CN101031773B - 电点火器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电点火器，其电路板(15)在第一面(18)上支撑用于加热点火炸药(22，23)的第一元件(21)。根据本发明，与第一面(18)相对的电路板(15)的第二面(19)支撑对抗静电放电的保护装置(30)，装置(30)设置于为电阻加热元件(21)提供能量的两个电极(10，11)之间，且位于供电极(10，11)穿过的绝缘结构(9)的凹槽(91)中。

Description

电点火器

技术领域

本发明涉及一种电点火器。 

本发明的一个应用领域涉及用于点燃气体发生器点火炸药的点火器，用于起动设备，例如气袋，以保护机动车辆的乘客。 

背景技术

存在于点火器内的电路通常包括加热元件以点燃覆盖于该加热元件上的点火炸药。 

US-A-6166452文件描述电点火器的实施例，电点火器的电路包括2.2μF电容器，用于存储必需的能量以使炸药点火电流传输至加热元件。通过专用集成电路(ASIC)形成的控制器连接到点火器的两个电极以从外部控制单元(ECU)接收数字起动命令，该数字起动命令使得控制器发生转换，以使存储电容器的能量输送至加热元件。控制器安装有0.1μF去耦电容器、存储电容器以及两个变阻器，用以防止静电放电，它们连接于点火器的外壳和与两个电极连接的两个控制器端子之间，并插接在电路板的第一面上；而该板的另一面设置加热元件、将两个电极连到控制器的两个110Ω电阻器、用于设置控制器诊断电流的75KΩ电阻器以及在两个面之间提供电连接的互连孔。 

该点火器装配如下。 

电路板的第一面使用金属盘和金属环界定出第一室，第一室通过注射环氧树脂材料填充。弹性体垫圈对着第二面放置，然后管状金属元件放置在电路板、该金属环以及该金属盘的周围并且与后者连接。然后，借助作用于第二面的680个大气压的力将烟火的、粉状的或粒状的材料填塞至由管状金属元件限定的第二室，所述第二面用于支撑加热元件，同时第一室的环氧树脂材料用于支撑电路板，以缓解上述力的作用，从而阻止该板的损坏。最终，管状金属元件的开口端被密封。 

由于控制器的作用，该点火器具有提供许多传输和诊断功能性的优点，但是组成部件的数量越是较多，越是存在缺陷易受攻击。 

另外，其组成部件的数量较多，使得其制造和装配更为复杂，且增加其制造成本以及在大规模生产线上的装配成本。 

该点火器也是非常笨重的，这与汽车部件(automobile sector)小型化和轻便化的要求相矛盾，包括与乘客保护装置的要求相矛盾。 

减少点火器的组成部件数量的方法之一当然是撇开前述点火器，并且回到较简单的电路，不再包括占据最大空间的电路元件，即控制器，而实质上包括加热元件。 

这种电路可以通过，例如文件FR-A-2 784 176和EP-A-1 030 159了解。但是，在这两种情况下，是变阻器保护点火器，避免受到静电放电的影响，所述变阻器连接至两个电极，变阻器在电路上所占据的空间比与点火材料接触的加热元件还大。 

发明内容

本发明的目的是获得一种减少现有技术的缺点的可靠的电点火器，同时允许简单装配、尽可能小地占据空间，同时具有电阻加热元件和避免静电放电的元件。 

结果，本发明首先提供一种电点火器，包括： 

封装点火炸药的盖， 

为用于加热点火炸药的加热元件提供能量的第一电极和第二电极，所述加热元件被所述点火炸药覆盖， 

支架，所述支架闭合所述盖并且包括供所述两个电极穿过的绝缘结构， 

对抗静电放电的保护装置，所述对抗静电放电的保护装置至少部分地设置于位于所述第一电极和所述第二电极之间的区域中， 

其中，所述加热元件为电阻加热元件， 

所述电点火器还包括 

绝缘印刷电路板，所述绝缘印刷电路板包括第一面以及与第一面 相对的第二面，在第一面上有电阻加热元件， 

绝缘印刷电路板的第二面由支架支撑，静电放电保护装置连接到第二面，并且具有连接到第一电极的第一端子以及连接到第二电极的第二端子 

用于安放静电放电保护装置的预定形状的凹槽，所述凹槽形成于绝缘结构中，所述绝缘结构在第一电极和第二电极之间以及所述电极的周围延伸。 

由于本发明，位于两个电极之间的区域用于安放保护装置，这使减小电路的体积成为可能。本发明能够获得其不同组成部件的最佳化布置，比现有技术的点火器占据明显更小的空间。 

与传统结构比较，如根据文件EP-A-1 030 159，保护装置的该布置要求在绝缘结构中去除材料以产生凹槽，这没有向点火器加入另外的组成部件并且能够仍进一步使其变轻。 

因此，本发明避免如在文件US-A-6 166 452中不得不注射环氧树脂材料，同时使用较少的组成部件支撑印刷电路板。具体地，在文件US-A-6 166 452中，在变阻器之下的环氧树脂材料的填充物的形状可仅通过与其面上的元件的形状相匹配(控制器、去耦电容器、存储电容器、变阻器)来确定，并且不是预先确定，因此一个变阻器与另一个变阻器不可避免的不一致。反之，根据本发明保护装置不被绝缘结构接触，并且凹槽具有预定的形状。因此导致根据本发明点火器的装配更加精确并且更加简单。 

另外，凹槽用于保护保护装置它们自己不受攻击并且将这些装置中由静电放电产生的热耗散到点火炸药的外部，因此减少炸药的非故意点火的风险。 

根据本发明的特征，事实上由电路板支撑的电路仅包括电阻加热元件和对抗静电放电的保护装置，这使得用盖的整个体积来储备点火材料成为可能。另外，如果根据本发明的特征，点火炸药集中在加热元件上，获得点火炸药的更均匀的点燃，这不会被保护装置或被支撑加热元件的面的其它元件妨碍。 

根据本发明的其它特征， 

-对抗静电放电的保护装置包括固定连接的元件，电路板的第二面包括第一和第二导电焊片，所述第一和第二导电焊片连接到第一电极和第二电极，并且元件的第一和第二端子通过导电材料焊接在所述第一和第二导电焊片上； 

-电阻加热元件通过在电路板的第一面上光刻至少一个导电层的中心部分形成，电路板的第一面的所述层包括连接到中心部分任一侧上的第一和第二端部，所述第一和第二端部分别被接触第一电极和第二电极的至少第一和第二接触片覆盖，用于在第一电焊片和第一接触片之间电连接的至少一个孔和用于在第二电焊片和第二接触片之间电连接的至少一个孔，穿过电路板设置。 

-对抗静电放电的保护装置至少包括一个变阻器。 

附图说明

在阅读随后根据附图给出的仅作为非限制性实施方式的说明书，本领域技术人员将更好地理解本发明，其中： 

-图1示意地表示根据本发明点火器的第一实施方案垂直和轴向的剖视图； 

-图2示意地表示根据本发明点火器的第二实施方案垂直和轴向的剖视图，其中，如图1所示的盖和点火炸药未示出； 

-图3示意地表示设置了各种层的图1和图2的点火器的电路板的可能实施方案的俯视图； 

-图4示意地表示设置了各种层的图3所示点火器的电路板的实施方案的仰视图； 

-图5示意地表示沿图3的横截面P的线V-V的剖视图，电路板的顶面、设置在底面上的元件未示出；以及 

-图6示意地表示沿图4的线VI-VI、垂直于图5的横截面的剖视图，电路板的底面、设置在顶面上的元件未示出。 

具体实施方式

在图1和图2中，点火器1包括盖或容器2，例如沿点火器的垂直轴向呈圆柱形。该盖2在其顶面3上是可碎的并且在其侧壁5的端4是敞开的，即顶面3的最远端。例如圆柱形的本体6闭合盖2的开口端4并且通过任何适当的方法连接到其侧壁5，例如如图1所示仅在侧壁5之内。当然地，本体6可同样地封住壁5的外侧，其他实施方案未示出。另外，为了加强侧壁5，该盖也可包括靠在其侧壁5的内金属管。盖2由纯轻质金属制成如铝，例如削弱其顶面3，以便当该盖内部的压力增大时，能够容易地被打开。 

本体6具有顶面7和底面8，例如两个平面，并且在其面7和8之间贯穿其整个高度h地封住一密封结构或通孔9，该本体是电绝缘的，以便使两个导电电极10，11从两个孔12，13中穿过，该两个孔12，13横过该结构并且在顶面7和底面8中。用于两个电极10，11通过的该绝缘结构9例如是玻璃的。两个电极10，11例如各为纵向和垂直的销的形状。绝缘结构9在电极10，11的周围并且在位于电极之间的区域14中延伸，绝缘结构9特别地包括由至少接近于顶面7以及，例如贯穿整个高度h的电极10，11的厚度所定界的体积。 

在图1所示的实施方案中，本体6是电绝缘的，例如由玻璃制成，并且本身形成用于两个电极10，11通过的结构9，同时在通孔12，13中直接地装入电极10，11。 

在图2所示的实施方案中，用于两个电极10，11通过的结构9通过不同于本体6的单管形成，本体6是环形的并且横向地环绕着连接在本体中的管9，管9和本体6例如是圆柱形。在该情况下本体6例如由致密金属制成，如钢。 

根据本发明，本体6和/或绝缘结构9用作印刷电路板15的支撑物并且在下文中被称为支架6，在图1所示的实施方案中电路板15全部在绝缘体6上，或在图2所示的实施方案中一部分在本体6上并且另一部分在结构9上。电路板15的底面19靠着顶面7。 

在图中所示的示范实施方案中，电路板15与电极10，11绝缘，由 电绝缘材料制成并且有玻璃-树脂混合物制成，例如填充玻璃纤维的环氧树脂型的复合聚合物。两个圆柱形的通孔16和17提供在电路板15中用于电极10和11从其第一顶面和第二底面18，19之间穿过。各电极10，11分别显示出顶端10a，11a，该顶端10a，11a从绝缘结构9和支架6的顶面7中突出来并且从电路板15的第一顶面18中突出来，以及底端10b，11b，该底端10b，11b从绝缘结构9和支架6的底面8中突出来。 

电路板15支撑电路20，电路20包括在其顶面18上的电连接在电极10，11之间的电阻加热元件21，因而该电阻加热元件21适于传导分别连接到两个电极10，11的其两个端之间的电流。电阻加热元件21由本来公知的方法制成，例如构成电阻加热元件21在顶面18上存在的层能够以具有FR-A-2 800 865号公布的专利申请的形状代替图中所示的形状。 

电阻加热元件21具有顶面24，顶面24被装在盖2内的点火炸药覆盖，点火炸药试图被电阻加热元件21点火。该点火炸药例如包括引爆点火组合物22，该引爆点火组合物22与电阻加热元件21接触并且例如是基于三硝基间苯二酚铅，和包括点火粉末或组合物23，该点火粉末或组合物23覆盖引爆点火组合物22，并且例如由基于硝化纤维的粉末(nitrocellulose-based powder)或硼和硝酸钾的混合物组成。电阻加热元件21例如是平的。引爆点火组合物22也可以是锆和高氯酸钾的混合物，点火粉末23也可以是氢化钛和高氯酸钾的混合物。因此，当相应于电极10，11之间的Uf操作电压的足够电流通过这些电极发出时，通过电阻加热元件21的该电流将通过焦耳效应(Joule effect)来加热电阻加热元件21。然后，电阻加热元件21产生的热将点燃炸药22，然后点燃炸药23。 

根据本发明，电路20还包括保护电阻加热元件21对抗静电放电的变阻器30，因此该变阻器通过其两个第一和第二端子31，32与两个电极10，11之间的电阻加热元件21平行地电连接。对于变阻器30端子之间的低电压，等于或小于电阻加热元件21的Uf操作电压，变阻器30呈现出的等效电阻比电阻加热元件21的电阻高，以便在这种情况下绝 大部分电流进入电阻加热元件21；反之，当变阻器端子之间的电压大于预定值U0，并且预定值U0大于操作电压Uf，变阻器30的等效电阻小于电阻加热元件21的电阻，以便电极10，11之间的静电放电转入变阻器30。根据本发明，变阻器30可被任何其它电路或保护对抗静电放电的装置30代替，目的是耗散静电放电的电能、或存储它、或随着时间的过去逐步耗散静电放电的能量。在该最后一种情况下，在这些保护装置中可使用电容器。如果装置30连接到电极10，11之间，装置30必须例如能够承受由于静电放电的高峰值电流，并且因而显示出例如三维容量和相对于电路板15的印刷电路片的厚度相当大的厚度。在图所示的实施方案中，保护对抗静电放电的装置30采取变阻器30的形式，应理解为“变阻器30”可被“保护对抗静电放电的装置30”代替。 

保护变阻器30设置在电路板15的底面19上。绝缘结构9包括为了该目的用于安放变阻器30的凹槽91，该变阻器30例如是固定地连接到底面19的变阻器元件。因而在凹槽91中有一定体积的被界定在绝缘结构9和底面19之间的气体，例如空气，例如为了使能量通过位于该体积的保护对抗静电放电的装置30耗散。例如，在装配位置中，变阻器30、更一般地是保护对抗静电放电的装置30可与绝缘结构9和其定界凹槽91的部分隔开距离。在该情况下，在装置30和绝缘结构9之间可有间隙，例如功能的间隙。但是，装置30也可接触绝缘结构9。 

凹槽91具有预定的形状，例如具有底面92的圆柱形，该底面92是平的并且平行于面7，19。凹槽91例如通过预成型或模制在绝缘结构9中构成。 

凹槽91及其内的变阻器30放置在绝缘结构9的面7的区域14中，并位于电极10，11之间。当然地，取决于变阻器30的尺寸，凹槽91和其内的变阻器30可从区域14中突出来，例如图4所示。绝缘结构9在电极10，11和变阻器30之间分别包括中间部分93和94。在电路板15的顶面18上，电阻加热元件21也设置在位于电极10，11之间的区域181中，该电阻加热元件21特别地包括由电极10，11的厚度定界的间隔，如图3所示。在电路板15的两个面18，19的中心的这些区域181和14能够减 小与变阻器30有关的体积，同时将电阻加热元件21大体上设置于点火炸药22，23的中间，当该点火炸药22，23通过电阻加热元件21点燃时不会受到变阻器30的防碍。当电路20仅包括平行地连接到电极10，11之间的电阻加热元件21和变阻器30时，所得到的是一种压缩结构。 

在图3，图5以及图6中的顶面18上的电阻加热元件21是金属的，并且例如通过导电层25的中心部分251形成，例如由镍-铬合金制成。除形成电阻加热元件21的中心部分以外，层25的两个第一和第二端部分252，253各延伸在中心部分251的一侧，第一和第二端部分252，253被分别接触两个电极10，11的两个第一和第二单独电接触片26，27所覆盖。接触片26，27被点火炸药22覆盖，并且各包括在层25上例如由第一导电材料例如铜制成的层28。该层28例如被另一导电层29覆盖，例如层29由锡制成。在电阻加热元件21外部的层25和接触片26，27被电极12，13横贯。 

另外，当制造点火器时为了使点火炸药22与电阻加热元件21物理接触或结合到其上，当由电路板15支撑的电路仅包括在顶面18上的电阻加热元件21时或当没有金属元件在接触片26，27的顶水平面N上和在电阻加热元件21上时，该点火器能够检测任何物理接触缺陷或者与电阻加热元件21是否分离。这些缺陷例如通过在该加热元件和点火炸药之间存在的气泡检测，该气泡可在接触片26，27的顶水平面N上。该检测方法使用例如X射线检测，在穿过电极10，11的平面P的方向上位于电阻加热元件21上的接触片26，27之间或在接触片26，27的顶水平面N上，例如垂直于该平面P、在电极10，11之间以及在电阻加热元件21上。 

在图4和图6中，电路板15的底面19上设置与电极10，11相连的变阻器30第一和第二端子31，32的第一和第二接触片51，52。 

这些接触片51，52例如设置在连接电极10，11和区域14和181的平面P的任意一侧。两个接触片51，52分别包括接近于区域14的两个部分57，58，用于变阻器30的端子31，32的接收，这两个部分57，58连接到与电极10，11电连接的两个部分59，60。 

电极10，11和片51，52之间的电连接通过例如喷镀金属的孔53，54设置，该喷镀金属的孔53，54穿过电路板15并且分别将片51的部分59连接到片26和将片52的部分60连接到片27。两个孔53可设置在电路板51和片26中，两个孔54可设置在片52和27中。 

Claims (7)

1.一种电点火器，包括：

封装点火炸药(22，23)的盖(2)，

为用于加热点火炸药的加热元件(21)提供能量的第一电极和第二电极(10，11)，所述加热元件(21)被所述点火炸药(22，23)覆盖，

支架(6)，所述支架闭合所述盖并且包括供所述两个电极(10，11)穿过的绝缘结构(9)，

对抗静电放电的保护装置(30)，所述对抗静电放电的保护装置(30)至少部分地设置于位于所述第一电极和所述第二电极(10，11)之间的区域(14)中，

其特征在于，

所述加热元件(21)为电阻加热元件(21)，

所述电点火器还包括绝缘印刷电路板(15)，所述绝缘印刷电路板(15)包括第一面(18)，在所述第一面(18)上设有所述电阻加热元件(21)，还包括与所述第一面(18)相对的第二面(19)，

所述绝缘印刷电路板(15)的第二面(19)由所述支架(6)支撑，

所述对抗静电放电的保护装置(30)连接到所述第二面(19)并且具有连接到所述第一电极(10)的第一端子(31)以及连接到所述第二电极(11)的第二端子(32)，

用于安放所述对抗静电放电的保护装置(30)的预定形状的凹槽(91)构成在所述绝缘结构(9)中，所述绝缘结构(9)在所述第一电极和第二电极(10，11)之间以及所述电极的周围延伸。

2.根据权利要求1所述的电点火器，其特征在于，

由所述电路板(15)支撑的电路仅包括所述电阻加热元件(21)和所述对抗静电放电的保护装置(30)。

3.根据任一项上述权利要求的电点火器，其特征在于，

所述对抗静电放电的保护装置(30)包括固定连接的元件，所述电路板(25)的第二面(19)包括第一和第二导电焊片(51，52)，所述第一和第二导电焊片(51，52)连接到所述第一电极和第二电极(10，11)，并且所述元件的第一和第二端子(31，32)通过导电材料焊接在所述第一和第二导电焊片(51，52)上。

4.根据权利要求3所述的电点火器，其特征在于，

电阻加热元件(21)通过在电路板(25)的第一面(18)上光刻至少一个导电层(25)的中心部分(251)形成，电路板的第一面(18)的所述层(25)包括连接到中心部分(251)任一侧上的两个第一和第二端部(252，253)，所述第一和第二端部(252，253)分别被接触第一电极和第二电极(10，11)的至少第一和第二接触片(26，27)覆盖，

用于在第一电焊片(51)和第一接触片(26)之间电连接的至少一个孔(53)和用于在第二电焊片(52)和第二接触片(27)之间电连接的至少一个孔(54)，穿过电路板(15)设置。

5.根据权利要求1或2所述的电点火器，其特征在于，

对抗静电放电的保护装置(30)包括至少一个变阻器(30)。

6.根据权利要求3所述的电点火器，其特征在于，

对抗静电放电的保护装置(30)包括至少一个变阻器(30)。

7.根据权利要求4所述的电点火器，其特征在于，

对抗静电放电的保护装置(30)包括至少一个变阻器(30)。

Images