WO2003104044A1 - Zündvorrichtung für den gasgenerator eines insassen-rückhaltesystems in einem kraftfahrzeug - Google Patents

Zündvorrichtung für den gasgenerator eines insassen-rückhaltesystems in einem kraftfahrzeug Download PDF

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Definitions

  • Ignition device for the gas generator of an occupant restraint system in a motor vehicle
  • the invention relates to an ignition device for inductively activatable squibs, as first described in DE 199 61 134 Cl.
  • the known squibs are intended for the gas generators of occupant restraint systems in motor vehicles, in particular for the gas generators of airbags.
  • the electrical energy required to ignite the primer is inductively coupled into the capsule by means of alternating magnetic fields.
  • at least one secondary circuit is provided within the primer housing, which passes through the primer.
  • This at least one secondary circuit can be formed by a secondary winding which is connected in series with a resistance wire which heats the ignition means; it is also possible to manufacture the at least one secondary circuit entirely from a self-contained resistance wire with one or more turns.
  • the decisive advantage of the inductively activatable primer disclosed in DE 199 61 134 Cl is the fact that no electrical leads lead into the primer housing, so that it can be hermetically sealed. Due to the lack of electrical supply lines, electrostatic charges or leakage currents, which can trigger a misfire with fatal consequences, do not get into the housing; neither can moisture penetrate into the interior of the capsule. The resistance wire is thus protected against corrosion and the ignition agent remains even under extreme climatic conditions such. B. dry and ignitable in the tropics.
  • the invention has for its object to provide an ignition device for inductively activated squibs of the type in question, which also reliably prevents the ingress of moisture into the gas generator from the ignition side, so that the propellant remains dry in the gas generator and it at one Crash burns quickly and completely so that the airbag can be inflated in the prescribed time in order to fully fulfill its protective function.
  • the invention is based on the fact that the inductively activatable primer described in DE 199 61 134 Cl is intended to replace conventional primers in motor vehicles.
  • the new primer capsule must have the same external dimensions as the primer capsules previously used, and, like conventional primer capsules, it must also be able to be connected to the release electronics of the motor vehicle via a detachable plug connection.
  • a two-part connector designed as an inductive transmitter for contactless transmission of electrical energy and electrical data signals is known per se.
  • the plug comprises a primary winding which is wound on a conically shaped carrier. It can be inserted into the central opening of a socket piece, this central opening being surrounded by a secondary winding. A detachable connection with a primer is not considered here.
  • the ignition device consists of a housing 2, which can be made, for example, as a molded part from an insulating plastic.
  • the housing 2 contains a coil 3 forming the primary winding 4, which encloses a magnetizable core 11 for better guidance of the magnetic flux and the ends 7, 8 of which are connected in an electrically conductive manner to connecting leads 9, 10. It is crucial for the functioning of the arrangement that the magnetic flux generated in the primary winding 4 of the ignition device passes through the secondary winding located in the ignition capsule 20 without any losses.
  • the ignition device is detachably connected to the squib 20. For this purpose, it is provided that a spring ring 15 engages in a circumferential groove in the gas generator housing 16.
  • the ignition device in the gas generator housing 16 is sealed by means of at least one elastic sealing ring 12.
  • Figure 2 shows the housing 2, which in this preferred embodiment consists of 2 housing halves 2 a made of insulating plastic.
  • the two housing halves 2 a are provided with clips (not shown in the drawing).
  • the magnetizable core 11 is already inserted in the coil 3.
  • the at least one primary winding 4 can be sealed with epoxy resin 5, for example.
  • the separating surface can be glued or welded.
  • An additional seal on the gas generator housing 16 can be made with an elastic sealing washer 14. Due to the one-sided contact of the spring ring 15 on the oblique groove in the bore of the gas generator housing 16, the elastic sealing washer 14 receives the necessary pretension for a secure locking effect against moisture, dirt and gases from the outside.
  • the secondary winding located in the primer 20 can be designed as a spark gap for generating an arc.
  • each secondary winding can be switched in its own oscillation circuit with a different natural frequency and can be activated via a common data bus line.
  • this arrangement is not known from the prior art for triggering the ignition process of a primer capsule in a gas generator for an occupant restraint system in a motor vehicle.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für einen Gasgenerator eines Insassen-Rückhaltesystems in einem Kraftfahrzeug, bei welchen die für die Zündung des Zündmittels erforderliche Energie induktiv auf die im Inneren der Kapsel befindliche Sekundärwicklung übertragen wird. Die Zündvorrichtung ist lösbar mit der Zündkapsel verbunden und enthält mindestens eine Primärwicklung (4), die über elektrische Anschlussleitungen (9, 10) mit der Zündelektronik verbunden ist.

Description

Zündvorrichtung für den Gasgenerator eines Insassen-Rtickhaltesystems in einem Kraftfahrzeug
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für induktiv aktivierbare Zündkapseln, wie sie erstmals in der DE 199 61 134 Cl beschrieben worden sind.
Die bekannten Zündkapseln sind für die Gasgeneratoren von Insassenrückhaltesystemen in Kraftfahrzeugen, insbesondere für die Gasgeneratoren von Airbags vorgesehen. Gegenüber herkömmlichen Zündkapseln wird bei diesem Stand der Technik die für die Zündung des Zündmittels erforderliche elektrische Energie mittels magnetischer Wechselfelder induktiv in die Kapsel eingekoppelt. Zu diesem Zweck ist innerhalb des Zündkapselgehäuses mindestens ein Sekundärstromkreis vorgesehen, der das Zündmittel durchsetzt. Dieser mindestens eine Sekundärstromkreis kann gebildet sein durch eine Sekundärwicklung, die in Reihe mit einem das Zündmittel erhitzenden Widerstandsdraht geschaltet ist; ebenso ist es möglich, den mindestens einen Sekundärstromkreis vollständig aus einem in sich geschlossenen Widerstandsdraht mit einer oder mehreren Windungen zu fertigen.
Der entscheidende Vorteil der in der DE 199 61 134 Cl offenbarten, induktiv aktivierbaren Zündkapsel ist darin zu sehen, dass keine elektrischen Zuleitungen in das Zündkapselgehäuse fuhren, so dass dieses hermetisch verschlossen werden kann. Aufgrund der fehlenden elektrischen Zuleitungen gelangen elektrostatische Aufladungen oder Kriechströme, die eine Fehlzündung mit fatalen Folgen auslösen können, nicht in das Gehäuse; ebenso wenig kann Feuchtigkeit in das Innere der Kapsel eindringen. Der Widerstandsdraht ist damit gegen Korrosion geschützt und das Zündmittel bleibt auch unter extremen Klimaverhältnissen wie z. B. in den Tropen trocken und zündfähig. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündvorrichtung für induktiv aktivierbare Zündkapseln der in Rede stehende Art anzugeben, welche darüber hinaus das Eindringen von Feuchtigkeit in den Gasgenerator von Seiten der Anzündung her zuverlässig verhindert, damit auch das Treibmittel im Gasgenerator trocken bleibt und es bei einem Crash schnell und vollständig abbrennt, damit der Airbag in der vorgeschriebenen Zeit befüllt werden kann, um seine Schutzaufgabe voll zu erfüllen.
Die Erfindung geht davon aus, dass die in der DE 199 61 134 Cl beschriebene, induktiv aktivierbare Zündkapsel herkömmliche Zündkapseln in Kraftfahrzeugen ersetzen soll. Zu diesem Zweck muss die neuartige Zündkapsel von ihren äußeren Abmessungen den bisher verwendeten Zündkapseln entsprechen, darüber hinaus muss sie, ebenso wie herkömmliche Zündkapseln, über eine lösbare Steckverbindung mit der Auslöseelektronik des Kraftfahrzeugs verbunden werden können.
Steckverbinder für herkömmliche Zündkapseln sind beispielsweise in den Druckschriften DE 42 17205 AI, DE 43 10 369 AI, DE 197 12 314 AI, DE 100 25 295 AI .... beschrieben. Ihnen allen ist gemein, dass die für die Zündung erforderliche elektrische Energie über zwei Kontaktbuchsen im Steckverbinder und zwei in die Zündkapsel ragende Steckerstifte auf den in der Zündkapsel befindlichen Widerstandsdraht übertragen wird.
Aus der DE 196 21 003 AI ist ein als induktiver Übertrager ausgeführter zweiteiliger Steckverbinder zur kontaktlosen Übertragung von elektrischer Energie und von elektrischen Datensignalen an sich bekannt. Das Steckerstück umfasst eine Primärwicklung, die auf einen konisch geformten Träger aufgewickelt ist. Er kann in die zentrale Öffnung eines Muffenstücks eingeführt werden, wobei diese zentrale Öffnung von einer Sekundärwicklung umgeben ist. Eine lösbare Verbindung mit einer Zündkapsel wird hier nicht in Betracht gezogen.
Aus der DE 195 43 522 AI ist eine Einrichtung zur Übertragung elektrischer Energie bekannt, bei der eine primärseitige Zweidrahtleitung und eine sekundärseitige Zweidrahtleitung durch ein primärseitiges bzw. sekundärseitiges Wicklungselement abgeschlossen sind, welche transformatorisch über einen Luftspalt miteinander koppelbar sind. Hier geht es um den Ersatz der bis dahin verwendeten Wickelfeder im Lenkrad eines Fahrzeugs. Die Aktivierung eines Airbags oder einer Zündkapsel allgemein ist auch hier nicht angesprochen.
Und aus der DE 197 19 730 Cl ist ein Steckverbinder in Kompaktausfuhrung bekannt. Bei diesem Steckverbinder sind das Primärteil und das Sekundärteil mittels einer Überwurfmutter fest miteinander verschraubt. Auch wird eine Anwendung im Bereich einer Zündkapsel nicht in Betracht gezogen.
Das erfindungsgemäße Prinzip wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
In der Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Zündvorrichtung sowie gestrichelt eine dazugehörige, induktiv aktivierbare Zündkapsel 20 nach dem Stand der Technik gemäß der DE 199 61 134 Cl skizziert. Die Zündvorrichtung besteht aus einem Gehäuse 2, welches beispielsweise als Spritzteil aus einem isolierenden Kunststoff gefertigt sein kann. Das Gehäuse 2 enthält eine die Primärwicklung 4 bildende Spule 3, die zur besseren Führung des magnetischen Flusses einen magnetisierbaren Kern 11 umschließt und deren Enden 7, 8 mit -Anschlussleitungen 9, 10 elektrisch leitend verbunden sind. Entscheidend für das Funktionieren der Anordnung ist, dass der in der Primärwicklung 4 der Zündvorrichtung erzeugte magnetische Fluss die in der Zündkapsel 20 befindliche Sekundärwicklung möglichst ohne Nerluste durchsetzt. Die Zündvorrichtung ist lösbar mit der Zündkapsel 20 verbunden. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, dass ein Federring 15 in einer umlaufenden Νut in dem Gasgeneratorengehäuse 16 einrastet. Die Abdichtung der Zündvorrichtung im Gasgeneratorengehäuse 16 erfolgt mittels mindestens einem elastischen Dichtring 12.
Figur 2 zeigt das Gehäuse 2, das bei dieser bevorzugten Ausfuhrung aus 2 Gehäusehälften 2 a aus isolierendem Kunststoff besteht. Die beiden Gehäusehälften 2 a sind mit Clips ( in der Zeichnung nicht dargestellt ) versehen. Bei dieser Ausfuhrung ist der magnetisier- bare Kern 11 bereits in die Spule 3 eingesetzt. Die mindestens eine Primärwicklung 4 kann beispielsweise mit Epoxidharz 5 abgedichtet sein. Beim Zusammenfügen der beiden Gehäusehälften kann die Trennfläche verklebt oder verschweißt werden. Eine zusätzliche Abdichtung am Gasgeneratorengehäuse 16 kann mit einer elastischen Dichtscheibe 14 erfolgen. Durch die einseitige Anlage des Federringes 15 am Schrägeinstich in der Bohrung des Gasgeneratorgehäuses 16 erhält die elastische Dichtscheibe 14 die erforderliche Vorspannung für eine sichere Sperrwirkung gegen Feuchtigkeit, Schmutz und Gase von außen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die in der Zündkapsel 20 befindliche Sekundärwicklung ( in der Zeichnung nicht dargestellt ) als Funkenstrecke zur Erzeugung eines Lichtbogens ausgebildet sein. Bei mehreren Sekundärwicklungen, wie sie in verschiedenen Zündkapseln in einem Insassen-Rückhaltesystem vorkommen, kann jede Sekundärwicklung in einem eigenen Schwingungskreis mit unterschiedlicher Eigenfrequenz geschaltet und über eine gemeinsame Datenbusleitung aktivierbar sein.
Ein elektrischer Schwingungskreis mit Funkenstrecke ist beispielsweise im „Lehrbuch der Experimentalphysik" Bergmann-Schaefer Band II., 7. Auflage, Seite 432 beschrieben. ( ISBN 3-11-010261-7 )
Für die Auslösung des Zündvorganges einer Zündkapsel in einem Gasgenerator für ein Insassen-Rückhaltesystem in einem Kraftfahrzeug ist diese Anordnung, wie oben beschrieben, nach dem Stand der Technik nicht bekannt.

Claims

Ansprüche
1.
Zündvorrichtung für den Gasgenerator eines Insassen-Rückhaltesystems in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für den Gasgenerator eines aufblasbaren Aufprallschutzkissens, mit einer Zündkapsel (20), wobei die Zündkapsel (20) eine zur induktiven Aktivierung vorgesehene Sekundärwicklung enthält und in einem Generatorgehäuse (16) untergebracht ist und einem mit dem Generatorgehäuse (16) lösbar verbindbaren Steckverbinder (1), wobei der Steckverbinder (1) eine von einem Gehäuse (2) umgebene Primärwicklung (4) aufweist, deren Enden (7, 8) mit aus dem Gehäuse (2) herausgeführten Anschlussleitungen (9, 10) elektrisch leitend verbindbar sind, wobei zur Abdichtung des Steckverbinders (1) im Generatorgehäuse (16) mindestens ein elastischer Dichtring (13) vorgesehen ist, wobei zur Plananlage des Steckverbinders (1) am Boden des Generatorgehäuses (16) mindestens eine elastische Dichtscheibe (14) vorgesehen ist und wobei zur lösbaren Befestigung des Steckverbinders (1) im Generatorgehäuse (16) mindestens ein Federring (15) vorgesehen ist.
2.
Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung (4) einen Innenraum (6) aufweist, welcher zur Aufnahme eines magnetisierbaren Kerns (11) vorgesehen ist.
3.
Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung (4) auf einen Spulenkörper (3) aufgewickelt ist und dass ein magnetisierbarer Kern (11) in den Spulenkörper (3) integriert ist oder dass die Primärwicklung (4) direkt auf einen magnetisierbaren Kern (11) aufgewickelt ist.
4.
Zündvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung (4) aus einem isolierten, gut leitenden Draht besteht und 10 bis 1000 Windungen aufweist.
5.
Zündvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der isolierte, gut leitende Draht einen Durchmesser von 0,01 bis 0,50 mm hat.
6.
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Primärwicklung (4) mit Epoxidharz (5) abgedichtet ist.
7.
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ihre Anschluss-Enden (7, 8) mit den Anschlussleitungen (9, 10) elektrisch leitend durch Crimp- oder Lötstellen (12) verbunden sind.
8.
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das
Gehäuse (2) aus einem isolierenden Kunststoff besteht.
9.
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das
Gehäuse (2) zwei Gehäusehälften (2a) umfasst, die mit Clips versehen sind.
10.
Primärwicklung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das
Gehäuse (2) zwei Gehäusehälften (2a) umfasst, die miteinander verklebt oder verschweißt sind.
11.
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Zündkapsel (20) vorgesehene Sekundärwicklung als Funkenstrecke zur Erzeugung eines Lichtbogens ausgebildet ist.
12.
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Anordnung von mehreren Sekundärwicklungen von denen jede in einem eigenen Schwingungskreis mit unterschiedlicher Eigenfrequenz geschaltet ist.
13.
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Zündkapseln (20) mit unterschiedlicher Eigenfrequenz der Sekundärwicklung über eine gemeinsame Datenbusleitung aktivierbar sind.
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