WO1997008018A2 - Early detonation device - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a pre-ignition device for igniting the propellant charge of an airbag gas generator for a motor vehicle occupant protection device due to local thermal heating of the gas generator housing, the pre-ignition device having a temperature of below 400 ° C, preferably between 150 ° C and 200 ° C self-igniting, for example powder-filled primary primer filled container which is arranged within the gas generator housing in close heat-conducting surface contact with an upper part of the gas generator housing and in close proximity to an igniter filled with a secondary primer which is ignited by the primary primer can be detected and then in turn ignites the propellant charge of the airbag gas generator.
- a pre-ignition device for igniting the propellant charge of an airbag gas generator for a motor vehicle occupant protection device due to local thermal heating of the gas generator housing
- the pre-ignition device having a temperature of below 400 ° C, preferably between 150 ° C and 200 ° C self-igniting, for example powder-filled primary primer filled container which is arranged within
- airbag gas generators produce gas for filling an airbag, which then a vehicle occupant before the impact on hard vehicle interior parts like that
- Gas generators are generally of a pyrotechnic type and is therefore subject to approval in Germany by the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM).
- BAM Federal Institute for Materials Research and Testing
- a requirement is the so-called fire test. It says that when the gas generator is heated by a flame (e.g. gas flame) the gas generator may ignite, but must remain intact in the process, i.e. that the gas generator must not be fragmented.
- pyrotechnic gas generators function in such a way that a current pulse from the sensor that detects a vehicle crash sorik an igniter is ignited in the gas generator.
- the ignition is enhanced by a so-called ignition charge, which generates hot particles. These hot particles then hit the surface of the fuel, which is usually in tablet form, which then ignites itself and burns under high pressure in the combustion chamber. This creates the gas for filling the airbag. Since, in addition to pure gas, liquid or solid components are also formed during combustion, the gas stream is cleaned by appropriate filters in the filter chamber before it exits the gas generator.
- Known gas generators mostly use azide-containing fuels to generate the gases for filling the airbag in the short time of about 30 ms.
- the autoignition temperature of these fuels is around 400 ° C.
- the gas generator housing is today predominantly made of an aluminum alloy, the low strength of which is known at high temperatures. For this reason, in order to meet the fire test for this type of gas generator, a pre-ignition device must be integrated into the gas generator, which causes the fuel to ignite at a temperature below 400 ° C, but above typical operating temperatures of up to 100 ° C.
- pre-ignition devices are usually designed such that they are in contact with the housing of the gas generator at one point in the gas generator.
- a so-called pre-ignition powder is used, which is usually a stabilized NC powder with a self-ignition temperature of approx.
- the early ignition powder must be hermetically sealed in a container or in a chamber. In order that this pre-ignition device also functions reliably, care is taken to ensure that the heat conduction between the pre-ignition device and the housing is as good as possible.
- Such a self-ignition device is described, for example, in US Pat there is good thermal contact with the upper part of the gas generator housing.
- the primary ignition means is ignited, burns through the package and ignites the gas generating means or the pyrotechnic material in order to trigger the inflator of the airbag system.
- DE 39 41 690 A1 also describes an ignition device for gas-developing material for use in airbag systems in which a container contains a homogeneous mixture of propellant and self-igniting material in the form of many small cylindrical propellants, all of which are arbitrary Mixture of the ignitable material are aligned, ent.
- the container is screwed into the gas generator housing at one end face and is in thermal contact with the gas generator housing via this screw-in point, so that when the gas generator housing is heated near the screw-in point, the self-igniting mixture in the container is heated by heat conduction and when the is overwritten
- Ignition temperature is ignited.
- a disadvantage of these known constructions is that only one local point of the housing is provided with good heat conduction to the pre-ignition device. As a result, it can happen that when the housing is heated at a location far away from the pre-ignition device (for example the opposite side), the time until the pre-ignition powder is ignited is too long. in the- In this case, the strength of the housing material is already impaired to such an extent that ultimately the fragmentation of the housing structure, which must be avoided, does occur.
- DE 42 01 651 A1 discloses an auto-ignition device for an airbag inflator which has a thermoelectric battery, which is preferably arranged outside the inflator housing.
- the thermoelectric battery is to deliver an electrical signal in a predetermined ignition temperature range, which actuates the inflator.
- the self-ignition of the gas generating means should not be influenced by construction criteria and / or the thermal conductivity of the inflator housing.
- a disadvantage of this solution is that a complex auto-ignition sensing device must be provided outside the inflator housing, with which the temperature is measured at the corresponding point on the outside of the gas generator housing. Furthermore, a thermoelectric battery is necessary to generate an ignition current Finally, the ignition current must be conducted into the ignition device inside the gas generator housing via specially provided lead wires.
- the object of the present invention is to present a pre-ignition device with the features described in the introduction, in which, on the one hand, an expensive temperature sensing system and the generation of an electrical ignition current are avoided, but on the other hand it is ensured that even with only local heating of the Gas generator housing addresses the pre-ignition device in good time before the housing overheats.
- this object is achieved in a surprisingly simple but effective manner in that the container filled with primary ignition means is designed and arranged within the gas generator housing in such a way that it is in close proximity with a lower part of the gas generator housing opposite the upper part , heat-conducting surface contact. This creates at least two thermal contact surfaces for the heat conduction from the gas generator housing to the pre-ignition device and thus to the primary ignition means.
- the good heat conduction between the housing and the pre-ignition device is independent of whether the housing is heated locally from the top or from the bottom, because both parts of the housing are now in heat contact with the pre-ignition container at the same time, so that the distances between the respective heating point and the contact surface are minimized.
- the housing components of the gas generator housing can be optimally designed with regard to their strength and weight, because the housing temperatures reached up to the ignition are considerably lower than with known devices even when the housing is heated locally.
- the igniter containing the secondary ignition agent projects into the container with the primary ignition agent, so that surface parts of the igniter are in direct contact with the primary ignition agent.
- the primary igniter is ignited, this can shorten the response time until the secondary igniter is triggered in the igniter.
- the upper and / or lower part of the gas generator housing are in direct contact with the primary primer. This will
- Thermal contact between the gas generator housing and the primary ignition medium improved, which also benefits a shorter response time of the early ignition device when the gas generator housing is heated.
- the container with the primary ignition means is in heat-conducting contact with the gas generator housing at more than two locations. This measure also reduces the response time of the pre-ignition device according to the invention and increases the probability of response.
- the primary primer is preferably selected such that it can directly ignite the propellant charge of the airbag gas generator even without an additional booster charge. This results in a simplified and less expensive construction of the pre-ignition device.
- an amplifier charge can still be used, and in a further embodiment, particles of an amplifier charge having a higher ignition temperature but greater heat development than the primary ignition agent are advantageously contained in the container with the primary ignition agent in a mixture that is as homogeneous as possible.
- a mixture is known per se from DE 39 41 690 A1 cited above, but not in connection with the structural features of the pre-ignition device according to the invention.
- particles of an amplifier charge can also. be contained in the propellant charge of the airbag gas generator itself. This increases the likelihood of the igniter responding and thus also increases the safety of the entire device.
- an amplifier charge can also be arranged around the container with the primary ignition means, so that after the initial ignition of the primary ignition means due to heating of the gas generator housing, first the amplifier charge with its higher ignition temperature but greater heat development and then due to the increased heat immediately following the actual propellant charge are ignited.
- the container with the primary ignition means is cap-shaped and can be plugged onto a base in the lower part of the gas generator housing, which grips around a lighter containing the secondary ignition agent.
- FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through an embodiment of the pre-ignition device according to the invention.
- Fig. 2 shows a schematic longitudinal section through a pre-ignition device according to the prior art.
- the gas generator housing 1 shown in FIG. 1 has an upper part 2 and a lower part 3, each of which is generally made of metal, usually an aluminum alloy, and is mechanically connected to one another by means of clamping, screwing, etc., on the inside of the There is a combustion chamber 4 and a filter chamber 5 in the gas generator housing 1.
- a lighter 7 is held by clamps 6, which, via electrical contacts 8 from the outside in the event of an abrupt, strong negative acceleration, provides a corresponding electrical charge receives signal for igniting a propellant charge, with which an airbag of an airbag in a motor vehicle is ignited to protect the vehicle occupant sitting in front of the device.
- the gas generator housing 1 Since the gas generator housing 1, as mentioned above, is usually made of a not particularly heat-resistant aluminum alloy, it would become the self-ignition temperature when heated to 400 ° C. corresponds to the propellant charge located in the igniter 7, deform strongly or even burst. If, in the event of heating, for example in the event of a fire, the propellant charge in the igniter 7 were only ignited at this late point in time, the gas generator housing could possibly burst when the airbag was inflated and cause a damaging splintering effect inside the vehicle.
- a pre-ignition device 9 consisting of a thin-walled container 10 made of sheet metal and primary ignition means 11 located therein with a self-ignition temperature of approximately 150 ° C. to 200 ° C. is provided for the case of heating.
- the primary ignition means 11 can also be mixed with particles of an amplifier charge with a higher ignition temperature but greater heat development than the primary ignition means 11.
- the container 10 of the pre-ignition device 9 is in close thermal surface contact 12 on the one hand with the upper part 2 of the gas generator housing 1, but on the other hand also with the oppositely opposite lower part 3 via the contact surfaces 13. This ensures that the pre-ignition device also with one-sided local heating, for example of the lower part 3, responds in good time before the gas generator housing 1 is deformed or fragmented due to excessive overheating.
- the igniter 7 projects into the container 10 with the primary igniter 11, so that surface parts of the igniter 7 are in direct contact with the primary igniter 11.
- the primary ignition means 11 is also in direct flat and thus heat-conducting contact with the lower part 3 of the gas generator housing 1.
- the container 10 or the primary ignition means 11 itself can be in heat-conducting contact with the gas generator housing 1 at more than the above-mentioned points in order to determine the response time from the start of the heating of the gas generator housing 1 until the ignition of the pre-ignition device 9 is further shortened and its response probability is further increased.
- 2 shows an early ignition device 29 according to the prior art. It contains a container 20 filled with primary ignition means 11, which, like the pre-ignition device 9 according to the invention, is in thermal contact with an upper part 2 of a gas generator housing over a surface 12 ', but only adjoins on its underside with a container 30 for an amplifier charge 31.
- the particles of the booster charge 31 generally have a significantly higher auto-ignition temperature (approx. 400 ° C.) than the primary ignition means 11, in the pre-ignition device shown in FIG. 2, the device is ignited when the lower part 3 is heated locally take place relatively late, either when the relatively high auto-ignition temperature of the booster charge 31 is reached in the area of the brackets 6, or when the upper part 2 of the gas generator housing is heated to such an extent over a long heat conduction path and with a correspondingly great time delay that the primary ignition means 11 itself ignited.
- auto-ignition temperature approximately 400 ° C.
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Abstract
Description
Frühzündeinrichtunα Early ignition device
Die Erfindung betrifft eine Frühzündeinrichtung zur Zündung der Treibla¬ dung eines Airbag-Gasgenerators für eine Kraftfahrzeuginsassen-schutzvor- richtung aufgrund lokaler thermischer Erhitzung des Gasgeneratorgehäuses, wobei die Frühzündeinrichtung einen mit einem bei Temperaturen unter¬ halb 400°C, vorzugsweise zwischen 150°C und 200°c selbstentzündenden, beispielsweise in Pulverform vorliegenden Primärzündmittel gefüllten Be¬ hälter aufweist, der innerhalb des Gasgeneratorgehäuses in engem wärme- leitendem Flächenkontakt zu einem Oberteil des Gasgeneratorgehäuses und in unmittelbarer IMachbarschaft zu einem mit einem Sekundärzündmittel gefüllten Anzünder angeordnet ist, welcher vom Primärzündmittel gezün¬ det werden kann und dann seinerseits die Treibladung des Airbag-Gasgene¬ rators zündet.The invention relates to a pre-ignition device for igniting the propellant charge of an airbag gas generator for a motor vehicle occupant protection device due to local thermal heating of the gas generator housing, the pre-ignition device having a temperature of below 400 ° C, preferably between 150 ° C and 200 ° C self-igniting, for example powder-filled primary primer filled container which is arranged within the gas generator housing in close heat-conducting surface contact with an upper part of the gas generator housing and in close proximity to an igniter filled with a secondary primer which is ignited by the primary primer can be detected and then in turn ignites the propellant charge of the airbag gas generator.
Eine derartige Frühzündeinrichtung ist bekannt aus der US-PS 4,561,675.Such a pre-ignition device is known from US Pat. No. 4,561,675.
im Falle eines harten Aufpralls eines Kraftfahrzeugs erzeugen sogenannte Airbag-Gasgeneratoren Gas zum Füllen eines Luftsackes, der dann einen Fahrzeuginsassen vor dem Aufprall auf harte Fahrzeuginnenteile wie dasin the event of a hard impact of a motor vehicle, so-called airbag gas generators produce gas for filling an airbag, which then a vehicle occupant before the impact on hard vehicle interior parts like that
Lenkrad schützt. Diese Gasgeneratoren sind i.a. von pyrotechnischer Art und unterliegen somit in Deutschland einer Zulassungspflicht bei der Bundesan¬ stalt für Materialforschung und -prüfung (BAM). Eine Anforderung ist dabei die sogenannte Brandprüfung. Sie besagt, daß beim Erhitzen des Gasgene- rators durch eine Flamme (z.B. Gasflamme) der Gasgenerator zwar zünden darf, aber dabei im Verbund erhalten bleiben muß, d.h., daß kein Fragmen¬ tieren des Gasgenerators stattfinden darf.Steering wheel protects. These gas generators are generally of a pyrotechnic type and is therefore subject to approval in Germany by the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM). A requirement is the so-called fire test. It says that when the gas generator is heated by a flame (e.g. gas flame) the gas generator may ignite, but must remain intact in the process, i.e. that the gas generator must not be fragmented.
im allgemeinen funktionieren pyrotechnische Gasgeneratoren derart, daß durch einen Stromimpuls von der einen Fahrzeugcrash erkennenden sen- sorik ein Anzünder im Gasgenerator gezündet wird. Die Anzündung wird durch eine sogenannte Anzündladung, die heiße Partikel erzeugt, verstärkt. Diese heißen Partikel treffen dann auf die Oberfläche des meist in Tablet¬ tenform vorliegenden Treibstoffes, der dann selbst zündet und in der so¬ genannten Brennkammer unter einem hohen Druck abbrennt. Dadurch ent¬ steht das Gas zum Füllen des Luftsackes. Da neben reinem Gas auch noch flüssige bzw. feste Bestandteile bei der Verbrennung entstehen, wird der Gasstrom durch entsprechende Filter in der Filterkammer vor Austritt aus dem Gasgenerator gereinigt.In general, pyrotechnic gas generators function in such a way that a current pulse from the sensor that detects a vehicle crash sorik an igniter is ignited in the gas generator. The ignition is enhanced by a so-called ignition charge, which generates hot particles. These hot particles then hit the surface of the fuel, which is usually in tablet form, which then ignites itself and burns under high pressure in the combustion chamber. This creates the gas for filling the airbag. Since, in addition to pure gas, liquid or solid components are also formed during combustion, the gas stream is cleaned by appropriate filters in the filter chamber before it exits the gas generator.
Bekannte Gasgeneratoren benutzen meist azidhaltige Treibstoffe um in der kurzen zeit von ca. 30 ms die Gase für das Füllen des Luftsackes zu erzeugen. Die Selbstentzündungstemperatur dieser Treibstoffe liegt bei ca. 400°c. Da¬ neben wird das Gasgeneratorgehäuse heute vorwiegend aus einer Alumini- umlegierung gefertigt, deren geringe Festigkeit bei hohen Temperaturen bekannt ist. Deshalb muß zur Erfüllung der Brandprüfung für diese Art von Gasgeneratoren eine Frühzündeinrichtung in die Gasgeneratoren integriert werden, die bereits bei einer Temperatur unter 400°c, aber über typischen Einsatztemperaturen von bis zu 100°C eine Zündung des Treibstoffes veran- laßt.Known gas generators mostly use azide-containing fuels to generate the gases for filling the airbag in the short time of about 30 ms. The autoignition temperature of these fuels is around 400 ° C. In addition, the gas generator housing is today predominantly made of an aluminum alloy, the low strength of which is known at high temperatures. For this reason, in order to meet the fire test for this type of gas generator, a pre-ignition device must be integrated into the gas generator, which causes the fuel to ignite at a temperature below 400 ° C, but above typical operating temperatures of up to 100 ° C.
Diese Frühzündeinrichtungen sind meist derart ausgelegt, daß sie an einer Stelle im Gasgenerator im Kontakt mit dem Gehäuse des Gasgenerators ste¬ hen. Dabei wird ein sogenanntes Frühzündpulver eingesetzt, welches meist ein stabilisiertes NC-Pulver mit einer Selbstentzündungstemperatur von ca.These pre-ignition devices are usually designed such that they are in contact with the housing of the gas generator at one point in the gas generator. A so-called pre-ignition powder is used, which is usually a stabilized NC powder with a self-ignition temperature of approx.
150°C bis 200°C ist. Aufgrund seiner Hygroskopizität muß das Frühzündpul¬ ver hermetisch dicht in einem Behälter oder in einer Kammer verschlossen sein. Damit diese Frühzündeinrichtung auch sicher funktioniert, wird kon¬ struktiv auf eine möglichst gute Wärmeleitung zwischen der Frühzündein- richtung und dem Gehäuse geachtet.Is 150 ° C to 200 ° C. Because of its hygroscopicity, the early ignition powder must be hermetically sealed in a container or in a chamber. In order that this pre-ignition device also functions reliably, care is taken to ensure that the heat conduction between the pre-ignition device and the housing is as good as possible.
Verschiedene Patente schützen entsprechende Konstruktionen, die sich aber i.a. auf eine möglichst gute Wärmeleitung zwischen einer stelle am Ge¬ häuse und der Frühzündeinrichtung konzentrieren.Various patents protect corresponding constructions, which, however, generally Concentrate on the best possible heat conduction between a point on the housing and the pre-ignition device.
So ist z.B. in der eingangs zitierten US-PS 4,561,675 eine derartige Selbst¬ zündeinrichtung beschrieben, bei der ein Paket von Selbstzündermaterial in gutem thermischen Kontakt mit dem Oberteil des Gasgeneratorgehäuses steht. Wenn das Gasgeneratorgehäuse an dieser Stelle die Temperatur für die Selbstzündung des Primärzündmittels erreicht, wird dieses gezündet, brennt durch das Paket und zündet das Gaserzeugungsmittel oder das pyro- technische Material, um die Aufblasvorrichtung des Airbag-Systems auszulö¬ sen.Such a self-ignition device is described, for example, in US Pat there is good thermal contact with the upper part of the gas generator housing. When the gas generator housing reaches the temperature for the auto-ignition of the primary ignition means at this point, the primary ignition means is ignited, burns through the package and ignites the gas generating means or the pyrotechnic material in order to trigger the inflator of the airbag system.
Eine in der DE 38 42 469 C1 beschriebene Weiterentwicklung der bekannten Konstruktion, mit der eine zuverlässigere Selbstauslösung bei im Betriebsfall oder bei der Lagerung normalerweise nicht auftretender Hitzeeinwirkung ohne Gefahr einer Fragmentierung des Gasgeneratorgehäuses und ohne Beeinträchtigung von dessen Dichtigkeit erreicht werden soll, schlägt vor, daß das Gehäuse der Selbstzündeinrichtung in die Außenwand des Gasgene¬ ratorgehäuses eingebaut und derart gegen diese thermisch isoliert sein soll, daß im Einbaubereich der Selbstzündeinrichtung gegenüber der Außen¬ wand des Gasgeneratorgehäuses eine Wärmesenke ausgebildet wird. Damit soll eine Fragmentierung im Falle einer überhitzung des Gasgeneratorge¬ häuses, insbesondere bei Verwendung von Leichtbaumaterial weitgehend ausgeschlossen sein.A further development of the known construction described in DE 38 42 469 C1, with which a more reliable self-triggering should be achieved in the event of operation or storage normally not occurring without the risk of fragmentation of the gas generator housing and without impairing its tightness, suggests that the housing of the auto-ignition device is installed in the outer wall of the gas generator housing and is to be thermally insulated from it in such a way that a heat sink is formed in the installation area of the auto-ignition device in relation to the outer wall of the gas generator housing. This should largely preclude fragmentation in the event of overheating of the gas generator housing, particularly when using lightweight construction material.
Auch aus der DE 39 41 690 A1 ist eine Zündvorrichtung für gasentwickelndes Material zum Einsatz in Airbag-Systemen beschrieben, bei der in einem Be¬ hälter eine homogene Mischung aus Treibmaterial und selbstzündendem Material in Form von vielen kleinen zylindrischen Treibsätzen, die beliebig in der gesamten Mischung des zündfähigen Materials ausgerichtet sind, ent¬ halten ist. Der Behälter ist an einer Stirnfläche in das Gasgeneratorgehäuse eingeschraubt und steht über diese Einschraubstelle in thermischem Kon¬ takt mit dem Gasgeneratorgehäuse, so daß bei Erwärmung des Gasgenera¬ torgehäuses in der Nähe der Einschraubstelle durch Wärmeleitung die selbstzündende Mischung im Behälter erhitzt und bei Überschreiben derDE 39 41 690 A1 also describes an ignition device for gas-developing material for use in airbag systems in which a container contains a homogeneous mixture of propellant and self-igniting material in the form of many small cylindrical propellants, all of which are arbitrary Mixture of the ignitable material are aligned, ent. The container is screwed into the gas generator housing at one end face and is in thermal contact with the gas generator housing via this screw-in point, so that when the gas generator housing is heated near the screw-in point, the self-igniting mixture in the container is heated by heat conduction and when the is overwritten
Zündtemperatur gezündet wird.Ignition temperature is ignited.
Nachteilig ist bei diesen bekannten Konstruktionen, daß jeweils nur eine lo¬ kale stelle des Gehäuses mit einer guten Wärmeleitung zur Frühzündeinrich- tung versehen ist. Dadurch kann es passieren, daß beim Erhitzen des Gehäu¬ ses an einer von der Frühzündeinrichtung weit entfernten stelle (z.B. der Gegenseite) die zeit bis zum Zünden des Frühzündpulvers zu lang ist. in die- sem Fall ist dann das Gehäusematerial bereits derart in seiner Festigkeit be¬ einträchtigt, daß es letztlich doch zu dem unbedingt zu vermeidenden Fragmentieren der Gehäusestruktur kommt.A disadvantage of these known constructions is that only one local point of the housing is provided with good heat conduction to the pre-ignition device. As a result, it can happen that when the housing is heated at a location far away from the pre-ignition device (for example the opposite side), the time until the pre-ignition powder is ignited is too long. in the- In this case, the strength of the housing material is already impaired to such an extent that ultimately the fragmentation of the housing structure, which must be avoided, does occur.
Aus der DE 42 01 651 A1 schließlich ist eine Selbstzündungseinrichtung für eine Airbag-Aufblasvorrichtung bekannt, die eine thermoelektrische Batte¬ rie aufweist, die vorzugsweise außerhalb des Aufblasvorrichtungsgehäuses angeordnet ist. Die thermoelektrische Batterie soll in einem vorbestimmten Zündtemperaturbereich ein elektrisches Signal liefern, welches die Aufblas- Vorrichtung betätigt. Dadurch soll die Selbstzündung des Gaserzeugungs¬ mittels nicht durch Aufbaukriterien und/oder die thermische Leitfähigkeit des Aufblasvorrichtungsgehäuses beeinflußt werden.Finally, DE 42 01 651 A1 discloses an auto-ignition device for an airbag inflator which has a thermoelectric battery, which is preferably arranged outside the inflator housing. The thermoelectric battery is to deliver an electrical signal in a predetermined ignition temperature range, which actuates the inflator. As a result, the self-ignition of the gas generating means should not be influenced by construction criteria and / or the thermal conductivity of the inflator housing.
Nachteilig bei dieser Lösung ist allerdings, daß eine aufwendige Selbstzün- dungsabfühleinrichtung außerhalb des Aufblasvorrichtungsgehäuses vorge¬ sehen werden muß, mit der die Temperatur an der entsprechenden stelle der Außenseite des Gasgeneratorgehäuses gemessen wird, weiterhin ist eine thermoelektrische Batterie zur Erzeugung eines Zündstromes not¬ wendig und schließlich muß der Zündstrom über eigens dafür vorgesehene Leitungsdrähte in die Zündeinrichtung im inneren des Gasgeneratorgehäu¬ ses geleitet werden.A disadvantage of this solution, however, is that a complex auto-ignition sensing device must be provided outside the inflator housing, with which the temperature is measured at the corresponding point on the outside of the gas generator housing. Furthermore, a thermoelectric battery is necessary to generate an ignition current Finally, the ignition current must be conducted into the ignition device inside the gas generator housing via specially provided lead wires.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, eine Früh¬ zündeinrichtung mit den eingangs geschilderten Merkmalen vorzustellen, bei der einerseits ein aufwendiges Temperaturfühlsystem und die Erzeu¬ gung eines elektrischen Zündstromes vermieden wird, bei der andererseits aber sichergestellt ist, daß auch bei lediglich lokaler Erhitzung des Gasgene¬ ratorgehäuses die Frühzündeinrichtung rechtzeitig vor einer unzulässigen Überhitzung des Gehäuses anspricht.In contrast, the object of the present invention is to present a pre-ignition device with the features described in the introduction, in which, on the one hand, an expensive temperature sensing system and the generation of an electrical ignition current are avoided, but on the other hand it is ensured that even with only local heating of the Gas generator housing addresses the pre-ignition device in good time before the housing overheats.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe auf überraschend einfache, aber wir¬ kungsvolle Art und weise dadurch gelöst, daß der mit Primärzündmittel gefüllte Behälter derart ausgebildet und innerhalb des Gasgeneratorgehäu¬ ses angeordnet ist, daß er mit einem dem Oberteil entgegengesetzt gegen- überliegenden unterteil des Gasgeneratorgehäuses in engem, wärmeleiten¬ dem Fiächenkontakt steht. Dadurch werden mindestens zwei Wärmekontaktflächen für die Wärmelei¬ tung vom Gasgeneratorgehäuse zur Frühzündeinrichtung und damit zum Primärzündmittel geschaffen. Die gute Wärmeleitung zwischen dem Ge¬ häuse und der Frühzündeinrichtung ist unabhängig davon gegeben, ob die Erhitzung des Gehäuses lokal von der Oberseite oder von der Unterseite her erfolgt, weil beide Teile des Gehäuses nunmehr gleichzeitig in Wärmekon¬ takt mit dem Frühzündbehälter stehen, so daß die strecken zwischen dem jeweiligen Erhitzungspunkt und der Kontaktfläche minimiert werden. Auch im Fall einer seitlichen oder schrägen Erhitzung, beispielsweise über die bei derartigen Vorrichtungen übliche Filtereinrichtung, kommt es gegenüber den bekannten Vorrichtungen zu wesentlich kürzeren Reaktionszeiten vom Erhitzungsbeginn bis zum Ansprechen der Frühzündeinrichtung. Selbst wenn die strecken zwischen dem Erhitzungspunkt am Gehäuse und den beiden Kontaktfiächen an der Ober- und Unterseite des Gehäuses ungefähr gleich sind, erhöht sich die Ansprechwahrscheinlichkeit der erfindungsge¬ mäßen Frühzündeinrichtung, da nunmehr zwei unabhängige Wärmelei¬ tungspfade geschaffen sind.According to the invention, this object is achieved in a surprisingly simple but effective manner in that the container filled with primary ignition means is designed and arranged within the gas generator housing in such a way that it is in close proximity with a lower part of the gas generator housing opposite the upper part , heat-conducting surface contact. This creates at least two thermal contact surfaces for the heat conduction from the gas generator housing to the pre-ignition device and thus to the primary ignition means. The good heat conduction between the housing and the pre-ignition device is independent of whether the housing is heated locally from the top or from the bottom, because both parts of the housing are now in heat contact with the pre-ignition container at the same time, so that the distances between the respective heating point and the contact surface are minimized. Even in the case of lateral or oblique heating, for example via the filter device customary in the case of such devices, there are substantially shorter reaction times from the start of heating to the response of the pre-ignition device compared to the known devices. Even if the distances between the heating point on the housing and the two contact surfaces on the top and bottom of the housing are approximately the same, the response probability of the pre-ignition device according to the invention increases since two independent heat conduction paths are now created.
Aufgrund der kürzeren Wärmeleitungsstrecken und der dadurch bedingten kürzeren Reaktionszeiten können die Gehäusebauteile des Gasgeneratorge¬ häuses hinsichtlich ihrer Festigkeit und ihres Gewichtes optimaler ausgelegt werden, weil die bis zur Zündung erreichten Gehäusetemperaturen selbst bei lokaler Erhitzung des Gehäuses erheblich niedriger sind als bei bekann¬ ten Vorrichtungen.Due to the shorter heat conduction distances and the resulting shorter reaction times, the housing components of the gas generator housing can be optimally designed with regard to their strength and weight, because the housing temperatures reached up to the ignition are considerably lower than with known devices even when the housing is heated locally.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Früh¬ zündeinrichtung ragt der das Sekundärzündmittel enthaltende Anzünder in den Behälter mit dem Primärzündmittel hinein, so daß Oberflächenteiie des Anzünders in direktem Kontakt mit dem Primärzündmittel stehen. Dadurch kann bei Zündung des Primärzündmittels die Ansprechzeit bis zum Auslösen des Sekundärzündmittels im Anzünder verkürzt werden.In a preferred embodiment of the early ignition device according to the invention, the igniter containing the secondary ignition agent projects into the container with the primary ignition agent, so that surface parts of the igniter are in direct contact with the primary ignition agent. When the primary igniter is ignited, this can shorten the response time until the secondary igniter is triggered in the igniter.
vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform, bei der wandabschnitte desAn embodiment is also advantageous in which wall sections of the
Ober- und/oder des Unterteils des Gasgeneratorgehäuses unmittelbar in flä- chigem Kontakt mit dem Primärzündmittel stehen. Hierdurch wird derThe upper and / or lower part of the gas generator housing are in direct contact with the primary primer. This will
Wärmekontakt zwischen dem Gasgeneratorgehäuse und dem Primärzünd- mittel verbessert, was ebenfalls einer verkürzten Ansprechzeit der Früh¬ zündeinrichtung bei Erhitzen des Gasgeneratorgehäuses zugute kommt.Thermal contact between the gas generator housing and the primary ignition medium improved, which also benefits a shorter response time of the early ignition device when the gas generator housing is heated.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform steht der Behälter mit dem Primärzündmittel an mehr als zwei stellen mit dem Gasgeneratorge¬ häuse in wärmeleitendem Kontakt. Auch durch diese Maßnahme wird die Ansprechzeit der erfindungsgemäßen Frühzündeinrichtung verringert und die Ansprechwahrscheinlichkeit erhöht.In a further preferred embodiment, the container with the primary ignition means is in heat-conducting contact with the gas generator housing at more than two locations. This measure also reduces the response time of the pre-ignition device according to the invention and increases the probability of response.
vorzugsweise ist das -Primärzündmittel derart gewählt, daß es auch ohne zu¬ sätzliche Verstärkerladung die Treibladung des Airbag-Gasgenerators unmit¬ telbar zünden kann. Dadurch ergibt sich eine vereinfachte und kostengün¬ stigere Bauweise der Frühzündeinrichtung.The primary primer is preferably selected such that it can directly ignite the propellant charge of the airbag gas generator even without an additional booster charge. This results in a simplified and less expensive construction of the pre-ignition device.
Allerdings kann trotzdem noch eine Verstärkerladung eingesetzt werden, wobei bei einer weiteren Ausführungsform vorteilhafterweise im Behälter mit dem Primärzündmittel in möglichst homogener Mischung auch Partikel einer Verstärkerladung mit höherer Zündtemperatur, aber größerer Hitze¬ entwicklung als das Primärzündmittel enthalten sind. Eine derartige Mi- schung ist an sich aus der oben zitierten DE 39 41 690 A1 bekannt, jedoch nicht in Verbindung mit den konstruktiven Merkmalen der erfindungsge¬ mäßen Frühzündeinrichtung.However, an amplifier charge can still be used, and in a further embodiment, particles of an amplifier charge having a higher ignition temperature but greater heat development than the primary ignition agent are advantageously contained in the container with the primary ignition agent in a mixture that is as homogeneous as possible. Such a mixture is known per se from DE 39 41 690 A1 cited above, but not in connection with the structural features of the pre-ignition device according to the invention.
Alternativ oder ergänzend können Partikel einer Verstärkerladung auch . in der Treibladung des Airbag-Gasgenerators selbst enthalten sein. Dadurch wird die Ansprechwahrscheinlichkeit des Anzünders und damit ebenfalls die Sicherheit der gesamten Vorrichtung erhöht.Alternatively or in addition, particles of an amplifier charge can also. be contained in the propellant charge of the airbag gas generator itself. This increases the likelihood of the igniter responding and thus also increases the safety of the entire device.
schließlich kann bei einer weiteren Ausführungsform eine Verstärkerladung auch um den Behälter mit dem Primärzündmittel herum angeordnet sein, so daß nach der Initialzündung des Primärzündmittels aufgrund einer Erhit¬ zung des Gasgeneratorgehäuses zunächst die Verstärkerladung mit ihrer höheren Zündtemperatur, aber größeren Hitzeentwicklung und sodann durch die erhöhte Hitze unmittelbar folgend die eigentliche Treibladung gezündet werden. Vorteilhaft ist auch eine konstruktive Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Frühzündeinrichtung, bei der der Behälter mit dem Primärzündmittel kap- penförmig ausgebildet ist und auf einen Sockel im Unterteil des Gasgenera¬ torgehäuses, der einen das Sekundärzündmittel enthaltenden Anzünder klammerförmig umgreift, aufsteckbar ist. Dadurch wird die Montage der erfindungsgemäßen Frühzündeinrichtung besonders einfach und ihre Hal¬ terung im Gasgeneratorgehäuse konstruktiv erleichtert.finally, in a further embodiment, an amplifier charge can also be arranged around the container with the primary ignition means, so that after the initial ignition of the primary ignition means due to heating of the gas generator housing, first the amplifier charge with its higher ignition temperature but greater heat development and then due to the increased heat immediately following the actual propellant charge are ignited. Also advantageous is a constructive embodiment of the pre-ignition device according to the invention, in which the container with the primary ignition means is cap-shaped and can be plugged onto a base in the lower part of the gas generator housing, which grips around a lighter containing the secondary ignition agent. As a result, the assembly of the pre-ignition device according to the invention is particularly simple and its mounting in the gas generator housing is made structurally easier.
Weitere vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzäh¬ lung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung. Es zeigen:Further advantages of the invention result from the description and the drawing. Likewise, the features mentioned above and those listed further can be used according to the invention individually or in combination in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as an exhaustive list, but rather have an exemplary character for the description of the invention. Show it:
Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Frühzündeinrichtung; und1 shows a schematic longitudinal section through an embodiment of the pre-ignition device according to the invention; and
Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine Frühzündeinrichtung nach dem Stand der Technik.Fig. 2 shows a schematic longitudinal section through a pre-ignition device according to the prior art.
Das in Fig. 1 dargestellte Gasgeneratorgehäuse 1 weist ein Oberteil 2 und ein unterteil 3 auf, die jeweils in der Regel aus Metall, meist einer Aluminiumle- gierung gefertigt sind und über eine Verklammerung, verschraubung etc. mechanisch miteinander in Verbindung stehen, im inneren des Gasgenera¬ torgehäuses 1 befindet sich eine Brennkammer 4 und eine Filterkammer 5. im unterteil 3 des Gasgeneratorgehäuses 1 ist über Klammern 6 ein Anzün¬ der 7 gehalten, welcher über elektrische Kontakte 8 von außen im Falle von einer abrupten, starken Negativbeschleunigung ein entsprechendes elektri¬ sches Signal zur Zündung einer Treibladung erhält, mit welcher ein Luftsack eines Airbags in einem Kraftfahrzeug zum Schutz des vor der Vorrichtung sitzenden Fahrzeuginsassen gezündet wird.The gas generator housing 1 shown in FIG. 1 has an upper part 2 and a lower part 3, each of which is generally made of metal, usually an aluminum alloy, and is mechanically connected to one another by means of clamping, screwing, etc., on the inside of the There is a combustion chamber 4 and a filter chamber 5 in the gas generator housing 1. In the lower part 3 of the gas generator housing 1, a lighter 7 is held by clamps 6, which, via electrical contacts 8 from the outside in the event of an abrupt, strong negative acceleration, provides a corresponding electrical charge receives signal for igniting a propellant charge, with which an airbag of an airbag in a motor vehicle is ignited to protect the vehicle occupant sitting in front of the device.
Da das Gasgeneratorgehäuse 1, wie oben erwähnt, in der Regel aus einer nicht besonders hitzebeständigen Aluminiumlegierung gefertigt ist, würde es sich bei einer Erhitzung auf 400°c, die der Selbstentzündungstemperatur der im Anzünder 7 befindlichen Treibladung entspricht, stark verformen oder gar bersten. Falls im Erhitzungsfall, beispielsweise bei einem Brand, die Treibladung im Anzünder 7 erst zu diesem späten Zeitpunkt gezündet würde, könnte möglicherweise beim Aufblasen des Luftsackes das Gasgene- ratorgehäuse zerplatzen und eine schädliche Splitterwirkung im Fahrzeug¬ inneren hervorrufen.Since the gas generator housing 1, as mentioned above, is usually made of a not particularly heat-resistant aluminum alloy, it would become the self-ignition temperature when heated to 400 ° C. corresponds to the propellant charge located in the igniter 7, deform strongly or even burst. If, in the event of heating, for example in the event of a fire, the propellant charge in the igniter 7 were only ignited at this late point in time, the gas generator housing could possibly burst when the airbag was inflated and cause a damaging splintering effect inside the vehicle.
Aus diesem Grund ist für den Erhitzungsfall eine Frühzündeinrichtung 9 be¬ stehend aus einem dünnwandigen Behälter 10 aus Metallblech sowie darin befindlichem Primärzündmittel 11 mit einer Selbstentzündungstemperatur von ca. 150°C bis 200°c vorgesehen. Das Primärzündmittel 11 kann bei in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsformen auch mit Partikeln einer Verstärkerladung mit höherer Zündtemperatur, aber größerer Hitzeentwick¬ lung als das Primärzündmittel 11 vermischt sein.For this reason, a pre-ignition device 9 consisting of a thin-walled container 10 made of sheet metal and primary ignition means 11 located therein with a self-ignition temperature of approximately 150 ° C. to 200 ° C. is provided for the case of heating. In embodiments not shown in the drawing, the primary ignition means 11 can also be mixed with particles of an amplifier charge with a higher ignition temperature but greater heat development than the primary ignition means 11.
Der Behälter 10 der Frühzündeinrichtung 9 steht einerseits in engem ther¬ mischen Flächenkontakt 12 mit dem Oberteil 2 des Gasgeneratorgehäuses 1, andererseits aber auch mit dem entgegengesetzt gegenüberliegenden un¬ terteil 3 über die Kontaktflächen 13. Dadurch wird sichergestellt, daß die Frühzündeinrichtung auch bei einer einseitigen lokalen Erhitzung beispiels¬ weise des Unterteils 3 rechtzeitig vor einer Deformation oder Fragmenta- tion des Gasgeneratorgehäuses 1 durch zu starke Überhitzung anspricht.The container 10 of the pre-ignition device 9 is in close thermal surface contact 12 on the one hand with the upper part 2 of the gas generator housing 1, but on the other hand also with the oppositely opposite lower part 3 via the contact surfaces 13. This ensures that the pre-ignition device also with one-sided local heating, for example of the lower part 3, responds in good time before the gas generator housing 1 is deformed or fragmented due to excessive overheating.
um die Ansprechwahrscheinlichkeit zu erhöhen, ragt der Anzünder 7 in den Behälter 10 mit dem Primärzündmittel 11 hinein, so daß Oberflächenteile des Anzünders 7 in direktem Kontakt mit dem Primärzündmittel 11 stehen.in order to increase the response probability, the igniter 7 projects into the container 10 with the primary igniter 11, so that surface parts of the igniter 7 are in direct contact with the primary igniter 11.
im Bereich der Klammern 6 steht das Primärzündmittel 11 andererseits auch in unmittelbarem flächigen und damit wärmeleitenden Kontakt mit dem unterteil 3 des Gasgeneratorgehäuses 1.in the area of the brackets 6, on the other hand, the primary ignition means 11 is also in direct flat and thus heat-conducting contact with the lower part 3 of the gas generator housing 1.
Bei in der Zeichnung nicht dargestellten Ausführungsformen kann der Be¬ hälter 10 bzw. das Primärzündmittel 11 selbst an mehr als den oben er¬ wähnten stellen mit dem Gasgeneratorgehäuse 1 in wärmeleitendem κon- takt stehen, um die Ansprechzeit vom Beginn der Erhitzung des Gasgenera¬ torgehäuses 1 bis zur Zündung der Frühzündeinrichtung 9 weiter zu verkür¬ zen und ihre Ansprechwahrscheinlichkeit weiter zu erhöhen. In Fig. 2 ist eine Fruhzundeinrichtung 29 nach dem stand der Technik darge¬ stellt. Sie enthält einen mit Primärzündmittel 11 gefüllten Behälter 20, der zwar ebenso wie die erfindungsgemäße Frühzündeinrichtung 9 über eine Fläche 12' mit einem Oberteil 2 eines Gasgeneratorgehäuses in thermischem Kontakt steht, jedoch auf ihrer Unterseite lediglich an einen Behälter 30 für eine Verstärkerladung 31 angrenzt. Dieser wiederum umgibt einen Anzün¬ der 7, der über Klammern 6 am Unterteil 3 eines Gasgeneratorgehäuses be¬ festigt ist. Da die Partikel der Verstärkerladung 31 in der Regel eine wesent¬ lich höhere Selbstentzündungstemperatur aufweisen (ca. 400°C) als das Pri- märzündmittel 11, wird bei der in Fig. 2 dargestellten Frühzündeinrichtung eine Zündung der Vorrichtung bei einer lokalen Erhitzung des Unterteils 3 erst relativ spät erfolgen, wenn entweder im Bereich der Klammern 6 die relativ hohe Selbstentzündungstemperatur der Verstärkerladung 31 erreicht ist, oder wenn über einen langen Wärmeleitungsweg und mit entsprechend großer Zeitverzögerung auch das Oberteil 2 des Gasgeneratorgehäuses so weit erhitzt ist, daß das Primärzündmittel 11 sich selbst entzündet. In embodiments which are not shown in the drawing, the container 10 or the primary ignition means 11 itself can be in heat-conducting contact with the gas generator housing 1 at more than the above-mentioned points in order to determine the response time from the start of the heating of the gas generator housing 1 until the ignition of the pre-ignition device 9 is further shortened and its response probability is further increased. 2 shows an early ignition device 29 according to the prior art. It contains a container 20 filled with primary ignition means 11, which, like the pre-ignition device 9 according to the invention, is in thermal contact with an upper part 2 of a gas generator housing over a surface 12 ', but only adjoins on its underside with a container 30 for an amplifier charge 31. This in turn surrounds a lighter 7 which is fastened to the lower part 3 of a gas generator housing by means of clips 6. Since the particles of the booster charge 31 generally have a significantly higher auto-ignition temperature (approx. 400 ° C.) than the primary ignition means 11, in the pre-ignition device shown in FIG. 2, the device is ignited when the lower part 3 is heated locally take place relatively late, either when the relatively high auto-ignition temperature of the booster charge 31 is reached in the area of the brackets 6, or when the upper part 2 of the gas generator housing is heated to such an extent over a long heat conduction path and with a correspondingly great time delay that the primary ignition means 11 itself ignited.
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