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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktsicherung für Steckverbinder,
die zur Verwendung zwischen einer Zündpille für Airbags und einem Steuergerät eines
Kraftfahrzeuges geeignet ist.
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Elektrische
Steckverbinder mit solchen Zündpillen
sind beispielsweise in der
DE
102 27 016 A1 offenbart, wobei der elektrische Steckverbinder meist
aus einem L-förmigen
Gehäuse
mit einem Rüssel
besteht, der in die in der Zündpille
vorgesehene Kontaktsicherung gesteckt wird. Die teilweise komplexen
elektrischen Steckverbinder, die häufig mit einer Primär- und Sekundärverriegelung
versehen sind, sollen möglichst
geringe Abmessungen bei höchstmöglicher
Funktionssicherheit aufweisen.
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Durch
das zunehmende Eindringen der Elektronik in Kraftfahrzeuge wachsen
auch die Probleme ihrer gegenseitigen Beeinflussung. Die besonderen Probleme
liegen hier darin, dass auf engstem Raum die unterschiedlichsten
elektronischen Einheiten untergebracht sind und ordnungsgemäß arbeiten
müssen.
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Es
sind sowohl empfindliche analoge Geräte (z.B. Rundfunkempfänger, Telefone,
Funkanlagen) als auch digitale Einheiten (z.B. Einspritz- und Zündzeitpunkt-Steuerungen,
ABS-Steuerungen, Verbrennungsgemisch-Steuerungen [λ-Sonde], Bordcomputer) wie auch
Motorantriebe und Steuerungsventile (z.B. Lichtmaschine, Anlasser,
Fensterheber, Scheibenwischer, Benzinpumpe, Bremsventile [ABS])
sowie die störungsträchtige Zündanlage,
die hier auf engstem Raume nebeneinander arbeiten sollen. Daneben
werden sowohl die Arbeitsgeschwindigkeit der Funktionselemente (Bandbreite)
als auch die Dichte der Funktionsbausteine immer höher. Es
verlaufen empfindliche Fühlerleitungen
und Leitungen für stromstarke
Stellmotorantriebe über
längere
Strecken dicht zusammen. Bei dieser Funktionsvielfalt kann eine
Fehlsteuerung durch gegenseitige Beeinflussung (z.B. des Bremssystems
oder des Airbags) verheerende Folgen haben. Hier ist eine besondere Sorgfalt
bei der Beherrschung der gegenseitigen Beeinflussungen geboten.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktsicherung
für Steckverbinder so
auszugestalten, dass Fehlauslösungen
des Airbags möglichst
vermieden werden.
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Grundidee
der vorliegenden Erfindung ist es dabei, eine Schutzeinrichtung
zur Sicherung von Zündkontakten
der Zündpille
gegen Störeinflüsse in der
Kontaktsicherung vorzusehen, wobei die Schutzeinrichtung parallel
zu den Zündkontakten
geschaltet ist.
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Ein
weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt in der Anordnung
der Schutzeinrichtung außerhalb
des Anzünders,
insbesondere im Isolierring.
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Als
Schutzeinrichtung können
beispielsweise Varistoren eingesetzt werden. Varistoren sind spannungsabhängige Widerstände mit
symmetrischer U/I-Kennlinie. Der Widerstand des Varistors sinkt
mit zunehmender Spannung. Parallel zum schützenden Bauteil bzw. Schaltung
geschaltet, bildet der Varistor bei zunehmender Spannung einen niederohmigen
Shunt und verhindert so ein weiteres Ansteigen der Überspannung.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung ist die Schutzeinrichtung in dem Isolierring
integriert ausgebildet.
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Die
Schutzeinrichtung kann beispielsweise aus zwei Schutzkontaktfedern/MID-Bauelementeträgern bestehen,
wobei jede Schutzkontaktfeder bzw jeder MID-Bauelementeträger einem
Zündkontakt der
Zündpille
zugeordnet ist und zwischen den Kontaktfedern ein Schutzelement,
beispielsweise ein Varistor, den Kontakt herstellt.
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Der
Varistor, der aus unter bestimmten Bedingungen gesintertem Zinkoxid
zusammen mit anderen Metallkeramiken besteht, weist eine polykristalline
Keramik mit vorhersagbarer Spannungsabhängigkeit auf.
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Durch
die Anordnung der Schutzeinrichtung, die ein ESD/EMV-Schutzelement enthalten
kann, in dem Isolierring, sind keine baulichen Änderungen am Anzünder selbst
notwendig. Weiterhin ändert
sich an der Montage nichts, da auf bekannte Bauteile zurückgegriffen
werden kann. Auch bisherige Montagevorrichtungen können somit
weiter verwendet werden. Vorhandene Anzünder können sowohl mit ESD/EMV- geschützten Isolierringen
als auch mit konventionellen Isolierringen mit Kurzschlussbrücke kombiniert werden.
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Durch
die Verwendung von den genannten Schutzelementen ist auch eine Eliminierung
der Kurzschlussbrücken
möglich,
da – wie
beschrieben – Spannungsspitzen
ohnehin verhindert werden.
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In
einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann der Kontakt der
Schutzeinrichtung mit den jeweiligen Zündkontakten durch Umschließen der Zündkontakte
mit je einem leitenden Bauteil erfolgen. Die beiden leitenden Bauteile
werden wiederum durch ein ESD/EMV-Schutzelement miteinander verbunden.
Die beiden leitenden Bauteile können
in vorteilhafter Ausgestaltung symmetrisch oder auch baugleich ausgestaltet
sein, wodurch die Produktionskosten weiter gesenkt werden.
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Die
Verbindung des Schutzelementes mit den leitenden Bauteilen kann
durch Stecken oder durch einfache Anlage erfolgen. Auch andere leitende
Verbindungen wie beispielsweise Verklemmen oder Verschrauben sind
denkbar, wobei eine leichte Montage und Platz sparende Unterbringung
die oberste Prämisse
darstellen.
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Weitere
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Figurenbeschreibung
und den Ansprüchen.
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Die
Figuren der Zeichnungen zeigen unter Beibehaltung gleicher Bezugszeichen
für gleiche Bauteile
im Einzelnen:
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1a bis 1d:
Klapprichtige, teilweise geschnittene Ansichten einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung
der Kontaktsicherung, wobei Schnittlinie A-A aus 1c der
Ansicht gemäß 1d und Schnittlinie
B-B aus 1c der Ansicht gemäß 1b entspricht;
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2:
Detailansicht des Details D1 aus 1d;
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3:
Perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Schutzkontaktfedern;
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4:
Perspektivische Ansicht des Isolierrings gemäß der Ausgestaltung nach 1a bis 1d;
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5a bis 5d:
Klapprichtige, teilweise geschnittene Ansichten einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung
der Kontaktsicherung, wobei Schnittlinie A-A aus 5c der
Ansicht gemäß 5d und Schnittlinie
B-B aus 5c der Ansicht gemäß 5b entspricht;
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6:
Detailansicht des Details D2 aus 5d;
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7:
Perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Schutzkontaktfedern;
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8:
Perspektivische Ansicht des Isolierrings gemäß der Ausgestaltung nach 5a bis 5d;
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9a bis 9d:
Klapprichtige, teilweise geschnittene Ansichten einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung
der Kontaktsicherung, wobei Schnittlinie A-A aus 9c der
Ansicht gemäß 9d und Schnittlinie
B-B aus 9c der Ansicht gemäß 9b entspricht;
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10:
Perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Schutzkontaktfedern;
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11:
Perspektivische Ansicht des Isolierrings gemäß der Ausgestaltung nach 9a bis 9d;
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12a bis 12d:
Klapprichtige, teilweise geschnittene Ansichten einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung
der Kontaktsicherung, wobei Schnittlinie A-A aus 12c der Ansicht gemäß 12d und
Schnittlinie B-B aus 12c der Ansicht gemäß 12b entspricht;
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13:
Detailansicht des Details D3 aus 12d;
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14:
Perspektivische Explosions-Ansicht der MID-Bauelementeträger, des Schutzelementes und
des Isolierringes gemäß der Ausgestaltung
der Erfindung nach 12a bis 13 und 15;
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15 Perspektivische
Ansicht des Isolierrings gemäß der Ausgestaltung
nach 12a bis 12d;
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In
den Figuren sind Zündpille,
Steckverbinder sowie Verriegelungselemente nicht oder nur unvollständig dargestellt
und diese werden als bekannt vorausgesetzt. In den hier beschriebenen
Ausführungsbeispielen
sind die äußeren Abmessungen
der Kontaktsicherung im Wesentlichen identisch. Diese können jedoch
auch an jede andere geometrische Form von Zündpillen/Steckverbindern angepasst sein/werden.
Teilweise dargestellte Verrastungselemente werden ebenfalls nicht
näher erläutert.
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4 zeigt
eine Kontaktsicherung 1 in perspektivischer Ansicht, die
hauptsächlich
aus einem Isolierring 2 von komplexer geometrischer Form
besteht. Im Wesentlichen ist dieser zylinderförmig geformt und weist in Zündrichtung
Z mindestens eine Öffnung 5 auf,
durch die sich Kontaktfedern 4 der Zündpille (nicht dargestellt)
erstrecken. In Zündrichtung
Z schließt
sich üblicherweise
ein zu zündender Gaserzeuger
und ein Airbag an.
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Der
Isolierring 2 weist weiterhin eine in Zündrichtung Z offene Kontaktfederausnehmung 6 auf,
in welche bei der Vormontage die Schutzkontaktfedern 3k eingesteckt
werden, nachdem ein Schutzelement 3s (siehe 1d)
in eine sich neben der Kontaktfederausnehmung 6 befindende
Schutzelementtasche 7 eingesetzt worden ist.
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In 1a sind
die Schutzkontaktfedern 3k in die Schutzkontaktfederausnehmung 6 eingesetzt, wobei
das Schutzelement 3s in der Schutzelementtasche 7 durch
sich nach außen
erstreckende Schutzkontaktenden 3kf der Schutzkontaktfeder 3k gehalten
werden.
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Auf
diese Weise wird auch der Kontakt zwischen den beiden Schutzkontaktfedern 3k über das Schutzelement 3s sichergestellt.
Das Schutzelement 3s kann beispielsweise ein Varistor sein.
Die Schutzkontaktenden 3kf der Schutzkontaktfedern 3k können vergoldet
sein, um eine hohe Leitfähigkeit
und lange Lebensdauer zu garantieren. Das Schutzelement 3s wird
mit den Schutzkontaktfedern 3k verbunden, vorzugsweise
durch eine Lötverbindung.
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Mit
dem nach innen gerichteten Ende der Schutzkontaktfedern 3k kontaktiert
jede der Schutzkontaktfedern 3k je eine Kontaktfeder 4 der
Zündpille.
Störungen
wie beispielsweise Spannungsspitzen werden durch die oben beschriebenen
Eigenschaften des Varistors/des Schutzelements 3s ausgeglichen.
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Ein
in 1a, 1b und 4 dargestellter
Federarm 8 sorgt für
die Halterung der Schutzkontaktfedern 3k sowie deren Führung bei
der Vormontage. Zur Erleichterung der Vormontage kann der Federarm 8 an
seinem Ende konisch zulaufende Seitenflächen 8s aufweisen.
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In 1c und 1d ist
zu erkennen, dass die Zylinderform entgegen der Zündrichtung
Z U-förmig
geöffnet
ist, um einen nicht dargestellten Rüssel eines Steckverbinders
zum Anschluss an ein Steuergerät
aufzunehmen.
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In 1d wird
die in dem Isolierring 2 integrierte Lage des Schutzelements 3s gemäß dieser Ausführungsform
deutlich, weshalb in der Detailansicht in 2 das Detail
D1 aus 1d vergrößert dargestellt ist. Die oben
angesprochene Klemmung des Schutzelementes 3s wird durch
die Federwirkung der Schutzkontaktfeder 3k und mit den
in Richtung des Schutzelements 3s abgewinkelten Kontaktenden 3kf1 bewirkt.
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Die
zwei Schutzkontaktfedern 3k aus 3 weisen
jeweils eine U-förmige Grundform
auf, wobei ein Schenkel der U-Form nach außen weggeklappt ist und das
weggeklappte Ende den Kontakt 3kf3 zu der zugeordneten
Kontaktfeder 4 bildet. Der andere Schenkel der U-Form der
Schutzkontakte 3k ist an seinem Ende in drei Abschnitte
aufgeteilt, wobei der innen liegende bzw. zur anderen Schutzkontaktfeder 3k gerichtete
Abschnitt an seinem Ende den Kontakt 3kf1 zu dem Schutzelement 3s herstellt
und nach außen
abgewinkelt ist, um das Schutzelement 3s in der Schutzelementtasche 7 festzulegen.
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Der äußere bzw.
von der anderen Schutzkontaktfeder 3k abgewandte Abschnitt
der U-Form der Schutzkontaktfeder 3k dient zur Verrastung
der Schutzkontaktfeder 3k in dem Isolierring 2,
indem dieser ebenfalls an seinem Ende nach außen gebogen ist. Beim Einstecken
der Schutzkontaktfeder 3k in die Schutzkontaktfederausnehmung 6 gleitet
der Rastbereich 3kf2 des außen liegenden Abschnitts an einer
Innenfläche
des Isolierrings 2 in die Schutzkontaktfederausnehmung 6,
kann aber auf Grund der gegen die Isolierringwand gerichteten Federkraft
und der Rastwirkung nur schwer wieder in die entgegengesetzte Richtung
bewegt werden. 5a, 5b, 5c, 5d, 6, 7 und 8 zeigen
eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, die sich im Wesentlichen
durch die Anordnung der Schutzkontaktfedern 3k und des
Schutzelements 3s sowie die entsprechend daran angepasste
Schutzkontaktfederausnehmung 6 und Schutzelementtasche 7 von 1a bis 4 unterscheiden.
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In 8 ist
deutlich zu erkennen, dass die Schutzkontaktfedern 3k im
Unterschied zu der Ausführungsform
gemäß 8 nicht
mehr parallel zur Zündrichtung,
sondern im Wesentlichen auch orthogonal zur Zündrichtung in entsprechende
Schutzkontaktfederausnehmungen 6 des Isolierrings eingeschoben
werden. In der Schutzkontaktfederausnehmung 6 ist eine
Trennwand vorgesehen, die die Schutzkontaktfederausnehmung 6 in
zwei Taschen trennt. Die Trennwand weist hier die Schutzelementtasche 7 zur
Aufnahme des Schutzelements 3s auf. Die beiden Taschen
der Schutzkontaktfederausnehmung 6 sind so ausgerichtet,
dass die Schutzkontaktfedern 3k beim Einstecken jeweils
vor einer Öffnung 5 für die Kontaktfedern 4 festgelegt
werden. Das Herausziehen der Schutzkontaktfedern 3k wird
durch die außen
liegenden Rastbereiche 3kf2 (siehe 7) der Schutzkontakte 3k verhindert.
Jede Schutzkontaktfeder 3k umschließt in dem Kontaktbereich 3kf3 je
eine Kontaktfeder 4, so dass eine leitende Verbindung zwischen
den Kontaktfedern 4 über das
Schutzelement 3s besteht, das am anderen Ende der Schutzkontaktfedern 3k für eine Verbindung
sorgt.
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9a, 9b, 9c, 9d, 10 und 11 zeigen
eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, die der vorbeschriebenen
Ausgestaltung gemäß 5a bis 8 gleicht.
Die Ausgestaltung unterscheidet sich gemäß 10 und 11 in
der Anordnung des Schutzelements 3s, das sich hier in einem
seitlichen Arm des U-förmigen
Isolierrings 2 erstreckt. Die Schutzkontaktfedern 3k werden
wie in 8 auch orthogonal zur Zündrichtung Z in den Isolierring 2 geschoben.
Die Verbindung zwischen den beiden Schutzkontaktfedern 3k wird über den
Kontakt 3kf1 hergestellt, indem das Schutzelement 3s nach
Einschieben der Schutzkontaktfedern 3k in die Schutzkontaktfederausnehmung 6 in
die Schutzelementtasche 7 gesteckt wird. Die Kontaktierung
der Kontaktfedern 4 erfolgt wie zu 8 oben beschrieben.
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12a, 12b, 12c, 12d, 13, 14 und 15 beschreiben
eine weitere Ausführungsform
der Erfindung, wobei hier die Schutzkontaktfedern 3k als
MID(Moulded Interconnect Device)-Bauelementeträger ausgebildet sind und demnach
kaum oder keine Federfunktion haben, da diese aus Kunststoff mit
leitenden Bestandteilen/Beschichtungen gebildet sind.
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Die
geometrische Anordnung der MID-Bauelementeträger 3k in dem Isolierring 2 ist ähnlich zu den
vorher zu 8 und 11 beschriebenen
Ausführungsformen.
Die MID-Bauelementeträger 3k werden
jedoch nicht in den Isolierring 2 eingeschoben, sondern
in eine entsprechend ausgestaltete Schutzkontaktfederausnehmung 6 eingelegt.
Ein Ende der MID-Bauelementeträger
dient jeweils zur Umschließung
der Kontaktfeder 4 und bildet damit auch die Öffnung 5.
Durch die Verwendung von MID-Bauelementeträgern wird eine äußerst Platz sparende,
geometrisch leicht einpassbare Bauweise des Isolierrings 2 ermöglicht.
Der Kontakt 3kf1 zwischen Schutzelement 3s und
den beiden MID-Bauelementeträgern
ist in 12d und im Detail D3 in 13 dargestellt.
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Der
in 14 als Explosionszeichnung dargestellte Isolierring 2 ist
vorzugsweise zusammen mit den beiden MID-Bauelementeträgern 3k im
Spritzgussverfahren hergestellt, wobei die Herstellung der beiden
Bauteile einstufig, d.h. zusammen erfolgen kann. Das Schutzelement 3s wird
mit den beiden MID-Bauelementeträgern 3k in
Kontakt gebracht und auf diesen festgelegt, insbesondere durch eine
Lötverbindung.
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- 1
- Kontaktsicherung
- 2
- Isolierring
- 3
- Schutzeinrichtung
- 3s
- Schutzelement
- 3k
- Schutzkontaktfeder/MID-Bauelementeträger
- 3kf
- Kontaktende
der Schutzkontaktfedern/MID-Bauelementeträger
- 3kf1
- Kontaktende
für Schutzelement
- 3kf2
- Rastbereich
im Isolierring
- 3kf3
- Kontaktende
für Kontaktfedern
- 4
- Kontaktfeder
- 5
- Öffnung
- 6
- Schutzkontaktfederausnehmung
- 7
- Schutzelementtasche
- 8
- Federarm
- 8s
- konisch
zulaufende Seitenflächen
- Z
- Zündrichtung