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Die vorliegende Erfindung betnfft eine pyrotechnische Antnebselnheit, insbesondere für crash- aktive Kopfstützen oder Sicherheitsgurtstraffer, mit einem Zylinder, in dem ein Kolben verschiebbar geführt ist, sowie mit einem Zünder, wobei eine Treibladung In zumindest einer Ausnehmung des Kolbens angeordnet ist.
In der Sicherheitstechnik von Kraftfahrzeugen wird in zunehmendem Masse Pyrotechnik singesetzt. Am häufigsten wird die Pyrotechnik zum Aufblasen von Alr-Bags eingesetzt.
Mittlerweile wird sie aber auch zum Straffen von Sicherheitsgurten bzw. zum Bewegen der Kopfstütze zum Insassen im Falle eines Unfalls verwendet Dazu wird ein Kolben mit dem as- druck, der beim Abbrand der pyrotechnischen Ladung entsteht, beaufschlagt. Dieser wird In olge des Gasdrucks verschoben und zieht dadurch das Gurtschloss zurück, sodass sich der Gurt spannt, bzw. schwenkt die Kopfstütze. In der zurückgezogenen Stellung wird Gurtschloss bder Kopfstütze arretiert.
Es ist dabei auch schon bekannt, im Kolben eine Öffnung vorzusehen, in der man die TrEibla- dung unterbringt, siehe z. B die US 5641131 A oder die EP 799752 A, in der jeweils eine pyro ch- nische Antriebseinheit der eingangs genannten Art beschrieben ist Bei diesen Vorrichtunger) ist auch der Zünder in dieser Ausnehmung untergebracht, also in einem Element, das gegenüber dem Gehäuse beweglich ist. Dies Ist jedoch herstellungstechnisch ungünstig.
Man könnte den Zünder Im Zylinder gegenüber der Treibladung im Kolben anordnen. Cabei zeigt sich jedoch, dass die Zündung nicht sehr zuverlässig ist und dass ausserdem die Zylinderwand von den Verbrennungsprodukten, die beim Abbrand der Zundladung entstehen, stark ver- schmutzt wird. Dies hat zur Folge, dass der Kolben nach erfolgter Auslösung nur schwer - wenn überhaupt-in den Zylinder zurückgeschoben werden kann Dies wiederum erschwert die Derrontage erheblich.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebseinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der Zünder feststehend ist, die zuverlässig zündet und bei der sich der Kcllben nach erfolgter Auslösung wieder In den Zylinder zurückschieben lasse Diese Aufgabe wird durch eine pyrotechnische Antriebseinheit der eingangs genannter Art erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Zunder Im Zylinder gegenüber der Treibladung argueordnet ist und dass zwischen dem Zünder und der Treibladung eine Blende vorgesehen ist.
Die Blende wirkt sich in mehrerer Hinsicht positiv aus sie bundelt die Zünderenergie und enkt den Zündstrahl mit hoher Geschwindigkeit auf die Treibladung Dadurch wird eine sehr zuverlässige Anzündung bewirkt. Die Schlacke, die beim Abbrand entsteht, bleibt zum Grossteil auf der Seite der Blende, wo sich der Zünder befindet. Der Teil, der durch die Blende durchtritt, bleibt grö (ten- teils in der Ausnehmung des Kolbens Die Zylinderfläche bleibt also sauber. Dies ermöglicht es, den Kolben zurückzuschieben, sobald der Druck entwichen ist, wie es von der Autoindustrie zwecks leichter Demontierbarkeit gefordert wird.
Schliesslich bewirkt die Blende auch, dass die Druckspitze, die beim Auslösen des Zünders ent- steht, nicht direkt auf den Kolben wirken kann. Dies wurde nämlich zu einer hohen Belastun der betätigten Mechanik führen und unerwünschte Schwingungen erzeugen, Infolge der Blende baut sich die Druckspitze nur im Zünderraum auf, der Druck auf den Kolben steigt langsam an uni ermöglicht ein schonendes Anfahren des Kolbens.
Die Druckspitze mittels einer Blende abzubauen ist bereits aus der US 5303631 A bekannt.
Hier ist eine Blende zwischen der Treibladung und dem Kolben vorgesehen Gemäss der vorliegenden Erfindung ist die Blende jedoch zwischen der Zündladung einerseits und der Treibiadung, Pdie im Kolben angeordnet ist, andererseits untergebracht Die einfachste Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass genau eine Ausnehmung im Kolben für die Treibladung vorgesehen ist, die koaxial zum Kolben ist, und dass die Blende senau eine zentrische Öffnung aufweist In diesem Fall weisen also sowohl der Kolben als auch die E len- de jeweils eine zentrische Bohrung auf.
Damit der Kolben nach der Auslösung zurückgeschoben werden kann, ist es wichtig, da4s er den Zylinder nicht verlassen kann Dies ist auch aus Sicherheitsgründen notwendig'ein aus dem Zylinder herausfliegender Kolben könnte zu schlimmen Verletzungen führen.
Es ist daher zweckmässig, wenn der Zylinder aus einem plastisch verformbaren Material besteht und ein Anschlag zur Begrenzung der Bewegung des Kolbens vorgesehen ist, der kogelstumpfförmig ist, so dass der Zylinder bei ausreichend starker Kraft auf den Anschlag plastisch ver-
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formt wird Durch die plastische Verformung wird der Kolben relativ schonend abgebremst, sodass ein Wegbrechen bzw. Wegscheren des Anschlags verhindert wird.
Anhand der beiliegenden Zeichnung wird die vorliegende Erfindung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemässe Antriebseinheit im Längsschnitt.
Die Antriebseinheit besteht aus einem Zylinder 4, in der ein Kolben 5 verschiebbar angeordnet ist. Ein O-Ring 1 dichtet den Kolben 5 gegen den Zylinder 4 ab. Im Kolben 5 ist eine Ausnehmung 8 vorgesehen, die mit einer Treibladung 9 gefüllt ist. Die Ausnehmung 8 ist als Bohrung ausgeführt, die koaxial zum Kolben 5 ist. Gegenüber der Treibladung 9 ist ein Zünder 7 im Zylinder 4 vorgesehen. Zwischen dem Zünder 7 und der Treibladung 9 befindet sich eine Blende 3, die nur in der Mitte eine kleine Öffnung 10 aufweist. Der Kolben 5 weist einen kegelstumpfförmigen Anschlag 11 auf, der am Ende der Bewegung des Kolbens 5 auf einen entsprechenden kegelstumpfförmigen Anschlag 12 des Zylinders 4 trifft. über einen Adapter 2 kann die Antriebseinheit im Fahrzeug montiert werden.
Die erfindungsgemässe Antriebseinheit funktioniert wie folgt : Wenn der Zünder 7 ausgelöst wird, werden die entstehenden Gase durch die Blende 3 genau auf die Mitte der Treibladung 9 fokussiert. Diese zündet daraufhin mit hoher Zuverlässigkeit. Die Anzündcharakteristik kann durch die Form der Öffnung 10 und deren Durchmesser an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden. Der bei Zündung der Treibladung 9 entstehende Druck bewegt den Kolben 5 nach unten (wodurch zum Beispiel das Gurtschloss zurückgezogen wird). Infolge der Blende 3 können die Gase und Partikel, die beim Abbrand des Zünders 7 entstehen, die Wand des Zylinders 4 kaum verschmutzen. Am Ende der Bewegung des Kolbens 5 trifft der Anschlag 11 auf den Anschlag 12. Da der Zylinder 4 aus plastisch verformbaren Material (z.
B. aus Aluminium) besteht, wird der Zylinder 4 wegen der kegelstumpfförmigen Ausbildung der Anschläge 11,12 unten geringfügig auseinander gebogen ; dadurch wird die kinetische Energie des Kolbens 5 verbraucht und der Kolben 5 schonend abgebremst.
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The present invention relates to a pyrotechnic nebulization, in particular for crash-active headrests or seat belt tensioners, with a cylinder in which a piston is displaceably guided, and with an igniter, a propellant charge being arranged in at least one recess in the piston.
In automotive safety technology, pyrotechnics are increasingly being used. Pyrotechnics are most commonly used to inflate Alr bags.
In the meantime, however, it is also used to tighten seat belts or to move the head restraint for the occupant in the event of an accident. For this purpose, a piston is subjected to the pressure that arises when the pyrotechnic charge burns up. This is shifted in accordance with the gas pressure and thereby pulls the belt buckle back so that the belt tensions or swivels the headrest. In the retracted position, the seat belt buckle or headrest is locked.
It is also already known to provide an opening in the piston in which the door load is accommodated; B US 5641131 A or EP 799752 A, in each of which a pyrochnical drive unit of the type mentioned at the beginning is described. With these devices), the igniter is also accommodated in this recess, that is to say in an element which is movable relative to the housing . However, this is disadvantageous in terms of manufacturing technology.
The igniter could be placed in the cylinder opposite the propellant charge in the piston. However, it turns out that the ignition is not very reliable and that the cylinder wall is also heavily contaminated by the combustion products that occur when the ignition charge burns up. As a result, the piston can be pushed back into the cylinder only with difficulty, if at all, after the release has taken place. This in turn makes the removal of the piston considerably more difficult.
It is an object of the present invention to provide a drive unit of the type mentioned at the outset, in which the igniter is stationary, which ignites reliably and in which the piston can be pushed back into the cylinder after it has been triggered The type mentioned is solved according to the invention in that the scale in the cylinder is arranged opposite the propellant charge and in that a screen is provided between the igniter and the propellant charge.
The aperture has a positive effect in several respects, it bundles the igniter energy and lowers the ignition beam onto the propellant charge at high speed. This ensures a very reliable ignition. Most of the slag that forms during combustion remains on the side of the screen where the igniter is located. The part that passes through the orifice remains largely in the recess of the piston. The cylinder surface therefore remains clean. This enables the piston to be pushed back as soon as the pressure has escaped, as is required by the automotive industry for easy dismantling .
Finally, the orifice also means that the pressure peak that occurs when the igniter is triggered cannot act directly on the piston. This would lead to a high load on the actuated mechanics and generate undesirable vibrations. As a result of the orifice, the pressure peak only builds up in the igniter chamber, the pressure on the piston rises slowly and enables the piston to be started gently.
To reduce the pressure peak by means of an orifice is already known from US 5303631 A.
Here, an orifice is provided between the propellant charge and the piston.According to the present invention, however, the orifice is located between the primer charge on the one hand and the propellant charge, which is arranged in the piston, on the other hand.The simplest embodiment is characterized in that exactly one recess in the piston for the Propellant charge is provided, which is coaxial to the piston, and that the diaphragm has a central opening. In this case, both the piston and the elbow each have a central bore.
In order for the piston to be pushed back after it has been triggered, it is important that it cannot leave the cylinder. This is also necessary for safety reasons. A piston flying out of the cylinder could lead to serious injuries.
It is therefore expedient if the cylinder is made of a plastically deformable material and a stop is provided to limit the movement of the piston, which is frustoconical, so that the cylinder plastically deforms when the force is sufficiently strong on the stop.
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The piston is braked relatively gently due to the plastic deformation, so that the stop does not break away or shear away.
The present invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawing. The single figure shows a drive unit according to the invention in longitudinal section.
The drive unit consists of a cylinder 4, in which a piston 5 is slidably arranged. An O-ring 1 seals the piston 5 against the cylinder 4. A recess 8 is provided in the piston 5 and is filled with a propellant charge 9. The recess 8 is designed as a bore which is coaxial to the piston 5. An igniter 7 is provided in the cylinder 4 opposite the propellant charge 9. Between the igniter 7 and the propellant charge 9 there is an aperture 3 which has a small opening 10 only in the middle. The piston 5 has a frusto-conical stop 11 which, at the end of the movement of the piston 5, meets a corresponding frustoconical stop 12 of the cylinder 4. The drive unit can be mounted in the vehicle via an adapter 2.
The drive unit according to the invention functions as follows: When the igniter 7 is triggered, the gases produced are focused through the diaphragm 3 precisely onto the center of the propellant charge 9. This then ignites with high reliability. The ignition characteristic can be adapted to the respective requirements through the shape of the opening 10 and its diameter. The pressure which arises when the propellant charge 9 is ignited moves the piston 5 downward (as a result of which the belt buckle is pulled back, for example). As a result of the diaphragm 3, the gases and particles which arise when the igniter 7 burns off can hardly contaminate the wall of the cylinder 4. At the end of the movement of the piston 5, the stop 11 meets the stop 12. Since the cylinder 4 is made of plastically deformable material (e.g.
B. made of aluminum), the cylinder 4 is bent slightly apart due to the frustoconical design of the stops 11, 12 below; as a result, the kinetic energy of the piston 5 is consumed and the piston 5 is braked gently.