DE102019205281A1

DE102019205281A1 - Pyrotechnisches Sicherungselement und Verfahren zur Herstellung eines pyrotechnischen Sicherungselements

Info

Publication number: DE102019205281A1
Application number: DE102019205281.9A
Authority: DE
Inventors: Volker Albert; Manfred Dehn; Karl-Friedrich Diele; Martin Hopf; Bernd Käfer; Peter Steiner
Original assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Current assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2039-04-12
Also published as: DE102019205281B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein pyrotechnisches Sicherungselement (2), insbesondere für den Kraftfahrzeugbereich, mit einer Baueinheit (4) aufweisend einen Leiter (6), eine pyrotechnische Einheit (10) mit einer pyrotechnischen Treibladung (22), einen Trennkörper (12) zum Durchtrennen des Leiters (6) im Auslösefall sowie ein Gehäuse (14) mit einem Innenraum, wobei das Gehäuse (14) zumindest eine Öffnung (26) aufweist, durch die der Leiter (6) in einem zusammengebauten Zustand der Baueinheit (4) hindurchgeführt ist und wobei die zumindest eine Öffnung (26) mit einer Abdichtmasse (30) abgedichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein pyrotechnisches Sicherungselement, insbesondere für den Kraftfahrzeugbereich, mit einer Baueinheit aufweisend einen Leiter, eine pyrotechnische Einheit mit einer pyrotechnischen Treibladung, einen Trennkörper zum Durchtrennen des Leiters im Auslösefall sowie ein Gehäuse mit einem Innenraum. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen pyrotechnischen Sicherungselements.
Zur Absicherung von Strompfaden eines Bordnetzes eines Kraftfahrzeugs werden typischerweise sogenannte Schmelzsicherungen in die Strompfade integriert, die beim Auftreten eines Überstroms aufschmelzen oder durchschmelzen und hierdurch den entsprechenden Strompfad oder die entsprechenden Strompfade von der Energiezufuhr trennen.
Darüber hinaus werden im Kraftfahrzeugbereich auch sogenannte pyrotechnische Sicherungselemente eingesetzt, die nicht zur Vermeidung von Überströmen dienen, sondern durch ein Zündsignal, also eine aktive Ansteuerung, ausgelöst werden, wenn eine vorgegebene Bedingung, die sogenannte Auslösebedingung, erfüllt ist. Somit handelt es sich bei einem pyrotechnischen Sicherungselement, auch pyrotechnischer Sicherheitsschalter, pyrotechnischer Schalter oder pyrotechnisches Trennelement genannt, um eine Art Notausschalter der Stopp-Kategorie 0 (EN ISO 13850:2008 Pkt. 4.1.4 und EN 60204-1:2006 Pkt. 9.2.2), der sich prinzipiell manuell auslösen lässt und/oder unter der vorgegebene Auslösebedingung automatisch angesteuert und hierdurch ausgelöst wird.
Ein entsprechendes pyrotechnisches Sicherungselement ist dabei nach an sich bekanntem Prinzip aufgebaut und umfasst einen pyrotechnischen Treibsatz, der durch ein elektrisches Zündsignal, beispielsweise ein Sensorsignal eines angeschlossenen Sensors, gezündet wird und infolgedessen einen Trennkörper, meist einen Keil oder einen Bolzen beschleunigt, so dass dieser einen elektrischen Leiter mechanisch durchtrennt.
Im Kraftfahrzeugbereich werden entsprechende pyrotechnische Sicherungselemente meist als sogenannter Batterietrennschalter eingesetzt, der im Falle eines Verkehrsunfalls die Batterie oder den Akkumulator des Kraftfahrzeugs vom übrigen Bordnetz des Kraftfahrzeugs trennt und somit quasi isoliert. Hierdurch wird verhindert, dass unfallbedingt freiliegende und/oder beschädigte elektrische Kabelverbindungen oder aber freiliegende und/oder beschädigte Elektronikkomponenten ein Risiko, insbesondere für Rettungskräfte, darstellen, also z.B. auslaufendes Öl oder Benzin entzünden.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaft ausgebildetes pyrotechnisches Sicherungselement anzugeben sowie ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung eines pyrotechnischen Sicherungselements.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein pyrotechnisches Sicherungselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den rückbezogenen Ansprüchen enthalten. Die im Hinblick auf das pyrotechnische Sicherungselement angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren übertragbar und umgekehrt.
Ein erfindungsgemäßes pyrotechnisches Sicherungselement ist hierbei bevorzugt für den Kraftfahrzeugbereich ausgebildet und insbesondere als pyrotechnisches Sicherungselement der eingangs genannten Art ausgestaltet. Teil des pyrotechnischen Sicherungselements ist dabei eine Baueinheit, welche einen Leiter, eine pyrotechnische Einheit mit einer pyrotechnischen Treibladung oder mit einem pyrotechnischen Treibsatz, einen Trennkörper zum Durchtrennen des Leiters im Auslösefall sowie ein Gehäuse mit einem Innenraum aufweist. Das Gehäuse der Baueinheit wiederum weist zumindest eine Öffnung auf, durch die der Leiter in einem zusammengebauten oder fertiggestellten Zustand der Baueinheit hindurchgeführt ist, und zwar insbesondere so, dass ein Abschnitt des Leiters im Innenraum des Gehäuses positioniert ist und ein sich daran anschließender weiterer Abschnitt des Leiters außerhalb des Gehäuses. Hierbei ist jene zumindest eine Öffnung des Gehäuses zumindest im fertiggestellten Zustand des pyrotechnischen Sicherungselements, welches nachfolgend auch kurz als Sicherungselement bezeichnet wird, mit einer Abdichtmasse abgedichtet, zum Beispiel einer Abdichtmasse aus einem Polyurethan oder einem Silikon.
Dabei wird bevorzugt eine Abdichtmasse eingesetzt, welche zunächst in einem flüssigen Zustand angebracht, aufgetragen, angegossen oder angespritzt wird und nachfolgend ausgehärtet oder zum Aushärten gebracht wird, sodass diese zumindest im fertiggestellten Zustand des Sicherungselements in einem festen Zustand vorliegt. Zudem ist die Abdichtmasse weiter bevorzugt im flüssigen Zustand bevorzugt derart zähflüssig, dass diese beim Anbringen, Auftragen, Angießen oder Anspritzen insbesondere im Bereich der zumindest einen Öffnung haften bleibt und insbesondere nicht in den Innenraum des Gehäuses fließt. Die Viskosität der Abdichtmasse im flüssigen Zustand hat dabei vorzugsweise einen Wert zwischen 5 mPa*s und 400000 mPa*s und weiter bevorzugt einen Wert zwischen 400 mPa*s und 4200 mPa*s.
Im Falle der meisten Ausführungsvarianten des Sicherungselements weist das Gehäuse darüber hinaus eine oder mehrere weitere Öffnungen auf, wobei bevorzugt jede weitere Öffnung, die nicht auf andere Weise abgedichtet ist, zumindest im fertiggestellten Zustand des Sicherungselements ebenfalls mit Abdichtmasse abgedichtet ist. Dabei ist die vorgenannte zumindest eine Öffnung typischerweise an einer Seite des Gehäuses angeordnet oder in einer Seitenwandung ausgebildet und bevorzugt ist dann eine weitere Öffnung an einer gegenüberliegenden Seite des Gehäuses angeordnet oder in einer gegenüberliegenden Seitenwandung ausgebildet. Durch diese beiden Öffnungen an den gegenüberliegenden Seiten ist dann weiter bevorzugt der Leiter in einem zusammengebauten Zustand der Baueinheit hindurchgeführt, sodass der Leiter im Falle einer solchen Ausführungsvariante derart im zusammengebauten Zustand der Baueinheit im Gehäuse einliegt, dass zwei Anschlussenden des Leiters auf den zwei gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses aus den entsprechenden Öffnungen herausragen. Alternativ oder ergänzend ist eine Öffnung an einer Unterseite des Gehäuses angeordnet, wobei eine solche Öffnung bevorzugt durch ein unteres Ende eines das Gehäuse durchsetzenden Kanals zur Einführung der pyrotechnischen Einheit ausgebildet ist.
Zur Vorgabe eines Koordinatensystems, durch welches sich eine Oberseite, eine Unterseite usw. festlegen lassen, wird bevorzugt festgelegt, dass diejenige Seite des Gehäuses und/oder des pyrotechnischen Sicherungselements, über die ein elektrisches Zündsignal der pyrotechnischen Treibladung im Auslösefall zugeführt wird, als Oberseite des Gehäuses und/oder des pyrotechnischen Sicherungselements angesehen wird.
Durch die Nutzung von Abdichtmasse und das Abdichten der zumindest einen Öffnung und insbesondere alle Öffnungen des Gehäuses, die nicht auf andere Weise abgedichtet sind, mit Abdichtmasse ist der Innenraum des Gehäuses zumindest im fertiggestellten Zustand des pyrotechnischen Sicherungselements beispielweise vor Spritzwasser oder Schmutzeintrag geschützt. Dies wird nach dem Stand der Technik typischerweise dadurch sichergestellt, dass zusätzlich zu dem vorgenannten Gehäuse, welches als eine Art Träger für den Leiter, die pyrotechnische Einheit sowie den Trennkörper dient, ein weiteres, äußeres Gehäuse vorgesehen ist, welches die zuvor geschriebene Baueinheit derart umhüllt, dass der Innenraum des zuvor genannten Gehäuses, welches in diesem Fall dann ein inneres Gehäuse darstellt, umschließt. Jenes äußere Gehäuse besteht dabei typischerweise aus zwei Halbschalen, die zum Beispiel miteinander verschweißt werden. Auf ein solches zusätzliches äußeres Gehäuse wird im Falle des erfindungsgemäßen pyrotechnischen Sicherungselements bevorzugt verzichtet und daher weist ein erfindungsgemäßes pyrotechnisches Sicherungselement bevorzugt kein solches äußeres Gehäuse auf. Stattdessen bildet bevorzugt das vorgenannte Gehäuse oder der Träger zusammen mit der Abdichtmasse die äußere Umhüllung des pyrotechnischen Sicherungselements aus, die den Innenraum des Gehäuses oder Trägers und somit insbesondere die pyrotechnische Treibladung vor Spritzwasser oder Schmutzeintrag schützt.
Zweckdienlich ist hierbei einer Ausführungsvariante, bei der das Gehäuse und die Abdichtmasse aus verschiedenen Materialien bestehen, wobei das Gehäuse typischerweise aus einem härteren Material besteht als die Abdichtmasse im fertiggestellten Zustand des Sicherungselements. d. h., dass das Gehäuse beispielsweise die Festigkeit oder Härte von Hartplastik aufweist, wohingegen die Abdichtmasse im fertiggestellten Zustand des Sicherungselement zum Beispiel die Festigkeit oder Härte einer Silikondichtung aufweist. Als zweckdienlich wird es hierbei angesehen, wenn die Harte der Abdichtmasse im fertiggestellten Zustand einen Wert zwischen 1 und 90 Shore-A und insbesondere zwischen 60 und 75 Shore-A aufweist. Das Material des Gehäuses wiederum weist günstigerweise eine Härte mit einem Wert zwischen 40 und 90 Shore-D auf.
Bevorzugt haftet die Abdichtungsmasse desweiteren im fertiggestellten Zustand des pyrotechnischen Sicherungselements am Gehäuse an und zwar insbesondere durch eine stoffschlüssige Verbindung.
Weiter weist der Leiter, welcher typischerweise einteilig, einstückig und/oder monolithisch ausgebildet ist, bevorzugt zwei Anschlussenden auf, die im zusammengebauten Zustand der Baueinheit aus dem Gehäuse herausragen und somit außerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Dabei schließt sich ein jedes Anschlussende an eine Öffnung des Gehäuses an und weiter bevorzugt weist jedes Anschlussende eine gebogene und/oder gewinkelte Geometrie auf, insbesondere eine S-förmige oder Z-förmige Geometrie. Die beiden Anschlussenden sind hierbei zum Beispiel auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsvariante ist die Abdichtmasse durch ein Gussverfahren oder durch ein Tauchbeschichtungsverfahren auf die Baueinheit aufgebracht. In diesem Fall ist dann insbesondere eine virtuelle Ebene angebbar, die die Baueinheit quasi schneidet und so in zwei Teilbereiche, nämlich einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich, virtuell unterteilt, wobei der erste Teilbereich vollständig mit Abdichtmasse umhüllt ist und wobei der zweite Teilbereich vollständig frei von Abdichtmasse ist. Auch im Falle der Nutzung eines Gussverfahren oder eines Tauchbeschichtungsverfahren wird bevorzugt eine Abdichtmasse gewählt und genutzt, die im flüssigen Zustand derart zähflüssig ist, dass diese auch während des Gussverfahren oder des Tauchbeschichtungsverfahren nicht in den Innenraum des Gehäuses gelangt sondern im Bereich der zumindest einen Öffnung oder in den jeweiligen Bereichen der Öffnungen, die mit Abdichtmasse abgedichtet werden, verbleiben.
Ein entsprechendes Gussverfahren oder ein entsprechendes Tauchbeschichtungsverfahren wird dabei insbesondere in Fällen genutzt, in denen der Leiter zwei Anschlussenden aufweist die, wie zuvor beschrieben, im zusammengebauten Zustand der Baueinheit aus dem Gehäuse herausragen und die jeweils eine gebogene und/oder gewinkelte Geometrie aufweisen, insbesondere eine S-förmige oder Z-förmige Geometrie. In einem solchen Fall durchstößt dann quasi jedes Anschlussende im fertiggestellten Zustand des pyrotechnischen Sicherungselements die virtuelle Ebene und zwar insbesondere derart, dass ein erster Abschnitt eines jeden Anschlussendes auf einer Seite der virtuellen Ebene liegt und Teil des ersten Teilbereichs der Baueinheit ist und dass ein zweiter Abschnitt eines jeden Anschlussendes auf der anderen Seite der virtuellen Ebene liegt und Teil des zweiten Teilbereichs der Baueinheit ist. Der zweite Abschnitt eines jeden Anschlussendes, der vollständig frei von Abdichtmasse ist, bildet dann zweckdienlicherweise ein Freiende aus und insbesondere einen Kontaktbereich für eine Kontaktierung zur Einbringung des pyrotechnischen Sicherungselements in einen Stromkreis.
Von Vorteil ist zudem eine Ausgestaltung des pyrotechnischen Sicherungselements, bei der die Abdichtmasse eine Umhüllung mit einer zumindest in guter Näherung einheitlichen Hüllenstärke oder Hüllendicke ausbildet. Eine derartige Umhüllung lässt sich dabei beispielsweise durch ein zuvor beschriebenes Tauchbeschichtungsverfahren oder durch ein zuvor beschriebenes Gussverfahren herstellen oder alternativ durch ein Sprüh- oder Spritzverfahren.
Weiterhin ist eine Ausführungsvariante des Sicherungselements günstig, bei der das Sicherungselement eine offene, insbesondere schalenartige Gussform aufweist, in der die Baueinheit zumindest teilweise einliegt und welche zumindest teilweise mit Abdichtmasse befüllt oder gefüllt ist, und bei der die offene Gussform einen Teil der äußeren Umhüllung ausbildet. In einem solchen Fall wird dann typischerweise die zumindest eine Öffnung oder alle Öffnungen des Gehäuses, die nicht auf andere Weise abgedichtet sind, mit Abdichtmasse abgedichtet, indem flüssige Abdichtmasse im Zuge eines Gussverfahrens in die offene Gussform eingegossen wird, wobei die Gussform jedoch nach dem Aushärten der Abdichtmasse nicht entfernt wird sondern als Teil der äußeren Umhüllung verbleibt.
Alternativ lässt sich eine solche offene Gussform nach dem Aushärten der Abdichtmasse jedoch auch wieder entfernen und beispielsweise als wiederverwendbare Gussform nachfolgend weiter nutzen. Auch eine solche Fertigungsvariante wird in einigen Fällen zur Herstellung des pyrotechnischen Sicherungselements genutzt.
Vorteilhaft ist des Weiteren eine Ausführungsvariante des pyrotechnischen Sicherungselements, bei welcher Abdichtmasse lediglich lokal im Bereich der zumindest einen Öffnung oder lokal in den jeweiligen Bereichen aller Öffnungen des Gehäuses, die nicht auf andere Weise abgedichtet sind, platziert wird. Hierbei ist es dann weiter von Vorteil, wenn am Gehäuse ein Kragen, welcher typischerweise ebenfalls Teil des Gehäuses ist, ausgebildet ist, wenn der Kragen die zumindest eine Öffnung umrahmt und wenn der Kragen zusammen mit zumindest einer sich daran anschließenden Oberfläche des Gehäuses eine schalenartige Vertiefung ausbildet. Jene schalenartige Vertiefung ist dann weiter bevorzugt im fertiggestellten Zustand des pyrotechnischen Sicherungselements zumindest teilweise mit Abdichtmasse befüllt oder gefüllt. Hierbei wird zum Beispiel ein Spritzverfahren oder Gussverfahren genutzt, um Abdichtmasse im flüssigen Zustand oder vielmehr im zähflüssigen Zustand in die schalenartige Vertiefung einzubringen. Weist das Gehäuse mehrere Öffnungen auf, die nicht auf andere Weise abgedichtet sind, so ist bevorzugt jede dieser Öffnungen mit einem entsprechenden Kragen umrahmt, sodass im Bereich einer jeden solchen Öffnung eine entsprechende schalenartige Vertiefung ausgebildet ist, die im fertig gestellten Zustand des pyrotechnischen Sicherungselements zumindest teilweise mit Abdichtmasse befüllt oder gefüllt ist.
Wie bereits zuvor zumindest im Ansatz dargelegt lassen sich zur Herstellung des zuvor beschriebenen pyrotechnischen Sicherungselements verschiedene Verfahren oder Verfahrensvarianten nutzen, die sich insbesondere hinsichtlich der Auftragung oder Anbringung der Abdichtmasse unterscheiden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante wird dabei zur Auftragung oder Anbringung von Abdichtmasse ein Tauchbeschichtungsverfahren genutzt, wobei hierzu die Baueinheit im zusammengebauten oder fertiggestellten Zustand in flüssige Abdichtmasse zumindest ein Stück weit eingetaucht wird. Nachfolgend wird dann die flüssige Abdichtmasse zur Aushärtung gebracht, beispielsweise durch Trocknung.
Günstig ist auch ein alternativ genutztes Gussverfahren, im Zuge dessen die Baueinheit im zusammengebauten Zustand beispielsweise in eine offene, insbesondere schalenartige Gussform zumindest teilweise eingelegt wird und bei dem nachfolgend Abdichtmasse in flüssigem Zustand in die Gussform eingegossen wird. Nach dem Aushärten der Abdichtmasse wird die Gussform dann entweder entfernt und beispielsweise als wiederverwendbare Gussform weiterverwendet oder aber die Gussform wird an der Abdichtmasse belassen, sodass diese nachfolgend einen Teil der äußeren Umhüllung für die Baueinheit dient und somit ein Teil des Sicherungselements ist.
Außerdem ist die Nutzung eines Gussverfahrens oder eines Spitzverfahrens von Vorteil, bei dem Abdichtmasse lokal begrenzt im Bereich der zumindest eine Öffnung oder lokal begrenzt auf die jeweiligen Bereiche mehrerer Öffnungen des Gehäuses aufgebracht wird. Diese Verfahrensvariante ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein Kragen im Bereich der zumindest einen Öffnung oder ein Kragen im Bereich einer jeden Öffnung, die mit Abdichtmasse abgedichtet werden soll, ausgebildet ist, welcher zusammen mit zumindest einer sich daran anschließenden Oberfläche des Gehäuses eine schalenartige Vertiefung ausbildet, die dann mit Abdichtmasse in flüssigem Zustand zumindest teilweise aufgefüllt oder gefüllt wird durch Eingießen, Einspritzen oder Anspritzen.
Die verschiedenen Verfahrensvarianten bieten hierbei mitunter verschiedene Vorteile. Welche Verfahrensvariante letzten Endes tatsächlich genutzt wird hängt daher typischerweise vom jeweiligen Anwendungszweck oder Anwendungsszenario ab. So lässt sich zum Beispiel mit einigen der Verfahren oder Verfahrensvarianten eine geschlossene Umhüllung oder Ummantelung im abzudichten Bereich realisieren. Hierbei lässt sich dann die Schichtstärke, die Hüllenstärke oder Hüllendicke der Umhüllung oder Ummantelung je nach Anforderung variabel gestalten. Weiter ist bei einigen Verfahrensvarianten keine Werkzeugform notwendig und es lassen sich problemlos mehrere Baueinheiten gleichzeitig mit Abdichtmasse abdichten.
Je nach Anwendungsfall wird zudem bevorzugt verschiedenfarbige Abdichtmasse genutzt, beispielsweise um verschiedene Typen von pyrotechnischen Sicherungselementen durch verschiedene Farben zu kennzeichnen.
Durch die zusätzliche Nutzung eines Haftvermittlers lassen sich außerdem verschiedenste Materialpaarungen realisieren, es lassen sich also verschiedenste Materialien für das Gehäuse einerseits und für die Abdichtmasse andererseits realisieren. Dabei wird insbesondere die Shore-Härte an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst, wobei bevorzugt die Shore-Härte für das Material für das Gehäuse unabhängig gewählt wird von der Shore-Härte für das Material für die Abdichtmasse.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 in einer teiltransparenten Darstellung eine Baueinheit eines pyrotechnischen Sicherungselements,
2 in einer teiltransparenten Darstellung eine erste Ausführung des pyrotechnischen Sicherungselements,
3 in einer Mischform aus teiltransparenter Darstellung und Schnittdarstellung eine zweite Ausführung des pyrotechnischen Sicherungselements,
4 in einer Seitenansicht eine dritte Ausführung des pyrotechnischen Sicherungselements,
5 in einer Unterseitenansicht die dritte Ausführung des pyrotechnischen Sicherungselements sowie
6 in einer Seitenansicht eine vierte Ausführung des pyrotechnischen Sicherungselements.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ein nachfolgend exemplarisch beschriebenes pyrotechnisches Sicherungselement 2 ist bevorzugt für den Kraftfahrzeugbereich ausgebildet. Dabei weist das pyrotechnische Sicherungselement 2 oder kurz das Sicherungselement 2 eine Baueinheit 4 auf, welche bei der Herstellung des Sicherungselements 2 im Zuge eines Teilverfahrens vorgefertigt wird.
Jene Baueinheit 4 ist in 1 in einer teiltransparenten Darstellung im fertiggestellten oder zusammengebauten Zustand abgebildet und weist einen Leiter 6 mit zwei Anschlussenden 8, eine pyrotechnische Einheit 10, einen Trennkörper 12 sowie ein Gehäuse 14 auf. Hierbei diente das Gehäuse 14 als eine Art Träger für die übrigen Bauteile der Baueinheit 4 und weist im Ausführungsbeispiel einen nicht näher dargestellten Kanal auf, der das Gehäuse 14 von einer Oberseite 16 zu einer Unterseite 18 hin vollständig durchsetzt.
In diesen Kanal wird bei der Fertigung der Baueinheit 4 der Trennkörper 12 sowie die pyrotechnische Einheit 10 beispielsweise von der Unterseite 18 her eingeführt, bis der Trennkörper 12 sowie die pyrotechnische Einheit 10 weitestgehend im Innenraum des Gehäuses 14 angeordnet sind. Somit sind dann insbesondere der Trennkörper 20 sowie eine pyrotechnischen Treibladung 22 der pyrotechnischen Einheit 10 innerhalb des Gehäuses 14 positioniert und lediglich eine Anschlussbuchse oder ein Anschlussstecker bzw. der Anschlussstecker 24 der pyrotechnischen Einheit 10 ragt noch aus dem Gehäuse 14 heraus. Die Anschlussbuchse 24 dient dabei zur Eingabe eines elektrischen Zündsignal im Auslösefall, also bei Vorliegen der Auslösebedingung, wobei durch das elektrische Zündsignal der pyrotechnische Treibsatz oder die pyrotechnische Treibladung 22 gezündet wird. Nach dem Einführen von Trennkörper 20 und pyrotechnischer Einheit 10 verbleibt am unteren Ende des Kanals, also an der Unterseite 18, eine zu diesem Zeitpunkt noch nicht abgedichtete Öffnung 28 am Gehäuse 14. Die Oberseite 16 des Gehäuses 14 ist dagegen im Ausführungsbeispiel durch die Anschlussbuchse 24 abgedichtet.
Zwei weitere Öffnungen 26 weist das Gehäuse 14 an zwei einander gegenüberliegenden Seiten oder Seitenwandungen 28 auf, durch welche nach dem Einbringen des Trennkörper 20 und der polytechnischen Einheit 10 der Leiter 6 von einer Seite des Gehäuses 14 ausgehend hin zur gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 14 durch das Gehäuse 14 hindurchgesteckt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Leiter 6 im Ausführungsbeispiel noch als gerader Blechstreifen ausgebildet. Nachfolgend werden die beiden aus dem Gehäuse 14 herausragenden Anschlussenden 8 umgebogen. Das Umbiegen der Anschlussenden 8 erfolgt dabei im Ausführungsbeispiel derart, dass diese nachfolgend eine Z-Form aufweisen, wie dies in 1 dargestellt ist. Ebenso wie die Öffnung 26 an der Unterseite 18 des Gehäuses 14 sind auch die beiden Öffnungen 26 in den Seitenwandungen 28 nach dem Umbiegen der Anschlussenden 8 des Leiters 6, durch welches die Vorfertigung der Baueinheit 4 abgeschlossen wird, nicht abgedichtet, sodass bei der Baueinheit 4 Spritzwasser oder Schmutz über die Öffnungen 26 in den Innenraum des Gehäuses 14 gelangen kann.
Da dies unerwünscht ist, werden die Öffnungen 26 nach Fertigstellung der Baueinheit 4 in einem weiteren Teilverfahren zur Herstellung des Sicherungselements 2 abgedichtet und hierbei mit Abdichtmasse 30 verschlossen, sodass nachfolgend kein Schmutz und kein Spritzwasser mehr in den Innenraum des Gehäuses 14 gelangen kann. Je nach Anwendungsfall werden dabei zur Abdichtung oder zum Verschließen der Öffnungen 26 verschiedene Verfahren oder Verfahrensvariantengenutzt, von denen drei nachfolgend näher beschrieben werden.
Die erste der drei beschriebenen Verfahrensvarianten wird dabei anhand 2 dargelegt, die eine erste Ausführungsvariante des Sicherungselements 2 in einer teiltransparenten Darstellung im fertiggestellten oder zusammengebauten Zustand wiedergibt. Bei dieser Verfahrensvariante wird Abdichtmasse 30, die durch eine Schraffur gekennzeichnet ist, durch ein Tauchbeschichtungsverfahren auf die Baueinheit 4 aufgebracht. Dabei wird die Baueinheit 4 in ein Reservoir mit flüssiger Abdichtmasse 30 bis zu einer virtuellen Ebene 32 eingetaucht, sodass alles unterhalb der virtuellen Ebene 32 mit flüssiger Abdichtmasse 30 benetzt und von flüssiger Abdichtmasse 30 umhüllt wird. Dadurch ist dann die Baueinheit 4 durch die virtuelle Ebene 32, die die Baueinheit 4 virtuell schneidet oder durchschneidet, in zwei Teilbereiche 34,36, nämlich einen ersten Teilbereich 34 und einen zweiten Teilbereich 36, virtuell unterteilt, wobei der erste Teilbereich 34 vollständig mit Abdichtmasse 30 umhüllt ist und wobei der zweite Teilbereich 36 vollständig frei von Abdichtmasse 30 ist.
Wie aus der Darstellung 2 weiter hervorgeht schneidet die virtuelle Ebene 32 die Baueinheit 4 dabei derart, dass quasi ein jedes Anschlussende 8 die virtuelle Ebene 32 durchstößt und die virtuelle Ebene 32 ein jedes Anschlussende 8 in einen ersten Abschnitt 38 und in einem zweiten Abschnitt 40 virtuell unterteilt, wobei der erste Abschnitt 38 eines jeden Anschlussendes 8 auf einer Seite der virtuellen Ebene 32 liegt und Teil des ersten Teilbereichs 34 der Baueinheit 4 ist und wobei der zweite Abschnitt 40 eines jeden Anschlussendes 8 auf der anderen Seite der virtuellen Ebene 32 liegt und Teil des zweiten Teilbereichs 36 der Baueinheit 4 ist. Der zweite Abschnitt 40 eines jeden Anschlussendes 8 bildet dann zweckdienlicherweise ein Freiende aus sowie einen Kontaktbereich für eine Kontaktierung zur Einbindung des Sicherungselements 2 in einen Stromkreis, den das Sicherungselement 2 im Auslösefall unterbrechen soll.
Nach dem teilweisen Eintauchen der Baueinheit 4 in das Reservoir mit Abdichtmasse 30 wird die noch flüssige Abdichtmasse 30 zur Aushärtung gebracht, beispielsweise in dem man die flüssige Abdichtmasse 30 trocknen lässt. Die ausgehärtete Abdichtmasse 30 bildet dann schließlich eine Umhüllung aus, die die Baueinheit 4 zumindest teilweise umhüllt, nämlich bis zur virtuellen Ebene 32, und die die Öffnungen 26 an der Unterseite 18 sowie an den Seitenwandungen 28 abgedichtet. In der Folge ist dann der Innenraum des Gehäuses 14 gegen Eindringen von Schmutz und Spritzwasser geschützt.
Die zweite hier beschriebene Verfahrensvariante wird anhand von 3 erläutert, die eine zweite Ausführungsvariante des Sicherungselements 2 in einer teiltransparenten Darstellung im fertiggestellten oder zusammengebauten Zustand wiedergibt. Hier wird anstelle des zuvor beschriebenen Tauchbeschichtungsverfahrens ein Gussverfahren genutzt. Dabei wird zunächst die Baueinheit 4 im fertiggestellten Zustand zumindest teilweise in eine offene, schalenförmige Gussform 42 eingelegt. Nachfolgend wird die Gussform 42 mit flüssiger Abdichtmasse 30 zumindest teilweise befüllt und bevorzugt vollständig aufgefüllt. Später wird dann die noch flüssige Abdichtmasse 30 zur Aushärtung gebracht. Auch hier lässt sich das Sicherungselement 2 zumindest nach Aushärten der mittel Schraffur gekennzeichneten Abdichtmasse 30 in die zwei Teilbereiche 34, 36, also in den ersten Teilbereich 34 und in den zweiten Teilbereich 36, unterteilen, die durch die virtuelle Ebene 32 voneinander getrennt sind.
Die dritte Verfahrensvariante wird anhand der Darstellungen 4 bis 6 erläutert, wobei 4 und 5 eine dritte Ausführungsvariante des Sicherungselements 2 wiedergibt und 6 eine vierte Ausführungsvariante des Sicherungselements 2. Bei dieser Verfahrensvariante wird flüssige Abdichtmasse 30, welche wiederum durch eine Schraffur gekennzeichnet ist, lediglich lokal aufgebracht, beispielsweise durch ein Gussverfahren oder durch ein Spritzverfahren. Die lokale Auftragung oder Anbringung von flüssiger Abdichtmasse 30 erfolgt dabei begrenzt auf die jeweiligen Bereiche der Öffnungen 26, sodass diese abgedichtet oder verschlossen werden. In 4 ist dabei eine Öffnung 26 in einer Seitenwandung 28 sichtbar und in 4 die Öffnung 26 an der Unterseite 16 des Gehäuses 14.
Für eine solche Verfahrensvariante, bei der flüssige Abdichtmasse 30 lediglich lokal in den Bereichen der Öffnungen 26 angebracht werden soll, ist es von Vorteil, wenn um eine jede Öffnungen 26 ein Kragen 44 ausgebildet ist, der die jeweilige Öffnung 26 umrahmt und zusammen mit zumindest einer sich daran anschließenden Oberfläche des Gehäuses 14 eine schalenartige Vertiefung ausbildet. Diese schalenartigen Vertiefungen werden dann einfach mit flüssiger Abdichtmasse 30 zumindest teilweise befüllt oder aufgefüllt. In 5 ist eine entsprechende Ausgestaltung mit Kragen 44 beispielhaft wiedergegeben für eine Öffnung 26 in einer Seitenwandung 28.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

2: pyrotechnisches Sicherungselement/Sicherungselement
4: Baueinheit
6: Leiter
8: Anschlussende
10: pyrotechnische Einheit
12: Trennkörper
14: Gehäuse
16: Oberseite
18: Unterseite
22: pyrotechnische Treibladung
24: Anschlussstecker
26: Öffnung
28: Seitenwandung
30: Abdichtmasse (flüssig oder ausgehärtet)
32: virtuelle Ebene
34: erster Teilbereich
36: zweiter Teilbereich
38: erster Abschnitt
40: zweiter Abschnitt
42: Gussform
44: Kragen

Claims

Pyrotechnisches Sicherungselement (2), insbesondere für den Kraftfahrzeugbereich, mit einer Baueinheit (4) aufweisend einen Leiter (6), eine pyrotechnische Einheit (10) mit einer pyrotechnischen Treibladung (22), einen Trennkörper (12) zum Durchtrennen des Leiters (6) im Auslösefall sowie ein Gehäuse (14) mit einem Innenraum, wobei das Gehäuse (14) zumindest eine Öffnung (26) aufweist, durch die der Leiter (6) in einem zusammengebauten Zustand der Baueinheit (4) hindurchgeführt ist und wobei die zumindest eine Öffnung (26) mit einer Abdichtmasse (30) abgedichtet ist.
Sicherungselement (2) nach Anspruch 1, wobei das Gehäuse (14) aus einem von der Abdichtmasse (30) verschiedenen Material besteht.
Sicherungselement (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Abdichtmasse (30) am Gehäuse (14) anhaftet, insbesondere durch eine stoffschlüssige Verbindung.
Sicherungselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Leiter (6) zwei Anschlussenden (8) aufweist, die im zusammengebauten Zustand der Baueinheit (4) aus dem Gehäuse (14) herausragen, und wobei jedes Anschlussende (8) eine gebogene und/oder gewinkelte Geometrie aufweist.
Sicherungselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Abdichtmasse (30) durch ein Gussverfahren oder durch ein Tauchbeschichtungsverfahren auf die Baueinheit (4) aufgebracht ist, so dass insbesondere eine virtuelle Ebene (32) angebbar ist, die die Baueinheit (4) in zwei Teilbereiche (34,36), nämlich einen ersten Teilbereich (34) und einen zweiten Teilbereich (36), unterteilt, wobei der erste Teilbereich (34) vollständig mit Abdichtmasse (30) umhüllt ist und wobei der zweite Teilbereich (36) vollständig frei von Abdichtmasse (30) ist.
Sicherungselement (2) nach Anspruch 5, wobei die Abdichtmasse (30) der Baueinheit (4) eine Umhüllung mit einer einheitlichen Hüllenstärke ausbildet.
Sicherungselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei dieses eine offene Gussform (42) aufweist, in der die Baueinheit (4) zumindest teilweise einliegt und die zumindest teilweise mit Abdichtmasse (30) befüllt ist, und wobei die Gussform (42) einen Teil einer äußeren Umhüllung ausbildet.
Sicherungselement (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei am Gehäuse (14) ein Kragen (44) ausgebildet ist, der die zumindest eine Öffnung (26) umrahmt und zusammen mit einer sich daran anschließenden Oberfläche des Gehäuses (14) eine schalenartige Vertiefung ausbildet, und wobei die Abdichtmasse (30) in die schalenartige Vertiefung eingegossen oder eingespritzt ist, so dass die schalenartige Vertiefung zumindest teilweise mit Abdichtmasse (30) befüllt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Sicherungselements (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Sicherungselement (2) eine Baueinheit (4) aufweist mit einem Leiter, mit einer pyrotechnischen Einheit (10) aufweisend eine pyrotechnische Treibladung (22), mit einem Trennkörper (12) zum Durchtrennen des Leiters (6) im Auslösefall sowie mit einem Gehäuse (14) aufweisend einen Innenraum, wobei das Gehäuse (14) eine Öffnung (26) aufweist, durch die der Leiter (6) in einem zusammengebauten Zustand der Baueinheit (4) hindurchgeführt ist und wobei die Öffnung (26) mit Abdichtmasse (30) abgedichtet wird durch eine zumindest lokale Auftragung von Abdichtmasse (30) auf das Gehäuse (14).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei zur Auftragung ein Tauchbeschichtungsverfahren genutzt wird und wobei die Baueinheit (4) im zusammengebauten Zustand in Abdichtmasse (30) eingetaucht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei zur Auftragung ein Gussverfahren genutzt wird, wobei die Baueinheit (4) im zusammengebauten Zustand in eine offene Gussform (42) eingelegt wird, und wobei Abdichtmasse (30) in die Gussform (42) eingegossen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei zur Auftragung ein Gussverfahren oder ein Spritzverfahren genutzt wird, wobei am Gehäuse (14) ein Kragen (44) ausgebildet ist, der die zumindest eine Öffnung (26) umrahmt und zusammen mit einer sich daran anschließenden Oberfläche des Gehäuses (14) eine schalenartige Vertiefung ausbildet, und wobei Abdichtmasse (30) im zusammengebauten Zustand der Baueinheit (4) in die schalenartige Vertiefung eingegossen oder eingespritzt wird.