Zündkapsel 1 über den Lichtwellenleiter 6 inspizieren zu können, bedarf es lediglich eines Strahlteilers am zweiten Ende 8 des Lichtwellenleiters 6, einer geeigneten Lichtquelle, die das Innere der Zündkapsel beleuchtet, sowie einer Abbildungsoptik.In a further advantageous embodiment of the primer 1 according to the invention, it is provided not only to use the at least one optical waveguide 6 for coupling the radiation of the ignition light sources 12 , but also to use it to inspect the interior of the primer 1 in order to to check the condition of the ignition means and / or the absorber 11 optically. This configuration represents, so to speak, the optical analogue to the test circuits that have to be used with electrically activatable squibs. However, the optical inspection of the primer capsule cannot lead to a misfire as in the prior art. In order to be able to inspect the interior of the primer 1 via the optical waveguide 6 , all that is required is a beam splitter at the second end 8 of the optical waveguide 6 , a suitable light source which illuminates the interior of the primer, and imaging optics.
Claims (13)
Priority Applications (1)
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DE1999158925 DE19958925A1 (en) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | Optically activated ignition capsule for vehicle occupant restraint systems has optical conductor protruding into housing, ignition light source(s) at other end of conductor(s) |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |