DE102013011851B3

DE102013011851B3 - Induktiv aktivierbare Zündkapsel für Insassen- Rückhaltesysteme.

Info

Publication number: DE102013011851B3
Application number: DE201310011851
Authority: DE
Inventors: Günter Dürschinger; Elisabeth Dürschinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Ems-Patvag Sro Cz
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2033-07-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zündkapsel für Airbag-Gasgeneratoren eines Insassen-Rückhaltesystems in einem Kraftfahrzeug, bei welcher die für die Zündung des Zündmittels erforderliche elektrische Energie mittels magnetischer Wechselfelder induktiv eingekoppelt wird, wobei entsprechende Maßnahmen verhindern, dass Luftfeuchtigkeit wegen mangelnder Bindung bei ungleicher Materialpaarung in das Innere der Zündkapsel gelangen kann, wobei Maßnahmen vorgesehen sind zur Vermeidung einer Relativbewegung.

Description

Die Erfindung betrifft eine induktiv aktivierbare Zündkapsel für Airbag-Gasgeneratoren, bei der die für die Zündung des Zündmittels erforderliche elektrische Energie induktiv eingekoppelt wird wobei innerhalb der Zündkapsel mindestens ein Sekundärstromkreis und außerhalb der Zündkapsel mindestens ein Primärstromkreis vorhanden ist.
Zündkapseln für Airbags bei denen die elektrische Energie zum Zünden des Zündmittels induktiv eingekoppelt wird sind nach dem Stand der Technik bekannt.
Eine derartige Zündkapsel ist aus der US 5 799 972 A bekannt. Bei diesem Stand der Technik ist in den Auslösestromkreis ein Transformator geschaltet, welcher die Zündkapsel von der Auslösestromquelle galvanisch trennt. In der GB 1 416 095 A ist eine Zündkapsel beschrieben, bei welcher die für den Zündvorgang erforderliche elektrische Energie ebenfalls induktiv eingekoppelt wird. Zu diesem Zweck ist außerhalb der Zündkapsel eine Primärwicklung angeordnet, während sich im Inneren der Kapsel eine Sekundärwicklung befindet. Die beiden Enden der Sekundärwicklung tauchen voneinander beabstandet in ein elektrisch leitfähiges Zündmittel ein, welches durch den hindurchfließenden Strom zur Explosion gebracht wird. Schließlich ist aus der US 3 185 093 A eine induktiv aktivierbare Zündkapsel für unterschiedliche Anwendungszwecke bekannt, bei der die Sekundärwicklung im Inneren der Kapsel auf einen Kern aufgebracht ist und die Enden der Sekundärwicklung durch einen das Zündmittel durchsetzenden Widerstandsdraht verbunden sind.
Herkömmliche Zündkapseln für Airbag-Gasgeneratoren haben in der Regel zwei metallische Kontaktstifte wobei mindestens ein Kontaktstift mit Glas, Keramik oder Kunststoff isoliert, in das Zündmittel der Zündkapsel ragt. Aus dem Stand der Technik ist ein Ausführungsbeispiel aus der EP 1 061 325 B1 bekannt.
Das Institut GWP von „Prof. Nickl” hat festgestellt, dass bei Airbag-Zündern wie im Fraunhofer Airbag 2000 unter „Versageranalyse Anzünder” offenbart, durch die ungleiche Materialpaarung Glas/Metall ein Spalt zwischen Isolierung und Kontaktstift wegen mangelnder Bindung entstehen kann. (www.Airbag2000plus.de)
Obwohl in der Regel jede Zündkapsel nach der Montage einer Helium Dichtheitsprüfung unterzogen wird, kann eine mangelnde Bindung bei hohen Temperaturschwankungen oder ungünstigen Klimaverhältnissen erst nach einigen Jahren auftreten, wobei die Gefahr besteht, dass durch den entstandenen Spalt Luftfeuchtigkeit in das Zündmittel gelangen kann, was bei einer Fahrzeugkollision zu einer Zündverzögerung oder Versagen führen kann oder insbesondere durch Kriechströme oder elektrische Aufladungen eine Fehlzündung während der Fahrt mit fatalen Folgen ausgelöst werden kann. Außerdem besteht die Gefahr, dass bei einer Relativbewegung des mindestens einen Kontaktstiftes der Glühdraht abreißen kann.
In der EP 1 455 160 B1 , EP 1 808 667 A3 und DE 10 2006 056 077 A1 wurde besonders darauf hingewiesen und Maßnahmen ergriffen um eine Relativbewegung des Metall-Kontaktstiftes und/oder des Glaspfropfens zu vermeiden.
In der DE 102 25 384 C1 ist eine Zündvorrichtung für den Gasgenerator eines Insassen-Rückhaltesystems in einem Kraftfahrzeug offenbart, wobei eine induktiv aktivierbare Zündkapsel 20 vorgesehen ist, wie sie in der DE 199 61 134 C1 beschrieben ist.
In dieser induktiv aktivierbaren Zündkapsel DE 199 61 134 C1 ist am durchgehenden Magnetkern 11 und dem Verschlusskörper 5 ebenfalls eine ungleiche Materialpaarung vorhanden, wobei keine gezielten Maßnahmen vorgesehen sind um eine mangelnde Bindung oder eine Relativbewegung an dieser kritischen Trennstelle sicher zu vermeiden.
Die Aufgabe der Erfindung liegt somit darin, die genannten Schwachpunkte zu beheben und die induktiv aktivierbare Zündkapsel so auszubilden, um einen noch so geringen Spalt wegen mangelnder Bindung als auch eine Relativbewegung des Magnetkerns zum Verschlusskörper zu vermeiden damit keine Luftfeuchtigkeit ins Innere der Zündkapsel gelangen kann, damit das Zündmittel trocken bleibt und immer zuverlässig zündfähig ist. Weiterhin ist es vorteilhaft, zwecks problemloser Montage der Zündkapsel, in das Gasgeneratorgehäuse die induktiv aktivierbare Zündkapsel so auszubilden, dass die Primärwicklung lösbar mit der Zündkapsel verbindbar ist.
Diese Aufgaben werden mit den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Aus der Patentschrift Nr. CH 365008 A und DE 1146785 A ist bekannt, dass Hülsen zur Munitionsfertigung aus thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere Polyethylen und Polypropylen hergestellt werden können, mit einer Stabilität, dass sie in Schnellfeuerwaffen eine sichere Funktion gewährleisten.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, diese über 50 Jahre bewährte kostengünstige Technik auf die Herstellung von Airbag-Zündern zu übertragen mit dem Vorteil, dass der in der DE 199 61 134 C1 angegebene Verschlusskörper 5 aus isolierendem Material entfallen kann. Dadurch kann der Magnetkern 11 und der Verschlusskörper 5 aus einem einzigen, gemeinsamen Eisenkern mit Bund hergestellt werden, wobei die kritische Trennstelle nicht mehr vorhanden ist.
Die induktiv aktivierbare Zündkapsel besteht aus einer einseitig geschlossenen Hülse aus thermoplastischem Polyethylen oder Polypropylen mit Sollbruchstellen an der Planfläche, die zumindest teilweise mit flüssigem oder fließfähigem Zündmittel befüllt ist und einem Eisenkern, wobei der in das Zündmittel ragende Bereich des Eisenkerns den mindestens einen Sekundärstromkreis trägt und der aus der Zündkapsel ragende Bereich des Eisenkerns als Schiebesitz ausgebildet ist, damit die Primärwicklung zwecks problemlosem Einbau der Zündkapsel in das Gasgeneratorengehäuse lösbar mit der Zündkapsel verbindbar ist. Zwischen den beiden Bereichen hat der Eisenkern einen Bund. Der Eisenkern ist mit der einseitig geschlossenen Hülse mittels Gewinde oder Schnappverschluss verbunden, wobei durch eine Formschlussverbindung die Zündkapsel hermetisch abgedichtet wird. Das Gewinde kann zusätzlich verklebt sein, wobei zwischen dem Außengewinde und dem Innengewinde ein geringfügiger Steigungsunterschied/Windung bestehen kann, wodurch sich beim Eindrehen beide Gewinde gegenseitig verspannen. An der einseitig geschlossenen Hülse ist eine Verdrehsicherung vorgesehen, zum sicheren Verschrauben mit dem Eisenkern.
Bei einem einfachen, besonders kostengünstigen Ausführungsbeispiel besteht die induktiv aktivierbare Zündkapsel 1 aus dem Eisenkern und einer einseitig geschlossenen Hülse mit Sollbruchstellen und einem ausgeformten Rand am Hülsenmund aus Metall, wobei der Eisenkern nach dem Befüllen der einseitig geschlossenen Hülse mit flüssigem oder fließfähigem Zündmittel in die einseitig geschlossene Hülse gegen Anschlag eingesetzt und verschweißt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der in das flüssige oder fließfähige Zündmittel ragende Bereich des Eisenkerns entfallen. (Nicht dargestellt). Der Sekundärstromkreis ist dann direkt auf der Planfläche des Eisenkerns, insbesondere im Dünnschichtverfahren unlösbar aufgebracht. Bei dieser Ausführung kann neben dem flüssigen oder fließfähigen Zündmittel auch trockenes oder feuchtes Zündmittel eingesetzt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
1 zeigt schematisch einen Halbschnitt durch die erfindungsgemäße induktiv aktivierbare Zündkapsel 1. Die Zündkapsel 1 verfügt über einen gemeinsamen Eisenkern 2 mit Bund 4, wobei der in das Zündmittel 7 ragende Bereich 5 des Eisenkerns 2 den insbesondere im Dünnschichtverfahren hergestellten Sekundärstromkreis 3 unlösbar trägt. Der gegenüberliegende aus der Zündkapsel 1 ragende Bereich 6 des Eisenkerns 2 ist als Schiebesitz ausgebildet. Zwischen den beiden Bereichen verfügt der Eisenkern 2 über einen Bund 4. Nach dem Befüllen der einseitig geschlossenen Hülse 8 mit Sollbruchstellen 9 mit flüssigem oder fließfähigem Zündmittel 7 wird der Eisenkern 2 mit der einseitig geschlossenen Hülse 8 mittels Gewinde 12 formschlüssig verschraubt, wobei der Bund 4 des Eisenkerns 2 an einer geschlossenen, umlaufenden elastischen Dichtlippe 13 der einseitig geschlossenen Hülse 8 unter Vorspannung anliegt, wobei das Gewinde 12 mittels Kleber 14 verklebt werden kann.
2 zeigt im Halbschnitt ein Ausführungsbeispiel wobei die umlaufende, elastische Dichtlippe 13 der einseitig geschlossenen Hülse 8 an einem innenliegenden umlaufenden Kegel am Bund 4a des Eisenkerns 2 unter Vorspannung anliegt, wobei das Gewinde 12 mit einem Kleber zusätzlich verklebt sein kann.
3 zeigt im Halbschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel wobei das Gewinde 12 ersetzt wird durch mindestens einen sich um den ganzen Umfang erstreckenden Schnappverschluss 20 am Bund 4b der zusätzlich mit einem Kleber 14 verklebt sein kann, wobei zusätzlich ein Armierring 11 vorhanden sein kann.
4 zeigt im Halbschnitt ein Ausführungsbeispiel wobei der Eisenkern 2 mit Bund 4c in eine einseitig geschlossene Hülse 8b aus geeignetem, tiefziehfähigem, schweißbarem Metall mit ausgeformten Rand 17 am Hülsenmund mit Sollbruchstellen 9 nach dem Befüllen mit flüssigem oder fließfähigem Zündmittel 7 gegen Anschlag 18 eingesetzt wird und anschließend verschweißt wird. 19
Fig. 1–Fig. 4
Schließlich wird die induktiv aktivierbare Zündkapsel 1 für Airbag-Zünder, wie bisher, mit einer Hülle aus Kunststoff 21 mit den genormten Außenmaßen insbesondere im Spritzgussverfahren umspritzt.

Claims

Induktiv aktivierbare Zündkapsel (1) für Airbag-Gasgeneratoren eines Insassen-Rückhaltesystems in einem Kraftfahrzeug mit einem durchgehenden Eisenkern (2) mit Bund (4; 4a, 4b, 4c) mit einer einseitig geschlossenen Hülse (8; 8a) aus thermoplastischem Polyethylen oder Polypropylen mit Sollbruchstellen (9) die zumindest teilweise mit flüssigem oder fließfähigem Zündmittel (7) befüllt ist wobei die einseitig geschlossene Hülse (8) mit dem Eisenkern (2) mittels Gewinde (12) verschraubt ist, wobei der Eisenkern (2) mit der einseitig geschlossenen Hülse (8) mittels Formschlussverbindung mit elastischer Dichtlippe (13) unter Vorspannung hermetisch und gasdicht verschlossen ist wobei das Gewinde (12) mit Kleber (14) zusätzlich verklebt sein kann, wobei der in das Zündmittel (7) ragende Bereich (5) des Eisenkerns (2) mindestens einen Sekundärstromkreis (3) trägt, wobei außerhalb der induktiv aktivierbaren Zündkapsel (1) mindestens ein Primärstromkreis mit dem Sekundärstromkreis (3) induktiv verkoppelt ist und lösbar mit dem aus der Zündkapsel (1) ragenden Bereich (6) des Eisenkerns (2) verbindbar ist, der im Falle einer Fahrzeugkollision mit einem ausreichenden Auslösestrom versorgt wird, wobei der Primärstromkreis mit der Primärwicklung in einem seperaten Steckverbinder untergebracht sein kann.
Zündkapsel (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärstromkreis (3) im Dünnschichtverfahren unlösbar auf den in das Zündmittel (7) ragenden Bereich (5) des Eisenkerns (2) aufgetragen ist.
Zündkapsel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärstromkreis (3) durch einen dünnwandigen, ringförmigen gesinterten Pressling bestehen kann, und auf dem in das Zündmittel (7) ragenden Bereich (5) des Eisenkerns (2) mittels leitfähigen Kleber unlösbar befestigt wird, wobei der gesinterte Pressling aus Glas oder Keramik besteht, der am Außenumfang mindestens eine umlaufende Sekundärwicklung trägt.
Zündkapsel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass am Eisenkern (2) eine Mitnahme (15) ein Außensechskant zum Eindrehen des Gewindes (12) in die einseitig geschlossene Hülse (8) vorgesehen ist.
Zündkapsel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass an der einseitig geschlossenen Hülse (8) eine Verdrehsicherung (10) vorgesehen ist.
Zündkapsel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der ins Zündmittel (7) ragende Bereich (5) des Eisenkerns (2) entfällt, wobei der Sekundärstromkreis (3) direkt auf der dem Zündmittel (7) zugewandten Seite unlösbar aufgebracht ist.
Zündkapsel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Eisenkern (2) aus einem Fließpressrohling hergestellt sein kann.
Zündkapsel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Fließpressrohlinge vor der spanabhebenden Bearbeitung mit einem magnetisch leitenden Oberflächenschutz galvanisch behandelt sein können.
Zündkapsel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausführung ohne den ins Zündmittel (7) ragenden Bereich (5) des Eisenkerns (2) neben dem flüssigen oder fließfähigen Zündmittel alternativ auch trockenes oder feuchtes Zündmittel verwendet werden kann.
Zündkapsel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde (12) am Bund (4; 4a) entfällt und ersetzt wird durch mindestens einen sich um den ganzen Umfang erstreckenden Schnappverschluss (20) der zusätzlich mit einem Kleber (14) verklebt sein kann.
Zündkapsel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die einseitig geschlossene Hülse am Außenumfang über einen Teilbereich oder den gesamten Bereich mit mindestens einer Armierhülse (11) ummantelt sein kann.
Zündkapsel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlussverbindung durch einen Innenkegel und/oder Außenkegel ausgebildet sein kann.
Zündkapsel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die induktiv aktivierbare Zündkapsel (1) aus dem Eisenkern (2) mit zylindrischem Bund (4c) dem Sekundärstromkreis (3) dem flüssigen oder fließfähigen Zündmittel (7) und einer einseitig geschlossenen Hülse (8b) aus geeignetem, tiefziehfähigem, schweißbarem Metall mit ausgeformtem Rand (17) am Hülsenmund besteht, wobei der Eisenkern (2) nach dem Befüllen der einseitig geschlossenen Hülse (8b) mit flüssigem oder fließfähigem Zündmittel (7) in die einseitig geschlossene Hülse (8b) gegen Anschlag (18) eingesetzt wird und anschließend gasdicht verschweißt werden kann. (19)
Zündkapsel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die induktiv aktivierbare Zündkapsel (1) nach der Endmontage mit einer Hülle (21) aus geeignetem Kunststoff mit den genormten Außenmaßen im Spritzgussverfahren umspritzt wird.
Zündkapsel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die induktiv aktivierbare Zündkapsel (1) alternativ so ausgebildet sein kann, dass sie nur mit einer definierten Frequenz gezündet werden kann.
Zündkapsel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die einseitig geschlossene Hülsen (8; 8b) auch alternativ aus einer umformbaren Messinglegierung oder Aluminiumlegierung, Al Mg Si hergestellt werden können, wobei bei der Hülse (8b) der ausgeformte Rand (17) am Hülsenmund entfällt, wobei der überstehende Hülsenmund nach dem Einpressen des Eisenkerns (2) mit Bund (4c) gegen Anschlag (18) nach innen umgebördelt werden kann.
Zündkapsel (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die einseitig geschlossenen Hülsen (8; 8a) nach der Montage des Eisenkerns (2) mit Bund (4; 4a, 4b) am Hülsenmund thermoplastisch, gasdicht verformt werden können.