DE10204147A1

DE10204147A1 - Induktiv aktivierbare Treibladungskartusche für eine nadellose Injektionsvorrichtung mit pyrotechnischem Antrieb

Info

Publication number: DE10204147A1
Application number: DE10204147A
Authority: DE
Inventors: Guenter Duerschinger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-02-01
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2003-08-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine induktiv aktivierbare Treibladungskartusche für eine nadellose Injektionsvorrichtung mit pyrotechnischem Antrieb, bei welcher die für die Zündung des Zündmittels erforderliche elektrische Energie mittels magnetischer Wechselfelder von außen induktiv in die Treibladungskartusche eingekoppelt wird. Der in der Treibladungskartusche befindliche Sekundärstromkreis wird durch einen in sich geschlossenen Widerstandsdraht gebildet, der auf einem Trägerplättchen aus isolierendem oder schlecht leitendem Material aufgebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine induktiv aktivierbare Treibladungskartusche für eine nadellose Injektionsvorrichtung mit pyrotechnischem Antrieb.

Aus der DE 100 29 325 A1 ist eine Treibladungskartusche für eine nadellose Injektionsvorrichtung mit pyrotechnischem Antrieb bekannt, mit einer elektrisch ansteuerbar ausgebildeten Anzündvorrichtung, die z. B. aus einer Glühwendel bestehen kann, die in den Bereich der Treibladung hineinreicht. Die Anschlusskontakte der Anzündvorrichtung sind an der rückwärtigen Seite des Verschlusselementes herausgeführt.

Aus der DE 199 61 134 C1 ist eine induktiv aktivierbare Zündkapsel bekannt, die für die Zündung der Treibgasladung in Gasgeneratoren für Insassen-Rückhaltesysteme dient.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die elektrisch aktivierbare Treibladungskartusche der eingangs erwähnten Art dahingehend weiterzubilden, dass Fehlzündungen infolge gebrochener oder korrodierter Widerstandsdrähte oder Anschlusskontakte zuverlässig vermieden werden.

Diese Aufgabe wird durch die induktiv aktivierbare Treibladungskartusche mit den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die für die Zündung des Treibmittels erforderliche Heizleistung auf induktivem Wege in die Treibladungskartusche einzukoppeln.

Infolgedessen sind keine elektrischen Zuleitungen notwendig, welche das Gehäuse der Treibladungskartusche durchsetzen. Durch das Fehlen dieser Zuleitungen kann man das Gehäuse der Treibladungskartusche hermetisch verschließen. Hierdurch ist gewährleistet, dass keine Feuchtigkeit an den Widerstandsdraht und das Treibmittel gelangen kann. Der Widerstandsdraht ist also vor Korrosion geschützt und das Zündmittel bleibt auch unter ungünstigen Klimaverhältnissen trocken und damit zündfähig. Überdies ist der Widerstandsdraht weitgehend vor Temperaturschwankungen geschützt, welche ansonsten über die elektrischen Zuleitungen in das Gehäuse der Treibladungskartusche weitergeleitet werden. Demzufolge ist gewährleistet, dass der Widerstandsdraht praktisch nicht altert oder brüchig wird.

Die neuartige, induktiv aktivierbare Treibladungskartusche wird mit Wechselstrom betrieben. In der Treibladuagskartusche befindet sich neben der Treibladung lediglich der Sekundärstromkreis, welcher mit einer handelsüblichen Batterie (Gleichstrom) nicht gezündet werden kann. Der hierfür erforderliche Primärstromkreis sowie die zugehörige Auslöseschaltung einschließlich Spannungsumwandler sind fester Bestandteil der nadellosen Injektionsvorrichtung, so dass ein unerlaubter Missbrauch mit der losen, pyrotechnischen Treibladungskartusche nahezu ausgeschlossen ist.

Die Erfindung wird in folgendem anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Treibladungskartusche 1 sowie in Form eines Blockschaltbildes die zugehörige Auslöseschaltung 12 einschließlich Spannungsumwandler. Die Treibladungskartusche 1 verfügt über ein topfförmiges Gehäuse 2, das zumindest teilweise mit einem Treibmittel 4 gefüllt ist. Die dem Kolben oder Treibspiegel zugewandte Oberseite der Treibladungskartusche 1 ist als Berstscheibe 3 ausgebildet oder weist Sollbruchstellen auf, so dass sichergestellt ist, dass im Bedarfsfall die Explosionsgase rasch und zuverlässig auf die Kolbenfläche oder den Treibspiegel wirken. Das Gehäuse 2 ist an seiner Unterseite durch einen Verschlusskörper 5 hermetisch verschlossen. Im Inneren des Gehäuses 2 befindet sich ein in sich geschlossener Widerstandsdraht 8, der das Treibmittel 4 durchsetzt und der einen Sekundärstromkreis 6 bildet. Der Widerstandsdraht 8 ist auf einem Trägerplättchen 15 aus isolierendem oder schlecht leitendem Material aufgebracht. Elektrische Zuleitungen, die von außen in die Treibladungskartusche geführt sind und somit Ursache von Fehlzündungen sein können (Feuchtigkeit) sind somit nicht vorhanden. Außerhalb des Gehäuses 2 ist ein Kern aus magnetischem oder magnetisierbarem Material, im folgendem Magnetkern 11 genannt, angeordnet, welcher von einer Primärwicklung 10 umgeben ist. Der von der Primärwicklung 10 in Verbindung mit dem Magnetkern 11 erzeugte Magnetfluss ist durch einen Pfeil veranschaulicht, welcher den Verschlusskörper 5 der Treibladungskartusche 1 und den im Gehäuse 2 befindlichen, in sich geschlossenen Widerstandsdraht 8 durchsetzt. Die Windungszahl der Primärwicklung 10 ist so bemessen, dass im Sekundärstromkreis ein ausreichend starker Strom induziert wird, der den Widerstandsdraht 8 zuverlässig zum Glühen oder Schmelzen bringt und so die Explosion des Treibmittels 4 herbeiführt. Die Primärwicklung 10 bildet zusammen mit einer Auslöseschaltung 12 einen Primärstromkreis 9. Zur Durchführung einer Injektion erhält die Auslöseschaltung 12 ein Signal, aufgrund dessen sie eine hinreichend große Wechselspannung erzeugt. Die Wechselspannung kann z. B. sinusförmig oder rechteckig sein. Entscheidend für das Funktionieren der Treibladungskartusche ist lediglich, dass infolge dieser Wechselspannung auf der Sekundärseite ein Wechselstrom induziert wird, der den Widerstandsdraht 8 ausreichend erhitzt. Die neuartige Treibladungskartusche funktioniert also nach dem Prinzip eines Transformators. Der im Sekundärstromkreis induzierte Strom wird durch das Verhältnis der Windungszahlen von Primärwicklung zu Sekundärwicklung bestimmt. Wie beim sogenannten Induktionsofen lassen sich somit auf einfache Weise im Sekundärstromkreis sehr hohe Ströme erzeugen.

In Fig. 2 ist eine Treibladungskartusche gemäß Fig. 1 durch ein Gehäuseteil zur Aufnahme des Kolbens oder Treibspiegels einseitig verlängert. Das Gehäuse kann im Fließpressverfahren oder als Kunststoffspritzgussteil mittels Mehrfach-Spritzwerkzeug in großen Stückzahlen kostengünstig hergestellt werden.

In Fig. 3a ist perspektivisch dargestellt wie sich der als geschlossene Leiterschleife ausgebildete Widerstandsdraht 8 sicher in der erfindungsgemäßen Treibladungskartusche 1 unterbringen lässt. Zu diesem Zweck ist der Widerstandsdraht 8 erfindungsgemäß auf einem Trägerplättchen 15 aus isolierendem oder schlecht leitendem Material fixiert. Der Pfeil verdeutlicht auch hier, wie der Sekundärstromkreis vom magnetischen Wechselfeld des Primärstromkreises zum Zwecke der induktiven Energieeinkopplung durchsetzt wird. Vorteilhaft ist es, wenn der Draht, wie in Fig. 3b im Schnitt dargestellt, in eine Nut 16 des Trägerplättchens 15 eingelegt ist. Mit Bezugszeichen 4 ist wiederum das Treibmittel bezeichnet.

In der Fig. 4 ist ein Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen, induktiv aktivierbaren Treibladungskartusche 1 skizziert. Die Treibladungskartusche 1 weist wiederum ein Gehäuse 2 auf, welches durch einen Verschlusskörper 5 hermetisch verschlossen ist. Der Verschlusskörper 5 übernimmt nunmehr die Rolle des Trägerplättchens 15 und ist wie dieses aus einem isolierendem oder schlecht leitendem Material gefertigt. In dem Verschlusskörper 5 ist eine in sich geschlossene Nut 16 eingebracht, die mit einer Metallschicht 17 gefüllt ist. Die Metallschicht 17 übernimmt die Rolle des bislang verwendeten, in sich geschlossenen Widerstandsdrahtes 8. Somit entsteht, ähnlich wie bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 bis 3, eine aus genau einer Windung bestehende Sekundärwicklung, und die für die Zündung benötigte Heizleistung wird wiederum auf induktivem Wege in die Treibladungskartusche 1 eingekoppelt.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die erfindungsgemäße Treibladungskartusche 1 nicht durch einen gesonderten Verschlusskörper 5 verschlossen, sondern weist ein bereits geschlossenes, beispielsweise verschweißtes Gehäuse 2 auf, in welchem sich das Treibmittel 4 befindet. Im Inneren des Gehäuses 2 der Treibladungskartusche 1 ist ein vom Treibmittel 4 umgebenes Trägerplättchen 15 aus isolierendem oder schlecht leitendem Material untergebracht, das eine ringförmige Nut 16 aufweist, in welche mindestens eine Metallschicht 17 eingebracht ist. Der vertikale Pfeil verdeutlicht wiederum den magnetischen Fluss, den die mindestens eine, hier allerdings nicht mehr dargestellte Primärwicklung im Bedarfsfall erzeugt. Dieser magnetische Fluss induziert im Sekundärstromkreis einen Wechselstrom, durch den die Metallschicht 17 aufgeheizt wird und so das Treibmittel 4 zur Explosion bringt.

In den Fig. 6a bis 6e schließlich sind jeweils als Schnitt fünf Möglichkeiten skizziert, wie sich der in sich geschlossene Widerstandsdraht 8 gemäß den Fig. 1 bis 3 alternativ realisieren lässt. Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 6a ist in ein Trägerplättchen 15 aus isolierendem oder schlecht leitendem Material wiederum eine in sich geschlossene Nut eingearbeitet, welche mit mindestens einer Metallschicht 17 verfüllt ist. Dies entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5. In der Ausführungsform nach Fig. 6b umschließt die mindestens eine Metallschicht das Trägerplättchen 15 auf dessen Außenrand wie ein Radreifen. Fig. 6c zeigt eine Alternative, bei der mindestens eine Metallschicht 17 unmittelbar auf die Oberfläche des Trägerplättchens 15 aufgebracht ist. Für diesen Fertigungsschritt kommen verschiedene Verfahren in Betracht, beispielsweise Aufdampfen unter Zuhilfenahme entsprechender Masken oder aber ein großflächiges Beschichten mit anschließendem Herausätzen der gewünschten Leiterstruktur. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6d wurde das Trägerplättchen 15 zunächst vollständig mit mindestens einer Metallschicht 17 überzogen und sodann mit einem Loch versehen, so dass nur noch eine ringförmige, in sich geschlossene Leiterstruktur übrig bleibt. Schließlich zeigt Fig. 6e eine besonders bevorzugte Variante, bei welcher ein Ringkern 18 aus isolierendem oder schlecht leitendem Material die Rolle des bisherigen Trägerplättchens 15 übernimmt. Der Ringkern 18 ist mit mindestens einer Metallschicht 17 überzogen, so dass auch hier eine in sich geschlossene Leiterstruktur erhalten wird, welche den für die induktiv aktivierbare Treibladungskartusche erforderlichen Sekundärstromkreis bildet.

Claims

1. Induktiv aktivierbare Treibladungskartusche für eine nadellose Injektionsvorrichtung mit pyrotechnischem Antrieb, mit einem topfförmigen Gehäuse (2), welches zumindest teilweise mit einem Treibmittel (4) gefüllt ist, wobei außerhalb des Gehäuses (2) mindestens ein Primärstromkreis (9) mit mindestens einer Primärwicklung (10) angeordnet ist die im Bedarfsfall mit einem Auslösestrom versorgt wird, wobei innerhalb des Gehäuses (2) mindestens ein Sekundärstromkreis (6) vorgesehen ist, der mindestens eine Sekundärwicklung umfasst, welche mit der mindestens einen Primärwicklung (10) induktiv verkoppelt ist, und wobei die mindestens eine Sekundärwicklung durch einen ringförmig geschlossenen Widerstandsdraht (8) gebildet wird, der auf einem Trägerplättchen (15) aus isolierendem oder schlecht leitendem Material angeordnet ist.

2. Induktiv aktivierbare Treibladungskartusche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerplättchen (15) aus Glas, Keramik oder Kunststoff besteht.

3. Induktiv aktivierbare Treibladungskartusche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerplättchen (15) durch den Verschlusskörper (5) des Gehäuses (2) der Treibladungskartusche (1) gebildet wird.

4. Induktiv aktivierbare Treibladungskartusche nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung (10) Über einen Magnetkern (11) verfügt.

5. Induktiv aktivierbare Treibladungskartusche nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmig geschlossene Widerstandsdraht (8) durch mindestens eine Metallschicht (17) gebildet wird, welche auf dem Trägerplättchen (15) aufgebracht ist.

6. Induktiv aktivierbare Treibladungskartusche nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmig geschlossene Widerstandsdraht (8) durch mindestens eine Metallschicht (17) gebildet wird, welche in eine Nut (16) des Trägerplättchens (15) eingebettet ist.

7. Induktiv aktivierbare Treibladungskartusche nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerplättchen (15) in Form eines Ringkerns (18) ausgebildet ist, welcher von der mindestens einen Metallschicht (17) überzogen ist.

8. Induktiv aktivierbare Treibladungskartusche nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslösestrom ein sinusförmiger oder rechteckförmiger Wechselstrom ist.