DE10348382A1

DE10348382A1 - Gasgenerator mit Ladungsableitstrecke

Info

Publication number: DE10348382A1
Application number: DE2003148382
Authority: DE
Inventors: Ellen Dipl.-Ing. Gräßle; Michael Dipl.-Ing. Kaupp (Fh); Clark Dipl.-Phys. Rüdebusch
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2005-05-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ladungsableitstrecke (12, 13), die zwischen mindestens einem Anschlusskontakt (6, 7) einer in einem Gehäuse (1) eines Gasgenerators (2) angeordneten Zündeinrichtung vorgesehen ist. Dadurch wird ein ungewolltes Zünden der Zündladung (9) durch Funkenentladung zwischen dem Gehäuse (1) und elektrisch leitenden Elementen der Zündeinrichtung durch die Zündladung (9) hindurch vermieden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gasgenerator mit einem metallischen Gehäuse, umfassend eine elektrisch zündbare Zündeinrichtung, insbesondere eine Zündpille, die in dem Gehäuse angeordnet ist und außerhalb des Gehäuses angeordnete Anschlusskontakte aufweist.

Derartige Gasgeneratoren werden in Kraftfahrzeugen zum Aufblasen von Airbags bei einem Fahrzeugaufprall und zum Auslösen von Gurtstraffern eingesetzt. Die Gasgeneratoren werden mit eingebauter Zündpille und aus dem Gasgeneratorgehäuse herausstehenden Kontaktstiften der Zündpille zugeliefert. Während des Transports darf die Zündpille nicht zünden. Zu diesem Zweck kann eine Kurzschlussverbindung zwischen den Kontaktstiften ausgebildet sein, die ein unbeabsichtigtes Auslösen der Zündung durch externe Elektrizität verhindert. Vor Inbetriebnahme des Gasgenerators wird die Kurzschlussbrücke entfernt oder unterbrochen, beispielsweise durch Einstecken eines Steckers, der den elektrischen Kontakt zwischen Fahrzeug und Gasgenerator herstellt.

Während im eingebauten Zustand des Gasgenerators das Gehäuse mit einer Anbindung zum Ableiten elektrostatischer Ladungen versehen sein kann, können sich das Gehäuse und darin enthaltene Metallteile im unverbauten Zustand aufladen und eine Po tentialdifferenz zu den Zuleitungen der Zündpille aufweisen. Dies kann zu einer Aktivierung der Zündladung durch Funkenüberschlag durch sie hindurch führen, wodurch der Gasgenerator gezündet wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Gasgenerator der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass ein ungewolltes Zünden der Zündeinrichtung aufgrund von elektrostatischen Aufladungen sicher vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gasgenerator der eingangs genannten Art gelöst, bei dem zumindest eine Ladungsableitstrecke zwischen dem Gehäuse und mindestens einem der Anschlusskontakte vorgesehen ist. Durch eine derartige Ladungsableitstrecke, die mit einer Kurzschlussbrücke zwischen den Anschlusskontakten kombiniert sein kann, werden Potentialdifferenzen zwischen den Anschlusskontakten und umliegenden leitenden Materialien vollständig oder zumindest soweit vermieden, dass eine ungewollte Zündung durch Funkenüberschlag unterbleibt. Da die Ladungsableitstrecke nicht im Inneren des Gehäuses vorgesehen ist, kann sie nachträglich angebracht werden. Insbesondere können Gasgeneratoren mit einer Ladungsableitstrecke einfach nachgerüstet werden.

Die Ladungsableitstrecke hat den weiteren Vorteil, dass sich auch im eingebauten Zustand des Gasgenerators keine große Potentialdifferenz zwischen den Anschlusskontakten und den Metallteilen des Generators aufbauen kann und ein ungewolltes Zünden verhindert wird. Außerdem kann im eingebauten und angeschlossenen Zustand Ladung vom Gehäuse des Gasgenerators über die Ladungsableitstrecke und Anschlusskabel, die die Anschlusskontakte kontaktieren, abgeleitet werden. Die Anbindung des Gasgenerators zum Ableiten von Ladung kann daher entfallen. Diese hat zur Folge, dass ein zusätzlicher Steck kontakt am Gehäuse, Materialkosten, Montagekosten und Prüfkosten eingespart werden können.

Es können beide Anschlusskontakte oder auch nur ein Anschlusskontakt über die Ladungsableitstrecke mit dem Gehäuse verbunden sein. Weiterhin kann für jeden Anschlusskontakt eine Ladungsableitstrecke vorgesehen sein. Eine zusätzliche, gegebenenfalls integrierte, Kurzschlussbrücke zwischen den Anschlusskontakten, die sich bei deren Kontaktierung öffnet, kann vorteilhaft sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Gasgenerators ist die Ladungsableitstrecke als direkte elektrische Verbindung ausgebildet. Diese Maßnahme vermeidet eine Potentialdifferenz zwischen den Anschlusskontakten und dem Gehäuse des Gasgenerators vollständig. Eine Ladungsableitstrecke kann aus einem oder mehreren Leitern oder Leiterbahnen gebildet sein.

Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Ladungsableitstrecke als Funkenstrecke ausgebildet. Diese Maßnahme verhindert den direkten elektrischen Kontakt von Anschlusskontakten mit dem Generatorgehäuse, wodurch das dauerhafte Potential der Kontakte entkoppelt von dem des Generatorgehäuses ist. Dies hat beispielsweise den Vorteil, dass die elektrischen Diagnosemöglichkeiten der Zündpille nicht eingeschränkt werden und dass Fehlauslösungen des Gasgenerators durch ein falsches Potential auf nur einer Zündleitung (z.B. durch Kabelquetschung) vermieden werden.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung ist der Widerstand der Funkenstrecke geringer als der Widerstand der Strecke zwischen dem Gehäuse und einer Zündleitung oder einem Anzündmittel im Inneren des Gehäuses. Diese Maßnahme bewirkt, dass der Funkenüberschlag in jedem Fall vor dem unerwünschten Über schlag in der Zündpille erfolgt. Der Abstand zwischen den Elektroden der gewollten Funkenstrecke und die geometrische Form dieser Elektroden ist so gestaltet, dass ein Funkenüberschlag ausschließlich über die gewollte Funkenstrecke erfolgt.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Funkenstrecke als Spannungsschutz für eine nachgeschaltete Elektronikschaltung ausgebildet ist. Im eingebauten Zustand sind die Anschlusskontakte elektrisch leitend mit einer Ansteuerelektronik verbunden. Über die Elektronikschaltung kann dann elektrische Ladung vom Gehäuse des Gasgenerators abgeleitet werden. Das Ausbilden der Funkenstrecke als Spannungsschutz verhindert eine Zerstörung der Elektronikschaltung durch Spannungsspitzen.

Dies wird auf besonders einfache Art und Weise dadurch realisiert, dass der Abstand und/oder die Geometrie der Elektroden der Funkenstrecke derart gestaltet sind, dass beim Funkenübersprung eine maximale vorgegebene Spannung nicht überschritten wird.

Vorzugsweise ist bei zwei Anschlusskontakten ein Anschlusskontakt, zu dem die Ladungsableitstrecke von dem Gehäuse führt, festgelegt. Durch diese Maßnahme kann der Pfad festgelegt werden, über den die Ladung abgeführt wird. Insbesondere kann vermieden werden, dass die Ladung über eine empfindliche Elektronik abgeführt wird.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Ladungsableitstrecke durch ein auf oder an den Anschlusskontakten angeordnetes Ableitelement gebildet ist. Das Ableitelement kann besonders einfach installiert werden, insbesondere können bestehende Gasgeneratoren damit nachgerüstet werden, so dass nachträg lich über das Ableitelement eine Ladungsableitstrecke installiert wird. Das Ableitelement stellt entweder eine direkte Verbindung zu einem oder beiden Anschlusskontakten her oder bildet eine Funkenstrecke zwischen mindestens einem der Kontakte und dem Gehäuse aus.

Besonders einfach kann das Ableitelement als Steckbuchse (Retainer) realisiert werden, die auf die Anschlusskontakte aufsteckbar ist. Die Steckbuchse kann einen Außenkontakt zur direkten Verbindung mit dem Gehäuse aufweisen. Der Außenkontakt kann direkt mit einem oder beiden Anschlusskontakten elektrisch leitend verbunden sein. Alternativ kann eine Funkenstrecke in der Steckbuchse ausgebildet sein. Falls die Außenelektrode keinen direkten Kontakt zum Gehäuse herstellt, kann die Funkenstrecke zwischen der Außenelektrode und dem Gehäuse ausgebildet sein, wobei die Außenelektrode mit zumindest einem der Anschlusskontakte verbunden ist.

Besonders bevorzugt ist es, wenn das Ableitelement eine die Anschlusskontakte verbindende Kurzschlussbrücke aufweist. Dadurch wird ein unbeabsichtigtes Zünden vor Inbetriebnahme des Gasgenerators aufgrund von von außen zugeführter elektrischer Ladung zuverlässig vermieden.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Ladungsableitstrecke durch das Aufstecken eines Steckers auf die Anschlusskontakte veränderbar bzw. herstellbar. Durch diese Maßnahme erübrigt sich eine Anbindung des eingebauten Gasgenerators zum Ableiten von Ladung. Durch das Aufstecken des Steckers, der direkt auf die Anschlusskontakte oder auf das Ableitelement aufgesteckt werden kann, kann eine existierende Ladungsableitstrecke, die beispielsweise während des Transports ausgebildet war, ersetzt werden. Insbesondere kann eine direkte Verbindung der Anschlusskontakte zum Gehäuse durch eine Funkenstrecke ersetzt werden. Auf besonders einfache Art und Weise kann dies durch ein Durchtrennen der direkten Verbindung geschehen, wobei die durchtrennte Verbindung die Funkenstrecke darstellt. Durch das Aufstecken des Steckers kann auch die Kurschlussbrücke zwischen den Anschlusskontakten unterbrochen werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass beim Entfernen des Steckers die Kurzschlussbrücke zwischen den Anschlusskontakten und/oder die ursprüngliche Ladungsableitstrecke wieder hergestellt wird.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ladungsableitstrecke wahrnehmbar ist, insbesondere sichtbar oder tastbar ist. Somit ist sofort erkennbar, ob der Gasgenerator durch eine Ladungsableitstrecke gesichert ist oder nicht. Bei innenliegender Ladungsableitstrecke wäre dies nicht der Fall. Außerdem kann durch einfache Sicht- oder Tastprüfung festgestellt werden, ob die Ladungsableitstrecke funktionsfähig ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 stark schematisiert einen Querschnitt durch einen Gasgenerator mit direkt verbundenem Anschlusskontakt;
2 stark schematisiert einen Querschnitt durch einen Gasgenerator mit Funkenstrecke zwischen Gehäuse und Anschlusskontakt;
3 stark schematisiert einen Querschnitt durch einen Gasgenerator mit aufgestecktem Ableitelement;
4 stark schematisiert einen Querschnitt durch einen Gasgenerator mit aufgestecktem Stecker; und
5 die Funktionsweise der Ladungsableitung.
Die 1 zeigt im Querschnitt das metallische Gehäuse 1 eines Gasgenerators 2, wie er beispielsweise bei Airbags und Gurtstraffern zum Einsatz kommen kann. Der Gasgenerator 2 umfasst eine Zündpille 3, die elektrisch zündbar ist. Dazu weist die Zündpille 3, die im Wesentlichen im Gehäuse 1 angeordnet ist, Zündleitungen 4, 5 auf, deren als Kontaktstifte ausgebildeten Anschlusskontakte 6, 7 außerhalb des Gehäuses 1 angeordnet sind. Die Zündleitungen 4, 5 sind mit einem im Ausführungsbeispiel als Glühdraht ausgebildeten Anzündmittel 8 verbunden, das sich bei Stromfluss erwärmt und dadurch die Zündladung 9 zündet. Diese Initialzündung bewirkt das Zünden/Abbrennen von nicht dargestellten, im Innenraum 10 des Gehäuses 1 vorhandenen Zündmitteln. Dadurch entsteht ein Gas, mit dem beispielsweise ein am Gehäuse 1 bzw. zwischen Gehäuse 1 und ummantelndem nicht dargestelltem zweiten Gehäuse eingespannter Airbag aufgeblasen wird. Zur Vermeidung eines Funkenüberschlags von der metallischen Ummantelung 11 der Zündpille 3 bzw. dem metallischen Gehäuse 1 zu dem Anzündmittel 8 bzw. einer der Zündleitungen 4, 5 sind im Ausführungsbeispiel der 1 die Anschlusskontakte 6, 7, die aus dem Gehäuse 1 ragen, mit dem Gehäuse 1 über die Ladungsableitstrecken 12, 13 direkt elektrisch leitend verbunden. Somit wird ein ungewollter Funkenüberschlag im Inneren des Gehäuses 1 und damit ein unbeabsichtigtes Zünden der Zündladung 9 wirksam vermieden. Vor Inbenutzungnahme des Gasgenerators 2 können außerdem die Anschlusskontakte 6, 7 außerhalb des Gehäuses 1 elektrisch leitend verbunden sein.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist der rechte Anschlusskontakt 7 über die Ladungsableitstrecke 15, die als Fun kenstrecke ausgebildet ist, mit dem metallischen Gehäuse 1 verbunden. Die Ladungsableitstrecke 15 weist eine erste und eine zweite Elektrode 16, 17 auf, wobei die Größe und Form der Elektroden 16, 17 sowie der Abstand d zwischen den Elektroden 16, 17 so festgelegt sind, dass elektrische Ladung über die Ladungsableitstrecke 15 abgeleitet wird und nicht über eine Funkenstrecke zwischen dem Gehäuse 1 und dem Anzündmittel 8 oder den Zündleitungen 4, 5 durch die Zündladung 9 hindurch.
In der 3 ist ein Ableitelement 20 gezeigt, das auf die aus dem Gehäuse 1 herausstehenden Anschlusskontakte 6, 7 aufgesteckt ist. Das Ableitelement 20 stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Anschlusskontakten 6, 7 untereinander und dem Gehäuse 1 her, so dass eine Ladungsableitstrecke 21 und eine Kurzschlussbrücke 22 ausgebildet ist. Das Ableitelement 20 der 3 ist als Steckbuchse (Retainer) ausgebildet, die in der Ableitelementaufnahme 23 gehalten ist. Insbesondere weist das Ableitelement 20 einen außenliegenden Kontakt auf, der die elektrisch leitende Verbindung zum Gehäuse 1 herstellt.
Die 4 zeigt den Gasgenerator 2 mit eingesetztem Ableitelement 20 und darin eingestecktem Stecker 25. Dies bedeutet, dass der Stecker 25 durch das Ableitelement 20 am Gehäuse 1 gehalten ist. Der Stecker 25 unterbricht beim Einstecken die ursprünglich vorhandene Ladungsableitstrecke (Bezugsziffer 21 in 3) und stellt stattdessen eine neue Ladungsableitstrecke 26 her, die als Funkenstrecke ausgebildet ist. Die Ladungsableitstrecke wird daher verändert. Außerdem wird beim Einstecken die Kurzschlussbrücke zwischen den Anschlusskontakten 6, 7 unterbrochen. Die Unterbrechung kann durch Zerstören der Kurzschlussbrücke erfolgen und damit dauerhaft sein oder reversibel, so dass der Kurzschluss beim Abziehen des Steckers 25 wieder hergestellt wird. Gleiches gilt für die Ladungsableitstrecke 26. Vom Gehäuse 1 kann elektrische Ladung über die Ladungsableitstrecke 26 und die elektrische Leitung 27, die sich in dem Kabel 28 fortsetzt, abgeleitet werden. Da die Ableitung von Ladung immer über den Anschlusskontakt 7 erfolgt, der dafür festgelegt ist, wird immer die mit dem Kabel 28 verbundene Elektronik für die Ableitung der Ladung verwendet, die zu diesem Zweck entsprechend ausgelegt ist.
5 zeigt schematisch die Funktionsweise der Ladungsableitung. Eine elektrostatische Aufladung 30 des Gehäuses kann über eine Funkenstrecke 31 durch die Zündladung hindurch entladen werden, was zum Zünden der Zündladung führt. Sieht man jedoch eine Funkenstrecke 32 außerhalb der Zündladung vor, deren elektrischer Widerstand geringer ist, als der der Funkenstrecke 31, erfolgt die Entladung über die Funkenstrecke 32. Der Widerstand der Funkenstrecke 32 ist über den Abstand d zwischen den Elektroden 33, 34 und die geometrische Form der Elektroden 33, 34 einstellbar.
Die Erfindung betrifft eine Ladungsableitstrecke (12, 13), die zwischen mindestens einem Anschlusskontakt (6, 7) einer in einem Gehäuse (1) eines Gasgenerators (2) angeordneten Zündeinrichtung vorgesehen ist. Dadurch wird ein ungewolltes Zünden der Zündladung (9) durch Funkenentladung zwischen dem Gehäuse (1) und elektrisch leitenden, insbesondere metallischen Elementen der Zündeinrichtung durch die Zündladung (9) hindurch vermieden.

Claims

Gasgenerator (2) mit einem metallischen Gehäuse (1), umfassend eine elektrisch zündbare Zündeinrichtung, insbesondere eine Zündpille (3), die in dem Gehäuse (1) angeordnet ist und außerhalb des Gehäuses (1) angeordnete Anschlusskontakte (6, 7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Ladungsableitstrecke (12, 13, 15, 21, 26, 32) zwischen dem Gehäuse (1) und mindestens einem der Anschlusskontakte (6, 7) vorgesehen ist.
Gasgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungsableitstrecke (12, 13, 21) als direkte elektrische Verbindung ausgebildet ist.
Gasgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungsableitstrecke (15, 26, 32) als Funkenstrecke ausgebildet ist.
Gasgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand der Funkenstrecke geringer ist als der Widerstand der Strecke zwischen dem Gehäuse (1) und einer Zündleitung (4, 5) oder einem Anzündmittel (8) im Inneren des Gehäuses (1).
Gasgenerator nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Funkenstrecke als Spannungsschutz für eine nachgeschaltete Elektronikschaltung ausgebildet ist.
Gasgenerator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand und/oder die Geometrie der Elektroden (16, 17, 33, 34) der Funkenstrecke derart gestaltet sind, dass beim Funkenübersprung eine maximale vorgegebenen Spannung nicht überschritten wird.
Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei zwei Anschlusskontakten (6, 7) ein Anschlusskontakt (6, 7), zu dem die Ladungsableitstrecke (12, 13, 15, 21, 26, 32) von dem Gehäuse (1) führt, festgelegt ist.
Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungsableitstrecke (12, 15, 21, 26, 32) durch ein auf den Anschlusskontakten (6, 7) angeordnetes Ableitelement (20) gebildet ist.
Gasgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitelement (20) als Steckbuchse ausgebildet ist, die auf die Anschlusskontakte (6, 7) aufsteckbar ist.
Gasgenerator nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ableitelement (20) eine die Anschlusskontakte (6, 7) verbindende Kurzschlussbrücke (22) aufweist.
Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungsableitstrecke (21) durch das Aufstecken eines Steckers (25) auf die Anschlusskontakte (6, 7) veränderbar ist.
Gasgenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungsableitstrecke (12, 13, 15, 21, 26, 32) wahrnehmbar ist, insbesondere sichtbar oder tastbar ist.