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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aufblasvorrichtung und
bezieht sich insbesondere auf eine Aufblasvorrichtung für eine aufblasbare Fahrzeuginsassenschutzeinrichtung,
wie beispielsweise einen Airbag.
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Hintergrund
der Erfindung
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Eine
Aufblasvorrichtung für
eine aufblasbare Fahrzeuginsassenschutzeinrichtung, wie beispielsweise
ein Airbag, kann Aufblasströmungsmittel
unter Druck enthalten. Solch eine Aufblasvorrichtung ist in U.S.
Patent Nr. 5,348,344 offenbart. In der in dem '344 Patent offenbarten Aufblasvorrichtung
ist das Aufblasströmungsmittel
ein Bestandteil in einer Mischung von Gasen. Die Mischung der Gase
umfasst ferner ein Brennstoffgas, das das Aufblasströmungsmittel
bei Zündung
erwärmt.
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Die
Aufblasvorrichtung besitzt einen Zünder, der eine kleine Ladung
pyrotechnischen Materials enthält.
Der Zünder
enthält
ferner einen Brückendraht,
der in einer zündbaren,
Wärme übertragenden Beziehung
mit dem pyrotechnischen Material getragen wird. Wenn der Airbag
aufgeblasen werden soll, wird ein Betätigungspegel von elektrischem
Strom durch die Brückendrähte in den
Zünder
geleitet. Dies bewirkt, dass sich der Brückendraht durch einen Widerstand
erwärmt,
und zwar ausreichend, um das pyrotechnische Material zu zünden. Das
pyrotechnische Material erzeugt dann Verbrennungsprodukte, die ihrerseits
das Brennstoffgas in der Aufblasvorrichtung zünden.
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Der
Strömungsmitteldruck
in der Aufblasvorrichtung wird durch die Wärme, die bei Verbrennung des
Brennstoffgases erzeugt wird, erhöht. Das Aufblasströmungsmittel
fließt
dann von der Aufblasvorrichtung nach außen und in den Airbag, um den
Airbag schneller aufzublasen als wenn das Aufblasströmungsmittel
nicht erwärmt
und weiter unter Druck gesetzt worden wäre.
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Weiterhin
soll auf das Dokument US-A-3 366 054 aufmerksam gemacht werden,
welches eine Auslöseanordnung
offenbart, die gegenüber
elektrischer Streuentladung widerstandsfähig ist, die einen Brückendraht
in Kontakt mit einer Perle aufweist, die ein polymerisches Bindmittel
und eine Mischung aus Magnesium-Tellur-Dioxid aufweist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und eine Verfahren
zum Installieren eines pyrotechnischen Materials in einem Zünder gemäß Anspruch
12 vorgesehen. Weitere Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden in den abhängigen
Ansprüchen
beansprucht.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine Vorrichtung eine Aufblasvorrichtung auf, die
bei Betätigung
Aufblasströmungsmittel
ausströmt.
Die Vorrichtung weist ferner einen elektrisch betätigbaren Zünder auf,
der bei Betätigung
die Aufblasvorrichtung betätigt.
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Der
Zünder
umfasst ein Ohmsches Heizelement, das zwischen ein Paar von Elektroden
geschaltet ist. Ein Zündungstropfen
ist an das Ohmsche Wärmeelement
geklebt. Der Zündungstropfen
weist eine Mischung aus pyrotechnischem Material und einem Harzbinder
auf. Der Harzbinder besitzt einen gehärteten, festen Zustand, der
dadurch erreicht wird, dass der Harzbinder in einem vorherigen,
nicht gehärteten
flüssigen
Zustand ultravioletter Bestrahlung ausgesetzt wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Weitere
Merkmale der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten des Gebietes,
auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, beim Lesen der folgenden
Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen offensichtlich
werden, in denen zeigt:
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1 eine
schematische Ansicht einer Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung, die
ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufweist;
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2 eine
vergrößerte Schnittansicht
eines Teils der Vorrichtung der 1; und
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3 eine
vergrößerte Teilansicht
des in 2 gezeigten Teils.
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Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele
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Eine
Fahrzeuginsassenschutzvorrichtung 10, die ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung aufweist, ist schematisch in 1 gezeigt.
Die Vorrichtung 10 umfasst einen bestimmten Typ einer aufblasbaren
Fahrzeuginsassenschutzeinrichtung 12, auf den im Allgemeinen
als ein Airbag Bezug genommen wird. Andere aufblasbare Fahrzeuginsassenschutzeinrichtungen,
die gemäß der Erfindung
verwendet werden können,
umfassen beispielsweise aufblasbare Sitzgurte, aufblasbare Kniepolster,
aufblasbare Auskleidung im Kopfbereich oder Seitenvorhänge und
Kniepolster, die durch aufblasbare Airbags betrieben werden. Die
Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Aufblasvorrichtung 14,
die eine Aufblasströmungsmittelquelle
zum Aufblasen des Airbags 12 aufweist. Wenn der Airbag 12 aufgeblasen
ist, erstreckt er sich in das Fahrzeuginsassenabteil (nicht gezeigt),
um beim Schutz eines Fahrzeuginsassen vor einem kraftvollen Aufprall
auf Teile des Fahrzeugs infolge eines Zusammenstoßes bzw. Crashs
zu helfen.
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Die
Aufblasvorrichtung 13 weist einen Behälter 16 auf, der Aufblasströmungsmittel
unter Druck zum Aufblasen des Airbags 12 lagert. Der Behälter 16 lagert
ebenfalls zündbares
Material zum Erwärmen
des Aufblasströmungsmittels.
Genau gesagt, lagert der Behälter 16 in
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung eine unter Druck stehende, brennbare
Mischung von Gasen 18 in einer Speicher- bzw. Lagerkammer 20.
Die brennbare Mischung der Gase 18 umfasst ein Primärgas und
ein Brennstoffgas. Das Primärgas
umfasst die Mehrheit des Aufblasströmungsmittels, das den Airbag 12 aufbläst. Das
Brennstoffgas erwärmt
bei Zündung
das Primärgas.
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Die
brennbare Mischung der Gase 18 kann irgendeine in der Technik
bekannte geeignete Zusammensetzung besitzen, besitzt aber vorzugsweise ein
Zusammensetzung gemäß der in
U.S. Patent Nr. 5,348,344 von Blumenthal et. al. offenbarten Erfindung,
mit dem Titel APPARATUS FOR INFLATING A VEHICLE OCCUPANT RESTRAINT
USING A MIXTURE OF GASES, und übertragen
an TRW Vehicle Safety Systems Inc. Demgemäß umfasst das Primärgas vorzugsweise
ein inertes Gas zum Aufblasen des Airbags und ein Oxidationsgas
zum Unterstützen
der Verbrennung des Brennstoffgases. Das Primärgas kann Luft, ein inertes
Gas oder eine Mischung aus Luft und einem inerten Gas umfassen.
Das inerte Gas kann Stickstoff, Argon oder eine Mischung aus Stickstoff
und Argon sein. Beispielsweise kann das Primärgas Luft sein, wobei das Oxidationsgas
der Sauerstoff in der Luft ist. Das Brennstoffgas kann Wasserstoff,
Methan oder eine Mischung aus Wasserstoff und Methan sein. Vorzugsweise
ist das Brennstoffgas Wasserstoff. Eine bevorzugte Zusammensetzung
der Gasmischung ist ungefähr
12 Volumen-% Wasserstoff und ungefähr 88 Volumen-% Luft. Der Speicherdruck
in der Kammer 20 kann variieren, liegt aber vorzugsweise
in dem Bereich von ungefähr
1,500 psi bis ungefähr
5,000 psig und ist am bevorzugtesten ungefähr 2,500 psig.
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Obwohl
die Konstruktion der Aufblasvorrichtung 14 in dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung einen einzelnen Behälter 16 zum Lagern
der brennbaren Mischung der Gase 18 als Ganzes in einer
einzelnen Lagerkammer 20 umfasst, könnten die Bestandteile der
Mischung alternativ getrennt gelagert werden, wobei die Mischung durch
Mischen der Bestandteil erzeugt wird, wenn die Aufblasvorrichtung 14 betätigt wird.
Beispielsweise kann, wie in U.S. Patent No. 5, 349,344 offenbart, eine
Aufblasvorrichtungsstruktur ein Brennstoffgas und ein Oxidationsgas
enthalten, die getrennt von einem inerten Gas gelagert sind, und
die bei Betätigung
der Aufblasvorrichtung mit dem inerten Gas gemischt werden.
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Die
Vorrichtung 10 umfasst ferner einen Zusammenstoß- bzw.
Crashsensor 22 und einen elektrisch betätigbaren Zünder 24. Wie schematisch
in 1 gezeigt, sind der Crashsensor 22 und
der Zünder 24 in
einer elektrischen Schaltung 26 mit einer Stromquelle 28 eingeschlossen.
Die Stromquelle 28 ist vorzugsweise die Fahrzeugbatterie
und/oder ein Kondensator. Der Crashsensor 22 umfasst einen normalerweise
offenen Schalter 30. Wie in der Technik bekannt, überwacht
der Crashsensor 22 Fahrzeugzustände, um einen Fahrzeugzustand
abzufühlen,
der das Auftreten eines Crashs anzeigt. Der crashanzeigende Zustand
kann beispielsweise eine plötzliche
Fahrzeugverzögerung,
die durch einen Zusammenstoß verursacht
wird, aufweisen. Wenn der crashanzeigende Zustand an oder über einem
vorbestimmten Schwellenwertpegel liegt, zeigt dies das Auftreten
eines Crashs mit der Schwere von zumindest einem vorbestimmten Schwellenwertpegel
an. Der Schwellenwertpegel der Crashhärte ist ein Pegel, bei dem
ein Aufblasen des Airbags 12 wünschenswert ist, um beim Schutz
eines Insassen des Fahrzeugs zu helfen. Der Schalter 30 schließt sich dann
und ein Betätigungspegel
von elektrischem Strom wird geleitet, um durch den Zünder 24 zu
fließen,
um ihn zu betätigen.
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Wenn
der Zünder 24 betätigt wird,
zündet dies
das Brennstoffgas in der Mischung der Gase 18. Die resultierende
Verbrennung des Brennstoffgases wird durch das Oxidationsgas unterstützt. Wenn
das Brennstoffgas brennt, steigt der Druck in der Lagerkammer 20 infolge
Erwärmung
der Gase durch die Verbrennungswärme,
die durch Verbrennen des Brennstoffgases erzeugt wird. Eine reißbare Verschlusswand 32 bricht
auf, wenn der steigende Druck in der Lagerkammer 20 einen
vorbestimmten erhöhten
Pegel erreicht. Das warme Aufblasgas fließt dann aus der Lagerkammer 20 und
in den Airbag 12, um den Airbag 12 aufzublasen.
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Das
Brennstoffgas ist vorzugsweise in der Mischung der Gase 18 in
einer Menge eingeschlossen, dass es im Wesentlichen durch Verbrennung
in der Lagerkammer 20 verbraucht wird. Der Airbag 12 wird
somit fast ausschließlich,
und zwar in dem Fall, in dem inertes Gas verwendet wird, durch inertes Gas,
durch Verbrennungsprodukte, die durch das Brennen des Brennstoffga ses
erzeugt wurden, und jedwedes verbleibende Oxidationsgas aufgeblasen. In
dem Fall, in dem kein inertes Gas verwendet wird, wird der Airbag 12 fast
ausschließlich
durch Verbrennungsprodukte und das übrig bleibende Oxidationsgas
aufgeblasen.
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Wie
in 2 im Detail gezeigt, ist der Zünder 24 ein im Allgemeinen
zylindrischer Teil mit einer Mittelachse 39 und einem Paar
axial wegragender Elektroden 40 und 42. Ein Ohmsches
(Widerstands-) Heizelement in der Form eines Brückendrahts 44 ist
zwischen die Elektroden 40 und 42 in dem Zünder 24 geschaltet.
Ein Zündungstropfen 46 und
ein pyrotechnische Hauptladung 48 sind in dem Zünder 24 enthalten.
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Wenn
der Zünder 24 betätigt wird,
wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben, wird der Betätigungspegel
des elektrischen Stroms durch den Zünder 24 zwischen den
Elektroden 40 und 42 geleitet. Wenn der Betätigungspegel
des elektrischen Stroms durch den Brückendraht 44 geleitet
wird, erzeugt der Brückendraht 44 widerstandsmäßig Wärme, die
direkt zu dem Zündungstropfen 46 übertragen
wird. Der Zündungstropfen 46 wird
dann gezündet
und erzeugt Verbrennungsprodukte, die Wärme, heiße Gas und heiße Partikel
aufweisen, welche die pyrotechnische Hauptladung 48 zünden. Die
pyrotechnische Hauptladung 48 produzierte dann zusätzliche
Verbrennungsprodukte, die von dem Zünder 24 nach außen und
in die brennbare Mischung der Gase 18 (1)
gesprüht
werden, um das Brennstoffgas zu zünden.
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Die
Teile des Zünders 24,
die in 2 gezeigt sind, umfassen ferner einen Stopfen 50,
eine Ladungstasse 52 und ein Gehäuse 54. Der Stopfen 50 ist
ein Metallteil mit einem im Allgemeinen zylindrischen Körper 60 und
einem kreisförmigen
Flansch 62, der radial nach außen von einem Ende des Körpers 60 wegragt.
Eine zylindrische Außenoberfläche 64 des
Körpers 60 besitzt
einen ausgenommenen Teil 66, der eine sich umfangsmäßig erstreckende Nut 68 definiert.
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Die
Ladungstasse 52 ist ebenfalls ein Metallteil und besitzt
eine zylindrische Seitenwand 70, die dicht über dem
Körper 60 des
Stopfens 50 aufgenommen ist. Die Seitenwand 70 der
Ladungstasse 52 ist durch eine sich umfangsmäßig erstreckende Schweißstelle 72 an
dem Körper 60 des
Stopfens 50 befestigt und abgedichtet. Die Ladungstasse 52 ist ferner
an dem Stopfen 50 durch ein Vielzahl von umfangsmäßig beabstandeten
Teilen 74 der Seitenwand 70 befestigt, die radial
nach innen in die Nut 68 gekrimpt sind. In dieser Anordnung
enthalten und halten die Seitenwand 70 und eine kreisförmige Endwand 76 des
Ladungsnapfes 52 zusammen die pyrotechnische Hauptladung 48 gegen
das Ende des Stopfens 50 gegenüber dem Flansch 62.
Eine Vielzahl verdünnter
Teile 78 der Endwand 76, von denen einer in 2 gezeigt
ist, erstreckt sich radial nach außen von der Mittelachse 39.
Die verdünnten
Teile 78 der Endwand 76 wirken als Beanspruchungserhöher (Bruchstellen),
die unter dem Einfluß der
Verbrennungsprodukte, die durch die pyrotechnische Hauptladung 48 erzeugt
werden, reißen,
wenn der Zünder 24 betätigt wird.
Das Gehäuse 54 ist
ein hülsenförmiger Kunststoffteil
der auf den Stopfen 50 und den Ladungsnapf 52 schrumpfgepasst
ist, um diese Teile zu isolieren und teilweise einzuschließen.
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Wie
ferner in 2 gezeigt, besitzt der Stopfen 50 ein
Paar zylindrischer Innenoberflächen 80 und 82,
die zusammen einen Mitteldurchlass 84 definieren, der sich
vollständig
durch den Stopfen 50 erstreckt.
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Die
erste Elektrode 40 besitzt einen inneren Endteil 86,
der sich entlang der gesamten Länge
des Mitteldurchlasses 84 erstreckt. Ein Paar axial voneinander
beabstandeter Glasdichtungen 88 und 90 trägt die erste
Elektrode 40 in dem Mitteldurchlass 84 und isoliert
die erste Elektrode 40 elektrische von dem Stopfen 50.
Die zweite Elektrode 42 besitzt einen innere Endteil 92,
der sich teilweise in den Mitteldurchlass 84 in Kontakt
mit der zweiten zylindrischen Innenoberfläche 82 des Stopfens 50 erstreckt.
Die zweite Glasdichtung 92 isoliert die Elektroden 42 und 40 von
einander.
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Wie
in größerem Detail
in 3 gezeigt, erstreckt sich der Brückendraht 44 von
der ersten Elektrode 40 zu dem Stopfen 50 und
besitzt abgeflachte gegenüberliegende
Endteile 100 und 102, die an der ersten Elektrode 40 und
dem Stopfen 50 durch elektrische Widerstandsschweißungen 104 bzw. 106 befestigt
sind. Gegenüberliegende
Endteile 100 und 102 des Brückendrahts 44 werden
unter dem Druck abgeflacht, der durch Schweißelektroden (nicht gezeigt)
angelegt wird, die verwendet werden, um die Widerstandsschweißungen 104 und 106 zu
bilden. Der Brückendraht 44 besitzt
somit einen nicht abgeflachten Hauptteil 108, der sich
längs zwischen
den gegenüberliegenden
Endteilen 100 und 102 erstreckt. Der Hauptteil 108 des
Brückendrahts 44 erstreckt
sich weg von den gegenüberliegenden
Endteilen 100 und 102, so dass er von der ersten
Glasdichtung 88 und dem Stopfen 50 beabstandet
ist, und zwar entlang seiner gesamten Länge zwischen den gegenüberliegenden
Endteilen 100 und 102.
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Der
Zündungstropfen 46 ist
ebenfalls in genauerem Detail in 3 gezeigt.
Genau gesagt ist 3 eine vergrößerte Teilansicht der Zündung 24 in einem
teilweise zusammengebauten Zustand, in dem der Zündungstropfen 46 über dem
Brückendraht 44 angebracht
worden ist, bevor der Ladungsnapf 52 (der die pyrotechnische
Hauptladung 48 enthält) über dem
Stopfen 50 angebracht wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung besitzt der Tropfen 46 die Form
eines ungefähr
sphärischen
Segments mit einem im Allgemeinen kreisförmigen auf einer Achse 111 zentrierten
Umfang und mit einem bogenförmigen
radialen Profil im Allgemeinen symmetrisch um die Achse 111 herum.
Der Topfen 46 wird in dieser Konfiguration angebracht,
indem er zuerst in einem flüssigen
Zustand in der Position der 3 deponiert
wird Gemäß diesem
Merkmal der vorliegenden Erfindung wird der flüssige Topfen 46 aus
einer Mischung aus einem festen pyrotechnischen Material und einem
flüssigen
Harzbinder gebildet, der unter dem Einfluss von ultravioletter (UV)
Bestrahlung aushärtbar
ist. Der flüssige
Topfen 46 ist vorzugsweise groß genug, um den gesamten Brückendraht 44 zu
bedecken und fließt
am Bevorzugtesten vollständig
um den Hauptteil 108 des Brückendrahts 44 herum,
um den Hauptteil 108 entlang seiner gesamten Länge zu umgeben.
Dies maxi miert das Oberflächengebiet
des Brückendrahts 44 in zündbarer
Wärmeübertragungsbeziehung
mit dem Topfen 46. Der flüssige Harzbinder wird dann
durch UV Bestrahlung gehärtet,
d.h. verfestigt. Dies bewirkt, dass der Topfen 46 an dem
Brückendraht 44, der
ersten Elektrode 40, der ersten Glasdichtung 88 und
dem Stopfen 50 als ein fester, kohäsiver Körper festklebt. Der feste Zündungstropfen 46 kann
irgendwie von der Konfiguration der 3 abweichen, wenn
die pyrotechnische Hauptladung 48 nachfolgende zu der Position
der 2 bewegt wird, und zwar bei der Installation der
Ladungstasse 52 über dem
Stopfen 50.
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Der
Harzbinder und das pyrotechnische Material in dem Zündungstropfen 46 ebenso
wie das pyrotechnische Material der pyrotechnischen Hauptladung 48 können jedes
in der Technik bekanntes, geeignetes Material aufweisen. In dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist das pyrotechnische Material in dem Zündungstropfen 46 KDNBF (Kalium-Dinitrobenzofuroxan)
mit ungefähr
80 Volumen-%. Der Harzbinder in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist eine einzelne Komponenten (d.h. frei von einem zum Härten zugefügten Katalysator) epoxid-basiertes,
UV-härtbares,
in Wärme
ausgehärtetes
Harz mit ungefähr
20 Volumen-%. Genauer gesagt ist der Harzbinder in dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
EMCAST CHIPSHIELD Nr. 1462, ein Mischung aus Epoxidharz (CAS Nr.
2386-87-0), einer Hydroxyoligomerbestandteil, gemischten Schwefelverbindungen
(GAS Nr. 109037-75-4 und Nr. 108-32-7)
und Mineralfüllstoffen
(inklusive CAS Nr. 67762-90-7), die von Electronics Materials, Inc.
von Breckinridge, Colorado erhältlich
sind. Der vom Lieferant empfohlene Härtungsprozess für diesen
Harzbinder weist ultraviolette Bestrahlung bei 350 ± 30 nm bei
Umgebungstemperatur für
2,0 Sekunden auf, gefolgt von einer 20 minütigen Pause bei Umgebungstemperatur.
Der UV Härtungsprozess
kann mit irgendeiner geeigneten, in der Technik bekannten Vorrichtung
ausgeführt
werden.
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Wesentlich
ist, dass die Schnelligkeit eines UV Härtungsprozesses gemäß der vorliegenden
Erfindung es ermöglicht,
dass ein Zünder
schnell angeordnet werden kann, weil der Harzbinder im Algemeinen
innerhalb weniger Sekunden aushärtet,
wogegen die Härtung
durch Aussetzen gegenüber
erhöhten
Temperaturen Stunden dauern könnte. Überdies ermöglicht die
Verwendung eines Harzbinders gemäß der vorliegenden
Erfindung, verglichen mit dem Gebrauch flüchtiger Lösemittel, dass die Viskosität des flüssigen Topfens über einen
Zeitraum relativ stabil ist. Dies erleichtert die Abgabe des flüssigen Tropfens
und hilft die Uniformität
des Tropfenvolumens während
des Herstellungsprozesses beizubehalten.
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Gemäß ihrem
breitesten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung,
die Folgendes aufweist: eine Aufblasvorrichtung, die bei Betätigung Aufblasströmungsmittel
emittiert; und einen elektrisch betätigbaren Zünder, der bei Betätigung die Aufblasvorrichtung
betätigt,
wobei der Zünder
ein Ohmsches Heizelement umfasst; wobei der Zünder ferner ein Zündungstropfen,
das an dem Ohmschen Heizelement anhängt.