DE102014219127A1

DE102014219127A1 - Durchführungselement mit angeschweißtem Massestift, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung

Info

Publication number: DE102014219127A1
Application number: DE102014219127.0A
Authority: DE
Inventors: Thomas Pfeiffer; Thomas Fink; Marcus Bodesheim
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2014-09-23
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2016-03-24

Abstract

Die Erfindung betrifft Durchführungselemente mit einen metallischen Grundkörper (3) und zumindest einer ersten Durchgangsöffnung (4), in der ein Metallstift (5) in einem elektrisch isolierenden Fixiermaterial (10) angeordnet ist, und zumindest einer zweiten Durchgangsöffnung (20) oder Vertiefung, in der ein weiterer Metallstift (6) als Massepin mittels einer Schweißverbindung entlang einer Schweißlinie (70) elektrisch leitfähig mit dem Grundkörper (3) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft Durchführungselemente im Allgemeinen, insbesondere aber solche für Zündvorrichtungen, wie sie zum Zünden von pyrotechnischen Personenschutzvorrichtungen verwendet werden, und/oder Durchführungen für Sensoren und/oder Großdurchführungen. Insbesondere betrifft die Erfindung die Ausgestaltung des Sockels einer solchen Zündvorrichtung, das Verfahren zu dessen Herstellung und dessen Anwendungen.
Durchführungen von Sensoren können insbesondere Sensorelemente mit Strom versorgen und/oder deren Signale an Auswerteeinheiten weiterleiten. Großdurchführungen werden im Allgemeinen in Sicherheitsbehältern eingesetzt, zum Beispiel in Flüssiggastanks und/oder Reaktoren.
Als pyrotechnische Personenschutzvorrichtungen kommen in Kraftfahrzeugen insbesondere Airbags und Gurtstraffer zum Einsatz. Derartige Sicherheitssysteme können das Verletzungsrisiko erheblich senken. Voraussetzung ist jedoch, dass im Falle eines Zusammenstoßes die jeweiligen Sicherheitssysteme nicht versagen. Besonderes Augenmerk wird dabei insbesondere auch auf die Zünder solcher pyrotechnischen Einrichtungen gerichtet, welche für die Funktion einer solchen Sicherheitseinrichtung unerlässlich sind. Insbesondere müssen die Zünder auch viele Jahre nach ihrer Herstellung noch einwandfrei funktionieren. Als mittlere Lebensdauer solcher Zünder wird oftmals 15 Jahre angegeben. Um eine dauerhaft einwandfreie Funktion zu gewährleisten, muss dabei sichergestellt sein, dass sich die im Zünder vorhandene Treibladung im Laufe der Zeit nicht verändert. Derartige Veränderungen können beispielsweise durch in den Zünder eindringende Feuchtigkeit verursacht werden. Es ist daher wichtig, die Treibladung des Zünders hermetisch zu verkapseln. Auch muss der Zünder die Gase der gezündeten Treibladung in die richtige Richtung freisetzen, um die Treibladung eines Gasgenerators des Sicherheitssystems zu zünden.
Um dies zu gewährleisten, weisen aus dem Stand der Technik bekannte Zünder eine Kappe oder einen Deckel und einen vergleichsweise massiven Sockel auf, zwischen denen die Treibladung in einem aus diesen Teilen gebildeten Hohlraum eingeschlossen ist. Durch den Sockel wird mittels elektrischer Anschlüsse der Strom zum Zünden der Treibladung geleitet. Daher weist der Sockel in der Regel Durchgangsöffnungen auf, in denen sich Metallstifte befinden, die auf der einen Seite mittels einer Steckverbindung mit elektrischem Strom versorgt werden können und auf der anderen Seite beispielsweise mittels einer Zündbrücke verbunden sind, die beim Stromdurchfluss in Kontakt mit dem Treibmittel die Zündung desselben bewirkt. Der Sockel wird daher auch allgemein Durchführungselement genannt. Bei der Auslegung des Durchführungselements muss sichergestellt werden, dass bei der Zündung der Treibladung auf jeden Fall die Kappe oder der Deckel oder ein Teil davon abreißt und nicht die elektrischen Durchführungen aus dem Sockel getrieben werden.
Im Markt für solche Durchführungselemente haben sich zwei Technologien durchgesetzt. In der ersten besteht der Grundkörper des Sockels aus Metall und die Zündbrücke wird mittels eines angeschweißten Brückendrahtes realisiert. Bei dieser Ausführungsform ist ein Metallstift als Pin in einem elektrisch isolierenden Fixiermaterial in einer Durchgangsöffnung des Grundkörpers fixiert. Als Fixiermaterial wird üblicherweise ein Glasmaterial, insbesondere ein Hartglas oder Glaslot verwendet. Dadurch ist dieser Metallstift zum Außenleiter durch Glas isoliert. Ein zweiter Metallstift als Pin ist mit dem Außenleiter, der durch den Grundkörper, auch Bodenplatte genannt, repräsentiert wird, verschweißt oder verlötet. Auf der Oberseite des Durchführungselements – das ist die Seite, die der Zündkappe der endmontierten Zündvorrichtung zugewandt ist – kommt somit ein Brückendraht (meist aus einer Wolframlegierung) als Zündbrücke in Kontakt mit der Oberfläche des Glasmaterials. Damit der Brückendraht nicht beschädigt wird und das Zündelement im Gebrauch beispielsweise in einem Kraftfahrzeug eine lange Lebensdauer aufweist, muss die Oberfläche des Glasmaterials geschliffen werden, da Rauhigkeiten der Oberfläche den Brückendraht beschädigen können.
Die Länge des Drahtes beeinflusst den Widerstand und damit die Auslösecharakteristik der Zündvorrichtung. Im Fall der Zündung wirkt der entstehende Explosionsdruck auf eine kleine Glasfläche, daher gilt diese Ausführungsform als sehr robust. Ein weiterer dieser Ausführung zuerkannter Vorteil ist, dass ein Pin direkt mit dem Außenleiter verbunden ist, über diesen Pin erfolgt eine einfache Erdung des Zünders. Dieser Pin wird i.d.R. Masseleiter, Massepin oder Massestift genannt. Diese Art der Anzünder findet dennoch die größte Verbreitung.
Zündvorrichtungen dieser Art sind beispielsweise aus der DE 101 33 223 A1 bekannt. Auch die in US 2003/0192446 A1 beschriebene Ausführung gehört zu dieser Gruppe, auch wenn dort ein Schleifen entfallen kann, da die Ebenenfläche, auf der der Brückendraht zu liegen kommt, durch einen zusätzlichen Keramikkörper hergestellt wird. Dies verursacht allerdings zusätzliche Herstellungskosten. Weiterhin ist der Pin, der die Verbindung zu dem Außenleiter herstellen soll, durch das Glasmaterial abgedeckt. Dies verhindert eine optische Prüfung und erschwert daher die erforderliche Qualitätsprüfung bei der Herstellung.
Eine zweite angewandte Technologie zum Herstellen von Zündvorrichtungen beruht auf Grundkörpern aus gepresstem Glas als Sockel, durch die zwei Metallstifte als elektrische Zuführung und Anschlusselemente geführt werden. Dabei wird eine Keramik mit Dickschichtleiter als Zündbrücke auf die Pinenden gelötet. Zwei kurze Pinenden ragen dabei auf der Innenseite über die des Sockels heraus, weisen also einen Überstand gegenüber der Glasfläche aus. Zur Herstellung eines solchen Durchführungselements muss das flüssige Glas aufwendig gepresst werden. Da beide Pins isoliert wären, muss eine Verbindung zum Außenleiter hergestellt werden. Dies erfolgt wie in EP 1061325 A1 beschrieben über ein zusätzliches Bauteil. Die Vorteile dieser Ausführungsform sind die freiere Wahl des Außenleitermaterials und die Toleranzen der Positionierung des Pins in der Durchgangsöffnung gehen nicht in den Widerstand ein, da dieser auf dem Keramiksubstrat oder Chip vordefiniert ist. Nachteilig wirkt sich die große Glasfläche aus, die das Design schwächt sowie die aufwendigere Erdung, sowie höhere Gesamtkosten des Systems. Daher ist diese Art der Zünder weniger verbreitet.
In der EP 1455160 B1 wird vorgeschlagen, als Grundkörper ein einziges Metallstanzteil ausreichender Stabilität zu verwenden. Dabei wird sowohl die äußere Kontur des Grundkörpers als auch die Durchgangsöffnung, in der ein Pin mittels eines Glaslotes fixiert wird, durch einen Stanzvorgang erzeugt. Der Pin, der den Kontakt zum Außenleiter herstellt, wird in dieser Ausführungsform nicht in einer Durchgangsöffnung fixiert, sondern großflächig mit der Unterseite des Grundkörpers verlötet. Das Stanzen der Durchgangsöffnung, in der die Glas-Metall-Fixierung erfolgt, ist deshalb möglich, da an diese geringere Anforderungen bzgl. der Genauigkeit der Durchmesser und des Profils gestellt werden, denn durch die Fixierung des Pins mit dem Glas-Fixiermaterial können bei geeigneter Prozessführung große Lotspalte und damit auch große Toleranzen ausgeglichen werden. Üblicherweise wird die Oberseite der Glasfläche geschliffen, womit diese Ausführungsform zu der erstgenannten Gruppe von Durchführungselementen zählt. Diese Ausführungsform ist ebenfalls mit dem Nachteil behaftet, dass der Grundkörper üblicherweise aus einem Edelstahl besteht, weil ansonsten der Grundkörper aus einem Nicht-Edelmetall beschichtet werden müsste, um Korrosion zu vermeiden. Bei solchen beschichteten Grundkörpern kann dann allerdings die Glasfläche der Glas-Metall-Durchführung nicht mehr geschliffen werden, weil ansonsten die Beschichtung mit angeschliffen würde.
Die DE 10 2009 008 673 B3 beschreibt Zündelemente mit einem metallischen Grundkörper, der von einem Stanzteil gebildet wird und zwei gestanzte Durchgangsöffnungen aufweist. In einer ist ein Pin in einem elektrisch isolierenden Glasmaterial angeordnet, in der anderen der Massepin mittels einem elektrisch leitenden Lotmaterial. Damit die Lotverbindung in der zweiten Durchgangsöffnung überhaupt hergestellt werden kann, darf der Lotspalt zwischen der äußeren Wandung des Massepins und der inneren Wandung der zweiten Durchgangsöffnung nur sehr schmal sein. Dies hat zur Folge, dass die zweite Durchgangsöffnung mit hoher Genauigkeit gestanzt werden muss.
Es hat sich herausgestellt, dass für Airbagzünder diese hohe Stanzgenauigkeit in Verbindung mit einem kleinen Lochdurchmesser u.a. von der präzisen Fertigung der Stanzwerkzeuge und aber auch deren Abnutzung während des Produktionsprozesses abhängen. Dadurch werden die gesamten Fertigungskosten und der Herstellungsaufwand im Gesamtprozess erhöht. Außerdem erfordert das Einlöten des Massepins mit den metallischen Loten die Verwendung relativ teurer Materialien und damit einen relativ hohen Fertigungsaufwand.
Ähnlich verhält es sich bei Großdurchführungen, deren Durchgangsöffnungen gebohrt und/oder gedreht werden. Auch diese können prozessbedingte Artefakte in der Kontur der zweiten Durchgangsöffnung aufweisen, beispielsweise Riefen und/oder Grate an deren innerer Wandung. Das Vermeiden und/oder Beseitigen dieser Artefakte ist üblicherweise zum dichten und sicheren Verschließen der Durchgangsöffnung notwendig, erhöht aber ebenso den Herstellungsaufwand.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Durchführungselement zur Verfügung zu stellen, das einen sicheren und dichten Verschluss der zweiten Durchgangsöffnung ermöglicht, aber mit einem reduzierten Aufwand herzustellen ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch das Durchführungselement und das Verfahren zu dessen Herstellung gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Ausführungsformen und Anwendungen ergeben sich aus den davon abhängigen Ansprüchen.
Ein erfindungsgemäßes Durchführungselement umfasst einen metallischen Grundkörper, und zumindest eine erste Durchgangsöffnung, in der ein Metallstift in einem elektrisch isolierenden Fixiermaterial angeordnet ist, und zumindest eine zweite Durchgangsöffnung oder alternativ eine Vertiefung im Grundkörper, in der ein weiterer Metallstift mit Hilfe einer Schweißverbindung elektrisch leitfähig mit dem Grundkörper verbunden ist. Dazu ist der zweite Metallstift zumindest abschnittsweise in der zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung angeordnet. Die zweite Durchgangsöffnung oder die Vertiefung und/oder der zweite Metallstift sind so ausgestaltet, insbesondere geformt, dass die Schweißverbindung als Schweißlinie zwischen zweitem Metallstift und dem Grundkörper ausgebildet ist, insbesondere als ringförmige Schweißlinie.
Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet die beschriebene Ausgestaltung der zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung und/oder des zweiten Metallstifts, dass die zweite Durchgangsöffnung oder Vertiefung und/oder der zweite Metallstift Mittel zum Erzeugen einer Schweißlinie, insbesondere ringförmigen Schweißlinie zwischen Grundkörper und zweitem Metallstift aufweisen. In der Formulierung ist selbstverständlich enthalten, dass die zweite Durchgangsöffnung oder die Vertiefung logischerweise Bestandteil des Grundkörpers sind. Diese Mittel können wie weiter unten beschrieben lokale Erweiterungen des zweiten Metallstifts und/oder der zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung oder deren Formung sein.
Die Schweißlinie unterscheidet sich wie das Wort bereits sagt aufgrund ihrer Herstellung von einem flächigen Kontakt, wie er beispielsweise auftritt, wenn der zweite Metallstift stumpf mit der Unterseite des Grundkörpers verschweißt wird. Eine Schweißlinie kann erzeugt werden, wenn elektrischer Strom über eine lokal beschränkte, im Wesentlichen ringförmige, insbesondere auch linienförmige, Kontaktzone fließt, in der ein im Vergleich zu einem flächigen Kontakt höherer lokaler Widerstand herrscht. Die Schweißlinie ist insbesondere geschlossen. All dies gilt natürlich insbesondere auch für eine ringförmige Schweißlinie. Dadurch ist es möglich, dass die zweite Durchgangsöffnung durch die Schweißverbindung hermetisch abgedichtet wird. Der Begriff Schweißlinie und insbesondere ringförmige Schweißlinie bedeutet im Gegensatz zu einer vollflächigen Verbindung auch, dass der mittlere Bereich ausgenommen ist. Dieser mittlere Bereich hier wird durch die Kontur des zweiten Metallstifts bestimmt. In einem Schnitt parallel zur Oberfläche des Grundkörpers und in der Höhe der Schweißverbindung ist die Schweißverbindung entsprechend ringförmig.
Durch das Vorhandensein dieser Kontaktzone, insbesondere ringförmigen Kontaktzone, ist es möglich, den zweiten Metallstift auf einfache Weise mit dem Grundkörper durch Widerstandsschweißen zu verbinden. Sie sorgt im Unterschied zu einem vollflächigen Kontakt von Metallstift und Grundkörper dafür, dass der beim Widerstandsschweißen fließende Strom über die lokal begrenzte, insbesondere ringförmige, insbesondere auch linienförmige, Kontaktzone fließt, welche eine vergleichsweise kleine Fläche aufweist. Der lokale elektrische Widerstand ist entlang dieser Kontaktzone bedeutend höher als bei einem vollflächigen Kontakt, so dass beim Stromfluss über die Kontaktzone Material des Grundkörpers und/oder Material des zweiten Metallstifts entlang der Kontaktzone aufschmilzt und so die Schweißverbindung in Form der ringförmigen Schweißlinie herstellt. Entsprechend weist die Schweißverbindung aufgeschmolzenes Material des Grundkörpers und/oder des zweiten Metallstifts auf. Im Gegensatz zu einem vollflächigen Kontakt ist bei dem Vorhandensein der beschriebenen lokal begrenzte, insbesondere ringförmigen oder sogar linienförmigen Kontaktzone der Ort der Schweißverbindung genau definiert, nämlich im Bereich der Kontaktzone und in Form der ringförmigen Schweißlinie. Diese stellt eine sichere Verbindung und damit auch einen hermetischen Verschluss der zweiten Durchgangsöffnung und/oder der Vertiefung sicher. Bei einer flächigen Schweißverbindung könnte es in unerwünschter Weise zu zufälligen Aufschmelzungen des Materials und damit zu lokal unbestimmten Schweißverbindungen kommen auf einer Schweißfläche, welche ein sicheres und dauerhaftes Verbinden des zweiten Metallstifts unmöglich machen würde.
Die beschriebene Kontaktzone liegt logischerweise sowohl auf der Seite des Grundkörpers als auch auf der Seite des zweiten Metallstifts vor, da über sie die beiden Elemente verbunden werden. Folglich gilt dieses auch für die Lokalisierung der Schweißlinie. Eine ausführlichere Beschreibung erfolgt auch in den Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Figurenbeschreibung.
Dadurch, dass beim Herstellen der Schweißverbindung Material des Grundkörpers und/oder Material des zweiten Kontaktstifts aufschmilzt, kann auf den Einsatz zusätzlicher Materialien wie Schweißdrähten etc. verzichtet werden. Entsprechend weist die Schweißverbindung aufgeschmolzenes Material des Grundkörpers und/oder des zweiten Metallstifts auf.
Der zweite Metallstift repräsentiert den Massepin, synonym auch Massestift genannt, der mittels der Schweißverbindung elektrisch leitend mit dem Grundkörper verbunden ist. Üblicherweise ist der zweite Metallstift koaxial in der zweiten Durchgangsöffnung oder der Vertiefung angeordnet.
Der Grundkörper ist in der Regel eine Platte mit kreisrunder Außenkontur und zumindest im Wesentlichen planparallelen Oberflächen. Die Metallstifte in den Durchgangsöffnungen und/oder der Vertiefung stehen zumindest auf einer Seite über die Oberfläche des Grundkörpers hervor. Die Seite des Grundkörpers, auf welcher die Funktionselemente angebracht werden, die über zumindest einen Metallstift kontaktiert werden, wird im Allgemeinen als Oberseite bezeichnet. Das Funktionselement eines Anzünders kann z.B. die Zündbrücke sein, das Funktionselement einer Batterie eine Elektrode usw.. Die der Oberseite gegenüber liegende Oberfläche ist die Unterseite oder synonym die Rückseite.
Bei Anzündern von Airbags stehen i.d.R. die Metallstifte über die Rückseite hervor. Es gibt Ausführungsformen, bei denen ein i.d.R. kleinerer Überstand über die Oberseite vorgesehen ist, aber auch Ausführungsformen, bei denen die Oberseite plan ist, d.h. dass die Metallstifte und auch kein Fixiermaterial ober die Ebene der Oberseite hervorsteht. Dies wird üblicherweise durch einen nachgeordneten Bearbeitungsschritt des Planschleifens nach der Montage der Metallstifte an den Grundkörper erreicht. Bei Großdurchführungen liegt häufig ein Überstand der Metallstifte über beide Oberflächen des Grundkörpers vor.
Die zweite Durchgangsöffnung oder die Vertiefung hat in der Regel einen kreisrunden Durchmesser. Die Durchgangsöffnung verbindet die Oberseite mit der Unterseite des Grundkörpers. Im Gegensatz dazu schafft die Vertiefung keine solche Verbindung, sondern repräsentiert sozusagen ein Sackloch.
Der Eingang der Durchgangsöffnung oder der Vertiefung bildet mit der Oberseite und/oder Unterseite des Grundkörpers eine Kante, die insbesondere umlaufend ist. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die insbesondere linienförmige oder ringförmige Schweißlinie seitens des Grundkörpers an der Kante zwischen Oberfläche des Grundkörpers und der inneren Wandung zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung vor.
Besonders bevorzugt weist der zweite Metallstift ein zumindest lokal aufgeweitetes Profil innerhalb eines Bereichs entlang seiner Längsachse auf. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass es einen größeren maximalen Durchmesser aufweist als der Durchmesser der zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung, so dass die insbesondere ringförmige Schweißlinie seitens des zweiten Metallstifts zumindest teilweise auf dem aufgeweiteten Bereich des zweiten Metallstifts verläuft, d.h. auf der Oberfläche des Bereichs mit dem aufgeweiteten Profil. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die lokale Aufweitung so ausgestaltet wird und der zweite Metallstift so angeordnet wird, dass die lokale Aufweitung an die vorgenannte Kante zwischen Oberfläche des Grundkörpers und der inneren Wandung der zweiten Durchgangsöffnung stößt, also sozusagen an die Mündung der zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung.
Bei der Herstellung dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchführung ergibt sich dies quasi automatisch, da das lokal aufgeweitete Profil des zweiten Metallstifts sozusagen als Tiefenanschlag beim Einführen des zweiten Metallstifts in die zweite Durchgangsöffnung oder Vertiefung fungiert, der den Überstand des zweiten Metallstifts über die Oberfläche des Grundkörpers bestimmten kann. Diese lokale Aufweitung grenzt dann an eine Oberfläche des Grundkörpers, insbes. sozusagen im Mündungsbereich der zweiten Durchgangsöffnung. Die lokale Aufweitung des Profils des zweiten Metallstifts kann vorteilhaft durch Aufstauchen erzeug werden.
Alternativ oder in manchen Ausführungsformen in Kombination zu der lokalen Aufweitung des zweiten Metallstifts kann das Ausbilden der lokal begrenzten, insbesondere ringförmigen oder linienförmigen Kontaktzone durch die Abrundung desjenigen Endes des zweiten Metallstifts erreicht werden, das in der zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung angebracht wird. Der zweite Metallstift weist entsprechend einen abgerundeten Bereich an dem Ende auf, das zumindest abschnittsweise innerhalb der zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung angeordnet ist, wobei der Durchmesser der zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung kleiner ist als der Durchmesser des zweiten Kontaktstifts. Dann verläuft die Schweißlinie, insbesondere ringförmige Schweißlinie, seitens des zweiten Metallstifts auf dem abgerundeten Bereich an diesem Ende des zweiten Metallstifts.
Die Ausbildung der lokal begrenzten Kontaktzone kann auch seitens des Grundkörpers durch die entsprechende geometrische Ausgestaltung der zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung erzeugt und/oder unterstützt werden. Bevorzugt ist es dabei, wenn der Grundkörper eine zweite Durchgangsöffnung oder Vertiefung aufweist, welche zumindest in einem Teilbereich ein konisches Profil aufweist, und die Schweißlinie, insbesondere ringförmige Schweißlinie, seitens des Grundkörpers innerhalb des Bereichs mit dem konischen Profil verläuft. Diese Profilform kann insbesondere durch das Stanzen und/oder Prägen der Durchgangsöffnung oder der Vertiefung erzeugt werden.
Generell gilt: Beim Ausstanzen der ersten und/oder zweiten Durchgangsöffnung wird prinzipiell ein charakteristisches Stanzprofil erzeugt. Wird beispielsweise die Durchgangsöffnung in den Grundkörper gestanzt, weist diese auf der Eindringseite des Stanzwerkzeugs üblicherweise zunächst ein relativ glattes und gleichmäßiges Profil auf, das dann aber typischerweise mit zunehmender Eindringtiefe bzw. Werkstückdicke ausreißt. D.h. dass sich das Profil der Durchgangsöffnung mit zunehmender Werkstückdicke in Richtung zur Austrittseite des Stanzwerkzeugs üblicherweise aufweitet. Unter Profil der Durchgangsöffnung wird in dieser Beschreibung die dreidimensionale Form der Durchgangsöffnung verstanden. Wenn von einem überwiegend zylindrischen Profil gesprochen wird, ist dabei gemeint, dass eine hauptsächlich zylinderförmige Struktur aus dem Bereich der Durchgangsöffnung herausgestanzt wurde. Leichte Abweichungen von dieser idealen Geometrie sind naturbedingt möglich und ebenfalls von der Beschreibung umfasst.
Die Erfinder haben erkannt, dass es möglich ist, auch die zumindest zweite Durchgangsöffnung oder Vertiefung, in welcher der Massestift fixiert ist, mit verminderter Genauigkeit herzustellen, z.B. durch Stanzen und/oder Bohren und/oder Drehen und/oder Prägen, und dadurch Abweichungen in der Präzision der Kontur der inneren Wandung der zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung zu tolerieren, so dass deren Durchmesser lokal um einen Mittelwert schwanken kann, und dass diese Abweichungen durch die Erzeugung der lokal begrenzten, insbesondere ringförmigen Kontaktzone tolerierbar ist, die den Einsatz der genannten Verbindungstechnik des Schweißens ermöglicht, insbes. des Widerstandsschweißens.
Gängigerweise wird Normalstahl wie St 35 und/oder St 37 und/oder St 38 oder Edelstahl und/oder nichtrostender Stahl als Material für in Grundkörper eingesetzt. Edelstahl nach DIN EN 10020 ist eine Bezeichnung für legierte oder unlegierte Stähle, deren Schwefel- und Phosphorgehalt (sog. Eisenbegleiter) 0,035 % nicht übersteigt. Häufig sind danach weitere Wärmebehandlungen (z. B. Vergüten) vorgesehen. Zu den Edelstählen zählen zum Beispiel hochreine Stähle, bei denen durch einen besonderen Herstellungsprozess Bestandteile wie Aluminium und Silizium aus der Schmelze ausgeschieden werden, ferner auch hochlegierte Werkzeugstähle, die für eine spätere Wärmebehandlung vorgesehen sind. Verwendbar sind beispielsweise: X12CrMoS17, X5CrNi1810, XCrNiS189, X2CrNi1911, X12CrNi177, X5CrNiMo17-12-2, X6CrNiMoTi17-12-2, X6CrNiTi1810 und X15CrNiSi25-20, X10CrNi1808, X2CrNiMo17-12-2, X6CrNiMoTi17-12-2.
Um eine maximale Kosteneffizienz des erfindungsgemäßen Durchführungselements zu gewährleisten, kann der metallische Grundkörper vorteilhaft aber auch aus keinem Edelstahl bestehen. Vorteilhaft wird der Grundkörper stattdessen aus einem Stahl aus der Gruppe 1.01xx bis 1.07xx (unlegierte Qualitätsstähle) gebildet. Die Angabe der Stahlgruppe erfolgt dabei nach DIN EN 10 027-2, wobei die erste Ziffer die Werkstoff-Hauptgruppe und die Ziffernfolge nach dem ersten Punkt die Stahlgruppen-Nummer angibt.
Um eine möglichst gute Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten, kann der Grundkörper mit Metallen beschichtet sein. Bevorzugt wird eine Nickelbeschichtung verwendet. Dies trifft insbesondere für Grundkörper zu, die aus unlegierten Qualitätsstählen gebildet werden.
Da bei Airbagzündern im Falle der Zündung hohe Explosionsdrücke von üblicherweise über 1000 bar entstehen können, muss der Grundkörper mit einer entsprechend hohen Dicke, d.h. Materialstärke, ausgelegt werden. Die Dicke des Grundkörpers liegt insbes. im Bereich von 1,2 mm bis 4 mm. Vorteilhaft im Bereich von 1,5 und 1,7 bis 3 mm, besonders vorteilhaft von 1,8 bis 2,5 mm. Der Lochdurchmesser der zweiten Durchgangsöffnung beträgt üblicherweise 1 mm bis 1,5 mm.
Bei Durchführungen von Sicherheitsbehältern können die Dicke des Grundkörpers sowie der Durchmesser der zweiten Durchgangsöffnung mehrere Zentimeter betragen.
In einer möglichen Ausführungsform sind die zumindest zwei Metallstifte so in den Durchgangsöffnungen fixiert, dass sie auf beiden Seiten des Grundkörpers gegenüber dessen Flächen einen Überstand aufweisen. Üblicherweise ist der Überstand auf der der Treibladung zugewandten Seite des Grundkörpers erheblich kleiner als auf der dieser Seite gegenüberliegenden Seite, welche die Seite des Anschlusskontaktes bevorzugt an eine Steckverbindung repräsentiert.
Besonders vorteilhaft sind die Metallstifte zumindest in Teilbereichen entlang ihrer Achse mit Gold beschichtet. Die Goldbeschichtung bewirkt eine Dauerhafte Unempfindlichkeit gegenüber Korrosion. Häufig sind die Metallstifte an ihren Endbereichen mit Gold beschichtet. Auf diese Weise ist insbesondere der Bereich des Metallstifts vergoldet, der sich bei der Montage zum Gebrauch der Zündvorrichtung innerhalb der Steckverbindung befindet. Auf diese Weise können die Übergangswiderstände im Steckkontakt reduzier werden. Ferner ist bevorzugt ebenso der Bereich vergoldet, der mit der Zündbrücke verbunden wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind zumindest zwei Metallstifte auf der dem Treibmittel zugewandten Seite des Grundkörpers mittels einer Zündbrücke elektrisch leitend miteinander verbunden. Die Zündbrücke kann durch den bereits beschriebenen Zünddraht gebildet werden, wobei in dann die Metallstifte auf dieser Seite dann üblicherweise keinen Überstand über die auf dieser Seite befindliche Fläche des Grundkörpers aufweisen, aber auch durch ein Trägerelement, das mit dem Metallstiften verbunden wird, wobei in diesem Fall der Überstand der Metallstifte üblicherweise vorhanden ist. Das Trägerelement kann beispielsweise ein elektrisch leitend beschichtetes Keramikplättchen und/oder ein spezieller Mikrochip sein.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Durchführungselements, insbesondere eines erfindungsgemäßen Durchführungselements, umfasst mehrere Verfahrensschritte, deren Reihenfolge nicht der Reihenfolge in der folgenden Beschreibung entsprechen muss. Insbesondere ist es möglich, dass einige Verfahrensschritte parallel erfolgen, insbesondere gleichzeitig. Alle bzgl. des Verfahrens getroffenen Aussagen sind ebenso auf die Merkmale der zuvor beschriebenen Durchführungseinrichtung zu übertragen, auch wenn sie dort nicht explizit genannt wurden.
Die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte umfassen das Bereitstellen eines metallischen Grundkörpers mit vorgegebener Dicke und vorgegebener äußerer Kontur. Wie bereits beschrieben weist der Grundkörper zwei im Wesentlichen gegenüberliegende Oberflächen auf, die insbesondere planparallel zueinander verlaufen. Üblicherweise hat ein solcher Grundkörper einen kreisrunden Umriss. Andere Formen sind jedoch ebenso möglich und von der Erfindung umfasst.
Ein besonders geeignetes Verfahren zum Herstellen der äußeren Kontur des metallischen Grundkörpers ist das Ausstanzen aus einem Teil vordefinierter Dicke.
In dem Grundkörper wird zumindest eine erste Durchgangsöffnung erzeugt. Dazu ist jedes geeignete Verfahren anwendbar, insbesondere Ausstanzen.
Im Grundkörper wird zumindest eine zweite Durchgangsöffnung oder alternativ eine Vertiefung erzeugt. Dazu ist jedes geeignete Verfahren anwendbar, insbes. Stanzen und/oder Prägen.
Es werden zumindest zwei Metallstifte bereit gestellt. Die Metallstifte können insbesondere vorgefertigt werden.
Ein erster Metallstift wird in die erste Durchgangsöffnung eingesetzt und dort mittels eines elektrisch isolierenden Fixiermaterials fixiert. Auf diese Weise wird die erste Durchgangsöffnung bei geeigneter Wahl des Fixiermaterials insbesondere hermetisch dicht verschlossen. Insbesondere geeignet ist das Einschmelzen des ersten Metallstifts in einem Glas- und/oder Glaskeramikmaterial und/oder einer Keramik und/oder Einbetten in ein Hochleistungspolymer.
Ein zweiter Metallstift wird zumindest abschnittsweise in der zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung angeordnet, so dass sich eine lokal begrenzte Kontaktzone, insbesondere eine linienförmige oder ringförmige Kontaktzone, zwischen Grundkörper und zweitem Metallstift ergibt. Wie bereits beschrieben unterscheidet sich diese lokal begrenzte Kontaktzone von einer flächigen Verbindung durch eine sehr viel kleinere Kontaktfläche.
Daraufhin erfolgt das Anlegen von elektrischer Spannung an Grundkörper und den zweiten Metallstift, so dass ein elektrischer Strom zwischen Grundkörper und zweitem Metallstift über die beschriebene Kontaktzone fließt, wobei der Grundkörper und der zweite Metallstift entlang der Kontaktzone als Schweißlinie, insbesondere ringförmige Schweißlinie, miteinander verschweißen und so eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen Grundkörper und zweitem Metallstift hergestellt wird.
Beim Stromfluss über die insbesondere linienförmige oder ringförmige Kontaktzone mit ihrem im Vergleich zu einer flächigen Verbindung höheren elektrischen Widerstand erwärmt sich das Material des Grundkörpers und/oder des zweiten Metallstifts im Bereich insbes. sehr eng um die Kontaktzone, so dass es aufschmilzt und die Schweißverbindung in Form der Schweißlinie, insbesondere ringförmigen Schweißlinie, hergestellt wird.
Der Begriff der Kontaktzone ist funktional definiert, d.h. beim Anlegen einer ausreichend hohen elektrischen Spannung fließt elektrischer Strom über die Kontaktzone, auch wenn sich der Grundkörper und der zweite Metallstift nicht berühren. Der Stromfluss kann auch in Form eines elektrischen Überschlags erfolgen. Die Kontaktzone ist somit der Bereich auf dem Grundkörper und/oder dem zweiten Metallstift, über welchen der elektrische Strom fließt.
Die Metallstifte haben i.d.R. die Form eines langgezogenen Stabes. Biegungen sind ebenfalls möglich. Die Ausbildung der beschriebenen Kontaktzone kann durch entsprechende Ausgestaltungen des zweiten Metallstifts gefördert werden, d.h. insbes. durch besondere Formen und/oder Geometrien des zweiten Metallstifts.
Ein bevorzugtes Verfahren sieht demnach vor, dass der zweite Metallstift vor dem Anordnen in der zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung verformt wird, so dass sich in einem Bereich entlang seiner Längsachse ein lokal aufgeweitetes Profil bildet, das einen größeren maximalen Durchmesser aufweist als der Durchmesser der zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung, und der zweite Metallstift so in der zweiten Durchgansöffnung oder Vertiefung angeordnet wird, dass die ringförmige Schweißlinie seitens des zweiten Metallstifts zumindest teilweise auf diesem aufgeweiteten Bereich des zweiten Metallstifts verläuft. Das aufgeweitete Profil hat beim Anordnen des zweiten Metallstifts in der zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung auch den Vorteil, dass es automatisch als Tiefenanschlag dient.
Ebenso ist es möglich, dass der zweite Metallstift so ausgestaltet wird, dass er einen größeren Durchmesser aufweist als die zweite Durchgangsöffnung oder Vertiefung und ein Ende des zweiten Metallstift verrundet und so in der zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung angeordnet wird, dass die insbesondere ringförmige Schweißlinie seitens des zweiten Metallstifts auf dem abgerundeten Bereich am Ende des zweiten Metallstifts verläuft.
Wie bereits beschrieben liegt die Schweißlinie, insbesondere ringförmige Schweißlinie, zwischen Grundkörper (einschließlich der zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung als Element des Grundkörpers) und dem zweiten Metallstift vor. Demnach kann ihre Lage sowohl auf der Seite des Grundkörpers als auch gleichzeitig auf der Seite des zweiten Metallstifts definiert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden der zweite Metallstift und die zweite Durchgangsöffnung oder Vertiefung so ausgebildet, dass die Schweißlinie, insbesondere ringförmige Schweißlinie, seitens des Grundkörpers an der Kante zwischen Oberfläche des Grundkörpers und der inneren Wandung der zweiten Durchgangsöffnung oder Vertiefung verläuft. Dies entspricht sozusagen dem Übergang von der Oberfläche des Grundkörpers in die zweite Durchgangsöffnung oder Vertiefung.
Wird eine Vertiefung zur Aufnahme des zweiten Metallstifts vorgesehen, kann es bevorzugt sein, dass diese zumindest in einem Teilbereich ein konisches Profil aufweist und der zweite Metallstift so in der Vertiefung angeordnet wird, dass die Schweißlinie, insbesondere ringförmige Schweißlinie, seitens des Grundkörpers innerhalb des Bereichs mit dem konischen Profil verläuft.
Zum Herstellen des Grundkörpers ist es besonders vorteilhaft, wenn die äußere Kontur des Grundkörpers durch Ausstanzen aus einem Blechteil, insbesondere einem Blechstreifen erzeugt wird und die Durchgangsöffnungen aus dem Grundkörper ausgestanzt werden.
Als Material für den Grundkörper kann Edelstahl verwendet werden. Ebenso möglich, und aus Gesichtspunkten der Verfahrenseffizienz vorteilhafter, sind Stähle aus der Gruppe (nach DIN EN 10 027-2) 1.01xx bis 1.07xx. Die zweite Durchgangsöffnung wird dabei aus einem Teil vordefinierter Dicke ausgestanzt. Insbesondere kann der Grundkörper mitsamt den Durchgangsöffnungen mit Nickel beschichtet werden, wobei die Dicke der Nickelschicht vorteilhaft 1 μm bis 15 μm betragen kann, insbesondere 4 μm bis 10 μm.
Das Teil vordefinierter Dicke definiert bevorzugt die Dicke des Grundkörpers. Daher wird der metallische Grundkörper vorteilhaft aus einem Teil der Dicke 1,50 bis 3,00 mm oder 1,60 bis 3,00 mm oder 1,70 bis 3,00 mm, insbesondere von 1,80 bis 2,50 mm ausgestanzt.
Insbesondere vorteilhaft wird zum Fixieren des ersten Metallstifts in der ersten Durchgangsöffnung ein Glasmaterial als elektrisch isolierendes Fixiermaterial verwendet, das zum Herstellen der Fixierung erwärmt wird. Mit dem Glasmaterial in der ersten Durchgangsöffnung lassen sich insbesondere hermetisch dichte Durchführungen herstellen. Alternativ dazu lassen sich auch Hochleistungspolymere einsetzen, die aber nicht unbedingt hermetisch dicht sind.
Vorteilhaft werden die zumindest zwei Metallstifte so in den jeweiligen Durchgangsöffnungen fixiert, dass sie auf beiden Seiten des Grundkörpers gegenüber dessen Flächen einen Überstand aufweisen.
Vorteilhaft werden die zumindest zwei Metallstifte in Teilbereichen in einem weiteren Arbeitsschritt selektiv mit Gold beschichtet. Dies kann durch galvanische Prozesse erfolgen, die dem Fachmann bekannt sind. Besonders vorteilhaft sind die zumindest zwei Metallstifte in ihren Endbereichen mit Gold beschichtet.
Vorteilhaft werden die zumindest zwei Metallstifte mit einer Zündbrücke elektrisch leitend verbunden. Die Zündbrücke umfasst wie beschrieben alle möglichen Ausgestaltungen von Zündbrücken.
Erfindungsgemäß werden die erfindungsgemäßen Durchführungseinrichtungen bevorzugt in pyrotechnischen Zündvorrichtungen eingesetzt, insbesondere Airbagzündern und/oder Gurtstraffern. Ebenso vorgesehen ist der Einsatz in Sensoren und/oder Aktuatoren und/oder in elektrochemischen Reaktoreinheiten und oder Batterien und/oder Akkumulatoren. Vorteilhaft und von der Erfindung umfasst ist auch der Einsatz in Durchführungen von Sicherheitsbehältern. Dies können beispielsweise Flüssiggastanks und/oder chemische Reaktoren und/oder Reaktorbehälter und/oder Containments von Reaktoren sein,
Die Erfindung wird im Folgenden Anhand der Figuren näher erläutert. Die Zeichnungen sind nicht Maßstabsgetreu, die dargestellten Ausführungsformen sind schematisch. Die Figuren stellen auch exemplarisch Ausführungsbeispiele dar.
1 zeigt eine bekannte Zündvorrichtung beinhaltend ein Durchführungselement gemäß dem Stand der Technik.
2a zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Durchführungselement zu dessen axialen Mittenachse, wobei der Massepin ein lokal aufgeweitetes, t-förmiges Profil aufweist.
2b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 2a.
2c stellt einen Schnitt parallel zu Unterseite des Grundkörpers in der Höhe der Schweißlinie bei der Ausführungsform gemäß 2a und 2b dar.
3a zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Durchführungselement parallel zu dessen axialen Mittenachse, wobei der Massepin ein lokal aufgeweitetes, dort im Wesentlichen kugelförmiges Profil aufweist.
3b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 3a.
3c stellt schematisch die Funktionsweise zum Ausbilden der Kontaktzone und damit der Schweißlinie bei der Ausführungsform gemäß 3a und 3b dar.
4a zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Durchführungselement parallel zu dessen axialen Mittenachse, wobei der Massepin ein lokal aufgeweitetes, im Wesentlichen konisch erweitertes Profil aufweist.
4b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 4a.
5a zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Durchführungselement parallel zu dessen axialen Mittenachse, wobei die zweite Durchgangsöffnung im Grundkörper ein sich lokal verengendes Profil aufweist.
5b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 5a.
6a zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Durchführungselement parallel zu dessen axialen Mittenachse, wobei die der Grundkörper eine Vertiefung mit einem konischen Profil aufweist.
6b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 6a.
7a zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Durchführungselement parallel zu dessen axialen Mittenachse, wobei die der Grundkörper eine Vertiefung aufweist, in der ein Massepin mit abgerundetem Ende angeordnet ist.
7b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus 7a.
In 1 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Zündvorrichtung für eine pyrotechnische Schutzvorrichtung dargestellt. Dabei zeigt 1 insbesondere eine Schnittansicht des Durchführungselements. Das Durchführungselement umfasst ein Metall-Trägerteil mit einem Grundkörper (3), welcher eine scheibenförmige Grundform aufweist. Das Durchführungselement wird häufig auch als Sockelelement oder kurz Sockel bezeichnet. Um Korrosion oder eine Reaktion mit der Treibladung zu vermeiden, wird bei dieser Zündvorrichtung Edelstahl als Material für den Grundkörper (3) verwendet, obwohl dieses Material schwieriger umzuformen ist als viele andere Metalle.
In einer ersten Durchgangsöffnung (4) des Grundkörpers (3) ist außerdem ein Metallstift (5) als Pin angeordnet. Die Durchgangsöffnung (4) wurde dabei aus dem Grundkörper (3) ausgestanzt. Dies gilt ebenso für die äußere Kontur des Grundkörpers (3). In anderen Ausführungsformen wird diese Durchgangsöffnung gebohrt.
Der Metallstift (5) dient zur Kontaktierung einer Zündbrücke (9) mit elektrischem Strom, über die die im fertigen Zünder eingeschlossene Treibladung (8) gezündet wird. Die Stromdurchführung in der Durchgansöffnung (4) ist insbesondere als Glas-Metall-Durchführung ausgeführt, wobei Glas als Fixiermaterial (10) zwischen Metallstift (5) und der Wandung der Durchgangsöffnung (4) im metallischen Grundkörper (3) dient. Eine derartige Stromdurchführung bietet den besonderen Vorteil, dass sie nicht nur elektrisch sehr gut isoliert, sondern auch hermetisch dicht gegenüber Atmosphärenbestandteilen ist, welche mit der Treibladung im Laufe der Zeit reagieren oder sich mit dieser vermischen und diese verschlechtern können. Die Verwendung einer derartigen Stromdurchführung ermöglicht demgemäß auch auf lange Zeit ein sicheres Auslösen des Zünders.
Die Durchgangsöffnung (4) ist bei dem in den 1 gezeigten Beispiel exzentrisch bezüglich der axialen Mittenachse des Grundkörpers (3) angeordnet. Damit wird erreicht, dass auch bei kleinem Radius des Grundkörpers (3) hinreichend viel Platz zur Befestigung eines zweiten Metallstifts (6) zur Verfügung steht. Der zweite Metallstift (6) ist am Grundkörper (3) mittels einer Lötverbindung stumpf verlötet und dient somit als Massepin. Als Lotmaterial (7) werden die beschriebenen Lote verwendet. Um über einen an beiden Metallstiften (5, 6) angelegten Spannungsimpuls die Zündbrücke (9) zum Glühen zu bringen, wird diese dementsprechend bei dieser Ausführungsform außer mit dem Metallstift (5) zusätzlich mit dem Grundkörper (3) oder der Kappe (2) verbunden. Zur Verbesserung der elektrischen Kontaktierung werden üblicherweise Metallstifte (5, 6) verwendet, welche zumindest im Anschlußbereich für einen Stecker eine Vergoldung aufweisen. Diese ist in der 1 durch die gestrichelte Linie im Endbereich der Metallstifte (5, 6) dargestellt. Aufgrund der flächigen Verbindung zwischen der Endfläche des zweiten Metallstifts (6) und dem Grundkörper ist es unmöglich, den zweiten Metallstift (6) mittels Widerstandsschweißen mit dem Grundkörper zu verbinden.
2a zeigt dahingegen den Schnitt des erfindungsgemäßen Durchführungselements parallel zu dessen axialer Mittenachse und durch diese hindurch. Der scheibenförmige metallische Grundkörper (3) weist hier zwei insbesondere gestanzte Durchgangsöffnungen (4) und (20) auf, durch welche die Metallstifte (5) und (6) als Pin geführt sind. Die äußere Kontur des Grundkörpers (3) wurde in diesem Beispiel ebenfalls ausgestanzt, so dass der gesamte Grundkörper (3) hier ein Stanzteil repräsentiert. In der Durchgangsöffnung (4) ist der Metallstift (5) mittels eines Glasmaterials (10) elektrisch isoliert von dem Grundkörper (3) als erster Pin fixiert. Der erste Metallstift (5) ist hermetisch dicht in der ersten Durchgangsöffnung (4) des metallischen Grundköpers (3) eingeglast. Das Glasmaterial (10) dieser Glas-Metall-Durchführung ist vollständig vom Material des Grundkörpers (3) umgeben, welcher den Außenleiter repräsentiert. Das Glasmaterial (10) weist insbesondere einen kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Metall des Grundkörpers (3) auf, so dass der Grundkörper (3) beim Erkalten nach dem Einlöten des Metallstifts (5) in das Glasmaterial (10) sozusagen auf dieses und somit die Glas-Metall-Durchführung aufschrumpft und auf diese Weise dauerhaft einen mechanischen Druck auf diese und das Glasmaterial (10) ausübt. Auf diese Weise wird eine besonders dichte und mechanisch stabile Verbindung zwischen Metallstift (5), Glasmaterial (10) und Grundkörper (3) geschaffen. Diese Anordnung wird Druckeinglasung genannt und ist beispielsweise für Airbagzünder zu bevorzugen.
In der zweiten Durchgangsöffnung (20) ist der zweite Metallstift (6) in der Durchgangsöffnung (20) angeordnet. Der zweite Metallstift (6) weist ein lokal aufgeweitetes, t-förmiges Profil (61) auf, das z.B. durch Aufstauchen des zweiten Metallstifts (6) erzeugt werden kann. Beim Herstellen dieser Ausführungsform wird der zweite Metallstift in die zweite Durchgangsöffnung (20) eingeführt und das lokal aufgeweitete Profil (61) dient automatisch als Tiefenanschlag für den zweiten Metallstift (6), d.h. der Überstand über die Oberseite (31) und/oder Unterseite (32) des Grundkörpers wird damit auf einfache Weise kontrolliert.
Ein weiterer positiver Effekt des lokal aufgeweiteten Profils (61) des zweiten Metallstifts (6) ist, dass sich an der Kante zwischen der inneren Wandung der zweiten Durchgangsöffnung (20) und der Unterseite (32) des Grundkörpers (3) eine lokal begrenzte, ringförmige Kontaktzone ausbildet, durch welche beim Widerstandsschweißen der elektrische Strom fließt und so die hier ringförmige Schweißlinie (70) ausbildet. Diese stellt wie zuvor beschrieben eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen zweitem Metallstift (6) und Grundkörper (3) her, so dass der zweite Metallstift (6) auch hier als Massepin dient. Durch die geschlossene, ringförmige Schweißlinie (70) wird die zweite Durchgangsöffnung (20) hermetisch durch den zweiten Metallstift (6) verschlossen.
In 2a weisen die Metallstifte (5, 6) einen Überstand über die die Oberseite (31) des Grundkörpers (3) auf, so dass an Sie insbes. eine Zündbrücke in Form eines Chips oder eines keramischen Plättchens angebracht werden kann. Die Oberseite (31) ist somit die Seite, welche dem Zündmittel eines assemblierten Zünders zugewandt ist. Die Unterseite (32) des Grundkörpers (3) ist die gegenüberliegende, d.h. die dem Zündmittel abgewandte Seite. Der Überstand der Metallstifte (5, 6) ist an der Unterseite (32) üblicherweise sehr viel größer als an der Oberseite (31). Im Unterschied zu 1 ist der erste Metallstift (5) nicht gebogen, sondern gerade. Im Sinne der Erfindung sind sowohl gebogene als auch gerade Metallstifte möglich und von dieser umfasst.
Zur Verdeutlichung zeigt 2b eine Vergrößerung der Ansicht von 2a im Bereich der zweiten Durchgangsöffnung (20). Im Unterschied zur 2b weist der zweite Metallstift (6) keinen Überstand über die Oberseite (31) des Grundkörpers (3) auf. Diese Ausführungsform ist insbesondere zum Anbringen eines Zünddrahtes geeignet. Bei üblichen Herstellungsprozessen wird dazu nach dem Fixieren der Metallstifte (5, 6) in den Durchgangsöffnungen (4, 20) die Oberseite (31) des Grundkörpers (3) plan geschliffen.
Die zweite Durchgangsöffnung (20) weist in 2a und 2b ein überwiegend zylindrisches Profil auf, ihr Durchmesser hat eine überwiegend runde Geometrie. Die Metallstifte (5, 6) befinden sich in diesen Figuren mittig in der Durchgangsöffnung (4, 20) und auch der der Metallstift (6) ist konzentrisch in der zweiten Durchgangsöffnung (20) angeordnet. Im tatsächlichen Produkt kann allerdings durch Abweichungen der Form das Profil der zweiten Durchgangsöffnung (20) variieren. Auch ist es möglich und von der Erfindung umfasst, dass die Metallstifte (5, 6) exzentrisch in der oder den Durchgangsöffnungen (4, 20) angeordnet sind.
Wie anhand 2a beschrieben befindet sich die Schweißlinie (70) seitens des Grundkörpers (3) an der Kante zwischen der Oberfläche des Grundkörpers (3), hier der Unterseite (32), und der inneren Wandung der zweiten Durchgangsöffnung (20). Seitens des zweiten Metallstifts (6) befindet sich die ringförmige Schweißlinie (70) zumindest teilweise im Bereich des lokal aufgeweiteten Profils (61). Da beim Herstellen der Schweißverbindung (70) wie beschrieben das Verfahren des Widerstandsschweißens eingesetzt wird, enthält die Schweißlinie (70) aufgeschmolzenes Material (100) des Grundkörpers (3) und/oder des zweiten Metallstifts (6). Da dieses Material (100) fließen kann, kann die Schweißlinie (70) im fertigen Produkt entsprechende Formen und lokale Ausdehnungen aufweisen. Durch die ringförmige Schweißlinie (70) wird die zweite Durchgangsöffnung (20) insbesondere hermetisch verschlossen.
2c stellt schematisch einen Schnitt parallel zu Unterseite (32) des Grundkörpers (3) in der Höhe der Schweißlinie (70) bei der Ausführungsform gemäß 2a und 2b dar. Die Schnittebene ist als durchbrochene Linie (S) in 2b dargestellt. Daraus ergibt sich eine Draufsicht auf den Grundkörper (3). Der Grundkörper (3) weist hier eine kreisrunde Kontur auf. In der ersten Durchgangsöffnung (4) ist der erste Metallstift (5) in einem elektrisch isolierenden Glas- und/oder Glaskeramikmaterial oder Hochleistungspolymer (41) fixiert. Sowohl die erste Durchgangsöffnung (4) als auch der erste Metallstift (5) haben wie hier gezeigt üblicherweise einen kreisrunden Durchmesser. In der zweiten Durchgangsöffnung (20) ist der zweite Metallstift 6 mittels der Schweißverbindung elektrisch leitend mit dem Grundkörper (3) verbunden. In der 2c gut zu erkennen ist die ringförmige Schweißlinie (70), welche die Schweißverbindung herstellt. Ebenso gut erkennbar ist, dass die ringförmige Schweißlinie (70) lokal begrenzt ist, aber eine gewisse Fläche aufweisen kann. Der mittlere Bereich, der von der ringförmigen Schweißlinie (70) umschlossen wird, ist von dem zweiten Metallstift (6) ausgefüllt. Der Flächeninhalt des Schnitts der ringförmigen Schweißlinie (70) hängt auch von der Ausgestaltung des zweiten Metallstifts (6) und/oder der zweiten Durchgangsöffnung (20) oder Vertiefung ab.
In 3a ist schematisch der Schnitt eines erfindungsgemäßen Durchführungselements parallel zu dessen axialer Mittenachse und durch diese hindurch dargestellt. Grundkörper (3), erster Metallstift (5) und die Durchgangsöffnungen (4, 20) entsprechen denen der 2a bis 2c. Im Unterschied dazu weist der zweite Metallstift (6) ein kugelförmig erweitertes Profil (61) auf. Die Schweißlinie (70) befindet sich seitens des Grundkörpers (3) wiederum an der Kante der Unterseite (32) des Grundkörpers und der inneren Wandung der zweiten Durchgangsöffnung (20). Ebenso wie das t-förmige Profil in 2a bis 2c kann das kugelförmig erweiterte Profil als Tiefenanschlag beim Anordnen des zweiten Metallstifts (6) in der zweiten Durchgangsöffnung (20) dienen. Ein im Wesentlichen zylindrisch geformter Teil des zweiten Metallstifts ragt in die zweite Durchgangsöffnung (20) hinein.
In 3b ist wieder ein Ausschnitt aus 3a im Bereich der zweiten Durchgangsöffnung (20) vergrößert dargestellt, nur dass auch hier wie in 2b kein Überstand der Metallstifte (5, 6) über die Oberseite (31) des Grundkörpers (3) vorgesehen ist. Gemäß der 3a und 3b ist der zweite Metallstift (6) besonders vorteilhaft von der Unterseite (32) des Grundkörpers (3) aus in diesen eingesetzt worden. Dies ist besonders vorteilhaft, damit das lokal aufgeweitete Profil (61) als Tiefenanschlag wirken kann. Ein Vorteil des kugelförmig erweiterten Profils (61) gegenüber dem t-förmigen Profil gemäß 2a bis 2c ist, dass dieses neben dem Tiefenanschlag beim Einsetzen auch eine automatische Zentrierung des zweiten Metallstifts (6) in der zweiten Durchgangsöffnung (20) bewirkt.
Wie anhand 3a beschrieben befindet sich die Schweißlinie (70) seitens des Grundkörpers (3) an der Kante zwischen der Oberfläche des Grundkörpers (3), hier der Unterseite (32), und der inneren Wandung der zweiten Durchgangsöffnung (20).
Seitens des zweiten Metallstifts (6) befindet sich die Schweißlinie (70) im Bereich des lokal aufgeweiteten Profils (61). Sie ist hier ringförmig, insbesondere geschlossen linienförmig. Da beim Herstellen der Schweißverbindung wie beschrieben insbesondere das Verfahren des Widerstandsschweißens eingesetzt wird, enthält die Schweißlinie (70) wiederum aufgeschmolzenes Material (100) des Grundkörpers (3) und/oder des zweiten Metallstifts (6).
Das Aufschmelzen erfolgt wie anlässlich der 2c beschrieben nach dem Ausbilden der lokal begrenzten Kontaktzonen (71, 72) nach Anlegen der elektrischen Spannung. Durch die Schweißlinie (70) wird die zweite Durchgangsöffnung (20) insbesondere hermetisch verschlossen. Im Übrigen gelten die bzgl. 2b gemachten Aussagen auch auf die Ausführungsform gemäß 3b zu.
3c stellt rein schematisch das Ausbilden der Kontaktzone (71, 72) bei der zuvor beschriebenen Ausgestaltung des zweiten Kontaktstifts (6) dar, aus welcher beim Widerstandsschweißen die ringförmige Schweißlinie (70) resultiert. Die Darstellung ist grob abstrahiert. Beim Widerstandsschweißen werden sowohl der Grundkörper (3) als auch der zweite Metallstift (6) an die elektrische Spannungsquelle (200) angeschlossen. Wird eine ausreichend hohe elektrische Spannung angelegt, bilden sich die Feldlinien (110) zwischen dem Grundkörper (3) und dem zweiten Metallstift (6) im Bereich dessen erweiterten Profils (61) aus. Seitens des Grundkörpers (3) konzentrieren sich die Feldlinien an der Kante von der Unterseite (32) des Grundkörpers und der inneren Wandung der zweiten Durchgangsöffnung (20). Dort bildet sich die ringförmige Kontaktzone (71). Die zugehörigen Feldlinien (110) auf der Seite des zweiten Metallstifts (6) konzentrieren sich auf der umlaufenden Linie im Bereich des hier kugelförmig aufgeweiteten Profils (61), die den geringsten Abstand zur Kante am Eingang der zweiten Durchgangsöffnung (20) auf der Seite des Grundkörpers (3) hat. Dort bildet sich die ringförmige Kontaktzone (72).
Wird nun eine ausreichend hohe Spannung angelegt, fließt elektrischer Strom entlang dieser Feldlinien (110), sogar wenn keine Berührung zwischen zweitem Metallstift (6) und Grundkörper (3) vorliegt. Der dann stattfindende Überschlag hat sogar den Vorteil, dass das elektrische Feld an den übrigen Stellen zusammenbricht und der Stromfluss nur über die ringförmige Kontaktzone (72) auf der Seite des zweiten Metallstifts (6) und/oder die Kontaktzone (71) an der Kante zwischen der inneren Wandung der zweiten Durchgangsöffnung (20) und der Unterseite (32) des Grundkörpers (3) erfolgt, die schon aus geometrischen Gründen ebenfalls einer ringförmigen, insbesondere linienförmigen Kontaktzone (71) entspricht.
Die ringförmigen Kontaktzonen (71, 72) bündeln die elektrische Energie innerhalb ihrer geringen Ausdehnung, so dass auch im Wesentlichen nur entlang dieser lokal begrenzten Kontaktzonen (71, 72) die maximale Erwärmung des Materials des Grundkörpers und/oder des zweiten Metallstifts erfolgt, so dass entlang dieser Kontaktzonen (71, 72) die ringförmige Schweißlinie (70) zwischen zweitem Metallstift (6) und Grundkörper (3) ausgebildet wird. Das gleiche Prinzip ist auch anwendbar, wenn sich Grundkörper (3) und zweiter Metallstift (6) berühren.
Die ringförmige Schweißlinie (70) enthält wie bereits beschrieben das aufgeschmolzene Material (100) des Grundkörpers (3) und/oder des zweiten Metallstifts (6). Die zweite Durchgangsöffnung (20) wird auf diese Weise hermetisch verschlossen. Im Übrigen gilt die bzgl. 2c erfolgte Beschreibung.
In 4a ist schematisch der Schnitt des erfindungsgemäßen Durchführungselements parallel zu dessen axialer Mittenachse und durch diese hindurch dargestellt. Grundkörper (3), erster Metallstift (5) und die Durchgangsöffnungen (4, 20) entsprechen denen der 2a bis 3c. Im Unterschied dazu weist der zweite Metallstift (6) ein in einem Teilbereich konisch erweitertes Profil (61) auf. Die ringförmige, insbesondere linienförmige Schweißlinie (70) befindet sich seitens des Grundkörpers (3) wiederum an der Kante der Unterseite (32) des Grundkörpers und der inneren Wandung der zweiten Durchgangsöffnung (20). Ebenso wie das kugelförmig erweiterte Profil in 3a bis 3c kann das in einem Teilbereich konisch erweitertes Profil (61) als Tiefenanschlag beim Anordnen des zweiten Metallstifts (6) in der zweiten Durchgangsöffnung (20) und als automatische Zentrierung dienen. Ein im Wesentlichen zylindrisch geformter Teil des zweiten Metallstifts ragt wiederum in die zweite Durchgangsöffnung (20) hinein.
In 4b ist wieder ein Ausschnitt aus 4a im Bereich der zweiten Durchgangsöffnung (20) vergrößert dargestellt, nur dass auch hier wie in 3b kein Überstand der Metallstifte (5, 6) über die Oberseite (31) des Grundkörpers (3) vorgesehen ist. Gemäß der 4a und 4b ist der zweite Metallstift (6) besonders vorteilhaft wiederum von der Unterseite (32) des Grundkörpers (3) aus in diesen eingesetzt worden. Die Beschreibung der vorhergehenden Figuren kann auch auf diese Ausführungsform übertragen werden. Insbesondere verläuft die ringförmige, insbesondere linienförmige Schweißlinie (70) seitens des zweiten Metallstifts (6) auf dem Bereich mit des konisch erweiterten Profils (61).
Auf eine schematische Darstellung der Ausbildung der Kontaktzonen wird bei dieser Ausführungsform verzichtet, da der Fachmann in der Lage ist, die Lehre auch auf diese Ausführungsform zu übertragen.
In 5a ist schematisch der Schnitt des erfindungsgemäßen Durchführungselements parallel zu dessen axialer Mittenachse und durch diese hindurch dargestellt. Grundkörper (3), erster Metallstift (5) und die erste Durchgangsöffnung (4) entsprechen den vorhergehenden Ausführungen. Die zweite Durchgangsöffnung (20) weist jedoch ein sich lokal verengendes Profil (33) auf, das sich hier an der Kante zwischen der Unterseite (32) des Grundkörpers (3) und der inneren Wandung der zweiten Durchgangsöffnung (20) befindet. Ebenso ist es möglich, dass die lokale Verengung im Bereich der Strecke der zweiten Durchgangsöffnung (20) durch den Grundkörper vorgesehen ist. Die Schweißlinie (70) befindet sich seitens des Grundkörpers (3) an der Stelle dieses lokal verengten Profils (33) der zweiten Durchgangsöffnung (20), das hier mit der vorgenannten Kante am Eingang der zweiten Durchgangsöffnung (20) zusammenfällt. Der zweite Metallstift (6) benötigt in dieser Ausführungsform kein lokal erweitertes Profil. Dies kann aber wenn erforderlich vorgesehen werden und ist von der Erfindung ebenfalls umfasst. Das sich lokal verengende Profil (33) der zweiten Durchgangsöffnung (20) kann besonders einfach durch Stanzen und optional darauffolgendes Prägen erzeugt werden.
5b stell wieder einen Ausschnitt aus 5a im Bereich der zweiten Durchgangsöffnung (20) vergrößert dar, nur dass auch hier wie in 4b kein Überstand der Metallstifte (5, 6) über die Oberseite (31) des Grundkörpers (3) vorgesehen ist. Die Beschreibung der vorhergehenden Figuren kann an den entsprechenden Stellen auch auf diese Ausführungsform übertragen werden. Aufgrund der beschriebenen Ausformung der zweiten Durchgangsöffnung (20) mit einem lokal verengten Profil (33), hier an der Kante am Eingang der zweiten Durchgansöffnung (20), verläuft die ringförmige Schweißlinie (70) seitens des Grundkörpers im Bereich des verengten Profils (33) und seitens deszweiten Metallstifts (6) auf einem Bereich, der dem verengten Profil (33) der Durchgangsöffnung (20) gegenüber liegt. Auf eine schematische Darstellung der Ausbildung der Kontaktzonen wird bei dieser Ausführungsform ebenso wie im vorigen Ausführungsbeispiel verzichtet.
In 6a ist schematisch der Schnitt des erfindungsgemäßen Durchführungselements parallel zu dessen axialer Mittenachse und durch diese hindurch dargestellt. Die Beschreibung der vorhergehenden Figuren kann an den entsprechenden Stellen auch auf diese Ausführungsform übertragen werden. Im Unterschied zu den voranstehenden Ausführungsformen ist statt einer zweiten Durchgangsöffnung eine Vertiefung (21) im Grundkörper (3) vorhanden, in welcher der zweite Metallstift (6) angeordnet ist. Die Vertiefung hat im Prinzip die Form eines Sacklochs, hier allerdings mit einer sich zum Boden verjüngenden, konisch geformten Wandung. Der zweite Metallstift (6) weist einen Durchmesser auf, der kleiner als Durchmesser des Eingangs der Vertiefung (21) ist, aber größer als der Durchmesser der Vertiefung (21) am Boden. Deshalb stößt die Kante der in der Vertiefung (21) angeordneten Endfläche des zweiten Metallstifts (6) an die konisch zulaufende innere Wandung der Vertiefung (21). An dieser Stelle bildet sich während des Widerstandsschweißens die lokal begrenzte und im Wesentlichen linienförmige Kontaktzone aus, so dass sich dort ebenfalls die ringförmige Schweißlinie (70) befindet. Die Vertiefung (21) kann beispielsweise durch Prägen des Grundkörpers (3) hergestellt werden. Wie in den übrigen Ausführungsformen muss der erste Metallstift (5) keinen Überstand über die Oberseite (31) des Grundkörpers aufweisen.
6b stellt wieder einen Ausschnitt aus 6a im Bereich der Vertiefung (21) vergrößert dar. Dadurch soll die Lage der ringförmigen Schweißlinie (70) verdeutlicht werden, die wie beschrieben seitens des Grundkörpers (3) auf der inneren Wandung der konisch Richtung Boden zulaufenden Vertiefung (21) verläuft und seitens des zweiten Metallstifts (6) entlang der Kante seiner in der Vertiefung angeordneten Endfläche. Die ringförmige Schweißlinie (70) enthält wiederum aufgeschmolzenes Material des Grundkörpers (3) und/oder des zweiten Metallstifts (6).
In 7a ist schematisch der Schnitt des erfindungsgemäßen Durchführungselements parallel zu dessen axialer Mittenachse und durch diese hindurch dargestellt. Die Beschreibung der vorhergehenden Figuren kann an den entsprechenden Stellen auch auf diese Ausführungsform übertragen werden. Diese Ausführungsform ist der in der 6a und 6b Dargestellten ähnlich, nur weist die Vertiefung (21) auch in ihrem Eingangsbereich einen kleineren Durchmesser als der durchschnittliche Durchmesser des zweiten Metallstifts (6) auf. Dafür ist der zweite Metallstift (6) mit einem abgerundeten Bereich an demjenigen Ende versehen, das zumindest abschnittsweise innerhalb der Vertiefung (21) angeordnet ist. Dadurch kommt die Kante am Übergang von Unterseite (32) des Grundkörpers und Vertiefung (21) auf dem abgerundeten Bereich des zweiten Metallstifts (6) zu liegen und die Schweißlinie (70) verläuft seitens des Grundkörpers (3) an dieser Kante und seitens des zweiten Metallstifts (6) auf dem abgerundeten Bereich.
7b stell wieder einen Ausschnitt aus 7a im Bereich der Vertiefung (21) vergrößert dar. Dadurch soll die Lage der ringförmigen Schweißlinie (70) verdeutlicht werden. Außerdem wird ersichtlich, dass sich beim Einsetzen des zweiten Metallstifts (6) in die Vertiefung (21) an der Kante des Eingangs der Vertiefung (21) und einer umlaufenden Linie auf dem abgerundeten Bereich des zweiten Metallstifts (6) beim Widerstandsschweißens wieder eine lokal begrenzte und im Wesentlichen linienförmige Kontaktzone ausbildet, so dass sich dort ebenfalls die ringförmige Schweißlinie (70) befindet, die aufgeschmolzenes Material des Grundkörpers (3) und/oder des zweiten Metallstifts (6) enthält.
Selbstverständlich ist es möglich und von der Erfindung umfasst, Elemente der dargestellten Ausführungsformen miteinander zu kombinieren, z.B. Formungen der zweiten Metallstifte (6) entsprechend den 6a bis 7b mit Durchgangsöffnungen (20) einzusetzen statt mit Vertiefungen (21).
Das erfindungsgemäße Durchführungselement und das Verfahren zu dessen Herstellung ermöglichen eine weniger aufwendige Ausführung insbesondere einer Zündvorrichtung als die aus dem Stand der Technik bekannten, insbesondere weil sich durch die geeignete Formung des Grundkörpers (3) und/oder des zweiten Metallstifts (6) eine Schweißverbindung zwischen Grundkörpers (3) und zweitem Metallstift (6) mittels Widerstandsschweißen herstellen lässt, woraus eine Schweißlinie (70), insbesondere ringförmige Schweißlinie (70) resultiert. Dieses ist ein besonders rationelles Verfahren, welches es auch erlaubt, die zweite Durchgangsöffnung (20) oder Vertiefung (21) mit weniger Anforderung an die Präzision ihres Durchmessers und ihres Profils herzustellen, was längere Standzeiten der eingesetzten Werkzeuge ermöglicht. Außerdem wird auf den Einsatz von Lotmaterial verzichtet. Dadurch lässt sich der Herstellungsprozess eines erfindungsgemäßen Durchführungselements mit weniger Herstellungsaufwand gestalten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10133223 A1 [0007]
US 2003/0192446 A1 [0007]
EP 1061325 A1 [0008]
EP 1455160 B1 [0009]
DE 102009008673 B3 [0010]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 10020 [0032]
DIN EN 10 027-2 [0033]
DIN EN 10 027-2 [0058]

Claims

Durchführungselement umfassend einen metallischen Grundkörper (3) mit zwei im Wesentlichen gegenüberliegenden Oberflächen (31, 32), und zumindest eine erste Durchgangsöffnung (4) im Grundkörper (3), in der ein Metallstift (5) in einem elektrisch isolierenden Fixiermaterial (10) angeordnet ist, und zumindest eine zweite Durchgangsöffnung (20) oder Vertiefung (21) im Grundkörper (3), in der ein weiterer Metallstift (6) mittels einer Schweißverbindung elektrisch leitfähig mit dem Grundkörper (3) verbunden ist, wobei der zweite Metallstift (6) zumindest abschnittsweise innerhalb der zweiten Durchgangsöffnung (20) oder Vertiefung (21) angeordnet ist und die zweite Durchgangsöffnung (20) oder Vertiefung (21) und/oder der zweite Metallstift (6) so ausgestaltet sind, dass die Schweißverbindung als Schweißlinie (70) zwischen zweitem Metallstift (6) und dem Grundkörper (3) ausgebildet ist.
Durchführungselement nach Anspruch 1, wobei Schweißverbindung als ringförmige Schweißlinie (70) zwischen zweitem Metallstift (6) und dem Grundkörper (3) ausgebildet ist.
Durchführungselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schweißverbindung aufgeschmolzenes Material (100) des Grundkörpers (3) und/oder des zweiten Metallstifts (6) aufweist.
Durchführungselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schweißlinie (70) seitens des Grundkörpers (3) an der Kante zwischen Oberfläche des Grundkörpers (31, 32) und der inneren Wandung zweiten Durchgangsöffnung (20) oder Vertiefung (21) vorliegt.
Durchführungselement nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Metallstift (20) ein zumindest lokal aufgeweitetes Profil (61) aufweist, das einen größeren maximalen Durchmesser aufweist als der Durchmesser der zweiten Durchgangsöffnung (20) oder Vertiefung (21), so dass die Schweißlinie (70) seitens des zweiten Metallstifts (6) zumindest abschnittsweise auf dem Bereich mit dem aufgeweiteten Profil (61) verläuft.
Durchführungselement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der zweite Metallstift (6) einen abgerundeten Bereich an dem Ende aufweist, das zumindest abschnittsweise innerhalb der zweiten Durchgangsöffnung (20) oder Vertiefung (21) angeordnet ist, wobei der Durchmesser der zweiten Durchgangsöffnung (20) oder Vertiefung (21) kleiner als der Durchmesser des zweiten Kontaktstifts (6) ist und die Schweißlinie (70) seitens des zweiten Metallstifts (6) auf dem abgerundeten Bereich am Ende des zweiten Metallstifts (6) verläuft.
Durchführungselement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Grundkörper (3) eine Vertiefung (21) aufweist, welche zumindest in einem Teilbereich ein konisches Profil aufweist und die Schweißlinie (70) seitens des Grundkörpers innerhalb des Bereichs mit dem konischen Profil verläuft.
Verfahren zum Herstellen eines Durchführungselements, umfassend die Verfahrensschritte Bereitstellen eines metallischen Grundkörpers (3) mit vorgegebener Dicke und vorgegebener äußerer Kontur, der zwei im Wesentlichen gegenüberliegende Oberflächen (31, 32) aufweist, Erzeugen zumindest einer ersten Durchgangsöffnung (4) in dem Grundkörper (3), Erzeugen zumindest einer zweiten Durchgangsöffnung (20) oder Vertiefung (21) in dem Grundkörper (3), Bereitstellen von zwei Metallstiften (5, 6), Einsetzen und Fixieren des ersten Metallstifts (5) innerhalb der ersten Durchgangsöffnung (4) mittels eines elektrisch isolierenden Fixiermaterials (10), Anordnen des zweiten Metallstifts (6) so, dass er zumindest abschnittsweise innerhalb der zweiten Durchgangsöffnung (20) oder Vertiefung (21) angeordnet ist und sich eine Kontaktzone (71, 72), insbesondere ringförmige Kontaktzone (71, 72) zwischen Grundkörper (3) und zweitem Metallstift (6) ergibt, Anlegen von elektrischer Spannung an Grundkörper (3) und zweiten Metallstift (6), so dass elektrischer Strom zwischen Grundkörper (3) und zweiten Metallstift (6) über die Kontakzone (71, 72) fließt, wobei der Grundkörper (3) und der zweite Metallstift (6) entlang der Kontaktzone (71, 72) als Schweißlinie (70), insbesondere als ringförmige Schweißlinie (70), miteinander verschweißen und so eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen Grundkörper (3) und zweitem Metallstift (6) hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der zweite Metallstift (6) verformt wird, so dass sich in einem Bereich ein lokal aufgeweitetes Profil (61) bildet, das einen größeren maximalen Durchmesser aufweist als der Durchmesser der zweiten Durchgangsöffnung (20) oder Vertiefung (21), und der zweite Metallstift (6) so in der zweiten Durchgansöffnung (20) oder Vertiefung (21) angeordnet wird, dass die Schweißlinie (70) seitens des zweiten Metallstifts (6) in einem Bereich auf dem lokal aufgeweiteten Profil (61) des zweiten Metallstifts (6) verläuft.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der zweite Metallstift (6) einen größeren Durchmesser aufweist als die zweite Durchgangsöffnung (20) oder Vertiefung (21) und ein Ende des zweiten Metallstift verrundet und so in der zweiten Durchgangsöffnung (20) oder Vertiefung (21) angeordnet wird, dass die Schweißlinie (70) seitens des zweiten Metallstifts (6) auf dem abgerundeten Bereich am Ende des zweiten Metallstifts (6) verläuft.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der zweite Metallstift (6) und die zweite Durchgangsöffnung (20) oder Vertiefung (21) so ausgebildet werden, dass die Schweißlinie (70) seitens des Grundkörpers (3) an der Kante zwischen Oberfläche (31, 32) des Grundkörpers (3) und der inneren Wandung der zweiten Durchgangsöffnung (20) oder Vertiefung (21) verläuft.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei in den Grundkörper (3) eine Vertiefung (21) eingebracht wird, welche zumindest in einem Teilbereich ein konisches Profil aufweist und der zweite Metallstift (6) so in der Vertiefung (6) angeordnet wird, dass die Schweißlinie (70) seitens des Grundkörpers innerhalb des Bereichs mit dem konischen Profil verläuft.
Verwendung eines Durchführungselements nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 in pyrotechnischen Zündvorrichtungen und/oder Airbagzündern und/oder Gurtstraffern und/oder in Sensoren und/oder in Aktuatoren und/oder in elektrochemischen Reaktoreinheiten und/oder in Batterien und/oder in Akkumulatoren und/oder in Durchführungen von Sicherheitsbehältern.