DE10226259A1

DE10226259A1 - Anzündeinheit und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE10226259A1
Application number: DE2002126259
Authority: DE
Inventors: Joachim Kowitz; Rainer Hollnagel
Original assignee: Flexiva Automation & Anlagenba
Current assignee: HOLLNAGEL, RAINER, 09439 AMTSBERG, DE
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2003-12-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anzündeinheit (1), insbesondere für Insassenschutzsysteme, die ein erstes, topfförmiges Gehäuseelement (2) mit einer stirnseitigen ersten Öffnung zur Aufnahme des Zündelementes mit einem Zündmaterial und ein zweites Gehäuseelement (3) zur Aufnahme zumindest eines Anschlußpins (4) umfaßt, wobei das erste Gehäuseelement (2) und das zweite Gehäuseelement (3) an dem der ersten Öffnung zugewandten Stirnbereich des ersten Gehäuseelementes (1) unter Bildung eines Gehäuseinnenraumes miteinander verbunden sind. Dabei ist vorgesehen, daß das erste Gehäuseelement (1) ein diffusionsoffenes Element (6) aufweist, das einen Feuchtigkeitsangleich zwischen dem Gehäuseinnenraum und der Umgebung der Anzündeinheit (1) ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzündeinheit, die in elektrischen Anzündsystemen zur Zündung von pyrotechnischem Material verwendet wird.

In der Automobilindustrie werden derartige Anzündeinheiten in Insassenschutzsystemen eingesetzt. Die Anzündeinheiten sollen unter bestimmten Umständen einen Gasgenerator zünden, um beispielsweise einen Airbag oder einen Gurtstraffer im Insassenschutzsystem des Fahrzeugs auslösen.

Weitere Anwendungsgebiete pyrotechnischer Zünder sind pyrotechnische Systeme im Bergbau und im Militärwesen.

Der prinzipielle Aufbau eines solchen Zünders wird nachfolgend am Beispiel einer Anzündeinheit, die in Insassenschutzsystemen eingesetzt wird, erläutert. Aus WO 99/02937 ist eine Anzündeinheit bekannt, die ein Zündelement, einen Schaltungsträger und ein Gehäuse aufweist, das aus einem ersten Gehäuseelement und einem zweiten Gehäuseelement besteht. Das erste Gehäuseelement weist eine zylindrische Metallhülse und eine darüber geschobene Kunststoffkappe auf. Das zweite Gehäuseelement ist ein Pinhalter, der Anschlußpins zur Verbindung der Zündkappe mit dem Zündbus hält. Die Kunststoffkappe ist mit dem Pinhalter beispielsweise durch Kunststoffschweißen verbunden.

Die Metallhülse ist zylindrisch, wobei ihre dem Pinhalter abgewandte Stirnseite geschlossen und ihre dem Pinhalter zugewandte Bodenseite offen ist. Das Zündelement weist eine metallische Zündplatte auf, die nahe der Stirnseite der Metallhülse derart fixiert ist, daß zwischen der Zündplatte 2 und der Stirnseite der Metallhülse ein Hohlraum vorhanden ist. In diesem Hohlraum ist das Zündmaterial des Zündelementes angeordnet. Die Zündplatte weist weiterhin einen Zündpin auf.

Der Schaltungsträger wertet über die über den Zündbus übermittelten Befehle aus und bewirkt ein Aufheizen des Zündelementes beim Erkennen eines Zündbefehls. Das Zündelement ist mit dem Zündmaterial thermisch gekoppelt und verursacht bei seiner Aufheizung eine Explosion der Anzündeinheit.

Wesentlich für die Funktion einer solchen Anzündeinheit ist es, daß sich das Zündmaterial im zündfähigen Zustand befindet. Das setzt bei der Verwendung von hygroskopischen Zündmaterialien, die in der Regel in Anzündeinheiten eingesetzt werden, voraus, daß keine Veränderungen des Zündmaterials durch Einwirkung von Feuchtigkeit oder anderen Umgebungsbestandteilen stattfinden. Das Eindringen von Feuchtigkeit kann unter Umständen die Explosion des Zündmaterials verzögern und die Stärke der Explosion verringern. Schlimmstenfalls wird die Explosion des Zündmaterials vollständig verhindert. In beiden Fällen ist die Funktion des Insassenschutzsystems wesentlich beeinträchtigt, ohne daß der Fahrzugführer über diese Veränderung informiert werden kann.

Aus diesem Grund ist bei der Herstellung von Anzündeinheiten höchste Sorgfalt und - damit verbunden - ein hoher technischer Aufwand erforderlich. Im oben genannten Beispiel wird die Kappe des oberen Gehäuseteils mit dem zweiten Gehäuseteil, dem Sockel mit Kontaktelementen, durch stoffschlüssiges Fügen verbunden, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern, wobei auch andere Verfahren verwendet werden können. Wesentlich dabei ist, daß das Zündmaterial in der Anzündeinheit hermetisch eingeschlossen ist. Nach dem Verschweißen wird die Dichtigkeit des Verschlusses zwischen Kunststoffkappe und Sockel durch einen sogenannten Fein-Leck-Test, insbesondere dem Helium-Leak-Verfahren geprüft. Wird dieser Test bestanden, kann die Anzündeinheit in den Gasgenerator eingesetzt werden.

Unberücksichtigt bleibt dabei jedoch, daß die Anzündeinheit aufgrund äußerer Einflüsse ihre Dichtigkeit verlieren kann, wodurch deren Funktionstüchtigkeit herabgesetzt werden kann. Weiterhin muß vor und während der Herstellung der Anzündeinheit darauf geachtet werden, daß das Zündmaterial keiner zu hohen Umgebungsfeuchte ausgesetzt wird.

Zur Herstellung einer funktionsfähigen Zündkappe sind somit (1) hohe Umweltanforderungen bei der Lagerung des Zündmaterials und der Herstellung der Anzündeinheit, (2) ein Verfahren zum hermetischen Einschließen des Zündmaterials in der Anzündeinheit und (3) ein Testverfahren zur Prüfung der Dichtigkeit des Einschlusses erforderlich. Das Herstellungsverfahren ist aus diesen Gründen teuer und zeitaufwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Anzündeinheit angegeben werden, die hohen Sicherheitsanforderungen gerecht wird, jedoch kostengünstiger hergestellt werden kann. Darüber hinaus soll ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Anzündeinheit angegeben werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 11 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 10 sowie 12 bis 14.

Nach Maßgabe der Erfindung ist eine Anzündeinheit, insbesondere für Insassenschutzsysteme vorgesehen, die
ein erstes, topfförmiges Gehäuseelement mit einer stirnseitigen ersten Öffnung zur Aufnahme des Zündelementes mit dem Zündmaterial und
ein zweites Gehäuseelement zur Aufnahme zumindest eines Anschlußpins umfaßt,
wobei das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement an dem der ersten Öffnung zugewandten Stirnbereich des ersten Gehäuseelementes unter Bildung eines Gehäuseinnenraumes miteinander verbunden sind und
das erste Gehäuseelement ein diffusionsoffenes Element aufweist, das einen Feuchtigkeitsangleich zwischen dem Gehäuseinnenraum und der Umgebung der Anzündeinheit ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Anzündeinheit muß aufgrund der Verwendung des diffusionsoffenen Elementes in dem Gehäusesinnenraum nicht gegen das Eindringen von Feuchtigkeit gesichert werden. Vielmehr sorgt das diffusionsoffene Element für einen Feuchtigkeitsangleich zwischen dem Gehäuseinnenraum, in dem sich das Zündmaterial befindet, und der Umgebung der Anzündeinheit.

Da durch das diffusionsoffene Element ein Feuchtigkeitsangleich gewährleistet wird, können die hohe Umweltanforderungen bei der Lagerung des Zündmaterials und der Herstellung der Anzündeinheit drastisch verringert werden. Insbesondere braucht die Raumfeuchte nicht geregelt zu werden. Überdies kann auf ein Verfahren zum hermetischen Einschließen des Zündmaterials in der Anzündeinheit und auf ein Testverfahren zur Prüfung der Dichtigkeit des Einschlusses verzichtet werden. Die erfindungsgemäße Anzündeinheit kann somit wesentlich kostengünstiger hergestellt werden.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anzündeinheit ist die Beseitigung des Nachteiles, daß Feuchtigkeit, die unter Umständen in den Gehäuseinnenraum eingedrungen ist, durch das diffusionsoffene Element wieder vollständig aus dem Anzünderinnenraum abgegeben werden kann, indem der Anzünder für eine bestimmte Zeit einer Umgebung ausgesetzt wird, die einen entsprechend geringeren Feuchtegehalt aufweist. Trotz des mit dem diffusionsoffenen Elements zwangsläufig verbundenen Feuchtetransports ist der Gehäuseinnenraum durch das diffusionsoffene Element gegen das Eindringen von Fremdstoffen in flüssiger oder fester Form zuverlässig geschützt.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anzündeinheit ist es, daß die Dichtigkeit der Anzündeinheit zu keinem Zeitpunkt erforderlich ist. Der Nachteil herkömmlicher Anzündeinheiten, die zwar zum Zeitpunkt der Dichtigkeitsprüfung unmittelbar nach der Herstellung feuchtigkeitsdicht sind, nicht jedoch nach dem Einbau in den Gasgenerator, wird auf diese Weise vermieden. Unter dem Begriff "Zündmaterial" wird in der vorliegenden Erfindung sowohl die Anzündmischung als auch die Sekundärladung verstanden. Als Anzündmischung können beispielsweise AZM 7 verwendet werden. Als Sekundärmaterial können beispielsweise Composite PVAC K006 verwendet werden. Wesentlich ist, daß diese Materialien folgende Eigenschaften aufweisen:

- schwermetallfrei
- weitestgehend handhabungssicher
- nicht hygroskopisch
- hohe ESD-Festigkeit

Bei dem diffusionsoffenen Element handelt es sich um ein Material, das den Luftaustausch einschließlich der in der Luft enthaltenen Feuchte ermöglicht, jedoch den Wassereintritt verhindert. Ein solches Material ist beispielsweise GORE-TEX bzw. GORE-OLEOGARD mit der Membrancharakteristik hydrophob und oleophob. Weitere Anforderungen, die dieses Material erfüllen muß, sind hohe Temperaturbeständigkeit und geringe Alterung.

Das diffusionsoffene Element kann als Kunststoffolie ausgebildet sein.

Vorzugsweise überdeckt das diffusionsoffene Element zumindest einen Teil der Innenfläche des ersten Gehäuseelementes, wobei es den Gehäuseinnenraum nach außen abdichtet.

In den Gehäuseinnenraum oder dem zweiten Gehäuseelement können weitere Elemente der Anzündeinheit untergebracht sein. Beispielsweise kann sich in dem Gehäuseinnenraum weiterhin ein Schaltungsträger für elektrische Schaltungen befinden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das erste Gehäuseelement eine zweite Öffnung auf. Die zweite Öffnung befindet sich vorzugsweise in der Stirnseite des ersten Gehäuseelementes, die der ersten Öffnung gegenüberliegt, wobei die zweite Öffnung von dem diffusionsoffenen Element verschlossen ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das diffusionsoffene Element eine Scheibe ist, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des ersten Gehäuseelementes entspricht, wobei das diffusionsoffene Element in dem ersten Gehäuseelement derart angeordnet ist, daß es die zweite Öffnung verschließt.

Über die zweite Öffnung und das diffusionsoffene Element wird der Feuchtigkeitstransport in bzw. aus der Kapsel ermöglicht.

Das erste Gehäuseelement und das zweite Gehäuseelement sollten an dem der ersten Öffnung zugewandten Stirnbereich des ersten Gehäuseelementes kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden sein. Das diffusionsoffene Element kann in das erste Gehäuseelement eingeklebt werden.

Nach Maßgabe der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Anzündeinheit vorgesehen, daß die Schritte

a) Einbringen des diffusionsoffenen Elementes in das erste Gehäuseelement und
b) kraft- und/oder formschlüssiges Verbinden des ersten Gehäuseelementes mit dem zweiten Gehäuseelement umfaßt.

Dabei kann das diffusionsoffene Element in das erste Gehäuseelement in Schritt (a) eingeklebt werden. Alternativ kann das diffusionsoffene Element in Schritt (a) in das erste Gehäuseelement eingelegt werden, wenn das erste Gehäuseelement durch Spritzgießen hergestellt wird. Während des Spritzgießens wird dann das diffusionsoffene Element in das erste Gehäuseelement eingebettet.

Vorzugsweise ist das diffusionsoffene Element derart in dem ersten Gehäuseelement angeordnet ist, daß es die zweite Öffnung verschließt.
Die Erfindung wird anschließend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Zündkappe.
Nach Fig. 1 besteht die Anzündeinheit 1 aus einem ersten Gehäuseelement 2, das als Kappe (die sogenannte "Zündkappe") ausgebildet ist, und einem zweiten Gehäuseelement 3, in das Anschlußpins 4 eingebettet sind. Das Gehäuseelement 2 und das Gehäuseelement 3 sind formschlüssig miteinander verbunden und bilden den Gehäuseinnenraum. Das erste Gehäuseelement 1 weist eine zweite Öffnung 5, die der ersten Öffnung des ersten Gehäuseelementes 2 gegenüberliegt, auf. In dem ersten Gehäuseelement ist ein diffusionsoffenes Element 6 angeordnet, das die zweite Öffnung 5 verschließt. Der Durchmesser des diffusionsoffenen Elementes 6 entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser des ersten Gehäuseelementes 2. Die Anschlußpins 4 befinden sich in Kontakt mit einer Anzündmischung 7, die wiederum in Kontakt mit der Sekundärladung 8 steht. Die Sekundärladung ist dabei so angeordnet, daß ein Zwischenraum zwischen dem diffusionsoffenen Element 6 und der Anzündmischung 7 verbleibt, so daß auch ein Feuchtigkeitsangleich zwischen der Anzündmischung 7 und dem Sekundärmaterial 8 verbleibt. Die Anzündmischung 7 und das Sekundärmaterial 8 bilden gemeinsam das Zündmaterial.

Claims

1. Anzündeinheit, insbesondere für Insassenschutzsysteme, umfassend
ein erstes, topfförmiges Gehäuseelement (2) mit einer stirnseitigen ersten Öffnung zur Aufnahme des Zündelementes mit dem Zündmaterial (7, 8) und
ein zweites Gehäuseelement (3) zur Aufnahme zumindest eines Anschlußpins (4),
wobei das erste Gehäuseelement (2) und das zweite Gehäuseelement (3) an dem der ersten Öffnung zugewandten Stirnbereich des ersten Gehäuseelementes unter Bildung eines Gehäuseinnenraumes miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
das erste Gehäuseelement (2) ein diffusionsoffenes Element (6) aufweist, das einen Feuchtigkeitsangleich zwischen dem Gehäuseinnenraum und der Umgebung der Anzündeinheit (1) ermöglicht.

2. Anzündeinheit nach Anspruch 1, wobei das diffusionsoffene Element (6) aus Kunststoff besteht.

3. Anzündeinheit nach Anspruch 1, wobei das diffusionsoffene Element (6) eine Kunststoffolie ist.

4. Anzündeinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das diffusionsoffene Element (6) zumindest einen Teil der Innenfläche des ersten Gehäuseelementes (2) überdeckt.

5. Anzündeinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Gehäuseelemente (2) eine zweite Öffnung (5) aufweist.

6. Anzündeinheit nach Anspruch 5, wobei sich die zweite Öffnung (5) des ersten Gehäuseelement (2) in der Stirnseite des ersten Gehäuseelementes (2) befindet, die der ersten Öffnung gegenüberliegt.

7. Anzündeinheit nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei die zweite Öffnung (5) von dem diffusionsoffenen Element (6) verschlossen ist.

8. Anzündeinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das erste Gehäuseelement (2) und das zweite Gehäuseelement (3) an dem der ersten Öffnung zugewandten Stirnbereich des ersten Gehäuseelementes (2) kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbunden sind.

9. Anzündeinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das diffusionsoffene Element (6) in das erste Gehäuseelement (2) eingeklebt ist.

10. Anzündeinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei das diffusionsoffene Element (6) eine Scheibe ist, deren Durchmesser dem Innendurchmesser des ersten Gehäuseelementes (2) entspricht, wobei das diffusionsoffene Element (6) in dem ersten Gehäuseelement (2) derart angeordnet ist, daß es die zweite Öffnung (5) verschließt.

11. Verfahren zur Herstellung einer Anzündeinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es die Schritte

a) Einbringen des diffusionsoffenen Elementes (6) in das erstes Gehäuseelement (2) und

b) kraft- und/oder formschlüssiges Verbinden des ersten Gehäuseelementes (2) mit dem zweiten Gehäuseelement (3) umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das diffusionsoffene Element (6) in Schritt (a) in das erste Gehäuseelement (2) eingeklebt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei das diffusionsoffene Element (6) in Schritt (a) in das erste Gehäuseelement eingebettet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 11 bis 13 zur Herstellung einer Anzündeinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei das diffusionsoffene Element (6) derart in dem ersten Gehäuseelement (1) angeordnet ist, daß es die zweite Öffnung (5) verschließt.