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Die
Erfindung betrifft einen Gasgenerator, insbesondere für eine Sicherheitseinrichtung
in einem Fahrzeug, mit einem Gehäuse
und einem elektrisch betätigbaren,
pyrotechnischen Zünder,
der rückseitig
abstehende elektrische Anschlusselemente hat, wobei der Zünder am
Gehäuse
gehaltert ist. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Gasgenerator,
dessen Zünder
mit Kunststoff umspritzt ist und durch diese Umspritzung am Gehäuse gehaltert
ist.
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Gasgeneratoren
werden in verschiedenen Formen in den Sicherheitseinrichtungen von
Fahrzeugen, beispielsweise zum Füllen
eines Gassacks, eingesetzt. Ein solcher Gasgenerator hat ein Gehäuse, in
dem ein Brennstoff gelagert ist und einen elektrisch betätigbaren
Zünder
zur Aktivierung des Treibstoffes. Der Zünder ist in eine Öffnung des
Gehäuses eingesetzt
und wird durch eine Kunststoffumspritzung in dieser gehalten.
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Das
Gehäuse
des Generators ist durch die elektrisch nicht leitende Kunststoffumspritzung
gegen den Zünder
elektrisch isoliert. Es besteht also ein elektrischer Isolierbereich
zwischen dem Gehäuse des
Generators und dem Zünder
durch die nicht leitende Kunststoffumspritzung. Dieser Isolierbereich kann
auch durch den vorhandenen Abstand von dem Zünder, insbesondere von seinen
Anschusselementen, hin zu dem Gehäuse des Generators außerhalb der
Kunststoffumspritzung, also über
einen Luft-Abstand gebildet sein. Somit kann eine elektrostatische Aufladung
des Gehäuses
und/oder des Zünders nicht
unmittelbar abgeleitet bzw. ausgeglichen werden. Theoretisch ist
es daher denkbar, dass hohe Entladungsspannungen bzw. Spannungsüberschläge auftreten.
Eine Fehlfunktion des Zünders
wäre denkbar.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, solche bekannten Gasgeneratoren mit umspritzten
Zündern
zu verbessern. Insbesondere ist anstrebenswert, das Auftreten solcher
Entladungsspannungen bzw. -überschläge zu vermeiden.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Gasgenerator
vorgeschlagen, mit einem Gehäuse
und einem elektrisch betätigbaren,
pyrotechnischen Zünder,
der rückseitig
abstehende elektrische Anschlusselemente hat und am Gehäuse gehaltert ist.
Zwischen Zünder
und Gehäuse
oder einem mit dem Gehäuse
elektrisch verbundenen, leitenden Bauteil ist ein elektrisch leitendes Überspannungsschutzelement
vorgesehen. Das Überspannungsschutzelement überbrückt zumindest
teilweise einen Isolierbereich zwischen dem Zünder und dem Gehäuse oder
einem mit dem Gehäuse
elektrisch verbundenen, leitenden Bauteil. Durch die Anordnung eines
solchen Überspannungsschutzelementes
erfolgt zuverlässig
eine Entladung zwischen Gehäuse und
Zünder,
bevor eine zu hohe elektrostatische Aufladung erreicht ist. Der
Zünder
ist so zuverlässig
vor hohen Spannungsüberschlägen geschützt.
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Ein
Spannungsüberschlag
oder ein Ableiten der Spannung vom Zünder zum Gehäuse oder
einem mit dem Gehäuse
elektrisch verbunden, leitenden Bauteil findet vorzugsweise bereits
bei einer Entladespannung unter 5 kV statt. Diese Spannung wird
als Energieeintrag z. B. bei Tests dem Zünder auferlegt und geprüft, ob die
Spannung abgeleitet wird. Bei einer Entladung oder Ableitung mit
einer Spannung unterhalb von 5 kV ist eine Fehlfunktion des Zünders ausgeschlossen.
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Um
die Distanz für
einen Spannungsüberschlag
zwischen Gehäuse
und Zünder
zu verkürzen, kann
das Überspannungsschutzelement
beispielsweise einen Bereich aufweisen, welcher mit dem Gehäuse und/oder
einem mit dem Gehäuse
elektrisch verbundenen, leitenden Bauteil elektrisch leitend verbunden
ist, und einen zweiten Bereich, welcher von dem Zünder beabstandet
ist und für
einen Spannungsüberschlag
zu diesem ausgebildet ist.
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Das Überspannungsschutzelement
kann aber auch einen Bereich aufweisen, welcher mit dem Zünder elektrisch
leitend verbunden ist, und einen zweiten Bereich, welcher von dem
Gehäuse und/oder
einem mit dem Gehäuse
elektrisch verbundenen, leitenden Bauteil beabstandet ist und für einen
Spannungsüberschlag
zu diesem ausgebildet ist.
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Es
ist aber auch möglich,
dass das Überspannungsschutzelement
einen ersten Bereich aufweist, welcher mit dem Gehäuse und/oder
einem mit dem Gehäuse
elektrisch verbundenen, leitenden Bauteil elektrisch leitend verbunden
ist, und einen zweiten Bereich aufweist, welcher mit dem Zünder elektrisch
leitend verbunden ist, wobei das Überspannungsschutzelement zumindest
einen elektrisch nicht leitenden Abschnitt und/oder eine Unterbrechung
zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich aufweist, welche für einen
Spannungsüberschlag
ausgebildet ist.
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Der Überspannungsschutz
läßt sich
derart ausgebilden, dass ein Spannungsüberschlag oder ein Ableiten
der Spannung über
mindestens einen elektrisch nicht leitenden Abschnitt und/oder eine
Unterbrechung stattfinden kann.
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Vorzugsweise
ist der Isolierbereich durch einen Kunststoff gebildet, z. B. in
dem der Zünder
mit Kunststoff umspritzt und durch die Kunststoffumspritzung am
Gehäuse
gehaltert ist.
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In
Fällen,
in denen der Zünder
zumindest annähernd
vollständig
von der Kunststoffumspritzung umgeben ist, kann das Überspannungsschutzelement
(zusätzlich
oder alternativ zum Zündergehäuse) auch
zwischen einem oder mehreren Anschlusselementen des Zünders und
dem Gehäuse
vorgesehen sein. Die Anschlusselemente ragen aus der Kunststoffumspritzung
heraus, sodass eine Entladung zwischen zumindest einem Anschlusselemente und
Gehäuse
einfacher stattfinden kann.
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Beispielsweise
ist das Überspannungsschutzelement
ein zusätzlich
am/im Kunststoff befestigtes separates Bauteil. Das Bauteil kann
nach dem Zusammenbau des Gasgenerators an diesem befestigt werden.
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Das Überspannungsschutzelement
kann ein Blech- oder Folienteil sein, das durch seine geringe Dicke
sehr flach am Gehäuse
anliegt und sich sehr gut an die Gehäuseform anpassen lässt.
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Es
ist aber auch möglich,
dass das Überspannungsschutzelement
eine auf der Außenseite des
Kunststoffs aufgebrachte Beschichtung ist, die nach dem Spritzgießen der
Kunststoffumspritzung flächig
auf den Kunststoff aufgebracht wird. Eine solche Beschichtung kann
ebenfalls sehr dünn
aufgetragen werden und bietet eine flächige Ableitung der elektrostatischen
Aufladung. Zudem haftet die Beschichtung ohne weitere Befestigungsmaßnahme an der
Oberfläche
des Kunststoffes.
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Alternativ
kann das Überspannungsschutzelement
auch ein leitfähiges
Dichtmittel sein, das am Übergang
vom Kunststoff zum Gehäuse
vorgesehen ist. An der Verbindungslinie zwischen Kunststoffumspritzung
und Gehäuse
kann ein Dichtmittel aufgetragen werden, um Undichtigkeiten, beispielsweise
bei verschiedenen Temperaturausdehnungen des Kunststoffs und des
Metallgehäuses,
zu vermeiden.
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Durch
den Austausch des bisher verwendeten Dichtmittels gegen ein elektrisch
leitendes Dichtmittel kann ein einfaches Überspannungsschutzelement hergestellt
werden, ohne das bestehende Herstellungsverfahren zu ändern.
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Das Überspannungsschutzelement
kann auch als Zündersteckeraufnahme
ausgebildet sein. Der Überspannungsschutzkontakt
lässt sich
so auf einfache Art leitend mit zumindest einem der Kontaktelemente
des Zünders
verbinden.
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Es
ist aber auch möglich,
dass die Kunststoffumspritzung eine Zündersteckeraufnahme ausbildet und
das Überspannungsschutzelement
in der rückseitig
offenen Ausnehmung der Zündersteckeraufnahme
liegt. Da die Anschlusselemente des Zünders in die Zündersteckeraufnahme
ragen, ist so eine kurze Entfernung für einen Spannungsüberschlag
sichergestellt.
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Um
einen besseren Schutz des Überspannungsschutzelements
zu gewährleisten,
kann dieses auch in die Kunststoffumspritzung eingebettet sein.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist vorgesehen, dass das Überspannungsschutzelement außerhalb
einer Zündersteckeraufnahme
liegt. In dieser Ausführungsform
erfolgt der Spannungsüberschlag
vorzugsweise zwischen dem Ende zumindest eines Anschlusselementes
und dem Überspannungsschutzelement.
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Eine
zusätzliche
Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, dass der Zünder, insbesondere dessen kappenförmiger Endbereich,
außenseitig
eine Kunststoffummantelung aus einem elektrisch leitenden Kunststoff
aufweist, die das Überspannungsschutzelement
bildet. Hier wird der Spannungsüberschlag
oder die Ableitung der Spannung nicht über die Anschlusselemente erfolgen,
sondern über
die Ummantelung des Zünders.
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In
diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, wenn der Zünder ein
Metallgehäuse
aufweist, welches von der Kunststoffummantelung umgeben wird. Die
Kunststoffummantelung hat in diesem Zusammenhang eine Doppelfunktion,
denn sie sorgt einerseits für
die Ableitung der Spannung, und andererseits verbessert sie die
Dichtwirkung zwischen dem Zünder
und der Kunststoffumspritzung bezüglich Feuchteeintritt.
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Der
Zünder
kann in eine Anzündkammer
ragen, die von einem Kammergehäuse
begrenzt ist. Die Spannungsableitung erfolgt in dieser Ausführungsform
zwischen der Kunststoffummantelung und dem Kammergehäuse.
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Zur
Lösung
der erfindungsgemäßen Aufgabe
ist des Weiteren ein Gasgenerator vorgesehen, mit einem Gehäuse und
einem elektrisch betätigbaren,
pyrotechnischen Zünder,
der rückseitig
abstehende Anschlusselemente hat. Der Zünder ist mit Kunststoff umspritzt
und durch die Umspritzung am Gehäuse
gehaltert. Zur Bildung eines Überspannungsschutzes
ist die Kunststoffumspritzung im Bereich zwischen Zünder und
Gehäuse
oder einem mit dem Gehäuse
elektrisch verbundenen, leitenden Bauteil ausgespart, um einen so
geringen freien Spalt zwischen Zünder
und Gehäuse
oder einem mit dem Gehäuse
elektrisch verbundenen, leitenden Bauteil zu bilden, dass, vorzugsweise
bei einer Entladespannung von unter 5 kV, ein Spannungsüberschlag
vom Zünder
zum Gehäuse
oder einem mit dem Gehäuse
elektrisch verbundenen, leitenden Bauteil erfolgt. Zur Herstellung
dieses Überspannungsschutzes
werden keine zusätzlichen
Bauteile benötigt.
Der Herstellungsaufwand wird reduziert, da keine weiteren Arbeitsschritte
zur Anbringung eines Kontaktelements notwendig sind.
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Auch
bei dieser Ausführungsform
findet der Spannungsüberschlag
oder das Ableiten der Spannung vom Zünder zum Gehäuse oder
einem mit dem Gehäuse
elektrisch verbunden, leitenden Bauteil vorzugsweise bereits bei
einer Entladespannung unter 5 kV statt.
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Der
Spalt kann auch zwischen zumindest einem Kontaktelement und dem
Gehäuse
oder einem mit dem Gehäuse
elektrisch verbundenen, leitenden Bauteil vorgesehen sein. Die Anschlusselemente
liegen zumindest teilweise außerhalb
der Kunststoffschicht, sodass ein Spalt zwischen diesen und dem Gehäuse einfacher
herzustellen ist und somit der Herstellungsaufwand reduziert wird.
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Die
Kunststoffumspritzung bildet beispielsweise eine Zündersteckeraufnahme
aus, und das Gehäuse
ist im Bereich der Zündersteckeraufnahme zu
einer Einbuchtung umgeformt. Der Spalt ist in dieser Ausführungsform
im Bereich eines radial einwärts
verlaufenden Bodens der Einbuchtung vorgesehen. Dadurch ist der
Spalt zu einer Außenseite
offen und kann auf einfache Art bei Spritzgießen durch einen Vorsprung oder
einen Schieber gebildet werden.
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Bei
denjenigen Ausführungsformen,
bei denen das Überspannungsschutzelement
von dem zumindest einen zugeordneten Anschlusselement oder vom Gehäuse oder
dem mit dem Gehäuse
gekoppelten Bauteil entfernt ist, sollte der Abstand des Überspannungsschutzelementes
zu dem entsprechenden Bauteil vorzugsweise zumindest < 7 mm, < 6,5 mm, < 6 mm, < 5,5 mm, < 5 mm, < 4,5 mm, < 4 mm, < 3,5 mm, < 3 mm, < 2,6 mm, < 2 mm, < 1,5 mm, oder < 1 mm, insbesondere < 0,5 mm betragen,
um einen vorbestimmbaren Spannungsüberschlag bei niedrigen Entladespannungen
sicherzustellen.
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Der Überspannungsschutz
wirkt bei dem erfindungsgemäßen Gasgenerator
vorzugsweise sowohl mit angeschlossenem Zünderstecker als auch ohne diesen.
Das bedeutet, dass bei angeschlossenem Zünderstecker dieser außerhalb
des Spannungsübertragungsweges
liegt und diesen auch nicht beeinflusst.
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Um
eine zuverlässige
Entladung zwischen Gehäuse
und Zünder
vor einer zu hohen elektrostatischen Aufladung zu erreichen, ist
der für
eine Spannungsüberschlag
kürzeste
Abstand zwischen Überspannungsschutzelement
und Zünder
und/oder dessen Anschlusselementen bzw. zwischen Überspannungsschutzelement
und Gehäuse
oder einem mit dem Gehäuse
elektrisch verbundenen, leitenden Bauteil kleiner als der für einen
spannungsüberschlag
kürzeste
Abstand zwischen Gehäuse
und Zünder
und/oder dessen Anschlusselementen.
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Desweiteren
ist ein Modul vorgesehen, mit einem erfindungsgemäßen Gasgenerator,
einem von dem Gasgenerator aufblasbaren Gassack und einer Befestigungseinrichtung
zur Anbringung des Moduls insbesondere im Innenraum eines Fahrzeuges.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele,
mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen. In diesen zeigen:
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1a und 1b eine
schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer
ersten Ausführungsform
mit bevorzugten Ausführungsvarianten;
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2 eine
schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer
zweiten Ausführungsform;
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3 eine
schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer
dritten Ausführungsform;
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4 eine
Detailansicht des Überspannungsschutzelementes
des Gasgenerators aus 3;
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5 eine
schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer
Variante der vierten Ausführungsform;
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6 eine
Detailansicht des Überspannungsschutzelementes
des Gasgenerators von 5;
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7 eine
schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer
fünften
Ausführungsform;
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8 eine
schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer
sechsten Ausführungsform;
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9 eine
schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer
siebten Ausführungsform;
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10 eine
schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer
achten Ausführungsform;
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11 eine
schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer
neunten Ausführungsform;
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12 eine
schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer
zehnten Ausführungsform
und
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13 eine
schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Gasgenerators gemäß einer
elften Ausführungsform.
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1a zeigt
einen Gasgenerator 10 mit einem Gehäuse 12, das in einem
Innenraum 14 einen Brennstoff aufnimmt. Zur Vereinfachung
ist in den Figuren vom Gehäuse 12 nur
eine untere Schale dargestellt. Eventuelle Filter, die pyrotechnische
Ladung oder zusätzliche
Kammern sind zur Vereinfachung weggelassen. Das Gehäuse 12 weist
an seiner Unterseite eine Einbuchtung 16 auf, die eine Öffnung 18 hat.
In dieser Öffnung 18 ist
ein Zünder 20 eingesetzt, der
in den Innenraum 14 ragt, um den Brennstoff zu entzünden. Der
Zünder 20 weist
rückseitig
zwei als Stifte ausgebildete Anschlusselemente 22 auf,
um den Zünder 20 elektrisch
mit einer nicht dargestellten Aktivierungseinheit zu verbinden.
Der Zünder 20 ist durch
eine Kunststoffumspritzung 24 in der Öffnung 18 gehalten.
Die Kunststoffumspritzung 24 bildet zudem in der Einbuchtung 16 des
Gehäuses 12 eine Zündersteckeraufnahme 26,
in die die Anschlusselemente 22 des Zünders 20 ragen.
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Der
Zünder 20 ist
durch die Kunststoffumspritzung 24 so in der Öffnung 18 des
Gehäuses
gehalten, dass er elektrisch gegen dieses isoliert ist. Wird das
Gehäuse 12 elektrostatisch
aufgeladen, kann somit kein Spannungsausgleich zwischen Gehäuse 12 und
dem Zünder 20 erfolgen.
Eine Entladung könnte
erst erfolgen, wenn die elektrostatische Aufladung ausreichend groß ist, dass
ein Spannungsüberschlag
zwischen Zünder 20 und
Gehäuse 12 erfolgt.
Der Überschlag
erfolgt dabei an der Stelle, an der der Abstand zwischen Gehäuse 12 und
Zünder 20 am
geringsten ist. In diesem Fall würde
die Entladung auf der Außenseite
des Gehäuses 12 zwischen
dem Gehäuse
und einem der Anschlusselemente 22 des Zünders 20 über den
relativ großen
Abstand D erfolgen. Somit kann ein Abbau der Spannung in jedweder
Richtung erreicht werden. Auch wenn der Zünder, insbesondere eines seiner
Anschlusselemente 22, elektrostatisch aufgeladen werden,
kann ebenso ein Spannungsausgleich zwischen dem Zünder 20 und
dem Gehäuse 12 erfolgen.
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Um
den, für
die Entladung wirksamen, Abstand D zu verringern, ist an der Außenseite
des Gehäuses 12 ein Überspannungsschutzelement 28 in Form
eines Blechteils angeordnet. Das Blechteil ist elektrisch leitend
und mit einem ersten Bereich 30 elektrisch mit dem Gehäuse verbunden.
Ein zweiter Bereich 32 des Blechteils ragt in die Zündersteckeraufnahme 26 und
in Richtung zu einem der Anschlusselemente 22. Der Abstand
d zwischen dem in die Zündersteckeraufnahme 26 ragenden
Bereich 32 des Überspannungsschutzelementes 28 und
einem Anschlusselement 22 ist wesentlich kleiner als die Distanz
D zwischen Gehäuse
und Anschlusselement 22, sodass eine Entladung zwischen
Gehäuse 12 und
Zünder 20 schon
erfolgt, wenn die elektrostatische Aufladung ausreichend groß ist für einen
Spannungsüberschlag über die
Distanz d. Der Abstand d ist so gewählt, dass ein Spannungsüberschlag
in jedem Fall bei einer Spannung unter 5 kV erfolgt. Eine größere elektrostatische
Aufladung und somit die Gefahr eines Spannungsüberschlages mit einer hohen
Spannung ist somit sicher verhindert, da schon bei einer geringen
Spannung eine Entladung stattfindet.
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Zusätzlich kann
spiegelbildlich zu dem einen in 1a gezeigten Überspannungsschutzelement 28 noch
ein weiteres, derartiges Überspannungsschutzelement 28 angeordnet
sein, dessen Bereich 32 ebenfalls einen kleineren Abstand
d zu dem anderen Anschlusselement 22 aufweist, sodass jedes
der zwei oder mehr Anschlusselemente 22 einen kleineren
Abstand d zu dem jeweiligen Bereich 32 des zugeordneten Überspannungsschutzelementes 28 aufweist.
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Statt
der in 1a gezeigten Ausführungsvariante
kann das Überspannungsschutzelement 28 auf
jede andere Art ausgeführt
sein, durch die die Distanz für
einen Spannungsüberschlag
zwischen Gehäuse 12 und
Zünder 20 verkürzt wird,
wobei auch eine Kombination dieser mit den im Folgenden beschriebenen
Ausführungsformen
bzw. -varianten denkbar ist. Das Überspannungsschutzelement 28 muss
auch nicht so ausgebildet sein, dass der Spannungsüberschlag
direkt zwischen Gehäuse 12 und Zünder 20 erfolgt.
Es ist auch denkbar, dass die Entladung über weitere Bauteile des Gehäuses 12 oder des
Zünders 20 erfolgt.
Es ist beispielsweise auch denkbar, dass das Überspannungsschutzelement 28 mit
dem Zünder 20 elektrisch
verbunden ist und der Spannungsüberschlag
zwischen Gehäuse 12 und Überspannungsschutzelement 28 erfolgt.
Das Blechteil kann auch weder mit dem Gehäuse 12 noch mit dem
Zünder 20 verbunden
sein, sodass ein Überschlag
zwischen Zünder 20 und
Blech und ein Überschlag
zwischen Blech und Gehäuse 12 erfolgt.
Die Form des Überspannungsschutzelementes 28 kann ebenso
an den Gasgenerator 10 angepasst werden wie seine Position
und die Befestigungsart am Gasgenerator 10. Statt der Anordnung
auf der Außenseite
des Gehäuses 12 ist
es beispielsweise auch denkbar, das Überspannungsschutzelement 28 im
Innenraum 14 des Gehäuses 12 anzuordnen
oder zumindest teilweise in die Kunststoffumspritzung 24 einzubetten.
Es ist auch nicht erforderlich, dass das Überspannungsschutzelement 28 in
die Zündersteckeraufnahme 26 hineinragt.
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Zur
Herstellung des Überspannungsschutzelementes 28 lässt sich
ein beliebiges leitendes Material verwenden. Neben dem hier gezeigten
Blechteil kann beispielsweise ein elektrisch leitender Kunststoff
oder ein anderes Bauteil aus Metall verwendet werden. Das Überspannungsschutzelement 28 kann aber
auch eine Folie oder eine Beschichtung sein, die auf die Kunststoffumspritzung 24 oder
Teile davon aufgebracht ist.
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In
den 1b bis 13 sind
beispielhaft weitere Ausführungsformen
bzw. – varianten
eines Gasgenerators 10 mit einem Überspannungsschutzelement 28 gezeigt.
Der Aufbau des Gasgenerators 10 jeweils entspricht dem
des Gasgenerators 10 aus 1a, sodass
für gleiche
Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.
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In 1b sind
Varianten der Anbindung des Überspannungsschutzelementes 28 gezeigt.
Das Überspannungsschutzelement 28a ist
mit dem Bereich 32a mit einem der Anschlusselemente 22 elektrisch
leitend verbunden, wobei der andere Bereich 30a in Richtung
des Gehäuses 12 ragt,
jedoch nicht elektrisch leitend mit diesem verbunden ist, wodurch der
kleinere Abstand d gebildet wird.
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Bei
der Variante des Überspannungsschutzelementes 28b ist
dessen Bereich 32b mit einem der Anschlusselemente 22 und
dessen andere Bereich 30b mit dem Gehäuse 12 jeweils elektrisch
leitend verbunden. Der kleinere Abstand d wird hier durch zumindest
einen elektrisch nicht leitenden Abschnitt bzw. eine Unterbrechung
des Überspannungsschutzelementes 28b gebildet.
Das Überspannungsschutzelement 28b kann
also auch mehrstückig
ausgeführt
sein.
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Das Überspannungsschutzelement 28c in 1b ist
im Innenraum 14 des Gehäuses 12 angeordnet,
wobei sein Bereich 30c mit dem Gehäuse 12 elektrisch
leitend verbunden ist und sein anderer Bereich 32c in Richtung
des Zünders 20 ragt,
jedoch nicht elektrisch leitend mit diesem verbunden ist, wodurch
der kleinere Abstand d gebildet wird.
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Selbstverständlich ist
auch jede beliebige Kombination der einzelnen Ausführungsformen
der Überspannungsschutzelemente 28 aus
den 1a und 1b denkbar.
Insbesondere können
dabei die jeweiligen elektrisch leitenden Anbindungen der Bereiche 30 und 32 der
gezeigten Überspannungsschutzelemente 28 und
die Anzahl und Positionen des jeweilig gezeigten kleineren Abstandes
d miteinander oder untereinander kombiniert werden, so dass ein
Spannungsüberschlag
in jedem Fall bei einer Spannung unter 5 kV erfolgt.
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In 2 ist
das Überspannungsschutzelement 28 mit
einem Bereich 30 elektrisch mit dem Gehäuse 12 verbunden,
ein andere Bereich 32 ragt in die Zündersteckeraufnahme 26 und
in Richtung zu zumindest einem der Anschlusselemente 22,
wodurch der kleinere Abstand d gebildet wird. Das Überspannungsschutzelement 28 ist
hier flach an die Wandung der Zündersteckeraufnahme 26 angelegt und
befestigt, was durch nachträgliches
Aufkleben oder durch Einlegen in die Spritzgussform erfolgen kann.
Das Überspannungsschutzelement 28 könnte auch
die gesamte Zündersteckeraufnahme 26 auskleiden,
mit Ausnahme von einer gemeinsamen Ausnehmung um die beiden (oder
mehr) Anschlusselemente 22 herum oder einzelne Ausnehmungen
um das jeweilige Anschlusselement 22 herum, so dass ein
zugeordneter kleinerer Abstand d gebildet wird.
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In
der Ausführungsform
in 3 ist das Überspannungsschutzelement 28 eine
Kupferfolie 34, die radial um die gesamte Zündersteckeraufnahme 26 angeordnet
ist. 4 zeigt eine Unteransicht der Einbuchtung 16.
Der radial äußere Rand
der Kupferfolie 34 ist elektrisch leitend mit dem Gehäuse 12 verbunden,
der radial innere Rand der Kupferfolie 34 ragt in Richtung
zu den Anschlusselementen 22 und reduziert so die Distanz
für einen
Spannungsüberschlag.
Bei einer Entla dung erfolgt ein Spannungsüberschlag zwischen dem inneren
Rand der Kupferfolie 34 und den Anschlusselementen 22 des
Zünders 20.
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5 zeigt
einen Gasgenerator 10, bei dem das Überspannungsschutzelement 28 in
die Kunststoffumspritzung 24 eingebettet ist. Das Überspannungsschutzelement 28 weist
einen ringförmigen
Teil 35 auf und hat radial nach außen abstehende Stege 36,
mit denen dieser elektrisch leitend mit dem Gehäuse 12 verbunden ist
(6). Der ringförmige
Teil 35 des Überspannungsschutzelementes 28 ragt
in die Zündersteckeraufnahme 26.
Das Überspannungsschutzelement 28 wird
vor dem Spritzgießen am
Gehäuse 12 befestigt
oder daran gehalten und beim Umspritzen des Zünders 20 ebenfalls
von der Kunststoffumspritzung 24 umgeben. Eine Spannungsentladung
erfolgt hier zwischen dem ringförmigen
Teil 35 des Überspannungsschutzelementes 28 und
zumindest einem der Anschlusselemente 22.
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In
der Ausführungsform
in 7 ist statt einem elektrisch leitenden Bauteil
eine elektrisch leitende Beschichtung 38 auf die Kunststoffumspritzung 24 aufgebracht.
Die Beschichtung 38 deckt hier die gesamte Außenseite
der Kunststoffumspritzung 24 und der Zündersteckeraufnahme 26 ab,
mit Ausnahme von einer gemeinsamen Ausnehmung um die beiden Anschlusselemente 22 herum
oder einzelner Ausnehmungen um das jeweilige Anschlusselement 22 herum,
sodass ein zugeordneter kleinerer Abstand d gebildet wird. Die Beschichtung 38 kann
z. B. durch Aufbringen eines leitenden Lackes oder Besprühen oder
Verdampfen mit einer Metallschicht erzeugt werden.
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Das Überspannungsschutzelement 28 in 8 ist
durch ein elektrisch leitendes Dichtmittel 40 gebildet.
Das Dichtmittel 40 wird auf der Außenseite des Gasgenerators 10 am Übergang
zwischen dem Gehäuse 12 und
der Kunststoffumspritzung 24 aufgebracht, um an der Verbindungsstelle
der beiden Materialien einen zusätzlichen
Schutz vor eindringender Feuchtigkeit zu schaffen. Das Dichtmittel 40 ist
so auf die Verbindungsstelle aufgebracht, dass die Distanz D für einen
Spannungsüberschlag
auf eine geringere Distanz d reduziert wird.
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In 9 ist
das Überspannungsschutzelement 28 ein
Retainer 42 aus einem elektrisch leitenden Material, der
in die Zündersteckeraufnahme 26 eingesetzt
ist. Der Retainer 42 kann eine gemeinsame Ausnehmung um
die beiden Anschlusselemente 22 herum aufweisen oder einzelne
Ausnehmungen um das jeweilige Anschlusselement 22 herum,
so dass ein zugeordneter kleinerer Abstand d gebildet wird Für einen
elektrischen Überschlag
ist hier die Überwindung
des Abstandes d zwischen dem radial äußeren Rand des Retainers 42 und
dem Gehäuse 12 und
die Überwindung
des Abstandes d zwischen dem Rand der Ausnehmung des Retainers 42 und dem
jeweiligen Anschlusselement 22 notwendig.
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Es
können
somit auch mehrere Abstände
d hintereinander so überwunden
werden, dass der oder die Spannungsüberschläge zusammen in jedem Fall bei
einer Spannung unter 5 kV, vorzugsweise bereits unter 4,5 kV, insbesondere
bereits bei unter 4 kV oder darunter erfolgen.
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In
der Ausführungsform
in 10 ist im Innenraum 14 des Gehäuses 12 ein
zusätzliches
Bauteil 44 in Form einer eine Anzünderkammer 45 begrenzende
Metallkappe vorgesehen. Das Bauteil 44 ist über der Öffnung 18 angeordnet,
elektrisch leitend mit dem Gehäuse 12 verbunden
und bildet ein Kammergehäuse.
Der Zünder 20 hat
eine Kunststoffummantelung, z. B. eine Kunststoffkappe 46,
aus einem elektrisch leitenden Kunststoff, die mit den Anschlusselementen 22 elektrisch
leitend verbunden ist. Bei einer elektrostatischen Aufladung erfolgt
eine Entladung zwischen dem Bauteil 44 und der als Überspannungsschutzelement
wirkenden Kunststoffkappe 46 des Zünders 20. Statt der
hier gezeigten Metallkappe kann das Bauteil 44 auch eine
andere Form aufweisen und an einer anderen Position im Innenraum 14 des
Gasgenerators 10 vorgesehen sein.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist vorzugsweise unterhalb der Kunststoffummantelung ein Metallgehäuse des
Zünders
vorgesehen. Das Metallgehäuse
umfasst üblicherweise
ein topfförmiges
Aufnahmeteil sowie einen Boden, die miteinander verschweißt oder
verbördelt
werden. Die Kunststoffummantelung kann eine vorgefertigte Kunststoffkappe 46 sein
oder eine Umspritzung des Zündergehäuses aus
Metall. Die Kunststoffummantelung hat eine Doppelfunktion, denn
einerseits wirkt sie als Überspannungsschutzelement 28,
das den Abstand zu dem Bauteil 44 verringert, und andererseits
dient die Kunststoffummantelung als zusätzliche Dichteinrichtung zwischen
dem Gehäuse
des Zünders 20 und
der Kunststoffumspritzung gegen Eintritt von Feuchtigkeit.
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Wie
in 10 zu sehen ist, kann die Kunststoffummantelung
auch noch radial abstehende Ausläufer 47 haben,
mittels denen der Abstand d noch weiter verringert wird. Der in 10 eingezeichnete Abstand
d ist jedoch der Abstand ohne solche seitlich vorstehenden Ausläufer.
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Im
Unterschied zu den oben beschriebenen Ausführungsformen ist der Überspannungsschutz
in 11 nicht durch ein leitendes Element, das an dem Gasgenerator
befestigt ist, gebildet, sondern durch einen freien Spalt 48 in
der Kunststoffumspritzung 24. Der Spalt 48 ist
hier in der Öffnung 18 des Gehäuses 12 gebildet
und stellt eine, für
eine elektrische Entladung wirksame, Verbindung zwischen Gehäuse 12 und
zumindest einem Anschlusselement 22 des Zünders 20 her.
Die Entfernung d zwischen Gehäuse 12 und
Anschlusselement 22 im Spalt 48 ist so gering,
dass auch hier ein Spannungsüberschlag bei
einer Spannung unter 5 kV erfolgt.
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Der
Spalt 48 kann allerdings auch an einer anderen Position
in der Kunststoffumspritzung 24. angeordnet sein, die geeignet
ist, die Distanz für
einen Spannungsüberschlag
zwischen Zünder 20 und Gehäuse 12 oder
einem mit dem Gehäuse 12 elektrisch
verbundenen, leitenden Bauteil 44 zu reduzieren.
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In 12 ist
der Spalt 48 beispielsweise so ausgebildet, dass er eine
zur Zündersteckeraufnahme 26 offene
Aussparung bildet. Der Spannungsüberschlag
erfolgt auch hier zwischen zumindest einem Anschlusselemente 22 und
dem Gehäuse 12. Der
Spalt 48 kann so auf einfache Art beim Spritzgießen durch
einen Vorsprung in der Gussform oder durch einen Schieber hergestellt
werden.
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Der
Spalt 48 in 13 ist dagegen in Richtung zum
Innenraum 14 des Gehäuses 12 angeordnet.
Auch dieser Spalt 48 kann beim Spritzgießen beispielsweise
durch einen Schieber hergestellt werden. Der Spalt 48 ist
hier so ausgeführt,
dass eine elektrostatische Entladung zwischen Gehäuse 12 und
zumindest einem Anschlusselemente 22 oder dem Zünder 20 erfolgt.
Der Spalt 48 könnte
aber auch so ausgeführt
sein, dass der Spannungsüberschlag
ausschließlich über den
Zünder 20 oder
ausschließlich über zumindest
ein Anschlusselement 22 erfolgt.
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Bei
sämtlichen
Ausführungsformen,
bei denen das Überspannungsschutzelement
von einem Anschlusselement, dem Gehäuse oder dem mit dem Gehäuse elektrisch
verbundenen Bauteil beabstandet ist, sollte ein Maximalabstand eingehalten
werden, nämlich < 7 mm, < 6,5 mm, < 6 mm, < 5,5 mm, < 5 mm, < 4,5 mm, < 4 mm, < 3,5 mm, < 3 mm, < 2,6 mm, < 2 mm, < 1,5 mm, oder < 1 mm, insbesondere < 0,5 mm um einen
sicheren Spannungsüberschlag bei
geringer Entladespannung sicherzustellen.
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Der Überspannungsschutz
wirkt bei den meisten o. g. Ausführungsbeispielen
sowohl mit angeschlossenem Zünderstecker
als auch ohne diesen. Das bedeutet, dass bei angeschlossenem Zünderstecker
dieser außerhalb
des Spannungsübertragungsweges
liegt und diesen auch nicht beeinflusst (siehe 1a, 1b, 2, 5, 7 und 9–13).