AT10116U1 - IGNITOR FOR A GAS GENERATOR AND GAS GENERATOR - Google Patents

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Description

2 AT 010 116 U12 AT 010 116 U1

Die Erfindung betrifft einen Zünder für einen pyrotechnischen Gasgenerator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an igniter for a pyrotechnic gas generator according to the preamble of claim 1.

Derartige Zünder werden in Gasgeneratoren verwendet, die in Fahrzeugen zur Aktivierung von Sicherheitseinrichtungen, wie Airbags, Gurtstraffer u. dgl., eingesetzt werden, die im Falle hoher Beschleunigungskräfte, wie sie bei einem Unfall auftreten, aktiviert werden. Solche Zünder sind daher sehr schwierigen Umweltbedingungen, wie Feuchtigkeit, Vibrationen, hohen und tiefen Temperaturen, Staub usw., ausgesetzt.Such igniters are used in gas generators used in vehicles for activating safety devices such as airbags, belt tensioners u. Like., Are used in the case of high acceleration forces, as they occur in an accident, activated. Such detonators are therefore exposed to very difficult environmental conditions, such as moisture, vibration, high and low temperatures, dust, etc.

Dabei sind die Zünder in einem Treibladungsgehäuse untergebracht, wobei die Abdichtung des Gehäuses üblicherweise mittels O-Ringen erfolgt. Dabei ist jedoch nicht auszuschließen, dass Feuchtigkeit in das Gehäuse eindringt. Tritt dieser Fall ein, so wird der Zünder im Laufe der Zeit unbrauchbar, wobei keine Möglichkeit besteht, den Zünder zerstörungsfrei zu prüfen.The igniter are accommodated in a propellant charge housing, wherein the sealing of the housing usually takes place by means of O-rings. However, it can not be ruled out that moisture will penetrate into the housing. If this happens, the detonator becomes unusable over time, with no possibility of non-destructive testing of the detonator.

Der Zünder wird meist dadurch unbrauchbar, dass die Feuchtigkeit das Zündköpfchen erreicht. Dieses ist nämlich bezüglich Feuchtigkeit am empfindlichsten, weil die bei der Zündung freigesetzte Energie dort am geringsten ist.The igniter is usually unusable because the moisture reaches the ignition head. This is the most sensitive to moisture because the energy released during ignition is lowest there.

Als Abhilfe ist schon vorgeschlagen worden, das Zündköpfchen und den daran anschließenden Bereich der Kontaktstifte zu umspritzen (siehe AT 500478 B). Bei solchen Zündern zeigten sich jedoch Probleme hinsichtlich der Verbindung der metallischen Kontaktstifte mit dem Kunststoff: es konnte immer noch Feuchtigkeit entlang der Kontaktstifte in das Zündköpfchen gelangen.As a remedy, it has already been proposed to overmold the ignition head and the adjoining area of the contact pins (see AT 500478 B). However, with such detonators, there were problems with the connection of the metallic contact pins to the plastic: moisture could still reach the ignition head along the contact pins.

Es sind zwar GMTS-Zünder bekannt, bei denen eine Glas-Metalldurchführung für die Kontaktstifte vorgesehen ist, die äußerst zuverlässig feuchtigkeitsdicht ist. Diese Zünder sind allerdings in der Herstellung sehr aufwändig und werden daher nur für sehr hochpreisige Gasgeneratoren verwendet.Although GMTS igniters are known in which a glass-metal feedthrough is provided for the contact pins, which is extremely reliable moisture-proof. However, these detonators are very complex to manufacture and are therefore used only for very high-priced gas generators.

Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und einen Zünder der eingangs erwähnten Art vorzuschlagen, der sich durch ein hohes Maß an Sicherheit gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit und damit durch eine sehr lange Funktionsfähigkeit auszeichnet und der sich mit einem geringen Aufwand hersteilen lässt.The aim of the invention is to avoid these disadvantages and to propose an igniter of the type mentioned, which is characterized by a high degree of security against the ingress of moisture and thus by a very long functioning and can be hersteilen with little effort.

Erfindungsgemäß wird dies bei einem Zünder der eingangs erwähnten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 erreicht.According to the invention this is achieved in an igniter of the type mentioned by the characterizing features of claim 1.

Es ist normalerweise schwierig, Kunststoff mit Metall so zu verbinden, dass die Verbindung mit Sicherheit zumindest 15 Jahre feuchtigkeitsdicht bleibt. (15 Jahre ist die von der Automobilindustrie verlangte Garantiezeit.) Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, dass dies der Fall ist, wenn das Metall an der Oberfläche eine Oxidschicht aufweist und wenn als Kunststoff ein Matrixkunststoff mit einem Verträglichkeitsmittel eingesetzt wird. Eine Metalloxidschicht verbindet sich nämlich sehr innig mit solch einem Kunststoff.It is usually difficult to bond plastic to metal in such a way that the bond will remain moisture-proof for at least 15 years. (15 years is the warranty period required by the automotive industry.) In the present invention it has been found that this is the case when the metal has an oxide layer on the surface and when a matrix plastic with a compatibilizer is used as the plastic. A metal oxide layer combines very intimately with such a plastic.

P\ l l ·»/-» !> A I Λ L-'UIOII UIO VUI II 0^01 IOI I λ i Ol ^IUl /Ίλι* \ /λι4λΙI UPI V Ol LOII. innigen und daher dichten Verbindung der Kontaktstifte mit dem Kunststoff kommt, der zweckmäßigerweise durch Umspritzen aufgebracht wird. Dies ist durch die Verwendung eines Matrixkunststoffes, der Zugabe von Verträglichkeitsmaterial und der Verwendung von Kontaktstiften z.B. aus einem an Luft oxidierenden Metall für die Kontaktstifte bedingt, wodurch es zu einer sehr guten Verbindung des Kunststoffes mit den Kontaktstiften kommt.P \ l l »» / - »! ≫ A I Λ L-'UIOII UIO VUI II 0 ^ 01 IOI I λ i Ol ^ IUl / Ίλι * \ / λι4λΙI UPI V Ol LOII. intimate and therefore tight connection of the pins comes with the plastic, which is suitably applied by encapsulation. This is through the use of a matrix plastic, the addition of compatibilizer material and the use of contact pins e.g. made of an air-oxidizing metal for the contact pins, resulting in a very good connection of the plastic with the contact pins.

Wenn aufgrund des weiteren Aufbaus des Zünders sichergestellt werden kann, dass Feuchtigkeit nur über die Kontaktstifte eindringen könnte (wenn dies nicht durch die vorliegende Erfindung verhindert wäre), genügt es, wenn die Kontaktstifte die Kunststoffhülle durchdringen. Aus mechanischen Gründen ist es jedoch günstig, wenn die Kunststoffhülle auch in diesem Fall die Zündpille zumindest in dem an die Kontaktstifte anschließenden Bereich ummantelt. Dadurch 3 AT 010 116 U1 wird die Zündpille gegenüber den Kontaktstiften mechanisch stabilisiert. Wenn Feuchtigkeit jedoch von allen Seiten kommen kann, ist die gesamte Zündpille zu ummanteln.If, due to the further construction of the igniter, it can be ensured that moisture could penetrate only via the contact pins (if this were not prevented by the present invention), it is sufficient for the contact pins to penetrate the plastic cover. For mechanical reasons, however, it is favorable if the plastic sheath, in this case as well, surrounds the squib, at least in the region adjoining the contact pins. As a result, the squib is mechanically stabilized in relation to the contact pins. However, if moisture can come from all sides, the entire squib is to be sheathed.

Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn dem Matrixkunststoff 0,1% bis 5% Verträglichkeitsmaterial zugegeben wird.Particularly good results are achieved when the matrix plastic 0.1% to 5% compatibility material is added.

Im Hinblick auf eine Auswahl an Matrixkunststoff und Verträglichkeitsmaterial ist es vorteilhaft, die Merkmale der Ansprüche 3 bis 5 vorzusehen. Bei diesen vorgeschlagenen Materialien ergibt sich auch der Vorteil einer einfachen Verarbeitbarkeit.With regard to a selection of matrix plastic and compatibilizer material, it is advantageous to provide the features of claims 3 to 5. These proposed materials also provide the advantage of easy processability.

Durch die Merkmale des Anspruchs 6 ergibt sich der Vorteil, dass Messing ein sehr beständiges Material ist und praktisch nicht oxidiert, sich aber sehr gut mit Zinn überziehen lässt und sich dabei ein sehr gut haftender Überzug ergibt, der auch einen Anschluss von Anschlussfahnen an den Kontaktstiften erleichtert, sodass sich in einem solchen Fall nur sehr kleine elektrische Übergangswiderstände ergeben. Anderseits oxidiert Zinn sehr rasch, sodass sich der Kunststoff beim Umspritzen sehr gut mit den verzinnten Kontaktstiften verbinden kann.Due to the features of claim 6, there is the advantage that brass is a very durable material and practically not oxidized, but can be covered very well with tin and thereby results in a very well-adhering coating, which also has a connection of terminal lugs on the contact pins facilitates, so that in such a case, only very small electrical contact resistance. On the other hand, tin oxidizes very quickly, so that the plastic can be very well connected with the tinned pins during encapsulation.

Es können aber auch andere Materialen für die Kontaktstifte verwendet werden, welche leicht oxidieren. Beispielsweise könnten die Kontaktstifte aus Aluminium hergestellt sein. Allerdings sind solche Kontaktstifte nicht so beständig wie verzinnte Messingstifte.However, it is also possible to use other materials for the contact pins which oxidize easily. For example, the contact pins could be made of aluminum. However, such contact pins are not as resistant as tin-plated brass pins.

Schließlich ist es günstig, einen Gasgenerator gemäß Anspruch 7 mit derartigen Zündern auszustatten. Dadurch ist sichergestellt, dass Feuchtigkeit nur über die Kontaktstifte zur Zündpille gelangen könnte - und dies wird durch den erfindungsgemäßen Überzug verhindert.Finally, it is favorable to equip a gas generator according to claim 7 with such detonators. This ensures that moisture could only reach the squib via the contact pins - and this is prevented by the coating according to the invention.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Zünder im Schnitt; und Fig. 2 einen Zünder kombiniert mit einer Boosterladung.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing. 1 shows an igniter according to the invention in section; and FIG. 2 shows an igniter combined with a booster charge.

Ein erfindungsgemäßer Zünder weist eine Zündpille 1 auf, die mittels eines elektrischen Impulses zur Zündung bringbar ist. Diese Zündpille 1 ist elektrisch leitend mit Kontaktstiften 3 verbunden.An igniter according to the invention has a squib 1, which can be brought to ignition by means of an electrical pulse. This squib 1 is electrically connected to pins 3.

Die Zündpille 1 ist von einer Hülle 2 vollständig umgeben, die aus einem Matrixkunststoff, dem ein Verträglichkeitsmaterial zugesetzt ist, besteht. Diese Hülle 2 umschließt auch die Kontaktstifte 3 in deren an die Zündpille 1 unmittelbar anschließenden Bereich, sodass diese Kontaktstifte 3 die Kunststoffhülle 3 durchdringen. Die Kontaktstifte 3 sind aus einem an Luft oxidierbaren Material hergestellt. Zweckmäßigerweise sind die Kontaktstifte aus verzinntem Messing hergestellt.The squib 1 is completely surrounded by a shell 2, which consists of a matrix plastic, which is added to a compatibility material. This shell 2 also encloses the contact pins 3 in their immediately adjacent to the squib 1 area, so that these pins 3 penetrate the plastic shell 3. The contact pins 3 are made of an air-oxidizable material. Conveniently, the pins are made of tinned brass.

Der Matrixkunststoff für die Hülle 2 ist vorteilhafterweise aus Polypropylen, Polyethylen, Ethyl-Vinylalkohol-Polymer (EVOH) oder aus einem Coplymer, Compound oder Blend dieser Stoffe hergestellt. Dabei wird als Verträglichkeitsmaterial vorteilhafterweise Citraconsäureanhydrid, Fumarsäure, Mesaconsäure, 3-Allylbernsteinsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid oder allgemein eine Di- oder Tricarbonsäure oder deren Derivate, insbesondere Anhydride, zugesetzt.The matrix plastic for the shell 2 is advantageously made of polypropylene, polyethylene, ethyl-vinyl alcohol polymer (EVOH) or of a copolymer, compound or blend of these substances. Citraconic anhydride, fumaric acid, mesaconic acid, 3-allylsuccinic anhydride, maleic anhydride or, in general, a di- or tricarboxylic acid or derivatives thereof, in particular anhydrides, are advantageously added as a compatibilizer.

Eine Zündeinrichtung gemäß Fig. 2 weist eine Zündpille 1 auf, die mittels eines elektrischen Impulses zur Zündung bringbar ist. Diese Zündpille 1 ist elektrisch leitend mit Kontaktstiften 3 verbunden.An ignition device according to FIG. 2 has a squib 1, which can be brought to ignition by means of an electrical pulse. This squib 1 is electrically connected to pins 3.

Die Kontaktstifte 3 sind durch eine Hülle 2 durchgeführt. Auch die Zündpille 1 ist im Bereich von deren Anschlüssen von dieser Hülle 2 umgeben. Die Hülle 2 ist aus einem Matrixkunststoff hergestellt, dem ein Verträglichkeitsmaterial zugesetzt ist, wie oben beschrieben. Diese Materialien verbinden sich sehr innig und dauerhaft mit Metalloxiden, sodass sich hier eine sehr zuverlässige Abdichtung ergibt. Deshalb sind die Kontaktstifte 3 z.B. aus verzinntem Messing hergestellt. Zinn oxidiert leicht, sodass sich an Luft eine Oxidschicht bildet und sich der Kunst-The contact pins 3 are performed by a shell 2. The squib 1 is surrounded in the region of the terminals of this shell 2. The shell 2 is made of a matrix plastic to which a compatibilizer material is added as described above. These materials combine very intimately and permanently with metal oxides, resulting in a very reliable seal. Therefore, the contact pins 3 are e.g. made of tinned brass. Tin oxidizes easily, so that an oxide layer forms in the air and the synthetic

Claims (2)

4 AT 010 116 U1 Stoff der Hülle somit feuchtigkeitsdicht mit dem Zinnoxid verbindet. Das darunter liegende Messing garantiert über Jahre hinweg eine gute Leitfähigkeit. Die Zündpille 1 ist in einer Boosterladung 10 gehalten. Diese ist zwischen einem Gehäuseelement 11 und einem Sockel 6 eingeschlossen. Der Sockel 6 wird - ebenso wie zuvor die Hülle 2 -am besten im Spritzgussverfahren hergestellt. Damit ergibt sich eine dichte Verbindung zwischen Sockel 6 und Hülle 2. Die Kontaktstifte 3 ragen in den Sockel 6 und sind hinter der Schnittebene mit Anschlussstiften oder einer Anschlussleitung (nicht dargestellt) elektrisch leitend verbunden, die den Sockel 6 durchsetzen. Die Anschlussstifte können Teil eines Steckers sein, über den die Zündeinrichtung mit einem Impulsgeber verbunden werden kann. Wie aus Fig. 2 weiters zu ersehen ist, sind das Gehäuseelement 11 und der Sockel 6 miteinander dicht verschweißt (Schweißnaht 21). Dabei ist das Gehäuseelement 11 aus einem für Laserstrahlen, z.B. einem Infrarotlaser, durchlässigen Kunststoff hergestellt und der Sockel 6 aus einem den Laserstrahl absorbierenden Material hergestellt. Wird nun im vorgesehenen Bereich das Gehäuseelement 11 mit einem Laser bestrahlt, so durchdringt diese Laserstrahlung die Wand des Gehäuseelements 11, ohne dieses stärker zu erwärmen. Da der Laserstrahl im Material des Sockels 6 absorbiert wird, wird die Energie des Lasers dort in Wärme umgewandelt, wodurch das Material des Sockels 6 anschmilzt. Dadurch wird auch das Material des Gehäuseelements 11, das an dem Sockel 6 anliegt, aufgrund der Wärmeübertragung erwärmt und es kommt zum Verschmelzen der Materialien des Sockels 6 und des Gehäuseelements 11. Dadurch kommt es zur Ausbildung einer durchgehenden Schweißnaht 21, die für eine sehr gute Abdichtung zwischen Gehäuseelement 11 und Sockel 6 sorgt. Damit ist auf sehr kostengünstige Weise ein insgesamt über Jahre hinweg feuchtigkeitsdichter Zünder/Gasgenerator hergestellt: wegen des Materials der Hülle 2 und den oxidierbaren Kontaktstiften 3 kann zwischen den Kontaktstiften 3 und der Hülle 2 keine Feuchtigkeit eindringen. Zwischen Sockel 6 und Hülle 2 kann keine Feuchtigkeit eindringen, weil der Sockel 6 im Spritzgussverfahren auf die Hülle 2 aufgebracht wird. Und Zwischen Sockel 6 und Gehäuseelement 11 kann keine Feuchtigkeit eindringen, weil Sockel 6 und Gehäuseelement 11 durch Laserschweißen miteinander verbunden sind. Ansprüche: 1. Zünder für einen pyrotechnischen Gasgenerator, insbesondere für Airbags, Gurtstraffer od. dgl., der eine Zündpille (1) mit Kontaktstiften (3) aufweist, wobei die Kontaktstifte durch eine Kunststoffhülle (2) hindurchgeführt sind und vorzugsweise auch die Zündpille (1) zumindest in dem an die Kontaktstifte (3) anschließenden Bereich von dieser Kunststoffhülle (2) ummantelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffhülle (2) aus einem Matrixkunststoff hergestellt ist, dem 0,1% bis 35% Verträglichkeitsmaterial zugesetzt ist, wobei dis Kontaktstifte (3) an ihrer Oberfläche eine Gxidschichi aufweisen. 2. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Matrixkunststoff 0,1 % bis 5% Verträglichkeitsmaterial zugesetzt sind. 3. Zünder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixkunststoff aus der Gruppe Polypropylen, Polyethylen, Ethyl-Vinylalkohol-Polymer (EVOH) oder aus einem Copolymer, Compound oder Blend dieser Stoffe ausgewählt ist. 4. Zünder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Verträglichkeitsmaterial Di- und Tricarbonsäuren bzw. deren Derivate, insbesondere deren Anhydride, vorgesehen sind. 5 AT010116U1 5. Zünder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Verträglichkeitsmaterial Citra-consäureanhydrid, Fumarsäure, Mesaconsäure, 3-Allylbernsteinsäureanhydrid oder Maleinsäureanhydrid vorgesehen ist. 6. Zünder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktstifte (3) aus verzinntem Messing oder aus Aluminium hergestellt sind.4 AT 010 116 U1 Fabric of the shell thus moistureproof connects with the tin oxide. The underlying brass guarantees good conductivity over years. The squib 1 is held in a booster charge 10. This is enclosed between a housing element 11 and a base 6. The base 6 is - as well as previously the shell 2 - best made by injection molding. This results in a tight connection between the base 6 and shell 2. The contact pins 3 protrude into the base 6 and are electrically connected behind the cutting plane with pins or a connecting line (not shown), which pass through the base 6. The pins may be part of a connector, via which the ignition device can be connected to a pulse generator. As can be seen from Fig. 2 further, the housing member 11 and the base 6 are welded together tightly (weld 21). In this case, the housing element 11 is made of a laser beam, e.g. made of an infrared laser, permeable plastic and the base 6 made of a laser beam absorbing material. If, in the intended area, the housing element 11 is now irradiated with a laser, then this laser radiation penetrates the wall of the housing element 11 without heating it more strongly. Since the laser beam is absorbed in the material of the base 6, the energy of the laser is converted there into heat, whereby the material of the base 6 melts. Thereby, the material of the housing member 11, which bears against the base 6, heated due to the heat transfer and it comes to fusing the materials of the base 6 and the housing member 11. This results in the formation of a continuous weld 21, which is a very good Seal between housing element 11 and base 6 provides. This is in a very cost-effective manner a total over the years moisture-proof igniter / gas generator produced: because of the material of the shell 2 and the oxidizable pins 3 can penetrate no moisture between the contact pins 3 and the shell 2. No moisture can penetrate between the base 6 and the shell 2 because the base 6 is applied to the shell 2 by injection molding. And moisture can not penetrate between base 6 and housing element 11 because base 6 and housing element 11 are connected to one another by laser welding. 1. Igniter for a pyrotechnic gas generator, in particular for airbags, belt tensioners od. Like., Which has a squib (1) with contact pins (3), wherein the contact pins are passed through a plastic sheath (2) and preferably also the squib ( 1) are sheathed, at least in the region adjacent to the contact pins (3), by this plastic cover (2), characterized in that the plastic cover (2) is made of a matrix plastic to which 0.1% to 35% compatibility material has been added dis contact pins (3) have a Gxidschichi on its surface. 2. igniter according to claim 1, characterized in that the matrix plastic 0.1% to 5% compatibility material are added. 3. igniter according to claim 1 or 2, characterized in that the matrix plastic from the group polypropylene, polyethylene, ethyl-vinyl alcohol polymer (EVOH) or from a copolymer, compound or blend of these substances is selected. 4. igniter according to one of claims 1 to 3, characterized in that as the compatibility material di- and tricarboxylic acids or their derivatives, in particular their anhydrides, are provided. 5 AT010116U1 5. igniter according to claim 4, characterized in that as compatibilizer Citra-consäureanhydrid, fumaric acid, mesaconic acid, 3-Allylbernsteinsäureanhydrid or maleic anhydride is provided. 6. igniter according to one of claims 1 to 5, characterized in that the contact pins (3) are made of tinned brass or aluminum. 7. Gasgenerator mit einem Sockel und einem Gehäuse für Booster-/Treibladung, wobei sich der Zünder in dem Gehäuse befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Zünder nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgebildet ist und das Gehäuse mit dem Sockel verschweißt ist. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen7. Gas generator with a base and a housing for booster / propellant charge, wherein the igniter is in the housing, characterized in that the igniter is designed according to one of claims 1 to 6 and the housing is welded to the base. For this purpose 1 sheet of drawings
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