DE19851301C2 - Elektrischer Steckverbinder für Zünder - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung geht von einem elektrischen Steck­ verbinder gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs aus. Ein solcher Steckverbinder ist beispielsweise aus der DE 198 04 624 A1 bekannt und findet insbesondere Anwendung in Airbag-Rückhaltesystemen für Kraftfahrzeuge.

Dort wird der Steckverbinder mit seinem Steckansatz auf ein entsprechendes Gegenstück gesteckt, welches am Gehäuse des Zünders für den Airbag angebracht ist. Der Zünder, der Prall­ sack sowie die elektrischen Zuleitungen sind auf der Fahrer­ seite in der Prallplatte des Lenkrads untergebracht. Ferner ist die elektrische Verbindung des Zünders mit dem Steuersy­ stem eine sehr empfindliche Stelle im Rückhaltesystem, da an den Elektroden des Zünders auftretende unkontrollierte Poten­ tialschwankungen zur unbeabsichtigten Auslösung des Airbags führen können.

In der Druckschrift US-4 306 499 ist eine Steckverbindung mit nicht geerdeten Anschlüssen beschrieben. Um eine Abschirmung vor elektrostatischer Energie zu gewährleisten, weist ein An­ zündinitiator eine Abschirmhülse auf, die eine Zündeinheit einrahmt, so daß von einer an die Zündeinheit angeschlossenen Hülse aufgenommene elektrostatische Energie über Funkenentla­ dung an die Abschirmhülse weitergeleitet wird. Damit wird ein unkontrolliertes Auslösen des Zünders durch elektrostatische Energie verhindert.

Diese Konstruktion hat den Nachteil, daß der Zündabstand zwi­ schen den beiden Hülsen des Zünders sehr genau eingehalten werden muß. Damit sind die Anforderungen an die Herstellung der beiden Hülsen sehr hoch, womit der gesamte Zünder hohe Kosten verursacht. Ferner sind die elektrischen Anschlüsse des Zünders als auch die elektrischen Anschlüsse des Steckers in keinster Weise geschützt. So kann der Zünder oder der Stecker elektrostatisch aufgeladen sein, so daß beim Ein­ steckvorgang die elektrostatische Energie ausreichend ist, um den Zünder auszulösen.

Aus diesem Grund weisen bekannte Steckverbinder in ihrem Steckansatz Steckhülsen auf, die auf Steckstifte aufgesteckt werden, wobei der Steckansatz eine Kurzschlußbrücke zwischen den Steckstiften des Zünders von diesen trennt, wenn der Kon­ takt für die Steckerhülsen bereits hergestellt ist. Eine sol­ che Kurzschlußbrücke verhindert während des Einsteckvorgangs wirkungsvoll das ungewollte Auslösen des Zünders durch elek­ trostatische Energie.

In der Druckschrift EP 0 591 947 ist eine Steckverbindung mit einer solchen Kurzschlußbrücke beschrieben, die so ausgeführt wurde, daß die Kurzschlußbrücke in einem zusätzlichen Rück­ halter angeordnet ist.

Diese Konstruktion hat den Nachteil, daß die Steckverbindung nunmehr aus drei Teilen besteht: einerseits dem Steckverbin­ der, dem dazu passenden komplementären Steckteil und dem Rückhalter mit Kurzschlußbrücke. Dies erhöht einerseits die Kosten und verlängert andererseits die Einbauzeit.

In beiden Fällen werden die Zünder über eine Steuerungsein­ heit ausgelöst, wobei die Zünder keine "Intelligenz" aufwei­ sen, d. h. daß sie keine Steuerungselektronik enthalten. Des­ wegen wird von der Steuerungselektronik ein Strom an den Zün­ der geschickt, damit dieser gezündet wird.

Diese vorgestellten Steckverbindungen eignen sich nicht, um Peripherien, wie z. B. Airbag-Zünder, an in der Fahrzeugtech­ nik neuerdings eingeführte Bussysteme anzuschließen.

Aus der DE 198 04 624 A1 ist ein elektrischer Steckverbinder bekannt, der umfaßt: ein Gehäuse, einen am Gehäuse angeform­ ten Steckansatz, der entlang der Einsteckrichtung des Steck­ verbinders Kontaktelemente zum Eingriff mit entsprechenden Gegenstücken in einem Verbinderteil aufweist, eine Abschirm­ einrichtung mit einem elektrisch leitenden Ring, der um die Enden der Kontaktelemente herum angeordnet ist, und minde­ stens eine Verbindung, die an einem Kabel im Steckverbinder angeschlossen ist, wobei die Kontaktelemente Steckhülsen und die dazu entsprechenden Gegenstücke Kontaktstifte sind.

Bei diesem Steckverbinder ist ein elektrisch leitender Ring am hinteren Ende von Kontaktelementen als Abschirmeinrichtung vorgesehen, die mit einem Kabel verbunden ist. Diese Art von Abschirmung wird bei Audiogeräten verwendet, beispielsweise im Auto, deren Betrieb nicht durch Störsignale aus dem Motor­ raum beeinträchtigt werden soll. Ein Schutz vor elektrostati­ scher Aufladung zum Verhindern einer Funkenentladung ist hier nicht vorgesehen.

Die US-A-4 720 155 beschreibt einen Databus-Koppler- Verbinder, bei dem ebenfalls ein Ring vorgesehen ist, der Durchgänge von Buchsen einrahmt. Auch hier ist nicht an eine Verhinderung einer Funkenentladung gedacht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Anzündträger des Zünders beim Einstecken sofort an Masse an­ zuschließen, noch bevor die elektrischen Stifte des Zünders und die elektrischen Steckhülsen des Steckverbinders mitein­ ander elektrisch verbunden sind. Ferner soll der Ansteckteil des Steckers gegen elektrostatische Aufladung bzw. elektroma­ gnetische Störungen geschützt werden.

Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst. Die Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gerich­ tet.

Der elektrische Steckverbinder mit Abschirmeinrichtung kann ein Gehäuse aufweisen. Weiterhin kann am Gehäuse ein Steckan­ satz vorgesehen sein, der entlang der Einsteckrichtung des Steckverbinders verlaufende Zellen aufweisen kann, in denen sich Kontaktelemente befinden können. An der Seite des Steckansatzes kann mindestens ein Rastfederelement, das auch ein Rastfederarm sein kann, für den Eingriff in minde­ stens eine entsprechende in einem zum Steckansatz komple­ mentären Verbinderteil vorgesehene Aufnahme angeordnet sein. Ferner kann ein Führungselement für das Hineingleiten in ein Komplementärteil vorgesehen sein. Außerdem kann der Steckverbinder einen zum Gehäuse passenden Deckel aufwei­ sen. Die Abschirmeinrichtung kann einen elektrisch leiten­ den und an Masse angeschlossenen Ring, der um die Kontakte­ lemente herum angeordnet ist, und entlang des Steckansatzes verlaufende Kontaktzungen aufweisen.

Bei einem solchen elektrischen Steckverbinder ist es beson­ ders vorteilhaft, daß die Abschirmeinrichtung den Steckan­ satz des Steckverbinders wie einen Faradayschen Käfig um­ schließt und in den Steckverbinder integriert ist. Das Be­ sondere der Abschirmung ist, daß sie auf dem Steckansatz angeordnet ist, so daß beim Einstecken in einen metalli­ sierten Anzünderträger dieser automatisch mit geerdet wird.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden nun an­ hand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Aus­ führungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1A einen erfindungsgemäßen Steckverbinder in schräger Draufsicht auf den Steckansatz;

Fig. 1B einen erfindungsgemäßen Steckverbinder ohne Deckel in schräger Draufsicht, wobei der Steckverbinder aus Fig. 1A um 180° um seine Längsachse gedreht ist;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den erfindungsgemäßen Steckver­ binder;

Fig. 3B eine Draufsicht auf die Rückseite des geöffneten Steckverbinders;

Fig. 3A einen Schnitt entlang der Linie I-I der Fig. 3B und

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 3B.

Fig. 5 einen stark schematisierten Schnitt des eingesteck­ ten Steckverbinders entlang der Linie III-III der Fig. 3A.

In den Fig. 1A und 1B ist der erfindungsgemäße Steckver­ binder mit und ohne Deckel 3 zu sehen. Der Steckverbinder umfaßt ein Gehäuse, einen Steckansatz 2 und einen Deckel 3. Das Gehäuse ist mit Rastnasen 17 versehen, die in Rastöff­ nungen 18 des Deckels 3 greifen können, wenn beide ineinan­ der gesteckt werden, wie in Fig. 1A zu sehen ist. Der Steckansatz 2 ist im wesentlichen zylindrisch geformt. Die Form des Steckansatzes 2 kann beispielsweise elliptisch, rechteckig oder quadratisch sein, wobei dann die Kanten des Steckansatzes und die Wandungen des Verbinderteils die Auf­ gabe von Führungselementen 7 übernehmen. Auf dem Zylinder­ mantel des Steckansatzes 2 sind zwei Führungsschultern 7 über die ganze Höhe des Steckansatzes 2 angeformt. Diese Führungsschultern 7 werden auch als Kodiernasen verwendet, um ein Vertauschen zwischen ähnlichen Steckverbindern zu verhindern. Ähnliche Steckverbinder sind bis auf die Anord­ nung der Führungsschulter 7 identisch. Ebenso sind auf dem Zylindermantel 21 diametral gegenüberliegend zwei elasti­ sche Rastfederarme angeformt. Diese können in in einem zum Steckansatz komplementären Verbinderteil vorgesehene Auf­ nahmen einschnappen. Unter einem Verbinderteil kann insbe­ sondere ein Anzünderträger (s. Fig. 5) eines Airbag-Zünders zu verstehen sein. Die Abschlußfläche 9 des Steckansatzes 2 weist Durchgänge 20 zu den Zellen 4 auf und ferner den Ring 10 der Abschirmeinrichtung 8, der die Durchgänge 20 zu den Zellen 4 einrahmt. An diesem Ring 10 sind Kontaktzungen an­ geformt, die entlang des Steckansatzes 2 verlaufen. Die Mittelpunkte der Wölbungen befinden sich außerhalb des Steckansatzes 2.

In Fig. 1B kann man die Verkabelung des Steckverbinders gut erkennen. Einerseits weist der Steckverbinder 3 Anschlüsse auf, die zu einem Systembus führen und andererseits eine Masse, die an die Masse des Fahrzeugs angeschlossen ist.

Diese Masse ist mit der Abschirmung 8 elektrisch verbunden. In Fig. 2 ist eine Draufsicht des Steckverbinders zu erken­ nen, wobei der Anschluß der Abschirmung 8 gut dargestellt ist. Dabei wird eine dieser Kontaktzungen 11 der Abschir­ mung 8 über ein Kontaktelement 12 verlängert, das durch ei­ ne Öffnung 13 des Gehäuses 1 hindurchgeht und anschließend im Gehäuseinneren in eine Crimpverbindung übergeht, an die die Ader 16 gecrimpt ist, die zur Fahrzeugmasse führt. In dieser Figur sind die Wölbungen der Kontaktzungen 11 gut zu erkennen, wobei die Kanten der Kontaktzungen vom Steckan­ satz 2 weggebogen sind.

In Fig. 3B ist ein erfindungsgemäßer Steckverbinder in Draufsicht zu sehen, wobei die offene Rückseite des Steck­ verbinders dargestellt ist. Der Schnitt entlang der Linie I-I (Fig. 3A) ist in Fig. 3A abgebildet. Auf der rechten Seite der Fig. 3A sind einerseits der Ring 10 und anderer­ seits oberhalb und unterhalb des Steckansatzes 2 die Rast­ federarme 6 zu erkennen. Da der Schnitt entlang der Ein­ steckrichtung des Steckverbinders verläuft und durch die Zellen 4 hindurchgeht, sind dort die Steckhülsen 5 gut sichtbar. Diese weisen im rechten Bereich der Fig. 3A eine Verengung 19 auf, um die Steckstifte des Anzündträgers des Zünders besser zu kontaktieren. Damit die Einführung des Steckverbinders erleichtert wird, sind die Durchgänge 20 zu den Zellen 4 nach außen hin geweitet.

In Fig. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 3B zu sehen. In dieser Figur ist insbesondere gut zu erken­ nen, wie der Übergang der Steckhülse zur Crimpverbindung aussieht. Zur Vereinfachung der Darstellung wurden die Ein­ zeladern der Kabel nur zum Teil abgebildet.

In Fig. 5 ist ein Schnitt eines eingesteckten Steckverbin­ ders entlang der Linie III-III der Fig. 3A gezeigt.

Das Verbinderteil 30, das insbesondere ein Anzünderträger eines Airbag-Zünders sein kann, umfaßt ein leitendes Gehäu­ se 34 mit Nuten 31 zur Aufnahme von Führungsschultern, ei­ ner ersten Aufnahme 33 zum Einrasten von Rastfederarmen und einer zweiten Aufnahme 35 zum Einstecken eines Steckansat­ zes. Ferner weist der Boden des Gehäuses 34 in Einsteck­ richtung verlaufende Kontaktstifte 32 auf, wobei diese vom Gehäuse 34 elektrisch isoliert sind. Die zweite Aufnahme 34 ist passend zum Steckansatz 2 im wesentlichen kreisförmig. Die erste Aufnahme 33 ist derart in die Seitenwandung des Gehäuses 34 eingelassen, daß einerseits die erste Aufnahme 33 über den gesamten Umfang verläuft und andererseits zur zweiten Aufnahme 34 hin geöffnet ist.

Dabei sind der Abstand zwischen Gehäuseboden und erster Aufnahme und der Abstand zwischen Abschlußfläche 9 und Rastnase 22 gleich. Zur Vereinfachung der Darstellung sind in Fig. 5 vom Stecker nur der Steckansatz 2, die Rastfeder­ arme 6 und die Kontaktzungen 11 abgebildet. Besonders gut zu erkennen ist, wie die Kontaktzungen 11 in das Gehäuse 34 des Anzünderträgers schneiden und wie sich die Rastfederar­ me im eingerasteten Zustand befinden.

Im folgenden wird nun ein Anwendungsbeispiel dieses erfin­ dungsgemäßen Steckverbinders aufgeführt.

Dieser Steckverbinder mit Abschirmeinrichtung wird insbe­ sondere als Steckverbindung für Bussysteme verwendet. Im Unterschied zu dem aufgeführten Stand der Technik muß man erwähnen, daß die eigentliche Information zum Auslösen des Zünders codiert, d. h. verschlüsselt, verschickt wird. Im Stand der Technik wird vom Steuersystem ein Stromimpuls an den Steckverbinder geschickt, der den Zünder auslöst. Hier­ bei wird die "Intelligenz" des Steuersystems aufgeteilt, d. h., daß der Anzündträger des Zünders eine eigene Logik erhält. Damit der Zünder ausgelöst wird, braucht das Steu­ ersystem nur noch ein digitales Signal mit der Adresse des Zünders über den Bus zu verschicken, wobei die Logik des Anzünderträgers dann das Signal auswertet und ein entspre­ chendes Ereignis ausführt, um den Zünder zu zünden. Vor­ teilhaft ist, daß zum Zünden des Zünders eine gewisse Co­ dierung notwendig ist, so daß ein von Störungen aufgenomme­ nes Signal im allgemeinen nicht ausreicht, um den Zünder auszulösen. Es hat sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, die Masse des Fahrzeugs und die Masse des Busses getrennt zu führen. Damit ist einer der Anschlüsse des Steckverbin­ ders als Busmasse ausgeführt, wobei die anderen zwei die Ein- und Ausgangsanschlüsse des Busses darstellen.

Beim Einstecken des erfindungsgemäßen Steckverbinders in den dazu passenden leitenden Anzünderträger schneiden sich die Kontaktzungen 11 der Abschirmung 8 in das Gehäuse 34 des Anzünderträgers ein. Im vollständig eingesteckten Zu­ stand schnappen die Rastfederarme 6 in die entsprechenden Nuten 3 ein. Diese Kontaktierung dient dem Schutz vor elek­ trostatischen Aufladungen, die über die Zuleitung auf Fahr­ zeugmasse weitergeleitet werden. Diese elektrostatischen Aufladungen würden sonst den Zünder belasten. Da sich die Kontaktzungen in die Oberfläche des Anzündträgers hinein­ schneiden, ist eine schwer lösbare Steckverbindung herge­ stellt worden, die sich nicht ohne weiteres durch Vibratio­ nen lösen kann.

Claims (9)

1. Ein elektrischer Steckverbinder (8) umfaßt

• - ein Gehäuse (1),
• - einen am Gehäuse (1) angeformten Steckansatz (2), der entlang der Einsteckrichtung des Steckverbinders Kon­ taktelemente (5) zum Eingriff mit entsprechenden Gegen­ stücken (32) in einem Verbinderteil (30) aufweist, wobei die Kontaktelemente Steckhülsen (5) und die dazu entsprechenden Gegenstücke Kontakt­ stifte (32) sind,
• - eine Abschirmeinrichtung (8) mit einem elektrisch lei­ tenden Ring (10), der um die Enden der Kontaktelemente (5) herum angeordnet ist, und mit mindestens einer Verbin­ dung, die an einem Kabel (15) im Steckverbinder ange­ schlossen ist,

dadurch gekennzeichnet, daß
die Steckhülsen (5) in im Steckansatz (2) befindlichen Zellen (4) angeordnet sind und daß der Ring (10) auf der in Steckrichtung gesehen vorderen Abschlußfläche (9) des Steckansatzes (2) angeordnet ist, so daß die Durchgänge (20) zu den Zellen (4) durch den Ring (10) eingerahmt sind.

2. Elektrischer Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ring Kontaktzungen (11) aufweist, die sich parallel zur Einsteckrichtung erstrecken.

3. Elektrischer Steckverbinder nach einem der vorigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung min­ destens eine Kontaktzunge aufweist, die durch ein durch eine Öffnung (13) des Gehäuses (1) gehendes Kontaktele­ ment (12) verlängert wird, das mit einem im Inneren des Steckverbinders befindlichen Crimp (14) elektrisch ver­ bunden ist, der das Kabel (15) klemmt.

4. Elektrischer Steckverbinder nach einem der vorigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzungen (11) zum Steckansatz (2) hin gewölbt sind und zum Gehäuse (1) hin in Querrichtung breiter werden, so daß die schar­ fen Kanten der Kontaktzungen (11) in das metallische kom­ plementäre Verbinderteil (30) eindringen.

5. Elektrischer Steckverbinder nach einem der vorigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirm­ einrichtung (8) zum Steckansatz (2) hin gebogene Haken aufweist, so daß diese in den Steckansatz (2) eindringen, um die Abschirmeinrichtung (8) an ihrem Platz zu halten.

6. Elektrischer Steckverbinder nach einem der vorigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) und der Deckel (3) passende Rastelemente aufweisen, damit Ge­ häuse und Deckel ineinandersteckbar sind.

7. Elektrischer Steckverbinder nach einem der vorigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steckansatz (2) im wesentlichen zylindrisch ist, wobei mindestens ein Rastfederarm (6) und eine Führungsschulter (7) auf dem äußeren Umfang des Steckansatzes (2) angeordnet sind.

8. Elektrischer Steckverbinder nach einem der vorigen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmeinrich­ tung (8) an Masse eines Fahrzeugs angeschlossen ist.

9. Verwendung eines elektrischen Steckverbinders nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für einen Airbag in einem Fahrzeug.