DE19956501C1 - Zündkapsel mit Sicherheitseinrichtung für ein Insassen-Rückhaltesystem - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zündkapsel mit Sicherheitseinrichtung für den Gasgenerator eines Insassen-Rückhaltesystems in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für ein aufblasbares Aufprallschutzkissen (Airbag). Erfindungsgemäß ist mindestens ein Meßfühler vorgesehen, durch welchen eine Explosion des in der Zündkapsel enthaltenen Zündstoffes zuverlässig erfaßt werden kann. Im Falle einer Fehlzündung wird durch das vom Meßfühler an eine Auswerteschaltung gesendete Signal eine Sicherheitseinrichtung aktiviert, welche die Detonation der Treibladung des Gasgenerators verhindert, die freigesetzte Gasmenge reduziert oder aber die Gasmenge in unschädlicher Weise aus dem Gasgenerator in die Umgebung ableitet. Somit wird wirkungsvoll verhindert, daß dem Fahrer des Kraftfahrzeugs bei einer Fehlzündung durch den Airbag die Sicht genommen wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrisch aktivier­ bare Zündkapsel für ein Insassen-Rückhaltesystem in einem Kraftfahrzeug.

Ein derartiges Rückhaltesystem kann z. B. als aufblasbares Auf­ prallschutzkissen (Airbag), Gurtstraffer oder dergleichen ausgebildet sein. Diese Sicherheitssysteme arbeiten jeweils mit einer elektrisch aktivierbaren Zündkapsel(Initialzünder). Im Falle eines Aufpralls des Kraftfahrzeugs wird der Zünd­ kapsel mittels einer von einem Aufprallsensor angesteuerten elektrischen Schaltung ein Auslösestrom zugeführt, welcher den Widerstandsdraht des Zündelements erhitzt, wodurch der diesen Draht umgebende Zündstoff zur Explosion gebracht wird. Durch die Explosion des Zündstoffes wird eine Treibladung gezündet, welche sodann die zur Betätigung des Insassen-Rückhaltesystems erforderliche Gasmenge freisetzt, wodurch also z. B. das Auf­ prallschutzkissen in kürzester Zeit aufgeblasen oder ein Tur­ binenrad in Rotation versetzt wird, welches den Sicherheits­ gurt spannt. Eine Zündkapsel der eingangs genannten Art ist z. B. in der DE 197 33 353 C1 beschrieben.

Damit ein Insassen-Rückhaltesystem im Notfall seine Aufgabe erfüllen kann, muß es in regelmäßigen Zeitabständen auf seine Funktionstüchtigkeit hin überprüft werden. In diesem Zusammen­ hang ist aus der DE 198 14 589 A1 bekannt, die beiden Zulei­ tungen der Zündkapsel mit einem Prüfgerät zu verbinden, wel­ ches ein elektrisches Prüfsignal erzeugt. Dieses Prüfsignal entspricht dem Auslösesignal, ist jedoch von so geringer Amp­ litude, daß sich eine zum Zünden ausreichende Spannung nicht aufbauen kann. Anhand der Größe und Verzögerung des von der Zündkapsel rückgekoppelten Antwortsignals kann das Prüfgerät feststellen, ob die Zündfähigkeit gegeben ist oder nicht.

Gleichwohl kommt es gerade bei etwas älteren Kraftfahrzeugen immer wieder vor, daß Airbags, Gurtstraffer oder dergleichen ausgelöst werden, ohne daß sich ein Aufprall ereignet hat. Diese Fehlauslösungen haben oftmals fatale Folgen, beispiels­ weise wenn der Airbag Insassen verletzt oder dem Fahrer bei hoher Geschwindigkeit die Sicht genommen wird. Nachdem bei einem unbeabsichtigten Auslösen des Airbags aufgrund tech­ nischer Fehler keine Crash-Situation vorliegt und somit auf den Airbag keine Krafteinwirkung durch den nach vorne ge­ schleuderten Oberkörper des Fahrers erfolgt, muß der Airbag das eingeströmte Treibgas allein durch sein Eigengewicht über die Gasabströmöffnungen verdrängen. Deshalb dauert die Sicht­ behinderung für den Fahrer mehrere Sekunden, bis der Airbag in sich zusammengefallen ist. Bei Verwendung sog. Mehrstufengas­ generatoren wird diese Zeitspanne noch erheblich verlängert. Eine mögliche Ursache für die Fehlauslösung von Insassen- Rückhaltesystemen kann z. B. sein, daß der Widerstandsdraht des Zündelements im Laufe der Zeit korrodiert, wobei sich sein Querschnitt an einer Stelle deutlich verringert. Der ohmsche Widerstand an einer solchen Engstelle wird dann unter Umstän­ den so groß, daß das Prüfsignal der soeben erörterten Prüf­ schaltung den Widerstandsdraht lokal zum Glühen bringt und so die Explosion des Zündstoffs herbeiführt. Im Falle eines Bruches des Widerstandsdrahtes infolge von Erschütterungen kann das Prüfsignal zwischen den Bruchenden zu einem elektri­ schen Überschlag führen, was ebenfalls eine Explosion des Zündstoffes zur Folge hat. Eine weitere Ursache für Fehl­ auslösungen von Insassen-Rückhaltesystemen können elektrosta­ tische Aufladungen im Kraftfahrzeug sein, welche ebenfalls zu einer ungewollten Explosion des in der Zündkapsel enthaltenen Zündstoffs führen können.

Zur Lösung des angesprochenen Problems wird in der DE 198 01 777 A1 ein Airbag aus transparentem Material vorgeschlagen. Der durchsichtige Airbag ermöglicht dem Fahrer im Falle einer Fehlauslösung eine weitgehend freie Sicht nach vorne, so daß er das Fahrzeug noch sicher zum Stehen bringen kann. Die Nach­ teile dieses Standes der Technik sind allerdings darin zu sehen, daß der Fahrer durch den sich auch bei einer Fehlaus­ lösung explosionsartig aufblähenden Airbag erschreckt wird, was ebenfalls zu einem Unfall führen kann, und die gesamte, aus Gasgenerator, Airbag, Lenkrad- bzw. Armaturenabdeckung bestehende Sicherheitseinrichtung erneuert werden muß. Darüber hinaus kann natürlich auch die transparente Ausführungsform nicht verhindern, daß bei einer Fehlauslösung der Beifahrer zu Schaden kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zündkapsel des Gasgenerators für ein Insassen-Rückhaltesystem, insbesondere für ein aufblasbares Aufprallschutzkissen, derart auszugestal­ ten, daß es im Falle einer Fehlzündung zu keiner aktiven Be­ tätigung des Insassen-Rückhaltesystems kommt, daß mit anderen Worten der Airbag nicht aufgeblasen oder der Sicherheitsgurt nicht gestrafft wird.

Diese Aufgabe wird durch die Zündkapsel mit den im Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die Zündkapsel mit mindestens einem Meßfühler auszustatten, durch welchen die Explosion des in der Zündkapsel enthaltenen Zündstoffes zuver­ lässig registriert werden kann. Das vom Meßfühler im Falle einer Explosion abgegebene Signal wird einer Auswerteschaltung zugeführt; diese ist mit dem Aufprallsensor des Insassen-Rück­ haltesystems verbunden. Im Falle einer Fahrzeugkollision emp­ fängt die Auswerteschaltung vom Aufprallsensor ein Stoppsig­ nal, aufgrund dessen sie in ihrer Funktion blockiert wird. Gleichzeitig wird in an sich bekannter Weise dem Zünddraht der Zündkapsel ein Stromimpuls zugeführt, der den Zünddraht zum Glühen oder Schmelzen bringt und so die Explosion des den Zünddraht umgebenden Zündstoffes herbeiführt. Im Falle einer Fehlzündung bleibt das vom Aufprallsensor gesendete Stoppsig­ nal aus. Die Auswerteschaltung empfängt lediglich vom Meßfüh­ ler die Meldung, daß eine Explosion des Zündstoffes erfolgt ist. Aufgrund dessen gibt sie ein Auslösesignal an eine Sicherheitseinrichtung ab, welche die Detonation der Treibla­ dung im Gasgenerator entweder unterbindet oder aber das durch die Detonation der Treibladung freigesetzte Gas in unschädli­ cher Weise ableitet, ohne daß z. B. der Airbag aufgeblasen oder der Sicherheitsgurt gestrafft wird.

Die Verwendung von Meßfühlern in Insassen-Rückhaltesystemen von Kraftfahrzeugen ist an sich bereits bekannt. So wird in der DE 197 43 304 A1 ein Verfahren zum Steuern des Aufblasens eines Airbags beschrieben, bei welchem ein Gasgenerator auf ein Zündsignal hin aktiviert wird und bei welchem die Tempera­ tur des Gasgenerators und/oder der Gasdruck gemessen werden und der Aufblasvorgang derart erfolgt, daß ein Solldruckver­ lauf im Airbag erzielt wird. Als Meßfühler für die im Gasgene­ rator herrschende Temperatur kann dabei der Widerstand einer Zündpille verwendet werden.

In der älteren, nachveröffentlichten DE 199 28 691 A1 ist ein Airbagsystem offenbart, bei welchem die Detonation der Treib­ ladung des Gasgenerators mittels Sensoren überwacht wird. Bleibt im Falle einer vom Aufprallsensor gemeldeten Fahrzeug­ kollision das Signal dieser Sensoren infolge einer Fehlfunk­ tion des Gasgenerators aus, wird ein Programmschaltwerk akti­ viert, auf dessen Signal hin eine Reservezündpille gezündet wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert:

Die Figur zeigt schematisch einen Schnitt durch die erfin­ dungsgemäße Zündkapsel 1 sowie in Form eines Blockschaltbildes die zugehörigen elektronischen Komponenten. Die Zündkapsel 1 verfügt über ein Gehäuse 2, dessen Oberseite durch Einkerbun­ gen veranschaulichte Sollbruchstellen aufweist. Im oberen Teil des Gehäuses 2 befindet sich der für die sog. Initialzündung des zugehörigen Gasgenerators erforderliche Zündstoff 3. Bei dem Gasgenerator kann es sich in an sich bekannter Weise auch um einen Mehrstufengenerator oder einen sog. Hybridgenerator handeln, bei welchem neben der eigentlichen Treibladung noch ein in einem Behältnis vorgespanntes Gas vorhanden ist. Das Gehäuse 2 der Zündkapsel 1 ist an seiner Unterseite durch einen Isolierkörper 7 abgeschlossen, der zugleich als Halte­ rung für die in das Gehäuse ragenden Kontaktstifte 4, 5 dient. Die Kontaktstifte 4, 5 sind an ihrem im Gehäuse befindlichen Ende durch einen Zünddraht 6, der den Zündstoff 3 durchsetzt, elektrisch leitend miteinander verbunden. Der Isolierkörper 7 ist in einer bevorzugten Ausführungsform aus einem transparen­ ten Material gefertigt, beispielsweise aus Glas.

Das Gehäuse 2 der Zündkapsel 1 ist in dem hier gezeigten Aus­ führungsbeispiel von einem ringförmig gestalteten Meßfühler 8 umgeben. Bei einer solchen Anordnung des Meßfühlers 8 wird dieser zweckmäßigerweise als Dehnungsmeßstreifen, piezoelek­ trischer Wandler oder als Thermoelement ausgebildet. Im Falle einer gewollten oder ungewollten Explosion des Zündstoffes 3 registriert ein solcher Meßfühler zuverlässig die durch die Explosion hervorgerufene Ausdehnung des Gehäuses oder dessen Erwärmung. Ebenso kann der Meßfühler 8 ein Drucksensor oder Mikrophon sein oder bei entsprechender Plazierung in der Nähe der Sollbruchstellen den durch die Explosion freigesetzten Lichtblitz erfassen. In diesem Falle würde der Meßfühler z. B. als Photoelement ausgebildet sein, welches einen Stromimpuls an die Auswerteschaltung 10 sendet, oder es könnte einen Lichtleiter umfassen, der den Lichtblitz unmittelbar an die entsprechend ausgestaltete Auswerteschaltung 10 weiterleitet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Meßfühler 8 an der Unterseite des Isolierkörpers 7 befestigt oder in den Isolierkörper 7 eingebettet. Ist der Isolierkörper 7 aus transparentem Material wie z. B. Glas gefertigt, dann lassen sich bevorzugt Meßfühler verwenden, die nach optischen Prin­ zipien arbeiten. In jedem der möglichen Ausführungsbeispiele ist vorgesehen, den Meßfühler 8 über eine geeignete erste Signalleitung 9 mit der Auswerteschaltung 10 zu verbinden.

Die Auswerteschaltung 10 liefert aufgrund des vom Meßfühler 8 her rührenden Explosionssignals über eine zweite Signalleitung 13 ein vorzugsweise elektrisches Auslösesignal an die Sicher­ heitseinrichtung 11. Diese Sicherheitseinrichtung 11 kann bei­ spielsweise ein Absperrelement, das eine im Gehäuse des Gasge­ nerators befindliche Notablaßöffnung verschließt, entriegeln, so daß das Absperrelement durch den Gasdruck der detonierenden Treibladung aufgestoßen wird und das Gas nahezu ungehindert nach außen entweichen läßt, ohne daß der Airbag aufgeblasen oder das Turbinenrad eines Gurtstraffers in Rotation versetzt wird. Die Sicherheitseinrichtung 11 kann auch so beschaffen sein, daß sie im Falle einer Fehlzündung ein flüssiges, schaum-, gas- oder pulverförmiges Löschmittel in den Gas­ generator einspritzt, durch welches die Treibladung befeuchtet, "erstickt" oder chemisch derart verändert wird, daß sie trotz der Explosion des Zündstoffes 3 der Zündkapsel 1 nicht detonieren kann oder aber nur vergleichsweise wenig Gas freisetzt.

Der Meßfühler 8 gibt sein Explosionssignal an die Auswerte­ schaltung 10 ab, unabhängig davon, ob es sich um eine gewollte oder eine ungewollte Explosion, d. h. um eine Fehlzündung han­ delt. Entscheidend für die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Zündkapsel ist, ob die Auswerteschaltung 10 vom Aufprallsensor 12 eine Fahrzeugkollision gemeldet bekommt oder nicht. Bleibt die entsprechende Meldung aus, liegt zweifelsfrei eine Fehl­ zündung vor und das System arbeitet in der soeben geschilder­ ten Art und Weise. Meldet der Aufprallsensor 12 jedoch eine Fahrzeugkollision, wird mit an sich bekannten Mitteln der Zündstoff 3 in der Zündkapsel 1 zur Explosion gebracht. Gleichzeitig sendet der Aufprallsensor 12 über die dritte Sig­ nalleitung 14 ein Stoppsignal an die Auswerteschaltung 10. Diese wird hierdurch in ihrer Funktion blockiert und gibt somit kein Auslösesignal an die Sicherheitseinrichtung 11 ab. Die Notablaßöffung im Gehäuse des Gasgenerators bleibt demnach verschlossen bzw. es erfolgt keine Einspritzung eines Lösch­ mittels in das Innere des Gasgenerators. Das Fahrzeuginsassen- Rückhaltesystem arbeitet mit anderen Worten in der bei einer Kollision tatsächlich erwünschten Art und Weise: Der Airbag wird aufgeblasen bzw. der Sicherheitsgurt gestrafft.

Claims (25)

1. Elektrisch aktivierbare Zündkapsel für den Gasgenerator eines Insassen-Rückhaltesystems in einem Kraftfahrzeug, insbesondere für ein aufblasbares Aufprallschutzkissen, mit einem Gehäuse, welches zumindest teilweise mit einem Zündstoff gefüllt ist, und mit zwei in das Gehäuse ragenden Kontaktstiften, deren Enden im Gehäuse mit einem Zünddraht elektrisch leitend verbunden sind, und wobei der Zünddraht den Zündstoff durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Meßfühler (8), mindestens eine Auswerte­ schaltung (10) und mindestens eine Sicherheitseinrichtung (11) vorgesehen sind, wobei der mindestens eine Meßfühler (8) bezüglich des Gehäuses (2) der Zündkapsel (1) so ange­ ordnet ist, daß er die Explosion des Zündstoffes (3) er­ faßt, wobei der mindestens eine Meßfühler (8) mit der min­ destens einen Auswerteschaltung (10) verbunden ist, die so beschaffen ist, daß sie infolge des ihr vom Meßfühler (8) zugeführten Explosionssignals ein Auslösesignal an die min­ destens eine Sicherheitseinrichtung (11) abgibt, aufgrund dessen die mindestens eine Sicherheitseinrichtung (11) im Falle einer Fehlzündung der Zündkapsel (1) eine Detonation der Treibladung des Gasgenerators verhindert, die durch die Detonation der Treibladung freigesetzte Gasmenge reduziert oder die freigesetzte Gasmenge in unschädlicher Weise ab­ leitet.

2. Zündkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (8) vom Gehäuse (2) der Zündkap­ sel (1) geringfügig beabstandet ist.

3. Zündkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (8) am Gehäuse (2) der Zündkapsel (1) angeordnet ist.

4. Zündkapsel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (8) am Gehäuse (2) der Zündkapsel (1) befestigt ist.

5. Zündkapsel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (8) in die Wand des Gehäuses (2) der Zündkapsel (1) integriert ist.

6. Zündkapsel nach Anspruch 3, bei welcher das Gehäuse (2) durch einen Isolationskörper (7) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (8) am Isolationskörper (7) befestigt ist.

7. Zündkapsel nach Anspruch 3, bei welcher das Gehäuse (2) durch einen Isolationskörper (7) verschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (8) in den Isolationskörper (7) eingebettet ist.

8. Zündkapsel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationskörper (7) aus transparentem Material besteht.

9. Zündkapsel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationskörper (7) aus Glas besteht.

10. Zündkapsel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (8) im Gehäuse (2) der Zünd­ kapsel (1) angeordnet ist.

11. Zündkapsel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (8) in den Zündstoff (3) der Zündkapsel (1) ragt.

12. Zündkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator ein Mehrstufengasgenerator ist.

13. Zündkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasgenerator ein Hybridgasgenerator ist.

14. Zündkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (8) die Explosion des Zünd­ stoffes (3) der Zündkapsel (1) auf mechanischem, optischem, akustischem, thermischem, elektrischem oder chemischem Wege erfaßt.

15. Zündkapsel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (8) ein Thermoelement, ein Drucksensor, ein Mikrophon, ein Dehnungsmeßstreifen oder ein piezo-elektrischer Wandler ist.

16. Zündkapsel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (8) ein Photoelement, ein Photowiderstand oder ein Lichtleiter ist.

17. Zündkapsel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (8) ein Widerstandsdraht ist.

18. Zündkapsel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Meßfühler (8) ein Rauchgassensor ist.

19. Zündkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Meßfühler (8) vorgesehen sind, die nach gleichen oder unterschiedlichen physikalischen oder chemischen Prinzipien arbeiten.

20. Zündkapsel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens einen Auswerteschaltung (10) vom Aufprallsensor (12) im Falle einer Fahrzeug­ kollision ein Stoppsignal zugeführt wird, aufgrund dessen sie kein Auslösesignal an die mindestens eine Sicherheits­ einrichtung (11) abgibt.

21. Zündkapsel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Sicherheitsein­ richtung (11) Ventilmittel umfaßt, durch die im Falle einer Fehlzündung der Zündkapsel (1) das von der Treibladung des Gasgenerators erzeugte Gas aus dem Gehäuse des Gasgene­ rators abgeleitet wird.

22. Zündkapsel nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Sicherheitseinrich­ tung (11) Löschmittel umfaßt, aufgrund derer die Detonation der Treibladung des Gasgenerators verhindert oder die hier­ bei freigesetzte Gasmenge reduziert wird.

23. Zündkapsel nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einspritzvorrichtung für das Löschmittel in das Ge­ häuse des Gasgenerators vorgesehen ist.

24. Zündkapsel nach Anspruch 23, daß das Löschmittel eine Detonation der Treibladung auf chemischem oder physika­ lischem Wege verhindert oder die bei der Detonation frei­ gesetzte Gasmenge reduziert.

25. Zündkapsel nach Anspruch 23, daß das Löschmittel flüssig, schaum- oder gasförmig ist oder aus einem pulverisierten, festen Material besteht.