DE60019995T2

DE60019995T2 - Strammvorrichtung mit Verbindung zur Erdung des Zündergehaüses

Info

Publication number: DE60019995T2
Application number: DE60019995T
Authority: DE
Inventors: Andrew Downie; Stuard Bland; Bryan Haltwhistle Thirlwell; James Wigton Patrickson
Original assignee: Joyson Safety Systems Inc
Current assignee: Joyson Safety Systems Inc
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2020-03-02
Also published as: EP1035400A2; US20010008338A1; US6286865B2; US6412817B2; EP1035400A3; DE60019995D1; EP1035400B1; US20010009330A1; GB9905188D0; US6283506B2; US6234524B1; GB2347485A; US20010006290A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strammvorrichtung für eine Fahrzeuginsassen-Sicherheitsrückhalteeinrichtung, insbesondere für einen Sicherheitsgurt.
Strammvorrichtungen werden verwendet, um zu Beginn einer Aufprallsituation die Gurtlose eines Rückhalteeinrichtungssicherheitsgurts rapide einzuziehen, um den Insassen sicherer gegen Vorwärtsbewegung und mögliche Verletzung durch Kollidieren mit Innenteilen des Fahrzeugs zurückzuhalten. Außerdem zielt der Strammvorrichtungsbetrieb darauf ab, den Insassen in die richtige Sitzposition oder zumindest in Richtung auf diese zu ziehen, um die Wirkung einer zweiten Rückhalteeinrichtung, wie z.B. eines Airbags, zu maximieren.
Ein moderner Sicherheitsgurt ist als Dreipunkt-Rückhalteeinrichtung bekannt, da er an drei um den Insassen herum angeordneten Punkten am Fahrzeug befestigt ist, so dass er einen diagonalen Rumpfabschnitt und einen horizontalen Beckenteil zum Zurückhalten des Insassen auf dem Sitz bereitstellt. Der Gurt ist über einen gefederten Aufroller, der zum Spannen des Gurtes tendiert, und ein Schloss zum schnellen Lösen des Gurtes am Fahrzeug angebracht.
Strammvorrichtungen befinden sich meist am Aufroller- oder am Schlossende des Sicherheitsgurtes. Sie sind zum Speichern von Energie ausgelegt, die, wenn sie freigesetzt wird, den Strammvorrichtungsvorgang bewirkt. Diese Energie kann mechanische Energie in der Form einer zusammengepressten Feder sein, modernere Strammvorrichtungen werden aber pyrotechnisch betätigt; sie umfassen eine geschlossene Röhre, die ein Gasentwicklungsmittel enthält, das sich rasch ausdehnt, um die Energie zum Bewirken des Strammvorrichtungsvorgangs freizusetzen. Das Gasentwicklungsmittel wird elektrisch über Anschlussstifte, die aus der Strammvorrichtungsröhre vorstehen und mit einem Zwischenzündermaterial verbunden sind, entzündet.
Die Druckschrift US5763814 des Stands der Technik beschreibt eine Erfindung, die sich auf einen elektrischen Strammvorrichtungsinitiator bezieht, bei dem zwei elektrisch leitende Stifte bei der Einführung in einen Kopf eine Dichtung bilden. Ein elektrisches Signal durch eine Brückendrahtverbindung zwischen den Stiften bewirkt, dass die Vorrichtung durch Wärmeentwicklung zündet, was eine Zündladung entzündet, die wiederum ein festes Gasentwicklungsmittel entzündet.
Ein Problem bei pyrotechnisch betätigten Strammvorrichtungen ist, dass unerwünschte elektrische Ladungen versehentliche Zündungen der Strammvorrichtung erzeugen können. Beispielsweise kann es innerhalb der Baugruppe der Strammvorrichtung zu einer statischen Aufladung kommen. Wenn die Einheit über oder durch ein statisches Feld passiert, liegt eine niedrige Spannung an dem empfindlichen Zündermaterial an. Diese niedrige Spannung zersetzt mit der Zeit die Schutzschicht auf dem Zündermaterial, und wenn es exponiert ist, dann reagiert es mit Sauerstoff und entzündet sich, wodurch die Einheit gezündet wird.
Außerdem findet ein versehentliches Zünden bei einzelnen Entladungen statischer Elektrizität statt, besonders über das Zündermaterial, das einen Kurzschlussweg zwischen den Zündstiften und dem Zündergehäuse bildet.
Bekannte Lösungen für das Problem des versehentlichen Zündens werden in der US5140906 , der GB2238672 und der EP0779492 vorgeschlagen.
Die Druckschrift US5140906 beschreibt einen Airbagzünder mit einer Initiatorladung in einem inneren Gehäuse und einer brisanten Ladung in einem umgebenden äußeren Gehäuse, wobei eine beabstandete Beziehung von einer Glasdichtung aufrecht erhalten wird. Ein innerer Metallkopf ist durch die Glasdichtung zum Schutz gegen eine unvorhergesehene Zündung elektrisch von einem zweiten Kopf und dem äußeren Gehäuse isoliert.
Die Nebenschlusseinrichtung für elektrische Verbinder aus der GB 2238672 zielt darauf ab, das Auftreten unbeabsichtigter Explosionen beim Anschließen eines Steckverbinders an einen Gegenverbinder zu vermeiden. Kontaktmittel sind gerade Drahtenden, die von einem gewundenen Draht kurzgeschlossen werden, der gebogen ist, um eine Nocke bereitzustellen, so dass jedes Kontaktmittel elastisch in Richtung auf ein jeweiliges Kontaktelement vorgespannt wird, wodurch sichergestellt wird, dass eine angemessene Kontaktkraft erzeugt wird.
In der EP0779492 wird ein Aufblasvorrichtungsinitiator für ein Airbagsystem mit Schutz gegen elektrostatische Entladung mit Zenerdiode beschrieben, bei dem ein becherförmiges leitfähiges Metallgehäuse, das pyrotechnisches Material enthält, mit einem Abdichtungsmaterial verschlossen ist. Zwei Elektroden verlaufen durch das Abdichtungsmaterial und sind durch ein Widerstandsbrückenelement miteinander verbunden, wobei eine Zenerdiode des oberflächenmontierten Typs elektrisch zwischen dem Gehäuse und einer Elektrode zwischengeschaltet ist.
Die vorliegende Erfindung sieht eine verbesserte Strammvorrichtung vor, die an jedem Ende des Sicherheitsgurts verwendet werden kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Strammvorrichtung für eine Fahrzeuginsassen-Sicherheitsrückhalteeinrichtung beeitgestellt, umfassend:
ein äußeres Gehäuse;
ein in dem äußeren Gehäuse enthaltenes Gasentwicklungsmittel;
einen Zünder, der Zündermaterial in einem Zündergehäuse umfasst, wobei das Zündergehäuse durch eine Presspassung elektrisch mit dem äußeren Gehäuse verbunden ist;
ein Paar Elektroden, die mit dem Zündermaterial verbunden sind;
ein Verbindungsglied, das ein elastisches Element umfasst, das das Zündergehäuse elektrisch mit einem Erdungsweg verbindet.
Das Verbindungsglied umfasst vorzugsweise eine Feder, die auf eine der Elektroden aufgepresst ist. Das Zündergehäuse ist ebenfalls als Presspassung mit dem äußeren Gehäuse gebildet und die Feder bildet das niederohmige Glied vom Gehäuse zum Stift.
Die Elastizität der Feder erhält die elektrischen Verbindungen und verringert das Risiko, dass der Kontakt unterbrochen wird. Das beinhaltet kaum oder keine Änderungen an einer konventionellen Zündergehäusekonstruktion.
Vorzugsweise verbindet das Verbindungsglied das Zündergehäuse elektrisch mit einer der Elektroden. Vorteilhafterweise ist das Glied ein sehr niederohmiges oder sogar fast nullohmiges Glied und ist nur mit einem der Stifte verbunden, wobei eine Kurzschlussverbindung zwischen den zwei Elektroden bereitgestellt ist.
So wird ein sehr niederohmiges Glied zum Hindurchführen der Ladung durch die Einheit bereitgestellt, um eine Aufladung und so ein unerwünschtes Zünden der Strammvorrichtung zu verhindern.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Strammvorrichtung so aufgebaut, dass das Zündergehäuse elektrisch mit dem äußeren Gehäuse der Strammvorrichtung verbunden ist, zum Beispiel dadurch, dass es in Presspassung im Gehäuse sitzt und einer der Elekrtrodenstifte (vorzugsweise der geerdete) eine elektrische Verbindung mit dem äußeren Gehäuse bildet, zum Beispiel kann sie einen gebogenen Abschnitt haben, der durch das Zündergehäuse vorsteht und in Presspassung im äußeren Gehäuse sitzt. Dadurch wird ein Kurzschluss zwischen dem Zündergehäuse und dem geerdeten Elektrodenstift über das äußere Gehäuse zum Endladen unerwünschter Ströme statischer Elektrizität bereitgestellt.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass sie nur relativ wenige Teile und keine wesentliche Modifikation eines konventionellen Zündergehäuses benötigt. Außerdem sieht sie nur zwei Punkte vor, die eine elektrische Verbindung aufrecht erhalten müssen.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung ist das Zündergehäuse aus nichtleitendem Material und das Zündergehäuse hat eine Kappe, die mit dem äußeren Gehäuse direkt in eine leitende Hülse gecrimpt ist, und einer der Stifte ist so modifiziert, dass ein flaches drehungsverhinderndes Merkmal nach außen verläuft, um mit der leitenden Hülse Kontakt zu erhalten.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass eine relativ geringe Anzahl elektrischer Kontakte benötigt wird und Produktionswerkzeuge nur geringfügig modifiziert werden müssen.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung ist das Zündergehäuse aus leitendem Material in Form hergestellt oder gegossen und einer der Stifte ist mit einem Isoliermaterial wie Kunststoff beschichtet. Die Zündergehäusekappe und das äußere Gehäuse sind direkt auf eine leitende Hülse aufgecrimpt, wodurch zwischen dem leitenden Zündergehäuse und dem Stift ein niederohmiges Glied entsteht. Der zweite Stift ist von dem Zündergehäuse isoliert.
Dies hat den Vorteil, dass die Zahl der elektrischen Kontakte verringert wird und keine zusätzlichen Bauteile benötigt werden.
Gemäß einer vierten Ausgestaltung ist die Zündergehäusekappe als Presspassung mit dem äußeren Gehäuse gestaltet, um die zwei Bauteile elektrisch miteinander zu verbinden, und zwischen dem äußeren Gehäuse und einem der Stifte besteht eine elektrische Verbindung, zum Beispiel durch einen verlängerten Schenkel, der aus dem äußeren Gehäuse herausragt, um Kontakt mit dem Stift zu erhalten.
Diese Ausgestaltung benötigt keine zusätzlichen Teile und keine Modifikation an existierenden Produktionswerkzeugen.
Selbstverständlich sind Modifikationen und Kombinationen der Merkmale von jeder der Ausgestaltungen beabsichtigt und es ist vorgesehen, dass sie im Rahmen der Erfindung liegen.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und zum Darstellen, wie diese ausgeführt werden kann, wird jetzt auf die Begleitzeichnungen Bezug genommen. Dabei zeigt:
1 eine Querschnittansicht eines Teils einer bekannten Strammvorrichtung;
2 eine Querschnittansicht eines Teils einer Strammvorrichtung gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
3 eine Querschnittansicht eines Teils einer Strammvorrichtung gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
4 eine Querschnittansicht eines Teil einer Strammvorrichtung gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
5 eine Querschnittansicht eines Teil einer Strammvorrichtung gemäß einer vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
6 eine Querschnittansicht eines Teil einer Strammvorrichtung gemäß einer fünften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung;
7 eine Querschnittansicht eines Teil einer Strammvorrichtung gemäß einer sechsten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung.
In den Figuren werden gleiche Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Figuren zeigen einen Teil einer Strammvorrichtung, der allgemeine Aufbau einer Strammvorrichtung und die Art und Weise, wie er in ein Fahrzeug eingebaut ist, um einen Rückhalteeinrichtungssicherheitsgurt zu beeinflussen, sind fachkundigen Personen aber gut bekannt. Ein derartiges Beispiel wird in EP-A-0 827 883 gezeigt und beschrieben.
Die Strammvorrichtung umfasst ein äußeres Gehäuse 1 in der Form einer zylindrischen Röhre aus metallischem Material. Diese ist mit einem Gasentwicklungsmittel 5 (bekannter Zusammensetzung) gefüllt. Innerhalb des äußeren Gehäuses 1 befindet sich eine kleine Menge an empfindlichem Zündermaterial 2, das hinter einer Zünderkopfkappe 4 eingelegt ist. Das Zündermaterial 2 hat eine mit 7 angedeutete Dicke.
Zwei Elektrodenstifte 3 und 3a verlaufen durch eine Dichtung 6, die das Zündergehäuse 8 am Ende des äußeren Gehäuses 1 bildet. Sie sind durch einen dünnen Draht (nicht abgebildet) verbunden, der an jedem Stift angeschweißt ist und neben dem Zündermaterial 2 liegt oder darin eingebettet ist. Der Stift 3 ist an Erde gelegt und bildet so einen Erdungsweg.
Wenn den Elektrodenstiften 3 und 3a Strom zugeführt wird, dann wird der dünne Draht erhitzt und entzündet das Zündermaterial 2. Dadurch wird das Hauptgasentwicklungsmittel 5 aktiviert.
Unerwünschte elektrische Ladungen wie jene, die sich aus elektrostatischer Aufladung ergeben, können eine unerwünschte Entladung von Strom vom äußeren Gehäuse 1 zur Kopfkappe 4 und somit durch das empfindliche Zündermaterial 2 zum Erdungsstift 3 verursachen. Wenn ein solcher Strom durch das Zündermaterial 2 geleitet wird, verursacht er oft eine Zündung, die zum unerwünschten Auslösen der Strammvorrichtung führt.
Die 2 bis 6 zeigen mehrere Ausgestaltungen der Erfindung, bei denen unerwünschte Entladungen verringert sind.
Eine erste Ausgestaltung der Erfindung wird in 2 gezeigt. Die Elektrode 3a hat einen U-Bogen 9, der zum Verbinden mit der Innenwand des äußeren Gehäuses 1 und zum Bilden einer elektrischen Verbindung mit ihr ausgebildet ist. Außerdem ist die Kopfkappe 4 modifiziert, um durch einen nach außen gebogenen Teil in der Form vorspringender Ansätze 10 eine elektrische Verbindung mit der Innenwand des äußeren Gehäuses 1 zu ergeben. Dadurch wird eine relativ niederohmige elektrische Verbindung zwischen der Kopfkappe 4 und dem Erdungsstift 3 über das äußere Gehäuse 1 bereitgestellt, so dass unerwünschte Ladungen zur Erde entladen werden, bevor sie groß genug werden, um das empfindliche Zündermaterial 2 zu aktivieren.
Die in 3 gezeigte zweite Ausgestaltung setzt eine Pressmetallklammer 11 als Glied vom Generatorgehäuse 1 zum Erdungsstift 3 ein. Wie in der Ausgestaltung von 1 ist die Kopfkappe 4 mittels Ansätzen 10, die die Innenfläche des äußeren Gehäuses 1 berühren, als Presspassung mit dem äußeren Gehäuse 1 ausgebildet. Dies ergibt ebenfalls einen Erdschluss für unerwünschte Ladungen. Die Ansätze 10 können beim Zusammenbauen der Strammvorrichtung durch Einführen des Gehäuses 1 über die Kopfkappe 4 gebildet werden.
4 ist 3 ähnlich, zeigt aber die Verwendung einer Spannfeder 12 aus Edelstahl, die um den Erdungsstift 3 gewunden ist, wobei ihr freies Ende mit dem äußeren Gehäuse 1 des Generators verbunden ist, um das benötigte Kurzschlussglied zwischen dem Gehäuse 1 und Erde bereitzustellen. Diese tritt an die Stelle der in 3 gezeigten zusammengepressten Feder 11. Das Glied zwischen der Kopfkappe 4 und dem Gehäuse 1 wird ebenfalls von gebogenen Ansätzen 10 bereitgestellt. In dem Gehäuse 1 ist eine ringförmige Nut 13 mit einer Tiefe zwischen 0,3 und 0,5 mm zum Festklemmen des Gehäuses 1 an der Zünderelementdichtung 6 und zum Festhalten der beiden bis zu einer Abziehbelastung von bis zu 250 N ausgebildet. In gleichen Abständen um den Umfang der Nut herum angeordnete Zapfen 18, meist acht, dienen zum Verstärken der Verbindung.
In 5 umfasst das Zündergehäuse 8 zwei Teile: eine leitende äußere Hülse 13, die beispielsweise aus Aluminium gebildet ist, und ein nichtleitender Einsatz 14, der aus standardmäßigem Kunststoff, wie dem als PBT bekannten Material, in Form hergestellt sein kann. Die äußere Hülse 13 stellt eine direkte elektrische Verbindung zum äußeren Gehäuse 1 bereit. Die Hülse 13 ist durch einen Stift 15 aus Edelstahl mit dem Erdungsstift 3 verbunden. Dieser Stift 15 ist durch eine relativ kleine Änderung des drehungsverhindernden Merkmals ausgebildet.
6 illustriert eine Ausgestaltung, bei der der Erdungsstift 3 durch Verwenden eines leitenden Kunststoffs für das Zündergehäuse 8 direkt mit dem äußeren Gehäuse 1 und auch mit der Kopfkappe 4 verbunden ist. Dies stellt den niederohmigen Kurzschlussweg bereit, der von der Kopfkappe 4 zur Erde erforderlich ist. In dieser Ausgestaltung muss aber der andere Elektrodenstift 3a isoliert sein und dies wird durchgeführt, indem er in isolierenden Kunststoff 16 getaucht wird, bevor das Gehäuse 8 um die Stifte 3 und 3a geformt wird.
Eine weitere Ausgestaltung wird in 7 gezeigt, wo das äußere Gehäuse 1 mit einem heraus verlaufenden Schenkel 17 ausgebildet ist, der direkt Kontakt mit dem Erdungsstift 3 erhält. Die Kopfkappe 4 ist als Presspassung mit Ansätzen 10 ausgebildet, um die Verbindung von der Kappe 4 zu dem Gehäuse 1 bereitzustellen, wie in den Ausgestaltungen der 2, 3 und 4. Eine umlaufende Nut 13 mit voneinander beabstandeten Zapfen ist ebenfalls bereitgestellt, um eine starke Verbindung zwischen dem Gehäuse 1 und dem Zündergehäuse 8 zu gewährleisten, wie in der Ausgestaltung in 4.

Claims

Initiator für eine Strammvorrichtung einer Fahrzeuginsassen-Sicherheitsrückhalteeinrichtung, umfassend: ein äußeres Gehäuse (1); ein in dem äußeren Gehäuse (1) enthaltenes Gasentwicklungsmittel; einen Zünder, der Zündermaterial (2) in einem Zündergehäuse (8) umfasst; ein Paar Elektroden (3, 3a), die mit dem Zündermaterial (2) verbunden sind; ein Verbindungsglied (9, 10; 11, 10; 12, 10; 13, 15; 8; 10, 17), das ein elastisches Element umfasst, das das Zündergehäuse (8) elektrisch mit einem Erdungsweg (3) verbindet; dadurch gekennzeichnet, dass das Zündergehäuse (8) durch eine Presspassung elektrisch mit dem äußeren Gehäuse (1) verbunden ist.
Initiator nach Anspruch 1, bei dem das elastische Element eine Feder (11; 12) umfasst, die auf eine der Elektroden (3, 3a) aufgepresst ist.
Initiator nach Anspruch 1 oder 2, der so angeordnet ist, dass das Verbindungsglied (9, 10; 11, 10; 12, 10; 13, 15; 8; 10, 17) das Zündergehäuse (8) elektrisch mit einer der Elektroden (3, 3a) verbindet.
Initator nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem das Glied (9, 10; 11, 10; 12, 10; 13, 15; 8; 10, 17) eine sehr niederohmiges Glied ist.
Initiator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine der Elektroden (3, 3a) eine elektrische Verbindung mit dem äußeren Gehäuse (1) bildet.
Initiator nach Anspruch 5, bei dem die genannte eine der Elektroden (3, 3a) einen gebogenen Abschnitt (9) hat, der durch das Zündergehäuse (8) vorsteht und presspassungsweise im äußeren Gehäuse (1) sitzt.
Initiator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Zündergehäuse (8) aus nichtleitendem Material ist und das Zündergehäuse (8) eine Kappe (4) hat, die mit dem äußeren Gehäuse (1) direkt in eine leitende Hülse (13) gecrimpt ist.
Initiator nach Anspruch 7, bei dem eine der Elektroden so modifiziert ist, dass ein flaches drehungsverhinderndes Merkmal nach außen (15) verläuft, um mit der leitenden Hülse (13) Kontakt zu erhalten.