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Elektrisches Anzündelement
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Die Erfindung betrifft ein elektrisches Anzündelement mit einem elektrisch
isolierenden Trägerkörper, der eine Zündbrücke und zwei mit der Zündbrücke verbundene
Elektroden trägt, von denen mindestens eine Elektrode aus einer schichtförmigen
Leiterbahn besteht.
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Bei einem bekannten Anzündelement dieser Art (DE-OS 27 47 163) sind
die auf dem Trägerkörper schichtförmig angebrachten Elektroden zugleich die Verbindungselemente
für den Anschluß diskreter Bauteile, wie Zenerdioden, Transistoren, Widerstände
o.dgl.. Die Leiterbahnen haben Anschlußpunkte, an denen die Beine der elektrischen
Komponenten angelötet werden. Außer den Elektroden können auf dem Trägerkörper noch
weitere Leiterbah-.er, angebracht werden, die als Verbindungsleitungen und zum Anschluß
diskreter elektrischer Bauteile dienen.
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Ferner ist eine elektrische Zündvorrichtung bekannt (DE-OS 28 40 738),
bei der beide Elektroden als Flächenelektroden ausgebildet sind, die durch einen
die Zündbrücke bildenden schmalen Leiterstreifen miteinander verbunden sind. Die
Flächenelektroden sind durch eine isolierende Aussparung im Trägerkörper voneinander
getrennt und ausschließlich durch die Zündbrücke miteinander verbunden.
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Bei den bekannten Anzündelementen haben die Elektroden jeweils nur
die Funktion von Stromleitern, sei es zum Zwecke der Stromzuführung zu der Zündbrücke
oder zur Stromzuführung zu den Bauteilen einer elektrischen Schaltung, die auf dem
Trägerkörper angebracht ist.
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Zur Sicherung von Anzündelementen gegen ungewollte Auslösung durch
hochfrequente elektromagnetische Störsignale sind Schutzmaßnahmen bekannt. Beispielsweise
können in die zu den Elektroden des Anzündelementes führenden Leitungen Vorwiderstände,
Filterkreise u.dgl.
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geschaltet werden, um die Ubertraqung der Störspannungen zum Anzündelement
zu unterbinden. Während Vorwiderstände den Nachteil haben, daß sie nicht nur die
hochfrequenten Störspannungen dämpfen, sondern auch bei der zum Zünden benützten
Gleichspannung ein Spannungsabfall hervorrufen, werden durch Frequenz filter nur
die hochfrequenten Störsignale eliminiert, während die Gleichstromeigenschaften
des Zündkreises unverändert bleiben.
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Der Nachteil der üblichen Schutz schaltungen, die aus diskreten Bauteilen
bestehen, besteht darin, daß Leitungsstücke von der Schutzschaltung bis zur Zündbrücke
führen und daß diese Leitungsstücke ihrerseits Empfangsantennen bilden, die hochfrequente
Störspannungen
aufnehmen können. In diesem Bereich ist daher eine
besonders intensive Abschirmung erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrisches Anzündelement
der eingangs genannten Art zu schaffen, das gegen hochfrequente elektromagnetische
Störungen mit einfachen Mitteln und wirksam geschützt wird, ohne daß es aufwendiger
Abschirmungsmaßnahmen bedarf.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die Leiterbahn
als Hochfrequenzfilter ausgebildet ist.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, daß zusätzliche diskrete Bauelemente
für die Realisierung des Hochfrequenzfilters nicht erforderlich sind und daß das
Hochfrequenz filter in unmittelbarer Nähe der vor Hochfrequenzstörungen zu schützenden
Zündbrücke angeordnet ist, so daß keine Möglichkeit besteht, hinter oder in dem
Hochfrequenzfilter noch Störspannungen zu induzieren. Das Anzündelement ist mit
einfachen Mitteln und geringen Kosten realisierbar, da gegenüber den bestehenden
Anzündelementen lediglich die Form einer Elektrode oder beider Elektroden zu verandern
ist. Die als Hochfrequenzfilter ausgebildete Elektrode bzw. Elektrodenanordnung
hat nicht die Funktion einer Leiterplatine, sondern ist integrierter Bestandteil
der elektrischen Kontaktierung der Zündbrücke, wobei die Filterbauteile durch geschickte
Veränderung der Anschlußleiterbahnen erzeugt werden.
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Das Hochfrequenzfilter kann entweder als Bandpaßfilter oder als Hochpaß
ausgebildet sein, so daß der zum Zün-
den benutzte Gleichstrom oder
niederfrequente Wechselstrom das Filter ungedämpft passieren kann. Die Techniken,
in denen Leiterbahnen als Induktivität oder Kapazität ausgebildet werden, sind von
der Dickschichttechnik her bekannt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Leiterbahn
ganz oder abschnittsweise als Serieninduktivität bezogen auf die Zündbrücke ausgebildet,
wobei Bereiche der Leiterbahn mit im wesentlichen konstantem Abstand entlang ungeradliniger
Wege verlaufen, indem z.B. die Leiterbahn spiralförmig ausgebildet ist. Alternativ
kann die Induktivität aber z.B. auch die Form einer offenen Schleife haben. Bekanntlich
hat eine Serieninduktivität eine Filterwirkung. Der an ihr entstehende Spannungsabfall
ist der Frequenz proportional. Ihr Gleichstromwiderstand ist praktisch gleich Null.
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Zusätzlich kann die die Serieninduktivität aufweisende Leiterbahn
abschnittsweise als Serienkapazität bezogen auf die Zündbrücke ausgebildet sein,
indem die Leiterbahn außerhalb des Bereiches der Induktivität geometrisch so ausgebildet
ist, daß Bereiche entstehen, die sich mit geringem Abstand gegenüberliegen. Die
Trennung oder Unterbrechung dieser Bereiche ist bevorzugt mäanderförmig ausgebildet.
Auf diese Weise kann aus einer Serieninduktivität und einer Serienkapazität ein
Parallelschwingkreis gebildet werden, der in Serie zur Zündbrücke liegt.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Leiterbahn zusammen mit einer Leiterbahn der anderen Elektrode
eine Paral-
lelkapazität zur Zündbrücke bildet, wobei beide Leiterbahnen
mit engem Abstand im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Eine solche Parallelkapazität
hat die Funktion eines Entstörkondensators, der hochfrequente Schwingungen kurzschließt.
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Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein als Schichtzündmittel
bezeichnetes Anzündelement, Fign. 2 und 2a eine Draufsicht und einen Längsschnitt
durch das in dem Schichtzündmittel der Fig. 1 enthaltene Schichtelement, Fig. 3
eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform des Schichtelementes, Fig. 3a einen
Schnitt entlang der Linie a-a der Fig. 3, Fig. 4 eine Draufsicht eines dritten Schichtelementes,
Fig. 4a einen Schnitt entlang der Linie a-a der Fig. 4, Fig. 5 eine weitere Ausführungsform,
teilweise geschnitten, und Fig. 5a einen Schnitt entlang der Linie a-a der Fig.
5.
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Das in Fig. 1 dargestellte Zünd- bzw. Anzündmittel weist einen zylindrischen
metallischen Mantel 1 auf, der einen an der Innenwand des Mantels anliegenden metallischen
Massekontaktring 2 enthält. Das Ende 3 des Massekontaktringes 2 ist zur Bildung
eines Innenflan-
sches nach innen abgebogen. Der Massekontaktring
2 enthält einen Zündstoff 4 in Form eines Sprengmittels. Der Zündstoff 4 füllt den
Massekontaktring 2 und die von dem umgebogenen Ende 3 begrenzte Öffnung voll aus.
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Im Anschluß an den Massekontaktring 2 ist in dem Mantel 1 ein Isolierkörper
5 angeordnet, der ein in direktem Kontakt mit dem Zündstoff 4 stehendes Schichtelement
6 enthält. Das dem Zündstoff 4 abgewandte Ende des Schichtelementes 6 ist in Kontakt
mit einem ebenfalls von dem Isoliergehäuse 5 umschlossenen metallischen Polstück
7, das durch eine Öffnung des Isoliergehäuses 5 hindurchragt und die Kontaktierung
zu einem Zündgenerator bildet, wobei der Mantel 1 die zweite Elektrode zum Anschluß
an einen Zündgenerator darstellt.
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Bei Anlegen einer Spannung zwischen Massekontaktring 2 und Polstück
7 erfolgt durch das Schichtelement 6 das Zünden des Zündstoffs 4.
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Das Schichtelement 6 besteht gemäß Fig. 2 aus einem zylindrischen
isolierenden Trägerkörper 8, der eine Mittelbohrung 9 aufweist. Die erste Elektrode
10 besteht aus einer Leiterbahn, die eine die obere Stirnseite des Trägerkörpers
8 bedeckende Schicht bildet, welche durch eine Unterbrechung 11 von spiralförmigem
Verlauf unterteilt ist. Die Unterbrechung 11 bildet einen spiralförmigen Streifen
von mehreren Windungen, so daß auch die Leiterbahn 10 die Form einer Spirale hat,
deren äußeres Ende in einen Kreis mündet, und deren inneres Ende frei ausläuft.
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Die zweite Elektrode 12 besteht aus einer ringförmigen Leiterbahn,
die über eine die Wand der Bohrung 9 bedeckende Leiterschicht 13 mit einer Kontaktelektrode
14,
die die Unterseite des Trägerkörpers 8 bedeckt, elektrisch verbunden ist.
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Die Zündbrücke 15 erstreckt sich radial zwischen dem inneren Ende
der spiralförmigen ersten Elektrode 10 und der ringförmigen zweiten Elektrode 12
und sie überbrückt den Ringspalt zwischen diesen beiden Elektroden.
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Der Zündwiderstand 15 ist vorzugsweise in Tantaldünnfilmtechnologie
hergestellt, oder als Dickschichtwiderstand aufgebracht und befindet sich auf einem
Trägerkörper 8 zwischen den Elektroden 10 und 12.
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Der äußere Ring der Elektrode 10 steht in Flächenkontakt mit dem umgebogenen
Ende 3 des Massekontaktrings 2, während die Kontaktelektrode 14 in direktem Kontakt
mit dem Polstück 7 steht. Die spiralförmige erste Elektrode 10 bildet eine Induktivität,
durch die hochfrequente Signale von der Zündbrücke 15 ferngehalten werden. Die Induktivität
beeinflußt dagegen nicht das Gleichstromverhalten des Zündkreises. Die Induktivität
muß nicht notwendigerweise aus einer spiralförmigen Leiterbahn gebildet werden,
sondern sie kann beispielsweise auch mäanderförmigen Verlauf haben.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist die erste Elektrode 10
ringförmig ausgebildet, wobei von dem Ring radiale Vorsprünge 16 nach innen weisen.
Die zweite Elektrode 12 hat die Form einer runden Scheibe mit radial nach außen
weisenden Vorsprüngen 17, die in die Lücken zwischen den Vorsprüngen 16 der ersten
Elektrode 10 greifen. Die beiden Elektroden 10,12 sind durch eine streifenförmige
Unterbrechung 11 konstanter Breite voneinander getrennt. Dadurch bilden die Elektroden
eine Kapazität. In einem breiteren Bereich zwischen den
Elektroden
10,12 befindet sich die Zündbrücke 15. Die von den Elektroden gebildete Kapazität
ist der Zündbrücke 15 elektrisch parallelgeschaltet und wirkt somit als Entstörkondensator.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fign. 4 und 4a besteht die zweite
Elektrode 12 aus einem die Bohrung 9 umgebenden Ring, während die erste Elektrode
oder Leiterbahn 10 einen Parallelschwingkreis aus parallelgeschalteten Kapazitäten
und Induktivitäten bildet. Die erste Elektrode 10 weist zwei einander gegenüberliegende
Randbereiche 18 und einen die zweite Elektrode 12 mit Abstand umgebenden Mittelbereich
19 auf. Der Mittelbereich 19 ragt in jeden der Randbereiche 18 hinein, ist aber
von den Randbereichen durch jeweils eine mäanderförmige Durchbrechung 11 von konstanter
Breite getrennt. Dadurch entstehen in der Leiterbahn 10 Bereiche 27,28, die sich
mit geringem Abstand gegenüberliegen und die Kapazitäten bilden. Die Induktivitäten
bestehen aus schleifenförmigen Bereichen 20, die die Form offener Kreisringe haben,
deren eine Enden mit den Randbereichen 18 und deren andere Enden mit dem Mittelbereich
19 verbunden sind. Die kreisförmige Durchbrechung zwischen dem mittleren Bereich
19 der ersten Elektrode 10 und der zweiten Elektrode 12 ist durch die Zündbrücke
15 überbrückt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fign. 5 und 5a handelt es sich nicht,
wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen, um Schichtzündmittel, sondern um eine
Zündpille, also ein Drahtzündmittel. Als Trägerkörper dient hierbei eine Isolierstoffplatte
21, die auf beiden Seiten eine Leiterkaschierung aufweist. Die vordere Kaschierung
bildet die erste Elektrode 10 und die rückwärtige
Kaschierung
die zweite Elektrode 12. Beide Elektroden 10,12 sind durch eine aus einem Brückendraht
bestehende Zündbrücke 15 miteinander verbunden. Das Ende der Isolierstoffplatte
21 befindet sich im Innern eines Isolierstoffkörpers 22, der auch die Enden der
Zuleitungsdrähte 23 enthält. Diese Enden sind durch Lötstellen 24 mit der jeweiligen
Elektrode 10 bzw. 12 verbunden.
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Die erste Elektrode oder Leiterbahn 10 weist eine mäanderförmige Durchbrechung
11 mit den sich im geringen Abstand gegenüberliegenden Bereichen 29,30 auf, welche
die Kapazität bilden. Parallel zu der Kapazität ist eine Induktivität angeordnet,
die aus einem Abschnitt 25 in Form einer offenen Leiterschleife besteht, welche
durch einen im übrigen leiterfreien Bereich 26 der Isolierstoffplatte 21 verläuft.
Auf diese Weise entsteht ein LC-Filter, dessen elektrische Ersatzschaltung aus der
Parallelschaltung einer Induktivität und einer Kapazität besteht, die mit der Zündbrücke
15 in Reihe liegen.