Elektrischer Zünder mit einer Glaskolbenhülle

Abstract

 Glaskolbenzünder-Rohform mit einem zylindrischen Kolben (2) mit zwei Enden, dessen erstes Ende offen ist, und mit einer Glühbrücke (9) im Kolben, die mittels eines Gestells (5) im Kolben gehaltert ist. Der Kolben besteht aus Hartglas, Weichglas oder Quarzglas, wobei das Gestell in dem zweiten Ende eingeschmolzen ist. Das Gestell besteht aus zwei Zuleitungen, die die Glühbrücke (9) haltern, wobei das Material des Kolbens und der Zuleitungen so aufeinander abgestimmt sind, daß das zweites Ende vakuumdicht abgedichtet ist.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung geht aus von einer Glaskolbenzünder-Rohform gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es handelt sich dabei insbesondere um eine Rohform zur Anwendung in der Sicherheitstechnologie bei Kfz-Anwendungen, insbesondere bei Airbag-Modulen oder bei Rückhaltesystemen wie beispielsweise Gurtstraffern. Weiter umfaßt die Erfindung auch den aus der Rohform hergestellten Glakolbenzünder.

Stand der Technik

[0002] Aus der US-A 5 944 342 ist bereits ein Airbagmodul für Kfz-Anwendungen bekannt, jedoch mit konventionellem Zünder.

Darstellung der Erfindung

[0003] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Glaskolbenzünder-Rohform gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die die Funktionssicherheit verbessert, insbesondere die Zündsicherheit und Dichtheit.

[0004] Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.

[0005] Bekannte Zünder in Kunststoffausführung werden durch Umwelteinflüsse stark beeinträchtigt. Die Kunststoffhülle ummantelt eine Glühbrücke aus Messingblech. Das offene Ende der Kunststoffhülle wird mit O-Ringen abgedichtet.

[0006] Der erfindungsgemäße Glaskolbenzünder ist jedoch vakuumdicht und feuchtigkeitsdicht über eine Lebensdauer von 15 Jahren und in einem Temperaturbereich zwischen -45 und 80°C.

[0007] Zu diesem Zweck ist die Hülle ein zylindrischer Kolben aus Glas und die Zuleitungen sind in das Glas eingeschmolzen anstatt nur mechanisch abgedichtet. Die Glühbrücke ist ein Drahtstift, der auch gewendelt sein kann ähnlich wie aus der Lampenindustrie bekannt. Einer Wendel können aufgrund ihrer filigranen Struktur wohldefinierte Eigenschaften hinsichtlich ihres Widerstands zugeordnet werden, wodurch eine exakt definierte Ansprechzeit des Glaskolbenzünders erzielt wird.

[0008] Der erfindungsgemäße Glakolbenzünder besteht aus einem zylindrischen Kolben mit einem Innendurchmesser zwischen 4 und 5,5 mm ?? und einem Gestell, das in das zweite Ende eingeschmolzen ist, wobei das Gestell in seinem abgedichteten Teil aus einem oder mehreren glasverträglichen Werkstoffen besteht. Insbesondere kann dies die Kombination Hartglas (bzw. Weichglas) und hinsichtlich des Ausdehnungskoeffizienten angepaßter metallischer Werkstoff sein. Eine zweite Variante ist Quarzglas und ein Gestell, das zusätzlich eine Folie in der Abdichtung, bevorzugt aus Molybdän, umfaßt.

Figuren

[0009] Im folgenden soll die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1

ein Glaskolbenzünder-Rohform, im Schnitt, (Figur 1a) und um 90° gedreht (Figur 1b);

Figur 2

das Gestell mit Glühbrücke im Detail;

Figur 3

einen fertigen Glaskolbenzünder.

Beschreibung der Zeichnungen

[0010] Figur 1 zeigt eine Rohform 1. Sie besteht aus einem zylindrischen Kolbenrohr 2 aus Hartglas (beispielsweise Schott 8252 und 8253 oder Corning 1724) mit einem Außendurchmesser von 6,1 mm und einer Gesamtlänge von 55 mm. Die Wanddicke ist etwa 0,9 mm. Das erste Ende 3 des Kolbens 2 ist offen zur weiteren Verarbeitung. Das zweite Ende 4 ist mit einer Quetschung verschlossen, in der ein Gestell 5 gasdicht eingeschmolzen ist. Es besteht aus zwei äußeren Stromzuführungen 6 mit einem Durchmesser von 0,7 bis 1,5 mm aus Eisen oder Nickel (oder FeNi-Legierung) und zwei stumpf daran angeschweißten inneren Elektroden 7 mit einem Durchmesser von 0,4 mm aus Molybdän. Diese sind am freien Ende zu einem Spatenstück 8 flachgedrückt, und zwar über eine Länge von 3 mm und eine Breite von 0,4 mm. Etwa die Hälfte des Spatenstücks ist umgebogen um eine als Draht ausgebildete Glühbrücke 9 an ihren Enden zu haltern. Die Glühbrücke 9 ist ungewendelt und besteht aus 20 bis 35 µm dickem Konstantandraht.

[0011] Wesentlich für das zuverlässige Funktionieren des Glaskolbenzünders ist der im Gestell samt Glühbrücke gebildete ohmsche Widerstand. Die Abmessungen der Einzelkomponenten (Figur 2) sind so gewählt, daß der gesamte Widerstand 2 Ω beträgt mit einer Toleranz von höchstens ± 0,2 Ω Abweichung. Wesentlich dafür ist u.a. die Einhaltung eines präzisen Abstands zwischen den beiden Spatenstücken, der 2,0 mm beträgt. Außerdem ist wichtig, daß das Spatenstück einen sehr guten Kontakt zu den Enden der Wendel gewährleistet um den Kontaktwiderstand zu minimieren. Dieser kann bevorzugt durch Laserschweißen oder Widerstandsschweißen realisiert werden. Wesentlich für den gesamten Widerstand ist der Beitrag der Glühbrücke und die sorgfältige Wahl ihrer Abmessungen. Der Beitrag des Gestells, insbesondere der Stromzuführungen und Elektroden, liegt lediglich im Bereich von weniger als 10 mΩ. Da es bei Glaskolbenzündern auf die Ansprechzeit entscheidend ankommt, die nicht länger als 4 ms sein darf, wird ein Draht von maximal 45 µm Dicke gewählt, bevorzugt sind 25 bis 35µm, insbesondere 28 - 32 µm. Als Untergrenze empfiehlt sich ein Wert von 20 µm, da sonst die Stabilität des Glühdrahts leidet. Enscheidend ist letztlich die Masse des Glühdrahts.

[0012] Durch diese Abmessungen der Glühbrücke wird sichergestellt, daß sich in der geforderten kurzen Zeit (höchstens 4 ms) die Temperatur (300 °C) entwickelt, die notwendig ist, um den Sprengstoff zu zünden.

[0013] Diese Rohform kann anschließend zum Füllen versandt werden und dann am ersten Ende verschlossen werden.

[0014] Der Durchmesser des Kolbens ist von wesentlicher Bedeutung, da er groß genug sein muß, um ein Befüllen mit Sprengstoff durch das erste Ende des Kolbens sauber und zuverlässig zu ermöglichen. Das Befüllen muß so erfolgen, daß der Sprengstoff zuverlässig das zweite Ende des Kolbens erreicht und kein Sprengstoff an der Innenwand des Kolbens hängenbleibt. Daher ist ein Innendurchmesser des Kolbens von mindestens 4 mm erforderlich. Er sollte andererseits höchstens 4,5 mm betragen. In der Praxis wird ein Wert möglichst in der Nähe der Obergrenze angestrebt.

[0015] Das Volumen des am ersten Ende 3 noch offenen Kolbens 2 wird dabei zunächst mit Füllmaterial 10 beaufschlagt, insbesondere wird das Volumen zu etwa 30% mit Sprengstoff und evtl. weiteren Füllstoffen wie Treibsatz oder Lösungsmittel gefüllt, und zwar mindestens so, daß die Glühbrücke 9 bedeckt ist. Der Abstand der Glühbrücke, die quer zur Achse des Kolbens angeordnet ist, von der Wandung am ersten Ende liegt bei 0,2 bis 0,8 mm. Anschließend wird evtl. das Lösungsmittel durch Trocknen entfernt und der fertige Glakolbenzünder dadurch vollendet, daß das erste Ende an Luft zugeschmolzen wird. Das Füllen erfolgt beispielsweise direkt mittels Pumpkanüle oder indem der Sprengstoff als Emulsion (mit Lösungsmittel) aufbereitet wird (aber auch Kanüle?).

[0016] Im fertigen Anwendungssystem im Kfz wird die Zündung mittels Stromdurchgang am Glühdraht veranlaßt. Eine Fehlzündung ist mit dem Glaskolbenzünder praktisch ausgeschlossen.

[0017] In einer weiteren Ausführungsbeispiel besteht der Kolben aus Weichglas, insbesondere Bleiglas (Ph 291) oder auch Natronkalkglas (Ph 360) und die Elektroden aus an sich aus der Lampenindustrie bekanntem F-Draht oder Dumetdraht (Nickel-Eisen-Legierung, beispielsweise Vacovit).

Ansprüche

1. Glaskolbenzünder-Rohform mit einem zylindrischen Kolben (2) mit zwei Enden, dessen erstes Ende offen ist, und mit einer Glühbrücke (9) im Kolben, die mittels eines Gestells (5) im Kolben gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben aus Hartglas, Weichglas oder Quarzglas besteht, wobei das Gestell (5) in dem zweiten Ende eingeschmolzen ist, wobei das Gestell aus zwei Zuleitungen besteht, die die Glühbrücke (9) haltern, wobei das Material des Kolbens und der Zuleitungen so aufeinander abgestimmt sind, daß das zweites Ende vakuumdicht abgedichtet ist.

2. Glaskolbenzünder-Rohform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühbrücke (9) ein Drahtstift oder ein Wendeldraht ist.

3. Glaskolbenzünder-Rohform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zuleitung zumindest eine äußere Stromzuführung und eine innere Elektrode umfaßt.

4. Glaskolbenzünder-Rohform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende der Elektrode zu einem Spatenstück verbreitert ist, das zur Halterung des Endes der Glühbrücke dient.

5. Glaskolbenzünder-Rohform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Wendeldrahts 20 bis 35 µm beträgt.

6. Glaskolbenzünder-Rohform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser des Kolbens 4 bis 4,5 mm beträgt.

7. Glaskolbenzünder-Rohform nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand des Gestells mit Glühbrücke 2 ± 0,2 Ω beträgt.

8. Glaskolbenzünder-Rohform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Elektroden etwa 2 mm beträgt und die Breite der Spatenstücke etwa 0,4 mm beträgt.

9. Glaskolbenzünder, gebildet aus einer Rohform nach Anspruch 1, wobei das erste Ende abgedichtet ist und der Kolben zumindest Sprengstoff enthält, wobei die Glühbrücke vollständig mit Sprengstoff bedeckt ist.

Zeichnung