DE19980028B4

DE19980028B4 - Zündvorrichtung für einen Gasgenerator

Info

Publication number: DE19980028B4
Application number: DE19980028T
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Ruge; Manfred Veigl; Benno Köppl
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Autoliv Development AB
Priority date: 1998-01-19
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2019-01-20
Also published as: DE19980028D2; WO1999036293A1; DE19801772C1

Abstract

Zündvorrichtung für einen Gasgenerator mit einem Gehäuse (10) zur Aufnahme eines Treibmittels (20), mit einer Zündeinheit (30), die eine Zündladung (32) sowie mit der Zündladung (32) in Verbindung stehende erste Kontaktelemente (34) aufweist, sowie mit einem Stecker (40) mit zweiten Kontaktelementen (42), die zum Betrieb der Zündvorrichtung mit den ersten Kontaktelementen (34) elektrisch leitend verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (40) wenigstens ein erstes Polelement (60) aufweist und daß zumindest bei aufgestecktem Stecker (40) ein Entladungsweg zwischen dem ersten Polelement (60) und einem zweiten Polelement (50, 130), das mit der Fahrzeugmasse in elektrisch leitender Verbindung steht, vorgesehen ist.

Description

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.

Claims

Zündvorrichtung für einen Gasgenerator mit einem Gehäuse (10) zur Aufnahme eines Treibmittels (20), mit einer Zündeinheit (30), die eine Zündladung (32) sowie mit der Zündladung (32) in Verbindung stehende erste Kontaktelemente (34) aufweist, sowie mit einem Stecker (40) mit zweiten Kontaktelementen (42), die zum Betrieb der Zündvorrichtung mit den ersten Kontaktelementen (34) elektrisch leitend verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (40) wenigstens ein erstes Polelement (60) aufweist und daß zumindest bei aufgestecktem Stecker (40) ein Entladungsweg zwischen dem ersten Polelement (60) und einem zweiten Polelement (50, 130), das mit der Fahrzeugmasse in elektrisch leitender Verbindung steht, vorgesehen ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Polelement eine mit den ersten Kontaktelementen elektrisch leitend verbindbare Kontaktfeder (50) vorgesehen ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Polelement spitz zulaufende Elektroden aufweisen.
Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Polelement einen mit den zweiten Kontaktelementen (42) elektrisch leitend verbundenen Vorsprung (60) aufweist, der sich im Bereich des zweiten Polelementes (50) durch einen Durchbruch (72) der Ummantelung (70) des Steckers (40) erstreckt.
Zündvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Vorsprünge vorgesehen sind, die mit jeweils einem von zwei zweiten Kontaktelementen (42) elektrisch leitend verbunden sind.
Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (10) zur Fixierung der Zündeinheit (30) eine Halterung (80) vorgesehen ist, die mit dem Gehäuse (10) sowie mit dem zweiten Polelement (50, 130) in elektrisch leitender Verbindung steht.
Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zündladung (32) ein mit den ersten Kontaktelementen (34) in Verbindung stehender elektrischer Widerstand (36) angeordnet ist.
Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Zündladung (32) aufnehmendes Zündgehäuse (38) vorgesehen ist, das gegenüber dem Gehäuse (10) der Zündvorrichtung elektrisch isoliert ist.
Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündladung (32) sowie die mit der Zündladung (32) in Verbindung stehenden ersten Kontaktelemente (34) in dem Gehäuse (10) der Zündvorrichtung aufgenommen sind.
Zündvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungsweg durch eine Funkenstrecke (100) definierter Länge verwirklicht ist.
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungsweg durch ein elektronisches Bauteil, beispielsweise eine Diode (120) oder einen Varistor, verwirklicht ist.
Zündvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stecker (40) zusätzlich ein drittes Kontaktelement (130) aufweist, das mit der Fahrzeugmasse in elektrisch leitender Verbindung steht.
Zündvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Kontaktelement (130) mit einem vierten Kontaktelement, das mit dem Gehäuse (10) des Gasgenerators in elektrisch leitender Verbindung steht, bei Einstecken des Steckers (40) in die Zündeinheit (30) verbindbar ist.
Zündvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine Zündvorrichtung für einen Gasgenerator eines Airbags eines Kraftfahrzeuges handelt.