DE69802979T2

DE69802979T2 - Um eine gedruckte Leiterplatte ausgebildeter elektro-pyrotechnischen Anzünder

Info

Publication number: DE69802979T2
Application number: DE69802979T
Authority: DE
Inventors: Daniel Duvacquier; Christian Perotto
Original assignee: Livbag SAS
Current assignee: Livbag SAS
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1998-03-03
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: ES2169486T3; KR100295356B1; EP0863379A1; JP2914952B2; JPH10253299A; US6539875B2; US20010022146A1; DE69802979D1; FR2760525A1; EP0863379B1; KR19980079959A; US6389972B2; FR2760525B1; US20020078848A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der pyrotechnischen Initialzünder, und sie betrifft genauer einen elektro-pyrotechnischen Initialzünder für die Kraftfahrzeugsicherheit.
Die elektro-pyrotechnischen Initialzünder bestehen üblicherweise aus zwei von einer Umhüllung aus isolierendem Material gehaltenen, stromleitenden Stiften, deren oberen Enden miteinander über einen ohmschen Heizdraht verbunden sind, der in eine Zündpille eingeklemmt ist, welche ausgehend von einem Primärsprengstoff wie zum Beispiel Bleitrinitroresorcinat gebildet wird, und deren untere Enden mit einer Stromquelle verbunden sind. Solche Initialzünder können dazu dienen, Airbag- Schutzvorrichtungen für Kraftfahrzeuginsassen zu zünden, wie es im Patent GB-A-2 019 198 erklärt wird.
Solche elektro-pyrotechnischen Initialzünder werden häufig verwendet, um die Zündvorrichtungen von pyrotechnischen Gasgeneratoren zu bilden, die dazu bestimmt sind, Airbags für Kraftfahrzeuginsassen aufzublasen. Um diese Initialzünder vor elektrostatischen Störströmen zu schützen, und um zufällige, unerwünschte und ggf. gefährliche Zündungen zu vermeiden, wird im allgemeinen zwischen den Stiften ein Ferritkern angeordnet, wie dies zum Beispiel in den Patenten US-A-4 722 551, EP-A-0 512 682 und US-A-5 355 800 beschrieben wird. Um die Zuverlässigkeit des Zündens weiter zu verbessern, wird der ohmsche Heizdraht manchmal durch eine gedruckte Schaltung ersetzt, die einen ohmschen und heizenden Bereich aufweist, wie dies zum Beispiel in der Patentanmeldung FR-A 2 704 944 oder in der entsprechenden US-Anmeldung 5 544 585 beschrieben ist. In diesem Fall kann der Träger der gedruckten Schaltung die Form einer dünnen, parallelepipedischen Karte haben. Diese gedruckten Schaltungen haben jedoch im allgemeinen eine komplexe Topographie, die die beiden Flächen des, Trägers nutzt, wie es zum Beispiel in dem Patent EP-A-0 150 823 beschrieben ist.
In jedem Fall erhöht der systematische Rückgriff auf leitende Stifte beträchtlich die Herstellungskosten und die Herstellungskomplexität dieser elektro-pyrotechnischen Initialzünder. Außerdem erhöht die sehr häufige Verwendung von Ferritkernen die Außenabmessungen der die Stifte umgebenden Umhüllung und begünstigt nicht die Reduzierung des Gesamtvolumens der pyrotechnischen Gasgeneratoren für die Kraftfahrzeugsicherheit.
Der Fachmann sucht daher nach wie vor nach elektro-pyrotechnischen Initialzündern, die sowohl zuverlässig im Betrieb als auch einfach und wirtschaftlich herzustellen und von verringertem Volumen sind.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, genau einen solchen Initialzünder vorzuschlagen, indem die Stifte und die Ferritkerne weggelassen und deren Funktionen in eine einfache gedruckte Schaltung integriert werden, was im Gegensatz zu allem steht, was bisher getan wurde.
Die Erfindung betrifft also einen elektro-pyrotechnischen Initialzünder, der mit einem Stromkabel verbunden ist, das aus zwei Leitungsdrähten besteht, und der insbesondere aufweist:
i) eine wärmeempfindliche Ladung, die auf ein ohmsches Heizelement aufgebracht ist,
ii) eine elektrische Schaltung, die das ohmsche Element mit den Leitungsdrähten verbindet,
iii) Mittel für den elektromagnetischen Schutz der elektrischen Schaltung,
und bei dem die elektrische Schaltung und die Mittel für den elektromagnetischen Schutz in eine Schaltung von Leitungsbändern integriert sind, die an die Leitungsdrähte geschweißt und auf einem Träger einer gedruckten Schaltung ausgebildet sind, der die Form einer dünnen parallelepipedischen Karte mit zwei gegenüberliegenden, ebenen Flächen aufweist, und um den herum der Initialzünder ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das ohmsche Heizelement aus einem ohmschen Band besteht, und daß die Schaltung auf einer der Flächen des Trägers ausgebildet ist.
Der Träger der gedruckten Schaltung besteht normalerweise aus einem der isolierenden Materialien, die üblicherweise zur Herstellung solcher Träger verwendet werden.
Die Mittel für den elektromagnetischen Schutz des Initialzünders gegen Störströme können aus mindestens einer Filterdrossel bestehen, die auf den Schaltungsträger aufgebracht ist. In diesem Fall kann die Filterdrossel selbst vorzugsweise auf den Schaltungsträger aufgedruckt sein und mit der elektrischen Schaltung eine mehrlagige gedruckte Schaltung bilden.
Die Mittel für den elektromagnetischen Schutz können auch aus mindestens einem Kondensator bestehen, der auf den Schaltungsträger aufgebracht ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die elektrische Schaltung und die Mittel für den elektromagnetischen Schutz mit einer Schicht aus isolierendem Lack bedeckt.
Der Schaltungsträger, der mit einer Schicht aus isolierendem Lack bedeckt ist oder nicht, ist außerdem teilweise von einer isolierenden Umhüllung umgeben, um nur den Teil des Schaltungsträgers freizulassen, der das von der wärmeempfindlichen Ladung bedeckte ohmsche Heizelement trägt. Wenn die wärmeempfindliche Ladung nicht selbst mindestens teilweise von der Umhüllung gehalten wird, wird sie vorteilhafterweise von einer zerbrechlichen Maske geschützt. Eine Maske aus sehr dünnem Metall oder eine Maske aus Kunststoffmaterial, zum Beispiel aus durchsichtigem Kunststoffmaterial, ist gut geeignet.
Die Tatsache, daß der Schaltungsträger die Form einer dünnen parallelepipedischen Karte mit zwei ebenen, gegenüberliegenden Flächen hat, ermöglicht es, elektro-pyrotechnische Initialzünder herzustellen, bei denen auf die beiden ebenen Flächen des Schaltungsträgers je eine getrennte Schaltung mit Leitungsbändern aufgedruckt ist, die ein mit einer wärmeempfindlichen Ladung bedecktes ohmsches Heizelement und Mittel für den elektromagnetischen Schutz aufweist. So ist es möglich, einen Initialzünder aufzubauen, der für eine einzige Stromquelle zwei getrennte Zündköpfe aufweist und der besonders zuverlässig und sicher ist.
Die Erfindung betrifft auch einen elektro-pyrotechnischen Zünder, dadurch gekennzeichnet, daß ein erfindungsgemäßer Initialzünder von einer zerbrechlichen Kapsel umgeben ist, die ein körniges Zündpulver enthält.
Schließlich betrifft die Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen elektro-pyrotechnischen Initialzünders, um das Zünden eines pyrotechnischen Gasgenerators zu bewirken, der zum Aufblasen eines Airbags für Kraftfahrzeuginsassen vorgesehen ist. Der Initialzünder kann direkt verwendet werden, um die pyrotechnische Ladung des Generators zu zünden, wenn diese letztere in Form von Körnern oder Pastillen vorliegt. Er wird vorteilhafterweise mittels eines Zünders wie weiter oben beschrieben verwendet, wenn die Ladung in Form eines kompakten Blocks vorliegt.
Dadurch ermöglicht die Erfindung ausgehend von kleinen, sehr einfachen und sehr wirtschaftlich herzustellenden gedruckten Schaltungen die Herstellung von platzsparenden und sehr zuverlässigen Initialzündern oder Zündern.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 8 beschrieben.
Fig. 1 stellt in Perspektive und im teilweisen Aufriß einen Zünder dar, der ausgehend von einem erfindungsgemäßen Initialzünder gebildet wird, welcher aus Klarheitsgründen ohne Schutzmaske dargestellt ist.
Die Fig. 2, 3 und 4 stellen die aufeinanderfolgenden Schritte des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Initialzünders ausgehend von seinem Schaltungsträger dar.
Fig. 5 zeigt eine gedruckte Schaltung, bei der der elektromagnetische Schutz durch Kondensatoren gewährleistet wird.
Fig. 6 zeigt eine gedruckte Schaltung, bei der der elektromagnetische Schutz durch eine klassische Filterdrossel gewährleistet wird.
Fig. 7 zeigt eine gedruckte Schaltung, bei der der elektromagnetische Schutz durch eine Drossel gewährleistet wird, die in eine mehrlagige Schaltung gedruckt ist.
Fig. 8 ist eine Schnittansicht eines Initialzünders, der zwei getrennte Zündköpfe aufweist, deren wärmeempfindliche Ladungen teilweise von der Umhüllung gehalten werden.
In Fig. 1 ist ein Zünder 1 dargestellt, der aus einem mit einem Stromkabel 3 verbundenen Initialzünder 2 aufgebaut ist.
In den Fig. 1 und 4 kann man genauer sehen, daß der Initialzünder 2 hauptsächlich in einer zylindrischen Umhüllung 4 enthalten ist, die auf der Seite des Kabels 3 einen Sockel 5 mit einem geringfügig größeren Durchmesser aufweist.
Der Initialzünder 2 hat an seinem dem Sockel 5 entgegengesetzten Ende einen Zündkopf, der weiter unten genauer beschrieben ist, von dem aber angemerkt werden kann, daß er eine wärmeempfindliche Ladung 6 auf der Basis von Bleitrinitroresorcinat aufweist, die von einer Maske 7 aus durchsichtigem Kunststoffmaterial geschützt wird, die in Fig. 1 nicht dargestellt ist. Eine zerbrechliche Metallkapsel 8 zylindrischer Form umklammert die Umhüllung 4 und liegt auf dem Sockel 5 auf. Diese Kapsel ist an ihrem dem Sockel 5 entgegengesetzten Ende geschlossen und enthält eine pyrotechnische, gaserzeugende Ladung 9. Eine Mischung aus einem Pulver der Art Bor/Kaliumnitrat und einem Pulver auf einfacher Basis wie Nitrocellulose sind perfekt geeignet.
Der Aufbau des Initialzünders 2 wird nun anhand der Fig. 2 bis 5 genauer beschrieben. Der Initialzünder 2 wird ausgehend von einem Träger 10 einer gedruckten Schaltung aufgebaut, der die Form einer dünnen parallelepipedischen Karte mit zwei gegenüberliegenden, ebenen Flächen hat. Dieser Träger 10 besteht aus einem mit Glasfasern angereicherten Epoxyharz. Auf einer seiner Flächen sind zwei Leitungsbänder 11 und 12 aufgedruckt, die je an einem ihrer Enden an die Leitungsdrähte 13 und 14 geschweißt sind, welche das Stromkabel 3 bilden. Ein ohmsches Heizelement 15 verbindet die freien Enden der Leitungsbänder 11 und 12 miteinander. Dieses ohmsche Heizelement kann ein ohmscher Draht sein, besteht aber vorteilhafterweise aus einem ohmschen Heizband, das von einer gedruckten Unter-Schaltung 16 definiert wird, wie es im Patent US-A-5 544 585 oder in seiner Entsprechung FR-A-2 704 944 beschrieben ist, auf die sich die vorliegende Beschreibung bezieht.
Das ohmsche Heizelement 15 kann auch aus einer Diode oder aus einer Halbleiterbrücke bestehen, wie es zum Beispiel in der Patentanmeldung FR-A-2 720 493 beschrieben ist.
Zwei Kondensatoren 17 und 18 sind auf die aus den Leitungsbändern 11 und 12 und dem ohmschen Element 15 bestehende Schaltung aufgebracht und angeschlossen. Diese Kondensatoren bilden die Mittel für den elektromagnetischen Schutz der Schaltung, indem sie die Entladung von Störströmen über das Element 15 verhindern.
Diese Mittel für den elektromagnetischen Schutz könnten auch aus einer Filterdrossel 61 bestehen, die auf eine gedruckte Schaltung 61 aufgebracht und angeschlossen ist, welche sich auf einem Träger 60 befindet und aus zwei Leitungsbändern 62 und 63 besteht, die miteinander über ein ohmsches Element 64 verbunden sind, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Eine Ausführungsvariante eines solchen elektromagnetischen Schutzes ist in Fig. 7 dargestellt. Auf einen Träger 70 ist eine aus zwei miteinander über ein ohmsches Element 74 verbundenen Leitungsbändern 72 und 73 bestehende Schaltung aufgedruckt. Das Leitungsband 72 bildet um den Träger 70 herum eine Drossel 71 und stellt mit dem Band 73 eine mehrlagige Schaltung dar.
Wieder in Bezug auf Fig. 2 sieht man, daß der Bereich der Fläche des Trägers 10, auf den die Bänder 11 und 12 gedruckt sind und auf dem die Kondensatoren 17 und 18 aufliegen, von einer Schicht aus isolierendem Lack 19 bedeckt ist. Diese Schicht 19 bedeckt nicht das Ende des Trägers 10, das das ohmsche Element 15 trägt und den Zündkopf des Initialzünders bildet. Der so vorbereitete Träger 10 ist teilweise mit einer zylindrischen Umhüllung 4 aus einem haftenden Harz auf der Basis eines wärmeschmelzendem Polyamids umgeben.
Diese Umhüllung 4 läßt die Oberfläche des Trägers 10 frei, die das ohmsche Element 15 trägt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Dieses ohmsche Element 15 sowie die Unter-Schaltung 16, die zu seinem Aufbau dient, sind mit einer wärmeempfindlichen Ladung 6 bedeckt, zum Beispiel auf der Basis von Bleitrinitroresorcinat. Die Ladung 6 wird von einer Maske 7 aus durchsichtigem Kunststoffmaterial geschützt. Der Initialzünder 2 ist somit fertig und kann zur Bildung des weiter oben beschriebenen Zünders 1 dienen.
In Fig. 8 ist ein Initialzünder 82 dargestellt, der eine Ausführungsvariante des soeben beschriebenen Initialzünders 2 darstellt. Der Initialzünder 82 ist um einen Schaltungsträger 80 in Form einer dünnen parallelepipedischen Karte herum aufgebaut. Der Hauptunterschied zwischen diesem Initialzünder 82 und dem weiter oben beschriebenen Initialzünder 2 besteht darin, daß jede der beiden Flächen des Trägers 80 eine vollständige gedruckte Schaltung 87 oder 89 trägt, die an das gleiche Stromzufuhrkabel 83 angeschlossen sind. Der Träger 80 ist teilweise von einer zylindrischen Umhüllung 84 umhüllt, die einen verbreiterten Sockel 85 aufweist und die die Zündköpfe bildenden wärmeempfindlichen Ladungen 86 und 88 teilweise hält. In dieser Ausführungsform benötigt der Initialzünder keine Schutzmaske. Bei einer Stromzufuhr über das Kabel 83 werden die beiden wärmeempfindlichen Ladungen gleichzeitig gezündet, und der Initialzünder 82 hat somit eine sehr große Wirksamkeit unter normalen Betriebsbedingungen und eine sehr große Sicherheit sowohl gegenüber Störströmen aufgrund seiner integrierten Mittel für den elektromagnetischen Schutz 91, 93 oder 92, 94, als auch gegenüber möglichen Fehlzündungen aufgrund der Verdoppelung der Köpfe.

Claims

1. Elektro-pyrotechnischer Initialzünder (2), der mit einem Stromkabel (3) verbunden ist, das aus zwei Leitungsdrähten (13, 14) besteht, und der insbesondere aufweist:

i) eine wärmeempfindliche Ladung (6), die auf ein ohmsches Heizelement (15) aufgebracht ist,

ii) eine elektrische Schaltung, die das ohmsche Element (15) mit den Leitungsdrähten (13, 14) verbindet,

iii) Mittel für den elektromagnetischen Schutz der elektrischen Schaltung,

und bei dem die elektrische Schaltung und die Mittel für den elektromagnetischen Schutz in eine Schaltung von Leitungsbändern (11, 12) integriert sind, die an die Leitungsdrähte (13, 14) geschweißt und auf einem Träger einer gedruckten Schaltung (10, 60, 70, 80) ausgebildet sind, der die Form einer dünnen parallelepipedischen Karte mit zwei gegenüberliegenden, ebenen Flächen aufweist, und um den herum der Initialzünder aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß das ohmsche Heizelement aus einem ohmschen Band (16) besteht, und daß die Schaltung auf einer der Flächen ausgebildet ist.

2. Initialzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für den elektromagnetischen Schutz aus mindestens einer Filterdrossel (61) bestehen, die auf den Schaltungsträger (60) aufgebracht ist.

3. Initialzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für den elektromagnetischen Schutz aus mindestens einer Filterdrossel (71) bestehen, die auf den Schaltungsträger (70) aufgedruckt ist.

4. Initialzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für den elektromagnetischen Schutz aus mindestens einem Kondensator (17, 18) bestehen, der auf den Schaltungsträger (10) aufgebracht ist.

5. Initialzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung und die Mittel für den elektromagnetischen Schutz mit einer Schicht aus isolierendem Lack (19) bedeckt sind.

6. Initialzünder nach einem der Ansprüche 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsträger (10) teilweise von einer isolierenden Umhüllung (4) bedeckt ist.

7. Initialzünder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeempfindliche Ladung (6) von einer zerbrechlichen Maske (7) geschützt wird.

8. Initialzünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die beiden ebenen Flächen des Schaltungsträgers (80) je eine getrennte Schaltung (87, 89) aus Leitungsbändern aufgedruckt ist, die ein von einer wärmeempfindlichen Ladung (86, 88) bedecktes ohmsches Heizelement und Mittel für den elektromagnetischen Schutz (91, 93; 92, 94) aufweist.

9. Elektro-pyrotechnischer Zünder (1), dadurch gekennzeichnet, daß ein Initialzünder gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 von einer zerbrechlichen Kapsel (8) umgeben ist, die ein Zündpulver (9) enthält.

10. Verwendung eines elektro-pyrotechnischen Initialzünders nach einem der Ansprüche 1 bis 8, um das Zünden eines pyrotechnischen Gasgenerators zu bewirken, der zum Aufblasen eines Airbags für Kraftfahrzeuginsassen vorgesehen ist.