-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für einen
Gasgenerator mit einem Gehäuse
zur Aufnahme eines Treibmittels, mit einer Zündeinheit, die eine Zündladung
sowie mit der Zündladung
in Verbindung stehende erste Kontaktelemente aufweist, sowie mit
einem Stecker mit zweiten Kontaktelementen, die zum Betrieb der
Zündvorrichtung
mit den ersten Kontaktelementen elektrisch leitend verbindbar sind.
-
In
der
DE 28 30 552 wird
eine Kurzschlußsicherung
für die
Kontaktelemente einer Zündvorrichtung
offenbart, die bei Anschluß der
Zündvorrichtung an
einen Zündstromkreis
erst dann aufgehoben wird, wenn die Verbindung der Kontaktelemente
mit den entsprechenden Polen der Anschlußleitung hergestellt ist. Die
Kurzschlußsicherung
umfaßt
Kontaktfedern, die untereinander sowie vor Anschluß der Zündvorrichtung
mit den Kontaktelementen der Zündvorrichtung
in elektrisch leitender Verbindung stehen. Um unerwünschte Zustände während der Montage
und Demontage der Zündvorrichtung
zu vermeiden, stehen die Kontaktelemente derart aus dem Gehäuse der
Zündvorrichtung
hervor, daß die elektrische
Verbindung zwischen Zündvorrichtung und
Anschlußleitung
hergestellt wird, bevor die Unterbrechung der Kurzschlußsicherung
erfolgt. Bei einer derartigen Vorrichtung ist es nachteilig, daß ein wirksamer
Schutz gegen eine elektrostatische Entladung aufgrund von Potentialdifferenzen
zwischen den Kontaktelementen bzw. der Zündla dung und einem die Zündvorrichtung
umgebenden Gehäuse nicht
vorhanden ist. Kommt es zu einem Lichtbogenüberschlag, kann dies zu einer
Fehlauslösung
der Zündladung
und somit beispielsweise zu einem unerwünschten Auslösen des
Airbags führen.
-
Eine
gattungsgemäße Zündvorrichtung
ist auch aus Die
DE 44 29 175 bekannt,
welche weiterhin einen elektrischen Zünder offenbart, bei dem die mit
der Zündladung
in elektrischer Verbindung stehenden Kontaktstifte in einem definierten
Abstand zu einem die Kontaktstifte umgebenden ringförmigen Polelement
angeordnet sind, das in elektrisch leitender Verbindung mit dem
Gehäuse
des Zünders
steht. Der Abstand zwischen dem ringförmigen Polelement und den Kontaktstiften
ist auf eine vorgesehene Durchschlagfeldstärke ausgerichtet. Trotz Ausbildung
einer derartigen Funkenstrecke ist es möglich, daß insbesondere bei Annäherung eines
elektrostatischen Feldes geringer Spannung eine Entladung nicht
im Bereich der vorgesehenen Funkenstrecke, sondern im Bereich der
Zündladung
erfolgt, was eine unerwünschte
Fehlzündung
zur Folge haben kann.
-
Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zündvorrichtung
zu schaffen, bei der die Wahrscheinlichkeit für ein unerwünschtes Auslösen der
Zündladung
aufgrund einer elektrostatischen Entladung gering ist.
-
Diese
Aufgabe wird ausgehend von einer gattungsgemäßen Zündvorrichtung dadurch gelöst, daß der Stecker
wenigstens ein erstes Polelement aufweist und daß zumindest bei aufgestecktem
Stecker ein Entladungsweg zwischen dem ersten Polelement und einem
zweiten Polelement, das mit der Fahrzeugmasse in elektrisch leitender
Verbindung steht, vorgesehen ist. Dadurch wird erreicht, daß der Entladungsweg
nicht in der Zündvorrichtung
selbst, sondern im Bereich des Steckers ausgebildet ist, was dazu
führt,
daß die
Wahrscheinlichkeit für
ein unbeabsichtigtes Auslösen
der Zündladung
bei einem Lichtbogenüberschlag
sowohl bei hohen als auch bei geringen Spannungswerten wirksam verringert
wird.
-
Besonders
vorteilhaft ist es, wenn als zweites Polelement eine mit den ersten
Kontaktelementen elektrisch leitend verbindbare Kontaktfeder vorgesehen
ist. Derartige Kontaktfedern dienen dazu, im nicht angeschlossenen
Zustand der Zündvorrichtung eine
Kurzschlußbrücke zwischen
den Kontaktelementen zu bilden. Bei Aufstecken eines Steckers zum
Anschluß der
Zündvorrichtung
werden die Kontaktfedern von den Kontaktelementen entfernt und können in
dieser Position erfindungsgemäß als zweite
Polelemente des Entladungsweges dienen. Darüber hinaus führt die
elektrisch leitende Verbindung der Kontaktfedern mit dem Gehäuse zu einer
guten Abschirmung der Zündvorrichtung
gegen elektromagnetische Strahlung.
-
In
weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen,
daß beide
Polelemente spitz zulaufende Elektroden aufweisen. Die dadurch erzielbare
Spitzenwirkung begünstigt
den Ladungsausgleich über
die Funkenstrecke.
-
Besonders
vorteilhaft ist es, wenn das erste Polelement einen mit den zweiten
Kontaktelementen elektrisch verbundenen Vorsprung aufweist, der
sich im Bereich des zweiten Polelementes durch einen Durchbruch
der Ummantelung des Steckers erstreckt. Dabei ist der Abstand zwischen
Vorsprung und dem zweiten Polelement durch die Dimension des Vorsprungs
sowie durch die Dicke der Ummantelung einstellbar. Durch die Verbindung
des Vorsprungs mit den zweiten, im Stecker angeordneten Kontaktelementen
wird eine zuverlässige
Entladung im Bereich des Steckers bewirkt und eine Fehlzündung der
Zündladung
vermieden.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind zwei Vorsprünge vorgesehen,
die mit jeweils einem von zwei zweiten Kontaktelementen elektrisch
leitend verbunden sind.
-
In
weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist in dem Gehäuse zur
Fixierung der Zündeinheit
eine Halterung vorgesehen, die mit dem Gehäuse sowie mit dem zweiten Polelement
in elektrisch leitender Verbindung steht. Ist als zweites Polelement
eine Kontaktfeder vorgesehen, ist diese mit der Halterung sowie
im nicht aufgesteckten Zustand des Steckers mit einem oder mehreren
ersten Kontaktelementen der Zündvorrichtung
elektrisch leitend verbunden. Wird der Stecker aufgesteckt, wird
zwischen der entsprechend von dem ersten Kontaktelement ent fernten
Kontaktfeder und dem ersten Polelement des Steckers eine Funkenstrecke
gebildet. Die Ableitung der Überspannung
erfolgt in diesem Fall mittels der Kontaktfeder, der Halterung sowie
des durch die Halterung mit den Kontaktfedern elektrisch verbundenen
Gehäuses.
-
In
der Zündladung
kann ein mit den ersten Kontaktelementen in Verbindung stehender
elektrischer Widerstand angeordnet sein. Der Widerstand kann in
Form feiner Metalldrähte
oder Leiterplatten ausgeführt
sein. Der Stromfluß durch
den Widerstand führt
zu einer Wärmeentwicklung,
die eine Zündung
der Zündladung
bewirkt. Der Stromfluß wird
im Bedarfsfall durch eine Auslöseelektronik
bewirkt, wobei unerwünschte
Entladungen durch die erfindungsgemäße Anordnung der Funkenstrecke
vermeidbar sind.
-
Besonders
vorteilhaft ist es, wenn ein die Zündladung aufnehmendes Zündgehäuse vorgesehen
ist, das gegenüber
dem Gehäuse
der Zündvorrichtung
elektrisch isoliert ist. Dadurch wird vermieden, daß eine Potentialdifferenz
zwischen dem Gehäuse
der Zündvorrichtung
und den Kontaktelementen zu einer entsprechenden Potentialdifferenz
zwischen dem Zündgehäuse und
einem Auslöseelement,
beispielsweise einem elektrischen Widerstand, führt.
-
In
weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen,
daß die
Zündladung
sowie die mit der Zündladung
in Verbindung stehenden ersten Kontaktelemente in dem Gehäuse der
Zündvorrichtung
aufgenommen sind. Eine derartige Anordnung führt zu einer besonders wirksamen
Abschirmung der Zündeinheit
gegen elektromagnetische Strahlung.
-
Entsprechend
einer Alternative der Erfindung kann der Entladungsweg zwischen
dem ersten und zweiten Polelement durch eine Funkenstrecke mit definierter
Länge verwirklicht
werden.
-
Alternativ
hierzu kann der Entladungsweg durch ein elektronisches Bauteil,
beispielsweise eine Diode oder einen Varistor verwirklicht sein,
wobei durch diese Bauvariante eine besser kontrollierbare Entladung
im Vergleich zum Funkenüberschlag
in einer Funkenstrecke erzielt werden kann.
-
Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung kann der Stecker ein zusätzliches drittes Kontaktelement
aufweisen, das mit der Fahrzeugmasse in elektrisch leitender Verbindung steht.
Dieses dritte Kontaktelement kann wiederum mit einem vierten Kontaktelement,
das mit dem Gehäuse
des Gasgenerators in elektrisch leitender Verbindung steht, bei
Einstecken des Steckers in die Zündeinheit
verbindbar sein.
-
Weitere
Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand
in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele gemäß 3–12 näher erläutert. Es
zeigen:
-
1 und 2:
Eine Zündvorrichtung
gemäß dem Stand
der Technik ohne und mit aufgestecktem Stecker,
-
3 und 4:
eine erfindungsgemäße Zündvorrichtung
ohne und mit aufgestecktem Stecker sowie mit Kontaktfeder als zweites
Polelement,
-
5:
eine erfindungsgemäße Zündvorrichtung
mit Stecker sowie mit Kontaktfeder als zweites Polelement,
-
6:
eine erfindungsgemäße Zündvorrichtung
gemäß 5 mit
aufgestecktem Stecker,
-
7:
eine Schnittdarstellung gemäß Linie A-A
in 5,
-
8:
eine Schnittdarstellung gemäß Linie B-B
in 5,
-
9 und 10:
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung
ohne und mit aufgestecktem Stecker,
-
11:
eine Schnittdarstellung gemäß der Linie
C-C in 10 und
-
12:
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung
gemäß 12 mit
aufgestecktem Stecker.
-
1 und 2 zeigen
eine Zündvorrichtung
gemäß dem Stand
der Technik im nicht angeschlossenen (1) sowie
im angeschlossenen (2) Zustand. Die Zündvorrichtung
besteht aus dem Gehäuse 10,
in dem die Zündeinheit 30 angeordnet
ist. Die Zündeinheit 30 umfaßt die Zündladung 32,
die mit der Zündladung
in Verbindung stehenden ersten Kontaktelemente 34, den
elektrischen Widerstand 36 sowie das Zündgehäuse 38, in dem die Zündladung 32 aufgenommen
ist. Die ersten Kontaktelemente 34 stehen im nicht angeschlossenen
Zustand der Zündvorrichtung
mit den Kontaktfedern 50 in elektrisch leitendem Kontakt.
Die Kontaktfedern 50 sind in dem ringförmigen Isolator 90 aufgenommen. Die
in dem Gehäuse 10 angeordnete
Halterung 80 dient zur Fixierung der Zündeinheit 30 in dem
Gehäuse 10.
-
Wird
beim Anschluß der
Zündvorrichtung
der Stecker 40 aufgesteckt (s. 2), stehen
die ersten Kontaktelemente 34 mit den in dem Stecker 40 angeordneten
zweiten Kontaktelementen 42 in elektrisch leitendem Kontakt.
Das Aufstecken des Steckers 40 hat eine Trennung der Kontaktfedern 50 von
den ersten Kontaktelementen 34 durch die Ummantelung 70 zur
Folge. In diesem Zustand sind die Zündeinheit 30, die
ersten 34 und zweiten Kontaktelemente 42 bzw.
der Stecker 40 von dem Gehäuse 10 der Zündvorrichtung
elektrisch isoliert, wodurch eine entsprechende Potentialdifferenz
erzeugt werden kann. Kommt es zur Annäherung eines elektrostatischen Feldes,
kann es an der Stelle mit dem geringsten Übergangswiderstand zu einem
Lichtbogenüberschlag
kommen. Werden insbesondere elektrostatische Ladungen geringer Spannung
(< 10 kV) eingebracht,
kann sich die Funkenstrecke im Bereich der Zündeinheit 30 ausbilden,
was zu einer unerwünschten
Auslösung
der Zündvorrichtung
führt.
-
3 und 4 zeigen
eine erfindungsgemäße Zündvorrichtung,
bei der die Anordnung des Gehäuses 10,
der Zündeinheit 30,
der Halterung 80 sowie des Isolators 90 der Anordnung
gemäß 1 und 2 entspricht.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel
nach 3 und 4 sind die Kontaktfedern 50 elektrisch
leitend mit der Halterung 80 und somit mit dem Gehäuse 10 verbunden.
-
Im
angeschlossenen Zustand der Zündvorrichtung
gemäß 4 ist
die Funkenstrecke 100 gezielt in einem Bereich angeordnet,
der sich nicht in unmittelbarer Nähe zur Zündladung 32 befindet.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel
nach 4 entsteht die Funkenstrecke 100 zwischen
dem als ersten Polelement dienenden Vorsprung 60, der elektrisch
leitend an einem der zweiten Kontaktelemente 42 angeordnet
ist, und der als zweites Polelement dienenden Kontaktfeder 50.
Der Vorsprung 60 ist durch die Aussparung 72 der
Ummantelung 70 des Steckers 40 geführt. Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
nach 4 weist die Vorteile auf, daß zum einen eine mögliche Funkenstrecke 100 nicht
in der Nähe
zur Zündeinheit 30,
sondern im Bereich des Steckers 40 geschaffen wird und
zum anderen die elektrisch leitende Verbindung des Gehäuses 10 mit
der Kontaktfeder 50 eine gute Abschirmung der Zündvorrichtung
gegen elektromagnetische Strahlung bewirkt. Die Funkenstrecke 100 kann
einseitig gemäß 4 oder
auch beidseitig ausgebildet sein. Der Vorsprung 60 ist
als spitz zulaufende Elektrode ausgebildet, die einen Ladungsausgleich
stark begünstigt.
Das Material des Vorsprungs 60 sowie der Kontaktfeder 50 ist
vorteilhaft aus robustem, leitfähigem
Material hergestellt, das auch Mehrfachentladungen ohne wesentlichen Abbrand
ermöglicht.
-
5 und 6 zeigen
eine weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung, bei
der die Zündladung 32 in
dem Zündgehäuse 38 aufgenommen
ist, das gegenüber
dem Gehäuse 10 der
Zündvorrichtung
elektrisch isoliert ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, daß eine Potentialdifferenz
zwischen Gehäuse 10 und
ersten Kontaktelementen 34 nicht auch eine entsprechende
Potentialdifferenz zwischen Zündgehäuse 38 und
Zündladung 32 bedingt.
-
In
dem Gehäuse 10 ist
das Treibmittel 20 angeordnet. Die Kontaktfedern 50 sind
in der Halterung 90 aufgenommen und elektrisch leitend
mit dem Gehäuse 10 verbunden.
Die Zündeinheit 30 umfaßt zur Zündung der
Zündladung 32 einen
elektrischen Widerstand 36, der im Endbereich der ersten
Kontaktelemente 34 angeordnet ist.
-
Der
Stecker 40 umfaßt
zwei zweite Kontaktelemente 42, wobei eines der Kontaktelemente 42 mit
dem Vorsprung 60 in elektrisch leitender Verbindung steht.
Der Vorsprung 60 ist durch die Aussparung 72 der
Ummantelung 70 des Steckers 40 geführt. Wie 6 zeigt,
entsteht im aufgesteckten Zustand des Steckers 40 zwischen
dem Vorsprung 60 und der Kontaktfeder 50 die gewünschte Funkenstrecke 100,
die eine sichere Entladung außerhalb
des Bereichs der Zündladung 32 gestattet.
-
7 zeigt
eine Schnittdarstellung gemäß Linie
A-A in 5 und verdeutlicht die Anordnung der Kontaktfedern 50,
die bei nicht aufgestecktem Stecker elektrisch leitend mit den ersten
Kontaktelementen 34 in Verbindung stehen. Die Kontaktfedern 50 sind
auf einem Ring angeordnet, der in der Halterung 90 aufgenommen
ist.
-
8 verdeutlicht
die Anordnung des Vorsprungs 60, der an einem der zweiten
Kontaktelemente 42 des Steckers 40 vorgesehen
ist. Der Vorsprung 60 erstreckt sich in dem Durchbruch 72 der Ummantelung 70 des
Steckers 40.
-
9, 10 und 11 zeigen
eine weitere erfindungsgemäße Zündvorrichtung,
bei der die Anordnung des Gehäuses 10,
der Zündeinheit 30, der
Halterung 80 sowie des Isolators 90 der Anordnung
gemäß der 3 und 4 entspricht.
-
Gemäß dem Ausführungsbeispiel
nach den 9 bis 11 wird
eine Funkenstrecke 100 zwischen zwei ersten Polelementen 60 und
einem dritten Polelement 130 ge schaffen. Das Polelement 130 besteht
im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls
aus einer spitz zulaufenden Elektrode, wie dies insbesondere aus
der 11 zu ersehen ist. Auch hier sind die Funkenstrecken 100 in
einem Bereich angeordnet, der sich nicht in unmittelbarer Nähe zur Zündladung 32 befindet.
Der als drittes Polelement dienende Vorsprung 130 ist,
wie in den 9 bis 11 dargestellt,
einerseits über
die Verbindung 132 elektrisch leitend mit der aus Metall
bestehenden Halterung 80 und andererseits mit der Fahrzeugmasse
(GND) verbunden. Wie in der 9 zu entnehmen
ist, sind im Isolator 90 Ausnehmungen 104 vorgesehen,
die bis zu den elektrisch leitenden Verbindungselementen zwischen
den Kontaktfedern 50 und der elektrisch leitenden Halterung 80 gehen, so
daß hier,
wie im eingesteckten Zustand des Steckers 40 (10)
gezeigt, ein elektrischer Leiter, der mit der Fahrzeugmasse in Verbindung
steht, mit den Kontaktfedern 50 und der Halterung 80 in
Verbindung gebracht werden kann.
-
Das
Ausführungsbeispiel
gemäß 12 entspricht
im wesentlichen der Ausführungsform
gemäß 10.
Hier ist allerdings die Funkenstrecke 100 durch elektronische
Bausteine, im vorliegenden Fall durch Dioden 120 ersetzt.
Bei dieser Ausführungsform
kann im Vergleich zur Ausbildung einer Funkenstrecke die Entladung
noch besser kontrolliert werden.